TW201545803A - 徑向流吸附器’ｕ’架構 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種用於TSA製程的空氣純化之徑向U形流吸附單元，其具有於一端的氣體出口及較佳地與該氣體出口在該單元之相同端的那側的至少一氣體入口。較簡單的單元設計使製造、裝設和運送變容易，而且使資本和操作成本降低。

Description

徑向流吸附器'U'架構
本發明關於用於從氣體混合物分離出氣態組分，而且特別是用於低溫蒸餾之前將空氣純化的徑向流吸附單元。本發明主要關於配置成供U形流操作用的單元。
於低溫空氣分離行業中的標準操作規程係使用徑向流吸附單元從送往該低溫空氣分離設備的空氣供料移除污染物例如水、二氧化碳、微量烴類及NOx以避免發生與設備運轉和安全有關的問題。
供空氣純化用的徑向流吸附單元典型為具有外部管狀側壁的容器，其各末端被分別的末端壁部封閉，含有共軸地設置於該容器內部的至少一吸附材料的長形環形床。該外壁部的內表面與該環形床的外表面通常會界定出一環形空間。該環形床定限制中央溝道的範圍。氣體入口將待處理的處體供至該環形空間，而且氣體出口將來自該中央溝道的已處理氣體移除。
運轉時，通常將空氣供至環繞該環形床的環形空 間。該空氣通過該環形床內的吸附材料進入該中央溝道。該(等)吸附材料選擇性地吸附該空氣的至少一污染物藉以製造從該容器移走的已純化空氣。
較不常地，能將待純化的空氣供至該環形床所界定的中央溝道並且從環繞該環形床的環形空間移走已純化的空氣。在這樣的結構設置中，該空氣依照與徑向相反的方向通過該環形床，亦即從該中央溝道流庄該環形空間。
當該單元正在運轉時，亦即“正在供料”或“上線時”，該等吸附劑床常藉由使再生氣體依照與該空氣方向相反的方向通過該吸附劑床。
大體而言，徑向流吸附單元可使用變溫吸附(“TSA”)製程、變壓吸附(“PSA”)製程、真空度變動吸附(VSA)製程或真空變壓吸附(VPSA)製程，或使用此技藝中已知的此類製程的修飾例來操作。然而，空氣純化時涉及的單元常使用TSA製程來操作，而且空氣大量分離(bulk separation)時涉及的單元常使用PSA或VPSA製程來操作。產生給低溫空氣分離單元供料(“ASU”)的供料而且涉及徑向TSA技術的空氣純化製程之實例係揭示於US5855685A。
徑向流吸附單元可配置於“U形流”或“Z形流”結構設置中。於U形流結構設置中，於該環形床兩側的氣體途徑係於相反方向。“U形流”於文獻中也被稱作“π形流”。於Z形流結構設置中，於該環形床兩側的氣體途徑係於相同方向。於空氣分離產業的前置空氣純化時，把主要焦點放在應用配置於Z形流結構設置中的徑向流吸附單元。 US4541851A、US5827485A、US8313561B、US2010/0058804A和US2011/0206573A各自揭示供空氣純化用的徑向流吸附單元，其中該等單元係配置於Z形流結構設置中。此類單元的特徵是該等氣體入口和氣體出口通常位於該等單元的相反端。
於徑向流吸附單元中的典型Z形流架構的特徵是沿著該吸附劑床的長度不相等的壓降，其導致不均勻的流量分佈。克服不相等壓降的嘗試包括於該中央溝道中使用內部組件，例如圓錐形擋板。然而，加入這樣的內部組件通常使該單元的設計複雜化，進而提高總資本成本，而且會提高通過該容器的總壓降，進而提高總操作成本。
該U形流架構給徑向流吸附單元提供一有吸引力的替代方案，因為沿著該吸附劑床長度的壓降經常是相等的，其導致更均勻的流量分佈而不需要其他內部組件，藉以有可能降低總資本和操作成本。
US5814129A揭示一種將空氣預純化的徑向流吸附單元。該單元具有於該容器頂部的氣體入口及於該容器頂部的氣體出口，但是卻針對“U形流”使用裝設於該容器側壁與該吸附劑床之間的環形空間(參見圖1)中，或於由該環形吸附劑床界定的中央溝道(參見圖3)中的圓筒形擋板來配置。該擋板迫使氣體在通過該床之前於該環形空間中從該入口朝該容器頂部流去(參見圖1)，或在通過該床之後和經由該出口移走之前朝該容器底部流去(參見圖3)。US5759242A中有揭示一類似結構設置(參見圖1)。
儘管US5814129A揭示的徑向流吸附單元代表由於經過該吸附劑床的改良流量分佈而優於針對Z形流配置的典型單元之改良版，但是該單元的設計仍然比理想更複雜許多而且該圓筒形使通過該容器的總壓降提高。因此，仍然需要新的徑向流吸附單元設計。
就均勻流量分佈的觀點來看，徑向流吸附單元的理想結構設置理論上係於該單元一端而且含有共軸氣體入口和氣體出口的U形流架構，因為此結構設置可能提供最均勻的流量分佈。揭示此類結構設置的參考資料實例包括US5759242A(參見圖4)。該等單元主要是想用於氧循環中的PSA或VPSA操作，但是該參考資料提及該等單元能經改造用於空氣的PSA預純化。然而，該等單元在機械方面複雜而提高了資本成本。
用於空氣純化而且被配置於“U形流”結構設置中的其他徑向流吸附單元係揭示於US8313561B(參見圖2(e))。此參考資料提及該單元能經配置使該空氣入口和出口皆在於該容器的頂部壁或底部壁，而且該待純化的空氣能被供至該環形床界定的中央溝道，或供至於該環形床與該容器外側之間的環形空間。
除了配置於“Z形流”結構設置中的徑向流吸附單元之外，US4541851A也揭示(參見圖4)這種被配置於供空氣純化用的“U形流”結構設置中的單元。該單元具有於該單元底部壁的空氣入口，其將吸附材料供給該環形床所界定的中央溝道。該空氣通過該吸附劑床到達介於該床與該單元的側壁 之間的環形空間。已純化的空氣係利用裝在該單元底部壁的氣體出口從該單元移走。
配置於供大量分離空氣用的“U形流”結構設置中而且該氣體入口和氣體出口獨立設置於容器底部之徑向流吸附容器的實例係揭示於US5232479A(參見圖1)。
大體而言，徑向流吸附單元傾向於大型的，特別是在必須處理大量氣體的某些應用。此應用的實例係關於低溫ASU的前置空氣純化。這樣的單元可能有達於25m的總高度/長度而且對較大型設備而言相關的管道系統可能有達於72吋(1.8m)的直徑，例如該氣體入口為56吋(1.4m)而且該氣體出口為42吋(1m)。
許多單元常成垂直取向以減小其接地面積的尺寸。高度係關於為Z形流配置的單元之特定問題，因為這樣的單元傾向使其入口和出口位於該等單元的相反端。這意指有管道離開該容器的‘頂部’並且往下流到地面。於低的位準配管比於高的位準建造，支撐並且保養更容易而且更不貴。為U形流配置的單元傾向讓其入口和出口處於相同末端壁部而使高度引起的問題略微緩和。然而，該管道系統的尺寸意指擁有該入口和該出口的頭部可能非常擁擠而限制了該管道系統規劃的選擇性。
徑向流吸附單元典型地能被增壓到至少5巴而且有可能達於40巴。因此，必須藉由將該壁部增厚強化該頭部的各氣體入口和氣體出口的四周。在該氣體入口和氣體出口位處相同頭部的情形中，強化將會重疊而導致又更厚的末端 壁部。
徑向流吸附單元的壁部典型地係由碳鋼製造。若由此材料製造的壁部厚度超過約38mm，則該單元必須進行熔接後熱處理，其中該單元的整個外殼或就只有較厚的零件係於爐中加熱至高溫，例如約550至約600℃，按照相關壓力容器裝配代碼所定義的，經過一段時間(取決於厚度)，例如0.5小時。除此之外，加熱和冷卻速率必須與該爐內側的氣氛一起，小心控制。該等單元的尺寸使該爐經常得建在該單元的附近。因此熔接後熱處理是昂貴的過程，有可能的話希望能避免。
發明人也注意到若有二或更多氣體入口/出口噴嘴在那裡的話，徑向流吸附單元的末端壁部，或“頭部”，傾向具有更大的直徑。因為徑向流吸附單元通常在工廠裝配，然後才利用有裝貨平臺的卡車至少部分用路運運送至現場，直徑較大的的單元傾向於更難運送，例如在有低橋樑的窄路上。又或者，若該末端壁部係製造成最適直徑，則有關該入口和出口噴嘴尺寸可能得做一些妥協(其可能必須比預期的更小，而導致更高的壓降)。
根據本發明之第一態樣，提供一種從氣體混合物移除至少一氣態組分之徑向U形流吸附單元，前述單元包含：一外部管狀側壁，其包含第一末端和相對於前述第一末端的第二末端，前述第一和第二末端係分別由第一和 第二末端壁部予以封閉；一長形環形床，其包含至少一選擇性吸附材料，前述環形床係共軸地設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定介於前述側壁與前述環形床之間的第一環形空間，前述環形床界定通過前述環形床與前述第一環形空間流體連通的中央溝道；至少一氣體入口，其係位於前述側壁中而且與前述第一環形空間流體連通；及一氣體出口，其係位於前述單元的末端壁部中而且與前述中央溝道流體連通。
該氣體入口或，在有多於一氣體入口的情形中，各氣體入口較佳位於包含與該氣體出口的末端壁部鄰接的側壁末端處。
本發明使較簡單的徑向流吸附單元設計成為可能，該設計可導致該單元的資本和操作成本大幅降低。除此之外，可以避免具有氣體出口的頭部過於擁擠而降低可能需要熔接後熱處理的可能性，特別是就一些較大型單元。再者，該等氣體入口和氣體出口的周圍較不擁擠理應會導致相關管道系統規劃的設計有更高的自由度。再者，本發明意指應該能設計出具有最適直徑、高度和重量的單元，而其應該使該單元更易於運送。
本發明的單元的一端同時具有氣體入口和氣體出口，較佳地於“地面位準(grade level)”(亦即地平面)，而使管道建造及閥保養接近變容易。除此之外，藉由使用本文所 述的“U形流”結構設置，本發明使建造較簡單的吸附器單元變成可能，其建造更容易、更便宜且更安全，而且運轉更可靠，因此使節約製造和操作成本變成可能。
在較佳的具體實施例中，該環形吸附劑床係直接以末端壁部來支撐，而且當該單元係成垂直取向時通常以該底部壁來支撐。
該單元理想上係設計且建造成不需要用於降低氣流分佈失常的內部擋板。然而，該單元也可能包含一或更多擋板、導流板及/或整流器(flow straightener)以便改善該單元內的供料氣體流分佈。
本發明可用於氣體混合物例如空氣的大量分離，例如以產生氧，但是本發明主要是想藉由移除至少一污染物，其通常選自由二氧化碳、水、烴類和NOx所組成的群組，而將氣體例如空氣純化。接著該已純化的空氣適合當成ASU的供料。
該措辭“NOx”以用於本文以表示氮的氧化物，而且預期包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、四氧化二氮(N2O4)、五氧化二氮(N2O5)及一氧化二氮(N2O)中的一或更多者。存有一氧化二氮成為污染物是空氣純化時特別大的問題，因為其難以移除。
因此，根據本發明的第二態樣，提供一種從氣體混合物移除至少一氣態組分之方法，前述方法包含：提供如該第一態樣之徑向吸附單元；將氣體混合物供至前述至少一氣體入口；及 從前述氣體出口移走產物氣體。
根據本發明的第三態樣，提供一種如第一態樣之徑向吸附單元之用途，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組的污染物而用於將空氣純化。
A‧‧‧內徑
B‧‧‧側壁末端與吸附劑床末端之間的間隔
C‧‧‧環形裙部的內徑
D‧‧‧中央溝道的直徑
E‧‧‧過濾器的直徑
F‧‧‧第一環形空間的寬度
G‧‧‧過濾器的高度
10‧‧‧徑向流吸附單元
12‧‧‧外部管狀側壁
14‧‧‧頂部末端壁部
16‧‧‧底部末端壁部
18‧‧‧環形床
20‧‧‧第一環形空間
22‧‧‧基底板
24‧‧‧外部管狀篩網
26‧‧‧中間管狀篩網
28‧‧‧內部管狀篩網
30‧‧‧乾燥劑層
32‧‧‧CO2-選擇性吸附劑層
34‧‧‧口部
36‧‧‧不透性環形裙部
38‧‧‧第二環形空間
40‧‧‧氣體入口
42‧‧‧氣體出口
44‧‧‧中央溝道
46‧‧‧過濾器
48‧‧‧加蓋口
50‧‧‧縱向擋板
52‧‧‧排水系統
54‧‧‧外部支撐裙部
56‧‧‧導管
58‧‧‧第一環形擋板
60‧‧‧第二環形擋板
62‧‧‧夾子
64‧‧‧倒置截頭圓錐形擋板
65‧‧‧環形凸緣
66‧‧‧穿孔氣體入口擋板
68‧‧‧圓筒形擋板
70‧‧‧開口
72‧‧‧穿孔導管
76‧‧‧縱向擋板
圖1係依照垂直截面描述本發明第一具體實施例的簡圖，其中該環形床係以該單元的底部末端壁部支撐，而且該氣體入口及氣體出口係位於該單元的底部處；圖2係圖1描述的第一具體實施例之更詳細的圖；圖3描述具有二氣體入口之圖2描述的具體實施例替代例；圖4依照沿著線A-A的水平截面描述圖3描述的具體實施例替代例；圖5描述圖3描述的縱向擋板之更詳細的圖；圖6描述具有環形擋板之圖2描述的具體實施例替代例；圖7係圖6的環形擋板結構設置之更詳細的圖；圖8A依照局部水平截面描述穿孔環形擋板與根據本發明的單元一起使用的實例；圖8B依照局部垂直截面描述圖8A的具體實施例；圖9係通過入口處具有倒置截頭圓錐形擋板之根據本發明另一單元的垂直局部截面圖；圖10A係通過該截頭圓錐形擋板以穿孔氣體入口擋板來 替換之圖9單元的垂直局部截面圖；圖10B描述沿著箭頭A之圖10A的穿孔氣體入口擋板；圖11係通過入口處具有圓筒形擋板之根據本發明另一單元的局部截面圖；圖12A係第一環形空間具有縱向擋板之根據本發明另一單元的局部垂直截面圖；而且圖12B係通過圖12A單元的簡化水平截面圖。
除非另行指明，否則在此提及壓力時皆與絕對壓力有關而非錶壓。除此之外，除非從上下文能清楚得知其指表示單數或複數，否則提及單數理應解釋為包括多數，而且反之亦然。再者，除非明確指明，否則流體組成係根據“乾”基以莫耳%表示來計算，亦即計算時不包括任何水分。
簡介
本發明係一種用於從氣體混合物移除至少一氣態組分的徑向U形流吸附單元。該單元包含含第一末端和相對於前述第一末端的第二末端的外部管狀側壁，而且該第一和第二末端係分別由第一和第二末端壁部，或“頭部”予以封閉。該單元也包含含至少一選擇性吸附材料的長形環形床，前述環形床係共軸地設置於該外部管狀側壁的範圍內藉以界定介於該側壁與該環形床之間的第一環形空間。該環形床界定與該第一環形空間流體連通通過該環形床的中央溝道。至 少一氣體入口係位於該側壁中而且與該第一環形空間流體連通，而且一氣體出口係位於該單元的末端壁部中而且與該中央溝道流體連通。
本發明較佳具體實施例的特徵化特徵是該(等)氣體入口係設置於該單元的側壁中。此特徵使較簡單的徑向流吸附單元設計成為可能，該等設計較不會因為氣體入口/出口管道而擁擠，因此生產並且運轉時較便宜。
在較佳的具體實施例中，該或各氣體入口係於包含該氣體出口的末端壁部鄰接的側壁末端處。此新穎的結構設置有益處是因為其使徑向流吸附單元的設計成為可能，其中該等氣體入口/出口係於該等單元的相同末端，其將會使離地面的設備總高度比典型Z形流單元更降低並且易於接近該(等)入口和出口及與保養有關的管道等等。與氣體入口和氣體出口於相同末端壁部中的其他已知設計的單元相比，就指定應用而言該單元的直徑也可以縮減，其使路運運送該單元變容易。
有人用措辭“入口”和“出口”指示氣體流過該單元的方向。在一些具體實施例中，此氣流係於運轉期間從氣體混合物移除一組分(亦即正在供料)，在該案例中方向將會在再生期間反轉。在其他具體實施例中，此氣流係於該環形床再生的期間，在該案例中方向將會在正在供料時反轉。
本說明書中使用的下述措辭係定義如下：“徑向流”係表示相對於該單元的中央縱軸之單元內的氣體流向之工藝措辭； “U形流”係表示於該吸附劑床之一側的氣流於另一側反轉的架構之工藝措辭；“管狀”係意指具有管形的標準措辭；“長形”係表示長度比寬度大的環形床之長寬比的標準措辭；“共軸地”係意指具有相同軸或實質上相同軸的標準措辭。該措辭係用於該單元的中央縱軸的上下文關聯；而且“流體連通”係意指該流體能於該措辭定義的特徵件之間流動的標準措辭。在此案例中，該流體係氣體，亦即氣流連通。
該環形床典型地包含一基底板及至少二共軸管狀透氣性篩網，例如內篩網設置於外篩網內。該基底板可能是扁平形或具有球形、準球形、橢圓形或類似幾何形狀的至少實質上凸面形。然而，在一些較佳具體實施例中，該基底板係截頭圓錐形。該等篩網界定填充至少一選擇性吸附材料的環形空間。
就一些應用而言，該環形床包含共軸地設置於該內和外篩網之間的至少另一透氣性篩網藉以將該環形空間分成內環形空間及外環形空間。不同選擇性吸附材料可根據應用裝備於該等篩網所界定的內和外環形空間。在空氣純化應用中，舉例來說，可於該等篩網所界定的環形空間中之其一(例如該外環形空間)中設置對水具有高再生容量的乾燥劑，而且可於該等篩網所界定的另一環形空間(例如該內環形空間)中設置CO2選擇性吸附劑。適當的CO2選擇性吸附劑之實例包 括分子篩，例如NaX、NaLSX、CaX及CaLSX。
預期本發明也可應用於徑向U形流吸附單元，其具有包含不同吸附材料構成的至少二環形層而不用透氣性篩網將該等環形層分開的吸附劑床。US5931980A、US5836362A及US8101133B中討論以移動式中間篩網裝於吸附劑床。
取向
有可能會有期望依照垂直以外的取向來操作該單元的特別應用。舉例來說，就該單元而言可能希望依水平取向。然而，在大部分情形中，該單元係成垂直取向。在這樣的具體實施例中，該單元將會具有一頂部和一底部，舉例來說將該第一末端指定為該單元的頂部而且將該第二末端指定為該單元的底部。
在該單元係成垂直取向的情形中，該(等)氣體入口及該氣體出口可能位於該單元的頂部處。然而，在較佳的具體實施例中，該(等)氣體入口及該氣體出口係於該單元的底部處。依此方式，該(等)入口/出口及相關聯的管道係於“地面位準”，其就保養目的而言使該單元更易接近而且更安全。
多重氣體入口
該單元可具有單一氣體入口或多數氣體入口。該氣體入口或，在有多於一個的情形中，至少一而且較佳為各氣體入口係對該單元的縱軸依徑向取向。該氣體入口的徑向取向提供與該單元的縱軸垂直進入該單元的初始氣流。
在該單元具有多於一氣體入口的情形中，氣體入口的數目至少某程度受到該單元直徑限制。然而，對大部分具體實施例而言，該氣體入口的數目可從1至6個，例如1至4個例如1或2個。
在該單元包含多於一氣體入口的情形中，由於此結構設置傾向於降低該單元內的氣流分佈失常，所以該氣體入口係圍繞該外部管狀側壁沿圓周隔開。在此上下文中該措辭“沿圓周”意欲表示該等氣體入口係圍繞該外部管狀側壁的圓周設置，較佳地於相同，或實質上相同的位準。
該等入口可視需要均勻或不均勻地隔開使通過該單元的氣流儘可能均勻。舉例來說，於該單元包含第一氣體入口和第二氣體入口的具體實施例中，該第二氣體入口常直接設置在該第一氣體入口對面。
供環形床用的支撐件
該單元較佳地包含靠在該等末端壁部中之其一上支撐該環形床的不透性環形裙部。在這樣的具體實施例中，該環形裙部常共軸地設置於該外部管狀側壁內藉以界定與該第一環形空間流體連通的第二環形空間。
該床可由來自該單元頂部處的第一末端壁部之不透性環形裙部來支撐。然而，在較佳的具體實施例中，該床係藉由靠在該單元底部處的第二末端壁部上之環形裙部來支撐。
該氣體出口較佳為設置於該單元底部處的第二 末端壁部。在該床藉由靠在該單元底部處的第二末端壁部上的環形裙部來支撐的具體實施例中，該氣體出口較佳為設置於該第二末端壁部中。在這樣的具體實施例中，該氣體入口或，在有多於一氣體入口的情形中，各氣體入口係設置於與該單元底部處的第二末端壁部鄰接之末端處的側壁中。
擋板
根據本發明的單元較佳為經設計而且運轉而使該第一環形空間中沒有顯著的氣體分佈失常。理想上，這樣的具體實施例將包含無擋板以便使通過該容器的壓降最小化。
然而，利用計算流體力學(CFD)軟體(Fluent®，Ansys股份有限公司)所做的流動研究指出，該單元的第一環形空間內可能發展出一些環繞四周的氣流及/或漩渦。這些不希望的氣流型式係因為該(等)氣體入口與該第一環形空間之間，舉例來說該第二環形空間中的缺陷氣流分佈造成。對該環形床不均勻的氣流造成該環形床內的吸附材料的次優効用而且進而製程效率不張而且甚至是於某些區域的過早“貫流”。因此，發明人提議必要時使用氣流控制表面，或“擋板”，以降低該單元的第一環形空間中的氣流分佈失常。
因此，該單元較佳地包含至少一擋板。該擋板的用途在於降低通過該單元的氣流分佈失常藉以使該單元性能的最佳化成為可能。
較佳的擋板包括環形擋板、縱向擋板、截頭圓錐 形擋板、圓筒形擋板及氣體入口擋板，而且可視需要選擇這些擋板類型中的二或更多種的特定組合以將通過該單元的氣流分佈最佳化。
該擋板或，在有多於一擋板的情形中，各擋板可能是實心的，亦即無穿孔。在其他具體實施例中，該或至少一擋板可被穿孔以改變通過該單元的氣流。擋板可以被均勻地穿孔，亦即具有均勻的穿孔圖案及/或分佈，或可視需要被不均勻地穿孔。該等穿孔的大小、形狀及/或分佈可經選擇以進一步改良氣流分佈。
穿孔擋板能具有一“開口面積”，亦即開放給氣體通過該擋板的擋板總表面積百分比。穿孔擋板典型地具有約10%至約60%的開口面積。
環形擋板
該單元可包含共軸地設置於該(等)氣體入口與該環形床之間的單元內之至少一環形擋板。該或各環形擋板至少局部地橫越該第二環形空間延伸。
該環形擋板具有一內圓周和一外圓周。該內和外圓周之間的距離可均勻地圍繞該環形擋板的整個圓周。或者，該距離有可能隨著離該(等)氣體入口的距離而變化。換句話說，儘管該外圓周典型為圓形，但是該內圓周可能是圓形，或可能是非圓形，例如卵形或正弦曲線狀，其取決於氣流分佈的必備條件。
該環形擋板的設計端視為了降低指定單元中的 氣流分佈失常的必備條件而定。也就是說，該或各環形擋板常呈環的形式。然而，該擋板可以由多數段製成，或許相鄰段之間有間隙。而且，該等相鄰段可能不在同一平面。
該環形擋板或，在有多於一擋板的情形中，該等環形擋板中的至少其一可自該外部管狀側壁伸出。附帶或選擇性地，該環形擋板或，在有多於一擋板的情形中，該等環形擋板中的至少其一可自該環形裙部伸出。因為該(等)環形擋板至少局部地橫越該第二環形空間延伸，其暗示該(等)環形擋板係安裝於該外部管狀側壁的內表面及/或該環形裙部的外表面。
在一些具體實施例中，該單元包含至少實質上，而且較佳完全地，橫越該第二環形空間延伸的穿孔環形擋板。此穿孔環形擋板的用途常為了將通過該第二環形空間往該第一環形空間的氣流改為平直飛行。
該穿孔環形擋板可於該外部管狀側壁與該環形裙部之間垂直地延伸。然而，在一些較佳具體實施例中，該穿孔環形擋板以一角度延伸至該環形裙部以防止水成液累積於該擋板表面，其可能造成腐蝕。該穿孔環形擋板的角度可為約45°至約90°，例如約60°至約80°。
該穿孔環形擋板可為單一板，或可包含多數個別段，例如梯形段。
在較佳的具體實施例中，該單元包含於該(等)氣體入口與該環形床之間自該環形裙部徑向伸出的第一環形擋板，及於該第一環形擋板與該環形床之間自該外部管狀側壁 徑向伸出的第二環形擋板。該等擋板係共軸地設置於該單元內並且局部地橫越該第二環形空間延伸。該第一和第二環形擋板的順序也可視需要而顛倒過來。
縱向擋板
該單元可包含與該單元的縱軸並聯安裝於該單元中並且至少局部地橫越該第一環形空間延伸之至少一縱向擋板。
該單元可包含多數這樣的縱向擋板。在這樣的具體實施例中，該等縱向擋板通常沿該單元內部圓周隔開。該等擋板可圍繞該單元的圓周均勻地或不均勻地隔開。
該或各縱向擋板可自該環形床伸出但是通常卻可能自該外部管狀側壁伸出。
附帶或選擇性地，該單元可包含與該單元的縱軸並聯安裝於該單元中的至少一縱向擋板，該或各縱向擋板至少局部地橫越該第二環形空間延伸。
該單元可包含多數這樣的縱向擋板。在這樣的具體實施例中，該等縱向擋板常沿該單元內的圓周隔開。該等擋板可圍繞該單元的圓周均勻地或不均勻地隔開。
縱向擋板可被安裝於該外部管狀側壁上並且局部地橫越該第二環形空間朝該環形裙部延伸。附帶或選擇性地，縱向擋板可被安裝於該環形裙部上並且局部地橫越該第二環形空間朝該外部管狀側壁延伸。
該或各縱向擋板可沿著該擋板的長度伸入該第 一或第二環形空間達相同製程。或者，該等擋板中的一或更多伸入該環形空間的程度可沿著該擋板的長度變化。在其他具體實施例中，該等擋板中的一或更多的長度可附帶或選擇性地隨著離該(等)氣體入口的距離而變化。
該單元應該包含與所需一樣多的縱向擋板以便於降低氣流分佈失常及提高壓降之間為指定應用提供可接受的平衡。舉例來說，該單元可視需要包括總共至多300個縱向擋板，配置於至多6組中，各組設置於某特定“高度”，或自一末端測量時沿該單元長度的某距離。各組可具有至多50個，例如2至24個或4至12個縱向擋板。
入口擋板
在使用環形裙部靠在末端壁部上以支撐該環形床而且該(等)氣體入口將氣體供入該第二環形空間的具體實施例中，通過該(等)氣體入口的氣流將會直接碰到該環形裙部。該入口供料氣體中有一部分將會被迫直接流至該第一環形空間及該環形床。該供料氣體剩下的部分將會在轉向流往該第一環形空間之前依照圓周方向圍繞該環形裙部流動。這樣的複雜入口結構設置可能造成朝向且通過該第一環形空間的氣流的不均勻分佈。發明人提議使用入口導流板來降低來自該單元入口結構設置的氣流之不均勻分佈。
穿孔入口擋板
在其他具體實施例中，該單元可包含一氣體入口 擋板。該氣體入口包含，相對於該環形床，一近側和一遠側。該氣體入口擋板常被設置於該氣體入口的近側並且橫越該第二環形空間的至少一部分延伸。該氣體入口擋板可能為實心但是較佳為穿孔以免在該擋板正上方的死滯空間(dead space)。
在較佳的具體實施例中，該氣體入口擋板環繞該氣體入口近側的至少一部分。在這樣的具體實施例中，該氣體入口擋板可具有至少實質上U形的橫截面。舉例來說，該氣體入口擋板可由形成開口多角形一部分的扁平段構成或，在較佳的具體實施例中，可具有半圓形截面。
該穿孔擋板可被安裝於該外部管狀側壁上或於該環形裙部上，或可被安裝於該外部側壁的一端處及該環形裙部的另一端處。
該穿孔擋板限制朝向該第一環形空間的初始氣流並且使一些流偏離該第一環形空間朝向該容器的末端壁部，而得到依照該圓周方向再分佈的氣體時間和空間。此再分佈使該第一環形空間中的氣流獲得改善。
截頭圓錐形擋板
在一些具體實施例中，該單元包含共軸地設置於該第二環形空間中的截頭圓錐形擋板。該截頭圓錐形擋板係置於該(等)氣體入口的前面而且與其隔開。該截頭圓錐形擋板的用途在於提供粗製圓周氣流及使至少一部分氣體在被供至該第一環形空間之前流過的漸擴艙或漸縮艙。
在此上下文中該措辭“截頭圓錐形”意指具有截頭圓錐的形狀。該截頭圓錐形擋板包含第一末端及相對於該第一末端的第二末端。該第一末端經常具有比該第二末端更小的周長。
該截頭圓錐形擋板可能包含，相對於該環形床，一近端和一遠端，而且該擋板可沿圓周安裝於該外部管狀側壁的近端處。該近端可能包含一環形凸緣，該環形凸緣可能有穿孔或無穿孔。
該截頭圓錐形擋板較佳被倒置但是有可能沒被倒置。
在此上下文中該措辭“倒置”意指具有較大周長的末端比具有較小周長的末端更接近該環形床。在這樣的具體實施例中，從該環形床轉向的氣體最初被迫圍著該第二環形空間，圍著該擋板的第一末端旋轉並且在朝該第一環形空間流動之前進入漸擴艙。該氣體速度被降低而提供更均勻的流。
在上下文中該措辭“沒被倒置”意指具有較小周長的末端比具有較大周長的末端更接近該環形床。在這樣的具體實施例中，從該環形床轉向的氣體最初被迫圍著該第二環形空間，圍著該擋板的第二末端旋轉並且在朝該第一環形空間流動之前進入漸縮艙。
接近該環形床的截頭圓錐形擋板末端通常沿圓周安裝於該外部管狀側壁上，通常利用一環形凸緣。該截頭圓錐形擋板或該環形凸緣任一者或該擋板和該凸緣二者皆可 能有穿孔。
或者，接近該環形床的截頭圓錐形擋板末端可沿圓周安裝於該環形裙部上，通常利用一環形凸緣。在這樣的具體實施例中，該擋板中通常有一相對於該氣體入口的開口而且該氣體入口可能包含與該開口流體連通的導管。該擋板、凸緣及導管中的一或多者可能有穿孔。
圓筒形擋板
在其他具體實施例中，該徑向吸附單元包含共軸地設置於該第二環形空間中的圓筒形擋板。該圓筒形擋板係置於該至少一氣體入口的前面而且與其隔開。如同該截頭圓錐形擋板，該圓筒形擋板的用途在於最初強迫推進“粗製的”圓周氣流藉以增加該氣體達到該第一環形空間所花的距離及時間而使該氣流分佈獲得改善。
該圓筒形擋板典型地包含相對於該環形床之一近端和一遠端。該近端可利用一環形凸緣沿圓周安裝於該環形裙部上。在這樣的具體實施例中，該圓筒形擋板典型地包含相對於該氣體入口的開口。此外，該氣體入口可能包含與該開口流體連通的導管。該擋板、環形凸緣及該導管中的一或多者可能有穿孔。
或者，該近端可利用一環形凸緣安裝於該外部管狀側壁上，該環形凸緣可能有穿孔。
壓力
該單元通常預期用於空氣純化，例如TSA製程。在這樣的製程中該單元必須可增壓，亦即能忍受比大氣壓力大相當多的壓力。關此，該單元較佳適合於至少約3巴的壓力下運轉，例如至少約4巴或至少約5巴。該單元可能適合於至高約40巴的壓力下運轉，例如至高約30巴，也許更常地至高約20巴或也許又更常地至高約10巴。在較佳的具體實施例中，該單元適合於約4巴至約7巴的入口壓力。
過濾器
該單元可包含設置於該氣體出口處捕捉來自該吸附劑床的氣流中挾帶的微粒之內部過濾器。可以將堵塞或髒的過器器移除並且更換，可能的話在清潔之後。或者，該過濾器可以“自淨”，其中在該吸附劑床再生的期間將該等微粒吹出該過濾器。
尺寸
圖2舉例說明的單元可能包含下述尺寸：
A該單元的內徑
B該側壁末端與該吸附劑床末端之間的間隔
C該環形裙部的內徑
D該環形床所界定的中央溝道的直徑
E過濾器的直徑
F該外部管狀側壁的內表面與該環形床的外表面之間的間隔，亦即該第一環形空間的寬度
G該過濾器的高度
本發明已經求出下述較佳幾何學關係：A對B的比率較佳為約2：1(亦即2)至約1：2(亦即0.5)，更佳為約3：2(亦即1.5)至約2：3(亦即0.66)，而且最佳為約1：1(亦即1)；A對C的比率較佳為約3：1(亦即3)至約11：10(亦即1.1)，更佳為約5：2(亦即2.5)至約21：20(亦即1.05)，而且最佳為約3：2(亦即1.5)；D對E的比率較佳為約2：1(亦即2)至約11：10(亦即1.1)，更佳為約3：2(亦即1.5)至約11：10(亦即1.1)，而且最佳為約6：5(亦即1.2)；而且B對G的比率較佳為約3：1(亦即3)至約11：10(亦即1.1)，更佳為約2：1(亦即2)至約5：4(亦即1.25)，而且最佳為約3：2(亦即1.5)。
也已經求出下述較佳尺寸：D較佳為約1m至約2.5m，而且更佳為約1.5m至約2m；F較佳為約0.05m至約0.6m，而且更佳為約0.1m至約0.3m；而且A較佳為約3m至約6m，而且更佳為約4m至約5m。該單元的總長度端視塔直徑A及該單元所運用的應用而定。然而，就空氣純化而言，該長度典型為約15m至約30m。
本發明意欲應用於任何適當大小的單元、適合於任何適當壓力下運轉，並且由任何適當材料製成。然而，該 外部管狀側壁及該等末端壁部包含碳鋼的一些具體實施例特別有益。在這些特定具體實施例中，該頭部沒重疊強化可能意指該頭部的厚度能維持於小於約38mm藉以避免熔接後熱處理，若不是本發明的話常常需要熔接後處理。
從此特定優點來看可能有益的單元種類之實例係Air Products and Chemicals股份有限公司的AP9單元。此特定單元具有4.4m的內徑。除了於該空氣入口增厚至32mm的較低區域之外，該側壁的厚度係17mm。該單元具有30mm厚度的2：1半橢圓形頭部。各頭部開始彎曲之處的切點之間的距離(“切點到切點(tan-to-tan)”長度)係為約18.6m而且有效床長度係為約12.7m。該空氣入口和該過濾器移除埠的壁部係為37mm厚。該單元適合於約6巴下運轉。
用途
該徑向流吸附單元適合用於自氣體混合物分離氣態組分藉以生產產物氣體。該氣態組分可能是該混合物中的主要組分，在該案例中該單元可用於氣體的大量分離，例如由空氣來生產氧。然而，在較佳的具體實施例中，該氣態組分係氣流中的污染物，在該案例中該單元可用於氣體純化，例如給低溫ASU的供料空氣的純化。在這樣的案例中，該氣態組分可能是水、二氧化碳、微量烴類和氮的氧化物或NOx中的一或多者。
該單元可依照TSA製程、PSA製程、VSA製程或VPSA製程或依照此技藝中已知的這類製程的修飾例，例 如TEPSA或TPSA，運轉。關於空氣純化，該單元較佳為依照TSA製程操作。US5855650A中有描述適當的TSA製程。
該單元主要意欲用於涉及每單元至高約0.5百萬Nm3/h，甚至是至高0.8百萬Nm3/h，的空氣流速之空氣純化應用，而且相應地按尺寸製造。
該環形床也可包含觸媒，例如，氧化觸媒，以促成該氣體混合物中的至少一氣態組分的反應，例如一氧化碳氧化成二氧化碳。
態樣包括：
#1.一種從氣體混合物移除至少一氣態組分之徑向U形流吸附單元，前述單元包含：一外部管狀側壁，其包含第一末端和相對於前述第一末端的第二末端，前述第一和第二末端係分別由第一和第二末端壁部予以封閉；一長形環形床，其包含至少一選擇性吸附材料，前述環形床係共軸地設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定介於前述側壁與前述環形床之間的第一環形空間，前述環形床界定與前述第一環形空間流體連通通過前述環形床的中央溝道；至少一氣體入口，其係位於前述側壁中而且與前述第一環形空間流體連通；及一氣體出口，其係位於前述單元的末端壁部中而且與前述中央溝道流體連通。
#2.如#1之吸附單元，其中前述至少一氣體入口係位於包含與前述氣體出口的前述末端壁部鄰接的前述側壁的前述末端處。
#3.如#1或#2之吸附單元，其中前述單元係成垂直取向，前述單元藉以具有頂部和底部，前述第一末端係於於前述單元的頂部而且前述第二末端係於前述單元的底部。
#4.如#3之吸附單元，其中前述至少一氣體入口及前述氣體出口係於前述單元的底部。
#5.如#1至#4中任一項之吸附單元，其中前述單元包含多數氣體入口。
#6.如#5之吸附單元，其中前述氣體入口係圍繞前述外部管狀側壁沿圓周隔開。
#7.如#6之吸附單元，其中前述氣體入口係均勻地隔開。
#8.如#6或#7之吸附單元，其中各氣體入口與前述環形床有一段距離，對各氣體入口而言前述距離相等。
#9.如#1至#8之吸附單元，其中前述單元包含第一氣體入口及第二氣體入口。
#10. 如#9之吸附單元，其中前述第二氣體入口在前述第一氣體入口對面。
#11. 如#1至#4中任一項之吸附單元，其中前述單元包含單一氣體入口。
#12. 如#1至#11中任一項之吸附單元，其中前述單元具有一長軸而且前述至少一氣體入口對前述長軸呈徑 向取向。
#13. 如#1至#12中任一項之吸附單元，其中前述單元包含靠在前述末端壁部中之其一上支撐前述環形床的不透性環形裙部，前述環形裙部係共軸設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定與前述第一環形空間流體連通的第二環形空間。
#14. 如#13之吸附單元，其中前述不透性環形裙部靠在前述單元的底部處的前述第二末端壁部上支撐前述環形床。
#15. 如#13或#14之吸附單元，其中前述氣體出口係位於前述單元的底部處的前述第二末端壁部中。
#16. 如#15之吸附單元，其中前述至少一氣體入口係位於與前述單元的底部處的前述第二末端壁部鄰接的前述側壁的前述末端。
#17. 如#1至#16中任一項之吸附單元，其中前述單元包含至少一擋板以降低前述第一環形空間中的氣流分佈失常。
#18. 如#17之吸附單元，其中前述至少一擋板係選自由環形擋板、縱向擋板、截頭圓錐形擋板、圓筒形擋板及氣體入口擋板所組成的群組。
#19. 如#17或#18之吸附單元，其中前述擋板或，在有多於一擋板的情形中，前述擋板中的至少其一有穿孔。
#20. 如#19之吸附單元，其中前述穿孔擋板具 有約10%至約60%的開口面積。
#21. 如#1至#20之吸附單元，其中前述單元包含共軸地設置於介於前述至少一氣體入口與前述環形床之間的前述單元內之至少一環形擋板，前述至少一環形擋板至少局部地橫越前述第二環形空間延伸。
#22. 如#21之吸附單元，其中前述環形擋板或，在有多於一擋板的情形中，前述環形擋板中的至少其一自前述外部管狀側壁伸出。
#23. 如#21或#22之吸附單元，其中前述環形擋板或，在有多於一擋板的情形中，前述環形擋板中的至少其一自前述環形裙部伸出。
#24. 如#21至#23中任一項之吸附單元，其中前述環形擋板或，在有多於一擋板的情形中，前述環形擋板中的至少其一有穿孔而且至少實質上橫越前述第二環形空間延伸。
#25. 如#24之吸附單元，其中前述單元包含自介於前述至少一氣體入口與前述環形床之間的前述環形裙部徑向伸出的第一環形擋板，及自介於前述第一環形擋板與前述環形床之間的前述外部管狀側壁徑向伸出的第二環形擋板，前述擋板係共軸地設置於前述單元內而且局部地橫越前述第二環形空間延伸。
#26. 如#1至#25中任一項之吸附單元，其中前述單元具有一縱軸，而且包含與前述縱軸並聯安裝於前述單元中而且至少局部地橫越前述第一環形空間延伸的至少一縱 向擋板。
#27. 如#26之吸附單元，其中前述單元包含多數前述縱向擋板。
#28. 如#27之吸附單元，其中前述縱向擋板係於前述單元內沿圓周隔開。
#29. 如#28之吸附單元，其中前述縱向擋板係均勻地隔開。
#30. 如#26至#29中任一項之吸附單元，其中前述至少一縱向擋板自前述外部管狀側壁伸出。
#31. 如#1至#30之吸附單元，其中前述單元具有一縱軸，而且包含與前述縱軸並聯安裝於前述單元中而且至少局部地橫越前述第二環形空間延伸的至少一縱向擋板。
#32. 如#31之吸附單元，其中前述單元包含多數前述縱向擋板。
#33. 如#32之吸附單元，其中前述縱向擋板係於前述單元內沿圓周隔開。
#34. 如#33之吸附單元，其中前述縱向擋板係均勻地隔開。
#35. 如#30至#34中任一項之吸附單元，其中前述縱向擋板或，在有多於一前述縱向擋板的情形中，前述縱向擋板中的至少其一自前述外部管狀側壁伸出。
#36. 如#30至#35中任一項之吸附單元，其中前述縱向擋板或，在有多於一前述縱向擋板的情形中，前述縱向擋板中的至少其一自前述環形裙部伸出。
#37. 如#1至#36中任一項之吸附單元，其中前述單元包含共軸地設置於前述第二環形空間中的截頭圓錐形擋板，前述截頭圓錐形擋板係置於前述至少一氣體入口前面而且與其隔開。
#38. 如#37之吸附單元，其中前述截頭圓錐形擋板包含，相對於前述環形床，一近端和一遠端，前述截頭圓錐形擋板的前述近端係沿圓周安裝於前述外部管狀側壁上。
#39. 如#38之吸附單元，其中前述截頭圓錐形擋板的前述近端包含一環形凸緣。
#40. 如#39之吸附單元，其中前述環形凸緣有穿孔。
#41. 如#37至#40中任一項之吸附單元，其中前述截頭圓錐形擋板係倒置。
#42. 如#1至#36中任一項之吸附單元，其中前述單元包含共軸地設置於前述第二環形空間中的圓筒形擋板，前述圓筒形擋板係置於前述至少一氣體入口的前面而且與其隔開。
#43. 如#42之吸附單元，其中前述圓筒形擋板包含，相對於前述環形床，一近端和一遠端，前述近端包含沿圓周安裝於前述環形裙部上的環形凸緣。
#44. 如#43之吸附單元，其中前述環形凸緣有穿孔。
#45. 如#42至#44中任一項之吸附單元，其中前 述圓筒形擋板包含至少一開口，前述至少一開口係位於前述至少一氣體入口對面。
#46. 如#45之吸附單元，其中前述至少一氣體入口包含與前述個別開口流體連通的導管。
#47. 如#46之吸附單元，其中前述導管包含一壁部、前述壁部的至少一部分有穿孔。
#48. 如#1至#47中任一項之吸附單元，其中前述氣體入口包含，相對於前述環形床，一近側和一遠側，前述單元包含設置於前述氣體入口的前述近側而且橫越前述第二環形空間的至少一部分延伸的氣體入口擋板。
#49. 如#48之吸附單元，其中前述氣體入口擋板具有一至少實質上U形的橫截面。
#50. 如#1至#16中任一項之吸附單元，其中前述單元不包含擋板。
#51. 如#1至#50中任一項之吸附單元，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組中的至少一污染物而用於將空氣純化。
#52. 如#1至#51中任一項之吸附單元，其中前述單元可增壓。
#53. 如#1至#52中任一項之吸附單元，其中前述單元適合於至少約3巴的壓力下運轉。
#54. 如#1至#53中任一項之吸附單元，其中前述單元適合於至高40巴的壓力下運轉。
#55. 如#54之吸附單元，其中前述外部管狀側 壁及前述末端壁部包含碳鋼而且具有不大於約38mm的厚度。
#56. 一種徑向U形流吸附單元，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組中的至少一污染物而用於將空氣純化，前述單元包含：一外部管狀側壁，其包含一頂部端和相對於前述頂部端的底部端，前述頂部和底部端係分別由頂部和底部末端壁部予以封閉；一長形環形床，其包含至少一選擇性吸附材料，前述環形床係共軸地設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定介於前述側壁與前述環形床之間的第一環形空間，前述環形床界定與前述第一環形空間流體連通通過前述環形床的中央溝道；一不透性環形裙部，其靠在前述底部末端壁部上支撐前述環形床，前述環形裙部係共軸設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定介於前述側壁與前述環形裙部之間的第二環形空間，前述第二環形空間與前述第一環形空間流體連通；至少一氣體入口，其係位於前述底部端的前述側壁中而且與前述第一環形空間流體連通通過前述第二環形空間；及一氣體出口，其係位於前述單元的前述末端壁部中而且與前述中央溝道流體連通。
#57. 一種用於從氣體混合物移除至少一氣態組分之方法，前述方法包含：提供如申請專利範圍第1項之徑向U形流吸附單元； 將氣體混合物供至前述至少一氣體入口；及從前述氣體出口移走產物氣體。
#58. 如#57之方法，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組的污染物而用於將空氣純化。
#59. 一種如#1之徑向U形流吸附單元之用途，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組的污染物而用於將空氣純化。
現在本發明的較佳具體實施例將引用圖式來描述。
圖1描述從空氣移除水及二氧化碳的徑向流吸附單元10。該單元10係成垂直取向而且具有帶頂部末端壁部14和底部末端壁部16的外部管狀側壁12，並且含有共軸地設置於該側壁12內的吸附材料環形床18。該側壁12和該環形床18界定第一環形空間20。
該環形床18具有基底板22，該基底板上面安裝了外部管狀篩網24、中間管狀篩網26及內部管狀篩網28。各管狀篩網皆具有透氣性而且該等管狀篩網一起在填充吸附材料的環形床18內界定數個環形空間。在此舉例說明的具體實施例中，該環形床18具有對水具有高可再生容量的乾燥劑層30及CO2-選擇性吸附劑層32。介於該等管狀塊之間的環形空間可以通過該單元10頂部壁部14上的口部34來填充吸附材料，該等口部34也可用以移除並且更換該等吸附材料。
該環形床18被支撐在該單元10內的不透性環形 裙部36上，該不透性環形裙部36與該側壁12界定與該第一環形空間20流體連通的第二環形空間38。
圖1的單元10具有位於該側壁12中的氣體入口40及位於末端壁部中的氣體出口42。該氣體出口42係位於該單元10的底部壁部16中而且該氣體入口40係位於與該底部末端壁部16鄰接的側壁12末端處。
操作的期間，將待純化的空氣供至該單元10的氣體入口40，進入該第一環形空間20並且通過能自空氣移除水和CO2及任意N2O的吸附材料之環形床18。該已純化的氣體進入該環形床18所界定的中央溝道44，然後通過該氣體出口42離開該單元10。因為氣流的方向在通過該環形床18之後反轉，所以該單元10係為U形流所配置。
在該床18再生的期間，氣流的方向相反。因此，再生氣體係通過該氣體出口42供至該單元10，進入該中央溝道44並且通過該環形床18以將該床再生。已耗盡的再生氣體進入該第一環形空間20並且接著通過該氣體入口40離開該單元20。
圖2係圖1描述的第一具體實施例之更詳細的版本。給該二圖式共同的特徵相同的參考數字。以下為不同特徵的討論。
單元10具有安裝於該氣體出口42內部的過濾器46。該過濾器46的用途在於捕捉該氣流中挾帶的粒子。該等粒子可能是來自該吸附劑床18的固體粒子。
該過濾器能自淨(self-cleaning)。然而，可能必須 周期性地清潔或更換該過濾器46。因此，該單元10的頂部壁部14中有一加蓋口48以提供該過濾器46的存取。
縱向擋板50係設置於該環形裙部36上以協助降低通過該單元10的空氣流分佈失常。該等縱向擋板係描繪成與該氣體入口40對齊。然而，據了解該擋板可能如圖4進一步圍繞該環形裙部36的圓周設置。
也有用於自該單元10移除含水流體，例如含有溶解的二氧化碳之水溶液，的排水系統52。
此外，也有靠在地面上支撐該單元10的外部支撐裙部54。
最後，有連至該氣體出口42的導管56。
圖3係類似於圖2描述但是具有另一氣體入口40的單元10底部端的更詳細描述。給該二圖式共同的特徵相同的參考數字。
圖4係類似於圖3所描述的單元10底部端的截面圖。給該二圖式共同的特徵相同的參考數字。
圖4中有6個安裝於該環形裙部36上的縱向擋板50。該等擋板50係圍著該環形裙部36的圓周均勻地隔開，但是該等擋板中無一與圖3描述的該二空氣入口40對齊。
當運送該單元10時，其係水平躺著以致於該等氣體入口40中之其一和該導管56如所示朝下成對角取向。因此可將該單元10面向下的該側稱作“運輸面(shipping face)”。
圖5係圖3的縱向擋板50之更詳細的描述。為 求簡化已經省略圖2的單元10的某些特徵。給該二圖式共同的特徵相同的參考數字。以下為不同特徵的討論。
圖6和7描述圖2所示的單元10之改良版。給該二圖式共同的特徵相同的參考數字。以下為不同特徵的討論。以下為不同特徵的討論。
裝設一對水平環形擋板58、60。第一環形擋板58係沿圓周安裝於介於該氣體入口40與該環形床18之間的環形裙部36之外表面上。第二環形擋板60係沿圓周安裝於介於該第一環形擋板58與該環形床18之間的側壁12之內表面上。二環形擋板58、60皆沒穿孔並且伸入該第二環形空間38。
圖8A和8B描述與圖6和7所示的環形擋板58不同的設計。該擋板58係由多數個別的梯形穿孔板構成，各板係藉由夾子62安裝於該環形裙部。該擋板係傾斜以使集中於該擋板表面上的水成液，例如含有熔解的二氧化碳之水溶液，流走。
圖9描述倒置截頭圓錐形擋板64經由沒穿孔環形凸緣65共軸地安裝於該第二環形空間38內的側壁12上。進來的空氣最初由於該擋板被迫向下且沿圓周，然後該空氣轉而向下進入一漸擴艙，速度在那裡降下來，藉以使來到該第一環形空間20之前的空氣流平均。
圖10A和10B描述自該氣體入口40上方的側壁12伸出並且具有U形截面之穿孔氣體入口擋板66。許多進來的空氣最初被迫離開該環形床，其有助於使流到該第一環形 空間30的空氣平勻。
圖11描述經由穿孔環形凸緣65共軸地安裝於該第二環形空間38內的環形裙部36上之圓筒形擋板68。該擋板68具有經由穿孔導管72連至該氣體入口40的開口70。許多進來的空氣最初由於該擋板被迫離開該環形床18並且取而代之地在轉而向上圍繞該擋板底部端之前圍繞該環形裙部36行進藉以使來到該第一環形空間20之前的空氣流平均。
圖12A和12B描述從該外部管狀側壁12橫跨大部分第一環形空間20伸出的縱向擋板76之實例。這些擋板預期能降低該第一環形空間20內的氣流分佈失常。
實施例
在參考例於表1中標記的條件之下以電腦模擬US5855650A的空氣純化製程頃使用專用軟體和資料來進行，並且確認圖2描述的單元之下述較佳操作條件：
儘管本發明已經引用圖式描述的較佳具體實施例來描述，但是咸能明白不同的修飾例皆可能在本發明的精神或範疇以內。
在本說明書中，除非另行指明，否則字母‘或’係依照運算子的意思使用，當符合規定的條件中之其一或二者時即返回真值，與僅需符合該等條件中之其一的運算子‘異或(exclusive or)’相對。該字母‘包含’係依照‘包括’的意思使用而非意指‘由...所組成’。在此以引用的方式將以上所有先前教導併入本文。在此沒確認任何先前公佈的文獻理應視為承認或表示其教導於其發表之日在澳洲或其他地方係眾所周知的通識。
10‧‧‧徑向流吸附單元
12‧‧‧外部管狀側壁
14‧‧‧頂部末端壁部
16‧‧‧底部末端壁部
18‧‧‧環形床
20‧‧‧第一環形空間
22‧‧‧基底板
24‧‧‧外部管狀篩網
26‧‧‧中間管狀篩網
28‧‧‧內部管狀篩網
30‧‧‧乾燥劑層
32‧‧‧CO2-選擇性吸附劑層
34‧‧‧口部
36‧‧‧不透性環形裙部
38‧‧‧第二環形空間
40‧‧‧氣體入口
42‧‧‧氣體出口
44‧‧‧中央溝道

Claims (59)

  1. 一種從氣體混合物移除至少一氣態組分之徑向U形流吸附單元，前述單元包含：一外部管狀側壁，其包含第一末端和相對於前述第一末端的第二末端，前述第一和第二末端係分別由第一和第二末端壁部予以封閉；一長形環形床，其包含至少一選擇性吸附材料，前述環形床係共軸地設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定介於前述側壁與前述環形床之間的第一環形空間，前述環形床界定通過前述環形床與前述第一環形空間流體連通的中央溝道；至少一氣體入口，其係位於前述側壁中而且與前述第一環形空間流體連通；及一氣體出口，其係位於前述單元的末端壁部中而且與前述中央溝道流體連通。
  2. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述至少一氣體入口係位於與包含前述氣體出口的前述末端壁部鄰接的前述側壁的那一個末端。
  3. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元係成垂直取向，前述單元藉以具有頂部和底部，前述第一末端係於於前述單元的頂部而且前述第二末端係於前述單元的底部。
  4. 如申請專利範圍第3項之吸附單元，其中前述至少一氣體入口及前述氣體出口係於前述單元的底部。
  5. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元包含單一氣體入口。
  6. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元包含多數氣體入口。
  7. 如申請專利範圍第6項之吸附單元，其中前述氣體入口係圍繞前述外部管狀側壁沿圓周隔開。
  8. 如申請專利範圍第7項之吸附單元，其中前述氣體入口係均勻地隔開。
  9. 如申請專利範圍第7項之吸附單元，其中各氣體入口與前述環形床有一段距離，對各氣體入口而言前述距離相等。
  10. 如申請專利範圍第6項之吸附單元，其中前述單元包含第一氣體入口及第二氣體入口。
  11. 如申請專利範圍第10項之吸附單元，其中前述第二氣體入口在前述第一氣體入口對面。
  12. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元具有一長軸而且前述至少一氣體入口對前述長軸呈徑向取向。
  13. 如申請專利範圍第3項之吸附單元，其中前述單元包含靠在前述末端壁部中之其中一個上支撐前述環形床的不透性環形裙部，前述環形裙部係共軸設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定與前述第一環形空間流體連通的第二環形空間。
  14. 如申請專利範圍第13項之吸附單元，其中前述不透性環形裙部靠在前述單元的底部處的前述第二末端壁部上支撐前述環形床。
  15. 如申請專利範圍第13項之吸附單元，其中前述氣體出口係位於前述單元的底部處的前述第二末端壁部中。
  16. 如申請專利範圍第15項之吸附單元，其中前述至少一氣體入口係位於與前述單元的底部處的前述第二末端壁部鄰接的前述側壁的前述末端。
  17. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元不包含擋板。
  18. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元包含至 少一擋板以降低前述第一環形空間中的氣流分佈失常。
  19. 如申請專利範圍第18項之吸附單元，其中前述至少一擋板係選自由環形擋板、縱向擋板、截頭圓錐形擋板、圓筒形擋板及氣體入口擋板所組成的群組。
  20. 如申請專利範圍第18項之吸附單元，其中前述擋板或，在有多於一擋板的情形中前述擋板中的至少其一，有穿孔。
  21. 如申請專利範圍第20項之吸附單元，其中前述穿孔擋板具有約10%至約60%的開口面積。
  22. 如申請專利範圍第13項之吸附單元，其中前述單元包含共軸地設置於介於前述至少一氣體入口與前述環形床之間的前述單元內之至少一環形擋板，前述至少一環形擋板至少局部地橫越前述第二環形空間延伸。
  23. 如申請專利範圍第22項之吸附單元，其中前述環形擋板或，在有多於一擋板的情形中前述環形擋板中的至少其一，自前述外部管狀側壁伸出。
  24. 如申請專利範圍第22項之吸附單元，其中前述環形擋板或，在有多於一擋板的情形中前述環形擋板中的至少其一，自前述環形裙部伸出。
  25. 如申請專利範圍第22項之吸附單元，其中前述環形擋板或，在有多於一擋板的情形中，前述環形擋板中的至少其一有穿孔而且至少實質上橫越前述第二環形空間延伸。
  26. 如申請專利範圍第13項之吸附單元，其中前述單元包含自介於前述至少一氣體入口與前述環形床之間的前述環形裙部徑向伸出的第一環形擋板，及自介於前述第一環形擋板與前述環形床之間的前述外部管狀側壁徑向伸出的第二環形擋板，前述擋板係共軸地設置於前述單元內而且局部地橫越前述第二環形空間延伸。
  27. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元具有一縱軸，而且包含與前述縱軸並聯安裝於前述單元中而且至少局部地橫越前述第一環形空間延伸的至少一縱向擋板。
  28. 如申請專利範圍第27項之吸附單元，其中前述單元包含多數前述縱向擋板。
  29. 如申請專利範圍第28項之吸附單元，其中前述縱向擋板係於前述單元內沿圓周隔開。
  30. 如申請專利範圍第29項之吸附單元，其中前述縱向擋板係均勻地隔開。
  31. 如申請專利範圍第27項之吸附單元，其中前述至少一縱向擋板自前述外部管狀側壁伸出。
  32. 如申請專利範圍第13項之吸附單元，其中前述單元具有一縱軸，而且包含與前述縱軸並聯安裝於前述單元中而且至少局部地橫越前述第二環形空間延伸的至少一縱向擋板。
  33. 如申請專利範圍第32項之吸附單元，其中前述單元包含多數前述縱向擋板。
  34. 如申請專利範圍第33項之吸附單元，其中前述縱向擋板係於前述單元內沿圓周隔開。
  35. 如申請專利範圍第34項之吸附單元，其中前述縱向擋板係均勻地隔開。
  36. 如申請專利範圍第32項之吸附單元，其中前述縱向擋板或，在有多於一前述縱向擋板的情形中前述縱向擋板中的至少其一，自前述外部管狀側壁伸出。
  37. 如申請專利範圍第32項之吸附單元，其中前述縱向擋板或，在有多於一前述縱向擋板的情形中前述縱向擋板中的至少其一，自前述環形裙部伸出。
  38. 如申請專利範圍第13項之吸附單元，其中前述單元包含共軸地設置於前述第二環形空間中的截頭圓錐形擋板，前述截頭圓錐形擋板係置於前述至少一氣體入口前面而且與其隔開。
  39. 如申請專利範圍第38項之吸附單元，其中前述截頭圓錐形擋板包含，相對於前述環形床，一近端和一遠端，前述截頭圓錐形擋板的前述近端係沿圓周安裝於前述外部管狀側壁上。
  40. 如申請專利範圍第39項之吸附單元，其中前述截頭圓錐形擋板的前述近端包含一環形凸緣。
  41. 如申請專利範圍第40項之吸附單元，其中前述環形凸緣有穿孔。
  42. 如申請專利範圍第38項之吸附單元，其中前述截頭圓錐形擋板係倒置。
  43. 如申請專利範圍第13項之吸附單元，其中前述氣體入口包含，相對於前述環形床，一近側和一遠側，前述單元包含設置於前述氣體入口的前述近側而且橫越前述第二環形空間的至少一部分延伸的氣體入口擋板。
  44. 如申請專利範圍第43項之吸附單元，其中前述氣體入口擋板具有一至少實質上U形的橫截面。
  45. 如申請專利範圍第13項之吸附單元，其中前述單元包含共軸地設置於前述第二環形空間中的圓筒形擋板，前述圓筒形擋板係置於前述至少一氣體入口的前面而且與其隔開。
  46. 如申請專利範圍第45項之吸附單元，其中前述圓筒形擋板包含，相對於前述環形床，一近端和一遠端，前述近端包含沿圓周安裝於前述環形裙部上的環形凸緣。
  47. 如申請專利範圍第46項之吸附單元，其中前述環形凸緣有穿孔。
  48. 如申請專利範圍第46項之吸附單元，其中前述圓筒形擋板包含至少一開口，前述至少一開口係位於前述至少一氣體入口對面。
  49. 如申請專利範圍第48項之吸附單元，其中前述至少一氣體入口包含與前述個別開口流體連通的導管。
  50. 如申請專利範圍第49項之吸附單元，其中前述導管包含一壁部、前述壁部的至少一部分有穿孔。
  51. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組中的至少一污染物而用於將空氣純化。
  52. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元可增壓。
  53. 如申請專利範圍第1項之吸附單元，其中前述單元適合於至少約3巴的壓力下運轉。
  54. 如申請專利範圍第53項之吸附單元，其中前述單元適合於至高40巴的壓力下運轉。
  55. 如申請專利範圍第54項之吸附單元，其中前述外部管狀側壁及前述末端壁部包含碳鋼而且具有不大於38mm的厚度。
  56. 一種徑向U形流吸附單元，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組中的至少一污染物而用於將空氣純化，前述單元包含：一外部管狀側壁，其包含一頂部端和相對於前述頂部端的底部端，前述頂部和底部端係分別由頂部和底部末端壁部予以封閉；一長形環形床，其包含至少一選擇性吸附材料，前述環形床係共軸地設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定介 於前述側壁與前述環形床之間的第一環形空間，前述環形床界定與前述第一環形空間流體連通通過前述環形床的中央溝道；一不透性環形裙部，其靠在前述底部末端壁部上支撐前述環形床，前述環形裙部係共軸設置於前述外部管狀側壁的範圍內藉以界定介於前述側壁與前述環形裙部之間的第二環形空間，前述第二環形空間與前述第一環形空間流體連通；至少一氣體入口，其係位於前述底部端的前述側壁中而且與前述第一環形空間流體連通通過前述第二環形空間；及一氣體出口，其係位於前述單元的前述末端壁部中而且與前述中央溝道流體連通。
  57. 一種用於從氣體混合物移除至少一氣態組分之方法，前述方法包含：提供如申請專利範圍第1項之徑向U形流吸附單元；將氣體混合物供至前述至少一氣體入口；及從前述氣體出口移走產物氣體。
  58. 如申請專利範圍第57項之方法，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組的污染物而用於將空氣純化。
  59. 一種如申請專利範圍第1項之徑向U形流吸附單元之用 途，其係藉由移除選自由水、二氧化碳、烴類和NOx所組成的群組的污染物而用於將空氣純化。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7954490B2 (en) 2005-02-09 2011-06-07 Vbox, Incorporated Method of providing ambulatory oxygen
JP5926097B2 (ja) * 2012-03-30 2016-05-25 日本信号株式会社 列車制御装置
US9731241B2 (en) * 2014-06-12 2017-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorber ‘U’ configuration
WO2019002075A1 (en) * 2017-06-27 2019-01-03 Koninklijke Philips N.V. PORTABLE OXYGEN CONCENTRATING SINK BED
RU2677203C1 (ru) * 2018-03-07 2019-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Вертикальный адсорбер с переменным внутренним объемом
US11071941B2 (en) * 2018-12-18 2021-07-27 Dürr Systems Ag Regenerative separating device for separating impurities from an airflow
US11446601B2 (en) * 2019-01-02 2022-09-20 ExxonMobil Technology and Engineering Company CO2 capture from dilute sources
CN112023610A (zh) * 2020-07-13 2020-12-04 中国人民解放军63653部队 一种出入口同侧的提桶状吸附柱
US11596895B2 (en) 2020-07-17 2023-03-07 Air Products And Chemicals, Inc. Radial adsorber, adsorption system, and adsorption methods
US20230027070A1 (en) 2021-07-21 2023-01-26 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation apparatus, adsorber, and method
US20230087673A1 (en) 2021-09-23 2023-03-23 Air Products And Chemicals, Inc. Pre-purification arrangement for air separation and method of hybrid air purification
CN114870567B (zh) * 2022-05-24 2023-01-06 广州金鹏环保工程有限公司 两相流吸附反应器

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB397128A (en) 1931-12-08 1933-08-08 Edgar Rouse Sutcliffe Improvements relating to apparatus for the recovery by adsorption of gases, vapours or liquids
US2997374A (en) 1958-03-13 1961-08-22 California Research Corp Radial flow reactor
US3616617A (en) * 1969-01-13 1971-11-02 United Aircraft Prod Liquid separator
JPS5841395A (ja) * 1981-09-07 1983-03-10 株式会社東芝 放射性気体処理装置
JPS6034634Y2 (ja) 1981-09-12 1985-10-15 高村建材工業株式会社 鉄筋コンクリ−トの貯水槽構造
JPS5941395A (ja) 1982-09-01 1984-03-07 マルハ株式会社 魚油類の安定化方法
FR2541588B1 (fr) 1983-02-28 1985-07-05 Air Liquide Recipient et installation d'epuration par adsorption
JPS59162923U (ja) 1984-03-26 1984-10-31 三菱重工業株式会社 高速回転体の胴体と端板の結合構造
JPH0249087B2 (ja) 1985-01-16 1990-10-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Denkichoriki
US4673423A (en) * 1985-07-23 1987-06-16 Mack Trucks, Inc. Split flow particulate filter
JPS62191016A (ja) * 1986-02-17 1987-08-21 Teisan Kk ガス吸着塔
JPH01164417A (ja) 1987-12-18 1989-06-28 Hitachi Ltd 圧力スイング吸着装置
DE3919750A1 (de) 1989-06-16 1990-12-20 Linde Ag Reaktor
US5026407A (en) * 1990-09-06 1991-06-25 The Boeing Company External separator for vacuum waste system
FR2679787B1 (fr) 1991-07-31 1994-04-15 Air Liquide Adsorbeur a lits d'adsorbants annulaires superposes.
US5422081A (en) * 1992-11-25 1995-06-06 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Trap device for vapor phase reaction apparatus
US5837021A (en) 1994-12-09 1998-11-17 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation for the treatment of at least one fluid, by passage through two adjacent masses of material
FR2737975B1 (fr) * 1995-08-21 1997-10-03 Air Liquide Appareil de separation de gaz par adsorption
JPH09106898A (ja) 1995-10-09 1997-04-22 Anelva Corp プラズマｃｖｄ装置、プラズマ処理装置及びプラズマｃｖｄ方法
US5759242A (en) 1996-07-23 1998-06-02 Praxair Technology, Inc. Radial bed vaccum/pressure swing adsorber vessel
US5814129A (en) 1997-04-11 1998-09-29 Air Products And Chemical, Inc. Radial flow adsorption vessel
US5836362A (en) 1997-07-15 1998-11-17 Praxair Technology, Inc. Multiple adsorbent loading method and apparatus for a radial flow vessel
FR2767716B1 (fr) 1997-08-26 1999-10-01 Air Liquide Appareil de separation de gaz par adsorption et utilisation pour le traitement de flux d'air
US5855650A (en) 1997-09-09 1999-01-05 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of gases using solid adsorbents
DE19746698C2 (de) * 1997-10-22 1999-12-30 Linde Ag Reaktor
EP1059999B1 (en) * 1998-02-27 2012-10-17 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption gas separation method, using adsorbents with high intrinsic diffusivity and low pressure ratios
WO2000002655A1 (en) 1998-07-09 2000-01-20 Washington Group International, Inc. Radial flow reactor
US6086659A (en) * 1999-01-29 2000-07-11 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorption vessel
US6762335B1 (en) 2000-02-29 2004-07-13 Fina Technology, Inc. Apparatus for dehydrogenation of ethylbenzene to styrene
RU2172641C1 (ru) * 2000-11-21 2001-08-27 ООО "Экоспецстройснаб" Способ очистки воздуха от токсичных компонентов и фильтрующий модуль для очистки воздуха от газообразных токсичных компонентов
US20020183571A1 (en) 2000-11-30 2002-12-05 Sud-Chemie Inc. Radial reactor loading of a dehydrogenation catalyst
US6770120B2 (en) * 2002-05-01 2004-08-03 Praxair Technology, Inc. Radial adsorption gas separation apparatus and method of use
US7311763B2 (en) 2005-04-22 2007-12-25 David Lloyd Neary Gas separation vessel apparatus
FR2911077B1 (fr) 2007-01-05 2009-11-27 Air Liquide Procede de purification ou de separatiion utilisant plusieurs adsorbeurs decales en phase
US8114194B2 (en) * 2008-06-24 2012-02-14 On Site Gas Systems, Inc. Gas separation vessel with internal partition
US9017436B2 (en) * 2008-08-26 2015-04-28 Dcns Fuel processing systems with thermally integrated componentry
TW201102344A (en) * 2009-07-15 2011-01-16 Enermaster Technology Co Ltd Hydrogen gas purification apparatus, power generating apparatus and fuel processing apparatus having the same
JP5643491B2 (ja) * 2009-07-24 2014-12-17 大陽日酸株式会社 空気液化分離方法及び装置
US8101133B2 (en) 2010-02-25 2012-01-24 Praxair Technology, Inc. Radial flow reactor
US8313561B2 (en) 2010-10-05 2012-11-20 Praxair Technology, Inc. Radial bed vessels having uniform flow distribution
GB201107070D0 (en) 2011-04-27 2011-06-08 Davy Process Techn Ltd FT process using can reactor
US9433909B2 (en) 2012-06-20 2016-09-06 Uop Llc Apparatus for retaining solid material in a radial flow reactor and method of making
US9731241B2 (en) * 2014-06-12 2017-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorber ‘U’ configuration

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