CN102107111A - 模块化紧凑吸附床 - Google Patents

Abstract

模块化紧凑吸附床，用于吸附基气体分离工厂。气体分离工厂中的传统吸附床被形成吸附床结构的多个相连的模块化吸附床单元所取代。模块化设计所需的构造和维护成本更低；更易于运输；并且更易于装载吸附材料。

Description

模块化紧凑吸附床

技术领域

本发明总体涉及吸附床领域，尤其涉及用于气体分离工艺中的吸附床。更具体来说，本发明涉及模块化紧凑吸附床单元，其能够被组合来提供用于吸附基的气体分离工艺中的全尺寸吸附床结构。

背景技术

使用吸附床的气体分离工艺在本领域中众所周知。典型的吸附基工艺包括这些：其中在多组分供气内的一种气体组分被选择性吸附。比较关心的是循环工艺，其中被吸附的气体在逆向气流中被从吸附材料去除，例如压力摆动吸附（PSA）和真空压力摆动吸附（VPSA）工艺。在最近这些年中，这些工艺已经有显著进展，对吸附材料、吸附床和总体工艺参数和控制都有改进。竞争的市场压力已经不断地驱使这类工厂的构造和操作成本降低，通过减小床的尺寸以及使零件标准化来降低与设计、建造、运输和操作这类工厂相关的成本已经变得非常重要。更小的床结构减少了吸附材料总量、工厂设备例如工艺容器和缓冲罐的尺寸以及包括滑道尺寸的总的工厂占地面积。更小的滑道又降低了运输和安装成本。

因此，希望设计用于吸附基气体分离工艺中的新吸附床，其总体尺寸更小；所需构造成本更低；更易于运输；具有更低的维护和修复要求；并且更易于装载吸附材料。还同等重要的是设计这样的吸附床，其不但更小，而且不会负面影响工艺气流、循环速度、生产率和体积以及总的工艺能量要求。在吸附基气体分离工厂中使用模块化和/或紧凑吸附床结构可以实现显著的基建费用节省。

在本发明中，术语“模块化”指将传统床的给定正面流动区域重新构造为安装入壳体中的更小更能控制的分段，其中每个床单元或模块更容易装载吸附材料，更容易在壳体中处理和/或替换，并且总体上提供了整体吸附床结构的设计上的更大的灵活性。同样，术语“紧凑”在本发明中指，当工艺快速循环时，通过减小用于给定供给流所需的吸附剂体积（通过减小床的深度），对工艺提供强化的分段或单元。在本发明中，用多个模块化吸附床单元来代替气体分离工厂中的传统充填床。包含吸附材料的个体模块化吸附床单元被组合来构造全尺寸吸附床结构或具有用于具体工厂要求所需的尺寸和维度的容器。当模块化吸附床单元也被制成紧凑时，由于所需吸附材料的量减少，可以获得额外的节约和设计灵活性。

本发明的吸附床结构还一起带来模块化紧凑设计的这些优点：利用了小的入口空隙体积、大的床正面区域以及短的床深（转移长度）。它把这些因素一起带入了模块化和可伸缩吸附床和容器设计，所需吸附剂总量降低、工厂设备更小并因此尺寸更小。与从传统充填床所获得的相比，紧凑结构还提供了每单位体积的吸附材料具有更高的产品能力（即增加的吸附剂利用率）。通过任选地提供与较短的床深结合的非常大的流动区域（正面区域）以促进优选循环工艺中的更快的循环，本发明可以显著降低吸附床中的压力降。

发明内容

本发明提供了一种用于吸附基（adsorption-based）气体分离工艺中的吸附床结构的新颖模块化紧凑设计并且特别适用于循环工艺例如压力摆动吸附（PSA）、真空摆动吸附（VSA）和真空压力摆动吸附（VPSA）工艺。模块化紧凑设计由个体模块吸附床单元构成，其可以相连、层叠或以其它方式结合以形成可变尺寸和形状的吸附床结构。如上所述，在吸附基气体分离工厂中使用模块化和紧凑吸附床单元可以实现显著的基建费用节省。模块化紧凑设计产生更小的模块化吸附床单元，与大体积的传统吸附床相比，其能够使吸附材料装载更容易。根据需要，模块化紧凑设计还利于增加床的正面区域并减小床的深度。

模块化紧凑设计的一种额外好处是用最小的努力和停机时间来改变已经使用中的吸附工厂的吸附床结构的能力。每个模块化吸附床单元可以在野外被填充、安装或替换，被运送的新模块化吸附床单元可以已经充填有吸附材料并且可以随时安装。

根据本发明，用包含多个模块化吸附床单元的吸附床结构来代替气体分离工厂中使用的传统充填吸附床。与从使用传统吸附材料的传统充填吸附床所获得的相比，这些模块化吸附床单元提供每单位吸附材料体积具有更高的气体产品能力（即增大的吸附剂利用率），成为先进高品质吸附材料的保证。通过使用更短的床深以及任选增加的流动区域，它们还提供了通过吸附床结构的显著减小的压力降。

在本发明的一个实施例中，多个模块化吸附床单元相连以形成吸附床结构而无需单独的壳体或外壳。优选的实施例具有大致圆柱形设计，其紧凑并且易于以低成本进行构造。最后，本发明涵盖由多个模块化吸附床单元构成的吸附床结构以及模块化吸附床单元自身。

在另一个实施例中，提供了一种吸附床结构，用于吸附剂基气体分离工艺，该吸附床结构包括多个模块化吸附床单元，每个模块化吸附床单元具有：

a) 用于接收供气的供给入口集管，

b) 第一气体通道，用于从供给入口集管接收供气，

c) 内部空间，用于使供气移动通过限制在该空间内的吸附材料，

d) 第二气体通道，用于接收离开吸附材料的产品气体，和

e) 产品出口集管，用于从产品气体通道接收产品气体，

其中第一模块化吸附床单元通过共用气体通道与至少另一个模块化吸附床单元气流连通，所述共用气体通道由第一模块化吸附床与所述另一个模块化吸附床单元的连接部所形成。

在又一个实施例中，提供了一种循环吸附基气体分离工艺，用于从多组分供气中去除至少一种可吸附气体组分，包括将供气送入吸附床结构，该吸附床结构包括：

a) 多个串连的模块化吸附床单元，每个模块化吸附床单元从共用的供给集管接收供气并具有用于将供气分配给吸附材料的入口通道，

b) 内部空间，用于接收供气并使供气移动通过限制在该空间内的吸附材料，以及

c) 出口通道，用于接收产品气体并将产品气体移至共用的产品气体集管，

其中当供气通过内部空间时，供气的可吸附气体组分优先被吸附材料吸附，被去除组分的产品气体通过出口通道离开模块化吸附床。

附图说明

为了更加全面地理解本发明，应当结合附图来参照以下的具体实施方式，其中：

图1示出了本发明的一个实施例，多个模块化紧凑吸附床单元具有大致环形设计并相连以形成全尺寸吸附床结构。

图2是图1的实施例的示意图，示出了在典型的循环吸附工艺的一个阶段通过组装好的吸附床结构的气流分布。

图3a是本发明图1所示的吸附床结构内的模块化吸附单元的示意图。

图3b是图3a中所示模块化单元的分解图。

具体实施方式

本发明涉及模块化紧凑吸附床结构和工艺，采用模块化紧凑吸附床单元并用于包括但不限于PSA、VSA和VPSA循环过程的气体分离工艺。在此所用的术语“模块化吸附床单元”或“模块化单元”是个体单元，包含具有吸附材料的吸附床并设计成与一个或多个其它模块化吸附床单元相组合。在此所用的术语“吸附床结构”是完全组装后的床或容器结构，由多个个体模块化吸附床单元构成。吸附床结构通常包括容纳模块化吸附床单元的壳体部件。在此所用的术语“正面区域”是模块化单元的透气侧壁之一的表面区域。在此所用的术语“床的深度”是包含吸附材料的吸附床的深度，沿经过床的气流方向测量。床的深度在本领域有时也称作床的转移长度或床的长度。在此所用的术语“吸附材料”指粒状吸附材料，物理形式为圆柱形球、球状珠、压碎的颗粒或常用于吸附工艺中的例如合成或天然的沸石分子筛、活性炭、活性氧化铝、硅胶等类型的任何聚集物。用于“传统”吸附工艺所需的循环时间取决于具体的分离和吸附剂。在此所用的术语“快速循环”指相对于其传统工艺构造已经被强化（更小的吸附床深度、更快的循环）的循环吸附工艺。例如，使用N₂选择性沸石产生90%或更高纯度的O₂产品的传统两床吸附空气分离工艺通常具有1.0m或更大的床的深度并且总的循环时间大于30秒（s）。强化或更快循环的空气分离工艺将是这样一种工艺：循环时间（吸附或脱附）小于30s，床的深度减小与循环时间减小的比例近似相同，例如15s的循环具有0.5m的床的深度。

吸附工艺已经广泛用于分离或净化气体，本发明尤其适用于已经众所周知的VPSA、VSA或PSA用的基于吸附的循环工艺。在操作过程中，多组分供气例如空气被引入吸附床结构的供给侧，多组分供气的可吸附组分例如氮气优先被吸附床中的吸附材料所吸附，组分减少的气体产品例如氧气被回收。在逆循环中，气体流被反向以从床中的吸附材料去除或脱附被吸附的气体组分。脱附的进行通常与压力减小和/或温度升高相结合以降低吸附材料存储被吸附组分的能力。循环然后被重复。

吸附工艺已经被广泛用于分离或净化气体。典型的基于吸附的工艺实例，并且是本发明的最优选的使用，为循环单床VPSA工艺。在操作过程中，多组分供气例如空气被引入吸附床结构的供给侧，多组分供气的可吸附组分例如氮气优先被床中的吸附材料所吸附，组分减少的气体产品例如氧气被回收。在循环的脱附部分，气体流被反向以从床中的吸附材料去除或脱附被吸附的气体组分。脱附的进行通常与压力减小和/或温度升高相结合。吸附/脱附循环然后被重复。

本发明的模块化紧凑吸附基床和方法使用的吸附床结构包含多个，至少为两个，模块化吸附床单元。每个模块化单元具有包含在其侧壁内的吸附床，该吸附床具有小的深度和大的床正面区域以促进吸附/脱附。该设计的几何形状称作紧凑或浅床。浅床允许更短的吸附循环以获得最大的吸附剂利用。浅床每单位产品使用更少的吸附材料，从而导致更低的压力降、更小的处理容器、更小的工厂设备和更小的滑道尺寸，所有这些又导致基建费用和运输成本的节省。更大的正面区域允许更低的流速并因此可以任选地用于降低进一步通过模块化单元和吸附床结构的压力降，从而转变为额外的操作成本节省。通过床的更低的流速还改进了吸附转移速率。

紧凑的浅床设计以更快的循环操作强化了吸附/脱附工艺，与从传统的充填床所获得的相比，导致了增加的吸附剂利用（每单位体积吸附材料增加了产品）和通过吸附床的减小的压力降。重要的是通过控制流动通道设计和通过最小化入口空隙体积空间，即在模块化吸附床单元的入口侧上的空隙空间，还在浅床中获得了均匀的气体流分布而避免了气体流的不均匀分布。当速度分布均匀时就在模块化吸附床单元的入口面上获得了良好的流动分布。这种状态受入口空间的尺寸和几何形状包括入口空隙体积的影响。如本领域所众所周知，可以使用计算流体动力学（CFD）技术来预测流动分布。

图1示出的吸附床结构10具有环形设计并无需单独的吸附床壳体或外壳部件。环形设计在外表面壁结构上提供了均匀的应力分布。在该实施例中，吸附床单元12以“层叠”结构相互连接以包括完整的吸附床结构。图3a示出了组装视图中的个体模块化吸附床单元12，图3b示出了分解图中的相同单元。

再次参照图1，吸附床结构10由四个大致圆柱形模块化吸附床单元12构成。在优选结构中使用了2-8个模块化单元。如图3a和3b所示，每个模块化单元12由两个大致平行的正面44和外侧壁20构成。吸附材料定位并保持在平行定位的正面44内所包含并且由形成吸附床的外侧壁20和流动分离板42所限定的空间体积中。

两个正面44通常由穿孔板和丝网或布筛（未示出）构成，但是也可以采用用于保持吸附材料的其它装置。外侧壁20是不透气的，工艺气体流不会通过外侧壁20进入或离开模块化吸附床单元。气体流沿大致轴向通过相对的两个正面44进入或离开受限的吸附材料或吸附床。

如图所示，流动分离板42定位在外侧壁20的上下内环形区域内的相对两侧上，并设计成形成供给和产品集管且将工艺气体流通过入口和出口通道分别导向和导出个体模块化吸附床单元12。在循环的一个步骤中，流体通过第一正面44进入，穿过吸附材料并在吸附材料的反侧通过相对的或第二正面44离开。每个模块化单元的外侧壁20的宽度，如箭头20d所示，设计成大于其中保持的吸附床的深度。流动分离板42设计成大致垂直于外侧壁20并且宽度大体小于外壁20的深度，由此当连接于另一个模块化吸附气体单元时在其中形成气体流通道（供给和产品通道）。可选择地或者可组合地，气体流通道也可以使用放置在模块化单元12之间的隔板或垫圈来形成或扩大，或者外侧壁20可以设计成具有隔离装置以在组装之前安装在模块化单元12之间，由此在组装后形成流动通道。借助于常规紧固件例如螺栓和螺母，可以任选使用凸缘18来用作连接模块化单元12的装置。

如图所示，图1中的实施例无需单独的供给或产品集管部件，因为通过连接流动分离板42在外侧壁20内部形成的腔形成了入口/出口气体流导管或集管。如图所示，这些集管或气体流导管在组装过程中形成。图2是具有如图1所示的四个模块化单元的吸附气体结构的示意图，所带的箭头示出了气体流的方向和由模块化单元的连接部所形成的气体通道32、34。

根据图1和2，供气通过入口供给集管14进入吸附气体结构10，入口供给集管14是由模块化吸附床单元12和流动分离板42的连接部所形成的腔。在外侧壁20的相对内侧上形成有基本相同的产品出口集管16。供气流动进入入口供给集管14，进入供气通道32并随后通过正面44之间的吸附床。产品气体通过产品气体通道34离开吸附床并流出产品出口集管16。吸附床结构10的每端连接于吸附工厂中的必要的管道和阀来用于供给、产品和回流以在常规吸附工艺（未示出）中操作。

每个模块化吸附床单元12设计成，在正面44的一侧上，流动分离板42连接于下一个模块化单元12上的邻接气体流板以形成交替顺序的多个气体流通道（供气和产品气体通道）。因此，每个吸附床单元连接于下一个单元，使得供给入口集管和产品出口集管14、16与紧接相对正面44的交替通道连通。参照图2，供气从供给集管14流至形成在两个相连模块化单元之间的入口通道32，并通过吸附材料。产品气体在吸附床的相对侧上被形成在吸附材料的相对侧上的两个模块化床之间的出口通道34接收。供气被除去的气体组分优先由吸附材料所吸附，产品气体通过由相连的流动分离板42所形成的产品集管16而离开。采用这种方式并且如图2所最佳显示，通过组装模块化单元而形成交替的供给和产品通道32、34，流动分离板42交替连接在模块化单元中。在循环吸附/脱附工艺中，工艺气体流在吸附步骤沿相同方向从供给入口集管通过吸附材料至产品出口集管，并且随后在脱附步骤逆反。

在实际组装中，在此所示的每个模块化吸附床单元12可以在形状上基本相同，交替的模块化单元在其周边上翻转180度（互为镜像）以构造具有所示气体流通道以及入口和出口集管的吸附床结构10。例如，在由4个模块化单元12构成的吸附床结构10中，形成在顶部的模块化单元之间的气体流通道的顺序是打开（相对于供给入口集管）、关闭、打开和关闭的交替模式。对于供给入口打开的气体流通道对于产品出口通道是关闭的，由此迫使供气通过吸附床，对于供给入口集管关闭的气体流通道对于产品出口集管是打开的并且接收离开吸附床的产品气体。

在循环过程中，对于脱附步骤而言所有气体流的方向被逆反。在吸附步骤，留在容器的空隙空间内的气体以及吸附在吸附剂内的气体沿相对于供给流的方向逆流（相反）的方向被去除。在逆流中，供给入口集管成为出口集管并且产品出口集管成为入口集管。脱附步骤可以在高于或低于大气压力下、在环境温度或升高的温度下以及有或无正向吹扫气体下进行。

本领域技术人员显而易见，外侧壁20必须被密封，用于密封外侧壁20的装置和流动分离板42必须设计成压力和/或真空（或高压和低压）密封并且不允许任何内部泄露。每个模块化单元设计并构造成自容纳、完全抗压力和真空力，并且能够忍受压力摆动循环吸附工艺的压力变化。模块化吸附床单元12不被限制于所示的环形或圆柱形几何形状并且可以具有不同形状，包括但不限于卵形、椭圆形、锥形、方形、长方形或矩形、箱形。

本发明使用的吸附床具有大的正面区域和短床深度（浅床）以增强吸附过程的效率。再次参看图3a和图3b，模块化单元12的最大维度是正面44的直径，最小维度是模块化单元12的宽度，如接头20d所示，其等于或大于吸附床深度。每个正面的总面积大于模块化吸附床单元的外侧壁的总面积。模块化单元20中的正面44之一的直径与吸附床的深度之比优选在1-10之间，最优选在1.5-7之间。

为了利用具有浅床和大的正面的模块化紧凑设计，吸附床必须被紧密地充填。优选本发明的模块化单元具有已经被紧密充填的吸附材料。在此使用的床空隙度为本领域所已知并且在美国专利5324159中被更全面地描述。如专利GB606867中以及W.E Gross等所描述，可以使用重力辅助填充方法来实现吸附剂的紧密均匀充填，其中吸附剂从特定高度沿垂直于床的深度的方向落下，穿过一系列丝网，并填充入封闭的床体积中（W.E.Gross, J.C.Goshorn, “An Instrument for Determining the Volume and Bulk Density of Granular Materials”, ASTM Bulletin,pp.55-59 (Mar.1948)）。利用这种方法可以实现床中的吸附剂颗粒的紧密充填，颗粒间的空隙率小于40%，优选37%或更小。紧密充填的吸附材料限制在模块化单元12内，在形成吸附床的正面44、外侧壁20和流动分离板42之间。

虽然在此描述的本发明被用于PSA、VSA或VPSA循环工艺中，但本发明可用于使用充填吸附材料来分离或去除气体组分或净化气体的任何固定床吸附基气体分离工艺或设备中，并且不局限于循环工艺。合适的工艺实例包括氧VPSA系统、氢PSA系统、PSA和热摆动吸附（TSA）空气净化系统、CO2 VPSA系统、氮PSA系统和乙醇脱水系统。其它吸附剂基气体分离工艺可以包括用于分离气体例如氢气、氩气和二氧化碳以及用于去除水的工艺。优选短周期循环工艺，最优选其中氧气和氮气被分离的空气分离工艺。

根据所采用的工艺，可以使用大范围的吸附材料。优选吸附材料可以是多孔颗粒材料例如分子筛。对于空气分离PSA工艺，吸附材料通常是熟知并且可商购的沸石分子筛材料。用在模块化吸附床单元内的吸附材料可以由单层材料构成，或者在使用氮选择性沸石的空气分离的情况下，优选为两层结构，即最接近供给入口的第一层去除水并且第二层用作氮选择性吸附材料。根据所需的吸附应用和工艺设计，模块化吸附床单元内可以充填有增加的层数，例如3或4。例如，在空气分离应用中，第一层除水之外通常还去除二氧化碳。吸附材料可以是充填颗粒或者可以是单体吸附剂形式的吸附结构。吸附材料也可以涂覆在蜂窝单元结构形式的薄板上，蜂窝单元结构具有足够的开放区域以允许足够的气体分子流过。

如前所述，吸附材料被紧密充填并且被保持在两个平行的正面44之间，正面44是多孔的以允许工艺气体流入和流出吸附床同时容纳吸附材料。可以采用各种结构的容纳装置或充填约束，只要所用的容纳装置会将吸附材料保持在正确位置并允许工艺气体流过该材料而不会在正常使用状态下使其流化。另外，可以在模块化吸附床单元12内部并且在吸附材料的顶部或底部上的外侧壁20内放置在吸附材料上产生力的装置例如弹簧加载板或加压气囊（未示出）以对吸附材料施加连续压力并且防止其并非用于气流的表面处发生旁流。

再次参看图1和2，优选供给入口集管14、产品出口集管16和气流通道32、34构造成总体对称以便于制造。但是，它们可以是锥形或者根据需要可以采用气流挡板、导向叶片、网或限流板（未示出）以帮助工艺气体通过模块化吸附床单元12的分布。

模块化单元12设计成提供吸附床结构10，吸附床结构10具有足够大小的入口/出口集管和气流通道以供应足够的工艺气体流，但具有最小的空隙体积比（void volume ratio）。循环系统中的高空隙体积比降低了工艺效率。 “空隙体积比” 在此定义为供给侧或入口空隙体积（例如供给管、供给集管和供给通道）与吸附剂体积之比，其包含吸附材料内的颗粒间的空间。空隙体积比是系统低效的测量方法，因为入口空隙体积在供给步骤中填充有加压气体，此后该气体在脱附过程中被放弃，由此产生了功率损失。更短的循环时间和更浅的床增加了入口空隙体积对工艺的不利影响。高空隙体积比还不利地影响了工艺性能，降低了回收和生产能力以及增加了能量消耗。周期越短，空隙体积比对工艺性能的影响越为不利。

因此，在短周期循环工艺中，空隙体积比成为重要的因素，在吸附床结构中优选小于30%的小空隙体积比。为了帮助实现该空隙体积比，模块化吸附床单元之间的距离优选等于大约50%或更小的吸附床深度。

减小空隙体积的一种方法是用惰性填料例如陶瓷球来填充空隙空间以减小空隙体积而不会显著增加压力降。填料不仅减小了空隙体积，还帮助增强了每个模块化吸附床单元的气流分布。减小空隙体积的另一种方法是改进流动通道设计，其中产品气体通道34窄于供气通道34，这可以通过对通道使用模块化单元之间的隔板或气流限流板来进行控制。这最适于散料分离，因为产品物质流显著低于供给物质流。

本发明包括的吸附床结构可以用于各种吸附工艺包括同时吸附循环（单一供给）或非同时循环（复合供给）。多个模块化吸附床单元可以在例如单床、两床、三床或多床工艺模式的工艺中用于一个或多个吸附床结构。吸附床结构的能力可以通过调节任一或所有模块化吸附床单元的高度和宽度以及安装在吸附床结构内的模块化单元的数量而变化。

本领域技术人员显而易见，本发明不局限于在此提供的实例，这些实例仅用于证明本发明的可操作性。本发明的范围包括落入所附权利要求的范围内的等同实施例、改变和变型。

Claims (19)

1. 一种吸附床结构，用于吸附剂基气体分离工艺，该吸附床结构包括多个模块化紧凑吸附床单元，每个模块化吸附床单元具有：

a) 用于接收供气的供给入口集管，

b) 第一气体通道，用于从供给入口集管接收供气，

c) 内部空间，用于使供气移动通过限制在该空间内的吸附材料，

d) 第二气体通道，用于接收离开吸附材料的产品气体，和

e) 产品出口集管，用于从产品气体通道接收产品气体，

其中第一模块化吸附床单元通过共用气体通道与至少另一个模块化吸附床单元气流连通，所述共用气体通道由第一模块化吸附床与所述另一个模块化吸附床单元的连接部所形成。

2. 权利要求1的吸附床结构，其中供给入口集管和产品出口集管由模块化吸附床单元的连接部所形成。

3. 权利要求1的吸附床结构，由两个或更多个具有大致圆柱形外侧壁的模块化吸附床单元层叠连接形成。

4. 权利要求1的吸附床结构，其中每个模块化吸附床单元包括两个流动分离板，所述两个流动分离板内设在外侧壁内并且在外侧壁的相对两侧。

5. 权利要求4的吸附床结构，其中在封闭于模块化吸附床单元的外侧壁和流动分离板内的两个平行相对的正面内容纳吸附材料。

6. 权利要求5的吸附床结构，其中相对的正面是可透气的并且外侧壁和流动分离板是不透气的。

7. 权利要求6的吸附床结构，其中供气轴向通过模块化吸附床单元的两个平行相对的正面。

8. 权利要求5的吸附床结构，其中每个正面的总面积大于模块化吸附床单元的外侧壁的总面积。

9. 权利要求1的吸附床结构，其中入口集管将供气均匀分配给第一入口通道。

10. 权利要求1的吸附床结构，其中一个正面的直径与吸附床的深度之比在1和10之间。

11. 权利要求1的吸附床结构，其中吸附材料被紧密充填，具有小于40%的床空隙度。

12. 权利要求1的吸附床结构，具有小于30%的空隙体积比。

13. 权利要求1的吸附床结构，其中模块化吸附床单元之间的距离等于或小于吸附床深度的50%。

14. 一种循环吸附基气体分离工艺，用于从多组分供气中去除至少一种可吸附气体组分，包括将供气送入吸附床结构，该吸附床结构包括：

a) 多个相连的模块化吸附床单元，每个模块化吸附床单元从共用的供给集管接收供气并具有用于将供气分配给吸附床单元的入口通道，

b) 内部空间，用于接收供气并使供气移动通过限制在吸附床单元的该空间内的吸附材料，

c) 出口通道，用于接收产品气体并将产品气体移至共用的产品气体集管，

其中当供气通过入口通道时，供气的可吸附气体组分优先被吸附材料吸附，被去除组分的产品气体通过出口通道离开模块化吸附床。

15. 权利要求14的气体分离工艺，其中供气轴向通过每个模块化吸附床单元。

16. 权利要求14的气体分离工艺，其中该工艺是PSA、VPS或VPSA工艺。

17. 权利要求16的气体分离工艺，其中该工艺是空气分离工艺。

18. 权利要求14的气体分离工艺，其中出口通道的体积小于入口通道。

19. 一种模块化紧凑吸附床单元，包括：

a) 环形外壁，

b) 两个流动分离板，垂直地设置在外壁内部上，在外壁的相对两侧，

c)在流动分离板之间并且在外壁内的内部空间，

d) 在内部空间的相对两侧并且连接于流动分离板和外壁的两个可透气面，和

e) 紧密充填在可透气面内的颗粒分子筛吸附材料，

其中当该模块化单元连接于一个或多个另外的模块化吸附床单元时，其中形成气流通道，能够将气流轴向引导通过一个可透气面、吸附材料和第二可透气面。

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