TW201212995A - Integrated adsorber head and valve design and swing adsorption methods related thereto - Google Patents

Description

201212995 六、發明說明： 〔相關申請案〕 本申請案與 2011年3月1日提申名稱爲‘ INTEGRATED ADSORBER HEAD AND VALVE DESIGN AND SWING ADSORPTION METHODS RELATED THERETO’的美國臨時申請案第6 1 /448,1 60號，及2010 年 5 月 28 日提申名稱爲‘REACTOR WITH REACTOR HEAD AND INTEGRATED VALVE’的美國暫時申請案第 61/349,464號，及 2011年 5月 6日提申名稱爲‘ REACTOR WITH REACTOR HEAD AND INTEGRATED VALVE'的 PCT 專利申請案第 PCT/US20 1 1 /03 553 號 文號爲 2010EM157及2011年5月6日提申名稱爲‘ INTEGRATED ADSORBER HEAD AND VALVE DESIGN AND SWING ADSORPTION METHODS RELATED THERETO’ 的 PCT 專利申請案第 PCT/US20 1 1 /3 5 6 1 0 等案有關，它們的內容藉此參照被倂於本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種吸附器，其構型包括一與該吸附 器頭相關連的閥，其將介於該閥與吸附器床之間的滯死體 積最小化，並提供一耐用的閥配置。本發明亦廣義地有關 於一種使用此一吸附器的處理。 201212995 逆流式反應器（RFR )及吸附單元在此技藝中是習知 的。典型的RFR包括，例如，伍爾夫（Wulff)高溫裂解 及再生反應器及其它再生反應器，其包括再生熱氧化器（ RTO )。這些反應器典型地被用來實施循環性、批量生產 的高溫化學。再生反應器循環是對稱的（雙向的化學或反 應是相同的）或不對稱的（化學或反應隨著循環中的步驟 而改變）。對稱循環典型地被用於相對溫和的放熱化學， 它的例子爲再生性的熱氧化（RTO )及自熱重組（ATR ) 。不對稱循環典型地被用實施吸熱化學，且所想要的吸熱 化學是與一放熱（典型地爲燃燒）的不同的化學配成對， 以提供反應熱給該吸熱反應。不對稱循環的例子爲伍爾夫 (Wulff)高溫裂解處理及壓力擺動重組處理（PSR)。 爲了操作該RFR，各種操作特徵會被考量。例如， RFR的一項特徵爲氣體的每小時空間速度（hourly space velocity )，其爲在一氣體在給定的反應器體積中的空間 速度。典型地，一高的氣體每小時空間速度（及反應器生 產率）具有一小的反應器循環時間，而低的氣體每小時空 間速度具有一較長的反應器循環時間。對於使用RFR的 高溫裂解處理而言，需要高速度來達成短的滞留時間，這 有利於轉換爲較佳的產物。第二項特徵爲在每一循環末了 留在該RFR內的氣體體積（空隙體積）應在下一個循環 開始之前予以管理，如被清除，該氣體體積管理會造成沒 有效率及成本增加的結果。第三項特徵爲提供快速熱傳遞 (用於陡急的熱梯度及所產生的高效率）所需之床結構（ ⑧ -6 - 201212995 塡料）亦會造成高壓降的結果。因此，該RFR設計應考 量空間速度、空隙體積、及塡料（packing )特性以適當 地管理該系統。因此，在傳統RFR中的一些缺點，譬如 像是傳統塡料的特性及長的循環時間等，讓這些反應器不 能被廣泛地使用在能源及石化領域中。 RFR長久以來已有不同的塡料被使用在床結構中。典 型地，這些逆流式反應器使用格子狀的耐火磚、卵石（ pebble )床或其它可用的塡料。此類型的床結構典型地具 有低幾何形狀表面積（av )，其將每單位反應器長度的壓 降最小化，但亦降低了體積熱傳率。非對稱逆流式反應器 的一項基本原則爲，熱在一個步驟中被儲存且在一第二步 驟中被用來達成一所想要的吸熱化學。因此，每一反應器 體積可被達成之所想要的化學的數量與體積熱傳率直接相 關。較低的熱傳率因而需要較大的反應器體積以達到相同 之所想要的化學產量。較低的熱傳率會不當地從RFR流 取得熱，造成更大之可偵測到的熱耗損並因此降低效率。 低熱傳率亦會導致更長的循環時間，因爲所儲存的熱被更 慢地使用，因此對於一給定的床溫度規格而言可持續更久 。具有低av之格子狀的耐火磚或卵石床塡料的傳統RFR 較大型（如，較長且資本支出龐大）且具有2分鐘或更長 的循環時間。因此’這些反應器限制了反應器效率及實用 的反應器尺寸。 作爲一種改良’有些 RFR可使用處理過的（ engineered)塡料於該床結構中。該處理過的塡料可包括 201212995 以特定構型被提供的材料，譬如蜂巢狀體，陶瓷發泡體或 類此者。與其它床結構比較起來，這些處理過的塡料具有 較筒的幾何表面積（av)。使用此類型的塡料可以有較高 的氣體每小時空間速度（gas hourly space velocity)、較高 的體積反應器產率、較高的熱效率、及較小的、更經濟的 反應器。然而，這些更經濟的反應器更快地使用熱，因而 需要小的循環時間。壓力擺動重組處理（PSR )是此一較 佳的RFR的一個例子。 又’使用此類型的塡料的結果爲，該反應器的尺寸可 被縮小’這可提供顯著地降低資本支出。然而，調整該等 反應器的塡料會影響到其它的操作特徵。例如，增加體積 表面積（av)典型地係使用較小的流動通道來達成，而這 會造成每單位反應器長度的壓降變大。爲了對此作補償， 這些改良的RFR被建構成具有短的長度。當被使用在大 型的石化應用中時，直徑被加大以提高產率，但長度則受 到壓降的限制，因而導致一高的直徑/長度比（D/L )。傳 統的反應器之設計典型收集從一床冒出來的流體並將該等 流體用導管引導至一些外部的閥。該導管的體積與該反應 器直徑大約成一比例，因爲該導管需要收集來自整個直徑 的氣體。因此，對於具有高的D/L比例的傳統反應器而言 ，該導管的體積與該床內部的體積比較起來是非常大。因 此，對於一改良的RFR而言’使用傳統的反應器設計會 造成大的空隙體積（主要是在該導管內）的結果’這對於 氣體體積管理而言會造成問題° -8- 201212995 遺憾地，傳統的反應器閥系統具有一些限制，讓經改 良、高產率的反應器（如，使用短的循環時間的精巧反應 器）無法適當地操作。例如，傳統的反應器閥系統典型上 無法符合RFR的耐用性要求，且無法應付短的循環時間 。石化業閥所具有的最高循環壽命（cycle lifetime )可達 5 0000 0左右的循環，這相當於不到1年的操作，這對於 涉及了快速循環時間的石化業應用而言是不夠的。此外， 在提供均勻的分布於整個床上的同時，傳統的閥是被設置 在反應器外面且使用歧管來運送氣體於該床與該閥之間。 若在該RFR的該寬且短的床結構中，此歧管容納了大量 必需在每一循環改變時被管理的氣體體積。 雖然在上文所述的反應器與傳統的吸收單元之間有一 些類似之處，但吸收單元的設計準則通常是不同於反應器 的設計準則。在吸收單元中，可能會有或不會有化學反應 。許多吸附性的處理依賴不涉及化學反應的物理處理。又 ，吸附動力學（adsorption kinetics)通常是.不能與反應 的動力學相比較的。 因此，提供一種可在嚴酷、高溫的吸附器入口及出口 的環境下提供數百萬循環之延長的閥壽命的同時，亦提供 可將介於閥與吸附器床之間的滯死體積最小化的吸附器是 所想要的。又，對於一種實施一工業規模的吸附器的改良 的方法及設備存在著需求，該吸附器具有可改善循環時間 的閥且管理循環與循環之間的流體清除。本發明提供一種 可克服一或多項上述缺點的方法與設備。 -9 - 201212995 【發明內容】 本發明提供一種吸附器，包含：a)吸附器本體；b) 第一頭件，其與該吸附器本體嚙合；c )第一導管，其從 該頭件外面延伸到至少部分地穿過該頭件；及d)第一閥 ，其與該第一導管流體連通以控制沿著一流路的流體流， 該流路從該第一閥延伸並穿過該吸附器本體。在本文中， “流路（flow path ) ”可被描繪成流體通過的總體積，其 包括一開放流路。在本文中，“頭件（head ) ”可以是盤 狀的頭件，意即它可以是實質上內凹的形狀，如它可以是 實質圓形的、實質橢圓形的、實質折邊式球形（ torispherical)、或實質半球形的。 本發明亦提供一種吸附器，包含：a ) —吸附器本體 ，其部分地包圍一包含兩個實質相反的開口端的吸附區域 ;b )第一頭件，其蓋住該吸附器本體的一端；c )第二頭 件，其蓋住該吸附器本體的該相反端；d)固定式床，其 包含一靠近該第一頭件的區域、一靠近該第二頭件的區域 及一位在該二區域之間的中央區域，該固定式床被設置在 該吸附器本體內並包含能夠提高氣體流的吸附的固體材料 ;e )至少一與該第一頭件相關連的氣體流入口，其打開 一穿過該第一頭件並進入該吸附器本體的路徑，及至少一 與該第二頭件相關連的氣體流出口，其從該吸附器本體打 開一穿過該第二頭件的路徑；f)至少一入口提動閥，其 控制該氣體流入口並與和該入口相關連的該頭件相整合， 該入口提動閥包含一可線性地致動的閥桿；g )至少一出 ⑧ -10- 201212995 口提動閥’其控制該氣體流出口並與和該出口相關連的該 頭件相整合’該出口提動閥包含一可線性地致動的閥桿； 及h)至少一致動器，其可與f)及/或g)的該可線性地 致動的閥桿嚙合，以藉由施加直線運動至該提動閥來讓閥 打開及關閉，以容許氣體從該吸附器外面進入到該吸附器 本體內部，並從該吸附器本體內部出到該吸附器外面，以 提供可交換的流體操作。 本發明進一步提供一種用於逆流式吸附器內至少兩氣 體流的快速氣體流切換的方法，該吸附器包含一吸附器本 體其部分地包圍一包含兩個實質相反的開口端的吸附區域 ’其中一第一頭件蓋住該吸附器本體的一端、一第二頭件 蓋住該吸附器本體的該相反端、一固定式床，其被設置在 該吸附器本體內並包含能夠提高氣體流的吸附的固體材料 。該方法包含·· i )將至少一第一氣體流從一或多個入口 氣體源引導至與該第一頭件相關連的至少一氣體流入口， 穿過該第一頭件並進入到該吸附器本體內，及將一經過處 理的第一氣體流從該吸附器本體排出並穿過該第二頭件到 達與該第二頭件相關連的至少一氣體流出口；其中該導入 及排出係分別由位在該第一頭件內的至少一進氣提動閥及 位在該第二頭件內的至少一排氣提動閥來控制；及i i )將 至少一第二氣體流從一或多個入口氣體源引導至與該第二 頭件相關連的至少一氣體流入口，穿過該第二頭件並進入 到該吸附器本體內，及將一經過處理的第二氣體流從該吸 附器本體排出並穿過該第一頭件到達與該第一頭件相關連 -11 - 201212995 的至少一氣體流出口，其中該導入及排出係分別由位在該 第二頭件內的至少一吸氣提動閥或其它進氣流控制機構及 位在該第一頭件內的至少一排氣提動閥來控制。 在一或多個實施例中’在該吸附器床板的頂端之可讓 該等閥打開且允許該氣流重新分配的空間即爲滯死體積（ dead volume)。該滯死體積較佳地在一擺動吸附方法中 被清掃以獲得更高的產物回收。例如，一有利的滯死體積 是該容器在每一端的筆直側的約〇·5-2· 0%。在該床內的一 均勻的流動分不是較佳的，用以提供足夠的容量來讓該吸 附器符合經濟效益。較佳地，一約〇·5-2.0%的變動係數被 提供給通道的流率。 【實施方式】 提供一種吸附器系統，其具有減少、介於該等閥與吸 收器床之間的開放流路體積，即使是在高溫環境下亦具有 延長的閥壽命，其可藉由一實質上與該等閥整合在一吸附 器頭件內的吸附器構型或設計來達成。此一設計能夠讓整 個大的流動體積的導入與去除有最小的壓降及低的滯死體 積，且具有實質均句的流動分布。爲了這些目的，開放流 路體積對應於在該等吸附器床外面之會影響沿著介於該等 閥與該吸附床之間的流路的氣體處理的體積。此開放流路 體積對於該吸附器內的氣體處理的影響很小，但可藉由在 相反步驟的產物流中容納一個步驟的氣體或藉由提供一機 構及/或流體來在相反的流動方向的步驟之間將此氣體從 -12- ⑧ 201212995 該吸附器中清掃出去，來保留應在該吸附器的操作循環中 的每一次流動方向逆轉時被管理之大量的氣體體積。此吸 附器的設計爲每一處理氣流使用一或多個閥，如提動閥一 典型地包含一圓盤件，其修改該閥所控制的開口，及一桿 件，一致動機構可在該桿件上操作。可被理解的是，該提 動閥可包括實施與該圓盤件實質類似功能的其它元件，譬 如依據一特定構型之其它幾何形狀（如，橢圓的或半球形 的形狀）或不同的輪廓。該等閥的每一者可被實質地設置 在該吸附器頭件內。多個閥可被用於大直徑頭件，閥的外 部具有歧管，以攜載進料及產物來回於該等閥。 逆流式吸附器，甚至是再生性熱交換器，典型地對通 過它們的氣體實施某些處理。當流動被逆轉時，靠近一入 口的區域變成接近一出口的區域，且氣體成分或用於一個 步驟之典型的入口條件突然地接近或甚至流入下一個步驟 的出口。對於不對稱的逆流式吸附器而言，在交替的步驟 中的氣體可以是很不一樣的。在一個步驟中的雜質對於下 一個步驟而言可能是不合宜的。例如，在氣流重組時，一 再生氣流主要是由氮組成，而在重組時該等氣流主要是由 氫組成，及來自再生的殘留的氧則成爲該重組產物氫內的 污染物而變成是有問題的。此污染物問題的嚴重程度在本 發明中藉由提供一吸附器而被減至最小，該吸附器在一步 驟的終了時將殘留在該吸附器內的該等氣體的體積最小化 。額外的步驟可被採取以降低氣體留存物的量或影響。該 吸附器可在一個步驟的終了時被掃氣（Purge )以清除有 -13- 201212995 問題的成分。在上述的氣流重組例子中，入口氣體可被導 入到該吸附器中用以在開始氫氣製造之前將殘留的氧清除 。掃氣氣體可使用本申請案中描述之額外的提動閥組來導 入’或可經由傳統的機構（譬如有多個位在該頭件外面的 傳統的處理閥及歧管之穿過該頭件的導管，來導入。如本 文中描述的，與吸附氣流比較起來，對於掃氣氣流而言， 達到高均勻性的床速度是較不重要的，因爲對於處理這些 掃氣氣流的期待較低。或者，調節（accommodation)可 在用於因循環所產生的污染物的後吸附器處理（postadsorber processing) 中實施 。例如 ，在一 氣流重 組步驟 後殘留在該吸附器中的碳氫化合物，可如一燃燒產物污染 物般地藉由該煙道氣體内的觸媒轉化器來予以管理，以燒 盡殘留的邊料。該等後吸附器處理的規模，及/或該等掃 氣需求的規模因使用一揭露於本文中的吸附器而被最小化 ’該吸附器將殘留在該吸附器內之不必要的氣體體積減至 最小。 在一或多個實施例中，一吸附器包括：a) —吸附器 本體；b)—第一頭件，其與該吸附器本體嚙合；c) ~第 一導管，其由該頭件的外面延伸至少部分地穿過該頭件； 及d) —與該第一導管流體連通的第一閥，其控制沿著一 從該第一閥延伸並穿過該吸附器本體之流路的流體流。在 一些實施例中，“導管”一詞係描述該吸附器之可供一用 於從該吸附器本體外面的位置並通過該頭件的至少一部分 或與該頭件相關的一閥座且朝向該吸附器本體的流體流的 -14- 201212995 路徑。在一些實施例中，一導管完全延伸通過該頭件並進 入到該吸附器本體內。在某些實施例中，一導管可包括歧 管或該吸附器將流體流從該吸附器本體外面朝向該吸附器 本體引導的其它部分。爲此目的，“流路（flow path) ” 可被描繪成在該吸附器內的空間，給送氣體及/或產物可 流經該空間。該流路的體積典型地是由i ) 一在該吸附器 床的固體-流體接觸部分內之塡充式流路體積（packed flow path volume )(將於下文中進一步界定）及Π)— 介於該閥與該吸附器床之間的開放流路體積（將於下文中 進一步界定），以及該吸附器床內的任何開放流部分構成 。典型地，一產物流經由一控制入口閥流入該吸附器及經 由一控制出口閥流出該吸附器。當該流體橫越該入口閥與 該出口閥時，它通過與該吸附器內容物有實質接觸的區域 (其被稱爲塡充式流路體積）及與該吸附器床內容物很少 接觸的區域（其被稱爲開放流路體積）。當該流動的流體 從該入口閥流到該出口閥時，在該吸附器體積內可供該流 動的流體使用的路徑的總和在本文中被稱爲該流體的“流 路（flow path) ” ，且它包含塡充式及開放式吸附器體積 兩者。典型地，這兩個體積的總和等於位在該流路的兩相 反端並控制沿著該流路的流體流的該等閥之間的流體流可 使用的總吸附器體積。此等體積最好是在該等閥位在關閉 位置時來予以測量及計算。在吸附器容器的周邊的絕緣材 料的體積典型上不被視爲流路體積的一部分’這是因爲不 會預期有實質的流體通過該絕緣。體積係以大量（bulk ) -15- 201212995 爲基礎來計算以包括吸附器成分內的固體物及空隙空間， 只要固體物合理地接近流體流路即可，較佳地離流體流路 不到2公分（cm)的距離內。 在一些實施例中，該吸附器更包含下列的至少一者： e) —與該吸附器本體嚙合的第二頭件；f) 一第二導管， 其由該第一頭件或該第二頭件的外面延伸至少部分地穿過 該第一頭件或該第二頭件；及g)—與該第二導管流體連 通的的第二閥，其控制沿著包括從該吸附器本體延伸至該 第二閥的該流路部分的流體流。 在一些實施例中，當在該流路內的流體流是在一第一 流動方向時，該第一閥具有一實質打開的位置’及當在該 流路內的流體流是在一第二相反的流動方向時，該第一閥 具有一實質關閉的位置。該吸附器可在該流路的至少一部 分的相反側上具有第一閥對（valve Pair)，其中當在該 流路內的流體流是在一第一流動方向時，該第一閥及第二 閥皆是在一實質打開的位置，及當在該流路內的流體流是 在一第二相反的流動方向時’該第一閥及第二閥皆是在一 實質關閉的位置。 在一些實施例中’該吸附器更包含：h) 一第三導管 ，其由該第一頭件或該第二頭件的外面延伸到至少部分地 穿過該第一頭件或該第二頭件；i) 一與該第三導管流體 連通的的第三閥’其控制沿著包括從該吸附器本體延伸至 該第三閥的該流路部分的流體流；j)—第四導管’其由 該第一頭件或該第二頭件的外面延伸到至少部分地穿過該 -16- ⑧ 201212995 第一頭件或該第二頭件；及k) 一與該第二導管流體連通 的第四閥，其控制沿著包括從該吸附器本體延伸至該第四 閥的該流路部分的流體流。該吸附器可具有一第二閥對， 其包含在該流路的至少一部分的相反側上的該第三閥及該 第四閥，控制在第二、相反的流動方向上的流動，其中當 在該流路內的流體流是在一第一流動方向時，該第三閥及 第四閥皆是在一實質關閉的位置，及當在該流路內的流體 流是在一第二相反的流動方向時，該第三閥及第四閥皆是 在一實質打開的位置。 在某些實施例中，該吸附器是一種能夠用對稱的（即 ，在雙向上具有相同的吸附動力學（kinetics ))再生性 吸附器循環操作的再生性吸附器。 在其它實施例中，該吸附器是一種能夠用非對稱的再 生性循環操作的再生吸附器（即，非對稱的逆流式吸附器 )，在此吸附器中吸附動力學根據該循環中的每一步驟或 方向性流動而改變。無論如何，非對稱的逆流式吸附器要 求的是，組合的前向流與組合的逆向流的成分須不同。 在其它實施例中，該吸附器包含一或多個額外的閥， 每一閥都經由一額外的導管（其至少部分地延伸穿過該額 外的導管的各個頭件）與該第一導管、第二閥導管、第三 導管 '或第四導管中的一者成流體連通，每一閥都與任何 其它與該額外的導管流體連通的閥同相地操作，並控制沿 著包括從該吸附器本體延伸至各個閥的流路部分的流體流 。在這些實施例中，“流動連通（in flow communication -17- 201212995 with) ” 或“流體連通（in fluid communication with) ” 一詞係指直接流動連通（即，沒有隔離閥或任何阻礙流動 的其他閉合機構），且亦指該頭件或附裝的歧管內的流動 連通（即，沒有藉由該吸附器流路的流體連通）。這些實 施例包括的是一將流體攜載至相關連的閥的額外導管係完 全設在其頭件內的實施例。例如，一（作爲主要導管的） 導管從一頭件的外面進入該頭件並分支進入到一或多個延 伸到不同的閥之“額外的導管”（或次要導管），其控制 從該等導管經過該等閥到達—穿過該吸附器本體的流路。 同一流路可被流動於前向（forward direction)及逆向（ reverse direction)的氣流使用，流動方向與吸附器內的 哪些閥是打開及哪些閥是關閉有關。爲此目的，一“額外 的導管”可根據特定的吸附器設計而爲一主要的導管或是 一次要的導管。因此，在一些實施例中，兩個相鄰的閥（ 典型地在同一頭件內）攜載相同的氣流並同相地（in p h a s e )操作。 當使用於此處及此說明書的其它地方時，"同相地操 作（operate in phase) ” 一詞係指兩個或更多個入口閥或 兩個或更多個出口閥實質地一起（即，至使80%重疊地、 至少90%重疊地，其中100%重疊即爲一致地或完全同相 地）打開及關閉。例如，考量一個閥在—特定狀態（即， 已打開或已關閉狀態）的一段持續持間’對於所有“同相 的”閥而言，該段持續時間的至少80%或至少90%是相同 的。在其它實施例中，在閥同相操作的寬裕度較小，用以 -18- 201212995 讓閥的改變之間的時間較短。在此等實施例中，考量一個 閥在改變狀態（即，正在打開或正在關閉狀態）的一段持 續持間，對於所有“同相的”所有閥而言，該段持續時間 的至少8 0 %，較佳地至少9 0 %，是相同的。在此技術的某 些實施例中，該等同相的閥可具有一時間範圍來開始實施 從打開至關閉的移動。例如，該第一閥可在時間〇開始打 開及該等同相的閥中的最後一個閥可在未來的一個時間t〇 (典型地是在該閥打開時間或在一些實施例中爲閥操作開 啓時間的幾分之一的時間內）開始操作且仍然具有相同的 流體流組成及方向。該等同相的閥可打開至相同的抬升高 度或沒有打開至相同的抬升高度。對於該等同相的閥而言 ，具有最高的抬升高度的閥的抬升高度與具有最低的抬升 高度的閥的抬升高度相比，該最低的抬升高度比具有最高 的抬升高度的閥的抬升高度低了 2 0 %或甚至5 0 %。 在該“額外的導管”可被完全地包含在該頭件內的同 時，該第一導管可刺穿該頭件的上外表面，在某些實施例 中，與該額外的導管相關連的閥的致動機構可刺穿該額外 的導管所在之處的頭件。或者，此相關連的閥可被用來作 動與該主要導管相關連的閥的致動機構相同的機構所致動 。在操作期間，該吸附器的這些實施例典型地包含用於： 前向流入口（或進入口）、前向流出口（或排出口）、逆 向流入口（或進入口）、及逆向流出口（或排出口）的四 個基本的主要導管’每一導管至少有一閥與其相關連。在 一些實施例中，多於一個閥可與該等基本導管的至少一者 -19- 201212995 相關連》—額外的閥增加與其相關連的導管的容量。典型 地，與一特定的主要導管或與該主要導管相關連的次要導 管相關連的閥，係實質同相地一起操作，以提供沿著一特 定的流路之在一方向上的流動。該吸附器的一些實施例只 使用延伸在該頭件外面的主要導管，沒有次要導管。這改 善了可從吸附器外接近之相關閥的維修的容易度。 在該吸附器的一些實施例中，該吸附器本體包含一吸 附器床，該流路的體積由下列組成：i )該吸附器床的固 體-流體接觸部分內的塡充式流路體積（packed flow path volume)及ii) 一介於該閥與該吸附器床之間的開放流路 體積（open flow path volume)，以及該吸附器床內的任 何開放流部分。典型地，該塡充式流路體積包含在該吸附 器床內離一固體-流體接觸表面小於2公分的距離、較佳 地小於1公分的距離的體積。如此界定的該塡充式流路體 積包含沿著該流路的固體及流體兩者之體積。典型地，它 代表一吸附器包含床塡料及流體流經的區域的大體積（ bulk volume )。該吸附器床的固體-流體接觸部分典型地 在該吸附器床的該部分的所有區域內具有一大於 0.5cm2/cm3的濕的面積。當使用於本文中時該“濕的面積 (wetted area) ” 一詞係指在一單位體積內流體/固體邊 界的面積除以該單位體積。當使用於本文中時該“濕的（ wetted ) ” 一詞係指一介於流體與固體之間的界面，而不 是指與特定的流體（如，水）接觸。該濕的面積在此領域 中亦被稱爲塡充表面積（packing surface area)，有時被 -20- 201212995 稱爲幾何表面積，且在此領域中被理解爲包括在通道中與 流經該床之大流量有關之流體/固體邊界。因此，濕的面 積典型地不包括在塡料或通道壁中之任何微型細孔的面積 。在一些實施例中，開放式流路體積與塡充式流路體積的 比例小於1，較佳地小於0.5。塡充式流路體積典型地係 藉由在一流體流經該吸附器本體時計算在該流路中發生固 體-流體接觸的體積來加以測量。開放式流路體積包含在 該吸附器本體的流路中其餘的體積，且不只可包括在該吸 附器本體內在該吸附器床上方及下方的空間，還包括在該 吸附器本體內沒有發生固體-流體接觸的區域，如混合區 或該吸附器床內沒有提供固體與沿著該流路流動的流體緊 密接觸的表面的其區域。爲了方便起見，開放式流路體積 典型地是在所有閥在其關閉的位置時來加以計算的。 在一些實施例中，該吸附器床包含一固定式的床核心 ，其包含能夠熱交換的固體材料。此等固體材料經選擇爲 能夠耐受該吸附器內的物理及化學環境且根據所想要實施 的吸附處理而可包括金屬、陶瓷或其它。在某些實施例中 ，至少一閥是提動閥，其包含一連接至一閥桿件的圓盤件 。該提動閥圓盤件典型地具有一面向近側的吸附器床的表 面，類似於在內燃引擎中遭遇的情形。該圓盤件的該表面 可以是實質圓形的，用來停放在一實質圓形的開口內。爲 了說明起見，“實質圓形”一詞可包括橢圓形，譬如在某 些高效能引擎中可見到的。此表面亦可以平的或有曲線的 (profiled )。在某些實施例中，提動閥圓盤件可具有一 -21 - 201212995 相對於該開口向內或向外彎曲的表面。 在一些實施例中，該提動閥的該表面係實質平行於該 近側的吸附器表面。其它適合此技術的閥對於熟習此技藝 者而言是已知的，且可包括轉動閥、套筒閥滑動閥、套筒 閥、柱塞閥及蝶型閥。該等閥係用可以承受在一吸附器內 的一特定的閥位置會遭遇到的溫度、壓力、吸附器維修時 程等條件的適合材料.所製成。例如，在高溫條件時可使用 陶瓷’而金屬閥則適合低於此溫度的大多數應用。根據吸 附器的設計’該提動閥朝向該吸附器床打開或背離該吸附 器床打開》在一些實施例中，該提動閥朝向該吸附器床打 開是較佳的’因爲易於管理在該管線及/或頭件設計中的 流動及壓降。在一些實施例中，會因爲兩個原因而讓該提 動閥背離該吸附器床打開是較佳的。首先，爲了釋放在一 過壓吸附器內的壓力，例如，該壓力大到足以克服一偏動 閉合彈簧所產生的力》這可以省掉對於分開的釋壓閥的需 求，且對於易受快速壓力累積影響的吸附器而言是很有幫 助的。再者’此等實施例比提動閥朝向該吸附器床打開的 實施例提供更少的滞死空間於該吸附器內》在此等實施例 中’一流動分配器對於控制形成的不同流動模式及充滿該 吸附器內額外的滞死空間是很有幫助的。 在一些其它的實施例中，一氣體分配器機構可被設置 在該等閥與該床表面之間。一示範性的氣體分配器機構被 描述在美國專利公開案第20〇7/0 1 44940號中。該氣體分 配器機構可將氣體引導至該床內被選定的通道中。在一較 -22- ⑧ 201212995 佳的實施例中，介於全開閥與該床表面之間的距離（譬如 ，在該圓盤件直徑的5至200%之間）提供足夠的空間給 此等分'配器。然而，這些機構的存在以及其它吸附器的特 徵（譬如，床支撐結構），會在該較佳範圍的較高的一端 造成一修改過的空間及/或造成床閥空間的選擇。 典型地，在操作期間介於位在完全打開位置的該提動 閥圓盤件平的或彎曲的表面與該吸附器床表面之間的距離 是在該圓盤件直徑的5%至200%之間，較佳地係介於該圓 盤件直徑的20%至80%之間。該提動閥典型地包含一提動 閥桿件，或桿，其延伸至其頭件外的一位置。該閥桿可被 一套管及或閥導引件包圍，其在允許閥桿沿著一直線路徑 運動的同時提供閥的支撐，以在操作期間導引該閥、且在 一些情形中密封該閥。在一些實施例中，一閥桿密封件係 與該閥桿相關連，如在往復式壓縮機中常見的棒桿塡料（ rod packing)。爲此目的，雖然一分離的閥密封件在使用 時較不易磨損，但在一些情形中，一閥桿密封件可以與一 套管或閥導引件相同。 在該吸附器的某些實施例中，每一閥都與一可從外部 接近的閥座相關連，該閥座套置於一進入該吸附器本體之 個別的入口及/或離開該吸附器本體的出口內，且藉由任 何適合的密封裝置（如，一藉由凸緣而被保持在定位的墊 圈）而密封至該頭件藉以將該將閥組件附裝至其個別的入 口。或者，該閥組件可藉由一可轉動的鎖合機構（如，一 轉動鎖定（turn-to-lock )或卡鞘機構）而被附裝至其個 -23- 201212995 別的入口。在其它的實施例中，該閥座可藉由使用旋入或 壓入座’或藉由將該閥座切削加工至該頭件內，而被安裝 在與該閥組件分開之該頭件中。 在一些實施例中，該提動閥包含一可線性地致動的閥 桿，其可與一致動器嚙合以藉由對該閥桿施加直線運動來 打開及關閉該閥。該致動器是氣壓致動、液壓致動、及電 磁致動於至少一方向上的致動器的至少一者。在其它實施 例中，該致動器可被一凸輪軸致動於至少一方向上。一交 替復位機構（如，彈簧）可被使用在某些實施例中，如具 有閥關閉偏動的實施例中。一交替致動方式爲使用共同的 致動器於一特定的流體流動流共用之被直線地排列的多個 閥。 在某些實施例中，提動閥可包含一圓盤件，其連接至 —實心的圓柱形桿件。該提動閥的直徑（)(下標“ p ”代表提動閥）係橫跨該圓盤件來予以測量的。抬升高度 (lift ) ( )係該提動閥被平移以產生一用於流動的打 開區域的距離‘來予以測量。提動閥的組件的特徵可以是閥 與閥之間的距離。該間距（心）係指閥中心至閥中心之間 的距離。因此，如果兩個等直徑（Ι»Ρ)的閥具有一完全等 於Dp (即，1 〇〇%的化）的間距，則該二提動圓盤件的 圓周剛好彼此接觸。閥間距、或閥之間的距離的特徵爲閥 的中心至中心的測量値爲該閥直徑的百分比。當該等 閥靠得比較近時，該等閥會在該吸附器的內部產生一流動 限制，且在吸附器的外部產生一可建造性的問題。又，大 -24- ⑧ 201212995 的閥間距會產生關於流動面積的足夠性及進入該床的流動 分佈的問題。因此，適當的閥間距應在這些相矛盾的因素 之間取得平衡。該等閥的間距典型地介於閥直徑的12〇% 至4 0 0 %之間，較佳地介於1 4 0 %至2 0 0 %之間。關於不同 直徑的閥之間的間距，平均直徑可被用作爲除數。此較佳 的間距適用於在一給定的頭件上每一相鄰的閥，無論這些 閥是否載送相同的流體流。每一相鄰的閥並沒有被期待是 具有相同的間距，但每一相鄰的閥在上述的範圍內的間距 是較佳的。 在某些實施例中，與一特定的頭件相關連的該等圓形 的提動閥是實質圓形的、直徑是一致的且中心至中心相距 爲平均提動閥圓盤件直徑的1 2 0 %至4 0 0 %，較佳地，中心 至中心相距爲平均提動閥圓盤件直徑的140%至200%。 在一些實施例中，該吸附器提供以下所列的至少一者 :i)當流體流經一閥時，閥壓降是該吸附器內部壓降的 1% 至 100%之間；ii)—入口流（inlet stream)與一出口 流的一者的總流（total stream)提動閥流動面積與吸附器 流動面積的比例在1 %至3 0 %之間；i Π ) —介於由下面的 式1所界定的最小値DPMIN與一由下面的式2所界定的最 大値D p M a X之間的提動閥直徑： (Dpmin)[英吋]= 0.1484 + 0.4876*DB[英 H尺]， 式 1 (D pM IN )[公分]=〇 . 3 7 6 9 + 0.0 4 0 6 * D b [公分]， 式 la -25- 201212995 其中DB是流動面積的直徑，其單位係如中括號內所示； (DPMAX)[英吋]= 1.6 1 1 3 + 1.865 7*Db[英呎]， 式 2 (DPMAX )[公分]=4_092 7 + 0.1 5 5 5 *Db[公分]， 式 2a 其中D b是流動面積的直徑，其單位係如中括號內所示； iv ) LP/DP (閥抬升高度與提動閥直徑的比例）在3%至 25%的範圍內；及v)至少50毫秒的閥抬升時間。應瞭解 的是，該提動閥流動面積APFI與閥的直徑、抬升時間及 數量有關，且是由下面的式3來界定：

ApfI = NfI*7T *DpFI*LpFI 式 3 其中FI是“前向流入口” ，A是面積，N是閥的數量，D 是直徑，及L是抬升闻度。 典型地，該吸附器提供以下所列的至少—者：i )當 流體流經一閥時，閥壓降是該吸附器內部壓降的5 %至 2〇%之間；Π)—入口流（inlet stream)與一出口流的一 者的總流（totalstream)提動閥流動面積與吸附器流動面 積的比例在2 %至2 0 %之間；i i i )—介於（D ρ μ , n )[英吋 ]==〇.1 484 + 0.4876*Db[英呎](其中DB是流動面積的直徑 ，單位是英卩尺）的最小値與（DpmAX )[英吋 j = 1.6113 + 1_8657*Db[英呎](其中DB是流動面積的直徑 ，單位是英呎）的最大値之間的提動閥直徑；iv ) Lp/Dp -26- ⑧ 201212995 (閥抬升高度與提動閥直徑的比例）在5%至20%的範圍 內；及v)介於1〇〇至500毫秒的閥抬升時間。又，一特 定的入口流或一出口流的總流提動閥流動面積與吸附器流 動面積的比例是介於1 %至30%之間，較佳地介於2%至 2 0%之間。 在某些實施例中，該吸附器的特徵亦可在於該提動閥 與該床塡料之間的距離或間隙。例如，打開間隙（G〇 )是 當該閥打開時，介於吸附器床表面與該提動閥之面向該近 側的吸附器床表面之平的或彎曲的表面之間的距離，及該 關閉間隙（Gc )被界定爲當閥關閉時的距離。在許多實施 例中（譬如圖3所例示者）這些數値的差値（Gc-G〇 )等 於抬升高度LP。 使用提動閥可以在閥打開時藉由被提供之大的流動面 積而能夠有高流率。流動面積通常爲閥圓周（π* DP)及 閥抬升高度（LP)的乘積。在提動閥中，就如同在其它閥 中，當流體流經該閥時會有一些壓力的減少（其被稱爲壓 降）發生。相類似地，當流體流經介於閥與閥之間之包含 吸附器內部物質的流路時會發生壓降。一適當範圍之閥的 壓降對總吸附器壓降的比例可讓相矛盾的因素間獲得平衡 ，其中該床內的流動分布有低的閥壓降是較佳的，而對於 高流率與較小的/較少的閥而言，高的閥壓降是較佳的。 因此，閥壓降典型地介於該吸附器內部壓降的1 %至1 〇〇% 之間，較佳地係介於該吸附器內部壓降的5%至20%之間 -27- 201212995 提動閥逆流式吸附器的許多應用係以用於每一流體流 的提動閥流動面積對該吸附器流動面積的百分比來予以有 利地明確指明，其中每一流體流的提動閥流動面積是由在 該流體流上的提動閥的數量及特性來加以計算，及該吸附 器流動面積被計算爲該吸附器床接受或排出該流體流的截 面積。例如，考量一組用於前向流動方向的流（其爲流動 入口）的NFI提動閥（FI =前向入口），其總提動閥流動 面積（APFI)爲Nfi*tt*Dpfi-Lpfi。對於一典型的圓柱形 吸附器而言，其中該流動係沿著該圓柱的軸線，DB是該 床的直徑，因此該吸附器流動面積爲！4 κ DB2。就如同對 壓降產生的作用一樣地，一適當範圍之總流提動閥流動面 積對吸附器流動面積的比例可平衡相矛盾的因素。用於每 一特定的入口流或出口流之閥的數量及大小可被選擇，以 提供一介於1 %至3 0 %之間、較佳地介於2 °/。至2 0 %之間之 一特定的入口流或出口流的提動閥流動面積對吸附器流動 面積的比例。換言之，流經用於前向流入口或逆向流出口 的提動閥流動面積的流量是流經吸附器流動面積的流量的 1 %至3 0%，較佳地是2%至20% »在一些實施例中，該逆 向流吸附器的許多應用係以特定的提動閥直徑及抬升高度 來加以有利地明確指明。提動閥直徑（DP )被有利地界定 爲與該吸附器流動面積的直徑（DB )成比例。對於非圓柱 形的吸附器流動面積而言，一等效直徑可被計算成 (4A/7if。一適當的直徑範圍可令人滿意地平衡對於高流 率、均勻的流動分布、及最小的複雜度之相矛盾的需求。

-28- 201212995 較佳的提動閥直徑並不是直徑的一單純的分數（fraction )，而是隨著床直徑的改變而連續地改變。提動閥直徑的 範圍可介於一最小値（DPMIN )與一最大値（DPMAX )之間 ，其中該最小與最大値被表示爲床直徑的函數如下列方程 式：DPMIN[英吋]=0.1 484 + 0.4876*DB[英呎]及 DPMAX)[英 吋]= 1.6113 + 1.8657*DB[英呎]。 一適當範圍的該閥抬升高度（LP)對提動閥直徑（DP )的比例可平衡閥壓降、閥效率、床流動均勻度、及改善 機械複雜度等因素。閥抬升比（LP / DP )典型地介於3% 至2 5 %之間，較佳地，介於5 %至2 0 %之間。 除了上述關於提動閥流動面積、直徑、及抬升高度的 尺度之外，提動閥流動面積與閥的直徑、抬升高度及數量 的關係可如下列的等式所示：Apfi = Nf!* π *DPFI*LPF1 (以 一氣流爲例；FI下標代表前向入口）。適合—吸附器的 閥的數量是根據爲了其它參數而製定的規格所實施之吸附 器設計所得到的結果。根據本文所提供的規格所設計而得 到的閥數量，可平衡數個彼此矛盾的目的。使用較少的閥 會導致這些閥較大以滿足流動面積的需求。較大的閥需要 較大的抬升高度及較大的閥-床間隙（Go) ’因此會增加 吸附器頭件與吸附器床間的距離’造成更多開放的流路體 積。太多的閥加到吸附器上除了需要更多的複雜歧管’也 增加吸附器花費。包含這些特徵的示範性設計可在例1及 例2以及圖1及圖2中找到。 在本發明的一或多個實施例中的吸附器可允許在該閥 -29- 201212995 組件與進入到該吸附器床的入口之間有非預期之小間隙。 將此間隙最小化可有利地將有害於逆流式吸附器效率的開 放流路體積最小化。開放流路體積與介於吸附器床與閥之 間的間距有關。開放流路體積沒有任何實質數量的塡料， 或熱傳遞固體，因此對於發生在該吸附器內的氣流處理並 沒有提供任何貢獻。然而，在該開放流路體積內的流體仍 然在該流路內，因而可在流動方向被逆轉或在流動方向被 逆轉之前沖洗需要被回收的流體其它情形中，從一步驟被 傳遞至下一個步驟。本發明的一或多個實施例減小開放流 路體積，因而得以降低沖洗的需求及/或減少從一步驟至 下一步驟的產物損失。所用之塡料的關鍵熱傳遞特性在壓 力擺動重組技藝中是熟知的，且在如本發明中所描述地使 用及設置提動閥時，可得到預期之外的流動分布特性。以 該打開的提動閥與該吸附器床表面之間的高度爲特徵之分 布空間可在該吸附器中被最小化。用於入口閥之床-對-提 動閥的高度（G〇)典型地是在該提動閥直徑的20%至80% 之間。因爲對於出口或排放閥而言良好的流動分布不是一 個問題，所以該最小的床·對-提動閥高度可以比入口或進 氣閥的高度小。典型地，用於出口閥的該床-對-提動閥的 高度（G〇)的範圍是在提動閥直徑的5%至80%之間。這 些數値代表有吸引力的最小間隙尺寸。較大的間隙可被用 來容納其它的吸附器內部構件，如床支撐件或燃料分布系 統。 在一工業用柴油引擎的代表性例子中的閥抬升時間約 -30- ⑧ 201212995 爲0.004秒（4毫秒）。典型地，這些閥係用一凸輪軸打 開，且閥在一定的曲柄角度內（典型地從完全關閉到完全 打開的約2 5度的曲柄軸轉動角度內）都保持打開。使用 於該吸附器內的閥可使用一氣動式致動器來打開且可在關 閉之前被保持在完全打開的位置持續一段時間。該等閥的 打開及關閉時間係根據該吸附器的總循環時間。使用於本 發明的一些實施例中的提動閥具有在提動閥引擎技藝中預 料不到的抬升時間。閥打開時機被區別，因爲在一逆流式 床系統中閥打開控制速度的速率會改變，且這些改變會衝 擊床的性能及耐用性。太快的閥抬升時間（如使用於引擎 中的抬升時間）在本發明的技術中是不想要的，因爲此時 間會在床速度上造成太快速的改變。典型地，閥的抬升時 間可大於5 0毫秒，如介於5 0至1 0 0 0毫秒之間，較佳地 介於100至5 00毫秒之間。一完整循環的持續時間被界定 爲r，且閥的總提升高度被界定爲λ。典型地，一使用吸 附器的處理使用了兩個或更多個爲一組的吸附器，致使一 或多個吸附器在前向方向上操作，而一或多個其它的吸附 器是在逆向方向上操作。一單一吸附器可根據吸附器數量 及該循環的設計而保持在一前向或逆向流動步驟中持續總 循環時間（r )的約1 5 %至約8 0%。該等閥的抬升時間可 在O.Olr至0.051·的範圍內。 如稍早提到的，在本發明的第二態樣中一吸附器包含 :a) —吸附器本體，其部分地包圍一包含兩個實質相反 的開口端的吸附和V或熱交換區域；b )第一頭件，其蓋住 -31 - 201212995 該吸附器本體的一端；C)第二頭件，其蓋住該吸附器本 體的該相反端；d)固定式床，其包含一靠近該第一頭件 的區域，一靠近該第二頭件的區域及一位在該二區域之間 的中央區域，該固定式床被設置在該吸附器本體內並包含 能夠提高與氣體流的吸附性和/或熱交換的固體材料；e ) 至少一與該第一頭件相關連的氣體流入口，其打開一穿過 該第一頭件並進入該吸附器本體的路徑，及至少一與該第 二頭件相關連的氣體流出口，其從該吸附器本體打開一穿 過該第二頭件的路徑；f)至少一入口提動閥，其控制該 氣體流入口並與和該入口相關連的該頭件相整合，該入口 提動閥包含一可線性地致動的閥桿；g)至少一出口提動 閥’其控制該氣體流出口並與和該出口相關連的該頭件相 整合’該出口提動閥包含一可線性地致動的閥桿；及h) 至少一致動器，其可與f)及/或g)的該可線性地致動的 閥桿嚙合’以藉由施加直線運動至該提動閥，來讓閥打開 及關閉’以容許氣體從該吸附器外面進入到該吸附器本體 內部，並從該吸附器本體內部出到該吸附器外面，以提供 可交換的流體操作。 在此態樣某些實施例中，該吸附器更包含i)至少一 與該第二頭件相關連的氣體流入口，其打開一穿過該第二 頭件及該吸附器本體的路徑及至少一與該第一頭件相關連 的氣體流出口’其打開一穿過該吸附器本體及該第一頭件 的路徑’它們具有類似於f) 、g )及h )之相關連的入口 提動閥或其它入口流控制機構、出口提動閥及致動器。 ⑧ -32- 201212995 如稍早提到的，一第三態樣係有關於一種用於逆流式 吸附器內至少兩氣體流的快速氣體流切換的方法，該吸附 器包含一吸附器本體其部分地包圍一包含兩個實質相反的 開口端的吸附和/或熱交換區域，其中一第一頭件蓋住該 吸附器本體的一端及一第二頭件蓋住該吸附器本體的該相 反端、一固定式床，其被設置在該吸附器本體內並包含能 夠提高與氣體流的吸附性和/或熱交換的固體材料。該方 法包含：i)將至少一第一氣體流從一或多個入口氣體源 引導至與該第一頭件相關連的至少一氣體流入口，穿過該 第一頭件並進入到該吸附器本體內，及將一經過處理的第 一氣體流從該吸附器本體排出並穿過該第二頭件到達與該 第二頭件相關連的至少一氣體流出口；其中該導入及排出 係分別由位在該第一頭件內的至少一進氣提動閥及位在該 第二頭件內的至少一排氣提動閥來控制；及ii )將至少一 第二氣體流從一或多個入口氣體源引導至與該第二頭件相 關連的至少一氣體流入口，穿過該第二頭件並進入到該吸 附器本體內，及將一經過處理的第二氣體流從該吸附器本 體排出並穿過該第一頭件到達與該第一頭件相關連的至少 一氣體流出口，其中該導入及排出係分別由位在該第二頭 件內的至少一進氣提動閥或其它進氣流控制機構及位在該 第一頭件內的至少一排氣提動閥來控制。 在一或多個實施例中，該，設備係以每分鐘0.1至2〇 循環（較佳地每分鐘1至15循環）的速率在循環，及壓 力係擺動在範圍從〇至500 0kPa的總壓力之間。本發明的 -33- 201212995 吸附器能夠可靠地在這些環境中操作。 一示範性實施例被示於圖1中。圖1爲依據本發明的 一實施例之具有單一頭件及相關連的閥組件之不對稱吸附 器的示意圖。該吸附器101包含一具有吸附器床103的吸 附器本體102，該吸附器床103具有一實質不透氣體的隔 板104其將該吸附器床分隔成左側吸附器床105及右側吸 附器床106。該吸附器床的上部被一單一頭件107蓋住該 隔板104向上延伸至該頭件107。該頭件107內的入口開 口 108被開設在該左側吸附器床105上方且被藉由第一導 管109予以給送。一導管，譬如導管109及1 15，可以是 一管子或其它流體運送機構其被設置成一歧管（未示出） 的一部分或從該歧管延伸出。一導管，譬如導管109及 1 1 5，可從該頭件1 07外面延伸到至少部分地穿過該頭件 。該第一導管109可從該吸附器本體102外面延伸穿過該 頭件107上的一開口並朝向該左側吸附器床105。一前向 流入口提動閥110可安裝該頭件內，其在被安置時會與一 插設在該頭件內之分開的閥座（未示出）接觸或與該頭件 本身接觸，並控制從該頭件外面進入位在該左側吸附器床 105上方的的左上方開放空間111的流體流。該入口提動 閥110被向上移動以進入該閉合的縮回位置且在被向下移 動時打開。當該入口提動閥110打開時，流體從該第一導 管1 09向前流經該入口提動閥1 1 〇進入一流路，經由該開 放空間1 1 1通過該左側吸附器床1 0 5進入一在該吸附器床 1 03底下之共通的下開放空間1 1 2，然後到達該右側吸附 -34- 201212995 器床1 06及右上方開放空間1 1 3，該流路從該右上方開放 空間延伸至前向流出口提動閥114，其安裝在該頭件107 內且其在被安置時會與一分開的閥座（未示出）接觸或與 該頭件本身接觸。安裝在該頭件107內的該出口提動閥 114控制從該右上方開放空間113至一第二導管115的流 動，該第二導管從該出口提動閥114延伸通過該頭件到達 該頭件外面的一個位置。與該入口提動閥110 —樣地，該 出口提動閥114被向上移動以進入該閉合的縮回位置且在 被向下移動時打開。（另一種配置亦可被實施，其中該入 口提動閥110及該出口提動閥114被向下移動進入該閉合 的位置且向上移動離開該吸附器床進入該打開位置。）該 第二導管115可以是一管子或其它流體運送機構其被設置 成一歧管（未示出）的一部分或從該歧管延伸出。該第二 導管115可從該吸附器本體102的外面延伸穿過一在該頭 件1 07內的開口，朝向該右側吸附器床1 06且可被用來將 產物從該吸附器床1 0 3引導至該吸附器1 0 1外的一個位置 〇 在操作期間，該入口提動閥110及該出口提動閥114 實質上是同相（in phase )，即它們實質地在同一時間打 開及關閉。因此，當打開時，它們允許流體從該第一導管 109流至該第二導管115。一對應的閥與導管（未示出） 組可提供沿著該通過該吸附器床的流路的一在逆方向上的 逆向流，其具有一在該右側吸附器床106上方的逆向流入 口閥及一在左側吸附器床105上方的逆向流出口閥。該第 -35- 201212995 二組閥亦典型地相對於彼此實質同相地操作，而與該第一 組閥係實質反相地（opposite phase )操作。因此，第一 及第二閥（第一閥對）同時打開，而第三入口提動閥與第 四出口提動閥（第二閥對）在流動是在前向方向上（從該 吸附器的左邊到右邊）時被關閉。第一閥對的第一及第二 閥然後被關閉，而該第二閥對是打開的，用以允許在逆向 方向上的流動。 在另一實施例中，使用一特別的對稱閥圖案可主宰一 大於該在不考量對稱性下被選擇之DPMAX的閥直徑。例 如，吾人可使用與一圓柱形吸附器床設計的圓形端部相關 連的六或七個閥構成的六角形圖案。如果中心到中心的間 距是2閥直徑的1 20%的話，則閥的大小將會是吸附器器 直徑的27.8% β又，當中心到中心的閥間距是2閥直徑的 140%的話，則閥的大小將會是吸附器器直徑的23.8%。例 如，一直徑爲96英吋（2.44公尺）的吸附器床可受惠於 一直徑爲22.85或26.7英吋（58或67.8公分）的閥。對 於這些實施例而言，DP MAX可以是吸附器直徑的一大的 比例，就如（DPMAX)[英吋]= 1.6 1 1 3 + 1.8 65 7 *DB[英呎]或 (DPMAX)[公分]= 4_0927 + 0.2 3 8 *DB[公分]所界定。可被理 解的是，其它的變化亦在本發明的技術範疇中被預見。 非對稱逆流操作典型的要求是，流動於前向方向上的 氣體成分不同於流動於逆向方向上的氣體成分。例如，在 前向方向上流經該進氣閥的氣體成分不同在逆向方向上流 經該進氣閥的氣體成分。 -36- 201212995 如被應用在一具有多個閥及導管的大規模吸附 ，本發明之吸附器的一示範性實施例如示於圖2中 圖2爲依據本發明的一實施例之具有兩個相反的頭 關連的閥組件之不對稱吸附器的示意圖。該吸附器 含一圓柱形壁及圓柱形絕緣層，其以剖面圖方式顯 側壁202、左絕緣層204、右側壁206及右絕緣層 一吸附器床210包含一上吸附器床部分212、一具 合區216的下吸附器床部分214，該混合區可包含 結構。該吸附器被一上頭件2 1 8及一下頭件220蓋 成一上開口區222及一下開口區224，這些開口區 是由開放流路體積所構成。在逆流式吸附器內的此 路體積包含氣體，如果未加以適當管理的話，該氣 如藉由在該循環的前向流動步驟與逆向流動步驟之 而從該循環的前向流動步驟跨越到逆向流動步驟， 可。將開放流路體積最小化可有利地減小在一循環 管理的體積、減少循環時間及提高效率。該上頭件 該下頭件220包含開口，閥結構可被插入到該等開 介於該頭件與該吸附器床之間的該上或下開放流路 可包含分布管線（未示出）其直接將燃燒用的燃料 該吸附器200內。 該上頭件2 1 8包含各式開口，譬如用於前向流 管230及逆向流入口歧管232的的開口 226及228 被圖示爲被一提動閥所佔據）。前向流入口閥234 流入口閥23 6被設置穿過該等歧管並控制該等開口 器上時 所示。 件及相 200包 示爲左 208 〇 有一混 一混合 住，形 實質上 開放流 體可例 間沖刷 反之亦 期間被 218及 口內。 體積亦 導入到 入口歧 (後者 及逆向 。前向 -37- 201212995 流入口閥234及逆向流入口閥236爲提動閥，其（如閥 236所圖式的）包含一連接至—桿件240的圓盤件238, 該桿件可被設置在一套管或閥導引件241內。該桿件240 被連接至一致動機構242，其施加一直線運動至該閥。可 被理解地’開口 226及228與相關連的歧管230及232可 形成用於流體流的導管，其由該上頭件2 1 8的外面延伸到 至少部分地穿過該上頭件218。此示範性實施例有利地讓 每一閥相關聯一獨立的致動機構，這可將致動機構故障侷 限在一單一閥。或者，一控制多個閥的單一致動機構可被 提供。大體上，用於入口歧管的該等開口及入口閥的直徑 比用於出口歧管的開口及出口閥的直徑小，因爲通過該等 入口的氣體體積小於通過出口的產物體積。在圖2中，該 等前向入口閥是在打開的位置，而該等逆向出口閥是在關 閉的位置。 —類似的歧管及閥配置與該下頭件22 0相關連。該下 頭件220包含各式開口，譬如示範性用於前向流出口歧管 248及逆向流入口歧管250的開口 244及246。（開口 246被部分地擋住，因爲該逆向流入口閥254是在關閉的 位置。）標號246的“尾巴（tag ) ”是一箭頭，其指向 穿過逆向流入口閥254及進入該開口 246。開口 244及 246及相關連的歧管248及250可形成用於流體流的導管 ，其由該下頭件220的外面延伸到至少部分地穿過該下頭 件220。前向流出口閥25 2及逆向流入口閥25 4被設置穿 過該等歧管且控制該等開口。再次地，該前向流出口閥 -38- ⑧ 201212995 252及該逆向流入口閥254爲提動閥，其包含一連接至— 桿件的圓盤件，該桿件可被設置在一套管或閥導引件內。 如前向流出口閥252所示，該桿件被連接至一致動機構 25 6其施加一直線運動至該閥，類似於上文中所述者。該 實施例有利地讓每一閥相關聯一獨立的致動機構，這可將 致動機構故障侷限在一單一閥。或者，一控制多個同相地 操作的閥，較佳地一群多個逆向流入口閥的單一致動機構 可被提供。該吸附器閥設計的一部分包括密封該吸附器（ 特別是在該等閥的周圍處），用以防止產物氣體的外洩。 適合的密封件包括桿塡料（rod packing)，如用於閥的桿 件或軸的往復式壓縮機式密封件。閥致動機構提供適當的 力量及抬升時間，並符合吸附器的設計壽命。典型地，該 致動機構是氣動控制的致動器其被彈簧復位且在致動器故 障時被偏動以關閉。 在圖2中，逆向流出口閥236是在關閉的位置，而前 向流入口閥234是在打開的位置。因此，圖2顯示氣體是 在向前流動，從該上頭件2 1 8的前向流入口歧管23 0經過 該吸附器床210並進入該下頭件220的前向流出口 244。 兩個逆向流閥（逆向流出口閥236及逆向流入口閥254 ) 在此時是關閉的。在該循環的下一個階段，前向流入口閥 (234及25 2 )關閉，且下頭件的逆向流入口閥254以及 上頭件218的逆向流出口閥236開啓，促使氣體從該下頭 件2 2 0經過該吸附器床2 1 0及流出該上頭件2 1 8的逆向流 動。 -39- 201212995 典型地，每一閥對（valve pair)包含一·前向流入口 閥及一前向流出口閥的該等前向流閥對其每一閥對的成員 係一起同相地（in phase )操作。一前向流閥對可設置在 它們各自的頭件上彼此正對，閥桿平行於吸附器側邊且被 一共同的致動機構所驅動。相類似地，每一閥對（valve pair)包含一逆向流入口閥及一逆向流出口閥的該等逆向 流閥對其每一閥對的成員彼此係同相地（in phase )操作 ’且如果需要的話可設置在它們各自的頭件上彼此正對， 閥桿平行於吸附器側邊且被一共同的致動機構所驅動。大 體上，前向流閥對與逆向流閥對係完全相反地操作，使得 當一前向流閥對打開時，逆向流閥對是關閉的，反之亦然 。當吸附器上的每一閥具有它本身自己的致動機構時，如 果只由單一閥故障的話，該吸附器可持續操作，並可將一 單一閥移除並更換而無需拆解整個吸附器。或者，控制相 同的進料/產物閥桿的多個閥可用一共同的致動器來予以 驅動。 吸附器床210包含一上吸附器床部分212、一具有混 合區216的下吸附器床部分214，該混合區可包含一混合 結構。該下吸附床部分亦可包括支撐該床的重量的結構（ 未示出）。典型的吸附床材料包括蜂巢型獨塊體（ honeycomb monolith)，其具有筆直的通道將壓降最小化 及有更大的吸附器長度。使用於該吸附器內的蜂巢型獨塊 體典型地具有約每平方英吋16個通道（通道/平方英吋） 至約3200通道/平方英吋（2.5-500通道/平方公分）的通 201212995 道密度。或者’用於吸附床部分212及214中的一 者上的塡料可以更加迂曲，譬如發泡型獨塊體及塡 (packed bed )。用於本發明的技術的典型發泡型 的孔洞密度的範圍是在約5ppi (每英吋的孔洞 lOOppi (即，2-40孔洞/公分）。用於本發明的技 型塡充式床具有塡料其具有範圍在約60每英呎（f 約3 000 ft·1 (即2-100 cm·1 )的濕的表面積。在 ，總流路是用在開放區222及224中以及在床212 及在混合器216中的體積來表示。開放式流路體積 含開放區222及224，而塡充式流路體積主要包含 混合器區212，214及216。 相較於傳統的閥而言，將大型提動閥整合至吸 頭件中可大幅地降低該吸附器床與該閥之間非生產 積。此外，此實施例容易製造及操作，具有足夠數 被配置在一吸附器頭件上來提供足夠的流動面積以 所想要的壓降操作，典型上閥壓降介於吸附器內部 1%至100%，較佳地介於吸附器內部壓降的5%至 在圖2的內容中，吸附器內部壓降可包含該上開放 與該下開放區224之間的壓力差。在圖2的內容中 降包含一歧管（如，230 )與超越一打開的閥（如'' 的開放區（如，222 )之間的壓力差。如稍早提到 壓降典型地介於吸附器內部壓降的1 %至1 00%，較 於吸附器內部壓降的5%至20%。此外’來自於該 氣流可被適當地分布在床的整個寬度上。此實施例 者或多 充式床 獨塊體 )至約 術的典 V1 )至 圖2中 及214 主要包 該床及 附器的 性的體 量的閥 容許在 壓降的 2 0%。 區222 ，閥壓 -234 ) 的，閥 佳地介 等閥的 可與一 201212995 實質地包含可消除任何徑向分散之在流動方向上平行的通 道（如，上一段落中提到的蜂巢式獨塊體）的吸附器一起 使用。有利的逆流式吸附器技術提供橫跨床截面之高度速 度均句性，例如以速度標準差予以量化使得軸向通過該床 的駐留時間可以是相近似的。詳言之，用於壓力擺動重組 的逆流式吸附器技術在該吸附器床塡料外的開放體積中需 要一高程度的流動分布，因爲該等平行的通道組成，如在 蜂巢式結構中者，在氣流進入床之後即限制了氣流的進一 步散布。本發明的技術在提供一頭件整合式（head-integrated ) 提動閥 吸附器 上特別 有用 ，其 將來自 整合式 提動閥的氣流散布至一平行通道蜂巢式床塡料中。 圖3顯示該吸附器上頭件300的詳細垂直剖面圖，其 顯示出在一吸附器床表面301上方的歧管內定位處的整合 式閥組件。前向流入口閥組件302包含閥座機構304，其 與該頭件及該閥組件界接且附裝至該頭件上的一開口內， 以提供一前向入口開口於該頭件中。該前向流入口閥組件 3 02進一步包含一提動閥3 06，其具有一連接至一桿件 310的圓盤件308，該桿件部分地被一中空的圓筒形閥導 引件312包圍，將該閥座機構連接至該閥導引機構的支撐 臂3 1 4從該閥導引件延伸出。該前向流入口閥組件3 02延 伸穿過一作爲一輸送管之垂直的歧管管子315到達該閥開 口。該垂直的歧管管子315與一水平的歧管管子316交叉 ，入口氣體經由它被引導至該閥且經由該閥最終被引導至 該吸附器床301»流體從該水平的歧管管子316及該垂直

-42- 201212995 的歧管管子315至少部分地流穿過該頭件300的開口，其 提供一讓流體從頭件3 00的外面至少部分地流穿過該頭件 的導管，其中當該提動閥306上在打開的位置時，流體繼 續通過該閥座機構304。該導管可包括該閥座機構304、 中空的圓筒形閥導引件312、垂直的歧管管子315、水平 的歧管管子3 16、閥致動構件3 20及/或用於入口閥組件 3 02的組件軸環3 1 8。該垂直的歧管管子3 1 5被該閥組件 軸環3 1 8蓋住，該閥導引件3 1 2及該閥桿件3 1 0延伸穿過 該軸環。在該軸環318上方的是一閥致動構件320，其氣 動地控制該閥桿件的直線運動及通過該前向流入口開口的 流體通道，該前向流入口開口被該閥座機構3 0 4包圍。一 大直徑的逆向流出口閥組件3 22被附裝在該上頭件的一逆 向流出口開口內。閥組件324，326及328代表額外的閥 組件，即分別爲一前向流入口閥組件3 2 4、一逆向流出口 閥組件326、及另一前向流入口閥組件328。每一額外的 閥組件類似於上文所述的前向入口閥組件。前向流入口閥 組件320 ’ 324及328係以它們的閥在關閉位置被顯示， 而逆向流出口閥組件322及326則是以閥是在打開位置被 顯示，其顯示出抬升高度L p、打開間隙G 〇、及關閉間隙 Gc。 每一閥組件包含一閥座、一圓盤其與該閥座匹配、一 桿其附著至該圓盤、一用於該桿的導引件、一從該閥座至 該導引件的附裝結構、線性軸承、密封系統、及一致動器 。該閥座可被附裝至該導引件且在安裝於該頭件中之前被 •43- 201212995 組裝、可被沖壓（pressed)或車螺紋（threaded)至該頭 件中、或可被機械加工至該頭件中，就好像一使用一包含 該歧管及閥的整合式頭件的情況。該圓盤可以是圓形、橢 圓形、半球形、或任何可允許安裝一桿以致動該圓盤的所 需形狀。該圓形或橢圓形圓盤可以是最有效率的形狀。用 於該閥桿的導引件包括用於該閥桿的該等線性軸承及密封 件。該致動器可以是一電磁致動器、氣動致動氣、液壓致 動器、或一凸輪軸其根據循環時間以該處理所想要的速率 轉動。該致動器可同時對數個閥施加運動或可個別地對每 —閥施加運動》在該閥座被附裝至該導引件的例子中，該 閥組件（其可包括上文所列的組件）可如一單元般地很容 易從該吸附器頭件被取下，用以在該閥組件需要被更換時 方便該吸附器的修理。該組件可藉由在該歧管頂部的凸緣 上的螺栓而被附裝於該吸附器頭件內。或者，一旋轉鎖定 式（或卡銷）系統可被使用，其中該閥組件被插入且該閥 組件被旋轉直到它被鎖至定位爲止。然而，這對於大形閥 及高溫流體而言是較不好的。 在其它實施例中，每一個整合式閥組件包含一閥座機 構其可鎖固至該頭件的開口內、支撐臂其將該閥座機構固 定至一中空的閥導引件、一在該閥導引件內的閥桿件其被 固定至一圓盤件’它的線性調整可改變進入該吸附器的流 動、一軸環其包圍該閥導引件，該軸環可固定至一垂直的 歧管管子的上開口、在該軸環上方係設置該致動構件，其 對它可接觸到的該閥桿件施加直線運動。每一整合式閥組

-44- 201212995 件可如一個單元般地很容易從該吸附器頭件被取下，用以 在該閥組件需要被更換時方便該吸附器的修理。閥座組件 典型地藉由一在該歧管的頂部的凸緣而被安裝至該頭件， 其中該整合式組件被下降到穿過該歧管的位置。此配置需 要閥組件在三個位置處被密封。該凸緣用一墊圏予以密封 、該閥桿使用一往復式壓縮機密封件予以密封、及該閥座 係使用一唇密封件而被密封至該吸附器的頭件。將該閥組 件安裝並密封至該吸附器內的另一個手段可以是一旋轉鎖 定式（或卡銷）系統，其中該組件被插入且整個組件被旋 轉直到它被鎖至定位爲止。然而，這對於大型閥及高溫流 體而言是較不好的。在本發明的一些實施例中，特別是該 閥開口於該歧管中而不是開口於該吸附器中，或該頭件可 在閥的安裝及移除時可被取下時，該閥座係藉由螺紋旋入 式或壓入式密封件或藉由將該閥座機械加工至該頭件本身 內而被安裝在與該閥組件分開的頭件中。類似於使用在汽 車式引擎中的非整合式閥組件亦可被使用。 圖4顯示一盤形、實質橢圓形的上頭件400以及相關 連的整合式閥組件在一相關連的歧管內的定位處的細部剖 面。該頭件的外部是由一實質橢圓形的外壁401所界定， 該外壁有足夠的厚度來承受在使用期間遭遇到的操作壓力 。前向流入口閥組件402包含閥座機構404其被安裝在該 頭件的平的地板405的一前向流入口開口，其與該吸附器 的吸附區緊鄰且提供一阻障。此地板405提供一可讓該閥 座機構404安裝於其上的表面’但並不作爲一壓力邊界。 -45- 201212995 該前向流入口閥組件402更包含一提動閥406其具有一連 接至一桿件410的圓盤件408，該桿件部分地被一中空的 閥導引件412包圍，支撐臂414從該閥導引件延伸出，該 等支撐臂將該閥座機構連接至該閥導引件412。前向流入 口閥組件402延伸穿過一作爲輸送管之垂直的歧管管子 415到達在該地板405的閥開口。該垂直的歧管管子415 與一水平的歧管管子416交叉，入口氣體經由它被引導至 該等閥且經由該等閥最終被引導至該吸附器床（未示出） 。流體從該水平的歧管管子416及該垂直的歧管管子415 至少部分地流穿過該平的地板405的開口，其提供一導管 用以在該提動閥406在打開的位置時，讓流體流過該閥座 機構404。此導管從頭件400外延伸到至少部分穿過該頭 件，且可包括該閥座機構404、閥導引件412、垂直的歧 管管子415、水平的歧管管子416、閥致動件420及/或用 於入口閥組件402的組件軸環418所有這些構件或其一部 分。該垂直的歧管管子415可藉由焊接417而被固定至該 橢圓形外壁401且被該閥組件的軸環418蓋住，該閥導引 件412及該閥桿件410延伸穿過該軸環。在該軸環418上 方的是一閥致動件42 0其氣動地控制該閥桿件410的直線 運動及通過該前向流入口開口的流體通道，該前向流入口 開口被該閥座機構404包圍。一大直徑的逆向流出口閥組 件4 22被附裝在該上頭件的一逆向流出口開口。閥組件 424，426及428代表額外的閥組件，即分別爲一前向流 入口閥組件424、一逆向流出口閥組件426、及另一前向 -46 - ⑧ 201212995 流入口閥組件428。每一閥組件類似於上文詳細敘述的 向入口閥組件。介於該橢圓形外壁401與該頭件的平的 板405之間及介於該等垂直的岐管管子之間的開放空間 用一適當的空間塡料固體（如具適當的耐溫性的低孔隙 材料，較佳地一低孔隙度陶瓷材料）來塡塞，以避免氣 阻塞在該頭件本身內，如430及432所示。 圖5A及5B爲示範性提動閥的示意剖面圖。如圖 及5B所示，提動閥500包括一閥桿501、圓盤件502、 筒503 (其亦被稱爲璋口）、及一環形埠區域504。如 5A所示，該提動閥500可非必要地包括一墊圈505。 圖5A所示，該提動閥500可非必要地包括一背部拉出 (back-pull-out )籠子5 06。該背部拉出式籠子的內表 界定該埠口的內徑。該圓盤件的外緣界定頭件外徑。該 筒5 03的內壁界定該埠口的內徑。 如圖5A及5B所示，提動閥包括兩種形態，即“ 凹的（innie ) ”或“外凸的（outie ) ”形態。如圖5A 示，該“內凹的”形態是一雙向閥，其將一桿與一桿頭 —關閉位置肢接（articulate )至一打開位置，其中該 頭在該打開位置時延伸在該容器的外部。如圖5 B所示 該“外凸的”形態是一雙向閥，其將一桿與一桿頭從一 閉位置肢接至一打開位置，其中該桿頭在該打開位置時 伸在該容器的內部。在這兩種形態中，當在該打開位置 ，該桿將該提動閥從其閥座推動打開，用以提供可容許 流量。如熟習此技藝者所知曉的，該提動閥的閥桿典型 刖 地 可 度 體 5 A 圓 ΕΞΙ 圖 如 式 面 圓 內 所 從 桿 關 延 時 的 地 -47- 201212995 是由一個或任何數量的致動器推動，其隨著不同種 動閥而改變。某些致動器是自動的，而其它的則需 。某些類型的提動閥涉及了使用一活塞室，其施加 該閥桿，該閥桿接著施加壓力至該提動閥。其它的 用螺線管線圈一其被稱爲提動螺線管閥一其使用一 繞的螺旋電線來施加力量至該閥桿上。 圖6A及6B例示其它示範性提動閥組件5 5 0 例示在關閉位置的提動閥組件5 5 0。圖6B例示在 置的提動閥組件550。提動閥組件5 50包括一靜態 體551，如圖6C所示，及一動態的圓盤件5 5 2如圖 不 ° 圖6A-6C所示的五個靜態的閥5 5 3被永久地 該靜態的閥本體5 5 1。該五個靜態的閥5 5 3對應於 口 554，其被稱爲埠口。該五個靜態的閥553與該 口 5 54對準及匹配。該動態圓盤件5 5 2往復運動用 個部件的運動來選擇性地打開及關閉五個閥。該等 與動態埠口的數量係根據整個設備預期的用途及尺 變。因此，只需要一個部件（即，該動態的圓盤件 的運動來打開或關閉所有五個閥。實際上，所有被 界定的埠口的總和現可提供增加的且有用的簾幕 curtain area )。而且，相較於在傳統的提動閥系統 運動的部件來控制一相近的簾幕流面積，此提動閥 爲只需要一個運動的部件來控制該被指定的簾幕流 所以它可提供一明顯的機械性好處。 類的提 要手動 壓力至 設計使 緊密纏 '圖6 A 打開位 的閥本 丨6D所 固定至 五個開 五個開 以用一 靜態閥 寸而改 5 52 ) 獨立地 面積（ 中多個 組件因 面積， -48- ⑧ 201212995 形成該等動態的及靜態的閥埠的獨立部件被牢牢地固 定，致使它們能夠承受極端的內部操作負荷條件，其包括 大範圍的震動頻率及致動器的動態衝擊負荷。閥5 5 3可非 必要地與一支撐環可操作地結合以提供額外的結構支撐。 爲了選擇操作條件，固定柱可與一整合的衝擊吸收器建造 ，用以在閥關閉時緩衝該歸座循環（seating cycle )。對 於需要軟的或可塑的（malleable)閥座材料的操作條件而 言，該動態的提動閥可相對於該靜態的閥本體轉動，這將 會造成持續地改變閥座表面的結果以避免不平均的磨損。 圖6D是一動態圓盤件552的正面透視圖，其顯示設 置在每一埠口 5 54之間之整合的流動葉片55 5。該等流動 葉片是非必要的，但如果有被使用的話，該等流動葉片 5 5 5的尺寸及形狀將與流體的種類及使用於任何給定的應 用中的流率有關。該閥桿角度可定向在一垂直的（90度 )與水平的（〇度）軸平面之間。該等閥桿的運動可經由 數個商業上被展示的且可獲得之機械化的驅動列系統來加 以致動。 圖6A-6D所示的提動閥導致：將閥表面積阻力最小 化、將該閥頭件底下的停滯面積最小化、及在無需增加閥 的數量之下增加有效的閥面積。爲了要克服過度的操作或 負荷情況（這會直接導致一高的表面阻力係數），該閥底 下的表面積可被減小。這可顯著地減少該動態提動閥底下 的總表面積，這可獲致用於工程時間、製造、材料及整體 單元可靠度之有利的成本節省。該最佳化的表面阻力可利 -49- 201212995 用範圍更廣之被作成用於一驅動列組件之簡化的機械化式 設備。 此技藝中的傳統知識是，當增加一傳統提動閥頭件直 徑的簾幕圓周長度變成是有必要時，將會有一所不想要的 缺點。無疑地，一傳統提動閥的閥頭件底下的停滯面積將 與表面積成正比地增加。在一些例子中，在每一提動.閥底 下具有一不想要的停滯區並不是較佳的。在本發明的動態 提動閥頭件底下的該所不想要的停滯區藉由利用或用該動 態提動閥上的多個閥埠口塡充該給定的區域而被方向性地 減小。具有一增加的及良好分布的流動形態的好處是，它 將方向性地減小該閥頭件底下的停滯區。 又，圖6A-6D所示之本發明的提動閥組件著重在藉 由以可用的閥嗥口來散佈（broadcasting )該面積，藉以 改善目前未使用的閥頭件表面或區域。亦即，以可用的閥 埠口來塡充該標準閥底下的格式面積（format area)。本 發明的另一個優點爲，它可在無需獨立地啓動每一分開的 閥埠口之下提供一立即的多閥埠口連通。該單一的動態閥 埠口控制該總閥埠口面積（其完全由靜態及動態閥埠口所 組成）。新穎的幾何組合可在無需增加提動閥的數量之下 增加增益面積。 圖7是沿著一安裝在一吸附物床上的提動閥組件的垂 直平面的剖面圖。如圖7所示，一個閥是在打開的位置（ 右邊）及一個閥是在關閉的位置（左邊）。本發明的閥埠 口可在同一時間打開或關閉，或可被設計來以一延遲特徵

-50- 201212995 (delay feature )完全打開或完全關閉。該被延遲的淳口 的閥淳口座可具有_一較長的推拔角度（taper angle)，造 成在該較短的推拔到達其極限之後，該埠口完全地打開。 在需要複雜的流動體系又不必提供額外的閥的例子中，使 用此特徵是有利的。又，本發明之具有一隔離的閥致動器 系統的經組合之設備可被策略性地設置在：壓力容器、處 理導管、動力產生引擎或任何需要一小巧且高產出率提動 閥服務的機械式實施例上。 該等被提出的閥組件在用於碳氫化合物（譬如，氣體 或石油處理）的開發及製造的吸附性動力分離方法、設備 、及系統中是很有用的。詳言之，該等被提出的方法、設 備、及系統對於將多種目標氣體從氣體混合物中快速、大 量、有效率地分離是很有用的。 提動閥被使用在氣體分離設備中，一目標氣體在該設 備中從一氣體混合物中被分離出來。擺動吸附容器可容納 多個吸附物床，每一吸附物床在任何一給定的時間點係經 歷一吸附循環i的不同步驟（從開始吸附到釋出到再生及另 一吸附循環的開始）。一完整的循環可從不及一分鐘到許 多分鐘，因此循環期間必需發生非常快的on/off氣流。對 於某些地點而言，譬如空間奇缺的離岸地點，設備較佳地 具有一儘可能小的覆蓋面積（footprint)。 在一或多個實施例中，最好藉由例如：（a)具有一 大的閥頭件直徑，（b)調整該閥的抬升高度，（c)調整 該閥循環的持續時間（d)增加提動閥位置的數量，及（e -51 - 201212995 )以上個項的組合來增加埠口簾幕流的面積。 圖8A-8D顯示一示範性轉動式板閥組件600。圖8A 爲該轉動式板閥組件600的頂視分解立體圖。圖8B爲該 轉動式板閥組件600的底視分解立體圖。圖8C及8D爲 該轉動式板閥組件600的部分剖面圖，其顯示指標孔板 607及帶孔的柵格件610的轉動。圖8C顯示一流體導管 61 1在打開位置的該轉動式板閥組件600。圖8D顯示一 流體導管6 1 1在關閉位置的該轉動式板閥組件600。如圖 8A-8D圖所示，該轉動式板閥組件600包括一閥本體606 、一具有一內部軸封的組裝轂601、一外部軸封602其具 有一軸承組件、及一驅動軸609。一或多個流體導管611 藉由一或多個組件而被形成穿過該閥本體606，其中該一 或多個組件的每一者包括一處理埠603、一非必要的墊圈 環6 04、及一孔密封件605。穿過該閥本體606的流體導 管611被該指標孔板607、一或多個指標孔608、及該帶 孔的柵格件6 1 0選擇性地打開及關閉。 如圖8A，8C及8D所示，該閥本體606經由一驅動 軸6 09而被可操作地安裝至一組裝轂601、一外部軸封 602、指標孔板607及帶孔的板件。該閥本體被可操作地 安裝致使該指標孔板607及帶孔的板件610能夠自由地繞 著該驅動軸609轉動》 如圖8A所示，一閥打開組件係藉由可操作地安裝一 處理埠口 603(如，螺栓連接的處理埠）、一孔口密封件 605、及一非必要的墊圈環604來形成，用以形成一密封 -52- 201212995 的流體路徑穿過該閥本體606。 如圖8C及8D所示，該轉動式板閥組件600肢接（ articulate )於一打開的組態（流體，如氣體，在此組態 中可經由一或多個流體導管611通過該閥本體）與一關閉 的組態（流體在此組態中受到阻礙而不同通過該閥本體） 之間。一或多個流體導管611獨立於任何其它的流體導管 6 1 1地被打開或關閉。在操作期間，該轉動式板閥組件 600經由該指標孔板607及帶孔的板件610的轉動而被肢 接於打開的組態與關閉的組態之間。在該指標孔板607及 帶孔的板件610的轉動期間，一或多個指標孔608變成與 一穿過該閥本體606的流體導管611對準。當一指標孔 608與一流體導管6 1 1對準時，該流體導管即“打開”。 當一指標孔沒有與一流體導管6 1 1對準時，該流體導管 6 1 1即“關閉”。 圖9顯示一可操作地安裝在一吸附物床上的轉動式板 閥組件6 0 0.。 在其它實施例中，除了上文提到的頭件及吸附器本體 或殼體之外’該吸附器可包括其它的組態。例如，該吸附 器本體可由一個單元或不同的構件形成，其在該吸附器本 體內形成一吸附區。又，該一或多個提動閥組件可直接結 合至該吸附器本體或可被結合至其它導管，該等其它導管 被直接結合至該吸附器本體或頭件。因此，在一實施例中 ，一吸附器可包括一吸附器本體，其中該吸附器本體形成 一吸附區於該吸附器本體內；一塡料被設置在該吸附區內 -53- 201212995 :及一或多個提動閥組件其結合至該吸 附區流體連通並控制介於該吸附器本體 吸附區內部之間的流體流動。該吸附器 元、不同的構件、或可以是一頭件與一 附器及該等提動閥組件的操作可如上文 該塡料可包括不同種類的塡料，譬 卵石或處理過的（engineered)塡料. 過的（engineered)塡料的話，它可包 供的材料，譬如蜂巢、陶瓷發泡體或類 結構比較起來，這些處理過的塡料具有 表面積（av)。使用此類型的塡料可得 時空間速度、較高的體積吸附器產率、 較小的、更經濟的吸附器。 本發明提出的吸附器在用於碳氫化 (如氣體及油處理）之吸附性動力分離 統上是很有用的。詳言之，本發明提出 系統對於從氣體混合物中快速、大規模 種目標氣體而言是很有用的。 上文中所描述之被提出的吸附器在 很有用的。非限制性的擺動吸附處理包 PSA)、真空壓力擺動吸附（VPSA) TSA)、部分壓力擺動吸附（PPSA)、 吸附（RCPSA )、快速循環熱擺動吸附 循環部分壓力擺動吸附（RCPPSA )，. 附器本體且與該吸 外的一個位置與該 本體可以是一個單 殼體的組態。該吸 所述地實施。 如像是上文提到的 如果該塡料是處理 活以特定組態被提 此者。與其它的床 —較高的幾何形狀 到較高的氣體每小 較高的熱效率、及 合物的硏發及製造 處理、設備、及系 的處理、設備、及 、有效率地分離多 擺動吸附處理上是 括壓力擺動吸附（ >溫度擺動吸附（ 快速循環壓力擺動 (RCTSA)、快速 以及這些處理的組 ⑧ -54- 201212995 合，譬如壓力/溫度擺動吸附》 PSA處理依賴的是當氣體在壓力下時，氣體在一吸附 材料的該孔隙結構或自由空間內被更快速地吸附的現象， 即，氣體壓力愈高，被吸附之容易吸附的氣體的量就愈多 。當壓力被降低時，該被吸附的成分即被釋出或脫附（ desorbed ) ° PSA處理可被用來分離一氣體混合物中的氣體，因爲 不同的氣體會不同程度地塡塞該吸附物的微型孔。如果一 氣體混合物，譬如天然氣，在壓力下通過一容納了對二氧 化碳的選擇性高於對甲烷選擇性的一聚合的吸附物或微孔 型吸附物的容器的話，至少一部分的二氧化碳將被該吸附 物選擇性地吸附，且離開該容器的氣體將富含甲烷。當該 吸附物達到其吸附二氧化碳的容量極限時，其藉由降低壓 力被再生（regenerated )，藉以釋出被吸附的二氧化碳。 該吸附物然後典型地被沖洗及再加壓並爲另一個吸附循環 作好準備。 TSA處理依賴氣體在低溫時比在高溫時更容易被吸附 於吸附材料的孔結構或自由體積內的現象，即當該吸附物 的溫度被升高時，被吸附的氣體即被釋出或釋放。藉由將 一吸附物床的溫度循環地擺動，當TSA處理與一對於一 氣體混合物中的一或多種成分具有選擇性的吸附物一起使 用時’該TSA處理可被用來分離該混合物中的氣體。 本發明提出的處理、設備、及系統可藉由去除污染物 及重的碳氫化合物（即，具有至少兩個碳原子的碳氫化合 -55- 201212995

物）而被用來製備天然氣產品。本發明提出的處理、設備 、及系統對於製備用於公共設施（utilities )的氣體饋給 流很有用，包括分離應用’譬如露點控制、脫臭/去毒處 理、腐触防護/控制、脫水、加熱値、調節（conditioning )、及純化。運用一或多個分離應用的公共設施的例子包 括燃料氣體、密封氣體、非可攜式水、塡充氣體（blanket gas )、儀器及控制氣體、冷媒、鈍氣的產生，及碳氫化 合物回收。“不可超過”產物（或“目標”）氣體規格包 括：（a) 2 體積 ％的 C〇2，4ppm 的 H2S，（b) 50ppm 的 C02，4ppm 的 H2S，（ c ) 1 .5 體積 ％的 C02，2ppm 的 H2S ο 本發明提出的處理、設備、及系統可被用來從碳氫化 合物中去除酸性氣體（acid gas )。酸性氣體去除技術變 得愈來愈重要，因爲剩餘的氣體儲量（reserves )表現出 較高的酸性氣體濃度，即酸氣（sour gas )資源》碳氫化 合物饋給流在酸性氣體的數量上變化很大，譬如從幾個百 萬分之一濃度（ppm )的酸性氣體至90體積％的酸性氣體 °來自示範性氣體儲量的酸性氣體濃度的非限制性例子包 括至少：（a ) 1體積％的H2S，5體積％的C02，（ b ) 1 體積％的H2S，1 5體積％的C02，（ c ) 1體積％的H2S， 6〇體積％的C02，（d) 15體積％的H2S，15體積％的C02 ’及（e) 15體積％的H2S，30體積％的CO2。 下面的觀念A-Ο中的一者或多者可與上文中提出的 處理、設備及系統一起被使用，用以在維持高碳氫化合物 ⑧ -56- 201212995 回收率的同時製備一所想要的產物流： 觀念A:使用一或多個動力擺動吸附處理，譬如壓力 擺動吸附（PSA)、熱擺動吸附（TSA)、煅燒及部分壓 力擺動吸附（PPSA )或取代沖洗吸附（displacement purge adsorption) ’包括這些處理的組合；每—擺動吸 附處理可與快速循環一起被使用，譬如一或多個快速循環 壓力擺動吸附（RC_PDS )單元，與一或多個快速循環溫 度擺動吸附（RC-TSA)單元或與一或多個快速循環部分 壓力擺動吸附（RC-PPSA)單元一起使用；示範性的動力 擺動吸附處理被描述在美國專利申請案公開第 2008/0282892 號，第 2008/0282887 號，第 2008/0282886 號，第2008/0282885號，及第2008/0282884號中，這些 申請案的每一者都藉此參照而被倂於本文中； 觀念B:如2011年3月1日提申之美國專利申請案 第6 1 /447,848號（文號2011EM060 )中所描述之以RC-TS A用先進的循環及沖洗來去除酸性氣體，該申請案內容 藉此參照被倂於本文中； 觀念C:使用間隙孔塡充物（mesopore filler)來減 少被截留（trapped )在該吸附物中甲烷的數量並增加整 體碳氫化合物的回收，就如在美國專利申請案公開第 2008/0282892 號，第 2008/0282885 號，第 2008/0282886 號中所描述的，這些申請案的每一者都藉此參照而被併於 本文中。存在於該吸附通道壁內的結晶與孔洞之間的該不 可清掃的孔隙空間可在允許快速氣體運送於整個吸附物層 -57- 201212995 的同時藉由將該間隙孔塡充物塡補到顆粒之間來減少，藉 以減少該開放空間。塡補該不可清掃的孔隙空間是所想要 的’用以將所想要的產物在該快速吸附步驟期間的損耗量 減少至可接受的程度，以及在熱吸附之後允許一高度的吸 附器床純度。此介相孔洞（mesophase pore)的塡補可用 許多方式來實施。例如，一聚合物塡充物可與H2S及C02 的快速擴散一起使用，譬如一矽橡膠或具有內蘊的孔隙度 的聚合物。另一種方式可藉由用一具有介孔性及/或微孔 性的熱分解碳塡補間隙空間來實施。再另一種方式將會是 用尺寸更小的鈍態固體來塡補該間隙空間，或是用可再補 充的液體來塡補該間隙空間，藉此所想要的氣體可快速擴 散（譬如，水、溶劑、或油）。較佳地，在該吸附物壁中 的該間隙空間將被減少至小於60的體積％，較佳地小於 70的體積％，更佳地小於80體積％。 觀念D:選擇一適當的吸附物材料以提供高選擇性及 將甲烷與其它碳氫化合物的吸附最小化，譬如，一或多種 沸石，就如在美國專利申請案第2008/02 828 8 7號及第 200 9/0 211441號中所描述的，這些申請案的每一者都藉此 參照而被倂於本文中。 用來去除酸性氣體的較佳吸附物係選自於由具有或不 具有用來與酸性氣體化學反應的功能之介孔性（ mesoporous)或微孔性（microporous)材料所構成的組群 。不具有該功能的材料的例子包括了陽離子沸石及錫矽酸 鹽（stannosilicate)。可以與H2S及C02化學反應之官能 -58- ⑧ 201212995 化的材料對H2s及C02表現出比對碳氫化合物顯著高很 多的選擇性。此外，它們不會與碳氫化合物催化會在酸沸 石上發生之所不想要的反應。相較於未官能化之較小的孔 洞材料（譬如’沸石）而言，官能化的介孔性吸附物亦是 較佳的’其中它們對於碳氫化合物的親和力被進一步降低 〇 或者’重碳氫化合物的吸附可藉由使用小孔洞官能化 材料而被動力地抑制，相較於H2S及co2，重碳氫化合物 在該材料中的擴散很慢。應小心以降低在對H2s及co2 有選擇性的吸附物的外表面上的碳數量是4個或多於4個 的碳氫化合物（即，C4 +碳氫化合物）冷凝。 適合使用於本文中之官能基的非限制性例子包括初級 、二級、三級及其它非原生鹼性基團，譬如脒、胍、及雙 胍。又，這些材料可用兩種或多種官能基來予以官能化。 爲了要從天然氣的氣流中實質地完全去除H2S及C02，一 吸附物材料較佳地是對H2S及C02有選擇性的，但對於 甲烷及重碳氫化合物（C2+)這兩者具有低容量。在一或 多個實施例中，使用被支撐在氧化矽爲主的支撐物或其它 支撐物上的胺類是較佳的，因爲它們對於酸性氣體物種具 有很強的吸附等溫線。它們對於此等物種亦具有高容量， 且因爲它們高的吸附熱的關係，所以它們具有相對強的溫 度回應（即，當被充分地加熱時，它們很容易脫附H2s及 co2，因而可在沒有過度的溫度擺動下被使用）。較佳的 吸附物質是，在25 °c至70 °c的範圍內吸附及在90 °c至 -59- 201212995 1 40°C的範圍內脫附。在需要不同的吸附物來去除h2S及 C〇2的系統中，一層化床（其包含用於目標物種之適合的 吸附物）是較佳的。 爲了要從天然氣中去除C〇2，用具有動力選擇性之特 定的8環沸石材料類別來配製該吸附物是較佳的。此類8 環沸石材料的動力選擇性在阻礙甲烷輸送的同時容許co2 被快速地傳遞至沸石結晶中，因而可選擇性地將C02從一 C02與甲烷的混合中分離出來。爲了要從天然氣中去除 C02，此特定的8環沸石材料類別較佳地具有約1至約25 的Si/Al比率。在其它較佳的實施例中，該沸石材料的 Si/Al比率是從約2至約1000，較佳地從約10至約500， 更佳地從約50至約3 00。應指出的是，當使用於本文中 時Si/Al —詞被界定爲該沸石結構中氧化矽對氧化鋁的莫 耳比。適合使用於本文中之此較佳的8環沸石類別允許 C02以一種 C02對甲烷的單一成分擴散係數（即， DC02/DCH4 )的比率大於10，較佳地大於約50，更佳地 大於約100及再更佳地大於2 00，的方式經由8環空窗接 近內部的孔洞結構。 在許多情形中，氮亦必需從天然氣或與石油的製造相 關連的氣體中去除掉以從含氮氣體中獲得被純化的甲烷產 物的高回收率。對於從甲烷分離出氮具有顯著的平衡或動 力選擇性的分子篩吸附物一直都很少。爲了要從天然氣分 離出N2，用具有動力選擇性之特定的8環沸石材料類別 來配製該吸附物亦是較佳的。此類8環沸石材料的動力選 ⑧ -60- 201212995 擇性在阻礙甲烷輸送的同時容許N2被快速地傳遞至沸石 結晶中，因而可選擇性地將仏從一n2與甲烷的混合中分 離出來。爲了要從天然氣中去除N2，此特定的8環沸石 材料類別亦具有從約2至約1 0 0 0，較佳地從約1 〇至約 500’更佳地從約50至約300的Si/Al比率。適合使用於 本文中之此較佳的8環沸石類別允許N2以一種N2對甲烷 的單一成分擴散係數（即，DN2/DCH4 )的比率大於5，較 佳地大於約20，更佳地大於約50及再更佳地大於1〇〇的 方式經由8環空窗接近內部的孔洞結構。在將n2從天然 氣中去除掉的期間，在擺動吸附處理中的抗污垢性是此類 8環沸石材料提供的另一項好處。 在其它的情形中，從包含約0.00 1 %的H2S至約70% 的HZS的天然氣中去除h2S亦是所想要的。在此例子中 ’用錫矽酸鹽及前面提到的具有動力選擇性之特定的8環 沸石材料類別來配製該吸附物亦是較佳的。此類8環沸石 材料的動力選擇性在阻礙甲烷輸送的同時容許H2S被快速 地傳遞至沸石結晶中，因而可選擇性地將H2S從一H2S 與甲烷的混合中分離出來。爲了要從天然氣中去除h2s， 此特定的8環沸石材料類別亦具有從約2至約1 〇〇〇，較 佳地從約10至約5〇〇，更佳地從約50至約300的Si/Al 比率。適合使用於本文中之此較佳的8環沸石類別允許 H2S以一種H2S對甲烷的單一成分擴散係數（即， DH2S/DCH4 )的比率大於5，較佳地大於約20 ,更佳地大 於約50及再更佳地大於100的方式經由8環空窗接近內 -61 - 201212995 部的孔洞結構。DDR、Sigma-l、及ZSM-58亦適合用來從 天然氣中去除H2S。在一些應用中，H2S被需被清除至 ppm或次ppm等級。 使用於本文的實施例中之較佳的選擇性吸附物材料的 其它非限制性例子包括微孔洞材料，譬如AIPO、SAPO、 MOF (金屬有機架構）、ZIF ( zeolitic imidazolate (沸石 咪唑酯））架構，譬如ZIF-7、ZIF-8、ZIF-22等等）及 碳’以及介孔性材料，譬如胺官能化的MCM材料。對於 酸性氣體而言（譬如在天然氣氣流中常被發現的硫化氫及 二氧化碳），吸附物（譬如，陽離子沸石、胺官能化的介 孔性材料、錫矽酸鹽、碳）亦是較佳的； 觀念E:在多個步驟中將一或多個RC-PSA單元降壓 至中等壓力致使該酸性氣體廢氣可在較高的平均壓力被捕 捉，藉以降低酸性氣體噴注所需的壓縮；用於中間降壓步 驟的壓力等級可與該酸性氣體壓縮機之階段間的壓力相匹 配，用以讓整個壓縮系統最佳化。 觀念F:使用廢氣或回收氣流來讓處理及碳氫化合物 損失最小化，譬如使用來自一或多個RC-PSA單元的廢氣 流作爲燃料氣體而不是重新噴注或通氣； 觀念G:使用多種吸附物材料於單一床中用以在去除 第二污染物（譬如C02)之前去除微量的第一污染物（譬 如H2S);此片段式的床可用RC-PSA單元在最小的沖洗 流率下提供強有力之ppm等級的酸性氣體的清除； 觀念H:在一或多個RC-PSA單元之前使用饋給壓縮 ⑧ -62- 201212995 以達到所想要的產物純度； 觀念I:同時去除非酸性氣體污染ί COS、及ΒΤΕΧ;選擇處理及材料來達成出 觀念J:使用用於氣體-固體接觸器之 以相較於傳統的塡料式床將壓降減至最小 觀念K:根據吸附物材料動力來選擇 步驟； 觀念L:使用一處理及設備其在其它 兩個串接的RC-PSA單元，其中的第一個 一饋給氣流清除至一所想要的產物純度及 單元清潔來自該第一個單元的廢氣，用以 持高的碳氫化合物的回收率；使用此串接 於一介孔性塡料的需求； 觀念M:使用平行通道接觸器，其q 是在列置了吸附物的直徑相當小的通道內 的結構將透過最小化氣體膜阻力及高氣體 快速吸附動力的好處。一較佳的吸附器設 的吸附前端。 具有非常快速的氣體對吸附物動力是 物種必需擴散通過以與該吸附物壁接觸的 短，較佳地小於1000微米，更佳地小於 佳地小於1 〇〇微米。偏好的吸附物動力可 制在可接受的數値的同時藉由利用平行的 成，其中該饋給及沖洗氣體被限制在多個 勿，譬如硫醇、 ;目的； 結構化吸附物用 ♦ 循環時間及循環 設備之外還使用 RC-PSA單元將 第二個 RC-PSA 捕捉住甲烷並保 式設計可降低對 3氣體/固體接觸 發生。此接觸器 固體流通來提供 計將產生一敏銳 較佳的，即目標 長度被保持得很 200微米，及最 在將床的壓降限 通道接觸器來達 非常窄的（1 0 0 0 -63 - 201212995 至30微米的直徑）開放通道，這些通道被列置了 一有效 的厚度的吸附物材料。 對於大多數的應用而言，“有效的厚度”係指約500 微米至約3 0微米的厚度範圍。在最限制性的層流氣體流 的例子中，該等非常窄的通道將對一微量物種的最大擴散 距離限制在不超過該通道的直徑的1/2。即使是在該吸附 前端的前導緣處吸附該所想要的物種的時候（在氣相中的 該等所想要的物種在該前緣處的濃度將接近於零），一敏 銳的吸附前端藉由使用以此小直徑平行通道建構的吸附床 結構來加以維持。此一吸附床結構可以是多個獨立的平行 通道的形式，或者是非常寬，非常短的通道的形式，其可 藉由使用一螺旋纏繞的設計來達成。 觀念N:—種用來快速加熱及冷卻該吸附床結構使得 吸附可在一較低的溫度發生及脫附可在一較高的溫度發生 的機構。該吸附步驟接著將在高壓下發生，且較高溫度的 脫附步驟可非必要地在一降低的壓力下發生，用以提高吸 附擺動容量。根據吸附物特性，使用一適合外部溫度控制 式或內部溫度控制式的設計的床結構是所想要的。 “內部溫度控制”係指使用一可被循環通過被列置在 該等被用於氣體饋給流的通道內之相同的吸附物之氣體的 或液體的（較佳地是液體的）加熱及冷卻流體媒介。內部 溫度控制需要的是，該吸附物材料不會受到該溫度控制流 體的不利影響及該溫度控制流體可以與之前在該加熱步驟 之後被吸附的物種（H2S及C02 )被輕易地分開。再者， -64 - 201212995 針對內部溫度控制，在該氣體饋給吸附步驟期間橫 構化床內的每一平行通道的壓降較佳地高到足以清 度控制流體的每一通道（或在螺旋纏繞設計的例子 一通道）。此外，內部流體流溫度設計較佳地將使 強烈地吸附該溫度控制流體的吸附物，使得即使是 溫度控制流體存在時H2s及co2亦可被有用地吸附 此等吸附物的非限制性例子包括胺官能化的微 孔性吸附物。此系統的一非限制性例子將會是在使 及冷水（加壓的液體或被用作爲用來加熱的蒸汽） 及冷卻時使用被支撐在一水穩定的支撐物上的胺。 在吸附步驟期間液體水將會被留在該吸附物壁內， 吸附物壁的厚度被保持得很小的話（小於1 0 0 0微 佳地小於200微米，最佳地小於100微米），H2S 將可能在小於1分鐘，更佳地小於1 〇秒鐘的時間 穿過該液體水變成被該被支撐的胺吸附。在該吸附 後，可使用分離法或熟習此技藝者習知其它方法輕 H2s及co2予以分離。 “外部溫度控制”係指一種吸附床結構，其中 冷卻流體被保持不與該等氣體攜載的吸附物通道接 一結構類似於管子與外殼式熱交換器、板子與機架 換器或具有不透流體的阻障層於外徑上或內徑上的 維、或任何它適當的結構。爲了要獲得快速的加熱 ，熱必需從該溫度控制流體擴散至該吸附物層的的 需被保持在最短，理想地小於1〇〇〇〇微米，更佳 跨該結 潔該溫 中是單 用不會 在有該 〇 孔及介 用熱水 來加熱 有鑑於 如果該 米，較 及C02 內擴散 步驟之 易地將 加熱及 觸。此 式熱交 中空纖 及冷卻 距離必 地小於 -65- 201212995 1 000微米，最佳地小於200微米。 此一外部溫度控制設計的一非限制性例子將會是使用 具有不透流體的阻障層於外徑上的中空纖維，其中該等中 空纖維是由聚合物的吸附物及被支撐的胺吸附物的一混合 式基體系統（mixed matrix system )所構成。饋給氣體將 通過該多孔性纖維的內徑，用以在冷溫度控制流體流過該 等纖維的外徑的同時於低溫下被該吸附物所吸附。脫附將 藉由讓熱溫度控制流體（較佳地在逆流方向上）通過該等 纖維外徑並加熱該吸附物來達成。該循環係藉由交換該熱 溫度控制流體與該冷流體用以將含有該吸附物的纖維回復 至所想要的吸附溫度來完成。 在一較佳的實施例中，在該系統中的熱流的速率將可 讓一急劇的溫度梯度在熱及冷卻期間被建立在該溫度控制 流體內，使得該系統之可察覺到的熱可被再回收至該吸附 床結構中。對於此一非限制性的中空纖維例子而言，有用 的纖維外徑尺寸是小於2 0 0 0 0微米，較佳地小於2 0 0 0微 米，及最佳地係小於1 〇〇〇微米。根據所想要的吸附及脫 附循環時間、饋給被吸附的物種的濃度、及用於這些物種 之吸附物層擺動容量，該有用的中空纖維內徑（饋給氣體 通道）小於10000微米，較佳地小於1 000微米，及最佳 地小於5 00微米爲適當。 在一或多個實施例中，將該吸附物床內的非吸附的熱 質量對吸附物的比率保持儘可能的低是有利的。此比率較 佳地將小於2 0，更佳地小於1 〇，及最佳地小於5。以此

-66- 201212995 方式，該系統在每一循環中必需被擺動的可察覺到的熱可 被保持在最小。 觀念〇:—實質上沒有H2S及co2之乾淨氣體的總饋 給的一約0.01至5%的相對低的流量被用作爲沖洗氣體。 此等氣體（即，“乾淨氣體”）的非限制性例子包括甲烷 及氮氣，其在該處理的至少一部分脫附步驟期間被保持在 該饋給方向的逆流方向上流經該等平行的通道。此乾淨氣 體的流率足以克服脫附的H2S及co2的自然擴散，用以 將該吸附通道的產物端保持在一實質乾淨的狀態是較佳的 。脫附期間的此一逆流式沖洗流確保了在每一後續的吸附 循環中將不會有目標物種（譬如，H2S及co2)滲入到產 物流中。 用來實施本發明的一較佳的循環及床設計是該等吸附 物通道的產物端（即，與饋給氣體進入端相反的一端）的 被吸附的H2s及co2的濃度很低，理想下係實質零濃度 。以此方式，且藉由上文所述之適當結構化的通道，h2s 及C02將從該饋給氣體流中被嚴格地去除。該床的下游端 可如所描述地藉由在脫附步驟期間或更佳地在該循環的所 有加熱及冷卻步驟期間在一與該饋給方向相反的逆流方向 上維持一低流率之實質上沒有H2s及co2的乾淨流體而 被保持乾淨。更佳的是，在吸附步驟期間，該循環的吸附 部分被限制在一個時間使得被載入到吸附物上的H2 S及 C〇2的前進中的吸附前端未到達該等通道的端部，即吸附 作用在H2s及/或co2突破之前將會被停止，使得該吸附 -67- 201212995 物通道的一實質乾淨的區段保持著實質上沒有目標物種。 藉著適度敏銳的吸附前端，這將允許多於50體積％，更 佳地多於75體積％，且最佳地多於85體積％的吸附物被 使用。 本文中提供的處理、設備、及系統在大型氣體處理設 施中，譬如每天處理超過5 00萬標準立方英呎（MS CFD ) 的天然氣，或超過15 MSCFD的天然氣，或超過 25 MSCFD的天然氣，或超過50 MSCFD的天然氣，或超過 100 MSCFD的天然氣，或超過500 MSCFD的天然氣，或 每過超過十億標準立方英呎（BSCFD)的天然氣，或超過 兩個BSCFD的天然氣的設施是非常有用的。 相較於傳統的技術，本文所提供的處理、設備、及系 統需要較低的資本投資、較低的操作成本、及較少的實體 空間來實施離岸或荒遠地區（譬如極地環境）的作業。本 文所提供的處理、設備、及系統在提供比傳統技術更高的 碳氫化合物回收率的同時，還能提供上述的好處。 其它實施例包括： 1.一種吸附器，包含： a )—吸附器本體； b) —與該吸附器本體嚙合的第一頭件； c ) 一第一導管，其由該第一頭件的外面延伸到至少 部分地穿過該頭件；及 d )—與該第一導管流體連通的第一閥，其控制沿著 —從該第一閥延伸並穿過該吸附器本體的流路的流體流。 ⑧ -68- 201212995 2 .段落1所述的吸附器，其更包含以下所 者： e) —與該吸附器本體嚙合的第二頭件； f) 一第二導管，其由該第一頭件或該第 面延伸到至少部分地穿過該個別的頭件；及 g) —與該第二導管流體連通的第二閥， 該流路包括一從該吸附器本體延伸至該第二閥 體流。 3. 段落2所述的吸附器，其中當在該流路 是在一第一流動方向上時，該第一閥具有一實 置，及當在該流路內的流體流是在一第二、相 向上時，該第一閥具有一實質關閉的位置。 4. 段落3所述的吸附器，其在該流路的至 相反側上具有一第一閥對，其中當在該流路內 在一第一流動方向上時，該第一閥與該第二閥 在一實質打開的位置，及當在該流路內的流體 二、相反的流動方向上時，該第一閥與該第二 係在一實質關閉的位置。 5. 段落4所述的吸附器，其更包含： h) —第三導管，其由該第一頭件或該第 面延伸到至少部分地穿過該個別的頭件； i) 一與該第三導管流體連通的第三閥’ 該流路的一從該吸附器本體延伸至該第三閥的 流； 列的至少一 二頭件的外 其控制沿著 的部分的流 內的流體流 質打開的位 反的流動方 少一部分的 的流體流是 的每一者係 流是在一第 閥的每一者 二頭件的外 其控制沿著 部分的流體 -69- 201212995 j) 一第四導管，其由該第一頭件或該第二頭件的外 面延伸到至少部分地穿過該個別的頭件： k) 一與該第二導管流體連通的第四閥，其控制沿著 包括該流路的—從該吸附器本體延伸至該第四閥的部分的 流體流。 6. 段落5所述的吸附器，其具有一第二閥對其包含在 該流路的至少一部分的相反側上的該第三閥及該第四閥， 其控制這在該第二、相反流動方向上的流動，其中當在該 流路內的流體流是在—第一流動方向上時，該第三閥與該 第四閥的每一者係在一實質關閉的位置，及當在該流路內 的流體流是在該第二、相反的流動方向上時，該第三閥與 該第四閥的每一者係在一實質打開的位置。 7. 段落6所述的吸附器，其中該吸附器是一非對稱性 的逆流式吸附器。 8. 段落6所述的吸附器，其更包含一或多個額外的閥 ，每一額外的閥經由一額外的導管與該第一導管、該第二 導管、該第三導管、或該第四導管中的一者流體連通’該 額外的導管延伸到至少部分地穿過該額外的導管的各個頭 件，其與任何其它和該額外的導管流體連通的閥同相地（ in phase )操作並控制沿著包括從該吸附器本體延伸至各 個閥的流路部分的流體流。 9. 段落2所述的吸附器，其中該吸附器本體包含一吸 附器床，及該流路的體積是由i)在該吸附器床的—固體· 流體接觸部分內的塡充式流路體積（Packed flow Path ⑧ -70- 201212995 volume)及ii)—介於該閥與該吸附器床之間的開放流路 體積，以及該吸附器床內的任何開放流部分構成。 10. 段落9所述的吸附器，其中該塡充式流路體積包 含該吸附器床內離一固體-流體接觸表面的距離小於2公 分的所有體積。 11. 段落9所述的吸附器，其該吸附器床的該固體-流 體接觸部分具有在該吸附器床的該部分的所有區域中一大 於 0.5cm2/cm3 的濕的面積（wetted area)。 12. 段落9所述的吸附器，其中該開放流路體積對該 塡充式流路體積的比率小於1。 1 3 .段落9所述的吸附器，其中該開放流路體積對該 塡充式流路體積的比率小於0.5。 1 4 .段落9所述的吸附器，其該吸附器床包含一固定 式床核心其包含能夠熱交換的固體材料。 1 5 .段落9所述的吸附器，其中該等閥的至少一者是 —提動閥，其包含一連接至一閥桿件的圓盤件。 16. 段落15所述的吸附器，其中該提動閥的圓盤件具 有一實質平行於且面向近側的吸附器床表面的表面。 17. 段落16所述的吸附器，其中該提動閥朝向該吸附 器床開口。 1 8 ·段落1 6所述的吸附器，其中該提動閥背向該吸附 器床開口。 1 9 ·段落1 6所述的吸附器，其中在操作期間介於位在 完全打開的位置的該提動閥的圓盤件的平的表面與該吸附 -71 - 201212995 器床表面之間的距離係介於該圓盤件直徑的5%至200%之 間。 20.段落16所述的吸附器，其中在操作期間介於位在 完全打開的位置的該提動閥的圓盤件的平的表面與該吸附 器床表面之間的距離係介於該圓盤件直徑的20%至80%之 間。 21·段落15所述的吸附器，其該提動閥的桿件延伸至 該頭件外面的一個位置。 22. 段落2所述的吸附器，其中每一閥與一可從外部 接近的閥座相關連，該閥座套設在其進到該吸附器本體的 個別入口及/或離開該吸附器本體的個別出口內並密封至 該頭件。 23. 段落22所述的吸附器，其該閥座藉由一可轉動的 鎖合機構、螺紋旋入座、及壓入座的一者而被安裝至該頭 件。 24. 段落21所述的吸附器，其更包含一與該閥桿相關 連的閥桿密封件。 25. 段落24所述的吸附器，其中該閥桿密封件是一棒 桿塡料（rod packing)。 26. 段落15所述的吸附器，其中該提動閥包含一可線 性地致動的閥桿，其可與一致動器嚙合以藉由施加直線運 動來打開及關閉該閥。 2 7.段落26所述的吸附器，其中該致動器是氣壓致動 式、液壓致動式、及電磁致動式中的至少一者。

-72- 201212995 28. 段落26所述的吸附器，其中該致動器是被凸輪軸 致動。 29. 段落26所述的吸附器，其中一共同的致動器控制 特定流體流動流共用之被直線地排列的多個閥。 30. 段落15所述的吸附器，其中與一特定的頭件相關 連的該等圓形提動閥是實質圓形的、均一直徑且中心至中 心地被間隔開爲平均提動閥直徑的120%至400%。 31. 段落15所述的吸附器，其中與一特定的頭件相關 連的該等圓形提動閥是實質圓形的、均一直徑一致且中心 至中心地被間隔開爲平均提動閥直徑的140%至200%。 32. 段落1 5所述的吸附器，其提供以下所列的至少一 者：i )當流體流經一閥時，閥壓降是該吸附器內部壓降 的 1 % 至 1 〇 〇 % 之間；i i )—入口流（i η 1 e t s t r e a m )與一出 口流的一者的總流（total stream )提動閥流動面積與吸附 器流動面積的比例在1%至30%的範圍之間；iii)—介於 最小値（〇1^11^)[英吋]=〇.1484 + 0.4876*〇8[英呎]’〇8是 流動面積的直徑（單位是英呎）與—最大値（DpMAX )[英 吋]= 1.6113 + 1.8657*DB[英卩尺]’ Db是流動面積的直徑（ 單位是英呎）之間的提動閥直徑；iv ) Lp/Dp (閥抬升高 度與提動閥直徑的比例）在3 %至2 5 %的範圍內；及V) 至少5 0毫秒的閥抬升時間。 33. 段落15所述的吸附器’其提供以下所列的至少— 者：i )當流體流經一閥時’閥壓降是該吸附器內部壓降 的5 %至2 0 %之間；丨丨）—入口流與—出口流的一者的總 -73- 201212995 流提動閥流動面積與吸附器流動面積的比例在2%至20% 的範圍之間；iii )—介於最小値（DPMIN )[英吋 ] = 0.1484 + 0.4876*DB[英呎]’ DB是流動面積的直徑（單位 是英呎）與一最大値（Dpmax)[英吋]= 1.6 1 1 3 + 1.8657*Db[ 英呎]，DB是流動面積的直徑（單位是英呎）之間的提 動閥直徑；iv ) LP/DP (閥抬升高度與提動閥直徑的比例 )在5%至20%的範圍內；及v)介於1〇〇至500毫秒的 閥抬升時間。 34.—種吸附器，其包含： a) —吸附器本體，其部分地包圍一吸附及/或熱交換 區域，該區域包含兩個實質相反的開口端； b )第一頭件，其蓋住該吸附器本體的一端； c) 第二頭件，其蓋住該吸附器本體的該相反端； d) 固定式床，其包含一靠近該第一頭件的區域、一 靠近該第二頭件的區域及一位在這兩個區域之間的中央區 域，該固定式床被設置在該吸附器本體內並包含能夠提高 與一氣體流的吸附性及/或熱交換的固體材料； e) 至少一與該第一頭件相關連的氣體流入口，其打 開一穿過該第一頭件並進入該吸附器本體的路徑，及至少 一與該第二頭件相關連的氣體流出口，其從該吸附器本體 打開一穿過該第二頭件的路徑； f) 至少一入口提動閥，其控制該氣體流入口並與和 該入口相關連的該頭件相整合，該入口提動閥包含一可線 性地致動的閥桿；

-74- 201212995 g) 至少一出口提動閥，其控制該氣體流出口並與該 和該出口相關連的該頭件相整合，該出口提動閥包含—可 線性地致動的閥桿；及 h) 至少一致動器，其可與f)及/或g)的該可線性 地致動的閥桿嚙合以藉由施加直線運動至該提動閥來讓閥 打開及關閉以容許氣體從該吸附器外面進入到該吸附器本 體內部，並從該吸附器本體內部出到該吸附器外面，以提 供可交換的流體操作。 35. 段落34所述的吸附器，其更包含i)至少一與該 第二頭件相關連的氣體流入口，其打開一穿過該第二頭件 及該吸附器本體的路徑及至少一與該第一頭件相關連的氣 體流出口，其打開一穿過該吸附器本體及該第一頭件的路 徑’它們具有類似於f) 、g)及h)之相關連的入口提動 閥或其它入口流控制機構、出口提動閥及致動器。 36. —種用於逆流式吸附器內至少兩氣體流的快速氣 體流切換的方法，該吸附器包含一吸附器本體部分地包圍 一吸附及/或熱交換區域，該區域包含兩個實質相反的開 □端’其中一第一頭件蓋住該吸附器本體的一端及一第二 頭件蓋住該吸附器本體的該相反端、一固定式床，其被設 置在該吸附器本體內並包含能夠提高與氣體流的吸附性及 /或熱交換的固體材料，該方法包含： i) 將至少一第一氣體流從一或多個入口氣體源引導 至與該第一頭件相關連的至少一氣體流入口，穿過該第一 頭件並進入到該吸附器本體內，及將一經過處理的第一氣 -75- 201212995 體流從該吸附器本體排出並穿過該第二頭件到達與該第二 頭件相關連的至少一氣體流出口：其中該導入及排出係分 別由位在該第一頭件內的至少一進氣提動閥及位在該第二 頭件內的至少一排氣提動閥來控制：及 ii )將至少一第二氣體流從一或多個入口氣體源引導 至與該第二頭件相關連的至少一氣體流入口，穿過該第二 頭件並進入到該吸附器本體內，及將~經過處理的第二氣 體流從該吸附器本體排出並穿過該第一頭件到達與該第一 頭件相關連的至少一氣體流出口，其中該導入及排出係分 別由位在該第二頭件內的至少一進氣提動閥或其它進氣流 控制機構及位在該第一頭件內的至少一排氣提動閥來控制 〇 37.—種吸附器，包含： a) —吸附器本體，其中該吸附器本體形成一吸附區 於該吸附器本體內； b) —塡料被設置在該吸附區內；及 c) 一或多個提動閥組件，其結合至該吸附器本體且 與該吸附區流體連通並控制介於該吸附器本體外的一個位 置與該吸附區內部之間的流體流。 3 8 .段落3 7所述的吸附器，其中該吸附器本體包含一 頭件及一殼體，它們被結合在一起以形成該吸附區；及其 中該一或多個提動閥組件被結合至該頭件。 39.段落38所述的吸附器，其中該一或多個提動閥組 件包含： -76- 201212995 i)—第一導管，其由該頭件的外面延伸到至少部分 地穿過該頭件；及 π)—與該第一導管流體連通的第一閥，其控制沿著 一從該第一閥延伸並穿過該吸附器本體的流路的流體流。 40. 段落39所述的吸附器，其中當在該流路內的流體 流是在一第一流動方向上時，該第一閥具有一實質打開的 位置，及當在該流路內的流體流是在一第二、相反的流動 方向上時，該第一閥具有一實質關閉的位置。 41. —種運算裝置，包含： 一處理器； 一結合至該處理器的記憶體；及 被提供給該記憶體的指令，其中該等指令被該處理器 執行，用以： 根據一或多個結合至一吸附器本體且與一吸附區流體 連通的提動閥組件來產生模型結果，其中該一或多個提動 閥控制介於該吸附器本體外的一個位置與該吸附區內部之 間的流體流； 儲存該等模型結果。 42. 段落41所述的運算裝置，其中該等模型結果係根 據結合至一吸附器本體的一或多個提動閥組件的間距。 43. 段落37所述的吸附器，其中該吸附器是一非對稱 的逆流式吸附器。 44. 段落37所述的吸附器，其中該塡料是一蜂巢式塡 料。 -77- 201212995 45.段落1-44所述的吸附器，其中該吸附器包括附圖 中所示的一或多個特徵。 其它的實施例可包括： 1A· —種吸附器，包含： a) —吸附器本體； b) —與該吸附器本體嚙合的第一頭件； c) 一第一導管，其由該頭件延伸到至少部分穿過該 頭件：及 d ) —第一閥，其與該第一導管流體連通，其控制沿 著一從該第一閥延伸並穿過該吸附器本體的流路的流體流 〇 2A.段落2A的吸附器，更包含下列至少一者： e ) —與該吸附器本體嚙合的第二頭件； f) 一第二導管，其由該第一頭件或該第二頭件的外 面延伸到至少部分地穿過該個別的頭件；及 g ) —與該第二導管流體連通的第二閥，其控制沿著 該流路包括一從該吸附器本體延伸至該第二閥的部分的流 體流。 3 A.前述段落的任一段落所述的吸附器，其中當在該 流路內的流體流是在一第一流動方向上時，該第一閥具有 一實質打開的位置，及當在該流路內的流體流是在一第二 、相反的流動方向上時，該第一閥具有一實質關閉的位置 〇 4A.前述段落2A至3A的任一段落所述的吸附器’其 ⑧ -78- 201212995 在該流路的至少一部分的相反側上具有一第一閥 當在該流路內的流體流是在一第一流動方向上時 閥與該第二閥的每一者係在一實質打開的位置， 流路內的流體流是在一第二、相反的流動方向上 一閥與該第二閥的每一者係在一實質關閉的位置 5 A.前述段落2A至4A的任一段落所述的吸 包含：h) —第三導管，其由該第一頭件或該第 外面延伸到至少部分地穿過該個別的頭件；i ) 三導管流體連通的第三閥，其控制沿著該流路的 附器本體延伸至該第三閥的部分的流體流；j) 管，其由該第一頭件或該第二頭件的外面延伸到 地穿過該個別的頭件；k ) 一與該第二導管流體 四閥，其控制沿著包括該流路的一從該吸附器本 該第四閥的部分的流體流。 6 A.段落5A所述的吸附器，其具有一第二 含在該流路的至少一部分的相反側上的該第三閥 閥，其控制這在該第二、相反流動方向上的流動 在該流路內的流體流是在該第一流動方向上時， 與該第四閥的每一者係在一實質關閉的位置，及 路內的流體流是在該第二、相反的流動方向上時 閥與該第四閥的每一者係在一實質打開的位置。 7A.前述段落的任一段落所述的吸附器，其 器是一非對稱性的逆流式吸附器。 8A.段落5A或6A所述的吸附器，其更包含 對，其中 ，該第一 及當在該 時，該第 〇 附器，更 二頭件的 一與該第 —從該吸 一第四導 至少部分 連通的第 體延伸至 閥對其包 及該第四 ，其中當 該第三閥 當在該流 ，該第三 中該吸附 一或多個 -79- 201212995 額外的閥，每一額外的閥經由一額外的導管與該第一導管 、該第二導管、該第三導管、或該第四導管中的一者流體 連通，該額外的導管延伸到至少部分地穿過該額外的導管 的各個頭件，其與任何其它和該額外的導管流體連通的閥 同相地（in phase )操作並控制沿著包括從該吸附器本體 延伸至各個閥的流路部分的流體流。 9A.前述段落的任一段落所述的吸附器，其中該吸附 器本體包含一吸附器床，及該流路的體積是由i)在該吸 附器床的一固體-流體接觸部分內的塡充式流路體積及ii )—介於該閥與該吸附器床之間的開放流路體積，以及該 吸附器床內的任何開放流部分構成。 10A.段落9A所述的吸附器，其中該塡充式流路體積 包含該吸附器床內離一固體-流體接觸表面的距離小於2 公分的所有體積。 1 1 A.段落9A所述的吸附器，其該吸附器床的該固體-流體接觸部分具有在該吸附器床的該部分的所有區域中一 大於 0.5cm2/cm3 的濕的面積（wetted area)。 12A.段落9A所述的吸附器’其中該開放流路體積對 該塡充式流路體積的比率小於1。 1 3 A.段落9A所述的吸附器，其中該開放流路體積對 該塡充式流路體積的比率小於0.5。 1 4A.段落9A所述的吸附器’其該吸附器床包含一固 定式床核心其包含能夠熱交換的固體材料^ 15A.段落9A所述的吸附器，其中該等閥的至少—者 ⑧ -80- 201212995 是一提動閥，其包含一連接至一閥桿件的圓盤件。 16A.段落15A所述的吸附器，其中該提動閥的圓盤 件具有一實質平行於且面向近側的吸附器床表面的表面。 17A.段落15A或16A所述的吸附器’其中該提動閥 朝向該吸附器床開口。 18A.段落15A或16A所述的吸附器，其中該提動閥 背向該吸附器床開口。 19A.段落15A、16A、17A或18A所述的吸附器，其 中在操作期間介於位在完全打開的位置的該提動閥的圓盤 件的平的表面與該吸附器床表面之間的距離係介於該圓盤 件直徑的5 %至2 0 0 %之間。 20A.段落15A、16A、17A或18A所述的吸附器，其 中在操作期間介於位在完全打開的位置的該提動閥的圓盤 件的平的表面與該吸附器床表面之間的距離係介於該圓盤 件直徑的2 0 %至8 0 %之間。 21A.段落15A、16A、17A或18A所述的吸附器，其 該提動閥的桿件延伸至該頭件外面的一個位置。 2 2A.前述段落的任一段落所述的吸附器，其中每一閥 與一可從外部接近的閥座相關連，該閥座套設在其進到該 吸附器本體的個別入口及/或離開該吸附器本體的個別出 口內並密封至該頭件。 23A.段落22A所述的吸附器，其該閥座藉由一可轉 動的鎖合機構、螺紋旋入座、及壓入座的一者而被安裝至 該頭件。 -81 - 201212995 24A.段落21A所述的吸附器，其更包含一與該閥桿 相關連的閥桿密封件。 25Α.段落24Α所述的吸附器，其中該閥桿密封件是 —棒桿塡料（rod packing)。 26A.段落15A所述的吸附器，其中該提.動閥包含一 可線性地致動的閥桿，其可與一致動器嚙合以藉由施加直 線運動來打開及關閉該閥。 27 A.段落26 A所述的吸附器，其中該致動器是氣壓 致動式、液壓致動式、及電磁致動式中的至少一者。 28 A.段落26A所述的吸附器，其中該致動器是被凸 輪軸致動。 29 A.段落26A所述的吸附器，其中一共同的致動器 控制特定流體流動流共用之被直線地排列的多個閥。 30A.段落15A所述的吸附器，其中與一特定的頭件 相關連的該等圓形提動閥是實質圓形的、均一直徑且中心 至中心地被間隔開爲平均提動閥直徑的120%至400%。 3 1A.段落15A所述的吸附器，其中與一特定的頭件 相關連的該等圓形提動閥是實質圓形的、均一直徑且+心、 至中心地被間隔開爲平均提動閥直徑的140%至200% ° 3 2A.段落15A所述的吸附器，其提供以下所列的至 少一者：i )當流體流經一閥時，閥壓降是該吸附器內％ 壓降的1%至100%之間；ii )—入口流（inlet stream )與 一出口流的一·者的總流（total stream)提動閥流動面積與 吸附器流動面積的比例在1%至30%的範圔之間；iH)— 201212995 介於最小値（〇^^)[英吋]=0.1 484 + 0.4876*〇以英呢]’

Db是流動面積的直徑（單位是英呎）與一最大値（Dpmax )[英吋]= 1.6113 + 1.8657*Db[英呎]，DB是流動面積的直 徑（單位是英呎）之間的提動閥直徑；iv ) lp/Dp (閥抬 升高度與提動閥直徑的比例）在3%至25%的範圍內；及 v )至少5 0毫秒的閥抬升時間。 33A.段落15A所述的吸附器，其提供以下所列的至 少一者：i )當流體流經一閥時，閥壓降是該吸附器內部 壓降的5%至20%之間；ii ) 一入口流與一出口流的一者 的總流提動閥流動面積與吸附器流動面積的比例在2%至 20%的範圍之間；iii )—介於最小値（DPMIN )[英吋 ] = 0.1484 + 0.4876*DB[英呎]，DB是流動面積的直徑（單位 是英呎）與一最大値（Dpmax)[英吋]= 1.6 1 1 3 + 1.8657*DB[ 英呎]，DB是流動面積的直徑（單位是英呎）之間的提 動閥直徑；iv ) LP/DP (閥抬升高度與提動閥直徑的比例 )在5%至20%的範圍內；及v )介於100至500毫秒的 閥抬升時間。 3 4 A.前述段落的任一段落所述的吸附器，其爲一被用 於壓力擺動吸附（PSA)、真空壓力擺動吸附（VPSA)、 溫度擺動吸附（TSA)、部分壓力擺動吸附（PPSA )、快 速循環壓力擺動吸附（RCPSA)、快速循環熱擺動吸附（ RCTSA )、快速循環部分壓力擺動吸附（RCPPSA )以及 這些處理的組合（譬如壓力/溫度擺動吸附）的吸附器。 41A.—種吸附器，包含： -83- 201212995 a) —吸附器本體’其中該吸附器本體形成—吸附區 於該吸附器本體內； b) —被設置於該吸附區內的塡料；及 c) 一或多個提動閥組件其結合至該吸附器本體且與 該吸附區流體連通並控制介於該吸附器本體外的—個位置 與該吸附區內部之間的流體流。 42A.段落41A所述的吸附器，其中該吸附器本體包 含一頭件及一殼體’它們被結合在一起以形成該吸附區； 及其中該一或多個提動閥組件被結合至該頭件。 4 3 A.段落42 A所述的吸附器，其中該一或多個提動 閥組件包含： i ) 一第一導管，其由該頭件的外面延伸到至少部分 地穿過該頭件；及 Π)—與該第一導管流體連通的第一閥，其控制沿著 一從該第一閥延伸出並穿過該吸附器本體的流路的流體流 〇 44 A.段落43A所述的吸附器，其中當在該流路內的 流體流是在一第一流動方向上時，該第一閥具有一實質打 開的位置，及當在該流路內的流體流是在一第二、相 流動方向上時，該第一閥具有一實質關閉的位置； 45A.—種運算裝置，包含： 一處理器； 一結合至該處理器的記憶體；及 被提供給該記憶體的指令，其中該等指令被該處理器 -84- 201212995 執行，用以： 根據一或多個結合至一吸附器本體且與一吸附區流體 連通的提動閥組件來產生模型結果，其中該一或多個提動 閥控制介於該吸附器本體外的一個位置與該吸附區內部之 間的流體流； 儲存該等模型結果。 46A.段落45A所述的運算裝置，其中該等模型結果 係根據結合至一吸附器本體的一或多個提動閥的間距。 47A.段落41 A所述的吸附器，其中該吸附器是一非 對稱的逆流式吸附器。 48A.段落41A所述的吸附器，其中該塡料是一蜂巢 式塡料。 49A.段落37A所述的吸附器，其中該乙炔被轉變成 乙烯。 50A.前述段落1A-49A的任一段落所述的吸附器，其 中該吸附器包括附圖中所示的一或多個特徵。 如可被理解的，在一替代實施例中，段落1 -1 5或 1 A-1 5 A的任一段落的吸附器可提供下列的至少一者：i )當流體流經一閥時，閥壓降是在該吸附器內部壓降的 5 %至20%之間；Π ) —入口流與一出口流的一者的總流提 動閥流動面積與吸附器流動面積的比例在2%至20%的範 圍之間；⑴）一介於最小値（DPM1N )[英吋 ] = 0.1484 + 0.48 7 6*DB[英呎]，DB是流動面積的直徑（單位 是英呎）與一最大値（Dpmax)[英吋]= 1.6 1 1 3+2.85 8 *Db[ -85- 201212995 英呎]，DB是流動面積的直徑（單位是英呎）之間的提 動閥直徑；iv ) LP/DP (閥抬升高度與提動閥直徑的比例 )在5%至20%的範圍內；及v)介於1〇〇至500毫秒之 間的閥抬升時間。 雖然本發明已在本文中予以詳細說明，但熟習此技藝 者將可發現其它落在本案申請專利範圍所界定的範圍內之 本發明的實施例。 【圖式簡單說明】 圖1爲依據本發明的一實施例之具有單一頭件及相關 連的閥組件之不對稱吸附器的示意圖。 圖2爲依據本發明的一實施例之具有相反的平的頭件 及相關連的閥組件與歧管之不對稱吸附器的示意圖。 圖3爲使用在依據本發明的一實施例的吸附器中之與 —平的吸附器頭相關連的閥組件及歧管的示意圖。 圖4爲包含在一依據本發明的一實施例的不對陣逆流 式吸附器的盤狀的橢圓形頭件內的閥組件及歧管的示意圖 〇 圖5A及5B爲示範性提動閥。 圖6顯示示範性提動閥。 圖7顯示示範性提動閥。 圖8顯示示範性提動閥及吸附床。 圖9顯示示範性提動閥。

-86- 201212995 【主要元件符號說明】 1 〇 1 :吸附器 102 :吸附器本體 1 〇 3 :吸附器床 104 :不透氣體的隔板 1 0 5 :左側吸附器床 1 〇 6 :右側吸附器床 1 0 7 :頭件 1 0 8 :入口開口 109 :第一導管 110:前向流入口提動閥 1 1 1 :左上開放空間 1 1 2 :下共同開放空間 1 1 3 :右上開放空間 1 1 4 :前向流出口提動閥 1 1 5 :第二導管 200 :吸附器 2 〇 2 :左側壁 2 0 4 :左絕緣層 2 1 0 :吸附器床 2 1 2 :上吸附床部分 2 1 4 :下吸附床部分 2 1 6 :混合區 2 1 8 :上頭件 -87 201212995 220 ： 222 ： 224 ： 226 ： 22 8 ： 23 0 ： 232 ： 23 4 ： 23 6 ： 23 8 ： 240 ： 241 ： 242 ： 244 ： 246 ： 248 ： 250 ： 2 52 ： 2 54 ： 2 5 6 ： 3 00 ： 301 ： 3 02 ： 3 04 ： 下頭件 上開放區 下開放區 開口 開口 前向流入口歧管 逆向流出口歧管 前向流入口閥 逆向流出口閥 圓盤件 桿件 閥引導件 致動機構 開口 開口 前向流出口歧管 逆向流入口歧管 前向流出口歧管 逆向流入口閥 致動機構 吸附器上頭件 吸附器床表面 前向流入口閥 閥座機構 -88 201212995 3 06 ： 3 08 : 3 12： 3 10： 3 14： 3 15： 3 16： 3 18： 3 20 ： 3 22 ： 3 24 ： 326 ： 3 2 8 ： 401 ： 402 ： 404 ： 405 ： 40 6 ·· 408 ： 410 ·_ 412 ： 414 ： 415 ： 416 ： 提動閥 圓盤件 閥導引件 桿件 支撐臂 垂直的歧管管子 水平的歧管管子 閥組件的套環 閥致動構件 逆向流出口閥組件 前向流入口閥組件 逆向流入口閥組件 前向流入口閥組件 外壁 前向流入口閥組件 閥座機構 平的地板 提動閥 圓盤件 桿件 閥導引件 支撐臂 垂直的歧管管子 水平的歧管管子 -89- 201212995 4 1 8 :閥組件的軸環 420 :閥致動件 417 :焊接 4 3 0 :空間塡料固體 422 :逆向流出口閥組件 424 :前向流入口閥組件 426 :逆向流入口閥組件 428 :前向流入口閥組件 43 2 :空間塡料固體 5 00 :提動閥 5 0 2 :圓盤件 503 :圓筒 5 04 :環形埠口區域 505 :墊圏 5 06 :背部拉出式籠子 5 5 0 :提動閥組件 5 5 2 :動態圓盤件 5 5 1 :靜態閥本體 5 5 3 :靜態閥 554 :開口 5 5 5 :流動葉片 600 :轉動式板閥組件 602 :外部軸封 6 0 3 :處理埠口 -90 201212995 6 0 4 ·塾圈環 605 :孔密封件 6 0 6 :閥本體 607 :指標孔板 608 :指標孔 6 0 9 :驅動軸 6 1 0 :帶孔的柵格件 6 1 1 :流體導管

Claims (1)

1. 201212995 七、申請專利範圍： 1.—種吸附器，包含： a ) —吸附器本體； b) —與該吸附器本體嚙合的第一頭件； c ) 一第一導管，其由該第一頭件的外面延伸到至少 部分地穿過該頭件；及 d) —與該第一導管流體連通的第一閥，其控制沿著 一從該第一閥延伸並穿過該吸附器本體的流路的流體流。 2 .如申請專利範圍第1項之吸附器，其中當在該流路 內的流體流是在一第一流動方向上時，該第一閥具有一實 質打開的位置，及當在該流路內的流體流是在一第二、相 反的流動方向上時，該第一閥具有一實質關閉的位置。 3.如申請專利範圍第2項之吸附器，其在該流路的至 少一部分的相反側上具有一第一閥對，其中當在該流路內 的流體流是在一第一流動方向上時，該第一閥與該第二閥 的每一者係在一實質打開的位置，及當在該流路內的流體 流是在一第二、相反的流動方向上時，該第一閥與該第二 閥的每一者係在一實質關閉的位置。 4 ·如申請專利範圍第1項之吸附器，其中該吸附器是 一溫度擺動吸附設備或壓力擺動吸附設備。 5 .如申請專利範圍第1項之吸附器，其中該等閥的至 少一者是一提動閥，其包含一連接至一閥桿件的圓盤件。 6.如申請專利範圍第5項之吸附器，其中該提動閥朝 向該吸附器床開口。

   -92- 201212995 7. 如申請專利範圍第5項之吸附器，其中該提動閥背 向該吸附器床開口。 8. 如申請專利範圍第5項之吸附器，其中在操作期間 ，介於位在完全打開的位置的該提動閥的圓盤件的平的表 面與該吸附器床表面之間的距離係介於該圓盤件直徑的 5 %至2 0 0 %之間。 9 ·如申請專利範圍第1項之吸附器，其中每一閥與一 可從外部接近的閥座相關連，該閥座套設在其進到該吸附 器本體的各入口及/或離開該吸附器本體的各出口內並密 封至該頭件。 10.如申請專利範圍第1項之吸附器，其中該閥座藉 由一可轉動的鎖合機構、螺紋旋入座、及壓入座其中之一 而被安裝至該頭件。 1 1 ·如申請專利範圍第5項之吸附器，其更包含一與 該閥桿相關連的閥桿密封件。 1 2 ·如申請專利範圍第5項之吸附器，其中該閥桿密 封件是一往復式壓縮機型式的密封件。 1 3 .如申請專利範圍第5項之吸附器，其中該提動閥 包含一可線性地致動的閥桿，其可與一致動器嚙合以藉由 施加直線運動來打開及關閉該閥。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之吸附器，其中該致動器 是氣壓致動式、液壓致動式、及電磁致動式的至少一者。 15.如申請專利範圍第13項之吸附器，其中該致動器 是被凸輪軸致動。 •93- 201212995 16. 如申請專利範圍第13項之吸附器，其中一共同的 致動器控制多個共用一特定的流體流動流之被直線地排列 的閥。 17. 如申請專利範圍第13項之吸附器，其中與一特定 的頭件相關連的該等圓形提動閥是實質圓形的、直徑一致 且中心至中心地被間隔爲該平均提動閥圓盤件直徑的 120%至 4 0 0% ° 18. —種吸附器，包含： a) —吸附器本體，其部分地包圍一包含兩個實質相 反的開口端的吸附區域； b) —第一頭件，其蓋住該吸附器本體的一端； c) 一第二頭件，其蓋住該吸附器本體的該相反端； d) —固定式床，其包含一靠近該第一頭件的區域、 一靠近該第二頭件的區域及一位在該二區域之間的中央區 域，該固定式床被設置在該吸附器本體內並包含能夠提高 一氣體流的一或多種成分的吸附性的固體材料； e )至少一與該第一頭件相關連的氣體流入口，其打 開一穿過該第一頭件並進入該吸附器本體的路徑，及至少 一與該第二頭件相關連的氣體流出口，其從該吸附器本體 打開一穿過該第二頭件的路徑； f) 至少一入口提動閥，其控制該氣體流入口並與和 該入口相關連的該頭件相整合，該入口提動閥包含一可線 性地致動的閥桿； g) 至少一出口提動閥，其控制該氣體流出口並與和 -94- 201212995 該出口相關連的該頭件相整合，該出口提動閥包含一可n 性地致動的閥桿；及 h)至少一致動器，其可與〇及/或g)的該可線性 地致動的閥桿嚙合，以藉由施加直線運動至該提動閥，來 讓閥打開及關閉，以容許氣體從該吸附器外面進入到該吸 附器本體內部，並從該吸附器本體內部出到該吸附器外面 ，以提供可交換的流體操作。 19_如申請專利範圍第18項之吸附器，更包含丨）至 少一與該第二頭件相關連的氣體流入口，其打開一穿過該 第二頭件及該吸附器本體的路徑、及至少一與該第一頭件 相關連的氣體流出口，其打開一穿過該吸附器本體及該第 一頭件的路徑，它們具有類似於f) 、g )及h )之相關連 的入口提動閥或其它入口流控制機構、出口提動閥及致動 器。 -95-