整合吸附器头以及与其相关的阀设计和变化吸附法制造技术

具有最小不连通体积尤其适合于逆向流动应用的吸附器，其包括：a)吸附器主体；b)与所述吸附器主体接合的第一头；c)第一导管，其从所述头的外部延伸以至少部分穿过所述头；和d)与所述第一导管流体连通的第一阀，其控制流体沿着从所述第一阀延伸并且通过所述吸附器主体的流动路径的流动。吸附器尤其适合用于变化吸附分离方法的过程中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及吸附器，其构造包括与吸附器头相关的阀，其使阀和吸附器床之间的不连通体积(dead volume)最小化并且提供耐用的阀布置。本专利技术也广泛地涉及使用这种吸附器的方法。
技术介绍
逆流型反应器(Reverse-flow reactor, RFR)和吸附单元是本领域已知的。典型的RFR包括，例如，伍尔夫热解和再生反应器以及其他再生反应器，其包括再生热氧化剂(RTO)。这些反应器通常用于执行循环的、分批产生的、高温化学。再生反应器循环是对称的(两个方向上相同的化学或反应)或非对称的(循环中随步骤改变的化学或反应)。对称的循环通常用于相对温和的放热化学，例子为再生热氧化(RTO)和自热重整(ATR)。非对称的循环通常用于执行吸热化学，并且期望的吸热化学与放热的不同化学(典型地燃烧)成对，以提供用于吸热反应的反应热。非对称的循环的例子为伍尔夫热解法和变压重整法(PSR)。为了操作RFR，可考虑各种操作特征。例如，RFR的一个特征是气体小时空间速度，其是气体经过给定反应器体积的空间速度。典型地，高的气体小时空间速度(并因此反应器生产力)具有小的反应器循环时间，而低的气体小时空间速度具有较长的反应器循环时间。对于使用RFR的热解方法，需要高的速度以实现促进向优选产物转化的短的停留时间。第二个特征是在一个循环结束时留在RFR中的气体体积(空隙体积)应当被管理，例如，清除，然后开始下一个循环，其气体体积管理可导致低效和另外的成本。第三个特征是提供快速传热(用于陡的热梯度并且产生高效率)需要的床结构(填充物，packing)也导致高的压降。因此，RFR设计应当考虑空间速度、空隙体积和填充物性能以适当管理系统。因此，常规RFR中的某些缺点，比如常规填充物的性能和长的循环时间，已经阻止这些反应器广泛地用在能源和石油化学领域。RFR历史上在床结构中利用不同的填充物材料。典型地，这些逆流型反应器利用格子砖、卵石床或其他可用的填充物。该类型的床结构通常具有低的几何表面积(av)，其使每单位反应器长度的压降最小化，但也降低体积的传热速率。非对称的逆流型反应器的一个基本原则是热储存在一个步骤中并且用于完成第二步骤中期望的吸热化学。因此，每体积的反应器可实现的期望的化学的量直接涉及体积的传热速率。较低的传热速率相应地需要较大的反应器体积，以实现相同量的期望的化学产量。较低的传热速率可能不足以捕获来自RFR流的热，导致较大的明显热损失和随后较低的效率。较低的传热速率也可导致较长的循环时间，因为储存的热被更缓慢地使用，并且因此持续更长时间用于给定的床温度规定。具有低av格子砖或卵石床填充物的历史上的RFR是较大的(例如，较长的并且更资金密集的)并且循环时间为两分钟或更长。这样，这些反应器限制反应器效率和实际的反应器尺寸。作为增强，一些RFR在床结构内可利用工程化的填充物。工程化的填充物可包括以具体构造提供的材料，比如蜂巢、多孔陶瓷或类似结构。与其他床结构相比，这些工程化的填充物具有较高的几何表面积(av)。该类型填充物的使用允许较高的气体小时空间速度、较高的体积反应器生产力、较高的热效率，和较小的、更经济的反应器。但是，这些更经济的反应器更快速地使用热并且从而可能需要减少循环时间。变压重整方法(PSR)是这种优选的RFR的例子。进一步，由于使用该类型填充物材料，可减少反应器的尺寸，其提供显著的资金成 本节约。但是，调整反应器的填充物材料影响其他操作特征。例如，体积的表面积(av)的增加通常使用较小流动通道完成，较小流动通道导致每单位反应器长度的较高压降。为补偿此，这些增强的RFR配置为具有短的长度。当应用于大的石油化学应用时，增加直径以确保高的生产力，但是长度受压降限制，因此导致高的直径长度比(D/L)。常规反应器设计通常收集出现在床上的流体并且通过管道输送那些流体至一些外部阀。这种提供管道输送的体积与反应器直径有一些成比例，因为通过管道输送需要从整个直径收集气体。因此，对于具有高D/L比的常规反应器，与床的内部体积相比，通过管道输送的体积可以非常大。增强的RFR的常规反应器设计的使用因此导致大的空隙体积(主要在通过管道输送中)，这产生气体体积管理的问题。令人遗憾的是，常规反应器阀系统具有某些限制，其不能适当操作用于增强的、高生产力反应器(例如，采用短的循环时间的紧凑型反应器)。例如，常规反应器阀系统通常不能满足RFR持久性要求并且不可处理短的循环时间。石油化学阀可具有500，000个循环数量级的最大循环寿命，其对应小于一年的操作——对于涉及快速循环时间的石油化学应用是不够的。另外，常规阀放置在反应器外部并且使用歧管装置，以在床和阀之间携带气体，同时提供跨床的均匀的流动分布。给定RFR宽的和短的床，该歧管装置容纳在每次循环改变时必须被管理的大的气体体积。尽管在上述反应器和常规吸附装置之间存在一些相似性，但是吸附单元设计标准通常不同于反应器设计标准。在吸附装置中，可以存在或不存在化学反应。许多吸附方法依赖于不涉及化学反应的物理过程。而且，吸附动力学与反应动力学通常不具有可比性。因此，期望提供下述吸附器，其使它的阀和吸附器床之间的不连通体积最小化，同时在不规则的(rugged)高温条件下在吸附器入口和出口处提供延长的阀寿命至数百万个循环。进一步，需要增强的方法和装置以实施工业规模的吸附器，其具有增强循环时间和管理循环之间流体清除(purge)的阀。本技术提供克服上述一种或多种缺陷的方法和装置
技术实现思路
提供了吸附器，其包括a)吸附器主体；b)与吸附器主体接合的第一头；c)第一导管，其从所述头的外部延伸以至少部分穿过所述头；和d)与所述第一导管流体连通的第一阀，其控制流体沿着从第一阀延伸通过吸附器主体的流动路径的流动。对于本目的，“流动路径”可表征为流体通过的总体积，包括开放流动路径。对于本目的，“头”可为中凹(dished)头,意思是它内部基本上为凹形,例如，其可为大体圆形、大体椭圆形，大体准球形，或大体半球形。也提供了吸附器，其包括a)吸附器主体，其部分封装包括两个基本上相对的开口端的吸附区域山)第一头，其覆盖吸附器主体的一端；c)第二头，其覆盖吸附器主体的相对端；d)固定床，其包括接近第一头的区域、接近第二头的区域和布置在其间的中央区域，其中固定床布置在吸附器主体内并且包括能够促进气流吸附的固体材料；e)与第一头关联的至少一个气流入口和与第二头关联的至少一个气流出口，与第一头关联的至少一个气流入口打开通过第一头并且进入吸附器主体的路径，与第二头关联的至少一个气流出口打开从吸附器主体通过第二头的路径；f)至少一个入口提升阀，其控制气流入口并且与和入口关联的头整合，入口提升阀包括线性可启动阀杆；g)至少一个出口提升阀，其控制气流·出口并且与和出口关联的头整合，出口提升阀包括线性可启动阀杆jPh)可接合f)和/或g)的线性可启动阀杆的至少一个致动器，其通过向提升阀施加线性运动使得气体从吸附器的外部通过至吸附器主体的内部以及从吸附器主体的内部通过至吸附器外部提供阀打开和关闭，以便提供可改变的流动操作。进一步提供逆流式吸附器中至少两个流的快速流转换的方法，所述逆流式吸附器包括吸附器主体，其部分封装包括两个基本上相对的开口端的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·弗雷德里克，J·W·富尔顿，R·F·塔姆梅拉，R·亨廷顿，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：
国别省市：