本文公开了含一单个固定吸附器室的用于真空变压吸附空气分离的径向床吸附容器。该容器的独特设计减少了空隙体积，改善了多向流量分布、并且为循环操作提供了所需的床约束。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于变压吸附(PSA)或真空/变压吸附(VPSA)过程的容器，更具体地说，本专利技术涉及用于VPSA过程的改进的径向床容器。VPSA和PSA方法使用一选择性吸附剂来从气体混合物中去除至少一种气体组分。两种方法均使用四个基本处理步骤吸附、降压、清洗和再加压。PSA法和VPSA法为人们所熟悉并且被广泛地用于选择性地分离空气组分即氧气和氮气。吸附容器的设计对空气分离系统的有效运作是关键的。在吸附容器设计上的改进途经有降低能耗、降低基本投资和提高设备生产力三个方面。VPSA容器一般设计成轴流吸附器，当设备生产力需求使得容器直径大于4-5米时，就会超过经济承载限度，从而使得其适用性受至限制。这导致要求实地安装所述轴流容器，而这种实地安装是昂贵和困难的。这种大直径容器在上顶空间和下顶空间本身就具有大的空隙率百分比，同时呈现出由于大横截面带来的流量分配困难。结果，当使用轴流容器设计时，大规模VPSA系统(即，＞80T/天)的经济性受到损失。VPSA系统运作受到床压降和容器内空隙体积的负面影响。床压降代表着VPSA方法中导致效能差的一项实际原因。由于这些系统的较低操作压力和回收率，而要求大的进出吸附器的气流量。这种大的气流量导致越过床的高的表面气体速度，产生有害的压降，导致效率的损失。这种床压降损失一般占能耗的10-15％。在一轴流床中，如果吸附床横截面由于增大直径和降低塔速度而增大，那末就需要较大的吸附剂物料量。为改善能耗这增加了基本投资，导致总体经济性上基本没有收获。在吸附容器中的空隙空间也在VPSA系统中产生损失。留在下端区的那部分气体在所述循环中被加压和减压，最终导致放空损失。类似地留在上端区的那部分气体在产品制备步骤后被浓集到氧气中，随后在排废步骤中被排空并充当低效的氧气清洗流。这种氧气清洗气的低效使用导致总体处理效率的低下。先进的VPSA循环使用较短循环周期的强力吸咐剂，放空损失和顶端氧气清洗流损失可能变得相当大。先进吸附剂及循环过程的采用驱使VPSA工艺设计向降低床长充的方向发展。这种先进吸附剂一般可有效地用一较短的传递长度运作，因此容易吸纳这一特征的容器设计是吸引人的。伴随轴流容器的较短床长度的使用是可能的。但是当需要大尺寸设备时，容器的直径会变得过大。大多数大的PSA系统或使用带两床循环的四床格式的平行轴流容器，或使用带常规循环的大的水平(卧式)容器。这种多容器、四床设计的使用增加了设备的复杂性和花费。卧式容器的使用增加了不均匀床形状的低效能并导致了能耗上升。对于大规模VPSA氧气生产来说，这种设计也不被认为是最佳的。在先有技术中已有径向床设计结构，最初源于预纯化器和反应器系统设计。参见Poteau等的美国专利5232479、Metschl等人的美国专利4544384、Bosquain等人的美国专利4541851和Rogers的美国专利3620685。有时，也对这种径向床设计在PSA系统的使用方面进行了权利要求。每一种先有技术的径向床设计均表现出具有一项或多项下列障碍1)大的空隙体积；2)不均匀流动通道；3)没有为反向流动操作考虑的设计；4)其设计包含了多吸附床部分；5)复杂的内部结构使吸附剂装载困难；6)高压降；等。因此，本专利技术的目的是提供在VPSA或PSA过程中使用的只用一个空隙体积小的吸附器室的改进的容器。本专利技术的另一目的是提供在VPSA过程中使用的能实现逆转流动方向和改善流量分布的改进的容器。本专利技术的还一个目的是提供在VPSA过程中使用的改进容器，它在一受限吸附床中使用紧密填充的吸附剂并展现出吸附剂用料量的减少。本专利技术的再一个目的是提供在VPSA过程中使用的改进的容器，它能达到此常规设计降低能耗；通过比先有技术设计所能提供的更好的因素扩大设备规模；设备生产力不受吸附容器体积限制。用于变压吸附气体分离处理中的容器包括限定具一顶区和一底区的封闭空间的封闭壁。一环形吸附床置于所述封闭空间中，它具有一多孔外壁、一多孔内壁和置于两壁间的吸附材料。多孔外壁和封闭壁分隔开而在其中形成气体进料通道，多孔内壁围绕其表面和所述多孔内壁分开的内罐并在其间形成产品流通道。一可选的气体进料/分布档板结构置于所述容器的底区并和气体进料通道流通以向它提供气体进料。所述气体进料经多孔外壁并以常规放射状地朝内多孔壁和产品流动通道的方向进入气体进料通道和吸附床。产品出口位于和产品流动通道流通的位置以收集经多孔内壁从吸附床通至的产品气。在其上端一柔性膜在多孔外壁和多孔内壁之间延伸并且被加压以便施压于吸附材料的上表面以防气体流动时吸附材料流化。附图说明图1是结合了本专利技术的VPSA容器的图示。图2是显示限制图1的VPSA容器中的吸附床的内外筛壁结构细节的截面示意图。图3是用于将进口气流分布到图1的VPSA容器中的可选的经流分布档板的示意图。图4是带有出口在吸附器的底部的产品导管42的“U”形流量分布型容器的结构细节的示意图。开始先根据图1-3描述VPSA容器10的总体结构，接着详细讨论所述容器每个主要组件。VPSA容器10(见图1)包括一外容器壁12，在12内设有一环形径向床14。径向床14包括由外环形筛壁16和内环形筛壁18固定的吸附珠粒的紧密填充区。容器壁12和外筛壁16间的区域界划形成了外环形通道20。内筛壁18和内罐22的外壁29间的区域界划形成了一内环形通道24。径向床建立在一床支持结构26上。在其最上端，径向床14由一加压的软外壳28向下压。一加压进口(未绘出)给预壳32下面的区加压，依此引起软外壳28向床14中的吸附剂伸展。此外内罐22通过开口30也维持和软外壳28相同的压力水平。顶壳32环绕VPSA容器10的最外区并且经开口34可为将吸附珠粒载入吸附床14而导入可装卸的进料管36。在VPSA容器10的最低端置有一进口即进料和废料管道40。管道40和分配往内和往外两种流动气体的分布区38相连。下分布区38和输送气流至外环形流动通道的辐流通道52相加。通道52由下部外壳33的壁和下部内壳35的壁限定形成。图3显示了可选的最下面经流分布档板38的细节。经外管道40输入的气体通过档板46沿着通常朝外环进料通道20的径向导向。档板46确保了进口气体较均匀分布到外环进料通道20。这种下分布也可用多孔板(未画出)代替档板46来完成。如图1和2所示，进入外环进料通道20的气体向上运行并接着径向通过外筛壁16进入辐形吸附床14。在那里，较少在进料中的所需气被吸附并且较多所需气体流出内筛壁18并进入内环产品通道24。从那里，产品气向下流动并且通过容器10的顶部流出管道42。现在将讨论VPSA容器10的详细情况。原料和废气通过管道40供给，所建造的加工管道内部是平直的以在最小压降下将近乎均匀的流量分布提供到容器10中。然后原料气通过经流分布区38，将气体通过区52均匀分布到外环进料通道20。图3所示的经流分布档板46以可选的布置形式使用。这些档板提供所述经流气体以离心流方式。所述气体以离心流形式排出并且在一敞开的下部端区52进一步混合和均压。一直壁多孔档板也可代替径向档板46使用。与径向档板46相比，多孔档板可能具有较高的压降。当在管道40输入的气体不是均匀型并且需要进一步整理时，就要使用这些操作档板布置。现本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于变压吸附气体分离过程的容器，它包括： 限定一具顶区和底区的封闭空间的闭式壁装置； 位于所述封闭空间内所述顶区和底区间的环形吸附床，具有一多孔外壁、一多孔内壁和位于两壁间的吸附材料，所述多孔外壁与所述闭式壁装置分隔开来在其间形成一气体进料通道，所述多孔内壁围绕着一个腔室。 位于所述腔室中并与所述多孔内壁分离以在其间形成一产品流通道的内壁装置； 位于所述底区并和所述气体进料通道流通以信该处提供气体进料的气体原料进口装置，所述气体原料依此经所述多孔外壁并总体上径向地朝所述内多孔壁和产品流动通道的方向进入所述气体进料通道和所述吸附床；和 位于所述底区并和所述产品流动通道流通的产品出口装置，所述产品流通道用于收集经所述多孔内壁通到该处的产品气体以及提供其产品流，其中所述产品出口装置包括和所述底区流通并向上延伸通过所述顶区的一出口管道。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：J斯莫尔阿埃克，FW莱维特，JJ诺沃比尔斯基，VE伯格斯坦，JH法斯鲍，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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