CN1137751C - 用于径向流容器的多层吸附剂的装填方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明包括把颗粒装入容器形成颗粒床的颗粒装填器组件，所述的颗粒床包括径向沉积的颗粒的同心层的内层和外层，所述的内层含至少一种与上述外层中所含的颗粒类型具有不同的粒度参数或组成或粒度参数和组成两者都不同的颗粒。

Description

用于径向流容器的多层吸附剂的装填方法和设备
本发明涉及在“径向流”的容器上装填两层或两层以上的分开的吸附剂层，这种容器内装吸附剂，用于变温吸附法(TSA)、变压吸附法(PSA)、变真空吸附法(DSA)或变真空-变压吸附法(VPSA)所采用的装置中，用于分离流体的各组分，特别是用于从空气中主要分离氧(或氮)。更一般地说，本发明涉及装填任何的容器(特别是吸附容器)，所述的容器内有两层或两层以上的组成和/或粒度参数(granulometry)不同的径向分开设置的颗粒(特别是吸附剂颗粒)的同心层。
在任何吸附器中，都希望在容器的吸附床的各个区域中装填不同类型的吸附剂，当流体通过吸附剂床时分离或精制流体的不同组分。在轴向流吸附器中，在吸附器中，吸附剂水平多层的设置易实现。在径向流吸附器中(即在吸附器中被处理的流体通过吸附床的时候，该流体是沿径向(通常径向向内)流动，由于在这种吸附器内径向地设置各吸附剂层且各吸附剂层间的界面与重力场平行取向，因此这种装料困难。
现有技术企图用两种方法解决这种问题。第一种方法是使用固定在吸附剂床内的隔板(多块)，有效地把吸附剂床区域分成多个分离的单独的装料的同心的吸附剂床。在美国专利3,620,685号中示出了这种方法，为保持吸附剂的每一床层，该方法中使用固定安装的同心多孔圆筒，为保持吸附剂的每一床层，美国专利4,541,851号使用圆筒形的格栅。在每种情况下，吸附容器增加了一定的结构，不希望地增加了吸附器的成本。除了压力降增加外，隔板的存在对流体和吸附剂的接触会产生不利的影响，这在相应领域称为遮蔽(Shadowing)现象。
在第二种方法中，径向流吸附床用固体的水平隔板分隔成叠置的垂直吸附床。在吸附床的第一部分用一种类型的吸附剂装填，设置隔板后，用另一种类型的吸附剂装填吸附床的第二部分，如美国专利5,232,479所述。另外，如美国专利4,698,072号所述，吸附床的每一部分可以通过分开的填充管单独地装料。吸附床的每一部分是等效的两个单独的径向流吸附剂床一个叠置在另一个上面构成。这不仅增加了吸附器的一定的结构，而且也增加了吸附床的高度，由此产生了(i)流体的流动不均匀分布，(ii)增加了通过吸附床的压力降和(iii)增加了空隙体积的危险。前述的任何一种情况都将对吸附器的操作效率产生不良的影响。
人们已经开发了用颗粒物料装填吸附器的几种类型的设备，例如，如美国专利3,972,686号和4,159,785号所述的几种设备。但是，这类设备只能分配单一类型或单层的颗粒，不适合同时分配两种或两种以上不同类型的颗粒，在径向设置的不同的同心层中多种吸附剂的分配更差。
美国专利5,324,159号公开的设备也是用于在任何一次分散单一类型颗粒的颗粒装料器。该专利公开的技术内容全部引入本文参考，其条件是在相矛盾的情况下，以本说明书为准。
因此，在本领域内，对方便而经济的解决两种或两种以上不同的同心径向设置的颗粒层的容器(特别是大型容器)的装填问题仍然是一种需求。这种需求特别适于容纳吸附剂颗粒的大型容器，和特别适于在各种PSA、VSA或VPSA方法中从空气中分离氧或氮中所采用的吸附剂颗粒，在这些分离方法中，对费用的考虑是特别敏感的。在这些方法中，从降低总费用而不损害产品质量，和不明显地影响产品的纯度的观点看，降低投资费用和/或操作费用是永远需要的。
下文，所提到的VPSA应当认为包括PSA或VSA；所提到的吸附剂应不仅包括吸附剂颗粒(例如沸石)，而且也包括在径向流吸附器中所使用的其它类型的颗粒，例如催化剂颗粒或有助于流体流动的非吸附剂颗粒。
关于VPSA，“大型”容器是直径大于6英尺的容器。一个大型容器的生产量是至少60吨空气/天。
术语“粒度参数(granulometry)”是指粒径(优选最大约6mm)，形状(例如球形、圆柱形或挤出的形状和/或非  均匀形状)和/或结构。
“不同的吸附剂”、“不同的颗粒类型”或“不同的颗粒物料”应当是在组成或粒度参数方面相互不同的两种或两种以上的吸附剂或颗粒(其中至少一种可能是一种吸附剂或颗粒混合物的形式)。
本发明的目的是提供用于装填至少两个径向设置的不同颗粒物料的不同同心层的容器的改进方法和设备。本发明的其它目的包括如下：
1)通过用两种(或所有)类型吸附剂同时填充容器和基本上不中断填充操作，以足够的速度进行容器的填充操作；
2)用少量的职工进行和管理全部或基本上全部的容器装填操作(优选只用一人)；
3)无需引入永久性的容器结构特征的物料分散，例如用于保持颗粒不同层的独立式分配器或隔板，这些结构特征增加了容器的投资费用，但是对装填容器完成吸附操作的效率却无用或有害；
4)整个每一层都达到至少均匀和高的堆积密度；
5)颗粒相邻层之间的界面清晰(垂直的)和不是锯齿形状；和
6)得到了分明的界面，即降低了含两吸附剂层的颗粒的混合区界面的径向宽度。
本发明公开了一种颗粒装料器和方法，可以把至少两种类型的吸附剂或其它粒状的或颗粒状物料同时地置入径向地设置在容器内的不同的同心颗粒层。预先确定每层的径向宽度和它的径向位置，而且可以控制。不同的吸附剂基本同时地且以相同的每单位表面积的容积流量(英尺3/秒/英尺2)落入容器中它们各自的区域。结果，容器的吸附剂床区域以均匀的速率装填并全部实现了均匀和高的堆积密度(比前述的现有技术的方法至少高5-10％)。本发明保持不同类型吸附剂的分开的同心层和每层内吸附剂均匀的堆积密度。本发明排除了适应与其说是同心立式床不如说叠置床增加容器高度的需要，或容器添加任何基本上永久性独立式结构的需要。填充操作以工业上可接受的速度进行，并且可由一个操作人员控制。上述的结果尤其有一种或几种下述优点：更低的容器费用、更低压力降的工艺过程、减少了容器的空隙体积、均匀和更高的吸附剂堆积密度和改进的跨吸附床的径向流分布。
本发明的设备设置了多个料斗和多段加料系统，用来适应不同类型的颗粒和保持它们成分开的颗粒物流以及用于把每种类型的吸附剂导入容器预先确定的区域，在此区域沉积形成那种颗粒吸附剂的层。本发明发现对通过使用VPSA从空气中分离氧或氮的径向流容器特别适用。
附图简述
下面，参考附图对本发明进行描述，附图如下：
图1示出包括两个分开的径向设置的同心吸附剂层A和B的吸附剂床的径向流容器的轴向剖视图。该吸附剂床已经使用本发明的设备和方法装填。
图2示出了本发明的颗粒装填设备的轴向剖视图。这种方案有两个沿直径相对的旋转臂，每一臂沉积两种不同的吸附剂层。
图3示出了根据图2方案的一个旋转臂方案的详细的轴向剖视图。
图4A和4B示出了另一颗粒装填器的轴向剖视图，它分配三种类型的吸附剂，每一种在一分开的径向设置的层中。
图5示出了双旋转臂的另一方案的详细的轴向剖视图，采用一个旋转臂沉积第一吸附剂层，而另一旋转臂用来沉积另外的吸附剂层。
图6A-6E示出了与本发明的颗粒装填器联合使用的隔板的一系列的示意图，每块隔板用来减少两层间界面处两种类型吸附剂的混合。
优选实施方案的详述
图1中轴向剖视所示的径向流容器1包括由外侧壁3和内侧壁4围成的吸附剂床区域2。侧壁3和4都是圆筒形，允许被处理的流体在容器中流动，保证整个吸附床中的流体基本均匀的分布。吸附床的底板5是环形且不透过流体，吸附剂床的顶板6和底板5是同样的。吸附剂床区域2包括同心的吸附剂层7和8。外层7是由吸附剂A组成，而内层8是由吸附剂B组成。两层都有床的底板5和顶板6之间的高度H。在这个实施方案中，吸附剂A和B的界面9(即层7和8的界面)并不包括任何隔板或容器结构的其它部件。
理想地，界面9将正好是图1所示的圆柱形表面，没有可看得出的径向宽度。但是，实际上，在界面处A和B有一些混合，这将使界面9有一宽度(没有示出)。本发明也提供了减少不同吸附剂间界面径向宽度的方法和设备。另外，由于各层同时装填和均匀的装填速率，所以界面将是直线形并不是锯齿形或人字形。即界面将基本是没有一种吸附剂层不连续的侵入另一吸附剂层，即形成锯齿形或人字形，锯齿形界面与垂直面相距0.25或0.5英寸或更多。
图1还描述了流体流入分配系统，该系统包括流体入口16，由(i)和(ii)形成的径向流入管17，所述的(i)在容器外底壁18和位于容器1的内底壁的倒圆锥19之间，而所述的(ii)在容器的外侧壁20和位于吸附剂床区域2的料面处的外侧壁3之间。容器流体流出系统包括环状的圆筒形室22，室22是由吸附剂床区域的内圆筒形侧壁4、底板23和环状的圆筒形流体挡板24形成。室22收集排出吸附剂床2的径向流动的流体，并与管25连接，而管25是由流体挡板24的内圆筒形壁26形成。管25与流体出口27连接。
例如在VPSA的吸附阶段，被处理的流体如空气通过入口16流入吸附器1，然后在流入管17内，径向地向外向上流动，随后在管17的17′部分内径向地向内流动，管17的17′部分是由外壁20和吸附床的侧壁3形成。然后流体通过吸附床部分2径向地向内流动；首先通过吸附剂A(外层7)，然后通过吸附床B(内层8)。产品流体通过可透过的壁4排出后，在管22中向下流动，在管22的底22′处径向地向内后沿管25向上并通过出口27排出吸附器。
图2示出了本发明的旋转臂式颗粒装填器的轴向剖视的一个实施方案。这个方案包括两根旋转臂230和230′，这是优选的(虽然可以使用单旋转臂(或甚至三根或三根以上的旋转臂))。在图2中，已经示出了用于径向流吸附剂床(例如图1中的吸附器的吸附床)的双吸附剂装填器。装填器201旋转地安装在支架和旋转组件240上。组件240包括在竖立式支架246上的两个L-形固定法兰245、传动皮带242、电动机241和控制器243。法兰245与旋转法兰249配合固定料斗203，允许装填器旋转。支架246安装到固定的安装板247和组件240的部件上。板247通过支持臂248固定到吸附器的上部(没示出)。料斗组件202、料斗组件203和旋转臂230、230′围绕由皮带242驱动的中间的竖立的轴旋转。电动机241驱动传动皮带242。通过控制器243控制旋速和吸附剂的流速来控制装填器201的旋转和装料以及吸附剂层的沉积。颗粒物料从桶例如桶244装填在装填器201上。
再参考图2，内料斗组件202是用于装填内吸附剂(图1中的B)。外料斗组件203是用于装填吸附剂(图1中的A)。
内料斗组件202包括料斗204，料斗204包括架子206和在加料锥体208的底部处的端面，加料锥体208与圆形截面的管210相连接并与其中的颗粒物流相通，管210又与旋转臂230和230′的斜管231和231′相连接并与内部吸附剂的颗粒物流相通。旋转臂230和230′径向地向外延伸后，从管210的中心稍微向下。图3所示的旋转臂230(和230′)的末端304达到被装填的吸附剂床区域的外侧壁的附近(例如图1中的侧壁3)，并围绕吸附器的吸附剂床区域的内周边旋转式的移动。
图3示出了旋转臂230的放大剖视图。旋转臂230包括两根互不相连通的斜管：斜管231与圆形截面管210连通，并携带内吸附剂使其在吸附床上分散，而斜管233将进一步如下所述，它携带外吸附剂并在吸附剂床上分散。在图2中，斜管231和233与旋转臂230成一整体，但这是任选的。管233在管231的顶部，但这也是任选的。例如，用于外吸附剂层的斜管可以被内吸附剂层斜管的整个长度包围并与后者同心，且延长超过它的末端。管231和233可以并排地设置，或伸展分离(达180°)就象图5的方案一样。但是，例如如图2那样有围绕旋转轴对称设置的双旋转臂的排列是优选的。
继续参考图2，斜管231设置孔(231用的孔234)，用于使内吸附剂层的颗粒落入吸附器。分配器板232挡住斜管231的末端，通过阻止从斜管233的下部302的孔303来的内吸附剂的流动限制内吸附剂层的沉积。孔234和303的大小和分布如美国专利5,324,159号所述，向旋转臂的末端孔更多更大，以便保持每层的全部和所有的层相同的容积流量。
形成内层的吸附剂装填在料斗204，通过管210、旋转臂230和230′间的裂缝在旋转臂230的斜管231中移动，并通过孔234按预定的径向厚度落入吸附剂床的预定的径向位置。同时，外吸附剂通过孔303排放，如下文所述。
再参考图2，外料斗组件203，外吸附剂层通过它装填到吸附器，它围绕内料斗组件202并且基本上与之同心。外料斗组件203的外壁205建在内料斗架部分206的下面，并围绕壁204建造。在它的上部，向外成喇叭形，形成通过喷嘴209接收来自桶244的外吸附剂所使用的漏斗207。漏斗207装有平头锥体形的挠性的保护裙板211。裙板211可以用水蒸汽不透过的任何材料(例如橡皮)制造，用来避免环境水蒸汽和干吸附剂之间的接触。裙板211足够大而宽向上拱超过桶的喷嘴209，因此对与水蒸汽的接触提供了充分的保护。
由于漏斗207(和整个装填器201)绕中心轴旋转，外吸附剂就加到漏斗207上。至少当颗粒装填到外料斗组件203时，喷嘴209固定并不旋转。
喷嘴209设置闸阀215，控制外吸附剂的流动。(内吸附剂颗粒使用相同类型的闸阀和喷嘴可以从桶装填)。
然后，进入漏斗207的外吸附剂在壁205、内料斗架206和壁204间形成的环形圆筒体217内向下流动。在壁205底处同心设置加料锥体219和208，提供均匀减小的截面积，在此之内，外吸附剂可以在与管210同心并围绕管210的环形圆筒体217和环形管221间流动。管221是在管210的外圆筒形壁223和212间形成。管221把外吸附剂导至旋转臂230的斜管233上。倒V形板235装在管221内，把旋转臂230的管233和其对应部分，即旋转臂230的管233′间的外吸附剂流等分。板235的每一面都有孔235a，通过孔235a外吸附剂进入管233(和233′)。
旋转臂230和230′安装在壁223上，并与整个组件201成为一体。外吸附剂流入臂230的管233后，在管233内径向地向外向旋转臂230的末端301流动(图3)。当外吸附剂到达超过板232时，就通过孔303落到管233的更低的末端部分到达容器下面，在预定的径向位置和按预定的径向厚度沉积外吸附剂层。
颗粒的流量受孔例如234和303(图3)的大小、数量和孔间距控制，还受闸阀、料斗和加料锥体的有关尺寸及旋转速度控制。关于旋转速度，本发明的与美国专利5,324,159号的不同。在这两种情况下，在更高的旋转速度时，颗粒速度的切向分速度把颗粒径向地向外推向吸附剂床的壁。如果只一种吸附剂或只一种吸附剂混合物被沉积的话，如上述专利所述，任何不利的影响仅产生来自吸附剂颗粒对吸附床周边壁的推撞。当采用一层以上的不同吸附剂时，层间的界面将以更高的速度径向向外地被置换(和界面处的混合区也将受影响)。界面的置换将改变两层的相对宽度，和也将产生不规则的堆积密度。
另一方面，保持足够高的旋转速度不仅对快速地装填吸附器重要，而且对得到提高密度的有利条件也很重要。
因此，对每一吸附剂床尺寸、层数、每层的粒度参数与组成和所要求的层间界面的清晰度，旋转速度应当最优化。本发明人已经发现，虽然更低的旋转速度在多旋转臂的情况下是可以考虑的，但是旋转臂旋转速度的有用的指导范围应当优选在约2-约10转/分。最佳的旋转速度可以通过本领域内常规的试验或模拟得到。首先试验的旋转速度是4转/分。界面的径向置换是臂的旋转速度的多项式函数，也是在相应界面点处的旋转臂的半径的多项式函数(而臂的半径又取决于吸附床的半径)。对降落高度为约2英尺或更大和旋转速度为约4转/分的情况，由于颗粒的移动受到空气的阻力，所以颗粒径向向外的这种移动与降落高度没有紧密的关系。应当指出，对更高的旋转速度，颗粒物料的径向置换随降落高度的增加而增加。可以预料，颗粒粒度参数情况和重量将有助于最佳旋转速度的确定，这就是推荐一些常规试验或模拟试验的理由。
如果希望提高吸附器的装填速度，斜管的孔可以开大一些。在保持吸附剂层和通过所有吸附剂层的恒定容积流量中，孔的分布同样重要。在斜管上更大直径的孔可允许旋转速度稍微增加。
由于分隔的物流通过前述组件201流动的结果，内和外吸附剂的颗粒保持分离。并在吸附器1(图1)的吸附剂床2的不同径向位置从旋转臂排出，在吸附剂床2内产生了每吸附剂层径向地沉积成两个不同的同心的吸附剂层，并具有预定的高度和径向厚度，和在界面处接触的相邻层也无需独立式的构件。
通过控制一种吸附剂颗粒的流量相对另一种吸附剂颗粒的流量，保持每种吸附剂的容积流量相同。在每一吸附剂层都获得高而均匀的堆积密度和各吸附剂层同时地沉积。结果是得到了比全部颗粒装填量都加入吸附器的吸附剂床区域时更高的堆积密度(就象现有技术中所使用隔板分层那样)。理论上，通过改变每一吸附剂的很薄的水平层的沉积间隔，就能够人工装填径向各层。视各水平层的厚度而定，界面不是鲜明地确定的。但是，如果装填速度是很慢的，装填过程将是过度剧烈地劳动，而且与现有技术(本说明书的引言部分中讨论的)相比得到的堆积密度并不比现有技术高。
两同心层界面的清晰度取决于内层的颗粒与外层的颗粒是否发生任何混合。当撞击吸附剂床的表面时，一些颗粒物料将从吸附剂床表面弹起，一些将被推入吸附剂床表面深处，而一些将使吸附剂床中的其它颗粒产生移动。由于吸附剂床表面不光滑，而且是由颗粒组成，因此随后降落的颗粒在任意的角度处弹回(或“推撞”并使其产生运动)，这些角包括将使其中的一些颗粒从板232和相应的理想界面9穿过假想的圆柱形表面扩展的那些角。因此穿过这种界面的颗粒在另一层内停止并与一些颗粒发生混合。穿过的颗粒越少，发生的混合将越少，相邻吸附剂层间的界面将更清晰(即更窄)。所以，为了保持清晰的界面，在撞击吸附剂床表面后，或由其它颗粒的移动弹起或移动的颗粒的数量和距离应当是减至最小。另一方面或附加地，应当控制这种移动方向。
由弹起或“推撞”颗粒移动的距离和数量是当吸附剂床撞击时颗粒能量的函数，这也是颗粒降落高度的函数(假设颗粒没有达到极限速度)。这一高度是旋转臂的孔与床表面之间的距离(即在任何装填前，图1的底板5与装填后吸附剂床的顶部6之间的距离)。
颗粒没有达到极限速度的上述假设对VPSA中许多吸附剂和许多吸附器适用。无论如何，在降落距离达到的极限速度可如本领域内众所周知的方法，从颗粒的牵引系数、粒径、颗粒密度和颗粒降落通过的流体介质密度(通常是干N2)来计算。这样假设的确实性可以依据每种颗粒的情况测定。如果孔与床表面之间的高度大到将发生实质上的混合的话，那么测量可以并且应当采取切削界面。另一方面，最小的降落高度要求给予驱动吸附剂床上的颗粒达到要求高堆积密度必须的能量。影响颗粒物料的均匀性和密度的一些因素是降落高度、悬旋臂数目、颗粒流量和旋转臂的转速。在界面处可容许多少混合取决于具体的应用。在VPSA中，可以容许多少混合取决于各种参数，例如被分离气体的类型；(即水蒸汽除去层与N2保留层间界面必须是清晰的，就象在VPSA吸附循环中那样)或相连接的吸附剂层的相对厚度(如果吸附层很薄，就象是外吸附剂层的通常情况，混合应当减少到对外吸附剂层的性能没有不利影响的程度)。这些参数本领域内的技术人员，按照本发明的公开，使用公知的知识和最常规试验就可以评价。
在一个试验中，包括两种不同颜色的13×沸石颗粒，8×12筛网，在环境条件下仍通过空气降落，自由降落的极限速度达到约40英尺，这只有在最大吸附容器中才可能。相同颜色的吸附剂颗粒置于一分隔容器的两室之一中，使其通过在容器底部的等距离设置的一些孔降落一固定的高度。在模拟吸附器装填的情况下，相同颗粒自由降落6英尺后，在跨立理想界面的1.5-2.0英寸的区域内层间发生了约90％的混合。对许多应用，这2英寸的混合区将是可接受的，而对某些VPSA应用，混合区优选限制在宽度不大于0.25-0.5英寸的90％混合的混合区。
如果使用相同颗粒模拟的自由降落高度增加到10英尺，颗粒动能就会增加56％。在撞击时，颗粒将会达到它极限速度的77％。90％混合区的宽度将增加到3-4英寸。对某些应用，特别是对更深的床，即床中每一吸附剂层的深度为2英尺或以上的应用，4英寸宽的混合区可能是可接受的。但是，对在床中的一层或几层的深度为6英寸或6英寸以下的应用，4英寸宽的混合区大概是不可接受的。
本发明包括图6(6A-6E)所示的几种方法和几种装置，即使当自由降落的距离大到达到撞击前的极限速度时，或当颗粒的动能状况对具体吸附器和应用是更一般的不利的影响时，这些方法和装置都保持清晰的界面。
1、图6A中的隔板601从希望界面的上方在旋转臂直接横卧点处延伸(即在图2中板232处和在图1界面9的上方)。隔板601优选为适宜尺寸例如3×6英寸的板。隔板601可以与旋转臂230(或231′)成一体或从这里悬垂。隔板601的高度不需要大于1英尺，但是可象3英寸那样小。更大的尺寸是可接受但是没必要。当颗粒从旋转臂的孔中(例如图3中的303或234中)出来时，隔板限制物料伸展进入圆锥体，这样在颗粒从旋转臂向吸附剂床表面自由降落过程中，就减少两种吸附剂的混合。
2、在图6B中可缩进的隔板602在如图6中的要求界面的上方从旋转臂延伸刚好到吸附剂床的表面上方。当该床装填时，隔板逐渐地缩进。例如，当开缝的活动百叶窗或从它的上部或底部象窗户遮帘一样卷起时，隔板就会以相同的方式缩进，如图7A和7B所示。隔板优选尺寸是6-12英寸。隔板601与602可以联合使用。
3、在图6C中的隔板603从吸附剂床顶部的上方到该吸附剂床上方的悬垂高度正好1英尺。隔板603用金属线604吊在悬旋臂上。隔板603与旋转臂一起旋转，当吸附剂床装填时，通过金属线的缩进，隔板可以移动。
4、图6D中示出的轴向剖视的圆柱形隔板不与旋转臂230连接，但是以一短路伸进吸附剂床的上方。然后该吸附剂床按多步骤装填。在每个装填步骤后(加到吸附剂床足够的高度，就象几乎“埋藏”隔板605那样)，拉出隔板605，但是不完全拉出吸附剂床。然后装填重新开始。当装填完成时(或当吸附剂床的高度使得降落高度短到混合足以不成为是一个问题时)，隔板605可除去，因此不是一装填吸附器的永久部件(不象现有技术那样)。
5、图6E中提供了一种圆柱形筛网隔板606，在吸附剂床装填后它留在床中。由于混合区的宽度通常必须是只大约控制颗粒降落更大距离的吸附剂床的底部，所以隔板606可以延伸吸附剂床的整个高度，但是并不必须如此。由于是在筛网两侧同时装填吸附剂床层，因此筛网不必须是独立式的而且不是将会大大地增加吸附器费用的一构件。实际上，当吸附器是空的但隔板606可以从上方吊挂时(没示出)，隔板606不需要支撑它自己的重量。
6、也可以使用装填器臂组件(没示出)。实际上，装填器臂组件放下颗粒分散操作进入吸附器某一距离，靠此更改颗粒的自由降落高度。装填器臂组件有两个或两个以上的分开的室，从旋转臂向下延伸，每个室装入一种类型的吸附剂。每个室的颗粒物流与旋转臂相应的导管相连通，用作分散一种类型的吸附剂。装填器臂组件伸入吸附剂床，限制颗粒的降落高度达可接受的值，保证颗粒所要求的堆积密度。一旦吸附剂床装填到装填器臂组件的底部，装填就可以停止，该组件回到更高的原位，或收回或拆开和缩短，然后颗粒的装填重新开始。另外，组件可以设计成臂以颗粒的降落高度保持不变的一速度上升。
在其它的可替代方案中，当环境要求装填器的位置固定时，当吸附剂床装填时，包括流量和旋转速度的参数可以调节，以保证要求的堆积密度和使界面混合减至最小。
改进的选择例如上述的那些都在本领域技术人员的知识范围内。
上述方案的许多变体是预料中的，例如包括下述的这些：
-对旋转臂的每一臂只分散一种类型的吸附剂。这如图5所示。更短的旋转臂530分散内吸附剂。更长的旋转臂531分散斜管532出来的外吸附剂。
-两种以上不同类型的吸附剂或其它物料(颗粒的组成或粒度参数不同，或是不同组成和/或粒度参数的颗粒的一种或几种组合)可以成功的垂直的径向的沉积同心的各层。这在图4A和4B中说明了用于三种吸附剂的情况，是通过提供围绕料斗组件202并与之同心的一个或几个附加的料斗组件203和401实现的。
组件401包括与上述组件203相同的元件。旋转臂430(430′)包括分开的斜管431、433和435，每一斜管分散一种类型吸附剂，在吸附剂床内的预定径向位置产生一吸附剂层，该层有预定的径向深度。
本发明的其它变体提供了吸附剂的混合，即慎重地产生吸附剂的一或几个垂直的层，其中吸附剂层含不同组成和/或粒度参数和/或吸附性质的至少两种颗粒物料的混合物。在这种变体中，两旋转臂的长度是相同的。每一旋转臂的颗粒物流与装不同吸附剂的料斗相通。每一旋转臂分散一种类型的吸附剂，在臂的旋转中产生颗粒的一薄层，紧接着通过另一旋转臂分散另一颗粒的薄层。由于颗粒有相当的动能，因此发生明显的混合，各层不分层。通过每根斜管中孔的尺寸和数量，可以控制每种物料的流量，结果每种物料的要求的量都在混合物中。已经发现，在颗粒降落后，撞击吸附剂床表面和出现静止，得到的颗粒分布是按粒径顺序的混合。
另一种方案是通过控制在装填通道下面的这些通道的出口面积，物料可以所要求的比例预混合。在从孔降落和如上所述的撞击过程中，混合会进一步发生。使适于产生吸附剂混合物的本发明的方法和设备避免了颗粒的预混合和有助于避免破损和污染。
旋转速度必须考虑并保持在如上所述的一低的范围内，结果从斜管的孔降落的颗粒将没有产生不规则层沉积的过分的径向运动分量，以在界面处过度地混合并使界面产生如上讨论的径向的向外置换。
如上所述，本发明不限于吸附剂物料。装填器可以与任何颗粒物料联合使用，例如与不同组成和/或不同粒度参数的颗粒物料联合使用。
在一幅或几幅图中示出的本发明的一些具体特征仅是为了方便的目的，因为每个特征都可以按照本发明与其它的特征组合。本领域内的技术人员将会认可这些供选择的方案，而且这些供选择的方案打算包括在权利要求书的范围内。

Claims (12)

1.一种把颗粒装入一容器生成包括颗粒的内和外径向地沉积的同心层的颗粒装填器组件，上述的内层包含与上述的外层中包含的颗粒类型具有不同的粒度参数或组成的至少一种类型的颗粒，或粒度参数和组成都不同的至少一种类型的颗粒，所述的组件包括：
用于向内层输送颗粒物料的第一加料料斗部件；
用于向外层输送颗粒物料的第二加料料斗部件；
具有第一端靠近上述第一和第二加料料斗和第二端远离上述第一和第二料斗的至少一旋转臂和包括：
(i)颗粒物流与上述第一加料料斗相连通的第一斜管，适于以均匀的流量分散由上述第一加料料斗供给的颗粒，和在上述的臂旋转时形成上述的内层；和
(ii)颗粒物流与上述第二加料料斗相连通的第二斜管，适于在其末端处以均匀的颗粒流量分散由上述第二加料料斗供给的颗粒，和当上述的旋转臂旋转时，生成上述的外层，由此上述的内层和外层在界面处互相接触；
旋转上述料斗部件和上述旋转臂的驱动装置，料斗部件的旋转促进通过组件的上述颗粒流内的颗粒均匀分布；
控制上述组件的加料和旋转速率的控制部件。
2.权利要求1的组件，包括双旋转臂。
3.权利要求1的组件，还包括第一连接管，用于建立上述旋转臂的第一斜管与上述第一加料料斗部件间颗粒物流的联通。
4.权利要求3的组件，还包括围绕上述第一连接管并与此同心的第二连接管，上述第二连接管用于建立上述第二加料料斗与上述旋转臂的上述第二斜管间颗粒物流的联通。
5.权利要求1的组件，其中上述旋转臂的第一斜管是与上述旋转臂的第二斜管成一体。
6.权利要求1的组件，还包括置于上述第一和第二料斗之间的至少一附加的加料料斗部件，用于供给在上述外层和上述内层之间的在上述颗粒床内沉积颗粒的至少一中间层的颗粒，和与上述的至少一附加的加料料斗部件相连接并与其中的颗粒物流相通的至少一附加的斜管，该斜管适于以上述均匀的流量分散由上述至少一附加加料料斗供给的颗粒和当上述的旋转臂旋转时形成上述的至少一中间层。
7.权利要求1的组件，包括两旋转臂的双旋转臂，其中第一旋转臂包括上述第一斜管和第二旋转臂包括第二斜管。
8.权利要求1的组件，还包括从上述组件吊挂的用于减少上述内外层间界面处的颗粒混合区的径向宽度的部件，上述减少径向宽度的部件制成结合颗粒或压紧颗粒的厚板状构型，而不与上述吸附器的上述内、外层的任何一层接触。
9.一种将颗粒装入容器形成颗粒床的方法，所述颗粒床包括径向设置的颗粒的同心层的内层和外层，所述内层含至少一种与上述外层所含的颗粒类型具有不同的粒度参数或组成的颗粒，或粒度参数和组成两者都不同的颗粒，所述的方法包括如下步骤：
(a)在第一颗粒流中通过上述第一颗粒流的降落以均匀的容积流量分散颗粒，同时上述第一物流从上述容器上方的预定高度旋转移动，上述第一物流跨越该容器内的第一预定径向位置和径向宽度，从而形成上述的内层；和
(b)与上述步骤(a)的同时，在第二物流中通过第二物流的降落，以相同的容积流量分散颗粒，同时上述的第二物流从上述的高度旋转移动，上述第二物流跨越容器内相邻内层的第二径向位置和径向宽度，从而形成上述外层，上述的内层与外层在界面处接触；和
(c)继续上述步骤(a)和(b)至形成颗粒床。
10.权利要求9的方法，还包括保持上述旋转移动的旋转速度在约2-约10转/分范围内。
11.权利要求10的方法，其中所述界面是清晰的。
12.权利要求10的方法，其中不同类型的颗粒在所述界面处混合。
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