颗粒床的约束系统技术方案

约束容器中颗粒材料向上运动的系统，所述容器含有颗粒材料床，流体以向上方向流经该床。所述系统包括在容器内与颗粒材料床顶部接触并与颗粒材料床之上的容器内壁接触的柔性多孔篮，其中所述多孔篮具有小于颗粒材料的最小颗粒的开口，使得颗粒材料不能穿过所述开口。所述系统还包括位于柔性多孔篮内的固体层，其中所述固体对着颗粒材料床的顶部并对着颗粒材料床之上的圆筒形容器内壁向柔性多孔篮施压，其中在固体层中的所述固体具有大于颗粒材料的平均颗粒直径的平均直径，且构成所述固体的材料具有大于颗粒材料堆积密度的密度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种颗粒床约束系统。具体地，涉及约束容器中颗粒材料向上运动的系统。
技术介绍
通过使呈轴向流动的流体与含有特定物质的颗粒材料的固定床相接触，可将在流体物流中的组分转化或除去，其中所述的特定物质与流体物流中的所述组分发生物理或化学的相互作用。实例包括分离或纯化气体或液体的吸附方法、催化化学反应方法、和通过离子交换从液体中除去污染物。在这些应用中，颗粒材料会因向上流动的流体而经受相当大的流水剪切力作用，其可导致颗粒材料不希望的运动。在变压吸附方法中，例如，在各操作循环过程中的一定时刻，吸附床会经受高的气流速度。所述变压吸附操作循环包括的基本步骤有吸附、减压、吹扫、和再加压，且还可包括压力均化和提供吹扫气的步骤，其中气体从降压的床转移到处于恒定或增加压力的另一床。在这些步骤中的一些中，气体以向上方向流经所述床，如气体流速足够高，会发生床的提升或吸附剂流态化。当将高流速的气体引入到轴向流动床的底部，而几乎不从床的顶部引入气流时，例如在进料再加压过程中，可能发生床的提升。由于压力降低而在床的底部产生的力可超过床的重量，因而引起床整体提升。由于在床顶部的高的气体流速使得在床的该部分可发生流态化。例如在压力均化或提供吹扫气的步骤可能发生这种情况，其中气体以高速自床的顶部流入而同时没有气体流入床的底部。如床顶层两端的压降超过吸附剂颗粒的重量，会发生流态化。床提升和流态化现象是不希望出现的，其会对颗粒床的整体性产生不利影响。可能发生床混合、形成通道、扬尘、和材料的带出，这需要将操作关机以进行校正性维护，在某些情况下，会需要将在容器中的颗粒材料排出并重新填装。虽然可设计流体流动控制系统使得向上流体的压降不对颗粒材料产生过量的提升力，但这种途径孕含的危险是由于设备的失效仍会发生床提升和流态化。因而希望通过将容器设计为不会发生床提升和流态化来消除这种危险。以下叙述的以及所附的权利要求所限定的本专利技术提供了特殊的床设计，它在处理流体物流的方法中消除了床提升和流态化作用。
技术实现思路
本专利技术涉及约束容器中颗粒材料向上运动的系统，所述容器含有颗粒材料床，流体以向上方向流经该床。所述系统包括(a)在容器内与颗粒材料顶部接触与颗粒材料床之上的容器内壁接触的柔性多孔篮，其中所述多孔篮具有小于颗粒材料的最小颗粒的开口，使得颗粒材料不能穿过所述开口；和(b)位于柔性多孔篮内的固体层，其中所述固体对着颗粒材料床的顶部并对着颗粒材料床之上的圆筒形容器内壁向柔性多孔篮施压，其中在固体层中的所述固体具有大于颗粒材料的平均颗粒直径的平均直径，且构成所述固体的材料具有大于颗粒材料堆积密度的密度。所述颗粒材料可为吸附剂材料，所述流体可为气体。在固体层中的固体可由选自矿物质、陶瓷、和金属中的材料构成。构成固体层中的固体的材料的密度通常可为颗粒材料的堆积密度的约1.5至约8倍。在固体层中的固体可包含陶瓷球。在固体层中的固体的平均直径可为颗粒材料的平均颗粒直径的约1.5至约3倍。固体层的深度通常可为约3至约6英寸。可有多个附加的固体位于固体层的顶部。这些附加固体的平均直径可为约10至约50mm。这些附加固体中的至少一些可位于柔性多孔篮内。所述附加固体可由选自矿物质、陶瓷、和金属的材料构成。在固体层中的固体可由选自矿物质、陶瓷、和金属的材料构成。在固体层中的这些固体和所述附加的固体可包含陶瓷球。圆筒形容器具有顶盖和底盖。至少一部分附加固体可与圆筒形容器的顶盖相接触并受其限制不能向上运动。至少一些附加固体可与多孔过滤器组件相接触并受其限制不能向上运动，所述过滤器组件与圆筒形容器的顶盖相接触。非必需地，至少一部分附加固体还可通过机械地施加在第二层中固体上的向下的力来限制其向上的运动。本专利技术还涉及吸附塔组件，其包括(a)具有顶盖和底盖的圆筒形容器；(b)与容器底盖相连接的流体出入管装置，和与顶盖相连接用来从所述容器排出流体的流体出入管装置；(c)使容器部分充满的颗粒吸附剂材料床；(d)在圆筒形容器内的柔性多孔篮，其与颗粒材料床的顶部接触并与高于颗粒材料床顶部的容器内壁接触，其中所述多孔篮具有小于颗粒材料的最小颗粒的开口，使得颗粒材料不能穿过所述开口；和(e)位于柔性多孔篮内的固体层，其对着颗粒材料床的顶部并对着颗粒材料床之上的圆筒形容器内壁向所述柔性多孔篮施压，其中在固体层中的固体的平均直径大于颗粒材料的平均颗粒直径，且构成所述固体的颗粒的密度大于颗粒材料的堆积密度。在吸附塔组件中，固体层的深度通常可为约3至约6英寸。可有多个附加固体位于固体层的顶部。这些附加固体的平均直径可为约10至约50mm。所述吸附塔组件还可包括位于附加固体与圆筒形容器的顶盖之间的多孔过滤器组件，其中至少一些固体可与所述顶盖和多孔过滤器组件相接触。本专利技术还涉及限制容器中颗粒材料向上运动的方法，其中所述容器具有顶和底盖，所述容器包含颗粒材料床，流体以向上的方向流径该床，其中所述方法包括(a)提供具有尺寸小于颗粒材料中最小颗粒的开口的柔性多孔篮，使得颗粒材料不能穿过所述多孔篮的开口；(b)将所述柔性多孔篮组装到圆筒形容器内，与颗粒材料床的顶部相接触并与在颗粒材料床顶部之上的圆筒形容器的内壁相接触；和(c)在柔性多孔篮内放置固体层，其对着颗粒材料床的顶部并对着颗粒材料床的顶部之上的圆筒形容器的内壁向所述柔性多孔篮施压，其中在固体层中的固体的平均直径大于颗粒材料的平均颗粒直径。所述方法还可包括如下附加特征(e)在固体层的顶部放置多个附加固体，其中所述附加固体的平均直径为约10至约50mm；和(f)在附加固体与圆筒形容器的顶盖之间放置多孔过滤器组件，其中至少一些固体与顶盖和多孔过滤器组件相接触。附图说明图1是举例性容器系统的剖面图，其包括本专利技术的颗粒床约束系统。图2是图1中床约束系统的放大图。图3是柔性多孔篮、图1和2中所示的邻近的颗粒床、和邻近的层的示意图。图4是图3所示的部分柔性多孔篮、邻近的颗粒床、和邻近的层的放大图。图5是柔性多孔篮的立体图。图6是表明柔性多孔篮制造方法的剖面示意图。具体实施例方式本专利技术涉及在轴向床中颗粒材料约束系统的设计，所述系统可消除由于向上流动流体所致的床的提升和流态化。颗粒材料床可由位于所述床顶部并与含有所述床的容器内壁接触的柔性多孔篮所约束。在所述篮内可放置一层固体或密实、疏松材料以使所述篮紧密地靠向颗粒材料床的顶部和颗粒材料床以上的容器内壁。可在所述第一层固体之上放置多种附加的和更大的固体或密实、疏松材料以对第一种多个固体施加向下的力。所述柔性多孔篮可由例如织造线网来制造，所述线网具有小于颗粒材料的最小单个颗粒的开口，使得颗粒材料不能穿过所述篮材料。其它材料可用于所述柔性多孔篮，如由金属、聚合物、或金属/聚合物材料的复合物制备的织造或非织造织物或网。无论其是由何种材料所制备，所述柔性多孔篮的典型特征是其一般具有充足的柔性以插入到吸附剂容器中，通常其对在颗粒床中加工的流体是惰性的，应具有小于颗粒材料中的最小颗粒的开口或孔使得颗粒材料中的颗粒不能穿过所述篮材料，且通常不对流过所述开口或孔的流体赋加不可接受的压降。所述篮的侧壁应具有足够的轴向长度以包封或包含固体或密实、疏松材料层或块的主要部分或其全部。所述篮应由由连续材料构成，并可由具有不同材料性能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
约束容器中颗粒材料向上运动的系统，所述容器含有颗粒材料床，流体以向上方向流经该床，其中所述系统包括： （ａ）在容器内与颗粒材料床顶部接触并与颗粒材料床之上的容器内壁接触的柔性多孔篮，其中所述多孔篮具有小于颗粒材料的最小颗粒的开口，使得颗粒材料不能穿过所述开口；和 （ｂ）位于柔性多孔篮内的固体层，其中所述固体对着颗粒材料床的顶部并对着颗粒材料床之上的圆筒形容器内壁向柔性多孔篮施压，其中在固体层中的所述固体具有大于颗粒材料的平均颗粒直径的平均直径，且构成所述固体的材料具有大于颗粒材料堆积密度的密度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SK李，WT克雷恩伯格，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]