[发明专利]用于变压吸附设备的缓冲罐设计

说明书

本发明提供了一种用于变压吸附设备的低成本缓冲罐设计，所述低成本缓冲罐设计不含内部结构，实现了良好混合，并且比常规设计便宜15％‑20％。所述缓冲罐的特征在于具有位于所述缓冲罐的上四分之一中的第一入口以及位于所述缓冲罐的下四分之一中的第二入口，其中所述入口被构造成使所述缓冲罐的内部与所述缓冲罐的外部流体地联接；并且其中所述第一入口和所述第二入口被相切地构造成允许流沿直径上相反的方向进入所述缓冲罐。

技术领域

本发明整体涉及一种用于变压吸附设备的新型缓冲罐设计。

背景技术

典型的制氢变压吸附系统(PSA)由含有吸附剂的多个容器组成，这些吸附剂选择性地从通常来自蒸汽甲烷重整炉的进料流吸附杂质，并且产生99.9％纯的氢气流。通过变压使床再生，在此期间杂质被解吸。床的吸附和解吸被排序以使PSA单元的效率最大化。因此废物流的压力和组成并不恒定；而是在PSA循环的每个步骤期间有所改变。该废物流仍然含有一些热值，并且在发送气体以便为重整炉的燃烧器供以燃料之前，将该废物流发送到缓冲罐以抑制压力和组成波动。有必要使废气流的单独组分的组成波动保持尽可能低以确保该炉的有效操作。这需要缓冲罐内快速而有效的混合。

实现快速而有效的混合的一种方式是使用搅拌器对罐内的流进行机械搅拌。然而，这会消耗大量功率并且在经济上是不利的。实现强混合的另一种方式是在容器内包括内部结构，这些内部结构有助于引起强混合，从而减少浓度波动。容器内构件可为非常昂贵的，因此需要开发实现近乎完美的混合的低成本装置。

本发明提供了一种用于变压吸附设备的低成本缓冲罐设计，该低成本缓冲罐设计不含内部结构，实现了良好混合，并且比常规设计便宜15％-20％。

发明内容

本发明整体涉及一种用于改进混合的缓冲罐设计。缓冲罐的特征在于具有位于所述缓冲罐的上四分之一中的第一入口以及位于所述缓冲罐的下四分之一中的第二入口，其中所述入口被构造成使所述缓冲罐的内部与所述缓冲罐的外部流体地联接；并且其中所述第一入口和所述第二入口被相切地构造成允许流沿直径上相反的方向进入所述缓冲罐。

附图说明

图1是本发明的缓冲罐设计的顶视图。

图2是本发明的缓冲罐设计的侧视图。

图3是本发明的缓冲罐设计的输出响应与充分混合的罐的输出响应的比较。

图4描绘了缓冲罐内的引起强混合的涡旋运动。

具体实施方式

本发明提供了一种用于变压吸附设备的低成本缓冲罐设计，该低成本缓冲罐设计不含内部结构，实现了良好混合，并且比常规设计便宜15％-20％。本发明的缓冲罐主要被设计用于制氢变压吸附应用。

本发明的缓冲罐可在垂直、水平的轴线上对准，或以垂直对准与水平对准之间的任何角度在轴线上对准。这两个入口位于罐的直径上相反的两端上，并且这两个入口之间的垂直线、法线和/或直线间距是缓冲罐的直径的约5倍至约8倍。当垂直地对准时，这两个入口(一个位于罐的顶部且一个位于底部)均沿直径上相反的方向以从顶部观察时与垂直线相切的方式进入缓冲罐。在一个实施方案中，一个入口位于罐的上半部中，并且另一个入口位于罐的下半部中。在另一个实施方案中，一个入口位于罐的上三分之一中，并且另一个入口位于罐的下三分之一中。在又一个实施方案中，一个入口位于罐的上四分之一中，并且另一个入口位于罐的下四分之一中。无论缓冲罐取向如何，这些入口都应在罐的相反两端上，并且它们应被取向成使得它们将流沿相反方向引导。