【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附器、可用于低温流体处理系统和/或纯化系统的预纯化单元装置、用于纯化空气分离系统中的空气的吸附器、空气分离系统以及其制作及使用方法。
技术介绍
1、吸附器通常具有四种不同的常见配置：垂直的、垂直横流的、水平的及径向的。这些类型的吸附器的实例可以根据下列的公开内容来理解：美国专利第4,472,178号、第4,541,851号、第4,784,672号、第5,137,548号、第5,232,474号、第5,425,240号、第5,759,242号、第5,846,295号、第5,855,650号、第5,917,136号、第6,086,659号、第6,106,593号、第6,152,991号、第6,506,236号、第6,599,347号、第6,866,075号、第7,022,159号、第7,285,154号、第7,413,595号、第8,206,669号、第8,262,783号、第8,268,044号、第8,404,024号、第8,518,356号、第8,734,571号、第8,814,985号、第9,108,145号、第9,199,190号、第9,631,864号及第9,731,241号，美国专利申请公开第2011/0206581号、第2011/0219950号、第2019/0291078号及第2023/0027070号，加拿大专利公开第2,357,276a号，以及欧洲专利公开第ep1 417 995 a1号。
2、变温吸附(tsa)经常与如变压吸附(psa)等技术一起用作对空气低温蒸馏过程的预纯化。tsa
技术实现思路
1、按照惯例，吸附器经设计及操作用于纯化空气或气体进料，以避免允许水穿透水分移除层到达吸附器中的吸附材料的下游层(若存在)，从而避免任何水从经纯化流体内的吸附器输出，同时还允许吸附材料的下游层移除一氧化二氮、二氧化碳及其他杂质，以形成待从吸附器输出的经纯化流体。吸附材料的初始层中的水的移除通常被视为关键的，使得可以避免水从中穿透，使得吸附材料的一或多个下游层可有效地移除其他目标杂质。常规设计通常配置吸附材料床，并针对从预纯化单元(ppu)输出的流体中的至少一种目标杂质(例如一氧化二氮和/或二氧化碳浓度)设定浓度限制，以帮助确保防止水穿透开启状态吸附器并进入下游装备，同时还防止其他目标杂质超过进入该下游装备的预选阈值。
2、我们惊奇地发现，该种类型的常规方法具有显著缺点及低效性，我们认为该种情况在先前并未被认识到或意识到。通常，水分移除层将经设计以成为吸附器中的吸附材料床的相当大的一部分，用于移除水分。例如，此种层可为整个材料床或构成吸附材料床的吸附材料的至少50％。我们已经惊奇地发现，此种布置利用太多水移除吸附材料，这可能导致吸附器被定尺寸成比适应其纯化目的所需要的尺寸大得多，并且导致材料分层费用的显著延迟，以考虑针对吸附器的常规水分移除设计。已经惊奇地发现，此种常规设计具有更高的制作及操作成本，对用过的材料产生更多浪费，在吸附材料的再生方面导致显著更多的成本及再生延迟，并且对用于纯化进行低温处理或其他处理的流体进料的系统的灵活及高效操作带来其他缺点。
3、与惊奇地发现具有此类缺点的常规设计相比，我们的吸附器、ppu、设备以及其制作及使用方法的实施例可在操作灵活性及操作效率方面提供显著改善。例如，实施例可允许安全及有效地使用较小尺寸的吸附器，其需要使用较少材料并且具有较低资金成本、维护成本及操作成本。
4、由于可利用的较小尺寸的吸附器及吸附床，实施例还可允许再生循环花费更少时间和/或招致更少操作费用。此外，藉由经由较小体积的材料、较小尺寸的吸附器及其他特征提供更简单的吸附材料填充及移除，实施例可更容易维护。相较于常规系统，可允许的较小尺寸的吸附器可提供较小的容器高度，并且还提供降低的压降，这可进一步增强其提供并入我们的吸附器中的一或多者的较大系统的改善的操作灵活性及改善的高效操作的能力。
5、我们的吸附器的一些实施例可提供用于ppu、低温流体处理及其他环境中，其中前端第一层吸附材料包含吸附器内的吸附材料总质量的10％与40％之间的氧化铝，并且吸附床材料总质量的剩余90％至60％包括材料的分子筛层(例如，nalsx、namsx、13x或其他合适的分子筛吸附材料)。即使当流体处于5℃与30℃之间的温度时，在流体的开启状态纯化处理期间仍允许水穿透第一层进入第二层，此种比例范围(例如，1:9至1:1.4份水分移除吸附材料层对分子筛吸附材料层的范围，1:9至1:4份水分移除吸附材料层对分子筛吸附材料层的范围等)仍可提供期望的纯化能力。惊奇地发现，具有此种类型的比例范围的实施例制作及操作成本更低，同时还具有改善的操作灵活性及更高效的操作以及合适及可接受水平的水移除能力，该水平的水移除能力相当于(若不优于)具有显著更大水移除层比例(例如床的50％为水移除层或床的超过50％为水移除层)的常规设计，该常规设计还需要显著更大的吸附床体积层及更大的吸附器容器定尺寸。
6、又一些实施例可提供此种类型的改善以用于ppu、低温流体处理及其他环境中，其中前端第一层吸附材料包含吸附器内的吸附材料总质量的10％与45％之间的氧化铝，并且吸附床材料总质量的剩余90％至55％包括材料的分子筛层(例如，nalsx、cax或其他合适的分子筛吸附材料)。即使当流体处于5℃与30℃之间的温度时，在流体的开启状态纯化处理期间仍允许水穿透第一层进入第二层，此种比例范围仍可提供期望的纯化能力。还惊奇地发现，具有此种类型的比例范围的实施例制作及操作成本更低，同时还具有改善的操作灵活性及更高效的操作以及合适及可接受水平的水移除能力，该水平的水移除能力相当于(若不优于)具有显著更大水移除层比例(例如床的50％为水移除层或床的超过50％为水移除层)的常规设计，该常规设计还需要显著更大的吸附床体积层及更大的吸附器容器定尺寸。
7、我们相信可提供实施例，使得第一层吸附材料可经定尺寸使得水穿透第一层进入吸附器内的吸附材料床的相邻的下游第二层吸附材料中，从而导致水优先被第二层的上游部分吸附。我们相信此种情况可导致先前被第二层的材料的该上游部分捕获的其他杂质(例如，co2及n2o)被释放，并且第二层的下游部分然后可更高效地吸附释放的杂质(例如，co2及n2o)，因为由于可能发生的水的吸附及其他杂质的释放，在第二层中存在更高浓度的流体中的彼等其他杂质待吸附。我们相信，此种功能可允许整个第二层更有效地用于吸附非水杂质，可允许第一层材料更充分地用于水吸附，并且还可允许吸附材料床内的更大部分材料完全用于吸附。
8、在第一方面中，提供一种用于低温流体处理系统的预纯化单元(ppu)的吸附器。吸附器可包括可连接在压缩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于低温流体处理系统的预纯化单元(PPU)的吸附器，其包括：
2.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述流体为空气或其他气体，所述第一层包含氧化铝、活化的氧化铝或用钾盐浸渍的氧化铝，并且所述第二层包含NaMSX、NaLSX或13X。
3.根据权利要求2所述的吸附器，其中所述第一层占所述床的5重量百分比(wt％)至25wt％，并且所述第二层占所述床的95wt％至75wt％。
4.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述流体为空气或工业气体流，并且所述床经配置以在5℃与30℃之间的温度范围下操作。
5.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述第一层包含氧化铝、活化的氧化铝或用钾盐浸渍的氧化铝，并且所述第二层包含NaMSX、NaLSX或13X。
6.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述第一层小于所述第二层。
7.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述床内所述第一层的吸附材料的质量与所述第二层的吸附材料的质量的比率在1:9至1:5.7之间。
8.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述床内所述第一层的吸附材料的质
9.一种预纯化系统，其包括：
10.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述流体为空气或工业气体流，并且所述经纯化流体具有等于或低于预选CO2含量阈值的CO2含量，且/或所述经纯化流体具有等于或低于预选N2O含量阈值的N2O含量。
11.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述第一层包含氧化铝、活化的氧化铝或用钾盐浸渍的氧化铝，并且所述第二层包含NaMSX、NaLSX或13X。
12.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述第一层占所述床的5重量百分比(wt％)至25wt％，并且所述第二层占所述床的95wt％至75wt％。
13.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述床经配置以在5℃与30℃之间的温度范围下操作。
14.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述床经配置使得不利用第三层，所述第一层包含氧化铝、活化的氧化铝或用钾盐浸渍的氧化铝，并且所述第二层包含NaMSX、NaLSX或13X。
15.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述床内所述第一层的吸附材料的质量与所述第二层的吸附材料的质量的比率在1:1.4与1:20之间。
16.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述床内所述第一层的吸附材料的质量与所述第二层的吸附材料的质量的比率在1:9至1:5.7之间。
17.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述第一层小于所述第二层。
18.一种用于纯化用于低温处理的流体的过程，其包括：
19.根据权利要求18所述的过程，其中所述流体的温度在5℃与30℃之间，所述第一层包含氧化铝、活化的氧化铝或用钾盐浸渍的氧化铝，并且所述第二层包含NaMSX、NaLSX或13X；且
20.根据权利要求18所述的过程，其包括输出用于低温处理的经纯化流体，使得所述经纯化流体在其中不具有水并且具有等于或低于预选CO2含量阈值的CO2含量，且/或所述经纯化流体具有等于或低于预选N2O含量阈值的N2O含量。
...【技术特征摘要】
1.一种用于低温流体处理系统的预纯化单元(ppu)的吸附器，其包括：
2.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述流体为空气或其他气体，所述第一层包含氧化铝、活化的氧化铝或用钾盐浸渍的氧化铝，并且所述第二层包含namsx、nalsx或13x。
3.根据权利要求2所述的吸附器，其中所述第一层占所述床的5重量百分比(wt％)至25wt％，并且所述第二层占所述床的95wt％至75wt％。
4.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述流体为空气或工业气体流，并且所述床经配置以在5℃与30℃之间的温度范围下操作。
5.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述第一层包含氧化铝、活化的氧化铝或用钾盐浸渍的氧化铝，并且所述第二层包含namsx、nalsx或13x。
6.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述第一层小于所述第二层。
7.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述床内所述第一层的吸附材料的质量与所述第二层的吸附材料的质量的比率在1:9至1:5.7之间。
8.根据权利要求1所述的吸附器，其中所述床内所述第一层的吸附材料的质量与所述第二层的吸附材料的质量的比率在1:1.4至1:20之间。
9.一种预纯化系统，其包括：
10.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述流体为空气或工业气体流，并且所述经纯化流体具有等于或低于预选co2含量阈值的co2含量，且/或所述经纯化流体具有等于或低于预选n2o含量阈值的n2o含量。
11.根据权利要求9所述的预纯化系统，其中所述第一层包含氧化铝、活化的氧化铝或...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·叶，A·G·阿雷瓦洛伊达尔戈，吴定军，E·L·小韦斯特，W·T·克莱因伯格，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。