包括至少一个再循环单独回路的旋转床吸附系统以及设计和操作这种系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及包括至少一个再循环单独回路的旋转床吸附系统以及设计和操作这种系统的方法。采用吸附床系统降低工作流体流吸附物浓度的方法包括以下步骤。吸附剂材料的块体被旋转，使得在操作循环中给定体积的吸附剂块体在回到第一区段之前相继穿过第一、第二、第三、第四、第五以及第六区段。使工作流体在第一区段穿过吸附剂块体，并且使再生流体流在第四区段穿过吸附剂块体。使第一单独流体流在吸附剂块体的第二区段和第六区段之间的闭合回路中独立于工作流体流和再生流体流进行再循环。同时使第二单独流体流在吸附剂块体的第三区段和第五区段之间的闭合回路中独立于工作流体流、再生流体流以及第一单独流体流进行再循环。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及一种旋转床吸附系统或多个再循环单独回路的旋转床吸附系统这种系统的方法。
技术介绍
旋转床吸附系统一直被用于从有时被称为工作流体流或吸附流体流的一种流体流中收集吸附物并以更浓缩的方式将其传送到有时被称为解吸流体流或再生流体流的第二流体流中。通常排除的吸附物包括水蒸气、挥发性有机化合物("VOCs")、氮氧化物("NOx，，)等。在旋转床吸附系统中特别是在处理后的流体中需要低吸附物浓度的旋转床吸附系统中，重要的是将工作流体流和再生流体流之间任何交叉污染降至最小。污染会由流体流本身中的压差或旋转吸附剂盘基体内的蒸气压差产生。可能产生污染的另 一 个根源在于在活性吸附区附近但在循环过程中不会看到活性流体流动的吸附剂盘的区域。通常这些区域处于由密封系统封装的吸附剂盘的中心和外周。特别地，吸附剂盘有意被设计成具有这些作为绝热体的"死区"，它们可以保持旋转壳体的冷却并防止其热膨胀，所述热膨胀会导致部件出现过早的机械故障。已经证明在被设计成在处理后的流体流中获得非常低的吸附物浓度的系统中，这些区域可以作为被排除蒸气的"沉积槽(sinks )，，。这些沉积槽，尤其是涉及一种包括一个。本专利技术还涉及设计和操作4当处于再生区附近时会积聚蒸气，在再生区附近它们通过扩散力暴露 在再生区内高浓度蒸气下，但由于玻璃/陶瓷结构的高绝热特性而使它 们不会经受再生热量。吸附剂随后可以达到与高浓度蒸气接近平衡， 但处于一个低得多的温度。当沉积槽在系统的处理区段处于非常低浓 度的流体附近时，它们释放它们的负载。蒸气压差克服结构的扩散力， 并且微量蒸气被释放到处理后的流体流内，导致被排除的蒸气浓度不 利地提高。为了冷却吸附剂基体、回收再生热量或在再生流体流穿过吸附剂 基体之前对其进行预处理，在旋转床吸附系统中增加吹扫区段是已知的。在美国专利No.4，701，189中披露了包括再循环吹扫回路的吸附床 系统的实例。但是，可以相信在采用一个或多个区段的现有技术中对 降低湿气从更高浓度的流体流通过吸附剂基体的扩散，或者降低蒸气 从更高浓度的流体流向更低压力的流体流的转移方面没有任何教导。
技术实现思路
本专利技术采用一个或多个单独回路降低由各种流体流的压力不平衡 以及较大蒸气压差导致的旋转吸附床的吸附和解吸区段之间的交叉污 染。在本专利技术的一个实施例中，提出 一种采用吸附床系统降低工作流 体流吸附物浓度的方法，所述吸附床系统包括可再生吸附剂材料的旋 转块体，所述方法包括以下步骤旋转吸附剂块体，使得在操作循环 中给定体积的吸附剂块体在回到第一区段之前相继穿过第一、第二、 第三、第四、第五以及第六区段；使工作流体在第一区段穿过吸附剂 块体；使再生流体流在第四区段穿过吸附剂块体；使第一单独流体流 在吸附剂块体的第二区段和笫六区段之间的闭合回路中独立于工作流 体流和再生流体流进行再循环；以及使第二单独流体流在吸附剂块体 的第三区段和第五区段之间的闭合回路中独立于工作流体流、再生流 体流以及第一单独流体流进行再循环。优选地，流体在第一、第五和第六区段中每一个上的流动方向相同，并且流体在第二、第三和第四区段中每一个上的流动方向与流体 在第一、第五和第六区段上的流动方向相反。可选择地，如果需要进一步降低工作流体流的吸附物浓度，则可 以类似的方式增加附加的循环单独回路。在此采用的"操作循环"意味着吸附剂块体的移动路线，在该路 线中吸附剂块体^C受吸附和解吸附处理。术语"相继"指的是相对的 顺序，但不必要求一个紧随另一个。例如，在该实施例中，即使另一 个区段介于第一区段和第二区段之间，仍然可以准确地说吸附剂块体 相继穿过第一区段、第二区段、等等。在本专利技术的另一实施例中，一种旋转吸附床系统包括工作流体流； 再生流体流；在闭合回路中独立于工作流体流和再生流体流进行再循 环的第一单独流体流；在闭合回路中独立于工作流体流、再生流体流 以及第 一单独流体流进行再循环的第二单独流体流；以及工作流体流、 再生流体流、第一单独流体流和第二单独流体流中的每一个所穿过的 可再生吸附剂材料的旋转块体。在操作循环中，给定体积的吸附剂块 体在回到工作流体流之前相继穿过工作流体流、第一单独流体流、第 二单独流体流、再生流体流、第二单独流体流、以及第一单独流体流。 优选地，工作流体流和再生流体流在相反方向上穿过吸附剂块体，并 且第一单独流体流和第二单独流体流中的每一个在与流体流在吸附剂 块体旋转方向上紧随相应第一或第二单独流体流相同的方向上穿过吸 附剂块体。可选择地，该实施例的系统还可以包括独立于工作流体流、再生 流体流、第一单独流体流以及第二单独流体流而在闭合回路中进行再 循环的第三单独流体流。优选地，第三单独流体流被布置成使得给定 体积的吸附剂块体在回到工作流体流之前相继穿过工作流体流、第一 单独流体流、第二单独流体流、第三单独流体流、再生流体流、第三 单独流体流、第二单独流体流、以及第一单独流体流。优选地，工作 流体流和再生流体流在相反方向上穿过吸附剂块体，并且笫 一单独流 体流、第二单独流体流和第三单独流体流中的每一个在与流体流在吸附剂块体旋转方向上紧随相应第 一 、笫二或第三单独流体流相同的方 向上穿过吸附剂块体。在本专利技术的另一实施例中，提出一种设计吸附床系统的方法，其 中，可再生吸附剂材料的块体在所述吸附床系统内旋转，使得给定体 积的吸附剂块体交替地穿过工作流体流和再生流体流，所述方法包括以下步骤(a)确定是否满足从以下选定的至少一个标准(i)一个 流体流的温度小于或等于相邻流体流的露点；(ii)在相邻流体流穿过 的吸附剂材料的区段之间存在至少大约150Pa的蒸气压差；(iii)相邻 流体流之间的绝对压差超过吸附床系统的密封结构的设计压力；以及 (iv) —个流体流穿过吸附剂材料渗透到相邻流体流内而对一个或两 个相邻流体流的吸附物浓度的影响至少为10%; (b)如果在步骤(a) 确定满足至少一个标准，则在系统中增加独立于其他流体流而在闭合 回路中进行循环的单独流体流；以及(c)重复步骤(a)和(b)直至 在步骤(b)确定不满足所述至少一个标准。增加的每个单独流体流 被布置成使得在操作循环中给定体积的吸附剂块体穿过单独流体流两 次， 一次在穿过工作流体流之前且在穿过再生流体流之后，并且一次 是在穿过工作流体流之后且在穿过再生流体流之前。同样，在此采用 的术语"之前"和"之后"表示相对顺序并且不是要求一个紧接另一 个之前或之后，除非那样规定。优选地，如果满足从(i)、 (ii)、 (iii) 以及(iv)中选定的多个标准中的任何标准则增加单独回路。更优选 地，如果满足(i)、 (ii)、 (iii)以及(iv)中的任何标准则增加单独回 路。例如，吸附床的设计可以通过在计算机上建模或通过物理试验完 成o在本专利技术的另一实施例中，提出一种旋转吸附床系统，包括在操 作循环中穿过多个区段的吸附剂材料的旋转盘，所述多个区段包括工 作区段、再生区段、以及至少一个单独区段。再生区段和至少一个单 独区段每一个都比工作区段更大程度地沿径向向外朝吸附剂盘的外周 延伸。以这种方式，吸附剂盘在工作区段被加栽吸附物的区域在再生 和单独区段能够逃避再生或其他处理的可能性很小。7优选地，所述至少一个单独本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设计吸附床系统的方法，可再生吸附剂材料的块体在所述吸附床系统内旋转，使得给定体积的吸附剂块体交替地穿过工作流体流和再生流体流，所述方法包括以下步骤：　（ａ）确定是否满足从以下选定的至少一个标准：　（ｉ）一个流体流的温度小于或 等于相邻流体流的露点；　（ｉｉ）在相邻流体流穿过的吸附剂材料的区段之间存在至少大约１５０Ｐａ的蒸气压差；　（ｉｉｉ）相邻流体流之间的绝对压差超过吸附床系统的密封结构的设计压力；以及　（ｉｖ）一个流体流穿过吸附剂材料渗透到相 邻流体流内对一个或两个相邻流体流的吸附物浓度的影响至少为１０％；　（ｂ）如果在步骤（ａ）确定满足所述至少一个标准，则在系统中增加独立于其他流体流而在闭合回路中进行循环的单独流体流，所述单独流体流被布置成使得在操作循环中给定体积的吸附剂 块体穿过单独流体流两次，一次在穿过工作流体流之前且在穿过再生流体流之后，并且一次在穿过工作流体流之后且在穿过再生流体流之前；以及　（ｃ）重复步骤（ａ）和（ｂ）直至在步骤（ｂ）确定不满足所述至少一个标准。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PA丁纳吉，SC布里克利，
申请(专利权)人：蒙特斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]