CN114514068A - 包括分配构件的传质旋流器 - Google Patents

Abstract

旋流器包括基座和耦接到基座的一个或更多个翅片。旋流器还包括配置为使流体转向或引导流体的分配构件。在一些实施方式中，分配构件包括环形构件，该环形构件耦接到基座并且至少部分地围绕纵向轴线定位。旋流器可以包含在吸附塔中。

Description

包括分配构件的传质旋流器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月27日提交的美国临时专利申请NO.62/892,174的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及传质旋流器和吸附塔，并且不限于涉及用于乙二醇生产的吸附塔。

背景技术

吸附塔通常用于工业处理厂(例如化学、石化、环境等)以从源材料或流体中提取杂质或不需要的成分。吸附是原子或分子从一种物质粘附到另一种物质的表面。吸附塔通常包括催化剂，该催化剂引发或导致所需化学物质吸附到催化剂或单独的吸附材料的表面。吸附塔通常将这种催化剂和/或吸附剂材料称为填料，并且填料用于引发或增强吸附过程。填料可以是松散的，在这种情况下，填料可以放置在通常被称为“床”的结构内以将填料保持就位。传统填料采用复杂的几何形状来增加流动和增加表面以增加混合和传质，从而提高反应速率。

传统的吸附过程(诸如使用如活性炭、离子交换树脂(阳离子、阴离子、除醛树脂等)的吸附剂的吸附过程)是相对较慢的传质过程。由于较快的穿透时间导致较短的循环时间和较低的吸附剂(例如树脂)利用率，因此这种过程利用吸附剂(例如树脂)的频繁再生。这种过程还可能使用大量再生溶剂并生成大量废水，这在运营成本、可持续性和遵守环境法规方面带来挑战。

发明内容

本公开描述了旋流器以及与之相关的方法、设备和系统。本文所述的旋流器对应于传质旋流器并且包括/包含翅片(例如螺旋翅片)和分配构件，其在流体经过旋流器时在流体中生成一个或更多个涡流并且将流体轴向和径向向外引导。这种分配构件的示例包括环形构件(例如环)、管道分配器、网状物、条纹状物、波纹状物等。本文所述的旋流器包括吸附塔旋流器(即用于吸附塔或吸附应用的旋流器)。此外，旋流器可以用于其他传质和/或传热应用。通过实验分析发现，设计具有旋流器的吸附塔(即旋流吸附塔)或在传统吸附塔中增加旋流器提高了吸附塔的传质效率，从而提高吸附塔的吸附。提高的吸附导致吸附塔效率的总体提高，正如催化剂/树脂利用率增加、穿透时间增加、循环时间增加、溶剂使用和再生减少、浪费减少、产量增加和运营成本降低所证明的那样。

在一些实施方式中，本文所述的旋流器(例如轴向流入旋流器)包括基座、耦接到基座的一个或更多个翅片、以及围绕基座和/或翅片的至少一部分或在基座和/或翅片的至少一部分周围定位的环形构件。旋流器可以定位在吸附塔的空腔内并且在吸附塔的轴向方向上接收流入物(例如未处理的流体)。当流入物穿过翅片(例如叶片)和旋流器的环形构件时，旋流器生成一个或多个涡流并将流入物轴向和径向向外(即朝向吸附塔的内壁)引导。为了说明，旋流器增加了流入物的旋转或涡度，并且流入物形成一个或多个涡流并且流动变成湍流或湍流增加(例如增加流入物流动的雷诺数)。如上所述，流入物的旋转流动或增加的旋转流动能够增大流入物和吸附剂材料的传质和混合，这增加了吸附效率。本文所述的旋流器可以包括一个或更多个附加特征或元件以增加传质和/或直接流动。例如，旋流器可以包括定位在基座和环形构件之间的网状物。作为另一个示例，旋流器可以包括管道分配器，作为环状构件的补充或替代。

在一些实施方式中，吸附塔包括旋流器的堆叠。旋流器的堆叠可以是连接的或分离的。此外，堆叠的旋流器可以彼此偏移，即该旋流器的翅片可以是偏移的。与单个旋流器相比，堆叠和/或偏移旋流器可以进一步提高传质和吸附效率。

本文所述的旋流器可以通过增材制造或传统制造工艺制造。在一些实施方式中，可以针对不同应用(例如不同尺寸或类型的吸附塔)修改或适配单个旋流器设计，而无需重新设计旋流器。例如，能够诸如通过按比例放大或缩小特定应用的旋流器尺寸修改单个旋流器设计(例如设计文件)。因此，与传统的吸附塔相比，旋流吸附塔能够更有效地设计并且具有降低的设计成本和设计时间。

因此，本公开描述了与传统旋流器和吸附塔相比具有提高的传质效率和吸附效率的旋流器和吸附塔。因此，旋流器和吸附塔具有降低的运行成本，并且与具有非旋流吸附塔的传统系统相比，包括这种部件的系统(例如化学加工厂、水处理厂等)可以以提高的效率运行。本公开还描述了利用旋流器改装传统旋流吸附塔的方法和系统。因此，与传统系统和方法相比，本文所述的旋流器、吸附塔、方法和系统使吸附处理能够以更有效且降低成本的方式进行。因此，本公开尤其是在使用“高选择性催化剂”(HSC)时克服了提高操作效率的已确定挑战。

如本文所使用的，各种术语仅出于描述特定实施方式的目的，并不旨在对实施方式进行限制。例如，如本文使用的，用于修改元素(诸如结构、部件、操作等)的序数术语(例如“第一”、“第二”、“第三”等)本身并不表示该元素相对于另一个元素的任何优先级或顺序，而只是将该元素与具有相同名称的另一个元素区分开来(而使用序数术语)。术语“耦接”定义为连接，但不一定是直接的，也不一定是机械的；“被耦接”的两个物品可以彼此成一体的。除非本公开另有明确要求，否则术语“一个”和“一种”被定义为一个或更多个。

如本文所使用的，术语“约”能够允许值或范围内的可变程度，例如，在规定值或范围的规定极限的10％以内、5％以内或1％以内，并包括确切的规定数值或范围。短语“和/或”的意思是和或。为了说明，A、B和/或C包括：单独A、单独B、单独C、A和B的组合、A和C的组合、B和C的组合、或者A、B和C的组合。换言之，“和/或”用作包容性或。类似地，短语“A、B、C或其组合”或“A、B、C或其任何组合”包括：单独A、单独B、单独C、A和B的组合、A和C的组合、B和C的组合、或者A、B和C的组合。

在整个文档中，以范围格式表示的值应以灵活的方式解释，以不仅包括明确列举为范围限制的数值，还包括包含在该范围内的所有单独的数值或子范围，就好像每个数值和子范围都被明确引用一样。例如，“约0.1％到约5％”或“约0.1％到5％”的范围应解释为不仅包括约0.1％到约5％，还包括指示范围内的各个值(例如，1％、2％、3％和4％)和子范围(例如0.1％到0.5％、1.1％到2.2％、3.3％到4.4％)。

术语“包括”(以及任何形式的包括，诸如“包括……”和“具有……的”)、“具有”(以及任何形式的具有，例如“具有”和“具有……的”)和“包含”(以及任何形式的包含，例如“包含”和“包含……的”)。结果，“包括”、“具有”或“包含”一个或更多个元件的装置拥有该一个或更多个元件，但不限于仅拥有该一个或更多个元件。同样，“包括”、“具有”或“包含”一个或更多个步骤的方法拥有该一个或更多个步骤，但不限于仅拥有该一个或更多个步骤。

任何系统、方法和制品的任何实施方式能够由或基本上由任何所描述的步骤、元件和/或特征组成(而不是包括/具有/包含任何所描述的步骤、元件和/或特征)。因此，在任何权利要求中，术语“由……组成”或“基本上由……组成”可以代替上面列举的任何开放式连接动词，以便改变给定权利要求的范围，使其与使用开放式连接动词的范围不同。此外，术语“其中”可以与“在那里”互换使用。

此外，以某种方式配置的设备或系统至少以这种方式进行配置，但其也可以以除具体描述的方式外的其他方式进行配置。除非本公开或实施方式的性质明确禁止，否则即使没有描述或说明，一个实施方式的一个或多个特征也可以应用于其他实施方式。

在本发明的上下文中，现在对至少20个实施例进行描述。实施例1针对一种旋流器。旋流器包括：基座，其包括沿基座的纵向轴线与第二端部相对的第一端部，基座包括沿纵向轴线从第一端部到第二端部定向的一个或更多个翅片；以及环形构件，其耦接到基座并且至少部分地围绕纵向轴线定位。实施例2是实施例1的旋流器，其中基座、翅片或两者包括塑料或金属。实施例3是实施例1和2中任一个的旋流器，还包括耦接到基座、环形构件或两者的网状物，其中网状物定位在由基座和环形构件限定的间隙内。实施例4为实施例1至3中任一个的旋流器，其中相对于基座的纵向轴线的扭转度为15度到70度。实施例5为实施例1至4中任一个的旋流器，其中环形构件围绕基座的整体定位并且配置为用作分配器并产生使流体从基座径向向外移动的发散流。实施例6为实施例1至5中任一个的旋流器，其中环形构件包括条纹或具有波纹表面。实施例7是实施例1至6中任一个的旋流器，并且还包括配置为耦合到一个或更多个其他旋流器的一个或更多个互连件。实施例8是实施例1至7中任一个的旋流器，其中基座包括毂，并且其中一个或更多个翅片包括耦合到毂的两个螺旋翅片，两个螺旋翅片均具有矩形横截面和关于纵向轴线的150度-210度的节距。实施例9针对一种系统。系统包括：圆柱形管；分配器，其耦接到圆柱形管，并且配置为向圆柱形管提供流体；催化剂，其定位在圆柱形管中；多个旋流器，其定位在圆柱形管中，其中多个涡流器配置为增加圆柱形管中流体的涡度并将流体引导至圆柱形管的内壁，以使催化剂能够吸附流体中的反应物以生成处理过的流体；以及出口，其配置为从圆柱形管提供处理过的流体。实施例10是实施例9的系统，其中系统包括吸附塔，该吸附塔包括圆柱形管、分配器、催化剂和多个旋流器，其中催化剂包括树脂、吸附床、填充颗粒、包覆颗粒或其组合，并且其中多个旋流器包括环形构件、分配板或管道分配器。实施例11是实施例10的系统，并且还包括第二吸附塔，第二吸附塔不同于吸附塔并且包括耦接到吸附塔的出口的第二入口。实施例12为实施例9的系统，其中系统包括去离子单元，并且其中催化剂包括离子交换树脂。实施例13为实施例9的系统，其中系统包括除醛单元，并且其中催化剂包括活性炭。实施例14是实施例9至13中任一个的系统，其中多个旋流器中的每个旋流器包括：在旋流器的第一端部处的第一耦接配置；以及在旋流器的第二端部处的第二耦接配置，其中多个旋流器中的第一旋流器的特定第一耦接配置被配置为与多个旋流器中的第二旋流器的第二特定耦接配置相匹配。实施例15是实施例9至14中任一个的系统，并且还包括：收集器，其耦接到圆柱形管并且配置为从圆柱形管接收处理过的流体；床，其定位在圆柱形管中并且包括多个旋流器；以及一个或更多个回收压缩机，其耦接到圆柱形管。实施例16是一种操作吸附塔的方法。方法包括以下步骤：通过入口将未处理的流体接收到吸附塔中；通过定位在吸附塔内的一个或更多个旋流器，使吸附塔中的未处理的流体打旋以将未处理的流体与吸附塔的催化剂混合；通过催化剂吸附未处理的流体的反应物以生成处理过的流体；并且经由吸附塔的出口提供处理过的流体。实施例17是实施例16的方法，其中处理过的流体包括部分处理过的流体，并且还包括向第二吸附塔的第二入口提供处理过的流体，第二吸附塔配置为生成第二处理过的流体。实施例18是实施例16和17中任一个的方法，其中反应物包括未处理的流体中的杂质，并且还包括使催化剂再生的步骤，其中使催化剂再生包括以下步骤：停止向入口提供未处理的流体；提供配置为从催化剂中去除吸附的杂质以使催化剂再生的溶剂；从吸附塔中冲走所去除的杂质；并且开始向入口提供未经处理的流体。实施例19是实施例16至18中任一个的方法，并且还包括通过耦接到一个或更多个旋流器的马达，使一个或更多个旋流器旋转。实施例20是实施例16-19中任一个的方法，其中使未处理的流体打旋导致未处理的流体生成局部涡流，从而导致湍流增加，并且其中增加的湍流增加了未处理的流体和催化剂的混合。

上面描述了与实施方式相关联的一些细节，下面对其他细节进行描述。本公开的其他实施方式、优点和特征将在审查整个申请后变得明显，其包括以下部分：附图说明、具体实施方式和权利要求书。

附图说明

以下附图通过示例而非限制的方式进行示出。为了简洁明了，给定结构的每个特征并不总是在该结构出现的每个图中都标记出来。相同的附图标记不一定表示相同的结构。相反，可以使用相同的附图标记来指示相似的特征或具有相似功能的特征，不同的附图标记也可以。附图是按比例绘制的(除非另有说明)，这意味着至少对于图中所描绘的实施方式来说，所描绘的元件的尺寸相对于彼此是准确的。标识为示意性的视图未按比例绘制。

图1是用于吸附的系统的一个示例的框图。

图2是包括串联的多个吸附塔的系统的一个示例的示意性视图。

图3A、图3B和图3C各自示出了旋流器的一个示例配置的视图。

图3D、图3E和图3F各自示出了旋流器的另一个示例配置的视图。

图4A是旋流器的另一个示例配置的侧视图。

图4B是示出旋流器的表面特征的图。

图4C-4E各自描绘了旋流器的表面图案。

图4F和4G各自描绘了旋流器的填料插件。

图5是示出旋流器的翅片尺寸的图。

图6是旋流器堆叠的一个示例配置的分解等距视图。

图7是旋流器堆叠的另一个示例配置的分解等距视图。

图8是操作旋流吸附塔的方法的一个示例的流程图。

图9是将吸附塔改装成旋流吸附塔的方法的一个示例的流程图。

图10是示出旋流吸附塔的穿透曲线的图。

图11A、图11B和图11C各自是示出图10的旋流吸附塔的部件的图。

具体实施方式

参照图1，图1示出了用于通过吸附处理源材料的系统100的框图。系统100包括一个或更多个吸附塔以及电子设备114，该一个或更多个吸附塔通过代表性吸附塔(例如塔112)进行说明。作为说明性而非限制性的示例，系统100可以包括或对应于去离子器系统。

塔112可以包括或对应于旋流吸附塔并且可以配置为通过使源材料(诸如称为流入物116的未处理的流体或工艺流体)打旋来引起吸附，以增加传质并产生称为流出物118的处理过的流体。流入物116可以是未处理的流体或部分处理过的流体，流出物118可以是部分处理过的流体或完全处理过的流体。塔112可以包括或对应于法兰塔(即耦接在一起的多个圆柱形部段)或焊接塔(即整体式压力容器)。塔112包括一个或更多个旋流器122、一个或更多个入口132和一个或更多个出口134。此外，塔112可以可选地包括分配器124、填料126、催化剂128(例如催化剂材料)和床130中的一个或更多个。此外，在一些实施方式中，塔112还可以包括再分配器136和/或收集器138。

旋流器122可以包括质量流或传质型旋流器。旋流器122可以配置为轴向地(即沿基座142的长度)或径向地从基座142的周向或侧面接收流体，并在塔112内旋转以增加传质和涡度。如图1所示，旋流器122包括第一旋流器122A和第二旋流器122B。在图1中，第一旋流器122A包括或对应于轴流旋流器并且包括基座142、翅片144(例如一个或更多个翅片)和至少一个分配构件146。基座142(例如风扇基座或毂)定位在旋流器122A的中心并且翅片144附接到基座142。基座142可以包括通孔或者可以是实心的。在一个特定实施方式中，基座142包括细长的圆柱形构件。旋流器122(例如基座142、翅片144或两者)可以包括塑料或金属。旋流器122可以通过增材制造(例如3D打印)或通过传统制造技术(诸如铸造、锻造和/或机加工)来制造。作为说明性而非限制性的示例，旋流器122包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。

翅片144配置为使塔112的内容物打旋。例如，翅片144配置为使塔112内的流入物116打旋。翅片144包括或对应于螺旋翅片、轴向翅片或周向翅片。螺旋翅片和轴向翅片对应于相对于基座142轴向设置的固定叶片。翅片144配置为增加塔112内的旋转，例如增加流动的涡度和/或产生涡流。

旋流器122包括至少一个分配构件146。分配构件146配置成在流体穿过或经过旋流器122时分配流体、流入物116的流动。例如，分配构件146可以配置为轴向和径向向外引导流体流动。分配构件146可以耦接到基座142、翅片144或其组合，和/或可以并入到基座142、翅片144或其组合中。示例性分配构件146包括环形构件或环构件、分配板、管道分配器、网状物、表面特征(例如条纹、波纹等)、引导流动的另一个设备或其组合。作为说明性示例，分配构件146包括一个或更多个环形构件/环构件。一个或更多个环形构件/环构件围绕基座142周向设置并且配置为将塔112的流动向外分配，即远离基座142并朝向塔112的壁分配。一个或更多个环构件可以耦接到基座142、翅片144或其组合。

在一些实施方式中，塔112的一个或更多个旋流器122包括一个或更多个连接器148。一个或更多个连接器148包括或对应于配置为将塔112的一个或更多个旋流器122耦接在一起的互连件。一个或更多个连接器148可以包括或对应于各种连接器或配合部件。作为说明性而非限制性的示例，一个或更多个连接器148可以包括钩子、孔眼、凹口、凹部、阳连接器、阴连接器、螺纹等。在一些实施方式中，塔112包括旋流器122的堆叠。旋流器122的堆叠可以包括或对应于“松散”旋流器122的堆叠，该旋流器在塔112中彼此未耦接并且彼此独立地自由旋转。在其他实施方式中，塔112的旋流器122的堆叠中的一个或更多个旋流器122诸如通过连接器148耦接或连接，并且旋流器122的堆叠中的一个或更多个旋流器122在旋流器122的堆叠中的一个或更多个旋流器122内彼此协同旋转。在一个特定实施方式中，旋流器的堆叠是具有多个离散旋流器122或旋流器部段的一体式或整体式旋流器。一体式堆叠的旋流器可以彼此成一直线或彼此偏移地设置。为了说明，堆叠的旋流器的翅片可以在轴向方向上对准或者可以在轴向方向上彼此偏移。堆叠的每个旋流器可以包括其自己的翅片和/或环构件并且具有共享的或公共的基座。参照图6和图7进一步描述旋流器122的堆叠(602、702)的示例。

分配器124配置为调节进入和/或穿过塔112的流体(例如液体或气体)的流动。例如，分配器124可以定位在塔112的顶部部分中并配置为调节塔112内的流体压力和流动。替代地，分配器124可以定位在塔112的底部部分中并配置为调节塔112内的气体压力(例如比空气气体轻)和流动。在一些实施方式中，分配器124设计成分离气体和液体。分配器124可以包括或对应于管道分配器、通道型分配器、防溅板型分配器、喷嘴分配器、侧壁孔口分配器、提取分配器、径向分配器或其组合。

填料(Packing)126包括或对应于插入或定位在塔112内的材料(诸如塔的床130)，该材料为传质提供额外的表面面积。填料126可以配置为引导流动、增加塔112内的表面面积、控制流动(例如流动速度)等。填料126可以包括或对应于插入到塔112中的松散或填充材料，或者填料126可以包括或对应于填料结构(例如多孔泡沫材料)，该填料结构提供具有表面的通道或通路以启动吸附。在特定实施方式中，填料126可以包括催化剂或用作催化剂(即用作催化剂128并与之结合)。这种填料通常被称为散装填料或规整填料。为了说明，填料126的材料可以包括或对应于催化剂128(例如包括或涂覆在催化剂材料中)。在其他实施方式中，塔112包括与填料126分开的催化剂128(例如催化剂材料)。

催化剂128包括或对应于配置为启动特定原子或分子吸附的化学品或材料。催化剂128的示例包括木炭(例如活性炭)、树脂、离子交换材料等。在一个特定实施方式中，催化剂128包含在塔112的一个或更多个旋流器122中或浸渍在其上。在其他实施方式中，催化剂128在运行期间被注入或引入到吸附中和/或在运行之前被插入塔112中。如上所述，在其他实施方式中，催化剂128包含在填料126中或浸渍在其上。在一些实施方式中，催化剂128可以被更换、清洁(例如再生)和/或净化以提高催化剂128的效率。

填料126和/或催化剂128可以包括或对应于吸附材料(即吸附流入物116的原子或分子的材料)。为了说明，流入物116的原子或分子(流入物116的反应物)粘附到吸附材料的表面并且可以被称为副产物120。吸附材料可以包括或对应于含氧化合物、碳基化合物和/或聚合物基化合物。含氧化合物通常是亲水性和极性的，其包括诸如硅胶和沸石的材料。碳基化合物通常是疏水性和非极性的，其包括诸如活性炭(例如木炭)和石墨的材料。聚合物基的化合物可以是多孔聚合物基质中的极性或非极性官能团。

床130可以配置为调节穿过吸附部段塔112的流体流动。例如，床130可以定位在中心部分塔112中并且配置为调节流入物116和填料126和/或催化剂128的混合。在一个特定实施方式中，床130包括或对应于配置为保持或支撑旋流器122、填料126、催化剂128或其组合的支撑结构。

入口132可以包括或对应于轴向入口、周向入口、径向入口或切向入口。切向入口包括与基座142(例如该基座的圆形横截面)相切设置的导管或多个管。切向入口配置为向基座142提供具有旋转流动的氧化剂。入口132可以包括或对应于管道入口、叶片入口、防溅板入口等。入口132可以包括用于气体和/或液体的入口。作为说明性而非限制性的示例，入口132包括用于流入物116的第一入口和用于催化剂128的第二入口。

出口134可以包括或对应于轴向出口、周向出口、径向出口或切向出口。切向出口包括与基座142(例如该基座的圆形横截面)相切设置的导管或多个管。切向出口配置为向基座142提供具有旋转流动的流体。出口134可以包括或对应于管道入口、叶片入口、防溅板入口等。入口132可以包括用于气体和/或液体的入口。作为说明性而非限制性的示例，入口132包括用于流入物116的第一入口和用于催化剂128的第二入口。

再分配器136配置为混合(例如再混合)处于液相的流入物116，以便以更均匀的成分将液体流带到下一个(例如较低的)部段或床。收集器138配置为积聚液体和/或气体以供分配(例如再分配)。收集器138可以配置为引起气体冷凝和/或收集和储存液体以供再分配。收集器138可以耦接到分配器124、再分配器136或两者。收集器138可以包括或对应于叶片型收集器、格栅收集器、支撑格栅收集器、烟囱托盘收集器、散装填料支撑格栅、散装填料保留格栅等。

此外，系统100可以包括一个或更多个其他部件(诸如中游部件、下游部件等)。作为说明性示例，系统100还可以包括一个或更多个回收压缩机和/或分离器(诸如气-液分离器、液-液分离器或其组合)。

塔112可以包括或被分割成一个或更多个离散部段。例如，塔112可以包括分配部段、吸附部段、收集部段等。此外，塔112可以包括特定部段的多个实例。例如，塔112可以包括多个吸附部段(诸如旋流器和/或催化剂的多个实例)。塔112可以包括一个或更多个其他部段(诸如热量捕获部段、气体生成部段、再循环部段、再生部段等)。

电子设备114包括一个或更多个接口160、诸如代表性处理器164之类的的一个或更多个处理器(例如一个或更多个控制器)、存储器168以及一个或更多个输入/输出(I/O)设备170。接口160可以包括配置为以通信方式耦接到一个或更多个其他设备(诸如塔112及其部件)的网络接口和/或设备接口。例如，接口160可以包括发射器、接收器或其组合(例如收发器)，并且可以实现有线通信、无线通信或其组合。尽管电子设备114被描述为单个电子设备，但在其他实施方式中，系统100包括多个电子设备。在这样的实施方式中，诸如分布式控制系统，多个电子设备各自控制塔112的子系统或部件(诸如旋流器122、入口132、出口134(例如该出口的阀)等)。

处理器164包括流入物控制器172、催化剂控制器174和反应控制器176。例如，流入物控制器172(例如处理器164)可以配置为产生和/或将一个或更多个流入物控制信号传送到塔112、旋流器122或者其组合。流入物控制器172配置为控制(或调节)旋流器122(例如，该旋流器的腔室或混合区域)内的环境(诸如空气质量、温度和/或压力)，和/或将流入物116传送/注入到旋流器122中。例如，流入物控制器172可以配置为产生和/或将一个或更多个环境控制信号182传送到旋流器122、产生和/或将一个或更多个成分控制信号184传送到入口132、旋流器122，或者其组合。

催化剂控制器174配置为控制(或调节)环境(诸如塔112的床130内的温度(例如热量)和/或压力)和/或将填料126和/或催化剂128传送/注入到旋流器122(例如该旋流器的混合或吸附区域)中。例如，催化剂控制器174可以配置为产生和/或将一个或更多个环境控制信号182传送到旋流器122、产生和/或将一个或更多个成分控制信号184传送到旋流器122，或者其组合。

反应控制器176配置为控制(或调节)环境(诸如塔112(例如该塔的一个或更多个部段或部分，诸如该塔的反应区域和/或吸附部)内的温度(例如热量)和/或压力)以及/或者将材料传送/注入到塔112中(例如该塔的反应区域和/或吸附部)。例如，反应控制器176可以配置为产生和/或将一个或更多个环境控制信号182传送到塔112、产生和/或将一个或更多个成分控制信号184传送到塔112，或者其组合。塔112(例如该塔的部段或部件)能够包括一个或更多个对应的传感器(未示出)，该传感器配置为产生传感器数据(诸如传感器数据188)。传感器数据188能够指示条件(诸如温度、压力、时间、黏度等)。

尽管处理器164的一个或更多个部件被描述为单独的部件，但在一些实施方式中，处理器164的一个或更多个部件可以组合成单个部件。例如，尽管催化剂控制器174和反应控制器176被描述为分离的，但在其他实施方式中，催化剂控制器174和反应控制器176可以并入到单个控制器中。附加地或替代地，处理器164的一个或更多个部件可以与处理器164分离(例如不包含在该处理器中)。为了说明，流入物控制器172可以与处理器164分离并与之不同。在其他实施方式中，处理器164包括额外的控制器(例如抑制控制器、阻尼器控制器等)。

存储器168(诸如非暂时性计算机可读存储介质)可以包括易失性存储器设备(例如随机存取存储器(RAM)设备)、非易失性存储器设备(例如只读存储器(ROM)设备、可编程只读存储器和闪存)或两者兼有。存储器168可以配置为存储指令192、一个或更多个阈值194和一个或更多个数据集196。指令192(例如控制逻辑)可以配置为当由一个或更多个处理器164执行时使处理器164执行如本文进一步描述的操作。例如，一个或更多个处理器164可以执行如参照图8所描述的操作。一个或更多个阈值194和一个或更多个数据集196可以配置为使处理器164生成控制信号。例如，处理器164可以响应于接收传感器数据(例如来自塔112的传感器数据188)生成和发送控制信号。温度或成分流量能够基于将传感器数据188与一个或更多个阈值194、一个或更多个数据集196或其组合进行比较来进行调整。

在一些实施方式中，处理器164可以包括或对应于微控制器/微处理器、中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)设备、专用集成电路(ASIC)、另一个硬件设备、固件设备或其任何组合。处理器164可以配置为执行指令192以启动或执行参照图1、图2、图3A-3F、图4A-4G、图6和图7所描述的一个或更多个操作以及/或者图8的方法的一个或更多个操作。

一个或更多个I/O设备170可以包括鼠标、键盘、显示设备、相机、其他I/O设备或其组合。在一些实施方式中，处理器164响应于经由一个或更多个I/O设备170接收一个或更多个用户输入来生成和发送控制信号。

电子设备114可以包括或对应于通信设备、移动电话、蜂窝电话、卫星电话、计算机、平板电脑、便携式计算机、显示设备、媒体播放器、台式计算机或服务器。附加地或替代地，电子设备114可以包括机顶盒、娱乐单元、个人数字助理(PDA)、显示器、计算机显示器、电视机、调谐器、视频播放器、包括处理器的或存储或检索数据或计算机指令的任何其他设备、或其组合。

在系统100运行期间，一个或更多个旋流器122混合流入物116和可选的催化剂128以启动吸附反应。具体地，一个或更多个旋流器122使流入物116旋转以实现流入物116与填料126和/或催化剂128之间的传质。参照图2、图3A-3F、图4A-4G和图5-7，本文进一步描述旋流器122的更详细的操作及其各种配置。流入物116的反应物(杂质、污染物、不期望的化学品等)粘附到填料126和/或催化剂128，并且生成处理过的流入物116或流出物118。流出物118诸如经由出口134离开塔112。

以上是系统100的塔112的简化操作。塔112可以具有再循环系统、再分配器、收集器、填料支撑件等以提高效率或处理特定的输入化合物。此外，系统100可以具有额外的吸附塔(类似于或不同于所示的塔112)、再循环系统、热交换器等以提高效率或处理特定的流入物(例如特定的工艺流体)。

在一些实施方式中，操作(诸如该操作的参数)由电子设备114控制。例如，电子设备114可以从系统100和/或塔112的传感器接收传感器数据188。为了说明，电子设备114可以从与旋流器116或塔112的另一个部件相关联的温度传感器接收温度数据。附加地或替代地，电子设备114从压力和/或化学传感器接收压力数据、化学成分数据或其组合。

例如，塔112响应于来自流入物控制器172的控制信号182、184调整进给设备或系统(例如分配器124、再分配器136和/或入口132(诸如该入口的阀))。为了说明，流入物控制器172可以将一个或更多个环境控制信号182发送到分配器124和/或入口132的阀或与入口132相关联的阀，以调整向旋流器122提供的流入物116的条件(例如温度、压力等)。附加地或替代地，流入物控制器172可以将一个或更多个成分控制信号184(例如流入物传送控制信号)发送到分配器124和/或入口132的阀或与入口132相关联的阀，以调整流入物116的速率和/或量。

催化剂控制器174还可以发送一个或更多个控制信号以控制催化剂128向旋流器122的传送。为了说明，燃料控制器174发送成分控制信号184以调整催化剂128的质量流量、压力、温度等或其组合。在提供流入物116和/或催化剂128后，流入物116和催化剂128混合并且流入物116的反应物吸附到催化剂128或另一种吸附材料上。

反应控制器176可以发送一个或更多个控制信号以控制流入物116和催化剂128的反应和/或旋流器122的混合。为了说明，反应控制器176发送环境控制信号182以控制塔112的条件(诸如塔112的内容物和/或组分的温度和压力、旋流器122的旋转速度等)。在一个特定实施方式中，反应控制器176调整旋流器122的旋转速度以调整吸收。

在吸附或催化剂128(例如树脂)使用后，可以通过添加溶剂和捕获从催化剂128(或吸附剂材料)释放的副产物120来再生催化剂128。

反应控制器176还可以发送一个或更多个控制信号以控制使用过的催化剂128的净化、使用过的催化剂128的再生、使用过的催化剂128的再循环、或者其组合。为了说明，反应控制器176可以发送一个或更多控制信号来控制溶剂的传送(例如注入)，该溶剂例如是配置为清洁催化剂128或从催化剂128或吸附材料去除吸附的原子和分子的化学品。

反应控制器176还可以发送一个或更多个控制信号以控制处理过的流体、流出物118的传送。为了说明，反应控制器176可以发送或一个或更多个控制信号以控制副产物120、处理过的流出物118或两者从塔112的传送(例如处置和/或分离)。

在一些实施方式中，旋流器在运行期间在塔112内自由旋转。例如，旋流器122A可以响应于流过旋流器122A的流体(流入物116)所施加的力而被动旋转。作为另一个示例，旋流器122A可以通过马达主动旋转以在氧化剂中施加旋转流动。为了说明，旋流器122A耦接到马达并且马达在运行期间使旋流器122A在塔112内旋转。在其他实施方式中，旋流器122A是静止的，即固定地耦接到塔112或其部件，使得在运行期间，翅片144相对于塔112具有固定或静止的位置。

因此，本公开克服了以高效率操作吸附塔的已确定挑战。此外，本公开提高了操作吸附塔的效率并降低了成本。

参照图2，图示出了包括多个吸附塔的系统200的示意性视图。在图2中，系统200包括串联耦接的两个吸附塔212A和212B。为了说明，用于处理过的流体(例如部分处理过的流体或关于特定杂质或污染物的处理过的流体)的第一吸附塔212A的出口234A耦接到第二吸附塔212B的入口232B。系统200的吸附塔(例如212A、212B)可以是彼此相同的或彼此不同的。例如，对于去离子系统或去离子单元，吸附塔212A和212B可以是不同的并且包括不同的催化剂(例如128)和/或填料(例如126)，诸如不同的离子交换树脂。为了说明，第一吸附塔212A可以包括阴离子树脂，第二吸附塔212B可以包括阳离子树脂。吸附塔212A和/或212B可以包括或对应于塔112并且可以包括一个或更多个旋流器(诸如旋流器222)。旋流器222可以包括或对应于图1的旋流器122A或122B。

在运行期间，经由第一入口232A向第一吸附塔212A提供(例如，诸如通过蠕动泵之类的泵送)来自第一储存器242的流入物。第一吸附塔212A使用第一旋流器222A处理流入物、部分处理流入物并且将处理过的(或部分处理过的)流体作为流出物经由第一出口234A提供到第二吸附塔212B的第二入口232B。第二吸附塔212B使用第二旋流器222B处理流入物、部分处理流入物，并将处理过的(或部分处理过的)流体作为流出物经由第二出口234B提供到第二储存器244。因此，系统200可以包括多个吸附塔(诸如一个或更多个旋流吸附塔)。

参照图3A、图3B和图3C，示出了旋流器(诸如图1的旋流器122(例如122A、122B或两者)或图2的旋流器222(例如222A、222B或两者))的一个示例配置的视图。参照图3A，示出了包括两个轴向设置的翅片344和单个环形构件346的旋流器322的示例配置的侧视图。在图3A的示例中，轴向设置的翅片344(例如螺旋翅片)配置为使流体旋转以施加顺时针旋转或顺时针涡流。

在图3A所示的示例中，旋流器322具有发源于中心管结构、毂342的两个翅片344(又称为叶片)。毂342可以包括或对应于基座142。毂342沿吸附塔的轴向方向纵向定向，如图2所示。如图3A所示，多个翅片344是对称的，即多个翅片中的翅片344中的每个具有相同的形状并且围绕旋流器322在径向方向上等距间隔开。

参照图3B，示出了旋流器322的示例配置的等距(立体)视图。如图3B中所示，环形构件346耦接到翅片344并且设置在旋流器322(诸如该旋流器的毂342)的整体周围。环形构件346可以在旋流器322的内部部分内限定间隙或流动通道。如图3B所示，毂342、翅片344和环形构件346限定了间隙。在其他实施方式中，环形构件346可以部分地围绕旋流器322延伸。附加地或替代地，尽管环形构件346定位在旋流器322的中间，但是在其他实施方式中环形构件346可以更靠近旋流器322的顶部或底部定位。

参照图3C，示出了旋流器322的示例配置的另一个侧视图。在图3C中，第二连接器348B示出为“u”形构件，其可以插入到由第一连接器348A限定的矩形凹口中。与图3A所示的侧视图中的旋流器322的方向相比，图3C的另一个侧视图中的旋流器322的方向旋转了90度。尽管连接器348A和348B示出为榫舌和凹槽或者凹口和插入件，但在其他实施方式中，旋流器322包括两个凹槽或凹口(即两个连接器348A)，并且单独的插入件(即双侧插入件)被放置到两个旋流器322的对应的凹槽或凹口(即连接器348A)中以将两个旋流器耦接在一起。

在一些实施方式中，如图3D-3F所示，旋流器或堆叠的一个或更多个旋流器可以限定一个或更多个孔。参照图3D-3F，示出了示例“网状”旋流器322A的三个视图。图3D示出了网状旋流器322A的等距视图，图3E示出了网状旋流器322A的侧视图，图3F示出了网状旋流器322A的俯视图。在图3D中，网状旋流器322A在其翅片344中包括一个或更多个通孔352。为了说明，翅片344的表面限定通孔352。通孔352配置为使流动转向和/或引导流动。通孔352可以充当流动路径或漏斗。如图3D-3F所示，通孔352平行于流动方向和网状旋流器322A的长度设置。在其他实施方式中，通孔352中的一个或更多个可以成角度以引导流动，诸如径向向外引导流动、以圆形和纵向引导流动以增加涡流或者将流动引导到彼此中以增加湍流。尽管通孔352示出在网状旋流器322A的翅片344中，但在其他实施方式中，除翅片344中的通孔352外，或替代翅片344中的通孔352，通孔352可以设置或定位在基座342和/或环346上。

参照图4A，图400示出了旋流器422的另一个示例的侧视图。在图4A中，旋流器422具有额外的环形构件(例如环构件)，即第二环形构件和第三环形构件446A和446B。如图4A所示，第二环形构件和第三环形构件446A和446网状旋流器B定位在环形构件346的对面，即在环形构件346的顶部和下方。第二环形构件和第三环形构件446A和446B可以与环形构件346相同或不同，或者彼此不同。例如，环形构件中的一个或更多个(诸如环形构件346、446A和446B)可以耦接到网状物452，该网状物可以定位在如图4A所示的对应的环形构件内。附加地或替代地，环形构件中的一个或更多个(诸如环形构件346、446A和446B)可以包括条纹、凹口、波纹构件或表面、管道分配器或引导流动和/或增加湍流的其他表面特征，在图4A中说明性地示出为454。图4B中示出了波纹的一个示例。这样的附加特征可以增加旋转流动、湍流和/或引导流体轴向和径向向外流动，这导致更高的传质和吸附，并且在本文中参照图4C-4G进一步描述。

参照图5，图500示出了旋流器的翅片尺寸。旋流器的翅片具有直径502和节距504。节距504是从前缘的第一顶部或前边缘到后缘的第二顶部或前边缘的距离。翅片具有如关于轴线510(即旋流器的纵向轴线或旋流器的旋转轴线)所示的厚度506。翅片还具有螺旋角508，即翅片的扭转量。

翅片还在翅片的长度、节距504上具有总扭转量或角度。作为一个示例，图4A所示的翅片344在旋流器422的整个翅片节距或长度上具有180度的总扭转，并且如图5所示，翅片在翅片的整个翅片节距或翅片长度上具有360度的总扭转。与图5中的翅片相比，图3A-3C和图4的翅片344具有面向轴向方向或流动方向(即沿轴线510定向)的前缘和后缘。本文所述的旋流器基于对应的吸附塔的尺寸可以具有不同的尺寸502-508。旋流器(即该旋流器的一个或更多个尺寸502-508)可以按比例放大或缩小以满足吸附塔参数(诸如该吸附塔的长度或宽度)。因此，单个设计(和单个设计文件)可用于为多种吸附塔大小和类型生成旋流器。本文所述的旋流器的一些示例性参数包括15度到70度的螺旋角508(例如扭转角)和90度至1080度的整个节距504上的总扭转或角度(即旋流器可以具有围绕旋流器多次旋转的翅片)。

参照图6和图7，示出了旋流器的堆叠的示例配置的图。参照图6，图600示出了旋流器622的堆叠602的一个示例的分解等距视图。旋流器622的堆叠602可以定位或插入到吸附塔(诸如塔112)中，并且旋流器622可以包括或对应于旋流器122、222、322或422中的一个或更多个。在图6中，如图所示，第一旋流器622A的底部配置为通过对应的互连件、凹口和凹槽耦接到第二旋流器622B的顶部。如图6所示，第一旋流器622A和第二旋流器622B都具有相同的构造或定向，由定向612表示(例如第一定向)。定向612对应于旋流器622的翅片的对准，这些翅片在顶部和底部上对准，部分是由于在节距上的180度的总扭转。

参照图7，图700示出了旋流器722的堆叠702的一个示例的分解等距视图。旋流器722的堆叠702可以定位或插入到吸附塔(诸如塔112)中，并且旋流器722可以包括或对应于旋流器122、222、322或422中的一个或更多个。在图7中，第一旋流器722A的底部配置为(经由连接器748B)耦接到第二旋流器722B的顶部，并且第二旋流器722B的底部配置为耦接到第三旋流器722C的顶部。如图7的示例所示，第一旋流器和第三旋流器722A和722C具有第一定向712，而第二旋流器722B具有不同的第二定向714，并且第二定向714与第一定向偏移90度。为了说明，具有第二定向714的旋流器的翅片可以在起始位置、结束位置或两者处与具有第一定向712的旋流器的翅片中的一个或多个对应定向偏移。在图7中，翅片的起始位置和结束位置偏移90度。

尽管在图6和图7中示出了两个翅片，但在其他实施方式中，旋流器具有一个翅片或多于两个翅片(诸如三个翅片、四个翅片、八个翅片等)。附加地或替代地，尽管在图6和图7中示出了对称旋流器(例如具有径向对称翅片的旋流器)，但在其他实施方式中，旋流器可以是非对称的。为了说明，特定旋流器的翅片可以具有不同的形状，或者堆叠可以具有不同类型的旋流器。此外，尽管图6和图7分别示出了两个旋流器和三个旋流器的堆叠，但是在其他实施方式中，旋流器的堆叠可以具有多于3个的旋流器(诸如四个旋流器、五个旋流器、六个旋流器、八个旋流器等)。

与单个旋流器或多个松散旋流器(即分离的或未连接的旋流器)或松散旋流器的堆叠相比，相互连接的旋流器的堆叠可以将来自吸附塔的核心或中心部分的更多流体朝向内壁(即径向向外)引导或分配，从而能够提高树脂和/或床的利用率。此外，如图7中的堆叠的不同定向所示，将堆叠的旋流器的翅片偏移，可以进一步增加传质和吸附。

类似于图1的旋流器122，旋流器的堆叠中的一个或更多个旋流器可以配置为旋转。例如，堆叠的一个或更多个旋流器可以被动旋转或主动旋转。在其他实施方式中，堆叠的旋流器是固定的并且不旋转。附加地或替代地，第一旋流器和第二旋流器可以设置成使得它们具有反向旋转布置。为了说明，第一旋流器的第一翅片使吸附塔中的流体沿第一旋转方向(例如逆时针)旋转，第二旋流器的第二翅片使吸附塔中的流体沿第二旋转方向(例如顺时针)旋转。在一个特定实施方式中，堆叠的一个或更多个旋流器可以沿反向旋转(相反)方向旋转以使流体沿相反方向旋转。这种反向旋转布置和/或对转旋流器(围绕相同轴线沿相反方向旋转的旋流器)可以进一步提高传质和吸附效率。

在其他实施方式中，堆叠的一个或更多个旋流器包括本文所述的附加特征或元件(诸如配置为增加旋转流动、湍流和/或引导工艺流体(process fluid)的流动并参照图4A描述的附加特征或元件)。例如，堆叠的一个或多个旋流器还可以包括耦接到基座和环的网状物(例如网状布线)，使得网状物定位在由环限定的间隙内。作为另一个示例，基座、翅片和/或环可以包括覆盖在其表面上或附接到其表面的网状物(诸如图4F中所示的网状物)。此外，堆叠的一个或多个旋流器还可以包括条纹，即一系列脊、沟或线性痕迹。作为一个说明性示例，环的材料是波纹的(即具有波纹或表面脊和凹槽的交替图案)。

在一些实施方式中，其他表面特征可以结合到本文所述的任何旋流器的基座、翅片和/或环中。例如，除了条纹或波纹外或者替代条纹或波纹，旋流器的表面可以进行压印。为了说明，旋流器的一个或更多个表面包括压印结构或“迷你突起”。结构和迷你突起在高度上可以与表面相差几微米到几毫米(诸如50微米到5毫米)。

表面上的压印结构和迷你突起能够是各种形状和波浪角轮廓、圆形尖峰、细长条纹等。压印结构和迷你突起的一些示例图案在图4C-4E中示出。旋流器的表面上的压印结构和/或迷你突起有助于增加旋流特性，包括产生迷你涡流，并有助于在填料中与周围的树脂保持/接触更长时间，以最终提高传质和效率。

附加地或替代地，本文所述的旋流器中一个或更多个可以在没有其他填充材料(例如126)的情况下结合使用，如图4F和图4G所示。例如，旋流器或旋流器堆叠可以与网状物或波纹插入件一起使用，如图4F和图4G所示。图4F示出了网状覆盖物的一部分，图4G示出了通常称为填料插入件(例如126)的波纹插入件(例如波纹覆盖物或旋流器环绕物)。这种填料插入件可以与旋流器或旋流器堆叠一起定位在吸收塔中，以进一步增加吸附塔中的传质。为了说明，旋流器或旋流器堆叠可以定位在图4G的两个这样的波纹板材之间或如图4F中的两个网状板材之间，这些板材纵向设置在吸附塔中。在其他实施方式中，旋流器或旋流器堆叠可以定位在波纹板材与网状板材之间。作为说明性示例，旋流器或旋流器堆叠可以定位在两侧上的板材堆叠之间，或可以在四侧上由交替类型的板材(例如波纹-网格-波纹-网格)包围。尽管上面已经说明了一些示例性配置，但其他附加配置也是可能的。

在一些实施方式中，网状物和/或波纹板材可以具有不均匀的特征或尺寸。如图4G所示，波纹板材在第一侧(底部侧)上比在第二侧(顶部侧)上包括更多的孔。这种特征或尺寸的差异可以包括波纹的孔的数量、不同大小的孔、不同的孔间距、板材高度、板材宽度、板材长度、角度等的补充或替代。

尽管图6和图7中示出了多个离散旋流器的堆叠，但在其他实施方式中，旋流器的堆叠是具有多个旋流器部段或旋流器级的整体结构(称为多级或多部段旋流器)。每个级或部段可以具有对应的多个翅片，并且每个级或部段的翅片可以彼此相似或彼此不同地设置，或者具有不同的特性。多级和/或多个旋流器部段可以进一步增加旋转和吸附。在一个特定实施方式中，多级旋流器具有反向旋转定向。

参照图8，示出了操作吸附塔的方法的一个示例。方法800可以由制造装置或系统(诸如系统100(例如塔112和/或电子设备114))执行。方法800可以用于从工艺流体(又称为流入物)中去除或分离杂质或污染物(诸如乙二醇)。

方法800包括在810处，通过入口将未处理的流体接收到吸附塔中。例如，入口可以包括或对应于入口132，未处理的流体可以包括或对应于流入物116。吸附塔可以包括或对应于塔112、212A或212B。

方法800还包括在812处，通过定位在吸附塔内的一个或更多个旋流器，使吸附塔中未处理的流体打旋，以将未处理的流体与吸附塔的催化剂混合。例如，一个或更多个旋流器可以包括或对应于旋流器122、222、322或422。方法800包括在814处，通过催化剂吸附未处理的流体的反应物以生成处理过的流体。例如，反应物可以包括或对应于流入物116的杂质或污染物，处理过的流体可以包括或对应于流出物118。

方法800还包括在816处，经由吸附塔的出口提供处理过的流体。例如，出口可以包括或对应于出口134、234A或234B。方法800还可以包括对吸附塔进行再生、再循环处理过的流体以用于再处理、在吸附塔或第二吸附塔中再处理处理过的流体，或它们的组合。因此，方法800描述了操作旋流吸附塔。方法800有利地能够在降低操作成本的情况下通过塔112进行更有效的吸附。

参照图9，示出了改装吸附塔的方法的一个示例。方法900可以由制造设备或人来执行。如本文所述，吸附塔可以包括或对应于传统吸附塔。例如，吸附塔能够包括传统的尿素吸附塔、传统的醛吸附塔、传统的去离子吸附塔和/或填充床吸附塔。

方法900包括在910处，提供旋流器。例如，旋流器(又称为传质旋流器)可以包括或对应于旋流器122、旋流器222、旋流器322、或者旋流器422的堆叠。方法900还包括在912处，将旋流器安装在吸附塔的空腔中。例如，旋流器定位在塔112的床130的空腔中或由其限定的空腔中。为了说明，旋流器轴向定位在吸附塔中并且可以可选地耦接到其他旋流器。在一个特定实施方式中，旋流器耦接到马达的驱动轴并且由马达主动旋转。

方法900还可包括部分去除、去除、部分拆卸或拆卸吸附塔以进入空腔。例如，吸附塔可以与系统(例如去离子器)解耦，分配器可以与吸附塔的壁解耦等，以暴露空腔。因此，方法900描述了改造吸附塔以将常规吸附塔转化成效率提高的旋流吸附塔(诸如塔112)。方法900有利地使当前的吸附塔能够利用部件进行改造以实现更高的效率和降低的成本。可以改装的吸附塔和/或系统的示例包括乙二醇和含氧化合物单元(例如乙二醇去除器，诸如MEG、DEG和TEG去除器)、二氧化碳吸附器/汽提器、环氧乙烷吸附器/汽提器、去离子单元(例如基于离子交换树脂的去离子单元)、除醛单元(例如使用反应性、催化和/或离子交换树脂的除醛单元)、尿素吸附单元、再生单元和具有均相吸附或分离过程的其他吸附、层析或蒸馏单元。

应当注意，参照图8和图9的方法中的一种描述的一个或更多个操作可以与图8和图9的方法中另一种的一个或更多个操作组合。例如，方法800的一个或更多个操作可以与方法900的一个或更多个操作组合。此外，参照图1和图2的系统描述的一个或更多个操作可以与参考图8和图9的方法中的一种描述的一个或更多个操作组合。

实验结果

使用活性炭(木炭)作为吸附尿素的吸附材料，使用树脂作为吸附醛的吸附材料，对示例性的旋流器和旋流吸附塔进行了实验分析。在实验中，对分批吸附和多种类型的塔吸附进行了评估。

对于分批条件下的分批吸附，锥形烧瓶中装有透析缓冲液并装有10重量百分比(wt％)的活性炭。将装满的锥形烧瓶放在室温下以150rpm的速度转动的摇动器上。24小时后，从锥形烧瓶的溶液中取出等分试样，过滤等分试样，并将其送去进行尿素含量分析。

对于吸附塔中的塔吸附，圆柱形玻璃塔填充有活性炭，同时该活性炭在所有情况下都保持长径比(L/D)为5。在进行尿素吸附实验之前，填充塔用蒸馏水润湿24小时。从填充塔的顶部倾倒尿素浓度为百万分之2000(ppm)的透析液组合物并使其穿过填充塔，同时在填充塔的底部施加0.08MPa的恒定真空。在采用的实验条件下，观察到流速为1.5毫升/分钟。在90至180分钟时间段上以不同的时间间隔收集等分试样，并估计尿素浓度。对塔吸附测试了三个配置，结果如下面表格1所示。这三个配置包括没有环的旋流器、有环且彼此互连的旋流器和有环且分离的旋流器。分离的环彼此间隔大约每个旋流器高度的20％到75％。

参照图10，示出了用于实验结果并说明了表1的值的穿透曲线。在图10中，每个塔吸附配置的穿透曲线示出在曲线图1000中。曲线图1000示出了三个配置的以ppm为单位的尿素浓度(垂直轴)与以分钟为单位的时间(水平轴)关系，即，1)没有环；2)有环且互联；以及3)有环且分离。穿透曲线示出了随时间变化的尿素浓度。直到一些吸附物作为流出物(塔流出物)离开塔的时间被称为穿透时间，并被示出为尿素浓度从零开始增加的时间。期望有更长的穿透时间，因为通常不期望吸附物(即吸附在吸附材料上的颗粒，在此为活性炭)从吸附材料中脱离并与流出物一起离开塔。梯形规则用于计算图10的穿透曲线的AUC(曲线下面积)。归一化的差异方法用于投影突破曲线直到突破点，以计算表格1中所有实验组的吸附剂的总g/kg(吸附能力)。

下面示出的表格2描述了吸附剂材料(在此为不同构造的活性炭)的尿素吸附能力。如表格2所示，分批配置或对照配置产生的尿素吸附量为6.44g/kg，即每公斤活性炭能够吸附6.44克尿素。塔吸附配置产生了更高的尿素吸附能力，使用旋流器时为21g/kg，使用具有间隙的环构件时大于33g/kg。观察到的最有效结果(即具有中间吸附剂填料的旋流插入件)到180分钟的实验时间为止产生了64.36g/kg的吸附能力。

下面的表格3示出了商用塔的醛吸附实验和除醛效率的结果。在表3中，使用持续30分钟的400ppm的进料醛浓度对包括Purolite(Purolite Corporation的注册商标)C-160树脂的散装填充床的填充构造的传统吸附塔进行评估。还使用相同的条件(进料醛浓度为400ppm，持续30分钟)对具有旋流器的相同吸附塔进行评估。30分钟后，与传统塔相比，旋流器配置的除醛效率提高了29％。在图11A、图11B和图11C中示出了在上述实验中使用的吸附塔、旋流器和没有环的分离旋流器堆叠构造的说明性示例。

执行附加实验，旋流器显示出与上面的表格3相似的结果。例如，在其他实验中，使用其他化合物(例如乙酸、甲酸、乙醇酸等)和/或使用其他设置，并且旋流器变体表现出60％至75％的总去除效率，约为非旋流器变体的效率的2倍，吸附能力增加，并具有更低的出口浓度。在一些附加实验中，使用以下参数中的一个或更多个：600mm(L)x 200mm(ID)的塔尺寸、300mm(L)x 200mm(ID)填料尺寸、约为1-1.5的填料L/D比、约为0.008m³的树脂体积、高达700ppm的进料浓度或约为0.3-1.2mm的颗粒大小。此外，在一些实验中使用了筛网型分配器。还分别使用不同的树脂和再生剂，诸如阿尔伯特试剂A-21和ARR-1湿亚硫酸氢盐以及氢氧化钠(例如20wt％)和亚硫酸氢钠(例如25wt％)。

下面的表格4-7中提供了一些此类附加实验的说明性示例。表格4示出了一些此类实验的塔参数。表格5示出了一些此类实验的树脂的塔附加参数和参数。使用包括乙酸、甲酸和乙醇酸的进料并使用包括醛的进料执行实验运行来模拟处理厂的循环给水浓度。使用L/D比约为2:1的阴离子除醛树脂。维持4-8床积/小时的进料流量。

归一化乙酸和归一化甲醛的特定实验运行的结果分别示出在表格6和表格7中。在表格6中，酸以乙酸进行归一化和量化；在表格7中，醛以甲醛进行了归一化和量化。酸包括乙酸、甲酸和乙醇酸。醛类包括乙醇醛、甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮、丙醛、巴豆醛-C5、异-C5、C6醛。在表格6和表格7中，累积出口浓度值对应于在直到实现穿透的总实验时间内穿过塔的总处理溶液的浓度。

因此，与传统的吸附塔和方法相比，旋流器(所有配置)在所有条件下和针对多种不同的吸附反应都产生了更高的吸附效率。因此，在所有类型的吸附塔中添加旋流器将提高吸附效率，因为旋流器增加了传质，从而提高了吸附效率。

上述说明和示例提供了对说明性实施方式的结构和使用的完整描述。尽管上面已经以某种程度的特殊性或参考一个或更多个单独的实施方式描述了某些实施方式，但是在不背离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可以对所公开的实施方式进行许多改动。因此，方法和系统的各种说明性实施方式并不旨在限于所公开的特定形式。相反，它们包括落入权利要求范围内的所有修改和替代，并且除所示实施方式外的实施方式可以包括所描绘实施方式的一些或全部特征。例如，元件可以被省略或组合为单一结构，连接可以被替换，或两者兼有。此外，在适当的情况下，上述任何示例的方面可以与所描述的任何其他示例的方面结合以形成具有可比较或不同的特性和/或功能并解决相同或不同问题的进一步示例。类似地，应当理解，上述益处和优点可以涉及一种实施方式或者可以涉及几种实施方式。因此，本文描述的单个实施方式不应被解释为限制，并且在不背离本公开的教导的情况下，本公开的实施方式可以进行适当组合。

权利要求不旨在包括也不应被解释为包括装置加功能限制或步骤加功能限制，除非这种限制在给定的权利要求中分别用“用于……的装置”或“用于……的步骤”这一短语明确叙述。

Claims (20)

1.一种旋流器，包括：

基座，其包括沿所述基座的纵向轴线与第二端部相对的第一端部，所述基座包括沿纵向轴线从所述第一端部到所述第二端部定向的一个或更多个翅片；以及环形构件，其耦接到所述基座并且至少部分地围绕纵向轴线定位。

2.根据权利要求1所述的旋流器，其中，所述基座、翅片或两者包括塑料或金属。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的旋流器，还包括耦接到所述基座、所述环形构件或两者的网状物，其中所述网状物定位在由所述基座和所述环形构件限定的间隙内。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的旋流器，其中，相对于所述基座的纵向轴线的扭转度为15度到70度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的旋流器，其中，所述环形构件围绕所述基座的整体定位并且配置为用作分配器并产生使流体从所述基座径向向外移动的发散流。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的旋流器，其中，所述环形构件包括条纹或具有波纹表面。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的旋流器，还包括配置为耦合到一个或更多个其他旋流器的一个或更多个互连件。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的旋流器，其中，所述基座包括毂，并且其中所述一个或更多个翅片包括耦合到所述毂的两个螺旋翅片，所述两个螺旋翅片均具有矩形横截面和关于纵向轴线的150度-210度的节距。

9.一种系统，包括：圆柱形管；分配器，所述分配器耦接到所述圆柱形管，并且配置为向所述圆柱形管提供流体；催化剂，所述催化剂定位在所述圆柱形管中；多个旋流器，所述多个旋流器定位在圆柱形管中，其中所述多个涡流器配置为增加所述圆柱形管中流体的涡度并将流体引导至所述圆柱形管的内壁，以使催化剂能够吸附流体中的反应物以产生处理过的流体；以及出口，所述出口配置为提供来自所述圆柱形管的处理过的流体。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统包括吸附塔，所述吸附塔包括所圆柱形管、所述分配器、所述催化剂和所述多个旋流器，其中所述催化剂包括树脂、吸附床、填充颗粒、包覆颗粒或其组合，并且其中所述多个旋流器包括环形构件、分配板或管道分配器。

11.根据权利要求10所述的系统，还包括第二吸附塔，所述第二吸附塔不同于所述吸附塔并且包括耦接到所述吸附塔的出口的第二入口。

12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统包括去离子单元，并且其中所述催化剂包括离子交换树脂。

13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统包括除醛单元，并且其中所述催化剂包括活性炭。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的系统，其中，所述多个旋流器中的每个旋流器包括：在旋流器的第一端部处的第一耦接配置；以及在旋流器的第二端部处的第二耦接配置，其中所述多个旋流器中的第一旋流器的特定第一耦接配置被配置为与所述多个旋流器中的第二旋流器的第二特定耦接配置相匹配。

15.根据权利要求9-14中任一项所述的系统，还包括收集器，所述收集器耦接到所述圆柱形管并且配置为从所述圆柱形管接收处理过的流体；床，所述床定位在所述圆柱形管中并且包括所述多个旋流器；以及一个或更多个回收压缩机，所述一个或更多个回收压缩机耦接到所述圆柱形管。

16.一种操作吸附塔的方法，所述方法包括以下步骤：通过入口将未处理的流体接收到吸附塔中；通过定位在所述吸附塔内的一个或更多个旋流器，使所述吸附塔中的未处理的流体打旋以将未处理的流体与所述吸附塔的催化剂混合；通过所述催化剂吸附未处理的流体的反应物以生成处理过的流体；并且经由所述吸附塔的出口提供处理过的流体。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，处理过的流体包括部分处理过的流体，并且还包括向第二吸附塔的第二入口提供处理过的流体，所述第二吸附塔配置为生成第二处理过的流体。

18.根据权利要求16和17中任一项所述的方法，其中，所述反应物包括未处理的流体中的杂质，并且所述方法还包括使所述催化剂再生，其中使所述催化剂再生包括：停止向所述入口提供未处理的流体；提供配置为从所述催化剂中去除吸附的杂质以使催化剂再生的溶剂；从吸附塔中冲走去除的杂质；并且开始向所述入口提供未经处理的流体。

19.根据权利要求16-18中任一项所述的方法，还包括通过耦接到所述一个或更多个旋流器的马达，使所述一个或更多个旋流器旋转。

20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其中，使未处理的流体打旋导致所述未处理的流体生成局部涡流，从而导致湍流增加。

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