用于变吸附方法的装置和系统制造方法及图纸

提供了用于进行变吸附方法的装置和系统。该变吸附方法可涉及在开始正常操作模式方法之前进行启动模式方法，以从气态进料流中除去污染物。启动模式方法可用于变吸附方法，例如TSA和/或PSA，其用于从气态进料流中除去一种或多种污染物。

Devices and Systems for Variable Adsorption Methods

Devices and systems for variable adsorption methods are provided. The variable adsorption method involves the start-up mode method prior to the start of the normal operation mode method to remove pollutants from the gaseous feed stream. Start-up mode methods can be used for variable adsorption methods, such as TSA and/or PSA, to remove one or more pollutants from a gaseous feed stream.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于变吸附方法的装置和系统相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月31日提交的标题为“APPARATUSANDSYSTEMFORSWINGADSORPTIONPROCESSES”的美国临时专利申请62/343,424的权益，其全部内容通过引用并入本文。领域本技术涉及与变吸附方法相关联的方法和系统，其用于调理用于下游加工的流。特别地，该方法和系统涉及用于变吸附方法的启动模式方法，其进一步用于启动下游方法。背景气体分离在许多工业中是有用的，并且通常可以通过使气体混合物流过吸附材料来实现，所述吸附材料优先吸附一种或多种气体组分，而不吸附一种或多种其他气体组分。不吸附的组分作为单独的产物回收。一种特殊类型的气体分离技术是变吸附，例如变温吸附(TSA)，变压吸附(PSA)，部分变压吸附(PPSA)，快速循环变温吸附(RCTSA)，快速循环变压吸附(RCPSA)，快速循环部分变压吸附(RCPPSA)，并不限于但包括前述方法的组合，如变温和变压吸附。例如，PSA方法依赖于当气体处于压力下时气体更容易吸附在吸附材料的孔结构内或自由体积中的现象。也就是说，气体压力越高，吸附的易吸附气体的量越大。当压力降低时，吸附的组分从吸附剂材料中释放或解吸。变吸附方法(例如PSA和/或TSA)可用于分离气体混合物的气体，因为不同的气体倾向于以不同程度填充吸附剂材料的微孔。例如，如果气体混合物例如天然气在压力下通过含有对二氧化碳的选择性高于对甲烷的选择性的吸附材料的容器，则至少一部分的二氧化碳被吸附材料选择性吸附，并且离开容器的气体富含甲烷。当吸附材料达到其吸附二氧化碳的能力的终点时，通过降低压力使其再生，从而释放吸附的二氧化碳。然后，在开始另一个吸附循环之前，通常将吸附材料吹扫并再加压。变吸附方法通常涉及吸附床单元，其包括设置在壳体内的吸附床，其配置成在单元内的循环中保持流体在不同步骤的各种压力下。这些吸附床单元在床结构中使用不同的填充材料。例如，吸附床单元使用格子砖，卵石床或其他可用的填料。作为增强，一些吸附床单元可以在床结构内使用工程填料。工程填料可包括以特定构造提供的材料，例如蜂窝，陶瓷形式等。此外，各种吸附床单元可以与导管和阀门连接在一起，以管控通过循环的流体流动。编排这些吸附床单元涉及协调每个吸附床单元与系统中其他吸附床单元的循环步骤。完整的循环可以在几秒到几分钟之间变化，因为它将多个气体流传递通过一个或多个的吸附床单元。可以理解，污染物的除去可以导致方法以不同的模式操作，例如启动模式和正常操作模式。启动模式可用于为正常操作模式准备设备(例如，吸附床和各种流)。当方法接收各种流例如气态进料流和从气态进料流中除去污染物以提供产物流，可以使用正常操作模式，其可称为稳态。例如，常规方法可以在正常操作模式下操作以处理含有水(H2O)或二氧化碳(CO2)的含烃流以准备用于下游加工(例如天然气液体回收(NGL)或液化天然气(LNG)加工)的流。基于正常操作模式所涉及的相应的规格，对于每个相应下游方法的正常操作模式可以是不同的。例如，通常的LNG规格要求CO2含量小于百万分之50(ppm)。在启动模式期间，循环可以与用于正常操作模式的循环不同。常规系统可利用单个加热步骤在高温下再生吸附材料，以在启动模式循环时除去任何污染物。例如，涉及分子筛单元的启动方法可包括将床加热至超过550°F的温度。遗憾的是，常规的启动模式方法具有某些限制。例如，启动模式下的方法可能仅涉及将吸附材料加热到高温。在常规方法中将吸附材料加热到高温通常依赖于专用的高温启动加热器。这些加热器价格昂贵，涉及大量资本支出和高运营成本。此外，这些加热器增加了设施的重量和占地面积。此外，循环时间通常比除去污染物所需的时间长，以确保为下游设备提供足够的时间来开始操作。另外，吸附材料暴露的温度可能会降低吸附材料的使用寿命，并可能降低吸附材料的效率。因此，工业上仍然需要装置、方法和系统，其为与烃回收方法相关联的启动方法提供增强。特别地，需要增强用于快速循环变吸附方法的启动模式方法。专利技术概述在一个实施方案中，本技术描述了用变吸附方法从气态进料流中除去污染物的方法。该方法包括将气态进料流传送到包括多个吸附床单元的变吸附方法，每个吸附床单元进行包括吸附步骤和再生步骤的变吸附循环；其中所述变吸附循环包括：对所述多个吸附床单元的第一吸附床单元进行第一床吸附步骤，其包括使气态进料流通过具有第一吸附床的第一吸附床单元，以从气态进料流中分离一种或多种污染物，从而形成第一产物流；和对所述多个吸附床单元的第二吸附床单元进行第二床再生步骤，其包括使至少一部分的第一产物流通过具有第二吸附床的第二吸附床单元，以从第二吸附床中分离一种或多种污染物，从而形成第一吹扫产物流。此外，在另一个实施方案中，本技术描述了通过变吸附方法从气态进料流中除去污染物的方法。所述方法包括：将气态进料流传送到包括多个吸附床单元的变吸附方法，每个吸附床单元进行包括吸附步骤和再生步骤的变吸附循环；其中所述变吸附循环包括：对所述多个吸附床单元中的一个进行吸附步骤，其包括使一部分的气态进料流通过所述多个吸附床单元中的一个，以从所述气态进料流中除去一种或多种污染物并且导出产物流；和对所述多个吸附床单元中的一个进行再生步骤，其包括使来自所述多个吸附床单元中的另一个的至少一部分的产物流通过所述多个吸附床单元中的一个，以从多个吸附床单元中的一个移除一种或多种污染物并且导出吹扫产物流。在又一个实施方案中，描述了循环变吸附系统。该系统包括：多个歧管，其中多个歧管包括配置成在吸附步骤期间将进料流传送到多个吸附床单元的进料歧管，配置成在吸附步骤期间传送来自多个吸附床单元的产物流的产物歧管，配置成在再生步骤期间将吹扫流传送到多个吸附床单元的吹扫歧管，配置成在再生步骤期间传送来自多个吸附床单元的吹扫产物流的吹扫产物歧管，多个歧管中的每个歧管与多个变吸附方法步骤的一个变吸附方法步骤相关联；连接到多个歧管的多个吸附床单元，每个吸附床单元包括：壳体；设置在壳体内的吸附材料；多个阀，其中所述多个阀中的至少一个与所述多个歧管中的一个相关联，并且配置成管控沿着在相应的歧管和吸附材料之间延伸的流动路径的流体流动；启动模式旁通阀，其与吹扫歧管和产物歧管流体连通，并且配置成在启动模式位置提供产物歧管和吹扫歧管之间的流动通道，并且配置成在正常操作模式位置阻挡产物歧管和吹扫歧管之间的流动通道。在某些实施方案中，所述方法和系统可包括一些另外的变型。所述方法可包括：确定第一产物流是否在污染物的规格内；如果第一产物流在规格内，则将至少一部分的第一产物流传送到下游方法；如果第一产物流不在规格内，则对第一吸附床单元进行再生步骤，其包括使一部分的第二产物流通过第一吸附床单元，以从第一吸附床分离一种或多种污染物，以形成第二吹扫产物流，其中第二产物流由多个吸附床单元中的另一个提供；和重复第一吸附床单元的吸附步骤。此外，所述方法可包括在进行第二床再生步骤之前将来自下游方法的滑流(例如塔顶流)与至少一部分的第一产物流混合；和/或基于来自下游方法的滑流的量调节第二床再生步骤中使用的至少一部分的第一产物流的量。在其他实施方案中，所述方法和系统可以包括另外的特征。多个阀可包括一个或多个提升阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用变吸附方法从气态进料流中除去污染物的方法，该方法包括：将气态进料流传送到包括多个吸附床单元的变吸附方法，每个吸附床单元进行包括吸附步骤和再生步骤的变吸附循环；其中，变吸附循环包括：对多个吸附床单元的第一吸附床单元进行第一床吸附步骤，包括使气态进料流通过具有第一吸附床的第一吸附床单元，以从气态进料流分离一种或多种污染物，以形成第一产物流；和对多个吸附床单元的第二吸附床单元进行第二床再生步骤，包括使至少一部分的第一产物流通过具有第二吸附床的第二吸附床单元，以从第二吸附床分离一种或多种污染物，以形成第一吹扫产物流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.31 US 62/343,4241.利用变吸附方法从气态进料流中除去污染物的方法，该方法包括：将气态进料流传送到包括多个吸附床单元的变吸附方法，每个吸附床单元进行包括吸附步骤和再生步骤的变吸附循环；其中，变吸附循环包括：对多个吸附床单元的第一吸附床单元进行第一床吸附步骤，包括使气态进料流通过具有第一吸附床的第一吸附床单元，以从气态进料流分离一种或多种污染物，以形成第一产物流；和对多个吸附床单元的第二吸附床单元进行第二床再生步骤，包括使至少一部分的第一产物流通过具有第二吸附床的第二吸附床单元，以从第二吸附床分离一种或多种污染物，以形成第一吹扫产物流。2.权利要求1的方法，还包括：确定第一产物流是否在污染物的规格内；如果第一产物流在规格内，则将至少一部分的第一产物流传送到下游方法；如果第一产物流不在规格内，则对第一吸附床单元进行再生步骤，包括使一部分的第二产物流通过第一吸附床单元，以从第一吸附床分离一种或多种污染物，以形成第二吹扫产物流，其中第二产物流由多个吸附床单元中的另一个提供；和重复第一吸附床单元的吸附步骤。3.权利要求1至2中任一项的方法，还包括在进行第二床再生步骤之前将来自下游方法的滑流与至少一部分的第一产物流混合。4.权利要求3的方法，还包括基于来自下游方法的滑流的量调节在第二床再生步骤中使用的至少一部分的第一产物流的量。5.权利要求1至4中任一项的方法，还包括在使至少一部分的第一产物流通过第二吸附床单元之前加热至少一部分的第一产物流，其中将至少一部分的第一产物流加热至450°F至气态进料流温度之间的范围内的温度。6.权利要求1至5中任一项的方法，还包括在使至少一部分的第一产物流通过第二吸附床单元之前从至少一部分的第一产物流中分离一种或多种污染物。7.权利要求6的方法，其中所述分离还包括在分离一种或多种污染物之前将至少一部分的第一产物流的压力相对于所述流的压力降低至少10％。8.权利要求1至7中任一项的方法，还包括加热所述吹扫产物流，其中将所述吹扫产物流加热至比所述吹扫产物流的露点高10°F的温度。9.权利要求8的方法，还包括：从吹扫产物流中分离一种或多种污染物以形成经调理的吹扫产物流；和将经调理的吹扫产物流与变吸附方法上游的气态进料流混合。10.权利要求1至9中任一项所述的方法，其中循环持续时间是大于1秒且小于2400秒的时段。11.权利要求1至10中任一项的方法，其中所述气态进料流是基于所述进料流的总体积具有大于1体积％的烃的含烃流。12.权利要求1至11中任一项的方法，其中所述气态进料流包含烃和CO2，其中所述CO2含量在气态进料流的百万分之200体积和小于或等于约2体积％的范围内。13.权利要求1至12中任一项的方法，其中所述变吸附方法配置成将二氧化碳(CO2)水平降低至小于百万分之50。14.权利要求1至13中任一项的方法，其中所述气态进料流包含烃和H2O，其中所述H2O在气态进料流中的百万分之0.2体积至饱和水平的范围内。15.权利要求1至13中任一项的方法，其中所述气态进料流包含烃和H2O，其中所述H2O在百万分之100体积至百万分之1500体积的范围内。16.权利要求1至15中任一项的方法，其中所述下游方法是包括LNG方法单元的液化天然气(LNG)方法；和从LNG方法单元分离闪蒸燃料流，以在第二吸附床单元之前与至少一部分的第一产物流混合。17.权利要求1至15中任一项的方法，其中下游方法是具有NGL方法单元的低温天然气液体回收(NGL)方法；并且还包括从NGL方法单元分离顶部流，以用作至少一部...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·纳格瓦拉普，W·布兰尼斯，B·D·马歇尔，B·T·凯利，R·A·约翰逊，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US