[发明专利]引导流体的多口旋转阀

说明书

技术领域

本发明涉及阀，具体地讲，涉及用于同时引导多个流体流顺序地进出被用于净化、处理和分离流体的多个流体-固体接触室的简化旋转阀。

背景技术

多年来，流体-固体接触系统已经逐渐演变，从简单的批量操作演变为更高级的系统，这些更高级的系统尝试模拟层析分离中的有时被称为“模拟移动床”(SMB)的反向电流连续流动操作或离子交换或吸附类型处理中的“连续接触器”。这些SMB系统或连续接触器只模拟固体反向电流-流体的移动，因为它们并没有真实且连续地移动固体通过流体。本质上，这些系统中的任一个可以通常被称为“模拟移动床”。这种模拟通常是通过以下步骤实现的：通过采用多个独立阀、单个旋转阀、有时被布置或组合以简化管道布置的多个室以及(一些情况下)室的旋转台，步进(stepping)或转换(indexing)通过各种流体流的多个较小批量的流体-固体接触室。这些系统提供优于简单批量系统的提高的处理效率并且达到真实连续反向电流操作的理想状态，然而当前系统中的每个还是遭遇一些缺陷，像是相对大的资本费用、机械复杂度、严格的工艺限制和不灵活性。

Gerhold的美国专利No.3,192,954中示出的早期SMB系统设计的特征在于，在分离各种非离子烃类的过程中采用单个多隔室罐和单个多口阀。多口阀和多隔室罐的成本和复杂度妨碍了其在许多应用中的接受度并且造成更简单的设计。

为了以不太复杂的方式实现相同的处理分离，在层析应用中使用的许多当前SMB系统采用四个或更多个具有多个阀的流体-固体接触室。参见例如Moran的美国专利No.5,705,061或Kaneko的No.6,409,922，其公开了多个阀和源自多个室的多个进口管和出口管。使用可编程控制器按顺序排好阀以及进而流向室的流体，以实现净化或分离。

为了解决这些设计中的绝对数量的阀，Ahlgren在美国专利No.6,719,001中提出了一种相对简单的多口旋转阀设计，它在功能上与之前的美国专利No.3,192,954类似并且适于相对简单的层析应用。然而，因为当它们处于离子交换和吸附类型处理中时处理状况变得更复杂，所以室、管道和编程的数量迅速变得不能管理，即使是用′001专利中公开的这样的阀。

因此，要么用独立阀要么用多口旋转阀，这些SMB系统设计通常用于简单层析分离中而不用于更复杂的处理，如离子交换中。虽然构建这些设计相对成本低，但它们缺乏处理灵活性。

为了解决上述系统的可应用性受限的问题，已经提出各种“连续接触器”设备设计，用于解决更复杂的净化和分离应用中伴随的管道复杂问题。一种广泛采用的设计(参见Rossiter的美国专利No.5,676,826)是用于多个进口和出口的单个分配阀，这多个进口和出口与旋转台上安装的流体-固体接触室连通。单个分配阀具有旋转头，旋转头与转台上的多个流体-固体接触室一致地旋转或转换。随着流体分配旋转头和转台的移动，流体-固体接触室顺序地与每个固定头流体流连通。可以调节视处理而定的接触特定流体流的室的步进时间或停留时间。这种设计提供了处理灵活性和精致性，因为可以针对任何处理配置固定管道，而不影响旋转管道和流体-固体接触室的流动结构，但是该设计由于在转台上的室中移动极端重量和危险化学品，而常常遭遇成本和机械复杂度问题。