CN102166499B - 径向流反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及径向流反应器。所公开的径向流反应器用于气体净化、分离或反应过程且最适合用于预净化过程。反应器具有两个同心内网篮，其被刚性地支承在反应器的顶端和底端。反应器在内网篮中具有可移除区段，以容纳旋转臂从而在同心网篮之间致密装载一个或多个活性材料层。

Description

径向流反应器
技术领域
本发明总体上涉及用于气体净化、分离和反应过程的径向流反应器罐领域，所述径向流反应器罐具有内网篮组件以保持活性材料，所述活性材料用于通过吸附和/或催化或非催化反应移除和/或转化进料流中的一种或多种成分。更具体地，本发明涉及在内网篮中具有可移除区段以使得能够在两个结构化同心网篮之间致密装载一个或多个活性材料层的径向流反应器。
背景技术
在涉及油和气体回收、替代性燃料生产、维持环境和处理排放的各种工业过程中，对于较高反应器生产量的要求持续地增加。这种要求部分地受逐渐增长的燃料成本和需要各种化学原料的需求推动。一个示例是需要较大低温空气分离单元（ASU）以满足对于用在各种工业处理领域中的氧和氮的增长的大量需求。ASU需要前端净化反应器（吸附罐）以通过在二氧化碳、水、痕量烃和其它污染物进入ASU之前将其移除来净化进料空气流。较大ASU需要较大的“预净化单元”，如本领域已知的那样；以便在低温蒸馏过程之前处理进入的进料空气。这向试图控制反应器尺寸的反应器设计者提出了挑战，因为进料空气的较高生产量要求成比例地增加罐所提供的前部流动区域，从而导致更大、更昂贵的罐。
使用活性材料（例如，吸附剂和/或催化剂）进行气体净化、分离或反应过程是本领域熟知的，存在目前使用的用于这些处理类型的几种反应器罐设计。示例包括竖直取向和水平取向的圆柱体状罐，其中在净化、分离或化学反应期间向上空气流通过吸附剂材料或反应剂和/或催化材料的床。如本文所采用的，第三种类型的罐取向成具有竖直中心轴线或纵向轴线以及将处理空气流引导成径向通过床的内部设计。该径向流设计包括包封气体可渗透同心内网篮和外网篮的压力罐，以包含一个或多个活性材料层的床。这种径向流设计能够通过增加罐的高度来增加前部流区域，而基本不改变罐占地面积（地面面积要求）。此外，径向流设计提供与水平流或轴向流反应器设计相比更有效的用于增加流动区域的机构。
径向流反应器通常连续地操作或以周期模式操作，这取决于气体处理过程。诸如吸附过程的许多过程以变压（PSA）、变真空度（VSA）、变温（TSA）模式或这些模式的组合来周期地操作，其中进料流的一种或多种成分在吸附阶段中被吸附，并接着在再生阶段中从吸附剂解吸或以其它方式冲洗。伴随这些周期性过程的热变化（例如，在TSA过程中的）影响床和罐的部件。内部部件取决于它们的配置以及它们与罐的连接方式在暴露于温度变化时膨胀和收缩，且因此经历由这些温度变化诱发的负载。这种热诱发负载在内网篮组件的所有元件上产生显著的机械应力，这种诱发负载的幅值随着增加的温度差而增加。网篮壁的轴向和径向位移也可导致活性材料床的压缩，材料颗粒可由于网篮壁的运动而迁移或被损坏，当这种材料被松散地包装时尤其如此。在最坏的情形中，这些影响能够导致活性材料的物理破坏和/或网篮组件的机械故障。
自由流动活性颗粒材料通常通过诸如倒入、卸入或“布袋式装载”的方法装载到床中，从而形成松散且非均匀包装的床，在颗粒之间存在过量空隙。通过这些技术装载的床通过沉降颗粒而经受多达10%或更多的体积减少。这种沉降由于过量空隙容积而变得可能并且通过流量和温度的循环、网篮的膨胀和收缩、以及正常重力的组合而增强。期望的是，通过最大化包装密度且同时最小化过量空隙容积来减轻这些影响。因此优选以实现均匀且致密包装的活性材料床的方式装载罐，其中沉降的可能性最小化或甚至被消除。该方法已知为“致密装载(dense loading)”或“致密包装(dense packing)”，且在本文中也称为“致密负载”或“致密包装”。致密装载的潜在优势包括增加反应器能力或生产量、改善的产出和/或产品质量以及消除热点。此外，自动致密装载更安全，因为其在装载期间不需要操作者位于反应器内部。
进一步期望的是，同时装载不同活性材料的多个分离径向层。这种装载方法通常已知用于在PSA过程中所使用的径向流罐中，例如参见美国专利5,836,362。在这种过程中，不存在明显诱发的热负载。这种现有技术罐的内网篮结构设计成使得内网篮不直接附连到罐的上部端盖。结果是，上述装载方法是便利的，其中一个或多个旋转臂可从罐（和网篮）的中心轴线延伸到外网篮的内壁。当活性材料被装载以形成床时，臂自由移动以连续地扫过在网篮之间的环形空间的整个360度。这种装载方法不能容易地应用到设计用于热循环的罐中，其中内网篮被附连或以其它方式连接到罐的上部端盖，即，由于存在连续延伸的内网篮而防止臂围绕罐中心轴线的自由旋转。因此，要解决的第一问题是需要将活性材料致密装载到设计用于热循环过程的径向流反应器中，其中内网篮刚性地且连续地附连到罐的上部端盖。
径向流反应器通常需要多个活性材料层。例如，多个吸附剂层被用于空气预净化过程，例如氧化铝以主要移除H2O、分子筛以主要移除CO2，从而通过降低所需的最大再生温度和/或通过降低所需的再生气体量来减少能量消耗。当必须移除其它污染物（例如，对于其在床中的主活性材料没有选择性、能力或反应性的污染物）时，还可能需要吸附剂、催化剂、或其它活性材料的附加层。
为了容纳多个材料层，已经采用多个网篮。当使用多于两个结构化网篮时，罐的制造和活性材料的装载均变得明显更为复杂且更昂贵。此外，由于在这些内网篮上的诱发热负载，刚性附连的内网篮将附加应力传递到包含活性材料的床。因此，要着手解决的第二问题是需要省除在最内网篮和最外网篮之间的附加网篮。
因此，存在明显的动机来改进径向流反应器的机械设计，以实现更大的操作可靠性、更低的成本和增加的处理灵活性,同时仍限制反应器罐的总占地面积。此外，本反应器被设计成允许一种简单且有效的机构来解决热效应所诱发的结构问题，这通过采用仅内结构化网篮和外结构化网篮以及通过提供机构以在这些网篮之间致密包装多层吸附剂层来实现。
本领域的教导在径向流反应器设计方面不同且不一致；尤其对于经历热循环的罐来说是如此。常规圆柱体状反应器设计通常包括至少两个同心多孔壁网篮的内部组件，其中活性材料被包含在形成于这些网篮之间的环形空间中。网篮和罐外壳通常共用同一纵向轴线。当在这种径向流反应器中需要多个活性材料层时，现有技术采用在活性材料层之间的附加结构化多孔分离器，即使用三个或更多同心网篮。不存在实现在以热循环操作的径向流类型反应器中的致密装载吸附剂的教导，所述径向流反应器具有连续地附连到反应器罐顶部的网篮。该专利技术简单地教导了通过布袋(sock)或直接通过罐中的顶部装载端口倒入或卸入活性材料。
美国专利No. 4,541,851在第一实施例中公开了具有两个同心吸附剂层的罐，每层被包含在两个同心圆柱体状格栅之间。三个圆柱体状格栅关于与将它们包封的罐的纵向轴线相同的纵向轴线同心。中间格栅是轴向刚性和径向柔性的，而内格栅和外格栅是轴向柔性和径向刚性的。所有这三个格栅在其上端刚性地互连到罐外壳并且在其下端刚性地互连到实心浮动底部板。
在第二实施例中，罐被描述为具有三个同心的吸附剂层和四个可渗透格栅。内格栅和外格栅在轴向和径向方向上都是刚性的，两个中间格栅在轴向方向上是刚性的且在径向方向上是柔性的。所有这四个格栅都在其下端刚性地互连到外壳。在该配置中可使用两个或更多吸附剂层。在这两个实施例中，罐具有开口，用于装填和腾空吸附剂床。与该设计相关的附加细节在P. J. Kerney等人于1984年纽约ASME编辑的Cryogenic Processes and Equipment中由Grenier, M., J-Y Lehman, P. Petit的文章“Adsorption Purification for Air Separation Units”进行了描述。
美国专利No. 5,827,485公开了一种包含环形吸附剂床的罐，所述床由内网篮和外网篮约束。教导了单个吸附剂层，其被包含在两个可渗透同心网篮之间，所述两个网篮均在轴向方向上是柔性的且在径向方向上是刚性的。这些网篮的至少一个刚性地紧固到罐的顶端。内网篮在其下端刚性地连接到底部支承构件，且通过以星状配置的肋进一步支承在外壳的下部半球面盖上。外网篮在其下端被底部盖直接支承。显然存在开口用于装填（和移除）吸附剂，虽然其中未发现关于开口和装填的论述。附加细节也由U. von Gemmingen在“Designs of Adsorptive Dryers in Air Separation Plants”, Reports on Science & Technology, 54:8-12 (1994)中进行了描述。
美国专利No. 6,086,659公开了具有多个格栅的径向流吸附罐，其中这些格栅中的至少一个在轴向和径向方向上都是柔性的。格栅刚性地附连到罐顶部以及附连到底部板。底部板可浮动或半刚性地或刚性地附连到罐的底部端盖。一个或多个中间格栅公开为将不同吸附剂层包含在罐中的机构。罐具有装填端口，用于引入和移除吸附剂，但是未能发现关于装填过程的论述。
德国专利No. DE-39-39-517-A1公开了一种径向流罐，其具有被包含在两个同心可渗透格栅之间的单个吸附剂层，两个格栅均在轴向和径向方向上展现刚性。外网篮刚性地连接到罐的顶端以及连接到浮动底部板。内网篮通过使用膨胀风箱或滑动导向器柔性地连接到罐的顶端。内网篮的下端刚性地连接到浮动底部板。因此，整个网篮组件从罐的顶端悬置，其中外网篮承载组件和包含在其中的吸附剂的重量。端口用来引入和移除吸附剂。
该专利技术教导了在基本设计配置中的许多变型，其中具有各种柔性的内网篮、外网篮和/或中间网篮附连到罐的上部、底部、或上部和底部两者。用于多层床的教导使用附加中间网篮，用于每个材料或吸附剂的附加层。这些中间网篮是经历由热循环诱发的负载和应力的结构化部件。存在这种中间网篮不仅使得网篮组件的结构化设计和制造更为复杂，而且难以装载吸附剂并且难以接近并维护在每个环形空间中的部件。这种设计将吸附剂的装载限制成通过罐顶部上的端口来卸入、倒入或“布袋式装载(sock loading)”，从而导致松散包装的材料在操作期间经受运动和沉降。存在中间网篮导致用于装载活性材料的更小容积空间，从而在活性材料被倒入或卸入到这些空间中时进一步增加了空隙并且降低了包装密度。结果是，在依赖于松散包装装载方法时，限制了窄或小深度层的使用。因此，在本领域不存在对于径向流反应器设计用于减轻或消除这些问题的清楚教导或指导。
本径向流反应器被设计成使得包含活性材料床的内网篮或网篮组件在罐的顶端和低端都被刚性地支承。网篮壁是轴向柔性和径向刚性的，以最小化热诱发的运动以及控制应力和负载，从而减轻外网篮和内网篮的轴向和径向屈曲。靠近内网篮顶部的可移除内套筒可被临时移除，以在网篮中形成小开口区段。这种开口使得能够使用旋转的装载臂(一个或多个)，以致密装载活性材料的单个层或同时地装载多个活性材料层。然后，将可移除套筒放回原处，用于反应器的正常操作。当在装载期间期望分离相邻的活性材料层以防止极小的材料混合时（例如，当期望得到十分薄的层时），可使用放置在层之间的分界面处的柔性非结构化多孔材料得到这种分离。
本发明不仅使得能够将活性材料均匀致密装载成单个层或多层，而且消除附加结构化网篮的需要。该创造性径向床反应器设计允许致密装载、更可靠地操作、且制造成本更低。
发明内容
本发明是一种用于气体分离过程中的径向流反应器，所述反应器尤其用于通过吸附和/或催化或非催化反应来净化空气。反应器具有两个同心多孔内网篮，其将活性材料（通常是自由流动的颗粒固体）限制在网篮内以及在圆柱体状外壳内。网篮刚性地支承在罐的顶端和底端且优选地具有壁，所述壁是轴向柔性的以最小化热诱发的应力和负载并且是径向刚性的以包含和支承活性材料。反应器具有附加到内网篮顶部的可移除内套筒，其可被移除以能够使用致密装载技术。使用一个或多个旋转装载臂的致密装载技术可被应用，以在内网篮和外网篮之间装载单个活性材料层或同时装载多个活性材料层。
根据本发明的一个实施例，提供径向床反应器，其包括：
a）大致圆柱体状罐外壳，所述大致圆柱体状罐外壳具有竖直纵向轴线、上部盖和下部盖；
b）底部支承板，所述底部支承板设置在外壳内部并且连接到下部盖；
c）大致圆柱体状多孔外网篮，所述大致圆柱体状多孔外网篮沿着纵向轴线大致同心地设置在外壳内部并且附连到上部盖和下部支承板；和
d）大致圆柱体状多孔内网篮，所述大致圆柱体状多孔内网篮沿着纵向轴线同心地设置在多孔外网篮内部并且具有附连到罐的上部盖的大致实心区段、附连到底部支承板的大致多孔区段、以及附连在其间的可移除区段。
附图说明
为了更全面地理解本发明，将结合附图参考下述具体实施方式，在附图中：
图1是本发明一个实施例的径向流反应器罐的截面图；
图2是图1中的径向流反应器罐的示意图，示出了通过反应器的流动路径；
图3是位于图1中所示的反应器罐中的内网篮和床的示意图；
图4是从图2所示的网篮壁的剖视图；
图5是具有滤网和床的一个网篮壁的局部视图；
图6是本发明第二实施例的径向流反应器罐的截面图，示出了两个吸附剂层；
图7是本发明一个实施例的径向流反应器罐的截面图，其中内套筒区段被移除并且安装用于致密装载多层的装载器和装载臂；以及
图8a是内网篮的可移除内套筒的截面侧视图，图8b是内套筒的俯视图，示出了三个互连的内套筒区段。
具体实施方式
图1-8描述了本发明的径向流压力罐的一个实施例及其一些部件的基本结构。图1的截面图描述了该实施例及本发明的基本特征，但未示出对于本领域技术人员能够理解和显而易见的本发明的所有紧固机构、导管和设备细节或其它方面。图2是罐的示意图，示出了与图1大致相同的特征以及附加地示出了通过罐的流动路径。附图并不代表实际尺寸。
参考图1，示出了位于竖直纵向轴线20上的大致圆柱体状径向流反应器1。该罐包括具有上部半球面盖3和下部半球面盖4（或，如该领域中通常已知的端盖）的外壳2。下部盖4具有用于接收进料气体的入口6，上部盖3具有用于将在正常吸附/反应模式中的产物气体排出的出口5。在预净化过程中，大气空气会被引入通过入口6，处理后或净化后的空气将排出出口5。
包含活性材料的床8位于外壳2内，所述床被限制在两个同心圆柱体状容纳构件之间，其在下文中称为内和外“网篮”9、10。内网篮9具有两个区段9a和9b，外网篮10具有两个区段10a和10b，如下文所述。通过参看图3能最佳地理解网篮配置，图3描述了内网篮9、外网篮10和床8的空间关系。本文所使用的术语“床”描述在网篮9、10之间的会容纳活性材料的空间以及存在活性材料的空间。优选地使用如图所示围绕反应器罐1的相同主纵向轴线20同心取向的仅两个网篮，因为这简化了网篮9、10的结构化设计并且允许容易地进入到在内网篮与外网篮之间用于装载和移除活性材料的床8的整个环形空间。在操作中，处理气体相对于反应器罐的对称的纵向轴线以大致径向被供给通过床8。
再次参考图1，网篮9、10在其底端或下端通过底部支承板7刚性地附连并封闭，其中，组合部件7、9和10包括包含床8的网篮组件。底部支承板7附连到支承柱12。支承柱12可以是整体式结构或者可分体或包括多个构件，所述构件具有机构以利于网篮9、10的向下运动从而向网篮壁提供张力。在与该申请同时提交的一并在审的专利申请中教导了这种分体构件支承柱和采用这种柱的预加应力方法。图1所示的设计采用八个支承柱（在截面图中示出了五个），但是可采用更少或更多数量的支承柱。优选地使用至少三个支承柱。
内网篮9的外侧和外网篮10的内侧表示床8的边界壁。网篮9、10的壁在其大部分长度（通常在网篮长度的至少50%）上穿孔并可渗透，以允许流通过活性材料床以及通过反应器全部。可渗透的网篮长度比例不与可渗透区段的打开区域百分比混淆，例如，壁的穿孔部分的打开区域可大于或小于50%。本领域技术人员将理解的是，网篮9、10的这些可渗透区段出于结构考虑可由实心不可渗透区段界定在上方和/或下方（例如，通过焊接到上部盖和下部盖），用于限定径向流区域通过该床的开始和结束以及用于减轻流量绕过床的端部。本发明将可移除区段引入内网篮9的上部，以允许致密地装载活性材料。
内网篮9包括大致实心区段9a和大致气体可渗透区段9b，以形成整个内网篮结构。内网篮9的实心区段9a在其上端附连到罐1的上部盖3并且在其下端附连到内网篮9的气体可渗透区段9b，并且包含在其间的可移除区段22。如图6所示以及如将在下文更详细描述的，可移除区段22包括三个大致刚性独立内套筒构件22a、22b、22c，所述内套筒构件在彼此连接形成圆筒时优选地将区段9a重叠到可移除区段22上方和下方以方便连接到其上。虽然可移除区段22优选地在此示出为三个分离的刚性构件22a、22b、22c，但是可使用更多或更少数量的构件。内网篮9的实心区段22可移除，以使得能够通过将其移除而产生的空间来旋转装载臂。如图1所示，上部盖3具有端口14和人行巷道16，它们在环形床8上均匀地布置并间隔开，以在移除装载臂后 “顶部装填(top-off)”活性材料床并且允许检修人员进入。在任何合适配置中可采用多个端口和人行巷道。
外网篮10包括大致实心区段10a和大致气体可渗透区段10b以形成整个外网篮结构，如图1所示。外网篮10的实心区段10a在其上端附连到罐1的上部盖3且在其下端附连到外网篮10的气体可渗透区段10b。
网篮9、10的竖直壁在其大部分长度上被穿孔以使它们对于气流可渗透并且给予结构化特征，使得网篮具有轴向柔性和径向刚性，以使得运动最小化并且控制在操作期间热诱发的应力和负载。网篮壁的可渗透区段优选地使用穿孔金属片材制造，焊接并卷制成圆筒。金属通常是钢或钢合金，基于物理特性、便于穿孔、耐腐蚀、可焊接性和成本要求来选择。网篮壁材料的厚度取决于几个结构考虑因素，如本领域技术人员所理解的那样，并且对于内网篮和外网篮来说，所选材料及其厚度不必要相同。然而，通常网篮壁厚度在3 mm至35 mm之间。
现参考图8a和8b，内套筒22a和两个相同的内套筒22b、22c包括内网篮实心区段9a的实心可移除区段22并且设计成装配在内网篮9中的中心通道内位于多孔区段9b与上部盖3之间。内套筒22a、22b、22c弯曲成使得它们附连在一起时形成均匀、同心的圆筒，所述圆筒可移除地附连到区段9a以形成内网篮9的整体式结构部分。内套筒22a、22b、22c中的每一个具有可选提升托架23和紧固机构（例如，用于连接到其上的螺栓）。如图8b中的剖视图所示，每个内套筒（在此是22a）优选地在一个远端上具有升高唇部24，以重叠适配构件22c的远端并且允许适配构件紧贴地互连以避免空隙或空间。
如本领域技术人员所理解的，可使用所述设计的变型。例如，虽然优选的是三个套筒构件，但是可采用一个或多个构件，例如可滑动单件式构件。此外，可采用替代性连接机构或配置以将套筒装配到一起，可使用各种提升机构来操纵套筒。此外，虽然优选的是使得套筒构件可移除地附连到内网篮的适配区段的内表面并且位于中心通道中以便容易使用，但是可移除套筒能够通过合适连接手段可移除地附连到适配区段的外表面或者与内网篮外表面形成整体，而不偏离本发明的概念。还应当理解的是，套筒之间以及套筒与内网篮区段9a之间的所有接头应当通过使用本领域公知的密封方法和材料（例如，高温垫圈和密封剂等）来密封以防止在床与内网篮的中心通道之间的气体泄漏。
再次参考总体网篮结构，本领域技术人员将认识到，尽管网篮壁必须是气体可渗透的或多孔（穿孔）的以允许流体流动，但是孔或穿孔的具体尺寸、形状和取向将影响网篮壁的方向柔性。虽然本发明可采用各种穿孔样式，但是该穿孔几何尺寸要建立成同时提供以下特征：（1）足够的打开区域用于具有低气流阻力的均匀流动渗透性；（2）允许足够的轴向柔性和径向刚性，以在热诱发负载的影响下保持结构整体性；以及（3）在致密装载罐期间，通过拆卸可移除区段来保持内网篮的稳定性。
例如如图2和4最佳地示出，已知的是，具有细长槽40的带槽穿孔设计提供轴向柔性（见箭头42）和径向刚性（见箭头41），所述细长槽40彼此交错并且相对于竖直（纵向）罐轴线水平或切向地取向。通过实心金属的周期连续带或片实现径向刚性，所述连续带或片围绕网篮壁的圆周延伸。相反，由于水平取向槽40的交错样式，在轴向（竖直）方向上不存在网篮壁的实心金属的未间断带或片。这种配置在如本发明所示内网篮9和外网篮10在罐的顶部和底部被固定时是重要的。因此，较高温度的槽40压缩以吸收轴向膨胀，释放否则可能出现的轴向压缩应力的一些。然而，该轴向柔性（由有效弹性模量确定）必须不够大以允许网篮壁由于轴向压缩应力而屈曲，在此也称为“轴向屈曲（axial buckling）”。虽然许多不同的穿孔几何尺寸都是可能的，但是本领域技术人员知道，该几何尺寸必须选择成允许足够的打开流动区域，而同时产生网篮材料的有效弹性模量，以实现期望的轴向柔性和径向刚性。为了本发明的目的，优选的是图4中所示的通常带槽穿孔配置，但是要基于具体网篮材料和期望结构柔性程度来选择特定尺寸和槽的间距。
还通过结构分析发现，加固肋32优选地添加并附连到内网篮9上，以减轻由活性材料施加的外部压力引起的屈曲，在本文也称为“径向屈曲”。加固肋32是由金属或其它刚性材料（优选地具有与内网篮材料相同的热膨胀特性）制成的典型结构化支承件，所述加固肋被放置在内网篮9的内壁上，使得每个肋位于水平平面上并且围绕内网篮9的圆周连续地延伸。肋32以规则间隔分隔开从而增加网篮刚度，以便对抗由网篮和封闭床的热循环所导致的径向挤压力。肋所提供的附加刚度还用于在移除内套筒22时稳定并保持内网篮的圆形截面。
活性材料还可包含在使用金属或其它多孔的柔性材料的床（8）中和/或分配到该床中。例如如图5所示，当穿孔或槽大于活性材料的颗粒尺寸时，滤网可用于顺着网篮的穿孔金属壁摆放。图5示出了优选配置，其中内网篮9b的壁由穿孔金属片材制成，所述穿孔金属片材接触滤网30，滤网30接触包含活性材料17的床8。虽然未示出，但是床8的相对侧会接触外网篮10的内壁，所述外网篮还可具有在其间的滤网。类似的滤网还可根据需要用于将不同活性材料分离成床8中的两个或更多层。滤网是柔性的并且不旨在支承显著的轴向负载，所述滤网可由纺织或非纺金属或非金属材料（例如，金属丝网筛、织物网、膨胀金属网、开孔泡沫和聚合物材料和类似物）制成。
取决于气体处理过程的类型，活性固体材料可能需要以重复周期性的方式以规则间隔再生。在该过程中，再生气体被引入到罐中并在离开之前径向流动通过活性材料床。再生流的路径通常相对于进料流的路径是相反的。对于本发明的反应器罐，气体总是径向流动通过活性材料，与进料气体和再生气体从何处进入罐无关。
再次参考图2，进料气体在入口6进入反应器1的底部并被导向到形成于外壳2与外网篮10的外壁之间的外部通道中。然后，进料气体径向流动通过外网篮10的可渗透壁区段、通过床8和活性材料、以及通过内网篮9的可渗透壁区段排出进入到中心通道中，所述中心通道与反应器罐1的竖直轴线对齐。产物气体（或，净化气体）通过罐1的出口5离开反应器罐1，如图所示。反应器罐1可设计成使得进料气体在罐的底部即入口6或者顶部即出口5处进入，使得通过床8的处理气体径向流可分别向内或向外。周期性处理通常引导进料流和再生流彼此对流，例如当进料流被径向向内地引导时，那么再生流将被径向向外地引导。
当如本发明的径向流反应器结合变温再生步骤或结合其它热循环过程使用以清洁或再激活催化材料时，内网篮分别通过所述气体处理过程温度的降低和升高而收缩和膨胀，如所描述的。网篮的这种热膨胀和收缩相对于反应器罐的纵向轴线同时径向和轴向地出现，从而引发在网篮以及所有内部部件和固定机构中的应力。在本发明中，网篮被约束在罐的顶部和底部处。在这种受约束的支承下，在多孔网篮壁内将响应于周期性温度变化而产生显著的内部应力。
在罐的两端处附连内网篮组件的主要优势在于，在热循环期间基本防止网篮的轴向运动。当网篮仅在一端被支承时，未支承端将在每个热循环期间显著地运动。这种运动促进活性材料的相对运动，从而导致在不同材料的两层的分界面处的破坏（磨擦）和混合。在内套筒22被移除用于将活性材料装载到罐中之后，内网篮就通过底部支承板和柱支承件临时地支承在下端。在装载之后，套筒放置到原位且内网篮在罐的两端处再次被刚性地支承。
存在的活性材料在网篮壁上产生由热膨胀和收缩引起的附加径向力。当内网篮膨胀以及外网篮径向收缩时，由固体颗粒组成的床被压缩。该活性材料颗粒床用作这种压力的阻力并且向回推至网篮壁上。网篮材料应当被选择成具有低热膨胀系数。然而，当温度升高时不能避免网篮的径向膨胀。
尽管结构设计使得在网篮组件及其部件上的热膨胀和收缩以及相关诱发负载和应力最小化，活性材料颗粒的相对运动要被最小化，且这通过将活性材料在其首次装载到罐中时进行致密包装来最便利地实施。如本文所使用的，致密包装是指活性材料颗粒通过允许颗粒实现足够速度以致单个颗粒通过碰撞被驱动到床的顶表面中的谨慎和受控的分散，由此实现整个床中颗粒的均匀包装且在颗粒之间具有极小的空隙空间。通过控制装载参数（例如，颗粒的流率和分散、装载分配器与床顶部之间的最小距离、分配器臂的旋转速度）实现致密包装。这种致密装载方法与典型现有技术“松散包装”方法形成对照，在松散包装方法中，活性材料通过端口或散装布袋卸出以及通过沿着床的表面流动来散播。与本发明所参考的致密装载方法相比，这种松散包装特征是较低包装密度（降低达10%）和较高空隙比例。
本发明所采用的致密装载方法已经在美国专利5,836,362中针对用于PSA过程的径向流罐进行了大体描述，在PSA过程中不存在热效应或热效应极小。在这种过程中，不存在显著的诱发热负载。这种现有技术罐的内网篮结构设计成使得内网篮不直接附连到罐的上部端盖。活性材料的装载不受存在延伸到罐上部端盖的实心内网篮壁的妨碍，而是一个或多个旋转臂可从罐（和网篮）的中心轴线延伸到外网篮的内壁，对于罐的结构设计没有变化。在装载活性材料期间，装载臂自由地连续扫过网篮之间的整个360度圆周上的空间。这种装载方法不能容易地应用到设计用于热循环的罐，所述罐具有连接到其上部端盖的内网篮。在这种情形中，由于存在连续同心内网篮以及刚性连接到上部端盖3，可防止臂关于罐中心轴线的自由旋转。
通常还需要使用不同的活性材料，其中每种活性材料选择性地将一种或多种具体污染物从进料气体移除或者与进料气体反应，以便产生可接受纯度的期望产物。在径向流反应器中，不同活性材料通常会分散在同心径向层中，如图6所示，其中层8c、8d包括床。每层包含不同活性材料或实现期望分离或反应所需的活性材料的混合物。如上所述，在径向流反应器中满足该多层需求的现有技术方法在于使用附加结构化网篮，使得每个材料层被包含在两个相邻同心网篮之间。本发明避免需要使用附加结构化网篮，这是通过使用包括内网篮9的套筒构件22a、22b、22c的可移除区段22并且藉此允许使用上述旋转式致密装载方法来实现的，如图7所述。
图7描述了在罐顶部就位的装载器和其它装置部件，并且移除了可移除区段22。包含活性材料88c、88d的装载料斗84、86供给装载器80，装载器80继而将每种材料流引导至位于装载臂82的每一个中的分离通道中。在完成活性材料的致密装载以及可移除区段22放置在原位之后，移除装载器80、装载臂82和其它部件。可移除区段22的所有套筒构件22a、22b、22c通过高温密封剂再连接和密封，以避免在网篮的实心（无孔）区段中经过内网篮的任何气体交换。
使用致密装载方法使得不同类型或尺寸的活性材料能够在具有或不具有物理分离器的情况下连续地、均匀地和对称地在径向层中分散。优选地是在没有任何物理分离器的情况下装载这种层。对于相对薄的径向层和/或当在材料分界面层处很少或没有混合是可容忍的时，材料8c和8d之间的非结构化边界可以多孔柔性滤网的形式提供。这种滤网具有支承所施加的径向或轴向负载的可忽视能力且仅用作在层分界面处的物理边界。可接受多孔分离器材料可以是纺织或非纺类型，例如织物、柔性金属丝网筛、聚合物材料、膨胀金属滤网、开孔泡沫等等。这种非结构化材料必须选择成具有对于流动的低阻力以及对于在过程中所产生热量的足够阻力。
当要使用物理分离器时，其形成为圆筒并且布置在活性材料的两个相邻层之间的分界面处。对于诸如金属丝或膨胀金属滤网的自支承材料，所形成的圆筒被简单地附连到底部支承板。该圆筒（未示出）向上延伸靠近罐的顶部、终结于由旋转装载臂扫过的平面之下。对于织物或其它非自支承滤网，圆柱体状分离器（也未示出）被附连到底部支承板并且紧密地延伸或延展以附连到一系列撑杆，所述撑杆均匀且成角度地间隔开并且靠近罐的顶部连接在内网篮和外网篮之间但是低于旋转装载臂所扫过的平面。柔性滤网的优势在于，其能够降低或移除以便在需要时接近滤网用于维护。
网篮组件设计成具有分别连接到内网篮和外网篮的流动可渗透区段9b、10b的实体网篮壁区段9a、10a，如图1所示。这些实体区段用于几个目的，例如提供网篮壁的充分延伸以会合并刚性地连接上部盖3；作为网篮壁的可渗透区段的终结部，以限制径向流动通过床到达由罐位于上部盖3和下部盖4之间的外壳2限定的区域；以及提供在可渗透网篮壁上方的容积，以装载附加活性材料或惰性材料从而防止流动绕过床8。图7示出了装载高达网篮9b、10b的流动可渗透区段的顶端的床8。优选的是，继续致密装载活性材料到由实心网篮壁9a、10a界定并且位于床8可渗透部分的顶部（如箭头90所示）与装载臂82的尖端（如箭头92所示）之间的容积中。如果该容积未被装填且如图7所示保持腾空，那么低阻力路径是可用的，用于流动绕过在床顶部处的活性材料，即允许进料流的一部分相对未受处理就传送到产物流中。
在致密装载之后，移除装载臂82、下降管（comer）81、装载器80和供应料斗84、86，再安装可移除区段22的每个套筒构件22a、22b、22c。取决于床的可渗透部分的顶部90与装载臂尖端92之间的距离，可以期望通过用附加活性材料或惰性材料通过如图6所示的装填端口14和/或人行巷道16来手动顶部装填（top-off）活性材料层，以进一步增加绕过的阻力和/或装填致密装载床与上部盖3之间的空隙空间。这种在网篮的可渗透区段上方装填的一个示例如图6所示。本领域技术人员将理解的是，甚至更多活性材料可被添加，以部分或完全装填剩余空隙空间以达到上部盖3。由于活性材料主要是致密装载的，因此在网篮的可渗透区域将不会有这些材料的显著沉降。这避免了在活性材料未被致密装载的反应器中常见的在最初循环操作时间之后关闭设备、打开反应器、以及添加更多活性材料（顶部装填）的需要。
虽然本发明尤其适用于径向流反应器，所述径向流反应器包括仅内网篮和外网篮并且网篮刚性地附连到罐的顶部和底部，但是本发明也适用于具有物理地附连到罐顶部的一个或多个内网篮或中间网篮（即，位于最外部的网篮内部）的任何径向流反应器。
本发明不局限于任何具体过程并且可通过径向流反应器来实施，所述径向流反应器包含活性材料并且设计用于反应性质、吸附性质或分离性质的周期和非周期气体处理过程。这种过程的示例是稳态环境或升高温度催化反应或净化、周期吸附分离，例如变压吸附（PSA）、变温吸附（TSA）或其组合。虽然本发明适用于单个层或双层活性材料，但是可使用本文所述的设计和方法来装载三层或更多层。层可包括吸附剂、催化剂、反应材料或惰性材料或复合物、混合物或这些的其它组合。惰性高密度材料（例如，瓷球）层可被安装在网篮组件的任一侧或中间侧处，其中这种层可用作热再生器。
固体活性材料可以是吸附剂、催化剂或反应剂材料，其包括以球形（串珠）、圆柱体（弹丸）、不规则细粒等形状的自由流动固体颗粒。针对所采用的特定过程来选择活性材料，且宽范围的材料是已知的。
对于空气净化或分离过程，使用吸附剂材料且吸附剂材料通常是已知且可市售的沸石型分子筛材料。在吸附剂床中使用的吸附剂材料可包括单个层或者两层或更多层配置，其中最靠近进料入口的第一层（例如，活性氧化铝）从进料气体移除水，第二层（例如，沸石分子筛）吸附选定气体成分（例如，在净化中的二氧化碳或在空气分离中的氮气），第三层可用于吸附一种或多种痕量污染物（例如，CO或N2O）或者与其反应等等。吸附剂或活性材料优选地致密地包装，以最小化吸附剂沉降和其它颗粒运动以及使得处理效率最大化。
对于本领域技术人员将显而易见的是，本主题发明不局限于本文所提供的示例，所述示例被提供仅用于说明本发明的操作性。本发明的范围包括落入所附权利要求书范围内的等效实施例、修改和变型。

Claims (22)

1.一种径向床反应器，包括：
a）大致圆柱体状罐外壳，所述大致圆柱体状罐外壳具有竖直纵向轴线、上部盖和下部盖；
b）底部支承板，所述底部支承板设置在外壳内部并且连接到下部盖；
c）大致圆柱体状多孔外网篮，所述大致圆柱体状多孔外网篮沿着纵向轴线同心地设置在外壳内部并且附连到上部盖和底部支承板；和
d）大致圆柱体状多孔内网篮，所述大致圆柱体状多孔内网篮沿着纵向轴线同心地设置在多孔外网篮内部并且具有附连到罐的上部盖的大致实心区段、附连到底部支承板的大致多孔区段、以及附连在其间的可移除区段。
2.根据权利要求1所述的径向床反应器，其中，至少一个活性材料层围绕纵向轴线在形成于内网篮和外网篮之间的环形空间中分散。
3.根据权利要求1所述的径向床反应器，其中，可移除区段是内套筒，其具有可移除地附连到大致实心区段的内表面的机构。
4.根据权利要求3所述的径向床反应器，其中，可移除区段在附连到大致实心区段时形成连续的内网篮结构。
5.根据权利要求3所述的径向床反应器，其中，可移除区段包括多个构件。
6.根据权利要求5所述的径向床反应器，其中，可移除区段包括3个构件。
7.根据权利要求5所述的径向床反应器，其中，所述构件被连接以形成均匀、同心的圆筒，所述圆筒位于内网篮内部并附连到内网篮。
8.根据权利要求7所述的径向床反应器，其中，每个构件具有互连以藉此减少构件之间的空间或空隙的机构。
9.根据权利要求8所述的径向床反应器，其中，每个构件在其一个远端具有唇部，以重叠适配构件的远端。
10.根据权利要求1所述的径向床反应器，其中，内网篮和外网篮均是轴向柔性和径向刚性的。
11.根据权利要求10所述的径向床反应器，其中，内网篮和外网篮的壁由穿孔金属片材制成。
12.根据权利要求11所述的径向床反应器，其中，穿孔金属片材包括细长槽，所述细长槽彼此交错并且相对于竖直罐轴线水平地取向。
13.根据权利要求11所述的径向床反应器，其中，滤网设置在床与内网篮之间、设置在床与外网篮之间、或者同时设置在床与内网篮之间以及床与外网篮之间。
14.根据权利要求1所述的径向床反应器，其中，加固肋布置在内网篮的内部壁上处于水平平面中并且围绕内网篮的圆周延伸。
15.根据权利要求1所述的径向床反应器，其中，至少三个支承柱是设置在底部支承板和下部盖之间。
16.根据权利要求1所述的径向床反应器，其中，支承柱包括两个构件。
17.根据权利要求1所述的径向床反应器，其中，内网篮的多孔区段占据总内网篮结构的至少50%。
18.根据权利要求1所述的径向床反应器，包括至少两个活性材料层，所述至少两个活性材料层被包含在内网篮和外网篮之间以连续、均匀的方式分散和取向，使得要处理的所有气体经过所述两个层，且活性材料层布置成使得来自于两个相邻层的活性材料在所述相邻层的分界面处彼此直接接触。
19.根据权利要求1所述的径向床反应器，包括至少两个活性材料层，所述至少两个活性材料层被包含在内网篮和外网篮之间以连续、均匀的方式分散和取向，使得要处理的所有气体经过所述两个层，且相邻的活性材料层由柔性、非承重的滤网分离。
20.一种致密装载径向床反应器的方法，所述径向床反应器具有带竖直纵向轴线的大致圆柱体状罐外壳、沿着纵向轴线同心地设置在外壳内部的大致圆柱体状多孔外网篮、沿着纵向轴线大致同心地设置在多孔外网篮内部的大致圆柱体状多孔内网篮；
a）其中外网篮和内网篮附连到外壳的顶部和底部并且形成用于在内网篮和外网篮之间容纳活性材料的床；以及
b）其中，内网篮包括靠近外壳顶部的可移除区段，所述方法包括：
1）从内网篮移除可移除区段；以及
2）使用装载器通过移除可移除区段所产生的开口将一个或多个活性材料层致密装载到床的圆周中，并接着在操作之前再安装可移除区段。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，装载器将活性材料流引导至分离通道中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，装载器具有至少一个臂，所述至少一个臂能够通过移除可移除区段产生的开口扫过床的整个360度圆周。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2938451B1 (fr) * 2008-11-18 2019-11-01 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Adsorbeurs radiaux monolits en serie
US8216343B2 (en) * 2010-02-25 2012-07-10 Praxair Technology, Inc. Radial flow reactor with movable supports
US20110271833A1 (en) * 2010-05-05 2011-11-10 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbent Bed Support
CA2706495A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-08 Alan B. Morison Particulate scavenger medium canister
US8257473B2 (en) * 2010-07-08 2012-09-04 Airsep Corporation Sieve bed
US9950305B2 (en) 2011-07-26 2018-04-24 Battelle Memorial Institute Solar thermochemical processing system and method
JP5997912B2 (ja) * 2012-02-20 2016-09-28 エア・ウォーター株式会社 ラジアル型吸着容器
US9492780B2 (en) * 2014-01-16 2016-11-15 Bha Altair, Llc Gas turbine inlet gas phase contaminant removal
KR101550532B1 (ko) 2014-03-26 2015-09-07 주식회사 효성 분리형 하우징을 가지는 반경류 반응기
WO2015175371A1 (en) * 2014-05-13 2015-11-19 Tempra Technology , Inc. Product heating with soluble container
US9731241B2 (en) 2014-06-12 2017-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorber ‘U’ configuration
US9415996B2 (en) * 2014-08-18 2016-08-16 BlackPak, Inc. Sorption pumps and storage for gases
US10502136B2 (en) 2014-10-06 2019-12-10 Bha Altair, Llc Filtration system for use in a gas turbine engine assembly and method of assembling thereof
FR3029429B1 (fr) * 2014-12-08 2018-07-27 IFP Energies Nouvelles Reacteur a lit radial permettant de mettre en œuvre de faible quantite de catalyseur
CN105276853A (zh) * 2015-09-28 2016-01-27 上海理工大学 多层复合吸附剂床
WO2018026515A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Exxonmobil Research And Engineering Company Flexible adsorbents for low pressure drop gas separations
US11084046B2 (en) * 2016-10-03 2021-08-10 The Government Of The United States, As Represented By The Secretary Of The Army Aerosol concentrating apparatus for use with aerosol aging drum
EP3318321B1 (de) 2016-11-08 2019-07-03 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer adsorptionseinrichtung
CN108066010B (zh) * 2016-11-10 2024-04-30 香港大学深圳研究院 一种具有柔性和多自由度的手术机器人
EP3542894A1 (en) 2018-03-22 2019-09-25 Air Products And Chemicals, Inc. Particle loading method and apparatus for a radial flow vessel
US10576455B2 (en) 2018-03-22 2020-03-03 Air Products And Chemicals, Inc. Particle loading method and apparatus for a radial flow vessel
JP7085431B2 (ja) * 2018-07-13 2022-06-16 三菱重工エンジニアリング株式会社 触媒反応器
US10994238B2 (en) * 2018-09-07 2021-05-04 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorption vessel comprising flexible screen
CN108905906B (zh) * 2018-09-21 2023-09-19 东华工程科技股份有限公司 一种轴径向反应器
EP3901606A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-27 Catalytic Instruments GmbH & Co. KG Thermodenuder and method for removing semi-volatile material and semi-volatile particles from an aerosol
CN111921333A (zh) * 2020-07-17 2020-11-13 杭州制氧机集团股份有限公司 一种可实现大伸缩变形的多层床径向流吸附器
CN112890571B (zh) * 2021-02-05 2021-12-17 长沙理工大学 一种带有防烫伤结构的自热火锅
CN112957906A (zh) * 2021-03-04 2021-06-15 北京实力伟业环保科技有限公司 一种废气生物净化系统
CN113559671A (zh) 2021-08-02 2021-10-29 杭州制氧机集团股份有限公司 一种带有气体导流的径向流吸附器内的承托装置
CN113477027B (zh) * 2021-08-04 2023-01-31 中冶赛迪技术研究中心有限公司 高炉煤气脱硫吸附、再生和冷却回收一体化装置及方法
WO2023197077A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 Carbonova Corp. A reactor for converting gaseous carbon-containing reactants to solid carbon product and associated methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6059961A (en) * 1998-04-27 2000-05-09 Uop Llc Method to alleviate thermal cycles in moving bed radial flow reactor
CN1264610A (zh) * 1999-01-29 2000-08-30 气体产品与化学公司 径向流吸附容器
CN101422716A (zh) * 2007-10-29 2009-05-06 阮立昂 用于改良径向流动床再生/反应系统效能的方法与装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2541588B1 (fr) * 1983-02-28 1985-07-05 Air Liquide Recipient et installation d'epuration par adsorption
DE3919750A1 (de) * 1989-06-16 1990-12-20 Linde Ag Reaktor
DE3939518A1 (de) 1989-11-30 1991-06-06 Linde Ag Adsorber
DE3939517A1 (de) 1989-11-30 1991-06-06 Linde Ag Adsorber
US5372792A (en) * 1992-02-03 1994-12-13 Exxon Research & Engineering Co. Radial flow cold wall reactor
FR2741823B1 (fr) * 1995-12-05 1998-01-23 Air Liquide Installation de traitement d'au moins un fluide et utilisation pour la separation d'au moins un constituant d'un melange gazeux
DE19600549A1 (de) 1996-01-09 1997-07-10 Linde Ag Reaktor
US5759242A (en) * 1996-07-23 1998-06-02 Praxair Technology, Inc. Radial bed vaccum/pressure swing adsorber vessel
US5814129A (en) * 1997-04-11 1998-09-29 Air Products And Chemical, Inc. Radial flow adsorption vessel
US5836362A (en) 1997-07-15 1998-11-17 Praxair Technology, Inc. Multiple adsorbent loading method and apparatus for a radial flow vessel
DE19735389C1 (de) 1997-08-14 1998-09-03 Linde Ag Reaktor für chemische Reaktionen, insbesondere für adsorptive Trennverfahren
FR2856607B1 (fr) * 2003-06-27 2006-08-18 Air Liquide Procede de purification d'air par cycle tsa accelere

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6059961A (en) * 1998-04-27 2000-05-09 Uop Llc Method to alleviate thermal cycles in moving bed radial flow reactor
CN1264610A (zh) * 1999-01-29 2000-08-30 气体产品与化学公司 径向流吸附容器
CN101422716A (zh) * 2007-10-29 2009-05-06 阮立昂 用于改良径向流动床再生/反应系统效能的方法与装置

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Publication number Publication date
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