[发明专利]具有减小的空隙容积和均匀的流动分布的吸附容器

说明书

在先国家申请的优先权要求

本申请要求于2011年12月19日提交的美国申请No.13/330,448的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及变压吸附(PSA)系统和容器，更具体地涉及在处理期间具有减小的空隙容积和均匀的流动分布的PSA容器。

背景技术

变压吸附过程可以选择性地从气体混合物中分离出可吸附的成分，例如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氨、硫化氢、氩、氮和水。通常，这些成分中的一种或多种成分被吸附用以净化例如氢气的流体流。典型地，PSA工艺使用吸附器，该吸附器包括环绕着由吸附剂颗粒形成的吸附床的容器。一般而言，吸附容器中的空隙容积包括多孔吸附剂颗粒内的容积、颗粒之间的容积以及由容器的壁和吸附床限定出的内部容积。

这些空隙容积会降低PSA工艺的效率。具体地，空隙容积可引起诸如氢的回收产品的损失。尽管可将吸附剂放置在空隙容积中用以减小空隙容积，但这种解决方案是非期望的，因为其不利地影响了通过吸附床的气体流动分布和压降。为了加强处理性能，气体在容器中的分布是均匀的。然而，将吸附剂放置在空隙容积中会导致通常不期望的不均匀性。通常，期望在不增加通过吸附剂的压降和流动不均匀性的情况下使容器中的空隙容积最小化。

因此，期望提供具有减小的空隙容积的吸附容器。此外，期望提供在分离处理期间展示出减小的压降的吸附容器。此外，其它期望的特征和特点将通过以下结合附图和前面的技术领域及背景技术进行的详细描述和所附权利要求变得显而易见。

发明内容

本发明提供了具有减小的空隙容积和均匀的流动分布的吸附容器。在示例性实施例中，提供用于接收流体混合物以及从该流体混合物中分离出成分的吸附容器。该吸附容器包括从底端延伸到顶端的容器壁。该容器壁限定出容器腔室。在容器的底端中形成有用于将所述流体混合物引入到容器腔室中的底部入口。支承板定位在容器腔室中位于底端上方，并且限定出在该支承板与底端之间的底部空隙容积。此外，总孔隙率小于25％的填充材料定位在所述底部空隙容积中，并且限定出用于使所述流体混合物从底部入口流动到支承板的通道。

根据另一示例性实施例，吸附容器形成有用于接收流体混合物以及从该流体混合物中分离出成分的容器腔室。该容器包括穿孔的支承板，该穿孔支承板定位在容器腔室中并且限定出位于穿孔支承板上方的吸附区和位于穿孔支承板下方的入口区。在容器中形成有用于将流体混合物引入到入口区中的底部入口。此外，总孔隙率小于25％的填充材料定位在入口区中，并且限定出用于使流体混合物从底部入口流动到穿孔支承板的通道。所述填充材料填充超过50％的入口区。

根据另一示例性实施例，提供用于从流体混合物中分离出成分的吸附系统。该系统包括至少一个容器，该至少一个容器具有从底端延伸到顶端并限定出容器腔室的容器壁。在容器的底端中形成有用于将流体混合物引入到容器腔室中的底部入口。底部入口限定出轴线。吸附容器包括定位在容器腔室中位于底端上方的支承板。该支承板限定出在该支承板与底端之间的底部空隙容积。此外，吸附材料床定位在容器腔室中位于所述支承板上方用以选择性地吸附流体混合物的成分。另外，在底端上安装有环绕轴线的内支承环形件，且在底端上安装有环绕内支承环形件的外支承环形件。该容器包括总孔隙率小于25％的填充材料，所述填充材料定位在底部空隙容积中介于内支承环形件与外支承环形件之间。该填充材料限定出用于使流体混合物从底部入口流动到支承板的通道。

附图说明

下文将结合以下附图描述吸附容器，附图中同样的附图标记表示同样的元件，其中：

图1是包括根据示例性实施例的吸附容器的处理系统的示意图；以及

图2是根据示例性示例的图1的吸附容器的侧视截面图。

具体实施方式

以下详细描述在性质上仅仅是示例性的，并不用于限制吸附系统或吸附容器或应用以及吸附系统或吸附容器的用途。此外，无意受在前面的背景技术或下文的详细描述中提出的任何理论约束。