CN113941219A - 径向吸附器、吸附系统和吸附方法 - Google Patents

径向吸附器、吸附系统和吸附方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113941219A
CN113941219A CN202110807213.5A CN202110807213A CN113941219A CN 113941219 A CN113941219 A CN 113941219A CN 202110807213 A CN202110807213 A CN 202110807213A CN 113941219 A CN113941219 A CN 113941219A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
material layer
layer
adsorber
vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110807213.5A
Other languages
English (en)
Inventor
G·克里什纳默菲
N·U·H·马利克
E·L·小韦斯特
K·W·洪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of CN113941219A publication Critical patent/CN113941219A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0431—Beds with radial gas flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0462—Temperature swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/053—Pressure swing adsorption with storage or buffer vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40086—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by using a purge gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/403—Further details for adsorption processes and devices using three beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/414—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents
    • B01D2259/4141—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed
    • B01D2259/4145—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed arranged in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/414—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents
    • B01D2259/4141—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed
    • B01D2259/4145—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed arranged in series
    • B01D2259/4146—Contiguous multilayered adsorbents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

一种径向吸附器，其可以被配置为便于利用不同的材料层。所述径向吸附器、使用至少一个径向吸附器的系统以及利用所述径向吸附器的实施例的方法可以有助于提高流体净化工艺的有效操作，同时还被配置为最小化(如果不能完全避免)易受流化作用的影响。

Description

径向吸附器、吸附系统和吸附方法
技术领域
本发明涉及吸附器、径向吸附器、利用径向吸附器的吸附系统以及制造和使用它们的方法。
背景技术
变温吸附(TSA)经常与变压吸附(PSA)等技术一起用作空气低温蒸馏工艺的预净化。通常工艺是使用压力和温度来再生吸收剂床的TSA和PSA工艺(TPSA)的组合。吸附系统的功能是移除具有高凝固点的组分(诸如环境水分和二氧化碳)，否则这些成分会在下游加工工艺中结冰，引起堵塞等可操作性问题。一氧化二氮、碳氢化合物和其它杂质还可以经由前端净化移除，以避免这些杂质在下游工艺中积累。
历史上，吸附器有三种不同的常见配置：垂直、水平和径向。这些类型的吸附器的示例可以从美国专利第4,472,178号、第4,541,851号、第4,784,672号、第5,759,242号、第5,846,295号、第5,917,136号、第6,086,659号、第6,152,991号、第6,506,236号、第6,599,347号、第6,866,075号、第7,022,159号、第7,285,154号、第7,413,595号、第8,206,669号、第8,262,783号、第8,268,044号、第8,404,024号、第8,518,356号、第8,734,571号、第8,814,985号、第9,108,145号、第9,199,190号、第9,631,864号和第9,731,241号、美国专利申请出版公开第2011/0206581号、第2011/0219950号和第2019/0291078号以及加拿大专利公开第2,357,276A号中了解。
用于特定工艺的吸附器容器的类型的选择在很大程度上取决于容器内流动通道表面积的工艺负荷。另一方面，流动通道表面积受到容器尺寸的影响，基于项目和制造商位置，容器尺寸可能受到制造和运输限制的约束。
垂直和水平容器的设计比典型的径向吸附器更简单。然而，这两种容器内的吸附剂容易受到流化作用的影响。
相比之下，径向吸附器通常没有这种担心。与工艺流体通常从容器的入口进入并从容器的出口排出的垂直和水平床不同，工艺流体从外环进入径向床，流体在径向方向上流入容器的轴线，或者从内部通道流入容器壳体，流过发生分离的吸附剂层。由于吸附剂通过完全填充这些隔室而被填充在指定的容纳空间中，流化和卷边效应的可能性被有效地消除。在传统的径向吸附器中，特殊的床支撑和容器头是径向配置的容器的必要补充，因为它们的作用是固定上述吸附剂隔室。进一步，吸附剂需要有效地装载到隔室中。这些部件以及在一些工艺中需要多种吸附剂，增加了容器的复杂性和成本。
发明内容
我们已经确定，在相同径向吸附器内具有多个吸附剂层(例如两个或更多个)的径向吸附器可能具有设计复杂性和成本影响。我们还确定，在本领域中经常避免在径向吸附器的床内使用三层或更多层，因为随着不同材料层的数量增加，可能没有足够的空间用于各个层实现它们的最小层长/接触时间的停留时间，以提供对流体中目标材料的充分吸附。
与垂直和水平配置的多层吸附剂床相比，径向吸附器的径向床设计更加复杂，因为每个材料层都可以通过机械过滤网分离，该机械过滤网承受来自多个方向的应力。过滤网的数量意味着成本和复杂性。例如，我们发现在设计径向吸附器时，重要的考虑因素是解决由于热变化而作用在过滤网上的应力。我们已经确定的另一问题是，随着层数的增加，由于容纳附加层可能需要的层尺寸(和停留时间)的变化，具有特定层的流体的停留时间可能无法有效地处理流过层的流体。
进一步，考虑到装载、制造和操作，所包括的过滤网数量越多，设计复杂性就越高。我们发现，由于径向吸附器复杂的设计标准，此类因素会影响拥有和操作径向吸附器的成本。例如，我们发现，当吸附器具有三个或更多材料(例如吸附剂材料)层时，设计和操作的复杂性会大大增加。由于设计复杂性，材料层的装载和/或替换可能是一个复杂的工艺，根据层布置在吸附器的容器中的方式，需要大量的时间和工作。这可能对吸附器的运行成本有显著影响，因为这一工作需要花费时间和精力，并且吸附器可能不得不离线较长时间才能完成这一工作。
我们提供了径向吸附器的实施例，其可以包括具有腔室、与腔室流体连通的入口以及与腔室流体连通的出口的容器。腔室内还可以有多个材料层。例如，材料层可以包括可以邻近腔室内的第二材料层定位的第一材料层。第一材料层可以包括第一材料，并且第二材料层可以包括不同于第一材料的第二材料。容器还可以具有至少一个导流结构，导流结构限定在腔室内或定位在腔室内，用于引导腔室内的流体并且流过材料层(例如，第一材料层和第二材料层等)。至少一个导流结构可以被配置为使得流体从腔室的外部区域流到腔室的内部区域以流过材料层和/或从内部区域流到外部区域以流过材料层。
在一些实施例中，吸附器可以具有容器，容器被配置为使得具有两个或更多个堆叠层(例如，第一和第二材料层是堆叠的材料层)的流体存在Z形流动。每个堆叠层可以被定位成使得容器腔室内的流体流仅在径向方向上移动，或者流动路径基本上是径向移动(例如，80-90％的流体流动路径或者超过80％或超过90％的流动路径为径向移动)的流体流。图2-7示出了此类容器配置的示例性实施例。从图2-7可以理解，每个堆叠的材料层可以具有一个或多个同心材料子层(例如，一个或多个吸附剂材料子层)。图2-5示出了两个堆叠的材料层的示例，每个堆叠的材料层具有一个吸附剂子层。图6-7示出了具有两个堆叠层的示例性实施例，第一个具有两个同心吸附剂子层，并且第二个具有一个子层。其它实施例可以利用多于两层和/或可以利用具有多于两个子层(例如三个子层等)的层。
吸附器的其它实施例可以被配置为使得腔室内存在流体的Z形流动路径，并且利用两个或更多个堆叠层(例如第一和第二材料层是堆叠的材料层)，其中流过容器的腔室的流体的流动路径包括径向和轴向流动段的组合(例如，流动路径的至少一个径向流动段和至少一个轴向流动段)。图8和9示出了此类吸附器配置的示例。至少一个堆叠层可以在径向方向(例如，沿容器半径的方向)上流动，并且至少一个堆叠层可以在轴向方向(例如，横向于或垂直于径向流动方向的垂直方向)上流动。每个堆叠层可以具有附加的子层。
在径向吸附器的一些实施例中，至少一个导流结构可以包括以下一者或多者：
(i)被定位成从入口接收流体并且将流体引导到第一材料层的内侧的第一内导管，以及被定位成从第一材料层的外侧接收流体以将流体引导到第二材料层的外侧的第一外导管；
(ii)被定位成从入口接收流体并且将流体引导到第一材料层的内侧的第一内导管，以及被定位成从第一材料层的外侧接收流体以将流体引导到第二材料层的外侧的第一外导管，以及被定位成从第二材料层的内侧接收流体以将流体引导到容器的出口的第二内导管；
(iii)被定位成从入口接收流体并且将流体引导到第一材料层的外侧的第一外导管，以及被定位成从第一材料层的内侧接收流体以将流体引导到第二材料层的内侧的第一内导管；以及
(iv)被定位成从入口接收流体并且将流体引导到第一材料层的外侧第一外导管，被定位成从第一材料层的内侧接收流体以将流体引导到第二材料层的内侧的第一内导管，以及被定位成从第二材料层的外侧接收流体并且将流体引导到容器的出口的第二外导管。
径向吸附器的一些实施例可以具有包括仅(i)、仅(ii)、仅(iii)或仅(iv)的至少一个导流结构。其它实施例可以利用(i)、(ii)、(iii)和(iv)的组合。在一些实施例中，流过第一材料层的流体流可以包括流过不同材料的多个子层。例如，第一材料层可以包括具有第一材料的第一子层和具有不同于第一材料并且也不同于第二材料层的第二材料的第三材料的第二子层。当流过第一材料层时，流体可以流过第一材料层的第一和第二子层。作为替代，一些实施例可以具有包括材料子层的第二材料层。例如，第二材料层可以包括具有第二材料的第一子层和具有不同于第一材料层的第一材料并且也不同于第二材料层的第一子层的第二材料的第三材料的第二子层。当流过第二材料层时，流体可以流过第一和第二材料子层。
在又一其它实施例中，第一和第二材料层可以各自具有材料子层。例如，第一材料层可以包括具有第一材料的第一子层和具有不同于第一材料子层的第一材料并且也不同于第二材料层的第一子层的第二材料的第三材料的第二子层。这些子层可以彼此紧邻，使得流体可以流过第一子层，并且然后当流过第一材料层时流过第二材料子层(例如流过那些子层的第一和第三材料)。第二材料层还可以包括诸如包括第二材料的第一子层和包括第四材料的第二子层的子层。第四材料可以不同于第一材料、第二材料和第三材料。这些子层还可以彼此紧邻，使得当流体流过第二材料层时，流过第二材料层的流体可以流过第二材料层的第一子层，然后流过第二材料层的第二子层(例如流过第二材料层的子层的第二和第四材料)。
径向吸附器的一些实施例可以包括第三材料层，第三材料层包括第三材料。第三材料可以不同于第一材料，并且第三材料还可以不同于第二材料。在又一其它实施例中，可以有多于三个材料层。在一些实施例中，用于材料层或一个或多个材料层的子层的材料可以是以下的组合：分子筛、氧化铝、二氧化硅(例如硅胶)、金属氧化物、用于一氧化碳和氢气移除(CO/H2移除)的氧化铜-氧化锰混合物、用于移除一氧化二氮的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除一氧化碳的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除二氧化碳的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除氢的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)或者用于从流过层的流体(例如具有气态化合物、空气等混合物的气体)中移除其它目标元素或目标元素的组合的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)。每个材料层和/或材料层的每个子层可以包括不同的材料，用于移除目标化合物的一种或多种不同的目标元素(例如CO、H2、水等)。每层的材料可以是具有孔的固体颗粒材料，以便于从流过材料的流体(例如气体)中吸附和/或吸收一种或多种材料。
在使用三层或更多材料层的径向吸附器的实施例中，至少一个导流结构可以包括：(i)被定位成从入口接收流体并且将流体引导到第一材料层的内侧的第一内导管，以及被定位成从第二材料层的外侧接收流体以将流体引导到第三材料层的外侧的第一外导管；或者(ii)被定位成从入口接收流体并且将流体引导到第一材料层的外侧的第一外导管，以及被定位成从第二材料层的内侧接收流体以将流体引导到第三材料层的内侧的第一内导管。
在吸附器的一些实施例中，其包括(ii)被定位成从入口接收流体并且将流体引导到第一材料层的外侧的第一外导管，被定位成从第二材料层的内侧接收流体以将流体引导到第三材料层的内侧的第一内导管，至少一个导流结构还可以包括被定位成从第三材料层的外侧接收流体并且将流体引导到容器的出口的第二外导管。
在一些实施例中，第三材料层可以保持在锥形容纳部内。第三层的内侧在尺寸上可以小于第三材料层的外侧。
在一些实施例中，径向吸附器可以包括具有腔室、与腔室流体连通的入口以及与腔室流体连通的出口的容器。还可以有位于腔室中的多个材料层。材料层可以包括邻近腔室内的第二材料层定位的第一材料层。第一材料层可以包括第一材料，并且第二材料层可以包括不同于第一材料的第二材料。容器还可以具有至少一个导流结构，导流结构限定在腔室内或定位在腔室内，用于引导腔室内的流体并且流过材料层。该至少一个导流结构可以被配置为使得流体沿流动路径流过腔室。当吸附器处于运行状态时，所定义的流动路径可以包括以下流体流选项中的一个：
(i)从入口流到腔室的外部区域，以通过在第一径向方向上流过第一材料层而从腔室的外部区域流到腔室的内部区域，并且然后在经由出口流出腔室之前，从腔室的内部区域流到腔室的外部区域，以在第二径向方向上流过第二材料层；
(ii)从入口流到内部区域，以通过在第一径向方向上流过第一材料层而从内部区域流到外部区域，并且然后在经由出口流出腔室之前，从外部区域流到内部区域，以在第二径向方向上流过第二材料层；
(iii)从入口流到腔室的外部区域，以通过在第一径向方向上流过第一材料层并且还流过第二材料层而从腔室的外部区域流到腔室的内部区域，然后通过在垂直于或横向于径向方向的轴向流动方向上流过位于第一和第二层下游的腔室中的第三材料层而从内部区域流到出口；
(iv)从入口流到内部区域，以通过在第一径向方向上流过第一材料层并且还流过第二材料层而从内部区域流到外部区域，然后通过在第二径向方向上流过第三材料层而从外部区域朝出口流动，第三材料层位于第一和第二材料层下游的腔室中；以及
(v)从入口流到腔室的外部区域，以通过在第一径向方向上流过第一材料层并且还流过第二材料层而从腔室的外部区域流到腔室的内部区域，然后通过在第二径向流动方向上流过第三材料层而从内部区域朝出口流动，第三材料层位于第一和第二材料层下游的腔室中。
使流体流过径向吸附器的方法还可以利用这些流动路径使流体流过吸附器容器的腔室内的材料层。其它实施例可以包括至少一个导流结构的布置，以在腔室内也限定其它类型的流动路径。
包括三层或更多层的径向吸附器的实施例可以包括位于第三材料层和第一材料层之间的第一防旁流机构和/或位于第三材料层和第二材料层之间的第二防旁流机构。第一防旁流机构可以包括至少一个第一弹簧和限定第一隔室的至少一部分的第一可延伸构件。至少一个第一弹簧可以位于第一隔室中。第一弹簧的第一端可以接合和/或接触第一材料层，并且第一弹簧的第二端可以接合和/或接触第三材料层，使得第一可延伸构件响应于沉降效应而经由至少一个第一弹簧延伸，沉降效应是由于流体流过第一材料层和第三材料层，导致第一材料和/或第三材料变得更密集封装而产生。第二防旁流机构可以包括至少一个第二弹簧和限定第二隔室的至少一部分的第二可延伸构件。至少一个第二弹簧可以位于第二隔室中。第二弹簧的第一端可以接合和/或接触第二材料层，并且弹簧的第二端可以接合和/或接触第三材料层，使得第二可延伸构件响应于沉降效应而经由至少一个第二弹簧延伸，沉降效应是由于流体流过第二材料层和第三材料层，导致第二材料和/或第三材料变得更密集封装而产生。
在利用至少第一和第二材料层的径向吸附器的实施例中，吸附器可以包括位于第一材料层和第二材料层之间的第一防旁流机构。第一防旁流机构可以包括至少一个弹簧和被定位成至少部分地限定隔室的第一可延伸构件。至少一个弹簧可以位于隔室中。每个弹簧的第一端可以接触和/或接合第一材料层，并且弹簧的第二端可以接触和/或接合第三材料层，使得第一可延伸构件响应于沉降效应而经由至少一个弹簧延伸，沉降效应是由于流体流过第一材料层和第二材料层，导致第一材料和/或第二材料变得更密集封装而产生。
还提供了一种吸附系统。吸附系统的实施例可以包括被布置成并行操作的第一吸附器和第二吸附器，使得当第一吸附器处于运行状态时，第二吸附器处于停用状态，而当第二吸附器处于运行状态时，第一吸附器处于停用状态。第一吸附器可以被配置为当处于第一吸附器的运行状态时净化流过第一吸附器的流体。第一吸附器还可以被配置为当处于第一吸附器的停用状态时接收再生流体流以进行吸附剂再生。第二吸附器可以被配置为当处于第二吸附器的运行状态时净化流过第二吸附器的流体，并且可以被配置为当处于第二吸附器的停用状态时接收再生流体流以进行吸附剂再生。第一吸附器和第二吸附器可以各自是包括两个或更多个材料层(例如至少第一和第二材料层)和位于容器的腔室内的至少一个导流结构的径向吸附器的实施例。每个径向吸附器还可以包括至少一个防旁流机构。每个防旁流机构可以连接在不同的材料层之间。
还提供了设备的实施例。设备的实施例可以包括吸附系统的实施例，其可以利用径向吸附器的至少一个实施例。设备的实施例还可以包括其它结构和机构，诸如自动化工艺控制设备、用于压缩流体以将流体供给吸附系统的压缩机、冷却器、热交换器、导管结构、容器和流体处理设备以及其它设备元件。
还提供了使流体流过径向吸附器的方法的实施例。方法的实施例可以包括：
(a)使流体从径向吸附器的容器入口流到以下中的一者：
(i)被定位成从入口接收流体，使得第一内导管将流体引导到容器内的第一材料层的内侧的第一内导管，以及
(ii)被定位成从入口接收流体并且将流体引导到位于容器内的第一材料层的内侧的第一外导管；
(b)使流体流过第一材料层；
(c)使容器内的流体从第一材料层流过，从而使流体从以下中的一者流过：
(i)从第一材料层的内侧到容器内的第一内导管的入口开口，以及
(ii)从第一材料层到容器内的第二材料层，以便流过第二材料层到达容器内的第一内导管的入口开口；
(iii)从第一材料层到容器内的第二材料层，以便流过第二材料层到达容器内的第一外导管的入口开口；以及
(iv)从第一材料层的外侧到容器内的第一外导管的入口开口；以及
(d)引导流体，使得以下中的一者：
(i)流体从第一内导管流到容器内的第二材料层，
(ii)流体从第一内导管流到容器内的第三材料层，以及
(iii)流体从第一外导管流到容器内的第二材料层的外侧，以便流过第二材料层，以及
(iv)流体从第一外导管流到第三材料层，以便流过第三材料层；以及(e)在流体已经流过至少第一材料层和第二材料层之后，使流体流出容器的出口。
方法的实施例可以被配置为使得流体流过容器使得具有两个或更多个堆叠层(例如，第一和第二材料层是堆叠的材料层)的流体存在Z形流动。流体可以流过容器腔室使得流体仅在径向方向上移动，或者流动路径基本上是径向移动(例如，80-90％的流体流动路径或者超过80％或超过90％的流动路径为径向移动)的流体流。
方法的其它实施例可以被配置为使得吸附器的腔室内存在流体的Z形流动路径，其利用两个或更多个堆叠层(例如第一和第二材料层是堆叠的材料层)，其中容器的腔室内的流体的流动路径存在径向流动和轴向流动的组合。可以布置至少一个堆叠层，使得存在流动路径的至少一个流动段，在该至少一个流动段中流体在径向方向(例如沿容器的半径的方向)上流动，用于使流体流过层，并且可以布置至少一个堆叠层，使得存在流体流动路径的至少一个流动段，该至少一个流动段使流体在轴向方向(例如横向于或垂直于径向流动方向的垂直方向)上流动，用于流过该层。每个堆叠层可以具有多个子层或者只有单个子层。
吸附器、径向吸附器、利用径向吸附器的系统以及制造和使用它们的方法的其它细节、目的和优点将随着下面对其某些示例性实施例的描述而变得显而易见。
附图说明
吸附器、径向吸附器、利用径向吸附器的系统以及制造和使用它们的方法的示例性实施例在本文包括的附图中示出。应当理解，附图中使用的相似的参考标号可以标识相似的部件。
图1是利用吸附器系统的示例性实施例的设备的示例性实施例的方框图。
图2是可以包括在设备100的吸附系统107中的径向吸附器的第一示例性实施例的示意图。
图3是可以包括在设备100的吸附系统107中的径向吸附器的第二示例性实施例的示意图。
图4是可以包括在设备100的吸附系统107中的径向吸附器的第三示例性实施例的示意图。
图5是可以包括在设备100的吸附系统107中的径向吸附器的第四示例性实施例的示意图。
图6是可以包括在设备100的吸附系统107中的径向吸附器的第五示例性实施例的示意图。
图7是可以包括在设备100的吸附系统107中的径向吸附器的第六示例性实施例的示意图。
图8是可以包括在设备100的吸附系统107中的径向吸附器的第七示例性实施例的示意图。
图9是可以包括在设备100的吸附系统107中的径向吸附器的第八示例性实施例的示意图。
图10是示出了可以用于图1-9中所示的径向吸附器的实施例中的示例性防旁流机构900的示意图。层分离器可以在第一位置处位于邻近吸附剂层之间，第一位置可以被认为是压缩位置或缩回位置。
图11是类似于图10的示意图，示出了可在第二位置处位于邻近层之间的示例性防旁流机构900，第二位置可以被认为是延伸状态。
具体实施方式
参考图1-11，设备100可以被配置为低温空气蒸馏系统，用于产生一个或多个输出流，以提供一种或多种期望的产品(例如氧气、氮气、氩气等)。在其它实施例中，设备可以被配置为处理其它流体以产生一个或多个其它期望的产品流。
设备100可以被配置为包括吸附系统107，吸附系统可以包括吸附器200的系统。吸附系统107的吸附器200可以包括第一吸附器107a和第二吸附器107b。可以存在任意数量的附加吸附器。第一吸附器107a和第二吸附器107b可以被配置为径向吸附器。吸附系统107可以利用吸附器200的布置，使得它们被配置为利用变温吸附工艺(例如TSA或TPSA工艺)和/或变压吸附工艺或本领域已知的任意其它工艺。
吸附系统107的每个吸附器可以包括吸附剂材料层。吸附系统的每个吸附器还可以包括一个或多个材料层(例如催化剂材料)，其可经由吸收从流体中移除一种或多种目标元素。
第一径向吸附器107a和第二径向吸附器107b可以被布置在吸附系统107内，使得它们并行操作。当第一吸附器107a运行通过从供给到吸附系统107的流体流中吸附一种或多种目标材料来进行净化工艺时，第二吸附器107b可以停用以进行净化，使得其可以进行再生以使吸附器的吸附剂床再生。此外，当第二吸附器107b运行通过从供给到吸附系统107的流体流中吸附一种或多种目标材料来进行净化工艺时，第一吸附器107a可以停用使得其可以进行再生以使吸附器的吸附剂床再生。吸附系统107可以被配置为使得进入第一或第二吸附器的流体输入被改变(例如经由阀位置改变等)以在并联吸附器的运行状态和停用状态之间切换(例如当第一吸附器运行时，第二吸附器可以停用，反之亦然)。
在一些实施例中，可以有多个串联工作的第一吸附器，也可以有多个串联工作的第二吸附器，或者以另一类型的布置来净化流体。这可以从图1中第一吸附器107a和第二吸附器107b的示意图中提供的示意性代表理解。对于此类实施例，多个第一吸附器可以被布置成使得流体一个接一个地流过每个第一吸附器，或者使得待经由吸附系统107净化的流体的分流部分在它们处于运行状态时流过相应的第一吸附器。类似地，多个第二吸附器可以被布置成使得流体一个接一个地流过每个第二吸附器，或者使得待经由吸附系统107净化的流体的分流部分在它们处于运行状态时流过相应的第二吸附器。第一和第二吸附器200的此类布置可以被配置为允许第一吸附器处于运行状态，而第二吸附器处于停用状态，反之亦然。
吸附系统107的每个吸附器200(例如第一吸附器107a、第二吸附器107b等)可以包括保持在容器内的材料床，材料床用吸附剂分层。当吸附器200处于运行状态时，第一床的第一吸附剂层可以经由组合物和/或结构被配置为选择性地移除环境水分，第一床的第二吸附剂层可以经由组合物和/或结构被配置为选择性地从供给吸附系统107的流体(例如空气进料)中移除二氧化碳(CO2)、氮氧化物(N2O)、重烃和/或其它流体成分。
每个吸附器200还可以包括至少一个防旁流机构900，其位于邻近材料层之间的吸附器的容器301的腔室内。防旁流机构900可以被配置为提高吸附器的操作效率，并且有助于避免流过容器的部分流体绕过位于容器的腔室中的材料。
应当理解，当吸附器200处于停用状态时，它可以经历再生工艺以再生吸附器内的一个或多个材料层。当返回到运行状态时，由于一个或多个材料(例如吸附材料)层的再生，吸附器可以以比再生前更高的效率运行，因为材料的再生可以将该材料返回到接近或处于从流体流中吸附目标材料的初始状态的条件。
对于至少一些实施例，当吸附器处于运行状态时，再生流体流可以沿与流过吸附器的容器的流体流动路径相反的流动路径流过吸收器200的容器。对于此类实施例，在运行状态期间容器的入口202可以用作再生流体的出口，而在运行状态期间容器的出口210可以用作再生流体的入口。
吸附系统107可以被配置为经由至少一个导管接收输入流，以从至少一个上游装置进行净化(例如经由吸附)。例如，设备100可以被配置为使得环境空气流被压缩机103压缩。经由压缩机103压缩的空气可以可选地由至少一个冷却器105制冷，该冷却器经由至少一个导管流体地连接到压缩机103(例如直接接触后冷却器、机械制冷机、其中来自压缩气体的热量用于加热流过热交换器的至少一种其它流体以冷却压缩气体的其它类型的热交换器等)。
在一些实施例中，压缩的流体流然后可以经由从压缩机103或冷却器105延伸的至少一个导管供给到吸附系统107，用于经由吸附系统107的一个或多个运行吸附器净化流体。
当进料流体流(例如经由压缩机103压缩的空气的进料空气流)流过吸附系统107的每个运行吸附器的吸附剂床时，流体流中不希望的成分(诸如环境水分、CO2、N2O、氢气、一氧化碳、重烃成分等)可以完全或部分地移除。净化的流体可以从吸附系统107输出，以经由将吸附系统107连接到下游系统110的至少一个吸附器输出导管供给到至少一个下游系统110，以处理净化的流体流并且产生一个或多个产品流。
来自下游系统110和/或设备的其它装置111(在图1中以虚线示出)的一个或多个输出流体流可以不含目标组分，诸如环境水分、CO2、N2O和重烃。这些输出流体流可以经由至少一个导管供给到加热器112。加热器112可以将来自下游系统110和/或设备的其它装置111的输出流体加热到预选的再生流体温度或预选的再生流体温度范围(例如，加热到至少150℃，加热到150-220℃等)使得当吸附系统107的一个或多个运行吸附器处于其运行状态时，再生流体可以供给到吸附系统107的至少一个停用吸附器，以便于吸附器床内的材料的再生。
加热器112可以是热交换装置(例如电加热器、蒸汽加热器、燃气加热器等)。加热器112可以加热一股或多股流体流，以产生加热的再生流体流，用于供给吸附系统的停用吸附器，以通过热摆动和/或压力摆动效应解吸捕获在材料内的吸附剂来再生吸附器的容器内的一个或多个材料层。具有解吸材料的再生流体可以从吸附器200输出，用于在下游废物移除系统115中处理，下游废物移除系统可以利用蒸馏柱、洗涤柱或其它处理装置来处理解吸的材料。该输出再生流体的至少部分还可以(或可替代地)与输入空气流合并，以再循环至吸附系统107，用于经由吸附系统107的一个或多个运行吸附器进行处理。
经由再生流体移除吸附物可以再生床的吸附剂材料层以及床的任意吸附剂材料层(例如催化剂层)，使得当吸附器200切换回其运行状态时，吸附器可以以提高的效率操作。经过再生后，停用吸附器可以切换回运行状态。同时，运行吸附器可以切换到它们的停用状态以进行再生。并行操作的吸附系统的运行和停用吸附器可以以这一方式在它们的运行和停用状态之间重复切换若干个循环。
每个吸附器200的容器301可以具有限定和/或定位在容器301的腔室内的一个或多个导流结构(例如导管结构或其它类型的导流结构)，用于引导腔室内的流体并且沿流动路径流过材料层。一个或多个导流结构可以被配置为使得流体从腔室的外部区域流到腔室的内部区域以流过材料层和/或从内部区域流到外部区域以流过材料层。在一些实施例中，可以限定流体的流动路径，使得流体以双堆叠的Z形流动模式从内部区域和外部区域来回流动多次。
例如，在一些实施例中，容器301的内腔可以被布置成使得流体以“双Z形堆叠流”流过，使得流体在容器的内部和外部区域之间流动并多次通过材料层(例如(i)从外部区域流到内部区域，以通过在第一径向方向上通过至少第一层而流过该层，然后从内部区域到下游外部区域，然后从下游外部区域到更下游内部区域以通过在第二径向方向上流动而流过至少第二层，(ii)从内部区域流到外部区域，以在第一径向方向上流过至少一个材料层，然后从外部区域到下游内部区域，然后从下游内部区域到更下游外部区域以在第二径向方向上流过至少一个材料层等)。
容器腔室或腔的内部区域可以被认为是更居中的区域(例如，容器的相对头部之间的容器的中间区域)。容器的外部区域可以被认为是限定其腔室的容器外壁和内部区域之间的区域。外部区域可以包围或围绕容器301的腔室内的内部区域。在容器腔室(也可称为容器腔)内的用于流体在腔室的内部和外部区域之间流动以流过材料层的此类导流结构的示例在本文中参考图2-9更具体地讨论。
应当理解，吸附器200可以具有在其中限定的流动路径，用于可以流过吸附器的容器301的流体。当吸附器处于运行状态时，当流体流过吸附器时，流体的流动路径可以具有第一流动方向。当吸附器处于停用状态以进行再生时，可以流过容器的再生流体的流动路径可以具有第二流动方向，当吸附器处于停用状态并且进行再生时，第二流动方向与运行状态流动路径的第一方向相反。当吸附器处于运行状态时，用于运行流动路径的入口202可以在吸附器处于停用状态时用作再生流体流的出口。当吸附器处于停用状态时，用于运行流动路径的出口210可以在吸附器处于停用状态时用作再生流体流的入口。
在一些实施例中，吸附器200可以具有容器，该容器被配置为使得存在具有2个或更多个堆叠层的Z形流，并且每个堆叠层具有仅在径向方向上移动的流体流，或者流动路径基本上是径向移动(例如，80-90％的流体流动路径或者超过80％或超过90％的流动路径为径向移动)的流体流。图2-7示出了吸附器200的此类容器配置的示例性实施例。从图2-7可以理解，每个堆叠的材料层可以具有一个或多个同心吸附剂子层。图2-5示出了两个堆叠的材料层的示例，每个堆叠的材料层具有一个吸附剂子层。图6-7示出了具有两个堆叠层的示例性实施例，第一个具有两个同心吸附剂子层，并且第二个具有一个子层。
吸附器200的其它实施例可以被配置为使得存在具有两个或更多个堆叠层的流体的Z形流动路径。图8和9示出了此类吸附器200配置的示例。至少一个堆叠层可以在径向方向(例如，沿容器半径的方向)上流动，并且至少一个堆叠层可以在轴向方向(例如，横向于或垂直于径向流动方向的垂直方向)上流动。每个堆叠层可以具有附加的子层。图8-9示出了利用两个堆叠层的示例。第一具有两个子层，流体径向流过这些子层。第二堆叠层具有一个子层，流体在轴向方向上垂直流动流过该子层。
参考图2-11，吸附系统107的径向吸附器200可以具有不同的配置。例如，径向吸附器200可以被构造为垂直定向，使得吸附器200的容器的相对头部之间的长度L垂直延伸，并限定容器的高度，容器的宽度是容器水平延伸的程度(例如由容器的直径D限定)。在其它实施例中，容器可以被构造为使得径向吸附器200的容器水平定向，使得其长度水平延伸，并且容器的高度可以由容器的直径D限定。
径向吸附器200的容器可以包括接收待经由吸附净化的流体的入口202和出口210。入口202可位于容器的一侧或位于容器301的头部的容器301的入口端(以虚线示出)。出口210可以在容器的一端或容器的一侧(在图2中以虚线示出)。
径向吸附器200的容器301还可以包括位于容器的腔室或腔内的第一外部环形导管结构303和第二外部环形导管结构308的内部的内导管结构307。入口202可以与容器的第一外部环形导管结构303流体连通，并且出口210可以与第二外部环形导管结构308流体连通。容器301可以被构造为使得流体沿限定的流动路径306流过容器，以在容器301的腔室的内部和外部区域之间流过，从而流过材料层。
参考图2和3中所示的实施例，这些实施例是径向吸附器200的示例，径向吸附器可以被配置为允许完全移除具有包括两个材料层的床的径向吸附器的任意中间过滤网元件(例如中间过滤网元件)。
对于图2中所示的实施例，当在运行状态下操作时，吸附器200的容器301内限定的流动路径306可以包括：
(i)流体沿流动路径306的第一流动段从入口202流入容器301，
(ii)然后流过限定流体沿流动路径306的第二流动段的初始流体供给路径的第一外部环形导管结构303，
(iii)然后沿流动路径306的第三流动段流过第一材料层305，
(iv)然后进入内导管结构307，用于沿流动路径306的第四流动段输送到位于第一层305下游的第二材料层309(例如，对于垂直取向的容器，位于第一层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第一层的下游的第一层的下游侧)，
(v)然后沿流动路径306的第五流动段流出第二材料层309流到第二外部环形导管结构308，并且
(vi)然后沿流动路径306的第六流动段从第二外部环形导管结构308到出口210，用于在流体已经流过并且接触第一材料层305和第二材料层309之后从容器301输出净化的流体。
吸附器200的容器还可以包括分流板304，该分流板可以邻近入口202定位在容器的腔室或腔中，以将流体从入口202通过第一外部环形导管结构303导向第一材料层305。还可以提供其它流量分配元件(例如，位于容器301中，限定在容器301的腔中等)来帮助引导容器301内的流体沿流动路径306流动。
第一外部环形导管结构303可以具有至少一个用于接收来自入口202的流体的入口开口和至少一个邻近第一材料层305的外侧的出口开口，用于使流体从第一外部环形导管结构303流到第一材料层305。
第一内部环形导管结构307可以是具有内部通道的导管，内部通道与邻近第一材料层305的内侧的一个或多个开口流体连通，用于从该层接收流体，并且与邻近第二材料层309的内侧的一个或多个开口流体连通，用于将流体输出到第二材料层309中。第一内部环形导管结构的远端相对端可以是封闭的，以帮助沿流动路径306驱动第一内部环形导管结构307的内部通道内的流体。
第二外部环形导管结构308可以具有邻近第二材料层309的外侧的至少一个开口，用于接收来自第二材料层309的流体，以使流体流过第二外部环形导管结构308，从而将该流体输送到出口210。第二外部环形导管结构308可以具有至少一个与出口210流体连通的开口，净化的流体可以通过该开口从容器301输出。
应当理解，第一内部环形导管结构307以及第一外部环形导管结构303和第二外部环形导管结构308可以被各自构造为容器腔内的导管型结构，其可以各自限定用于流体的通道，以沿容器腔或腔室内的流动路径的流动段引导流体。例如，第一外部环形导管结构303可以被限定为在入口202和第一材料层305的外侧之间延伸的环形形状，以将流体从入口引导到第一材料层305。第二外部环形导管结构308可以是被定位成将流体从第二材料层309的外侧引导到出口210的外导管。第一内部环形导管结构可以是将流体从第一材料层305的内侧引导到第二材料层309的内侧的第一内导管。
第一材料层305可以位于容器301的第一容纳部内，并且包括不同于保持在容器301的第二容纳部内的第二材料层309的第二材料的第一材料。当吸收器在运行状态下操作时，第一材料层305可以被认为是上游层UL，并且第二材料层309可被认为是下游层DL。防旁流机构900可以位于这些层之间。
每个材料层可以保持在具有一个或多个孔的容纳部中，以允许流体进出容纳部。在一些实施例中，一个或多个孔可以由容纳部的一个或多个过滤网元件限定。保持材料层的每个容纳部可以包括一个或多个过滤网、网、至少一个具有多个孔的板、或者至少一个具有特定预选几何形状的材料穿孔膜，用于限定容纳部的至少一部分。每个容纳部也可以是另一类型的容纳部结构，其可以将材料层保持在容器301内的期望位置，同时还允许流体进出层。
第一层305和第二层309的材料可以是不同类型的材料。例如，第一层和第二层可以各自包括来自以下选项的不同部件或部件组合：分子筛、氧化铝、二氧化硅(例如硅胶)、金属氧化物、用于一氧化碳和氢气移除(CO/H2移除)的氧化铜-氧化锰混合物、用于移除一氧化二氮的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除一氧化碳的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除二氧化碳的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除氢的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)或者用于从流过层的流体(例如具有气态化合物、空气等混合物的气体)中移除其它目标元素或目标元素的组合的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)。
当吸附器200处于停用状态并且可能经历再生时，容器301内的流动路径可以颠倒。再生流体可以经由出口210流入容器，该出口用作再生流体入口。再生流体然后可以沿反向流动路径流过罐，然后经由入口202离开容器301，该入口用作再生流体出口。
参考图3，径向吸附器200的容器可以包括不同的内部配置，以在容器301内限定不同的流动路径406。例如，容器301可以包括第一内部环形导管结构403和第二内部环形导管结构404以及第一外部环形导管结构407，其限定了容器401内的流体流动路径406。应当理解，第一内部环形导管结构403、第二内部环形导管结构404以及第一外部环形导管结构407可以被各自构造为容器腔内的导管型结构，其可各自限定用于流体的通道，以沿容器301的腔或腔室内的流动路径的流动段引导流体。例如，第一内部环形导管结构403和第二内部环形导管结构404可以是内导管，第一外部环形导管结构407可以是外部环形导管，其被定位成在第一材料层405和第二材料层408的外侧之间延伸。
例如，第一内部环形导管结构403可以是具有与邻近第一材料层405的内侧的开口流体连通的内部通道的导管，用于将从入口202接收的流体经由结构的上游端的至少一个入口输送到该第一材料层。第一环形导管结构403的下游端可以是封闭的，以帮助将从邻近容器第一头部的入口202接收的流体驱动到第一材料层405中，该第一材料层可以位于具有一个或多个孔的容纳部内，使得第一材料层405与第一内部环形结构403流体连通，并且可以从第一内部环形结构403接收流体。第一材料层的容纳部可以被定位成将第一内部环形结构403的至少一部分封闭。
第一内部环形导管结构的下游端可以是封闭的，以帮助沿容器内的流动路径406驱动第一内部环形导管结构403的内部通道内的流体，用于将流体导入第一材料层405。在第一环形导管结构中可以存在一个或多个与其内部通道连通的开口，该内部通道邻近第一材料层405的内侧，使得流体可以流出第一内部环形结构403并且流进第一材料层405。
第一外部环形导管结构407可以具有邻近第一材料层405的外侧的至少一个入口开口，以经由容器401的容纳部中的一个或多个孔接收来自该层的流体，该容器保持第一材料层405。将第一材料层405保持在其外侧的第一容纳部的一个或多个孔和位于其内侧的一个或多个孔可以是穿孔、限定在过滤网中的扭曲通道或其它类型的孔。
第一外部环形导管结构407还可以限定与一个或多个入口开口连通的通道，以将流体引导或输送到至少一个出口开口，该出口开口邻近保持在容器301的第二容纳部内的第二材料层408的外侧。第二容纳部可以在其外侧具有至少一个孔，并且在其内侧具有至少一个孔，以提供第一环形外部结构407和第二内部环形结构404之间的流体连通连接。第二容纳部在其外侧的一个或多个孔和在其内侧的一个或多个孔可以是穿孔、限定在过滤网中的扭曲通道或其它类型的孔。
保持第一材料层405和第二材料层408的第一和第二容纳部可以各自由一个或多个过滤网、网、至少一个具有多个孔的板、至少一个多孔材料膜或其它类型的容纳部结构限定或包括这些，该容纳部结构可以将材料层保持在容器301内的期望位置，同时还允许流体进出层。
应当理解，当容器301处于其运行状态时，第一材料层405可以被认为是上游材料层UL，并且第二材料层408可以被认为是下游材料层DL。防旁流机构900可以位于这些层之间。
第二内部环形导管结构404可以包括内部通道，该内部通道与邻近第二材料层408的内侧的至少一个入口开口流体连通，以接收来自第二材料层的流体并且使该流体朝向出口210流动。第二内部环形导管结构的出口端可以与出口210流体连通，使得在流体流过第一材料层405和第二材料层408之后，净化的流体可以流出容器301。
可以存在容器301的流动路径406，其被配置为使流体在容器301的腔室的内部和外部区域之间流动，以流过材料层。应当理解，处于运行状态的容器301的流动路径406可以包括：
(i)流体沿流动路径406的第一流动段从入口202流入容器301，
(ii)然后流过限定流体沿流动路径406的第二流动段的初始流体供给路径的第一内部环形导管结构403，
(iii)然后沿流动路径406的第三流动段流过第一材料层405，
(iv)然后进入第一外导管结构407，用于沿流动路径406的第四流动段输送到位于第一层405下游的第二材料层408(例如，对于垂直取向的容器，位于第一层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第一层的下游的第一层的下游侧)，
(v)然后沿流动路径406的第五流动段流出第二材料层408流到第二内部环形导管结构404，并且
(vi)然后沿流动路径406的第六流动段从第二内部环形结构404流到出口210，用于在流体已经流过并且接触第一材料层405和第二材料层408之后从容器301输出净化的流体。
在径向吸附器200的实施例中，包括本文讨论的和附图中所示的实施例，第一层的第一材料(例如第一层305或405等)可以是被配置为从流体中移除水分的硅胶和/或氧化铝颗粒材料(例如经由颗粒材料的组分和孔结构，以便于经由吸附从流体中移除水分)和第二层的第二材料(例如第二层309、408等)可以是被配置为从流体中移除CO2的13X沸石颗粒(例如，经由颗粒材料的组分和孔结构，以便于经由吸附移除CO2)。
径向吸附器200的实施例中的第一材料层还可以包括平均粒度不同于第二材料层的平均粒度的颗粒。在其它实施例中，设想第一和第二材料层可以具有相同的平均粒度或类似的平均粒度。
径向吸附器200的实施例还可以被配置为包括多于两个材料层。图4-9示出了径向吸附器容器301的示例，其可以被构造为用于多于两个材料层。参考图4和5中所示的实施例，这些实施例是径向吸附器200的示例，径向吸附器可以被配置为允许完全移除具有包括三个材料层的床的径向吸附器的任意中间过滤网元件(例如中间过滤网元件)。参考图7、8和9的实施例，这些实施例是径向吸附器200的示例，其可以为具有使用三个或更多个材料层的床的吸附器利用减少数量的中间过滤网元件。
图4的径向吸附器200包括有包括第一材料层505、第二材料层509和第三材料层511的容器301。第一内导管504可以被定位成从容器301的入口202接收流体，以使该流体流到第一材料层505。第一内导管可以包括用于从入口202接收流体的入口和邻近第一材料层505的内侧的至少一个出口开口。第一材料层505可以保持在容器的第一容纳部中，该第一容纳部包括邻近第一内导管504的至少一个出口的一个或多个开口，以及在其外侧邻近第一外部环形导管503的一个或多个开口，使得流体可以从第一层505流到第一外导管503的至少一个入口开口。
第一外导管503可以限定通道，流体可以通过该通道从第一材料层505流到第二材料层509。第一外导管的至少一个出口开口可以邻近第二材料层509的外侧，使得流体可以流入第二层。第二层可以保持在容器301的第二保持器中，该容器在其外侧具有至少一个开口，并且在其内侧具有至少一个开口，以将第一外导管流体地连接到第二内导管506，使得流体可以流过第二材料层509并且流入第二内导管506。
第二内导管506可以包括邻近第二材料层的内侧的至少一个入口开口，使得流体可流入第二内导管。第二内导管506还可以包括邻近第三材料层511的内侧的至少一个出口开口，使得流体可以被引导通过第二内导管并且流入第三材料层511。第三材料层511可以保持在容器的第三容纳部内，该第三容纳部在其内侧具有至少一个开口，在其外侧具有至少一个开口，使得流体可以通过第三材料层流入第二外导管507。
保持第一材料层505、第二材料层509和第三材料层511的第一、第二和第三容纳部可以各自包括过滤网、网、具有多个孔的板、多孔材料膜，或者被构造为能够将材料层保持在容器301内的期望位置同时还允许流体进出层的一些其它类型的容纳部结构。
第二外导管507可以经由第二外导管507的至少一个入口开口接收流体，该入口开口邻近第三材料层511的外侧。第二外导管507的出口端可以与容器的出口210流体连通，用于在流体已经流过第一层505、第二层509和第三层511之后将净化的流体输送出容器。
应当理解，第一内导管504、第二内导管506、第一外导管503和第二外导管507可以被各自构造为容器腔或容器腔室内的导管型结构，其可以各自限定用于沿流动路径的流动段引导容器的腔内的流体的通道。
可以存在容器301的流动路径516，其被配置为使流体在容器301的腔室的内部和外部区域之间流动，以流过材料层。应当理解，处于运行状态的容器301的流动路径516可以包括：
(i)流体沿流动路径516的第一流动段从入口202流入容器301，
(ii)然后流过限定流体沿流动路径516的第二流动段的初始流体供给路径的第一内导管504，
(iii)然后沿流动路径516的第三流动段流过第一材料层505，
(iv)然后进入第一外导管503，用于沿流动路径516的第四流动段输送到位于第一层505下游的第二材料层509(例如，对于垂直取向的容器，位于第一层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第一层505的下游的第一层的下游侧)，
(v)然后沿流动路径516的第五流动段流出第二材料层509流到第二内导管506，
(vi)然后沿流动路径516的第六流动段从第二内导管506流到位于第二层509的下游的第三材料层511(例如，对于垂直取向的容器，位于第二层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第二层的下游的第二层的下游侧)，
(vii)然后沿流动路径516的第七流动段流出第三材料层511流到第二外导管507，并且
(viii)然后沿流动路径516的第八流动段从第二外导管507流到容器301的出口210，用于在流体已经流过并且接触第一材料层505、第二材料层509和第三材料层511之后从容器301输出净化的流体。
应当理解，当容器301处于其运行状态时，第一材料层505可以被认为是上游材料层UL，并且第二材料层509可以被认为是相对于第一材料层505的下游材料层DL。第一防旁流机构900可以位于这些层之间。第二防旁流机构900还可以位于第三材料层511和第二材料层509之间。第二材料层可以被认为是下游材料层DL，并且第三材料层511可以被认为是用于防旁流机构的上游材料层UL。
用于不同层的材料的示例可以包括有包括用于从流体中移除水分的氧化铝和/或硅胶的第一材料层505，包括用于从流体中移除CO2的13X沸石的第二材料层509，以及包括用于从流体中移除N2O的钙X型沸石的第三材料层511。用于不同层的材料的其它示例包括适于移除不同目标元素或移除目标元素的不同组合的不同类型的材料。
应当理解，第一、第二和第三材料层可以包括其它材料的组合。例如，在其它实施例中，第一材料层505可以包括二氧化硅、氧化铝、诸如13X的分子筛，并且第二材料层509可以包括诸如13X和CaX的分子筛，并且第三材料层511可以包括分子筛(诸如13X和CaX)、金属氧化物或氧化铜-氧化锰混合物，用于一氧化碳和氢气移除(CO/H2移除)。
图5的径向吸附器200包括有包括第一材料层505、第二材料层509和第三材料层511的容器301。第一外导管503可以被定位成从容器301的入口202接收流体，以使该流体流到第一材料层505。分流板304可以被定位成将经由入口202流入容器301的流体进行分流，以便于流体沿期望的流动路径517沿第一外导管503沿容器腔的相对外侧流动。第一外导管503可以包括用于从入口202接收流体的入口和邻近第一材料层505的外侧的至少一个出口开口。第一材料层505可以保持在容器的第一容纳部中，该第一容纳部包括邻近第一外导管503的至少一个出口的一个或多个开口，以及在其内侧邻近第一内导管504的一个或多个开口，使得流体可以从第一层505流到第一内导管504的至少一个入口开口。对于一些实施例，第一内导管504可以是环形空间、环形导管、通道或管型结构、管道或容器内的限定通道。
第一内导管504可以限定通道，流体可以通过该通道从第一材料层505流到第二材料层509。第一内导管504的至少一个出口开口可以邻近第二材料层509的内侧，使得流体可以流入第二层。第二层509可以保持在容器301的第二保持器中，该容器在其外侧具有至少一个开口，并且在其内侧具有至少一个开口，以将第一内导管504流体地连接到第二外导管507，使得流体可以流过第二材料层509并且流入第二内导管506。
第二外导管507可以包括邻近第二材料层509的外侧的至少一个入口开口，使得流体可以流入第二外导管507。第二外导管507还可以包括邻近第三材料层511的外侧的至少一个出口开口，使得流体可以被引导通过第二外导管507并且流入第三材料层511。第三材料层511可以保持在容器的第三容纳部内，该第三容纳部在其内侧具有至少一个开口，在其外侧具有至少一个开口，使得流体可以通过第三材料层511流入第二内导管506。
保持第一材料层505、第二材料层509和第三材料层511的第一、第二和第三容纳部可以各自包括过滤网、网、具有多个孔的板、多孔材料膜，或者被构造为能够将材料层保持在容器301内的期望位置同时还允许流体进出层的一些其它类型的容纳部结构。
第二内导管506可以经由第二入口导管506的至少一个入口开口接收流体，该第二入口导管邻近第三材料层511的内侧，使得可以接收从第三材料层的容纳部的内侧的至少一个开口流过的流体流入第二内导管506中。第二内导管506的出口端可以与容器的出口210流体连通，用于在流体已经流过第一层505、第二层509和第三层511之后将净化的流体输送出容器。
可以存在容器301的流动路径517，其被配置为使流体在容器301的腔室的内部和外部区域之间流动，以流过材料层。应当理解，当在运行状态下操作时，容器301的流动路径517可以包括：
(i)流体沿流动路径517的第一流动段从入口202流入容器301，
(ii)然后流过限定流体沿流动路径517的第二流动段的初始流体供给路径的第一外导管503，
(iii)然后沿流动路径517的第三流动段流过第一材料层505，
(iv)然后进入第一内导管504，用于沿流动路径517的第四流动段输送到位于第一层505下游的第二材料层509(例如，对于垂直取向的容器，位于第一层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第一层505的下游的第一层的下游侧)，
(v)然后沿流动路径517的第五流动段流出第二材料层509流到第二外导管507，
(vi)然后沿流动路径517的第六流动段从第二外导管507流到位于第二层509的下游的第三材料层511(例如，对于垂直取向的容器，位于二层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第二层的下游的第二层的下游侧)，
(vii)然后沿流动路径517的第七流动段流出第三材料层511流到第二内导管506，并且
(viii)然后沿流动路径517的第八流动段从第二内导管506流到容器301的出口210，用于在流体已经流过并且接触第一材料层505、第二材料层509和第三材料层511之后从容器301输出净化的流体。
应当理解，当容器301处于其运行状态时，第一材料层505可以被认为是上游材料层UL，并且第二材料层509可以被认为是相对于第一材料层505的下游材料层DL。第一防旁流机构900可以位于这些层之间。第二防旁流机构900还可以位于第三材料层511和第二材料层509之间。第二材料层可以被认为是下游材料层DL，并且第三材料层511可以被认为是用于防旁流机构的上游材料层UL。
用于图5的实施例的不同层的材料的示例可以包括有包括用于从流体中移除水分的氧化铝和/或硅胶的第一材料层505，包括用于从流体中移除CO2的13X沸石的第二材料层509，以及包括用于从流体中移除N2O的钙X型沸石的第三材料层511。用于不同层的材料的其它示例包括适于移除不同目标元素或移除目标元素的不同组合的不同类型的材料。
应当理解，第一、第二和第三材料层可以包括其它材料的组合。例如，在其它实施例中，第一材料层505可以包括二氧化硅、氧化铝、诸如13X的分子筛，并且第二材料层509可以包括诸如13X和CaX的分子筛，并且第三材料层511可以包括分子筛(诸如13X和CaX)、金属氧化物或氧化铜-氧化锰混合物，用于一氧化碳和氢气移除(CO/H2移除)。
参考图6的实施例，容器301可以包括具有分流板304的内腔，以将经由入口202接收的流体进行分流，使得流体沿流动路径616流动。可以首先经由分流板304对流体进行分流，使得来自入口202的流体流入第一外部环形导管603的入口，该第一外部环形导管具有邻近保持在第一容纳部内的第一材料层605的外侧的至少一个出口开口，该第一容纳部在其内侧具有至少一个孔，在其外侧具有至少一个孔，使得流体可以从第一外部环形导管603的出口流过第一材料层605并且流入第二材料层609。第二材料层609可以保持在第二容纳部内，该第二容纳部位于容器301内的第一材料层的内部。第二容纳部可以在其邻近第一材料层605的内侧的外侧具有至少一个孔，并且在其邻近第一内导管604的内侧也具有至少一个孔，使得流体可以从第一层605流过第二层609，并且经由邻近第二材料层609的内侧的第一内导管的至少一个入口开口流入第一内导管604。
第一内导管604可以被定位成将流体从第二层609引导到保持在容器的第三容纳部内的第三材料层611的内侧，该第三容纳部在其内侧具有至少一个孔，以接收来自邻近第三材料层的内侧的第一内导管的至少一个出口的流体。保持第三材料层611的第三容纳部还可以在其邻近第二外导管607的入口的外侧具有至少一个孔，使得流体可以沿流动路径616流过第三材料层611，然后经由邻近第三材料层的外侧的第二外导管607的入口流入第二外导管607。第二外导管607可以与容器的出口210流体连通，使得在流体已经流过第一材料层605、第二材料层609和第三材料层611之后，流体可以从容器301输出以净化。
应当理解，第一内导管604、第一外导管603和第二外导管607可以被各自构造为容器腔或容器腔室内的导管型结构，其可以各自限定用于沿流动路径的流动段引导容器的腔内的流体的通道。
可以存在容器301的流动路径616，其被配置为使流体在容器301的腔室的内部和外部区域之间流动，以流过材料层。容器301可以被配置为使得流动路径616被限定成使得当在运行状态下操作时，流动路径616包括以下流动段：
(i)流体沿流动路径616的第一流动段从入口202流入容器301，
(ii)然后流过限定流体沿流动路径616的第二流动段的初始流体供给路径的第一外导管603，
(iii)然后沿流动路径616的第三流动段流过第一材料层605，
(iv)然后沿流动路径616的第四流动段流过邻近第一层605的第二材料层609，该第二材料层位于第一层605的内部并且位于与第一层605相比更靠近容器的中心，
(v)然后沿流动路径616的第五流动段流出第二材料层609流到第一内导管604，
(vi)然后沿流动路径616的第六流动段从第一内导管604流到位于第二层609的下游的第三材料层611(例如，对于垂直取向的容器，位于第二层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第二层的下游的第二层的下游侧)，
(vii)然后沿流动路径616的第七流动段流出第三材料层611流到第二外导管607，并且
(viii)然后沿流动路径616的第八流动段从第二外导管607流到容器301的出口210，用于在流体已经流过并且接触第一材料层605、第二材料层609和第三材料层611之后从容器301输出净化的流体。
保持第一材料层605、第二材料层609和第三材料层611的第一、第二和第三容纳部可以各自包括一个或多个过滤网、网、具有多个孔的一个或多个板、至少一个多孔材料膜，或者被构造为能够将材料层保持在容器301内的期望位置同时还允许流体进出层的一些其它类型的容纳部结构。
例如，保持第一层605和第二层609的第一和第二容纳部可以经由过滤网组件限定在容器的腔内。可以存在第一外过滤网621、第二内过滤网622和位于第一外过滤网621和第二内过滤网622之间的第三中间过滤网623。在一些实施例中，这些过滤网可以限定环形结构，以便于保持材料，从而限定至少两个材料层。我们已经发现，与利用三个材料层的传统径向吸附器相比，过滤网的这一布置可以允许减少中间过滤网的数量，同时经由从流体中移除至少一种目标元素，仍然为流体的充分净化提供足够大小的每层。
应当理解，当容器301处于其运行状态时，第一材料层605可以被认为是上游材料层UL，并且第三材料层611可以被认为是相对于第一材料层605的下游材料层DL。第一防旁流机构900可以位于这些层之间。第二防旁流机构900还可以位于第三材料层611和第二材料层609之间。第二材料层可以被认为是下游材料层DL，并且第三材料层611可以被认为是用于第二防旁流机构的上游材料层UL。
在其它实施例中，防旁流机构900可以被定位成使得其具有在第一材料层605和第三材料层611之间延伸的第一侧和在第二材料层609和第三材料层611之间延伸的第二侧。
第一材料层605、第二材料层609和第三材料层611可以包括不同的材料。这些层中的一层可以包括硅胶和/或氧化铝，一层包括钙X型沸石，并且另一层包括13X沸石。用于不同层的材料的其它示例包括适于移除不同目标元素或移除目标元素的不同组合的不同类型的材料。例如，其中一层可以包括从流体中移除氢(H2)和一氧化碳(CO)的金属氧化物材料，其作为可用于第一层605、第二层609和第三层611中任一层的材料的又一合适选择。
参考图7中所示的实施例，容器301可以包括具有内腔配置的内腔，使得经由入口202接收的流体沿流动路径617流动。流体可以从入口202流到第一内导管604的入口，该第一内导管具有至少一个邻近与容器入口202流体连通的出口开口和至少一个与保持在第一容纳部内的第一材料层605的内侧流体连通的出口，该第一容纳部在其内侧具有至少一个孔，并且在其外侧具有至少一个孔，使得流体可以从第一内导管604的出口流过第一材料层605并且流入第二材料层609。第二材料层609可以保持在第二容纳部内，该第二容纳部位于容器301内的第一材料层的外部。第二容纳部可以在其邻近第一材料层605的外侧的内侧具有至少一个孔，并且在其邻近第一内导管604的外侧也具有至少一个孔，使得流体可以从第一层605流过第二层609，并且经由邻近第二材料层609的外侧的第一外导管604的至少一个入口开口流入第一外导管603。
第一外导管603可以被定位成将流体从第二层609引导到保持在容器的第三容纳部内的第三材料层611的外侧，该第三容纳部在其外侧具有至少一个孔，以接收来自邻近第三材料层611的外侧的第一外导管603的至少一个出口的流体。保持第三材料层611的第三容纳部还可以在其内侧具有至少一个孔，其内侧邻近第二内导管的入口或者第二内导管606的下游出口的内侧，使得流体可以沿流动路径617流过第三材料层611，然后可以流入第二内导管606。第二内导管606可以与容器的出口210流体连通，使得在流体已经流过第一材料层605、第二材料层609和第三材料层611之后，流体可以从容器301输出以净化。
应当理解，第一内导管604、第二内导管606和第一外导管603可以被各自构造为容器腔或容器腔室内的导管型结构，其可以各自限定用于沿流动路径的流动段引导容器的腔或腔室内的流体的通道。
可以存在容器301的流动路径617，其被配置为使流体在容器301的腔室的内部和外部区域之间流动，以流过材料层。容器301可以被配置为使得流动路径617被限定成使得当在运行状态下操作时，流动路径617包括以下流动段：
(i)流体沿流动路径617的第一流动段从入口202流入容器301，
(ii)然后流过限定流体沿流动路径617的第二流动段的初始流体供给路径的第一内导管604，
(iii)然后沿流动路径617的第三流动段流过第一材料层605，
(iv)然后沿流动路径617的第四流动段流过邻近第一层605的第二材料层609，该第二材料层位于第一层605的外部并且位于与第一层605相比距容器的中心更远，
(v)然后沿流动路径617的第五流动段流出第二材料层609流到第一外导管603，
(vi)然后沿流动路径617的第六流动段从第一外导管603流到位于第二层609的下游的第三材料层611(例如，对于垂直取向的容器，位于第二层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第二层的下游的第二层的下游侧)，
(vii)然后沿流动路径617的第七流动段流出第三材料层611流到第二内导管606或第一内导管604的下游部分，并且
(viii)然后沿流动路径617的第八流动段从第二内导管606或第一内导管604的下游部分流到容器301的出口210，用于在流体已经流过并且接触第一材料层605、第二材料层609和第三材料层611之后从容器301输出净化的流体。
保持第一材料层605、第二材料层609和第三材料层611的第一、第二和第三容纳部可以各自包括一个或多个过滤网、网、具有多个孔的一个或多个板、至少一个多孔材料膜，或者被构造为能够将材料层保持在容器301内的期望位置同时还允许流体进出层的一些其它类型的容纳部结构。
例如，保持第一层605和第二层609的第一和第二容纳部可以经由过滤网组件限定在容器的腔内。可以存在第一外过滤网621、第二内过滤网622和位于第一外过滤网621和第二内过滤网622之间的第三中间过滤网623。在一些实施例中，这些过滤网可以有助于限定环形结构，以便于保持材料，从而限定多个材料层。与利用三个材料层的传统径向吸附器相比，这一布置可以允许减少中间的过滤网的数量，同时经由从流体中移除至少一种目标元素，仍然为流体的充分净化提供足够大小的每层。
当容器301处于其运行状态时，第一材料层605可以被认为是上游材料层UL，并且第三材料层611可以被认为是相对于第一材料层605的下游材料层DL。第一防旁流机构900可以位于这些层之间。第二防旁流机构900还可以位于第三材料层611和第二材料层609之间。第二材料层可以被认为是下游材料层DL，并且第三材料层611可以被认为是用于第二防旁流机构的上游材料层UL。
在其它实施例中，防旁流机构900可以被定位成使得其具有第一侧和第二侧，在第一侧中，可延伸材料(例如可延伸构件904)在第一材料层605和第三材料层611之间延伸，第二侧具有在第二材料层609和第三材料层611之间延伸的可延伸材料(例如可延伸构件904)。
第一材料层605、第二材料层609和第三材料层611可以包括不同的材料。这些层中的一层可以包括硅胶和/或氧化铝，一层包括钙X型沸石，并且另一层包括13X沸石。用于不同层的材料的其它示例包括适于移除不同目标元素或移除目标元素的不同组合的不同类型的材料。例如，其中一层可以包括金属氧化物材料(例如氧化铜-氧化锰混合物)，以从流体中移除H2和CO，作为可用于第一层605、第二层609和第三层611中任一层的材料的又一合适选择。
参考图8，容器301可以包括具有三种或更多种材料吸附剂类型的径向床，并且与传统的径向吸附器相比，还利用了减少数量的中间过滤网。容器301可以包括具有分流板304的内腔，以将经由入口202接收的流体进行分流，使得流体沿流动路径716流动。可以首先经由分流板304对流体进行分流，使得来自入口202的流体流入第一外部环形导管703的入口，该第一外部环形导管具有邻近保持在第一容纳部内的第一材料层705的外侧的至少一个出口开口，该第一容纳部在其内侧具有至少一个孔，在其外侧具有至少一个孔，使得流体可以从第一外部环形导管703的出口流过第一材料层705并且流入第二层层709。第二材料层709可以保持在第二容纳部内，该第二容纳部位于容器301内的第一材料层705的内部。第二容纳部可以在其邻近第一材料层705的内侧的外侧具有至少一个孔，并且在其邻近第一内导管704的内侧也具有至少一个孔，使得流体可以从第一层705流过第二层709，并且经由邻近第二材料层709的内侧的第一内导管704的至少一个入口开口流入第一内导管704。
第一内导管704可以被定位成将流体从第二层709引导到保持在容器的第三容纳部内的第三材料层711的内侧，该第三容纳部在其入口侧具有至少一个孔，以接收来自邻近第三材料层711的入口侧的第一内导管704的至少一个出口的流体。保持第三材料层711的第三容纳部还可以在其邻近第二外导管707的入口的出口侧具有至少一个孔，使得流体可以沿流动路径716流过第三材料层711，然后经由邻近第三材料层711的出口侧的第二外导管707的入口流入第二外导管707。
第三材料层711可以具有位于其中的一个或多个挡板或其它类型的分流装置，以使来自第二材料层709的流体可以在第三材料层711内被引导，用于与第三材料层711内的材料床的大部分或整个材料床接触。通过避免第三材料层711的一些外部区域在流体流过第三材料层711时与流体接触较少或没有接触，在第三材料层711中使用分流机构可以帮助提高第三材料层711的操作效率。
第二外导管707可以与容器的出口210流体连通，使得在流体已经流过第一材料层705、第二材料层709和第三材料层711之后，流体可以从容器301输出以净化。
应当理解，第一内导管704、第一外导管703和第二外导管707可以被各自构造为容器腔或容器腔室内的导管型结构，其可以各自限定容器的腔或腔室内的流体的通道，用于沿容器内的流动路径的流动段引导流体。
可以存在容器301的流动路径716，其被配置为使流体在容器301的腔室的内部和外部区域之间流动，以流过材料层。容器301可以被配置为使得流动路径716被限定成使得当在运行状态下操作时，流动路径716包括以下流动段：
(i)流体沿流动路径716的第一流动段从入口202流入容器301，
(ii)然后流过限定流体沿流动路径716的第二流动段的初始流体供给路径的第一外导管703，
(iii)然后沿流动路径716的第三流动段流过第一材料层705，
(iv)然后沿流动路径716的第四流动段流过邻近第一层705的第二材料层709，该第二材料层位于第一层705的内部并且位于与第一层705相比更靠近容器的中心，
(v)然后沿流动路径716的第五流动段流出第二材料层709流到第一内导管704，
(vi)然后沿流动路径716的第六流动段从第一内导管704流到位于第二层709的下游的第三材料层711(例如，对于垂直取向的容器，位于第二层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第二层的下游的第二层的下游侧)，
(vii)然后沿流动路径716的第七流动段流出第三材料层711流到第二外导管707，并且
(viii)然后沿流动路径716的第八流动段从第二外导管707流到容器301的出口210，用于在流体已经流过并且接触第一材料层705、第二材料层709和第三材料层711之后从容器301输出净化的流体。
保持第一层705和第二层709的第一和第二容纳部可以经由过滤网组件限定在容器的腔内。可以存在第一外过滤网621、第二内过滤网622和位于第一外过滤网621和第二内过滤网622之间的第三中间过滤网623。在一些实施例中，这些过滤网可以限定环形结构(例如管等)，以便于保持材料，从而限定多个材料层。与利用三个材料层的传统径向吸附器相比，这一布置可以允许减少中间的过滤网的数量，同时经由从流体中移除至少一种目标元素，仍然为流体的充分净化提供足够大小的每层。
图8中所示实施例的第三层711可以经由第三容纳部的支撑保持在第三容纳部内。第三容纳部的支撑可以是垂直定向的容器的上部支撑或水平定向的容器301的侧向支撑。第三容纳部的支撑可以附接到第一过滤网621、第二过滤网622和第三过滤网623，以为这些过滤网提供支撑并且帮助保持这些过滤网的位置。
应当理解，当容器301处于其运行状态时，第一材料层705可以被认为是上游材料层UL，并且第三材料层711可以被认为是相对于第一材料层705的下游材料层DL。第一防旁流机构900可以位于这些层之间。第二防旁流机构900还可以位于第三材料层711和第二材料层709之间。第二材料层709可以被认为是下游材料层DL，并且第三材料层711可以被认为是用于第二防旁流机构的上游材料层UL。
在其它实施例中，防旁流机构900可以被定位成使得其具有第一侧和第二侧，在第一侧中，可延伸材料(例如，可延伸构件904)在第一材料层705和第三材料层711之间延伸，第二侧具有在第二材料层709和第三材料层711之间延伸的可延伸材料904(例如(例如可延伸构件904)。
第一材料层705、第二材料层709和第三材料层711可以包括不同的材料。这些层中的一层可以包括硅胶和/或氧化铝，一层包括钙X型沸石，并且另一层包括13X沸石。用于不同层的材料的其它示例包括适于移除不同目标元素或移除目标元素的不同组合的不同类型的材料。例如，其中一层可以包括氧化铜-氧化锰混合物，以从流体中移除氢(H2)和一氧化碳(CO)，其作为可用于第一层705、第二层709和第三层711中任一层的材料的又一合适选择。
参考图9中所示的实施例，容器301可以包括具有内腔配置的内腔，使得经由入口202接收的流体沿流动路径816流动。容器301可以包括具有三种或更多种材料吸附剂类型的径向床，并且与传统的径向吸附器相比，还利用了减少数量的中间过滤网。
图9中所示实施例的容器301可以包括具有分流板304的内腔，以将经由入口202接收的流体进行分流，使得流体沿流动路径816流动。可以首先经由分流板304对流体进行分流，使得来自入口202的流体流入第一外部环形导管803的入口，该第一外部环形导管具有邻近保持在第一容纳部内的第一材料层805的外侧的至少一个出口开口，该第一容纳部在其内侧具有至少一个孔，在其外侧具有至少一个孔，使得流体可以从第一外部环形导管803的出口流过第一材料层805并且流入第二层层809。第二材料层809可以保持在第二容纳部内，该第二容纳部位于容器301内的第一材料层805的内部。第二容纳部可以在其邻近第一材料层805的内侧的外侧具有至少一个孔，并且在其邻近第一内导管804的内侧也具有至少一个孔，使得流体可以从第一层805流过第二层809，并且经由邻近第二材料层809的内侧的第一内导管804的至少一个入口开口流入第一内导管804。
第一内导管804可以被定位成将流体从第二层809引导到保持在容器的第三容纳部内的第三材料层811的入口侧，该第三容纳部在其入口侧(例如入口侧812)具有至少一个孔，以接收来自邻近第三材料层811的入口侧的第一内导管804的至少一个出口的流体。保持第三材料层811的第三容纳部还可以在其邻近第二外导管807的入口的出口侧(例如出口侧813)具有至少一个孔，使得流体可以沿流动路径816流过第三材料层811，然后经由邻近第三材料层811的出口侧的第二外导管807的入口流入第二外导管807。第二外导管807可以与容器的出口210流体连通，使得在流体已经流过第一材料层805、第二材料层809和第三材料层811之后，流体可以从容器301输出以净化。
第三材料层811可以保持在限定第三容纳部的锥形结构814内。锥形结构可以具有入口侧812和出口侧813。流体可以从出口侧813输出，用于流入外导管807和/或流过与出口侧813流体连通的容器的出口210。在此类配置中，出口侧813可以大于入口侧812。可以设想，第三容纳部的其它实施例可以被配置为使得出口侧813与入口侧812的尺寸相同或类似，或者入口侧812可以大于出口侧813。
应当理解，第一内导管804、第一外导管803和第二外导管807可以被各自构造为容器腔或容器腔室内的导管型结构，其可以各自限定容器的腔内的流体的通道，以沿容器301内的流动路径的流动段引导流体。
可以存在容器301的流动路径816，其被配置为使流体在容器301的腔室的内部和外部区域之间流动，以流过材料层。容器301可以被配置为使得流动路径816被限定成使得当在运行状态下操作时，流动路径816包括以下流动段：
(i)流体沿流动路径816的第一流动段从入口202流入容器301，
(ii)然后流过限定流体沿流动路径816的第二流动段的初始流体供给路径的第一外导管803，
(iii)然后沿流动路径816的第三流动段流过第一材料层805，
(iv)然后沿流动路径816的第四流动段流过邻近第一层805的第二材料层809，该第二材料层位于第一层805的内部并且位于与第一层805相比更靠近容器的中心，
(v)然后沿流动路径816的第五流动段流出第二材料层809流到第一内导管804，
(vi)然后沿流动路径816的第六流动段从第一内导管804流到位于第二层809的下游的第三材料层811(例如，对于垂直取向的容器，位于第二层的上方，或者对于水平取向的容器，位于第二层的下游的第二层的下游侧)，
(vii)然后沿流动路径816的第七流动段流出第三材料层811流到第二外导管807，并且
(viii)然后沿流动路径816的第八流动段从第二外导管807流到容器301的出口210，用于在流体已经流过并且接触第一材料层805、第二材料层809和第三材料层811之后从容器301输出净化的流体。
保持第一层805和第二层809的第一和第二容纳部可以经由过滤网组件限定在容器的腔内。可以存在第一外过滤网621、第二内过滤网622和位于第一外过滤网621和第二内过滤网622之间的第三中间过滤网623。在一些实施例中，这些过滤网可以限定环形结构(例如管等)，以便于保持材料，从而限定多个材料层。与利用三个材料层的传统径向吸附器相比，这一布置可以允许减少中间过滤网的数量，同时仍然为每层提供足够的尺寸，以允许流体在每层中有足够的停留时间，以便经由从流体中移除至少一种目标元素来充分净化流体。
图9中所示实施例的第三层811可以经由第三容纳部的支撑810保持在第三容纳部内。第三容纳部的支撑可以是垂直定向的容器的上部支撑或水平定向的容器301的侧向支撑。第三容纳部的支撑810可以附接到第一过滤网621、第二过滤网622和第三过滤网623，以为这些过滤网提供支撑并且帮助保持容器腔室内的这些过滤网的位置。
应当理解，当容器301处于其运行状态时，第一材料层805可以被认为是上游材料层UL，并且第三材料层811可以被认为是相对于第一材料层805的下游材料层DL。第一防旁流机构900可以位于这些层之间。第二防旁流机构900还可以位于第三材料层811和第二材料层809之间。第二材料层809可以被认为是下游材料层DL，并且第三材料层811可以被认为是用于第二防旁流机构的上游材料层UL。
在其它实施例中，防旁流机构900可以被定位成使得其具有第一内侧和第二侧，在第一内侧中，可延伸材料904(例如可延伸构件904)在第一材料层805和第三材料层811和/或支撑810之间延伸，第二侧具有在第二材料层809和第三材料层811和/或支撑810之间延伸的可延伸材料(例如可延伸构件904)。
第一材料层805、第二材料层809和第三材料层811可以包括不同的材料。这些层中的一层可以包括硅胶和/或氧化铝，一层包括钙X型沸石，并且另一层包括13X沸石。用于不同层的材料的其它示例包括适于移除不同目标元素或移除目标元素的不同组合的不同类型的材料。例如，其中一层可以包括氧化铜-氧化锰混合物，以从流体中移除氢(H2)和一氧化碳(CO)，其作为可用于第一层805、第二层809和第三层811中任一层的材料的又一合适选择。
当径向吸附器200的实施例的吸附器床投入工作时，材料层可能经历材料沉降。这可以减小层的尺寸(例如，水平定向的容器层的长度或垂直定向的层的高度)。该沉降效应可能是由于流体流过这些层导致材料的堆积变得更密集而产生。可以设想，本文讨论的所有实施例中的容器301的层的吸附剂隔室(例如容纳部)可能容易受到这一现象的影响，这种现象可能产生旁流问题，在旁流问题中由于沉降效应可能导致层的尺寸减小，流体的一些部分可能绕过该层。这对于当吸附器处于运行状态时的流体净化流和当吸附器处于停用状态时可能流过容器的再生流都是一个问题。
从图2-9可以理解，我们已经开发了一种防旁流机构900来解决此类问题，以避免此类旁流问题，此类旁流问题可以利用在本文讨论的所有实施例中，以避免此类问题或者至少显著减轻此类问题。可以在径向吸附器200的实施例中使用的防旁流机构900的示例性实施例可以从图10-11中得到优选的理解。
参考图10-11，防旁流机构900可以位于容器301的腔室或腔中的下游材料层DL和上游材料层UL之间(例如也如图2-9中所示)。在一些垂直定向的容器中，下游层DL可以在上游层UL的上方。
防旁流机构900可以被配置为包括至少一个被偏压以向外延伸的弹簧903的层分离器(例如可以压缩到较短长度并被偏压以延伸到较长长度的螺旋弹簧、可以沿其长度弹性压缩并被偏压以向外延伸到较长长度的细长弹性弹簧等)。防旁流机构900还可以在其与内部弹簧903相对的内侧和外侧包括至少一个可延伸侧构件904，以限定隔室901，在该隔室中，每个弹簧903位于材料UL和DL的上游和下游层之间。
可延伸构件904可以由柔性金属、高温橡胶材料片、高温弹性材料片、柔性材料片(例如橡胶垫、橡胶片、弹性片等)、可以被配置为折叠成压缩配置并且展开成延伸配置的可折叠金属、或者其它类型的可折叠材料或可拉伸材料组成，当弹簧903从压缩位置延伸时，其可以从缩回位置延伸到延伸位置，并且还承受容器301内的操作条件。
在一些实施例中，可延伸构件904可以是环形构件。例如，在一些实施例中，每个可延伸构件904可以是O形环或具有环或环形结构(例如环形六边形结构等)。在其它实施例中，每个可延伸构件904可以是一片材料或一片折叠材料，当构件延伸时，该折叠材料可以被拉伸成较小折叠状态或展开状态。在其它实施例中，可以有多个可延伸构件904，其被定位成用于限定隔室901的不同侧(例如，隔室901的内侧和外侧)。
每个弹簧的第一端可以接合上游层UL，并且弹簧903的第二相对的端可以接合由至少一个可延伸构件904限定的隔室901内的下游层DL。例如，每个弹簧903的第一端可以接合(例如接触)上游层UL的过滤网或容纳部的第一侧，并且每个弹簧903的第二端可以接合(例如接触)面向上游层UL的下游层DL的过滤网或容纳部的第一侧。
在材料被填充到上游层UL和下游层DL之后，材料的重量和用于这些材料层的容纳部和/或过滤网的定位会造成弹簧903和可延伸构件904缩回至缩回位置，如图10中所示。在该位置处，上游层UL和下游层DL可以以第一距离FD分开。在该缩回位置处，可延伸构件904可以处于折叠或缩回状态。当吸附器首次安装在设施中使用时，可延伸构件904和弹簧903的缩回位置可以是层和防旁流机构900的初始位置。
在流体流过吸附器200之后，下游层DL和上游层UL的材料会沉降，并且由于沉降效应而变得更加密集封装。一个或多个弹簧903和一个或多个可延伸构件904可以通过响应于这一效应而延伸来起到防止旁流问题的作用，因为每个弹簧被偏压以从其缩回位置延伸到更延伸的位置，并且一个或多个可延伸构件904能够从折叠或缩回位置延伸到折叠较少的更延伸的位置。由弹簧903驱动的可延伸构件904的延伸可以造成隔室901的尺寸扩大，以填充可经由材料沉降产生的空间。在该位置处，上游层UL和下游层DL可以以第二距离SD分开，该距离大于这些层在图10中所示的初始位置分开的第一距离FD。可延伸构件904在侧面延伸到由弹簧903的延伸驱动的更延伸的位置，可以阻挡流体并且确保流体流过材料且不会绕过材料层。
可延伸构件904可以在不同层之间和/或支撑(例如支撑810)和层之间延伸。在一些实施例中，至少一个弹簧903位于其中的隔室901的外围可以由从相同的下游层DL延伸到相同的上游层UL的环形可延伸构件限定。在其它实施例中，第一内侧可以具有从下游层DL延伸到上游层UL和/或该上游层的支撑(例如支撑810)的第一环形可延伸构件904，并且隔室901的第二外侧可以具有从不同的下游层DL延伸到相同的上游层UL或上游层的支撑(例如支撑810)的第二环形可延伸构件904。
应当理解，防旁流机构900可以具有多个延伸位置，以解决由于沉降效应而可能改变的层的尺寸的动态变化。这可以允许旁流机构900响应于在操作期间层变得更密集封装而连续延伸，使得在吸附器200的操作期间连续减轻由于材料沉降效应而可能出现的旁流。
参考图1-9，容器301还可以包括用于不同层的泄放出口321，以允许在流体仅流过容器内少于所有层的材料之后，从容器301输出流过容器的部分流体(例如当存在两层时为一层材料，或者当存在三层时为1-2层材料等)。例如，至少一个泄放出口321(以虚线示出)可以被定位成在仅流过第一层之后或者流过第一层和第二层(但是还没有流过第三层)之后输出部分流体。这一部分经处理的流体然后可以沿泄放输出流体流121从泄放出口321被引导到流体不需要经由流过保持在容器301中的其它层被更充分净化的设备装置。一个或多个泄放出口321的使用可以允许吸附器200用于处理具有不同流体组分要求的多个不同工艺流的输入流体，从而为设备操作者提供更大的操作灵活性。
泄放出口321可以包括阀或其它类型的开关机构，其可以允许泄放出口321打开或关闭，以在需要时产生泄放输出流体流121。例如，泄放出口321可以在再生阶段关闭，并且可以在吸附器200在运行阶段操作以分配泄放输出流体流121时打开。泄放出口321还可以用于在再生阶段期间在特定温度下供给附加的再生气体。
吸附器床的材料层的材料(例如第一、第二和第三层等，诸如层305、层405、层505、层605、层705、层805、层309、层408、层509、层609、层709、层809、层511、层611、层711和层811等)可以是不同类型的材料。例如，第一层、第二层和/或第三层可以各自包括来自以下选项的不同部件或部件组合：分子筛、氧化铝、二氧化硅(例如硅胶)、金属氧化物、用于一氧化碳和氢气移除(CO/H2移除)的氧化铜-氧化锰混合物、用于移除一氧化二氮的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除一氧化碳的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除二氧化碳的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)、用于移除氢的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)或者用于从流过层的流体(例如具有气态化合物、空气等混合物的气体)中移除其它目标元素或目标元素的组合的吸附剂材料或吸收剂材料(例如催化剂)。每层的材料可以是具有孔的固体颗粒材料，以便于从流过材料的流体(例如气体)中吸附和/或吸收一种或多种材料。
应当理解，径向吸附器的实施例可以被配置为使得流过腔室的流体的流动路径在不同的径向方向(例如，第一径向方向和第二径向方向)上流过不同的材料层。流体流动的第一径向方向可以是流动路径的流动段，其中流体在流过一个或多个材料层时从腔室的外部区域流向内部区域。流体流动的第二径向方向可以是流动路径的流动段，其中流体在流过一个或多个材料层时从腔室的内部区域流向外部区域。在其它实施例中，流体流动的第一径向方向可以是流动路径的流动段，其中流体在流过一个或多个材料层时从腔室的内部区域流到外部区域，并且流体流动的第二径向方向可以是流动路径的流动段，其中流体在流过一个或多个材料层时从腔室的外部区域流向内部区域。
在一些实施例中，容器的腔室可以被限定为使得当流体在腔室内从入口202流向出口210时，流动路径的至少一个流动段可以在横向于或垂直于第一径向和/或第二径向的轴向方向上流动(例如，诸如图8和9中所示的实施例中的垂直流过至少一个材料层)。
径向吸附器200的实施例，诸如本文讨论的实施例，可以被配置为避免或减少使用设计复杂且难以制造的中间过滤网元件。移除中间过滤网元件(或减少可能需要的此类元件的数量)可以显著简化径向吸附器的设计，并且大大降低径向吸附器的制造和操作成本。例如，作用在传统的径向吸附器的中间过滤网元件上的应力在我们的径向吸附器的实施例中不再是问题，该径向吸附器可以避免使用此类元件。在允许减少所需中间过滤网数量的实施例中，也可以更容易地解决此类应力。
进一步地，可以提供独立材料层的定位，使得这些层具有足够的尺寸，以允许这些层通过流体流过层并且与层的固体颗粒材料接触显著地或完全地移除流体的一种或多种期望的目标组分(例如水、CO2、N2O、H2、CO等)。这有助于避免增加制造、维护和操作成本，这些成本可能与解决具有中间过滤网的多层传统的径向吸附器的这种热变化和应力问题有关，同时还提供了吸附器的改进的净化操作，这可以避免不利的流化效果。此类效果和影响可以通过使用本文讨论的防旁流机构900的实施例来进一步增强。
应当理解，可以对本文明确示出和讨论的实施例进行修改，以满足特定的一组设计目标或特定的一组设计标准。例如，阀、管道和其它导管元件(例如导管连接机构、管道、密封件等)的布置用于互连设备的不同单元，用于不同单元之间的流体流的流体连通，其可以被布置成满足特定的设备布局设计，该设计满足了设备的可用面积、设备的尺寸以及其它设计考虑。作为另一示例，流过径向吸附器以及流过其它设备元件的流体的流速、压力和温度可以变化，以满足不同的设备设计配置和其它设计标准。作为又一个示例，吸附系统107中径向吸附器的数量和它们的布置方式可以调整以满足一组特定的设计标准。作为又一个示例，径向吸附器200、吸附系统107和设备1的不同结构部件的材料成分可以是满足一组特定设计标准所需的任意类型的合适材料。
应当理解，设备1的实施例可以被配置为空气分离设备或其中可以利用至少一个径向吸附器200的其它类型的设备。设备、吸附系统和径向吸附器可以被各自配置为包括被定位和配置为监测和控制操作的工艺控制元件(例如温度和压力传感器、流量传感器、具有至少一个工作站的自动化工艺控制系统，该系统包括处理器、非暂时性存储器和至少一个用于与传感器元件、阀和控制器通信的收发器，用于为可以在工作站和/或设备的另一计算机装置上运行的自动化工艺控制系统提供用户界面等)。
作为另一示例，可以设想，所描述的特定特征，无论是单独的还是作为实施例的部分，都可以与其它单独描述的特征或其它实施例的部分相结合。因此，本文描述的各种实施例的元件和动作可以被组合以提供进一步的实施例。因此，尽管上面已经示出和描述了径向吸附器、吸附系统、具有利用一个或多个径向吸附器的吸附系统的设备以及制造和使用它们的方法的某些示例性实施例，但是应当清楚地理解，本发明不限于此，而是可以在以下权利要求的范围内以其它方式不同地实施和实践。

Claims (20)

1.一种径向吸附器，包含：
容器，所述容器具有腔室、与所述腔室流体连通的入口以及与所述腔室流体连通的出口；
第一材料层，所述第一材料层邻近所述腔室内的第二材料层定位，所述第一材料层包括第一材料，并且所述第二材料层包括第二材料，所述第二材料不同于所述第一材料；
所述容器还具有至少一个导流结构，所述导流结构限定在所述腔室内或定位在所述腔室内，用于引导所述腔室内的流体并且通过所述材料层，所述至少一个导流结构配置为使得所述流体从所述腔室的外部区域通到所述腔室的内部区域以通过所述材料层和/或从所述内部区域通到所述外部区域以通过所述材料层；
其中所述至少一个导流结构包括以下中的一者：
(i)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的内侧的第一内导管，以及定位成从所述第一材料层的外侧接收流体以将所述流体引导到所述第二材料层的外侧的第一外导管；
(ii)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的内侧的第一内导管，以及定位成从所述第一材料层的外侧接收流体以将所述流体引导到所述第二材料层的外侧的第一外导管，以及定位成从所述第二材料层的内侧接收流体以将所述流体引导到所述容器的所述出口的第二内导管；
(iii)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的外侧的第一外导管，以及定位成从所述第一材料层的内侧接收流体以将所述流体引导到所述第二材料层的内侧的第一内导管；以及
(iv)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的外侧的第一外导管，定位成从所述第一材料层的内侧接收流体以将所述流体引导到所述第二材料层的内侧的第一内导管，以及定位成从所述第二材料层的外侧接收流体并且将所述流体引导到所述容器的所述出口的第二外导管。
2.根据权利要求1所述的径向吸附器，其中所述至少一个导流结构包括(i)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的所述内侧的所述第一内导管，以及定位成从所述第一材料层的所述外侧接收流体以将所述流体引导到所述第二材料层的所述外侧的所述第一外导管。
3.根据权利要求1所述的径向吸附器，其中所述至少一个导流结构包括(ii)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的所述内侧的所述第一内导管，以及定位成从所述第一材料层的所述外侧接收流体以将所述流体引导到所述第二材料层的所述外侧的所述第一外导管，以及定位成从所述第二材料层的所述内侧接收流体以将所述流体引导到所述容器的所述出口的所述第二内导管。
4.根据权利要求1所述的径向吸附器，其中所述至少一个导流结构包括(iii)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的所述外侧的所述第一外导管，以及定位成从所述第一材料层的所述内侧接收流体以将所述流体引导到所述第二材料层的所述内侧的所述第一内导管。
5.根据权利要求1所述的径向吸附器，其中所述至少一个导流结构包括(iv)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的所述外侧的所述第一外导管，定位成从所述第一材料层的所述内侧接收流体以将所述流体引导到所述第二材料层的所述内侧的所述第一内导管，以及定位成从所述第二材料层的所述外侧接收流体并且将所述流体引导到所述容器的所述出口的所述第二外导管。
6.根据权利要求1所述的径向吸附器，包含：
第一防旁流机构，所述第一防旁流机构定位在所述第一材料层和所述第二材料层之间。
7.根据权利要求6所述的径向吸附器，其中所述第一防旁流机构包含：
至少一个弹簧；
第一可延伸构件，所述第一可延伸构件定位成至少部分地限定隔室；
所述至少一个弹簧定位在所述隔室中，每个弹簧的第一端接合所述第一材料层，并且所述弹簧的第二端接合所述第二材料层，使得所述第一可延伸材料响应于沉降效应经由所述至少一个弹簧延伸，所述沉降效应是由于流体通过所述第一材料层和所述第二材料层，导致所述第一材料和/或所述第二材料变得更密集封装所产生。
8.一种径向吸附器，包含：
容器，所述容器具有腔室、与所述腔室流体连通的入口以及与所述腔室流体连通的出口；
材料层，所述材料层定位在所述腔室内，所述材料层包括第一材料层，所述第一材料层邻近所述腔室内的第二材料层定位，所述第一材料层包括第一材料，且所述第二材料层包括第二材料，所述第二材料不同于所述第一材料，所述材料层还包括第三材料层，所述第三材料层定位在所述腔室内，所述第三材料层包含第三材料，所述第三材料不同于所述第一材料并且也不同于所述第二材料；
所述容器还具有至少一个导流结构，所述导流结构限定在所述腔室内或定位在所述腔室内，用于引导所述腔室内的流体并且通过所述材料层，所述至少一个导流结构配置为使得所述流体从所述腔室的外部区域通到所述腔室的内部区域以通过所述材料层和/或从所述内部区域通到所述外部区域以通过所述材料层；
其中所述至少一个导流结构包括以下中的一者：
(i)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的内侧的第一内导管，以及定位成从所述第二材料层的外侧接收流体以将所述流体引导到所述第三材料层的外侧来使所述流体通过所述第三材料层的第一外导管；以及
(ii)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的外侧的第一外导管，以及定位成从所述第二材料层的内侧接收流体以将所述流体引导到所述第三材料层的内侧来使所述流体通过所述第三材料层的第一内导管。
9.根据权利要求8所述的径向吸附器，其中所述至少一个导流结构包括(i)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的所述内侧的所述第一内导管，以及定位成从所述第二材料层的所述外侧接收流体以将所述流体引导到所述第三材料层的所述外侧的所述第一外导管。
10.根据权利要求8所述的径向吸附器，其中所述至少一个导流结构包括(ii)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的所述外侧的所述第一外导管，以及定位成从所述第二材料层的所述内侧接收流体以将所述流体引导到所述第三材料层的所述内侧的所述第一内导管。
11.根据权利要求8所述的径向吸附器，其中所述至少一个导流结构包括(ii)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到所述第一材料层的所述外侧的所述第一外导管，定位成从所述第二材料层的所述内侧接收流体以将所述流体引导到所述第三材料层的所述内侧的所述第一内导管；并且还包括定位成从所述第三材料层的所述外侧接收流体并且将所述流体引导到所述容器的所述出口的第二外导管。
12.根据权利要求8所述的径向吸附器，其中所述第三材料层保持在锥形容纳部内。
13.根据权利要求12所述的径向吸附器，其中所述第三层的所述内侧在尺寸上小于所述第三材料层的所述外侧。
14. 根据权利要求8所述的径向吸附器，包含：
第一防旁流机构，所述第一防旁流机构定位在所述第三材料层和所述第一材料层之间；和/或
第二防旁流机构，所述第二防旁流机构定位在所述第三材料层和所述第二材料层之间。
15.根据权利要求14所述的径向吸附器，其中：
所述第一防旁流机构包含：
至少一个第一弹簧；
第一可延伸构件，所述第一可延伸构件限定第一隔室的至少一部分；
所述至少一个第一弹簧定位在所述第一隔室中，所述第一弹簧的第一端接合所述第一材料层，并且所述第一弹簧的第二端接合所述第三材料层，使得所述第一可延伸构件响应于沉降效应经由所述至少一个第一弹簧延伸，所述沉降效应是由于流体通过所述第一材料层和所述第三材料层，导致所述第一材料和/或所述第三材料变得更密集封装所产生；并且
所述第二防旁流机构包含：
至少一个第二弹簧；
第二可延伸构件，所述第二可延伸构件限定第二隔室的至少一部分；
所述至少一个第二弹簧定位在所述第二隔室中，所述第二弹簧的第一端接合所述第二材料层，并且所述弹簧的第二端接合所述第三材料层，使得所述第二可延伸构件响应于沉降效应经由所述至少一个第二弹簧延伸，所述沉降效应是由于流体通过所述第二材料层和所述第三材料层，导致所述第二材料和/或所述第三材料变得更密集封装所产生。
16.一种吸附系统，包含第一吸附器和第二吸附器，所述第一吸附器和所述第二吸附器布置成并行操作，使得当所述第一吸附器处于运行状态时，所述第二吸附器处于停用状态，且当所述第二吸附器处于运行状态时，所述第一吸附器处于停用状态；
所述第一吸附器配置为当处于所述第一吸附器的所述运行状态时净化通过所述第一吸附器的流体，所述第一吸附器配置为当处于所述第一吸附器的所述停用状态时接收流体的再生流以进行吸附剂再生；
所述第二吸附器配置为当处于所述第二吸附器的所述运行状态时净化通过所述第二吸附器的流体，所述第二吸附器配置为当处于所述第二吸附器的所述停用状态时接收流体的再生流以进行吸附剂再生；
所述第一吸附器是权利要求1所述的径向吸附器，并且
所述第二吸附器也是权利要求1所述的径向吸附器。
17.一种包含权利要求16所述的吸附系统的设备，所述设备还包含：
压缩机，所述压缩机用于压缩所述流体以将所述流体供给到所述吸附系统。
18.一种吸附系统，包含第一吸附器和第二吸附器，所述第一吸附器和所述第二吸附器布置成并行操作，使得当所述第一吸附器处于运行状态时，所述第二吸附器处于停用状态，且当所述第二吸附器处于运行状态时，所述第一吸附器处于停用状态；
所述第一吸附器配置为当处于所述第一吸附器的所述运行状态时净化通过所述第一吸附器的流体，所述第一吸附器配置为当处于所述第一吸附器的所述停用状态时接收流体的再生流以进行吸附剂再生；
所述第二吸附器配置为当处于所述第二吸附器的所述运行状态时净化通过所述第二吸附器的流体，所述第二吸附器配置为当处于所述第二吸附器的所述停用状态时接收流体的再生流以进行吸附剂再生；
所述第一吸附器是权利要求8所述的径向吸附器，并且
所述第二吸附器也是权利要求8所述的径向吸附器。
19.一种包含权利要求18所述的吸附系统的设备，所述设备还包含：
压缩机，所述压缩机用于压缩所述流体以将所述流体供给到所述吸附系统。
20.一种使流体通过径向吸附器的方法，所述方法包含：
(a)使流体从径向吸附器的容器入口通到以下中的一者：
(i)定位成从所述入口接收流体，使得第一内导管将所述流体引导到所述容器内的第一材料层的内侧的所述第一内导管，以及
(ii)定位成从所述入口接收流体并且将所述流体引导到定位在所述容器内的第一材料层的内侧的第一外导管；
(b)使流体通过所述第一材料层；
(c)使所述容器内的所述流体从所述第一材料层通过，从而使所述流体从以下中的一者通过：
(i)从所述第一材料层的内侧到所述容器内的第一内导管的入口开口，以及
(ii)从所述第一材料层到所述容器内的第二材料层，以便通过所述第二材料层到达所述容器内的第一内导管的入口开口；
(iii)从所述第一材料层到所述容器内的第二材料层，以便通过所述第二材料层到达所述容器内的第一外导管的入口开口；以及
(iv)从所述第一材料层的外侧到所述容器内的第一外导管的入口开口；以及
(d)引导所述流体，使得以下中的一者：
(i)所述流体从所述第一内导管通到所述容器内的第二材料层，
(ii)所述流体从所述第一内导管通到所述容器内的第三材料层，以及
(iii)所述流体从所述第一外导管通到所述容器内的第二材料层的外侧，以便通过所述第二材料层，以及
(iv)所述流体从所述第一外导管通到第三材料层，以便通过所述第三材料层；以及
(e)在所述流体已经通过至少所述第一材料层和所述第二材料层之后，使所述流体流出所述容器的出口。
CN202110807213.5A 2020-07-17 2021-07-16 径向吸附器、吸附系统和吸附方法 Pending CN113941219A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/931,507 US11596895B2 (en) 2020-07-17 2020-07-17 Radial adsorber, adsorption system, and adsorption methods
US16/931507 2020-07-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113941219A true CN113941219A (zh) 2022-01-18

Family

ID=76971655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110807213.5A Pending CN113941219A (zh) 2020-07-17 2021-07-16 径向吸附器、吸附系统和吸附方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11596895B2 (zh)
EP (1) EP3939687A1 (zh)
KR (1) KR102543874B1 (zh)
CN (1) CN113941219A (zh)
SA (1) SA121420892B1 (zh)
TW (1) TWI834049B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117582786A (zh) * 2023-12-01 2024-02-23 武汉安德森华水资源技术有限公司 一种微孔大面积吸附式制水件、制水系统及制水方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102562811B1 (ko) * 2020-12-04 2023-08-02 이상국 방사 흐름형 반응기
US20230027070A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation apparatus, adsorber, and method

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2430861A (en) * 1944-02-24 1947-11-18 John H Carpenter Gas purification method
EP0118349A1 (fr) * 1983-02-28 1984-09-12 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Réacteur et installation d'épuration par adsorption
DE3518367A1 (de) * 1985-05-22 1986-11-27 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Adsorbereinheit
EP0526343A1 (fr) * 1991-07-31 1993-02-03 L'air Liquide S.A. Adsorbeur à lits d'adsorbants annulaires superposés
CN1216719A (zh) * 1997-11-04 1999-05-19 普拉塞尔技术有限公司 真空变压吸附系统和方法
CN1223167A (zh) * 1997-12-19 1999-07-21 普拉塞尔技术有限公司 考虑进气条件的空气预净化器的操作方法
FR2830462A1 (fr) * 2001-10-09 2003-04-11 Air Liquide Appareil d'adsorption a faible effet de bords
CN104162340A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 气体产品与化学公司 空气的纯化
CN109821355A (zh) * 2019-03-15 2019-05-31 东北大学 一种径向流动变压吸附床及其使用方法
CN109876593A (zh) * 2019-03-08 2019-06-14 北京科技大学 一种径向列管式吸附器及其吸附解吸的方法
CN110684551A (zh) * 2014-10-27 2020-01-14 中国石油化工股份有限公司 一种移动床径向流反应器的石油烃吸附脱硫方法

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE521649C (de) 1929-06-14 1931-03-26 Luftfilter Baugesellschaft M B In einem Gehaeuse untergebrachtes Luftfilter, insbesondere zum Schutz von Kompressoren
US2698061A (en) 1950-03-28 1954-12-28 Jaubert George Francois Filtering and adsorbing apparatus
FR2460707B1 (fr) * 1979-07-13 1986-09-05 Ammonia Casale Sa Reacteur de synthese, notamment pour la synthese catalytique d'ammoniac et de methanol
US4259097A (en) * 1979-12-26 1981-03-31 Siemens-Allis, Inc. Filtering means for arc suppressing gas system
JPS57102202A (en) * 1980-12-18 1982-06-25 Toyobo Co Ltd Fluid separator
DE3243656A1 (de) * 1982-11-25 1984-05-30 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Adsorbereinheit und verfahren zum betreiben derselben
US4472178A (en) 1983-07-05 1984-09-18 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorptive process for the removal of carbon dioxide from a gas
US4784672A (en) 1987-10-08 1988-11-15 Air Products And Chemicals, Inc. Regeneration of adsorbents
KR910009687B1 (ko) 1989-09-02 1991-11-25 가부시끼가이샤 고오베 세이꼬오쇼 타이어 가황기의 타이어 취출장치
US5078876A (en) * 1990-01-17 1992-01-07 Trysan Research, Inc. Apparatus for multistage purification of water
US5656064A (en) 1995-10-04 1997-08-12 Air Products And Chemicals, Inc. Base treated alumina in pressure swing adsorption
US5759242A (en) 1996-07-23 1998-06-02 Praxair Technology, Inc. Radial bed vaccum/pressure swing adsorber vessel
US6224764B1 (en) * 1996-08-19 2001-05-01 R-Amtech International, Inc. Apparatus for purifying and disinfecting water
US5846295A (en) 1997-03-07 1998-12-08 Air Products And Chemicals, Inc. Temperature swing adsorption
US6152991A (en) 1997-04-17 2000-11-28 Praxair Technology, Inc. Multilayer adsorbent beds for PSA gas separation
US6086659A (en) * 1999-01-29 2000-07-11 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorption vessel
KR20010067037A (ko) * 1999-07-29 2001-07-12 라이너 카섹케르트, 베른하르트 오베르뮬러 공기 정화 방법 및 장치
US6334889B1 (en) 1999-09-01 2002-01-01 Praxair Technology, Inc. Bed restraint for an adsorber
EP1188470A3 (en) 2000-09-15 2003-04-02 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption using mixed adsorbent layer
ATE340629T1 (de) 2001-01-25 2006-10-15 Air Prod & Chem Verfahren zum betrieb eines temperaturwechsel- adsorptionssystems und entsprechende vorrichtung
US6506236B2 (en) 2001-03-28 2003-01-14 Air Products And Chemicals, Inc. Process for reducing the level of carbon dioxide in a gaseous mixture
GB0216914D0 (en) 2002-07-19 2002-08-28 Air Prod & Chem Process and apparatus for treating a feed gas
US6866075B2 (en) 2002-08-09 2005-03-15 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for uniform particle loading of vessels
US7285154B2 (en) 2004-11-24 2007-10-23 Air Products And Chemicals, Inc. Xenon recovery system
US7413595B2 (en) 2005-04-08 2008-08-19 Air Products And Chemicals, Inc. Control scheme for hybrid PSA/TSA systems
EP2114555B1 (en) 2007-01-24 2017-10-04 Air Products and Chemicals, Inc. Seal assembly for gas separation device
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
ES2746198T3 (es) 2008-12-22 2020-03-05 Glatt Systemtechnik Gmbh Gránulo adsorbente de material compuesto, proceso para su producción y proceso de separación de gases
US8216343B2 (en) 2010-02-25 2012-07-10 Praxair Technology, Inc. Radial flow reactor with movable supports
US8404024B2 (en) 2010-04-15 2013-03-26 Air Products And Chemicals, Inc. Recovery of NF3 from adsorption operation
US8268044B2 (en) 2010-07-13 2012-09-18 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of a sour syngas stream
US8518356B2 (en) 2010-07-27 2013-08-27 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for adjustably treating a sour gas
US8206669B2 (en) 2010-07-27 2012-06-26 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for treating a sour gas
JP5585371B2 (ja) 2010-10-14 2014-09-10 富士電機株式会社 分散型電源システム
SG192772A1 (en) 2011-03-09 2013-09-30 Air Prod & Chem Vertical baffle in horizontal adsorber vessels
EP2854989B1 (en) 2012-05-31 2018-06-20 Air Products and Chemicals, Inc. Purification of air
US8734571B2 (en) 2012-05-31 2014-05-27 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of air
US20140033762A1 (en) 2012-08-03 2014-02-06 Air Products And Chemicals, Inc. Heavy Hydrocarbon Removal From A Natural Gas Stream
US9731241B2 (en) 2014-06-12 2017-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorber ‘U’ configuration
CN104772004A (zh) 2015-03-27 2015-07-15 浙江大学 一种分层并联设计的大流量立式径向流吸附器及其方法
US11261478B2 (en) 2016-10-13 2022-03-01 Promega Corporation Thermal stable luciferase with improved resistance to inhibition by luciferin break-down products
US10926212B2 (en) 2016-12-21 2021-02-23 Pacific Consolidated Industries, Llc Radial flow adsorber vessel for gas separation
US10576455B2 (en) 2018-03-22 2020-03-03 Air Products And Chemicals, Inc. Particle loading method and apparatus for a radial flow vessel

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2430861A (en) * 1944-02-24 1947-11-18 John H Carpenter Gas purification method
EP0118349A1 (fr) * 1983-02-28 1984-09-12 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Réacteur et installation d'épuration par adsorption
US4541851A (en) * 1983-02-28 1985-09-17 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Reactor and apparatus for purifying by adsorption
DE3518367A1 (de) * 1985-05-22 1986-11-27 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Adsorbereinheit
EP0526343A1 (fr) * 1991-07-31 1993-02-03 L'air Liquide S.A. Adsorbeur à lits d'adsorbants annulaires superposés
US5232479A (en) * 1991-07-31 1993-08-03 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Adsorber comprising annular superposed beds of adsorbent materials
CN1216719A (zh) * 1997-11-04 1999-05-19 普拉塞尔技术有限公司 真空变压吸附系统和方法
CN1223167A (zh) * 1997-12-19 1999-07-21 普拉塞尔技术有限公司 考虑进气条件的空气预净化器的操作方法
FR2830462A1 (fr) * 2001-10-09 2003-04-11 Air Liquide Appareil d'adsorption a faible effet de bords
CN104162340A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 气体产品与化学公司 空气的纯化
CN110684551A (zh) * 2014-10-27 2020-01-14 中国石油化工股份有限公司 一种移动床径向流反应器的石油烃吸附脱硫方法
CN109876593A (zh) * 2019-03-08 2019-06-14 北京科技大学 一种径向列管式吸附器及其吸附解吸的方法
CN109821355A (zh) * 2019-03-15 2019-05-31 东北大学 一种径向流动变压吸附床及其使用方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117582786A (zh) * 2023-12-01 2024-02-23 武汉安德森华水资源技术有限公司 一种微孔大面积吸附式制水件、制水系统及制水方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220010447A (ko) 2022-01-25
TW202204027A (zh) 2022-02-01
TWI834049B (zh) 2024-03-01
EP3939687A1 (en) 2022-01-19
US20220016565A1 (en) 2022-01-20
SA121420892B1 (ar) 2024-08-18
KR102543874B1 (ko) 2023-06-14
US11596895B2 (en) 2023-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113941219A (zh) 径向吸附器、吸附系统和吸附方法
US10080992B2 (en) Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
CN108883358B (zh) 用于与其相关的变吸附工艺的装置和系统
US5593475A (en) Mixed bed adsorber
CN100574851C (zh) 空气净化的装置和方法
US20190010050A1 (en) Unconditioned syngas composition and method of cleaning up same for fischer-tropsch processing
CA2790934C (en) Radial flow reactor
US10500538B2 (en) Fast cycle gas phase simulated moving bed apparatus and process
JP2014509555A (ja) ガス混合物から標的種を分離するための温度スイング吸着方法
EP2516039A1 (en) Modular compact adsorption bed
JPH10113529A (ja) ガス混合物の第１の成分をガス混合物の第２の成分から分離するための循環法
JP2001162126A (ja) ガス精製プロセス及びガス精製装置
US5391358A (en) Gas purification system
GB2507557A (en) Pressure swing adsorption apparatus
AU2016317387B2 (en) Process and system for swing adsorption using an overhead stream of a demethanizer as purge gas
JP2007050378A (ja) 揮発性有機化合物の回収プロセス
WO2017220195A1 (en) Device and method for temperature swing adsorption for the purification of gases
AU2019261713A1 (en) Apparatus and system for rapid cycle swing adsorption processes related thereto
US7763174B2 (en) Process for removing contaminants using reverse flow reactor with integrated separation
WO2015118349A1 (en) Apparatus for drying a stream of compressed gas

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination