[发明专利]具有水平轴向基床和填料清洁系统的吸附器

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理至少一种流体的装置，其包括至少一团颗粒材料，流体沿水平轴线方向流经该颗粒材料。

背景技术

当要生产、分离或净化气体时，可采用吸附方法。这些方法一般采用若干填充有材料的吸附器，这些材料有选择性地吸收原料流的组分中的至少一者。存在两种主要的吸附器类型，即轴向基床吸附器和径向基床吸附器。

轴向基床吸附器提供针对保持基床和死体积的问题的经济的解决方案。通过对比，当使用高流速时，压降和磨损问题变成该技术的限制性因素。这是因为，为了降低最终导致吸附剂颗粒物被破坏的流化极限，主要的解决方案有：

-增大吸附器的直径(出于运输考虑，必须保证最大直径)，这需要减小基床的长度，其缺点在于引起吸附剂上游和下游的分配问题以及死体积增大和基床厚度减少的问题，因而使得这些方法对吸附剂的基床表面的不均匀性更加敏感，

-增加吸附器以分离开穿过基床的流，

-增加吸附剂球粒的大小，尽管这对吸附动力学且因而对装置的性能不利，以及

-增加吸附剂上部的重量，例如采用通过柔性筛从吸附剂中分离出来的金属球粒。

最后两种解决方案允许轴向构型中的磨损的理论极限仅降低一点点。

应注意的是，现在采用的轴向吸附器几何结构包括“直立瓶”和“平卧瓶”几何结构，两者中气体均垂直地流过吸附剂基床。虽然后一种几何结构相对于前一种提供了更大的孔截面积，但其以较差的分配——特别是在吸附器边缘处——和更大的死体积而使性能恶化。

径向基床吸附器允许压力降受限制而无需增大吸附器半径，因为其提供了对于给定的吸附器体积而言增大的孔截面积且理论上不受磨损方面的任何极限的影响。吸附剂的基床通常悬在从顶部悬垂的竖直多孔筛之间。可通过如美国专利5,882,385中所述的粘附在堆积角上的锥系统(主要用于TSA)或通过其上搁有金属或陶瓷球粒的膜(此系统目前用于O2VSA中)来防止在吸附剂的基床顶部处出现排空体积。该径向技术的主要缺点在于死体积的增多和高昂的制造成本。

发明内容

本发明的目的是提出一种改进的流体处理装置，在该装置中减少了区段或不良分配和死体积。

本发明的一个解决方案为一种用于处理至少一种流体的装置，该装置在水平筒节1的筒节段中至少包括：

-填充在筒节段的每侧上开口的体积V2的至少一种第一颗粒材料，流体沿水平方向流经该体积，第一颗粒材料通过两个布置在筒节段的两端处的多孔筛被保持在体积V2中，

-至少一个导流板，所述导流板包括两个体积V3a和V3b，所述体积具有支承在位于筒节段的两端处的两个所述多孔筛上的四个侧面S3-c、S3-d、S3-e和S3-f，并且一方面由筒节内壳且另一方面由下表面S3a和S3b限定，所述下表面与水平面之间形成大于第一颗粒材料的休止角的角度α，

-至少一个体积V4，其由

·在筒节段的整个长度上将导流板的两个体积V3a和V3b接合到一起的膜，以及

·密度大于用以填充体积V2的第一颗粒材料的密度的第二颗粒材料形成，所述第二颗粒材料容纳在由膜和筒节内壳形成的空间中，

所述体积V3a、V3b和V4处于水平筒节的横截面的上半部中。

“颗粒材料的休止角”是指颗粒材料在重力作用下翻倒在接收支承件上的休止角度，该接收支承件的表面相对于水平线测得的角度在0°和90°之间，且对于颗粒直径在0.5mm和5mm之间的吸附材料而言，更常规地在15°和35°之间。

应该注意：

-所述膜补偿竖向压实度；且

-如本发明的解决方案中所限定的导流板使得可以避免在所述表面下方的颗粒材料中形成带有自由团的空穴；

导流板优选焊接到筒节。

依环境而定，本发明的装置可具有以下特征中的一个或多个：

-导流板的两个体积V3a和V3b在其位于筒节的下游侧的端部具有孔口，使得位于所述端部的表面S3-e和S3-f具有在5％到80％之间、优选在5％到50％之间的穿孔率；所述孔口允许体积V3a和V3b处于与体积V2相同的压力之下，使得可以避免锚固点处的疲劳，体积V3a和V3b在该锚固点处被锚固到筒节上，

-两个体积V3a和V3b容纳具有小于10％的外通孔的材料；

-容纳在两个体积V3a和V3b中的材料为能以其聚氨酯的形式膨胀的泡沫；

-筒节是圆筒形的；

-所述装置为吸附净化装置。

优选地，金属网被紧紧压靠在多孔筛上且通过适当的系统(桩，垫圈，螺母，夹子等)被固定在所述多孔筛上。