包括具有集成的隔熱裝置的平行通路接觸器的吸附器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于吸附流體的吸附器，包括具有至少兩個(gè)平行通路接觸器的塔柱，該至少兩個(gè)平行通路接觸器沿要被吸附的流體的流向串連布置，并且都包括內(nèi)隔熱裝置。每個(gè)平行通路接觸器都具有通道，所述通道從平行通路接觸器的外周開始在20cm的向心徑向距離上至少部分地被阻塞。
【專利說明】包括具有集成的隔熱裝置的平行通路接觸器的吸附器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)于包括多個(gè)平行通路接觸器的吸附器的隔熱，并涉及所述吸附器的 用途。
【背景技術(shù)】
[0002]吸附為一種物理現(xiàn)象，正在被越來越多地應(yīng)用于工業(yè)上以分離或凈化氣體流。
[0003]例如，吸附一般用于干燥各種氣體流，特別是空氣或天然氣以用于生產(chǎn)氫，以及用 以從大氣中生產(chǎn)氧和/或氮，以及在下游方法中使用各種廢氣的多種成分之前或者在將這 些成分作為V0C、氮氧化物和汞等排出之前用以對(duì)這些成分進(jìn)行捕獲。
[0004]所用方法可為失載型的或再生型的。通過減壓或升溫實(shí)現(xiàn)再生。也可結(jié)合這兩種 效應(yīng)。分別稱之為PSA (變壓吸附)、TSA (變溫吸附)和PTSA (變溫變壓吸附)。
[0005]當(dāng)在真空下進(jìn)行PSA再生時(shí)，通常使用簡稱VSA (變真空吸附)。
[0006]本發(fā)明特別地涉及TSA。
[0007]填充于吸附器中的吸附劑通常是顆粒狀的。這些顆粒可為小顆粒、棍狀物、球狀物 或碎料。這些顆粒的典型尺寸一般為0.5mm至5mm。
[0008]最小的顆粒改善了吸附動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并由此改進(jìn)了該方法的效果，但另一方面又 在流體相上產(chǎn)生了巨大的壓降。
[0009]常規(guī)的球狀吸附劑的軸向塔柱(上升或下降的流體循環(huán))將隔熱裝置用于球體的 床與周圍環(huán)境之間。
[0010]在典型地直徑小于2m的小尺寸的塔柱上，更傾向于使用附著在塔柱的外筒上的 玻璃棉、多孔玻璃或聚氨酯泡沫隔熱層類型的外部隔熱裝置:這種隔熱裝置不是很有效，因 為在塔柱的再生加熱階段，一些熱能被用來加熱塔柱的金屬，從而在增大再生率時(shí)需要補(bǔ) 償該熱損失。
[0011]在典型地直徑大于2m的大尺寸的塔柱上，使用內(nèi)部隔熱裝置:其必須在機(jī)械方面 能夠容納吸附劑球體的床，而不會(huì)促使(在吸附劑的床之外)形成優(yōu)先氣體通路，并且能承 受吸附與再生之間的任何壓縮/解壓縮循環(huán)。由于空氣層保持靜止不動(dòng)，因此通常使用的 是單層或雙層氣體的系統(tǒng)，該單層或雙層氣體用作隔熱墊。這些層雖然在隔熱方面相對(duì)有 效，但難以實(shí)施并且比較昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]由此出發(fā)，所提出的一個(gè)問題是提供用于TSA中的具有更好的隔熱的吸附劑。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)解決方案是，一種用于吸附流體的吸附器，包括具有至少兩個(gè)平行 通路接觸器的塔柱，該至少兩個(gè)平行通路接觸器沿要被吸附的流體的流向串連布置，其特 征在于，每個(gè)接觸器都包括內(nèi)部隔熱裝置。
[0014]“內(nèi)部隔熱裝置”是指，每個(gè)平行通路接觸器特有的隔熱裝置，也即是說，集成在每 個(gè)接觸器中的隔熱裝置。[0015]平行通路接觸器是指，其中流體流經(jīng)通道、而這些通道的壁容納有吸附劑的一種 裝置。流體在通道中基本無障礙地流動(dòng)，這些通道使得流體能夠從接觸器的入口流到出口。 這些通道可為直線型的，直接將接觸器的入口和出口連接，或者可具有方向上的變化。在其 流動(dòng)過程中，流體與存在于所述壁上的至少一個(gè)吸附劑接觸。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的解決方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]-易于實(shí)施，因?yàn)槠浼稍谄叫型方佑|器上:在向吸附器中安放接觸器的同時(shí) 安裝隔熱裝置。
[0018]-內(nèi)部型的隔熱裝置，等同于多個(gè)靜止的空氣層:良好的隔熱性能，使得對(duì)于同等 的性能可減小其尺寸，或者對(duì)于同等的尺寸可提高熱性能。
[0019]-價(jià)廉。
[0020]此外，平行通路接觸器的壓降較小，使得在同等壓降下可減小吸附器的直徑，可選 地增加其高度。
[0021]根據(jù)實(shí)際情況，根據(jù)本發(fā)明的吸附器的平行通路接觸器可包括下列內(nèi)部隔熱裝置 之一或其它。
[0022]根據(jù)第一種可選方式，每個(gè)接觸器的內(nèi)部隔熱裝置包括:
[0023]-固定于接觸器的整個(gè)高度上的密封的雙筒，和
[0024]-引入所述雙筒形成的空間內(nèi)的隔熱體。
[0025]密封是指“防止在平行通路接觸器之外形成優(yōu)先氣體通路”。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1示出了具有雙筒的平行通路接觸器。
[0027]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的吸附器，包括一系列具有雙筒的平行通路接觸器。
[0028]隔熱體優(yōu)選地選自珍珠巖、玻璃棉、石棉、多孔玻璃、真空、氣凝膠、多層隔熱體或 其他任何隔熱體或常用隔熱體的組合。
[0029]另外，該第一可選方式可由密封元件補(bǔ)充，該密封元件固定在雙筒的外筒上，面對(duì) 塔柱的內(nèi)筒。該密封元件優(yōu)選地選自毛刷、襯墊、焊縫或焊接件、粘膠或粘結(jié)件，并且優(yōu)選地 將尺寸設(shè)置為使得在吸附器再生期間減少吸附器的筒體與平行通路接觸器的雙筒之間的 任何差異性膨脹。
[0030]根據(jù)第二可選方式，每個(gè)平行通路接觸器都具有通道，該通道從平行通路接觸器 的外周開始在20cm (優(yōu)選10cm，甚至更優(yōu)選5cm)的向心徑向距離上被至少部分地阻塞。
[0031]所述阻塞防止在相關(guān)通道內(nèi)形成優(yōu)先氣體通路。
[0032]應(yīng)該注意到，在該第二可選方式中，平行通路接觸器可選地具有筒體。因此，“外 周”指的是平行通路接觸器的邊緣，或者平行通路接觸器的筒體的邊緣。
[0033]為實(shí)現(xiàn)通道的阻塞:
[0034]-在需要被部分阻塞的通道的至少一部分長度上填充樹脂、膠泥、硅樹脂或任何可 以液體或粘性體形式被施加的物質(zhì)，以用于持久地阻塞相關(guān)通道；和/或
[0035]-使需要被部分阻塞的通道的至少一端被金屬板、塑料板、硅樹脂、橡膠襯墊、或任 何可設(shè)置或固定的固體元件阻塞。
[0036]阻塞可在每個(gè)相關(guān)通道的頂部、底部或部分上進(jìn)行?？稍O(shè)想阻塞每個(gè)相關(guān)通道的整個(gè)長度。
[0037]圖3示出了在需要被阻塞的通道的頂端設(shè)有金屬板的平行通路接觸器。
[0038]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的吸附器，包括一系列平行通路接觸器，其中在需要被阻 塞的通道的頂端設(shè)有金屬板。
[0039]在該第二可選方式中，阻塞通道使得可阻礙這些通道中的流體循環(huán)和形成類似于 細(xì)小氣體層的隔熱裝置。該靜止的氣體單元比常規(guī)的氣體層小很多，由此獲得更明顯的隔 熱效果?？蛇x擇地，為達(dá)到同等的隔熱性能，可將隔熱裝置的厚度大大減小。
[0040]此外，該第二可選方式可由密封元件補(bǔ)充，該密封元件固定在平行通路接觸器的 外表面上，面對(duì)塔柱的內(nèi)筒。該密封元件優(yōu)選自毛刷、襯墊、焊縫或焊接件、粘膠或粘結(jié)件， 并且優(yōu)選地將尺寸設(shè)置為使得在吸附器再生期間減少吸附器的筒體與平行通路接觸器的 外周之間的任何差異性膨脹。
[0041]可用于平行通路接觸器的吸附劑為用于常規(guī)氣體流凈化或分離單元的吸附劑。該 選擇取決于應(yīng)用?？稍谕粋€(gè)接觸器中相繼使用多種不同的吸附劑?？墒褂霉枘z、可選地添 加的活性鋁、活性炭、各種類型的沸石(可選地進(jìn)行互換的3A、4A、5A、X型、LSX、Y等)。根據(jù) 合成方法，所使用的沸石一般為微晶體形式的，或者甚至為納米晶體形式的。其他吸附劑， 比如活性炭，可被壓碎以得到約I微米的微粒。
[0042]接觸器可以是相同的，或者另一方面，可用本發(fā)明來個(gè)性化至少一個(gè)接觸器，并使 其適合于該級(jí)別的吸附器的操作條件。有關(guān)于此的改進(jìn)，可能是另外一種吸附劑、對(duì)于吸附 劑層的厚度、流動(dòng)橫截面等的改進(jìn)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的裝置可以用于多種方法，比如TSA、PTSA等。其還可以用來對(duì)氣體 流、尤其是對(duì)來自大氣的氣體流進(jìn)行干燥、除碳或攔截二次雜質(zhì)。二次雜質(zhì)是指微量的碳?xì)?化合物、NOx > SOx等。
【權(quán)利要求】
1.一種用于吸附流體的吸附器，包括具有至少兩個(gè)平行通路接觸器的塔柱，該至少兩 個(gè)平行通路接觸器沿要被吸附的流體的流向串連布置，其特征在于，每個(gè)接觸器都包括內(nèi) 部隔熱裝置，每個(gè)平行通路接觸器都具有通道，所述通道從平行通路接觸器的外周開始在 20cm的向心徑向距離上至少部分地被阻塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附器，其特征在于，部分地被阻塞的通道在其至少一部分 長度上被液體或糊狀物、優(yōu)選地被樹脂、膠泥或硅樹脂填充。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附器，其特征在于，部分地被阻塞的通道的至少一端被所 設(shè)置或固定的固體元件阻塞，優(yōu)選地被金屬板、塑料板、硅樹脂或橡膠襯墊阻塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的吸附器，其特征在于，所述吸附器包括密封元件， 該密封元件固定在平行通路接觸器的外表面上，面對(duì)塔柱的內(nèi)筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附器，其特征在于，所述密封元件選自毛刷、襯墊、焊縫或 焊接件、粘膠或粘結(jié)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的吸附器，其特征在于，所述密封元件的尺寸設(shè)置為使得在 吸附器再生期間減少塔柱的筒體與平行通路接觸器的外周之間的任何差異性膨脹。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的吸附器用于對(duì)氣體流進(jìn)行干燥、除碳或攔截二次 雜質(zhì)的用途。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的吸附器用于捕獲氣體流中含有的NOx、SOx或微 量的碳?xì)浠衔锏挠猛尽?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的吸附器用于TSA或PTSA循環(huán)中的用途。
【文檔編號(hào)】B01D53/04GK103517750SQ201280021469
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月3日
【發(fā)明者】B·達(dá)維迪安 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司