使用峰衰减电容器来改善吸附器分离性能制造技术

技术编号:22568931 阅读:21 留言:0更新日期:2019-11-16 13:45
本发明专利技术使用固定床吸附器,该吸附器在本文中可互换地称为电容器,其用来处理从可再生吸附系统诸如变温吸附系统(TSA)或变压吸附系统(PSA)中流出的产物流。从该固定床电容器中流出的流体流比进入吸附系统或电容器的流体流的组分更均匀。固定床吸附器以单次非循环方式运行,类似于常规的固定床反应器或吸附器。

Using peak attenuation capacitor to improve the separation performance of adsorber

The invention uses a fixed bed adsorber, which is interchangeably referred to herein as a capacitor, and is used to process the product stream flowing out of a renewable adsorption system such as a temperature swing adsorption system (TSA) or a pressure swing adsorption system (PSA). The fluid flow from the fixed bed capacitor is more uniform than the components of the fluid flow into the adsorption system or capacitor. The fixed bed adsorber operates in a single non cycle mode, similar to a conventional fixed bed reactor or adsorber.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用峰衰减电容器来改善吸附器分离性能优先权声明本专利申请要求于2017年3月31日提交的美国申请号62/480,139的优先权,其引用的申请内容据此全文以引用方式并入。
技术介绍
本专利技术涉及一种吸附方法。更具体地讲,该吸附方法和系统涉及使用电容器来改善性能。吸附方法已广泛用于气体或液体分离或纯化行业中。当流体流进入固定床吸附器时,吸附性较强的组分将被吸附剂保留,而那些吸附性较弱的组分将通过吸附器,从而实现流体组分的分离。在实施过程中,吸附过程本质上是动态的,因为当吸附器浸透有强吸附组分时,吸附器的进料必须在一段时间后停止。然后,吸附器需要在变压吸附(PSA)的情况下通过降低流体压力并且使吹扫气体通过来进入再生阶段,或者在变温吸附(TSA)情况下使热再生气体经过以升高床温度来进入再生阶段。虽然进入床的强吸附组分能够被完全吸附或移除,致使产物流不含污染物,但实际上只要这些污染物能够满足产物规格,通常就允许它们穿透到产物流。允许污染物穿透到产物中有利于减小床尺寸以及其相关再生需求,继而降低工厂的运营成本和资本成本。在污染物穿透到产物中之前,来自吸附器的产物流实际上只含有很少或没有污染物。污染物的典型产物组分分布如图1所示。虽然污染物在吸附步骤结束之前达到最大组分,但整个吸附步骤的平均组分实际上远低于该最大值或峰。为了始终都能满足该污染物的产物规格,尽管平均组分满足规格,但吸附时间必须在t1时刻停止。如果设计的吸附分离系统只需要平均产物组分而不是峰组分以满足规格,则能允许污染物进一步穿透(如图1中t2时刻所示),所以可以减小吸附器的尺寸。需要使从吸附分离系统诸如变温吸附系统或变压吸附系统中流出的产物组分峰降低、衰减或变平,以便能够在始终满足产物规格的同时减小床尺寸。附图说明图1示出了吸附分离过程的穿透曲线。图2示出高度简化的图,其示出电容器在可再生吸附系统中的使用。图3为图2的系统的修改,其包括围绕电容器的旁路。图4示出了电容器在TSA/PSA循环内的集成。图5示出了实施例1的产物气体组分分布。图6示出了实施例2的产物气体组分分布。图7示出了进入和离开实施例2的电容器的气体组分分布。图8示出了实施例2的最终总体产物组分分布。图9示出了实施例3的产物气体组分分布。图10示出了实施例4的最终总体产物组分分布。具体实施方式本专利技术使用固定床吸附器(其在本文中可互换地称为电容器)处理从循环可再生吸附系统诸如变温吸附系统(TSA)或变压吸附系统(PSA)中流出的产物流。从该固定床电容器中流出的流体流比进入该吸附系统或电容器的流体流的组分更均匀。该固定床吸附器以单次非循环方式运行,类似于常规的固定床反应器或吸附器。它可在环境温度和与进料气体压力相同的压力下运行。对显示峰分布的污染物组分具有吸附能力的任何一种吸附剂材料均可用于该电容器。电容器中优选的吸附剂与上游循环吸附过程(TSA或PSA)中使用的吸附剂相同,其产生具有峰浓度的产物流。图2示出了该概念的简化流程图。为了处理高流量的进料,可使用多个并联吸附器来减小TSA/PSA系统中的床压降。不同于处理来自TSA/PSA系统的总体产物流,本专利技术的电容器可集成到TSA/PSA循环中以处理来自每个单独的吸附器的产物流。图4所示为其中一个示例,其中将3床TSA系统与同时接收进料的2个并联床一起使用。但是,所添加的电容器一次只处理来自一个床的产物流,并且在循环内切换到其他床。在步骤1中,将进料气体送至床1,并且将来自床1的产物流送至电容器以使组分峰衰减。床2也接收进料,但其产物与来自电容器的产物相结合。从混合产物流中提取滑流之后,床3经历床再生步骤。对于吸附过程领域的技术人员来说熟知的是,再生流可也来自其他外部源。在步骤2中,刚刚将其产物流送到电容器的床1正在再生。床2将其产物送至电容器。在步骤1中再生的床3接收进料,但不将其产物送至电容器。这些步骤以循环方式继续,如同在商业TSA/PSA循环中一样。图1示出了吸附分离过程的穿透曲线。y轴是相对污染物摩尔分数。虚线被示为表示产物规格,平均组分在其下方显示。污染物摩尔分数保持在最低水平,直至接近t1时刻,这是它开始快速增大至超过产物规格时,此后不久如果不采取任何操作,则它将在t2时刻明显超过产物规格。如图1所示,峰分布通常出现在吸附步骤的末端。对来自即将再生的吸附器或已完成吸附第1步的吸附器的产物峰进行衰减将对其衰减效果产生更为显著的影响。将电容器与TSA/PSA循环集成的另一个益处是,当通过电容器的流量低于图2所示的方案时,电容器的床压降降至最小。更具体地,图2示出进料2进入可再生吸附系统4,产生经处理的进料6,该进料随后通过单个吸附器,该吸附器也被称为电容器8,然后产物10被示为向右传递。该电容器对来自可再生吸附系统的经处理的进料进行处理,以衰减产物峰组分。在图3中示出了图2的一种修改的简化图,其示出使用电容器处理来自可再生吸附系统的产物气体,以使包括电容器周围的旁路的产物峰组分衰减。进料2被示为进入可再生吸附系统4,产生经处理的进料6,该进料随后通过单个吸附器,该吸附器也被称为电容器8,然后产物10被示为向右传递。旁路流12可包含经处理的进料6的全部或部分,该旁路流被示为在遇到穿透问题之前绕过电容器8。图4示出了电容器在TSA/PSA循环内的集成。在图4左侧的步骤1中,进料34进入吸附床1,然后通过管线54排出,以通过电容器20,其中产物22在底部排出。产物22的一部分26被送至吸附床3,以利用从吸附床3的顶部排出的流38使该床再生。图4中还示出吸附床2,进料36通过该吸附床,然后作为产物24排出,该产物将与产物22结合。图4的右侧示出了步骤2,其中与步骤1相比,吸附床1和3中的流动方向相反。进料42进入吸附床2并且通过管线52到达电容器20以产生产物流22。产物流22的一部分被送至管线50以使吸附床1再生。进料44经过吸附床3以产生产物流46,该产物流与产物流22结合成为混合产物流48。图5示出了实施例1的产物气体组分分布。左侧的峰具有C6/CH4S作为较低/较高峰。右侧的峰具有C6床/CH4S床作为较低峰和较高峰。图6中示出了实施例2的产物气体组分分布,其中的峰表示与图5中相同的流。图7示出了针对进入和排出实施例2的电容器的气体组分分布,吸附步骤中摩尔分数随时间的变化。图8示出了实施例2的最终总体产物组分分布在吸附步骤中摩尔分数随时间的变化。顶线是C6,并且底线是CH4S。上述导管、单元设备、支架、周围环境、区域或类似物均可配备一个或多个监测部件,包括传感器、测量设备、数据捕获设备或数据传输设备。信号、过程或状态测量以及来自监测部件的数据可用于监测过程设备中、周围和与其有关的条件。由监测部件生成或记录的信号、测量和/或数据可通过一个或多个网络或连接收集、处理和/或传输,所述网络或连接可以是私有或公共的,通用的或专用的,直接的或间接的,有线的或无线的,加密的或未加密的,和/或它们的组合;本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理流体流的方法,所述方法包括将所述流体流送到可再生的吸附器以去除污染物并且产生部分纯化的流体流,然后将所述部分纯化的流体流的至少第一部分送到单个吸附器电容器,其中所述吸附器电容器包括固定床吸附床。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 US 62/480,1391.一种用于处理流体流的方法,所述方法包括将所述流体流送到可再生的吸附器以去除污染物并且产生部分纯化的流体流,然后将所述部分纯化的流体流的至少第一部分送到单个吸附器电容器,其中所述吸附器电容器包括固定床吸附床。


2.根据权利要求1所述的方法,其中所述部分纯化的流体流的第二部分绕过所述单个吸附器电容器。


3.根据权利要求1所述的方法,其中所述可再生吸附器床包括一个或多个变压吸附床。


4.根据权利要求1所述的方法,其中所述可再生吸附床包括一个或多个变温吸附床。


5.根据权利要求1所述的方法,其中所述污染物包括硫醇和重质烃。


6.根据权利要求1所述的方法,其中所述可再生吸附器包括两个或更多个吸附器,并且来自所述吸附器中的一个吸...

【专利技术属性】
技术研发人员:沙因杰·董
申请(专利权)人:环球油品有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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