專(zhuān)利名稱(chēng)：徑向流吸附容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種徑向流吸附容器，具體地說(shuō)，涉及一種具有多個(gè)同心可滲透(permeable)網(wǎng)(screen)的徑向流吸附容器，網(wǎng)將吸附劑顆粒約束在圓柱形殼中。
徑向流吸附容器用于低溫空氣分離設(shè)備，作為純化系統(tǒng)的前部，在進(jìn)料空氣進(jìn)入低溫分離單元之除去前進(jìn)料空氣中的污染物。
F.G.Kerry在論文“Front-Ends for Air Separation Plant-The ColdFacts”(Chemical Engineering Progress，August 1991)中討論過(guò)這種純化系統(tǒng)。M.Grenier，J.Y.Lehman，P.Petit and D.V.Eyre在論文“Adsorption Purification For Air Separation Units”，(Cryogenic Proceeand Equipment，book Number G00283，American Society of MechanicalEngineers(1984))中討論了吸附容器在空氣分離設(shè)備中的應(yīng)用。有關(guān)空氣分離和徑向流吸附器應(yīng)用的討論是Dr.Ulrich von Gemmingen的論文“Designs of Adsorptive Dryers in Air Sepatation Plant”(Linde AG，Reports on Science and Technology(1994))。
設(shè)計(jì)用于變溫吸附(“TSA”)的徑向流吸附容器時(shí)，遇到的主要問(wèn)題是設(shè)計(jì)廉價(jià)而可靠的約束網(wǎng)(containment screen)，這種網(wǎng)可以允許非均勻熱膨脹和收縮(由循環(huán)溫度變化引起)，而不會(huì)擠碎或磨損吸附劑顆粒。當(dāng)溫度變化增強(qiáng)和使用兩層或多層吸附劑時(shí)，這種問(wèn)題會(huì)變得更困難。
用于TSA循環(huán)的徑向流吸附容器有四種流行的設(shè)計(jì)。每一種設(shè)計(jì)都使用了在徑向或軸向可變形的(flexible)約束網(wǎng)，以適應(yīng)由于TSA循環(huán)中大的溫度變化所引起的非均勻熱膨脹和收縮。
US 4,541,851公開(kāi)了一種具有兩層同心吸附劑和三個(gè)可滲透約束網(wǎng)的容器。內(nèi)、外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的。中間網(wǎng)在軸向上是剛性的，在徑向上是可變形的。所有三個(gè)網(wǎng)都在其上端與容器殼剛性地連接。內(nèi)、外網(wǎng)的下端與中間網(wǎng)的下端剛性地連接。三個(gè)網(wǎng)的組件懸吊在容器內(nèi)的頂部，因此，網(wǎng)和吸附劑的重量由中間網(wǎng)支承。
當(dāng)熱脈沖在吸附劑床中移動(dòng)時(shí)，網(wǎng)被交替地加熱和冷卻。中間網(wǎng)在軸向上膨脹和收縮，在軸向上交替地?cái)D壓和釋放吸附劑。因?yàn)閮?nèi)、外網(wǎng)在軸向是可變形的，所以，中間網(wǎng)軸向運(yùn)動(dòng)后，內(nèi)、外網(wǎng)接著軸向運(yùn)動(dòng)。內(nèi)、外網(wǎng)在徑向上收縮和膨脹，在徑向上交替地?cái)D壓和釋放吸附劑。因?yàn)橹虚g網(wǎng)在徑向上是可變形的，所以，中間網(wǎng)與吸附劑床之間進(jìn)行徑向運(yùn)動(dòng)，從而在吸附劑床上施加了很小的附加徑向擠壓力。
這種設(shè)置使得內(nèi)、外網(wǎng)經(jīng)受相對(duì)較大的熱變形(與熱應(yīng)力有關(guān))，引起網(wǎng)在軸向上有相對(duì)較大的運(yùn)動(dòng)(可能導(dǎo)致吸附劑與網(wǎng)之間的磨擦)，在吸附劑上產(chǎn)生相對(duì)大的擠壓力，限制了吸附劑床為兩層。
公開(kāi)在US 4,541,851中的第二種方案是具有三層同心吸附劑和四個(gè)可滲透網(wǎng)的容器。內(nèi)、外網(wǎng)在軸向和徑向都是剛性。兩個(gè)中間網(wǎng)在徑向上是可變形的，在軸向上是剛性的。所有四個(gè)網(wǎng)都在其下端與殼剛性連接。在其上端，四個(gè)網(wǎng)都在軸向上自由移動(dòng)。三個(gè)外網(wǎng)可以在導(dǎo)軌上軸向滑動(dòng)，最里面的網(wǎng)以圓頂形式終止，可以在軸向上自由移動(dòng)。這種設(shè)置可以容納兩層或多層吸附劑。
當(dāng)熱脈沖通過(guò)吸附劑床移動(dòng)時(shí)，網(wǎng)被交替地加熱和冷卻。這種設(shè)計(jì)允許每個(gè)網(wǎng)自由地膨脹，并在軸向上各自獨(dú)立。由于兩個(gè)中間網(wǎng)的周邊可變形性，由徑向非均勻膨脹所產(chǎn)生的徑向擠壓力傳遞到所有三層吸附劑上。
當(dāng)網(wǎng)在軸向上膨脹和收縮時(shí)，這種設(shè)置允許網(wǎng)和吸附劑之間的相對(duì)剪切移動(dòng)。這種剪切移動(dòng)導(dǎo)致了網(wǎng)的磨損和吸附劑顆粒的磨耗。此外，用于三個(gè)外網(wǎng)頂部的導(dǎo)軌需要“能變形的密封環(huán)”以防止處理流體通過(guò)導(dǎo)軌。這種能變形的密封環(huán)可能相對(duì)較貴和不可靠。
US 5,827,485(AU-A-57158/90，EP-0-402-783-BI)公開(kāi)了一種具有單層吸附劑和兩個(gè)可滲透網(wǎng)的容器，兩個(gè)網(wǎng)都在軸向上是可變形的，在徑向上剛性的。兩個(gè)網(wǎng)在其上端和下端與殼剛性地連接。
當(dāng)熱脈沖通過(guò)吸附劑床移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)網(wǎng)的軸向可變形性使得其軸向膨脹和收縮被容器的殼所限制。因此，所發(fā)生的唯一軸向運(yùn)動(dòng)是由于殼的熱膨脹和收縮而導(dǎo)致的軸向運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闅な芊浅Ｐ〉臏囟茸兓@種運(yùn)動(dòng)很小。網(wǎng)的徑向非均勻熱膨脹對(duì)吸附劑床產(chǎn)生擠壓力。這一設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)是限制于單層吸附劑。
DE-39-517-AI公開(kāi)了一種具有單層吸附劑和兩個(gè)可滲透網(wǎng)的容器，兩個(gè)網(wǎng)在軸向和徑向上都是剛性的。內(nèi)網(wǎng)的外側(cè)覆蓋著一層可滲透、可壓縮材料。網(wǎng)的下端部相互剛性連接。在其上端，外網(wǎng)剛性連接到容器的殼上，內(nèi)網(wǎng)用膨脹連接部件(即波紋管(bellows))與殼相連，或提供一能夠軸向滑動(dòng)的導(dǎo)軌。網(wǎng)組件懸吊在容器的頂部，吸附劑和網(wǎng)組件的重量由剛性外網(wǎng)支承。
當(dāng)熱脈沖通過(guò)吸附劑床移動(dòng)時(shí)，網(wǎng)交替被加熱和冷卻。內(nèi)網(wǎng)頂部的膨脹連接部件或?qū)к夁m應(yīng)兩網(wǎng)之間的非均勻熱膨脹和收縮。覆蓋在內(nèi)網(wǎng)上的可滲透、且可壓縮材料在所述網(wǎng)之間吸收非均勻徑向熱膨脹和收縮，以避免在吸附劑床上施加大的擠壓力。
這種設(shè)計(jì)有幾個(gè)缺點(diǎn)。第一，當(dāng)網(wǎng)軸向膨脹和收縮時(shí)，網(wǎng)與吸附劑床相對(duì)剪切運(yùn)動(dòng)。這種剪切運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了吸附劑材料的磨耗和網(wǎng)的磨損。(覆蓋內(nèi)網(wǎng)的可滲透、且可壓縮材料可能最易于磨損。)第二，在內(nèi)網(wǎng)頂部需要膨脹連接部件或?qū)к?，它們可能都相?duì)較貴和不可靠。第三，難以找到適當(dāng)?shù)目蓾B透、且可壓縮材料，特別是抵抗TSA循環(huán)的相對(duì)高溫的材料。第四，這種設(shè)計(jì)不能提供多于一層的吸附劑。
需要一種用于TSA循環(huán)的、并使用兩層或多層吸附劑的徑向流吸附容器，與現(xiàn)有設(shè)計(jì)相比，這種吸附容器能適應(yīng)較大的溫度變化，改進(jìn)約束網(wǎng)的機(jī)械可靠性，降低吸附劑材料的磨損。
還需要一種徑向流吸附容器，與現(xiàn)有設(shè)計(jì)相比，由于約束網(wǎng)受到的熱變形明顯較小。
還需要一種徑向流吸附容器，其中約束網(wǎng)與吸附劑之間的磨損較小，施加到吸附劑上的軸向擠壓力較小，因此，導(dǎo)致的吸附劑磨耗也較小。
還需要一種徑向吸附容器，與現(xiàn)有容器相比，能更好地抵抗TSA循環(huán)中的溫度變化。
還需要一種徑向流吸附容器，其中在吸附劑與約束網(wǎng)之間的剪切運(yùn)動(dòng)相對(duì)較小。
還需要一種具有改進(jìn)徑向流吸附容器的改進(jìn)低溫空氣分離設(shè)備，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的許多困難和缺點(diǎn)，從而提供較好和較有利的效果。
本發(fā)明涉及一種徑向流吸附容器(“容器”)。本發(fā)明還包括一種組裝這種容器的方法，生產(chǎn)用于容器內(nèi)的具有雙向可變形性的約束網(wǎng)的方法，網(wǎng)具有雙向可變形性，可以用于溫度急劇變化的工藝過(guò)程中。
徑向流吸附容器包括具有縱軸的基本上為圓柱形的殼以及多個(gè)同心地放置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的網(wǎng)(約束網(wǎng))。每個(gè)網(wǎng)具有不同的直徑和與殼的縱軸基本平行的縱軸，至少一個(gè)網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。在優(yōu)選方案中，在軸向和徑向都可變形的至少一個(gè)網(wǎng)是位于外網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)之間的中間網(wǎng)。
至少一個(gè)網(wǎng)的雙向可變形性可以幾種方式提供。一種方法是在至少一個(gè)網(wǎng)上具有許多孔(aperture)。
在一個(gè)方案中，孔以這樣的圖案(pattem)設(shè)置在至少一個(gè)網(wǎng)上形成水平和垂直取向的梁元件(beam elements?？梢允褂貌煌膱D案，包括但不限于以下圖案“梁元件是直線形的；梁元件有錐度；梁元件是曲線且有錐度的。另一種可能是梁元件呈人字形(herringbone)排列。
在特別優(yōu)選的方案中，容器具有許多放置在相鄰網(wǎng)之間的環(huán)隙內(nèi)的吸附劑顆粒。還可包括適合于防止吸附劑顆粒通過(guò)網(wǎng)上的孔的細(xì)絲網(wǎng)(mesh)材料。
在本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)中，徑向流吸附容器包括基本上為圓柱形的殼，殼具有縱軸、第一直徑、第一端、相對(duì)于第一端的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的且與殼的第二端相鄰并剛性連接到殼上的底板(bottomplate)；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)；至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)、外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)。外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。外網(wǎng)在軸向是可變形的，在徑向上是剛性的。外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，其下端與底板剛性連接。內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。內(nèi)網(wǎng)在軸向是可變形的，在徑向上是剛性的。內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的下端剛性連接，網(wǎng)的下端與底板剛性連接。每個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。每個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。每個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
本發(fā)明包括基本結(jié)構(gòu)的幾種變體。第一種變體包括基本上為圓柱形的殼，它具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的可移動(dòng)底板，底板具有朝向殼的第二端的下部表面；設(shè)置在殼內(nèi)側(cè)、且與殼的第二端相鄰并與殼剛性連接的支承件，支承件適于支承地限制可折卸底板朝殼的第二端的軸向移動(dòng)，但可朝殼的第一端軸向移動(dòng)；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)；至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)。外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的。外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與底板剛性連接。內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。內(nèi)網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的。內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接。每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端。每一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
第一種變體的另一方案類(lèi)似于第一種變體中前面描述的方案，不同的是在底板和支承件有某些差異。在這一可選擇的方案中，設(shè)置在殼內(nèi)的可移動(dòng)底板具有朝向殼的第二端的下表面。設(shè)置在殼內(nèi)的支承件并靠近殼的第二端，且與殼剛性連接，適合地支承地限制底板向殼兩端的軸向移動(dòng)。
第二種變體包括基本上為圓柱形的殼，它具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)；至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)。外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。外網(wǎng)在軸向上是剛性的，在徑向上是剛性的。外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與設(shè)置在殼內(nèi)緊靠第二端的底板剛性連接。內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。內(nèi)網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的。內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接。每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端。每一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
第三種變體包括基本上為圓柱形的殼，它具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)；設(shè)置在外網(wǎng)外側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)；至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的基本上為圓柱的中間網(wǎng)。外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的。外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與設(shè)置在殼內(nèi)緊靠第二端的底板剛性連接。內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。內(nèi)網(wǎng)在軸向上是剛性的，在徑向上是剛性的。內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接。每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端。每一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
第四種變體包括基本上為圓柱形的殼，它具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)；多個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)。外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的。外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與設(shè)置在殼內(nèi)緊靠第二端的底板剛性連接。內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端。內(nèi)網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的。內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接。每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端。一個(gè)中間網(wǎng)在徑向是可變形的，在軸向上是剛性的，至少一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
在本發(fā)明的另一方面，是一種低溫空氣分離設(shè)備，該設(shè)備具有如上面討論的任何一種容器的徑向流吸附容器但不限于各種結(jié)構(gòu)和變化。一種這樣的低溫空氣分離設(shè)備具有一個(gè)徑向流吸附容器，該容器包括一個(gè)具有縱軸的基本上為圓柱形的殼和多個(gè)設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形網(wǎng)。每一個(gè)網(wǎng)具有不同的直徑和與殼的縱軸基本上平行的縱軸，以及至少一個(gè)網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。
本發(fā)明還包括多種組裝徑向流吸附容器的方法。其中一種方法包括三個(gè)步驟。第一步是提供具有縱軸的基本上為圓柱形的殼。第二步是提供多個(gè)基本為圓柱形的網(wǎng)，每一個(gè)網(wǎng)具有不同的直徑和與殼的縱軸基本上平行的縱軸，其中至少一個(gè)網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。第三步是在殼的內(nèi)同心地安裝網(wǎng)。
另一種方法類(lèi)似于前述方法，但包括一附加步驟。附加步驟是在至少兩個(gè)相鄰網(wǎng)之間的環(huán)隙內(nèi)提供多個(gè)吸附劑顆粒。
本發(fā)明還包括生產(chǎn)用于徑向流吸附容器中的具有雙向可變形性的約束網(wǎng)的多種方法。其中一種方法包括兩個(gè)步驟。第一步是提供基本上為矩形的片材。第二步是在片材上形成孔的圖案，因此，在片材上形成梁的彎曲裝配，使得片材在片材平面上的兩個(gè)垂直方向上是可變形的。
在生產(chǎn)方法的一個(gè)方案中，梁是直線形的。在第二方案中，梁是有錐度的。第三方案中，梁是曲線形且有錐度的。在第四方案中，梁以人字形圖案排列。
另一生產(chǎn)方法包括一個(gè)附加步驟。附加步驟是由具有孔圖案的片材形成圓柱體。
本發(fā)明還包括具有雙向可變形性的用于溫度急劇變化的工藝過(guò)程的網(wǎng)。這種網(wǎng)包括具有孔圖案的片材，其中，在片材上形成彎曲梁組件，使得片材在片材平面上的兩個(gè)垂直方向上是可變形的。在一個(gè)方案中，梁是直線形的。在第二方案中，梁是有錐度的。在第三方案中，梁是曲線形且有錐度的。在第四方案中，梁以人字形圖案排列。
下面參照附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中

圖1是本發(fā)明徑向流吸附容器的一個(gè)方案的縱向剖面示圖；圖1A是本發(fā)明徑向流吸附容器的另一個(gè)方案的局部縱向剖面示圖；圖1B是本發(fā)明徑向流吸附容器的再一個(gè)方案的局部縱向剖面示圖；圖2是具有一種孔圖案的網(wǎng)的局部示圖，這種孔圖案形成了水平和垂直取向的為直線形的梁元件；圖3是具有另一種孔圖案的網(wǎng)的局部示圖，這種孔圖案形成了具有錐度的梁元件；圖4是具有另一種孔圖案的網(wǎng)的局部示圖，這種孔圖案形成了呈人字形排列的梁元件；圖5是具有另一種孔圖案的網(wǎng)的局部示圖，這種孔圖案形成了為曲線形且具有錐度的梁元件。
參看附圖，徑向流吸附容器(“容器”)20的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。容器包括一個(gè)圓柱形殼22，具有三個(gè)或更多個(gè)位于殼內(nèi)的同心可滲透圓柱體(即約束網(wǎng))。約束網(wǎng)(“網(wǎng)”)之間的環(huán)隙中填充吸附劑46。圖1所示的具體方案具有四個(gè)同心網(wǎng)(24，26，28，30)，三個(gè)環(huán)隙(32，34，36)內(nèi)容納三層吸附劑。這些網(wǎng)稱(chēng)為內(nèi)網(wǎng)30，中間網(wǎng)(26，28)，以及外網(wǎng)24。在圖1所示方案中，所有四個(gè)同心設(shè)置的網(wǎng)以及殼具有同一對(duì)稱(chēng)軸或縱軸40。
除圓柱形殼22之外，容器20具有由大體上為一個(gè)半球蓋所封閉的第一端或頂端52，以及第二端或底端54，也由為一個(gè)半球形蓋所封閉。第一端52具有入口導(dǎo)管或噴嘴42，第二端54具有出口導(dǎo)管或噴嘴44。第一端52的蓋還包括填充口(50，56，58)以向殼內(nèi)引入或從殼內(nèi)排出吸附劑46。
環(huán)隙(32，34，36)中的每一層吸附劑46可以與相鄰層不同。例如，相鄰層可以包括相同的材料，但材料顆粒的尺寸和/或形狀可以與相鄰層不同。此外，可以在各層中使用不同類(lèi)型的材料，如氧化鋁、分子篩、和沸石。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，其它類(lèi)型的材料可以用于不同的應(yīng)用。
為了與典型變溫吸附(“TSA”)循環(huán)發(fā)生的大溫度變化相適應(yīng)，使用如下結(jié)構(gòu)1.內(nèi)網(wǎng)30和外網(wǎng)24是軸向上可變形的，在徑向上是剛性的；2.中間網(wǎng)(26，28)在軸向和徑向上都是可變形的；3.所有網(wǎng)(24，26，28，30)在上端與殼22的頂端剛性連接；和4.所有網(wǎng)相互剛性連接，并在下端通過(guò)底板38與殼剛性連接，底板38通過(guò)元件46，48′與殼剛性連接。
在這里，術(shù)語(yǔ)“剛性”是指在考慮的方向上，一個(gè)網(wǎng)的可能彈性變形主要是取決于網(wǎng)材料(通常是金屬)本身固有的彈性。
在這里“可變形的”是指網(wǎng)在所考慮方向可以彈性變形，這種變形遠(yuǎn)大于網(wǎng)材料本身固有彈性所提供的變形。此外，在所考慮方向上，使網(wǎng)變形所需的力遠(yuǎn)小于使網(wǎng)材料本身變形所需的力。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，元件48，48′可以具有不同于圖1所示形狀或結(jié)構(gòu)。然而，元件必須允許氣體(外理流體)通過(guò)或繞過(guò)元件。例如，可滲透元件可以由金屬板形成，在板上有洞或其它孔。
如圖1所示，網(wǎng)(24，26，28，30)中靠近上端的一部分是不可滲透的(即非滲透)。所述網(wǎng)中的這些不可滲透部分被密封和并剛性連接到殼22的頂部。
在典型的TSA循環(huán)過(guò)程中，流過(guò)徑向吸附劑容器(“容器”)的氣體的溫度數(shù)百度(°F)地重復(fù)而突然地變化。溫度的這種突然變化在吸附劑床中產(chǎn)生熱脈沖，從而在各個(gè)網(wǎng)和吸附劑之間引起溫度梯度或溫差。
例如，參看圖1，當(dāng)箭頭表示氣體(處理流體)的流動(dòng)時(shí)，典型的情況是
-流過(guò)容器20的氣體通過(guò)頂部噴嘴42進(jìn)入，徑向地向外流動(dòng)并流過(guò)吸附劑層46，以及從底部噴嘴44排出容器。
-開(kāi)始時(shí)，網(wǎng)(24，26，28，30)和吸附劑處于相對(duì)均勻的溫度，等于流過(guò)容器的氣體的溫度。
-突然，氣體的溫度升高幾百度(°F)。
在之后的短時(shí)間內(nèi)，內(nèi)網(wǎng)30以及吸附劑46中與內(nèi)網(wǎng)相鄰的一少部分，相對(duì)于其它網(wǎng)(24，26，28)以及吸附劑中的剩余一部分將變得較熱。隨時(shí)間的推移，熱的溫度脈沖將徑向外向移動(dòng)，通過(guò)吸附劑層46，再加熱第一吸附劑層的剩余部分，接著是第一中間網(wǎng)28，第二吸附劑層，第二中間網(wǎng)26，第三吸附劑層，最后是外網(wǎng)24。這時(shí)，所有網(wǎng)(24，26，28，30)以及吸附劑46都將處于相對(duì)均勻的高溫下，氣體溫度突然下降幾百度(°F)。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，冷的溫度脈沖將徑向地向外移動(dòng)，通過(guò)吸附劑層，再冷卻網(wǎng)和吸附劑層，其方式類(lèi)似于熱的溫度脈沖。在TSA循環(huán)的徑向流吸附容器的使用壽命中，這種加熱和冷卻循環(huán)可能發(fā)生多達(dá)50,000次。
殼也經(jīng)歷溫度變化。然而，與網(wǎng)(24，26，28，30)中的溫度變化相比，殼上的溫度變化較小，這是由于殼的熱質(zhì)相對(duì)較大，氣體與殼之間的換熱速度低，對(duì)殼暴露于熱氣體的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行限定的循環(huán)進(jìn)行的控制。計(jì)算表明，殼經(jīng)受溫度變化小于網(wǎng)和吸附劑所經(jīng)歷溫度變化的10％。
底板38的軸向運(yùn)動(dòng)受殼22和元件48，48′的軸向運(yùn)動(dòng)的限制。底板38、元件48，48′與殼22的第二端54之間的徑向非均勻熱膨脹由元件48，48′之間的可變形性提供。
很明顯，當(dāng)溫度脈沖通過(guò)吸附劑層移動(dòng)時(shí)，容器的不同部件之間存在大的溫差。如果容器設(shè)置不當(dāng)，各部件的非均勻性熱膨脹和收縮將損壞網(wǎng)和/或破碎吸附材料。本發(fā)明使用可變形網(wǎng)以適應(yīng)非均勻性熱膨脹和收縮。
當(dāng)網(wǎng)被交替地加熱和冷卻時(shí)，在軸向，網(wǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，網(wǎng)的軸向膨脹和收縮受殼的軸向膨脹和收縮所限制。因?yàn)闅そ?jīng)歷很小的溫度變化，因此，網(wǎng)的軸向運(yùn)動(dòng)很小。減少網(wǎng)的軸向運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了發(fā)生在網(wǎng)與吸附劑材料之間的磨損量，以及減少了網(wǎng)施加到吸附劑層上的軸向擠壓力。網(wǎng)的軸向可變形性使其軸向運(yùn)動(dòng)受殼的限制。如果沒(méi)有軸向可變形性，網(wǎng)就需要某種滑動(dòng)連接部件以適應(yīng)軸向膨脹和收縮，否則，如果軸向運(yùn)動(dòng)受到限制，網(wǎng)將經(jīng)受非常大的熱機(jī)械應(yīng)力。吸附劑材料的非均勻熱膨脹和收縮由吸附劑的固有柔性(compliance)提供。
當(dāng)網(wǎng)被交替地加熱和膨脹時(shí)，在徑向上，內(nèi)、外網(wǎng)徑向膨脹和收縮(因?yàn)樗鼈冊(cè)趶较蛏鲜莿傂缘?，在徑向上交替地?cái)D壓和釋放吸附劑層。當(dāng)內(nèi)網(wǎng)是熱的，外網(wǎng)是冷的，吸附劑是熱時(shí)，擠壓力最大。當(dāng)內(nèi)網(wǎng)是冷的，外網(wǎng)是熱的，吸附劑是冷的時(shí)，擠壓力最小(即床被釋放)。吸附劑材料的柔性適應(yīng)由網(wǎng)和吸附劑本身的非均勻膨熱脹和收縮所施加的徑向擠壓力。中間網(wǎng)在徑向上是可變形的，在徑向上隨吸附劑層運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果是，這些網(wǎng)在吸附劑上施加很小的徑向擠壓力。如果中同間網(wǎng)在徑向上是剛性的，網(wǎng)將在吸附劑上施加非常大的附加徑向擠壓力，可能會(huì)壓碎吸附劑。
正如所指出的，圖1所示內(nèi)網(wǎng)30和外網(wǎng)24的基本結(jié)構(gòu)具有單向可變形性(即軸向可變形性)。具有單向可變形性的約束網(wǎng)的各種設(shè)計(jì)公開(kāi)在現(xiàn)有技術(shù)中，這些設(shè)計(jì)包括-具有一種交錯(cuò)排列的槽圖的圓柱體(US 4,541,851中的圖2和圖3，US 5,827,484中的圖3和圖4)-多孔波紋板(US 4,541,851中的圖5)-蜂窩狀結(jié)構(gòu)的圓柱形構(gòu)架(US 4,541,851中的圖6)-折疊/可膨脹接縫(US 4,541,851中的圖7)-金屬線網(wǎng)片(US 5,827,485中的圖6和7)-具有一層能有效地提供徑向可變形性的可滲透且可壓縮材料的剛性圓柱體(DE-39-39-517-A1)除最后一種設(shè)計(jì)外，其它任何一種都能提供本發(fā)明所需的徑向可變形性。由于易于制造，優(yōu)選的設(shè)計(jì)是具有一種交錯(cuò)排列的槽的圖案的圓柱體。使用這種設(shè)計(jì)，內(nèi)、外網(wǎng)可由在其上開(kāi)有交錯(cuò)排列的槽的片材或板材制成。開(kāi)了槽的片材可形成帶導(dǎo)向槽的圓柱體，使槽的長(zhǎng)度方向圍繞圓柱體的周邊。如果吸附劑顆粒小到可以通過(guò)槽下落，則可以用如編織金屬絲布或多孔金屬網(wǎng)的細(xì)絲網(wǎng)覆蓋圓柱體，以防止顆粒通過(guò)槽下落。
本發(fā)明的中間網(wǎng)(26，28)必須在軸向和徑向兩個(gè)方向上(即雙向)都是可變形的?？梢允褂脙煞N方法來(lái)滿足這一要求。第一種方法是組合兩種能提供單向可變形性的現(xiàn)有網(wǎng)(已在上討論內(nèi)、外網(wǎng)時(shí)討論時(shí))。第二種方法包括在金屬片材上切割出特殊的孔洞圖案，使片材相當(dāng)于“彎曲梁組件”，這種“梁”的結(jié)構(gòu)使得片材在片材平面內(nèi)的兩個(gè)垂直方向上是可變形的。使用第一種方法的雙向網(wǎng)包括-交錯(cuò)排列的槽設(shè)計(jì)與波紋片材設(shè)計(jì)組合。這種網(wǎng)可以由開(kāi)槽而有波紋的片材制成。交錯(cuò)排列的槽的長(zhǎng)度方向垂直于波紋的行(row)，使得交錯(cuò)排列的槽可以在一個(gè)方向提供可變形性，同時(shí)波紋可以在另一方向提供可變形性。
-交錯(cuò)排列的槽的設(shè)計(jì)與折疊/可膨脹接縫設(shè)計(jì)組合。交錯(cuò)排列的槽的圖案的長(zhǎng)度方向垂直于接縫，使得交錯(cuò)排列的槽可以在一個(gè)方向提供可變形性，同時(shí)接縫可以在另一方向提供可變形性。
-波紋片材設(shè)計(jì)與折疊/可膨脹接縫設(shè)計(jì)組合。波紋的行垂直于接縫，使得波紋在一個(gè)方向上提供可變形性，而接縫在另一個(gè)方向上提供可變形性。
-交錯(cuò)排列槽的設(shè)計(jì)與可滲透且可壓縮材料層設(shè)計(jì)組合。圓柱體具有交錯(cuò)排列的槽以提供軸向可變形性，然后覆蓋可滲透且可壓縮材料以提供徑向可變形性。
正如上面所述，向中間網(wǎng)提供雙向可變形性的第二種方法包括由具有特殊洞或孔圖案的金屬片材或板材制成網(wǎng)?？锥吹膱D案使得板材相當(dāng)于可以地板平面內(nèi)小彎曲梁的組件。梁的結(jié)構(gòu)使得片材在片材平面內(nèi)的兩垂直方向是可變形的。
幾種孔洞的圖案示如圖2-5。具有這種圖案的網(wǎng)不僅可以用于徑向流吸附容器，也可用于其它應(yīng)用中(即用于具有急劇溫度變化和/或大的溫度梯度過(guò)程的其它設(shè)備)。
圖2示出了一種槽62和矩形洞64的圖案，它們形成了水平和垂直取向的梁元件66。水平梁元件的彎曲提供垂直方向的可變形性，而垂直的梁元件的彎曲提供水平方向上的可變形性?？梢赃@樣設(shè)計(jì)洞、孔的尺寸和形狀的比率以及梁元件，使之在水平和垂直方向提供所需的強(qiáng)度平衡的可變形性。例如，梁元件越長(zhǎng)、越細(xì)，板越具有可變形性。然而，如果板太易于變形，則在制造過(guò)程中難于處理，不能維持其圓柱形狀。
圖3所示圖案類(lèi)似于圖2所示圖案，例外的是梁元件66′是有錐度的，而不是直線形的。有錐度的梁元件給設(shè)計(jì)者較大的控制自由度以在強(qiáng)度和可變形性上求得平衡。
圖4所示圖案是類(lèi)似于人字形圖案。使用這種圖，梁元件66″彎曲以提供y方向(垂直)上的可變形性，挺直以提供x方向(水平)上的可變形性?？梢哉{(diào)節(jié)梁元件的尺寸和形狀的比率以平衡強(qiáng)度和可變形性。這種圖案在x方向(水平)上的可變形性?？梢哉{(diào)節(jié)梁元件的尺寸和形狀的比率以平衡強(qiáng)度和可變形性。這種圖案在x方向(水平)上的可變形性通常超過(guò)y(垂直)方向的變形性。有錐度的梁元件同樣能提供對(duì)強(qiáng)度和可變形性之間的附加控制。
圖5所示圖案是圖3和圖4所示圖案的組合。與圖3一樣，它具有垂直和水平取向的有錐度的梁元件66。此外，類(lèi)似于圖4所示人字形圖案，梁元件66呈曲線形，使得它們可以彎曲和挺直提供可變形性?？梢栽O(shè)計(jì)梁的尺寸和形狀比率、曲率、以及錐度，達(dá)到所需的強(qiáng)度與可變形平衡。
任何能提供雙向可變形有性的方法都適合于中間網(wǎng)。網(wǎng)可以通過(guò)在兩個(gè)方向都有可變形性的金屬片材或板材形成圓柱體來(lái)制造。如果吸附劑顆粒小到可以通過(guò)圓柱體上的小孔下落，則可以用如編織金屬絲布或多孔金屬網(wǎng)的細(xì)絲網(wǎng)覆蓋圓柱體，以防止顆粒通小孔下落。
使用在兩個(gè)方向上都是可變形的一個(gè)網(wǎng)(或多個(gè)網(wǎng))，給圖1所示基本結(jié)構(gòu)提供了幾種變體。
第一種變體包括對(duì)基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行小的改進(jìn)。它包括內(nèi)側(cè)有三個(gè)或更多個(gè)同心可滲透圓柱體(即網(wǎng))的殼22。可滲透網(wǎng)之間的環(huán)隙填充吸附劑46。類(lèi)似于基本結(jié)構(gòu)，內(nèi)網(wǎng)30和外網(wǎng)24在軸向是可變形的，在徑向上是剛性的，中間網(wǎng)可軸向和徑向上都是可變形的。所有網(wǎng)的上端都與殼剛性連接。在其下端，所述網(wǎng)之間通過(guò)底板38相互剛性連接。然而，與圖1所示基本結(jié)構(gòu)不同，底板不與殼剛性連接。如圖1所示，取而代之的是底板38支在支承件49上，支承件與殼22的下端剛性連接。這一變體與基本結(jié)構(gòu)一樣操作，不同之處在于板38可以離開(kāi)支承件49升起(特別是當(dāng)殼比網(wǎng)和吸附劑材料熱時(shí))。
在圖1A所示方案中，支承件49防止底板38垂直向下運(yùn)動(dòng)，但允許垂直向上運(yùn)動(dòng)。元件49允許底板38有小的徑向運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)底板38與元件49與殼22的第二端54之間的徑向非均勻熱膨脹。(除去元件49最上方的垂直部分可以允許更大的徑向運(yùn)動(dòng))。元件49是可滲透的。
第一種變體的另一方案使用圖1B所示的不同支承元件51。支承元件51與殼22的第二端54剛性連接。第一連接件39與底板38剛性連接。第一連接件39安裝到支承元件51頂部的第二連接件中，以便底板38相對(duì)于支承件51和殼22的第二端54軸向運(yùn)動(dòng)被抑制。第一連接件39與支承件51之間的連接允許底板38/第一連接件39和元件51/殼22的第二端之間具有少量徑向非均勻熱膨脹。元件51是可滲透的。
圖1A和1B所示結(jié)構(gòu)僅僅是第一種變體的兩種可能情況。本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到其它可使用的結(jié)構(gòu)也是可能的。
第二種變體包括內(nèi)側(cè)有三個(gè)或更多個(gè)同心可滲透圓柱體(即網(wǎng))的柱形殼22?？蓾B透網(wǎng)之間的環(huán)隙填充吸附劑46。內(nèi)網(wǎng)30在軸向是可變形的，在徑向上是剛性的，外網(wǎng)24在兩個(gè)方向上都是剛性的，中間網(wǎng)在兩個(gè)方向上都是可變形的。所有網(wǎng)的上端都與殼剛性連接。在網(wǎng)的下端，所述網(wǎng)之間通過(guò)底板38相互剛性連接。底板在軸向上可以自由運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)和吸附劑的重量懸吊在剛性外網(wǎng)上。當(dāng)熱脈沖通過(guò)吸附劑床移動(dòng)時(shí)，網(wǎng)被交替加熱和冷卻。外網(wǎng)軸向膨脹和收縮，在軸向擠壓和釋放吸附劑。其它網(wǎng)在軸向上是可變形，隨外網(wǎng)軸向運(yùn)動(dòng)。內(nèi)、外網(wǎng)徑向膨脹和收縮，徑向擠壓和釋放吸附劑。中間網(wǎng)與吸附劑徑向運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗趶较蛏鲜强勺冃蔚?，其結(jié)果是，在吸附劑床施加了很小的附加徑向擠壓力。
第三種變體包括內(nèi)側(cè)有三個(gè)或更多個(gè)同心可滲透圓柱體(即網(wǎng))的柱形殼22?？蓾B透網(wǎng)之間的環(huán)隙填充吸附劑46。內(nèi)網(wǎng)30在軸向和徑向上都是剛性的，外網(wǎng)24在軸向是可變形的，在徑向上是剛性的，中間網(wǎng)可軸向和徑向上都是可變形的。所有網(wǎng)的上端都與殼剛性連接。在網(wǎng)的下端，所述網(wǎng)之間通過(guò)底板38相互剛性連接。底板可以在軸向自由運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)和吸附劑的重量懸吊在剛性?xún)?nèi)網(wǎng)上。當(dāng)熱脈沖通過(guò)床移動(dòng)時(shí)，網(wǎng)被交替地加熱和冷卻。內(nèi)網(wǎng)軸向膨脹和收縮，在軸向上擠壓和釋放吸附劑。在軸向上是可變形的其它網(wǎng)，隨內(nèi)網(wǎng)在軸向上運(yùn)動(dòng)。內(nèi)、上網(wǎng)在徑向上膨脹和收縮，在徑向上擠壓和釋放吸附劑。中間網(wǎng)隨吸附劑床徑向運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗趶较蛏鲜强勺冃蔚?，其結(jié)果是，在吸附劑床上施加了很小的附加徑向擠壓力。
第四種變體包括內(nèi)側(cè)有四個(gè)或更多個(gè)同心可滲透圓柱體(即網(wǎng))的柱形殼22?？蓾B透網(wǎng)之間的環(huán)隙填充吸附劑46。內(nèi)網(wǎng)30和外網(wǎng)24在軸向是可變形的，在徑向上是剛性的，一個(gè)中間網(wǎng)在徑向上是可變形的，在軸向上是剛性的，其余中間網(wǎng)在兩個(gè)方向上都是可變形的。所有網(wǎng)的上端都與殼剛性連接。在網(wǎng)的下端，所述網(wǎng)之間通過(guò)底板38相互剛性連接，底板在軸向上可以自由運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)、吸附劑和底板的重量懸吊在徑向可變形而軸向剛性的中間網(wǎng)上。
相對(duì)于第二、三和四種變體，基本結(jié)構(gòu)和第一種變體是優(yōu)選的。這是因?yàn)榕c第二、三和四種變體相比，在基本結(jié)構(gòu)和第一種變體中網(wǎng)的軸向熱運(yùn)動(dòng)小得多。盡管如此，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，第二、三和四種變體的設(shè)計(jì)還是提供了一些優(yōu)點(diǎn)，包括這些設(shè)計(jì)能更好地適應(yīng)多層吸附劑床。
可以適應(yīng)于一層、兩層、三層吸附劑的其它網(wǎng)結(jié)構(gòu)變體分別列于表1-3中。這些表沒(méi)有窮盡所有具有雙向可變形性對(duì)徑向流吸附容器提供優(yōu)點(diǎn)的其它網(wǎng)結(jié)構(gòu)。為得到適應(yīng)于四、五、六等層吸附劑的結(jié)構(gòu)，可以形成類(lèi)似的表。作為一條規(guī)則，內(nèi)、外網(wǎng)在徑向上優(yōu)選為剛性的。如果這些網(wǎng)在徑向上是可變形的，則在制造過(guò)程中難以保持這網(wǎng)的圓柱形，在重復(fù)溫度循環(huán)中，可能逐漸變形。(如果內(nèi)、外網(wǎng)的徑向可變形性是由一層可滲透且可壓縮材料提供，這一規(guī)則不適用)。由于這種原因，認(rèn)為表1-3中所列結(jié)構(gòu)不如上面討論的基本結(jié)構(gòu)及其變體重要。
正如在上面針對(duì)基材結(jié)構(gòu)及其變體所進(jìn)行的討論和表1-3中所示，至少一個(gè)網(wǎng)在軸向和徑向上是可變形的(即至少一個(gè)網(wǎng)是雙向可變形的)。雙向可變形的網(wǎng)優(yōu)選為中間網(wǎng)。

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>網(wǎng)適應(yīng)與TSA循環(huán)有大溫度變化的能力與支管(manifolding)設(shè)置無(wú)關(guān)。這意味著本發(fā)明徑向流吸附容器與Z-型流支管設(shè)置(如圖1所示)、U-型流設(shè)置或“逆向U-型流設(shè)置”的作用一樣好(U-型流設(shè)置和逆向U-型流設(shè)置，請(qǐng)參看US 5,814,129。)進(jìn)一步，當(dāng)所處理的流動(dòng)徑向朝內(nèi)或徑向朝外通過(guò)吸附劑層時(shí)，以及容器倒轉(zhuǎn)時(shí)，網(wǎng)所起的作用也一樣好。
盡管本發(fā)明已討論了各種方案，可以理解，在不脫離權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明精神和范圍的前提下可以對(duì)這些方案作出各種改進(jìn)。進(jìn)一步說(shuō)，盡管本發(fā)明是按照低溫空氣分離設(shè)備的前端純化系統(tǒng)進(jìn)行討論的，可以理解，本發(fā)明也可以用其它類(lèi)型的反應(yīng)，其中變溫流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)顆粒材料的環(huán)形床，這些顆粒包括但不限于如催化劑的活性材料。
權(quán)利要求
1.一種徑向流吸附容器，包括具有縱軸的基本上為圓柱形的殼和多個(gè)基本上為圓柱形的網(wǎng)，每個(gè)網(wǎng)具有不同的直徑和與殼的縱軸基本平行的縱軸，網(wǎng)同心地設(shè)置在殼內(nèi)，其中至少一個(gè)網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。
2.權(quán)利要求1的徑向流吸附容器，其中，至少一個(gè)在軸向和徑向上都是可變形的網(wǎng)是中間網(wǎng)，所述中間網(wǎng)設(shè)置在外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)之間。
3.權(quán)利要求2的徑向流吸附容器，進(jìn)一步包括在至少一個(gè)中間網(wǎng)上的多個(gè)孔。
4.權(quán)利要求1的徑向流吸附容器，在至少兩個(gè)鄰網(wǎng)之間的環(huán)隙設(shè)置多層吸附劑顆粒。
5.一種徑向流吸附容器，包括基本上為圓柱形的殼，該殼具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)緊靠殼的第二端且與殼剛性連接的底板；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)，該外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與底板剛性連接；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，內(nèi)網(wǎng)在軸向是可變形的，在徑向上是剛性的，內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接；和至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)、外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)；每個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，每個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的，每個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
6.一種徑向流吸附容器，包括其本上為圓柱形的殼，該殼具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的可移動(dòng)底板，該底板具有朝向殼的第二端的下部表面；設(shè)置在殼內(nèi)、與殼的第二端相鄰且與殼剛性連接的支承件，支承件適合于支承地限制可折卸底板朝殼的第二端的軸向移動(dòng)，但允許朝殼的第一端軸向移動(dòng)；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)，該外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與底板剛性連接；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)，該內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，內(nèi)網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接；和至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)，每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端，其中，每一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的，每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛連接。
7.一種徑向流吸附容器，包括基本上為圓柱形的殼，該殼具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)；該外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，外網(wǎng)在軸向上是剛性的，在徑向上是剛性的，外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與設(shè)置在殼內(nèi)緊靠第二端的底板剛性連接；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)，該內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，內(nèi)網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接；和至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)，每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端，其中，每一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的，每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
8.一種徑向流吸附容器，包括基本上為圓柱形的殼，該殼具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)，該外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與設(shè)置在殼內(nèi)緊靠第二端的底板剛性連接；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)，該內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，內(nèi)網(wǎng)在軸向上是剛性的，在徑向上是剛性的，內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接；和至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)，每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端，其中，每一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的，每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
9.一種徑向流吸附容器，包括基本上為圓柱形的殼，該殼具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)，該外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，外網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，外網(wǎng)的下端與設(shè)置在殼內(nèi)緊靠第二端的底板剛性連接；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)，該內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，內(nèi)網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接；和多個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)，每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端，其中，一個(gè)中間網(wǎng)在徑向是可變形的，在軸向上是剛性的，至少一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的，其中，每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
10.一種徑向流吸附容器，包括基本上為圓柱形的殼，該殼具有縱軸、第一直徑、第一端和與第一端相對(duì)的第二端；設(shè)置在殼內(nèi)的可移動(dòng)底板，該底板具有朝向殼的第二端的下表面；設(shè)置在殼內(nèi)側(cè)、與殼的第二端相鄰且與殼剛性連接的支承件，支承件適合于支承地限制可移動(dòng)底板的軸向移動(dòng)；設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱形的外網(wǎng)，該外網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于殼的第一直徑的第二直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，外網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，外網(wǎng)的上端與殼的第一端剮性連接，外網(wǎng)的下端與底板剛性連接；設(shè)置在外網(wǎng)內(nèi)側(cè)的基本上為圓柱形的內(nèi)網(wǎng)，該內(nèi)網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，小于外網(wǎng)的第二直徑的第三直徑，上端和與上端相對(duì)的下端，其中，內(nèi)網(wǎng)在軸向上是可變形的，在徑向上是剛性的，內(nèi)網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，內(nèi)網(wǎng)的下端與底板剛性連接；和至少一個(gè)設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的基本上為圓柱形的中間網(wǎng)，每一個(gè)中間網(wǎng)具有與殼的縱軸基本上平行的縱軸，大于內(nèi)網(wǎng)的第三直徑的直徑，上端和下端，其中，每一個(gè)中間網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的，每一個(gè)中間網(wǎng)的上端與殼的第一端剛性連接，每一個(gè)中間網(wǎng)的下端與底板剛性連接。
11.權(quán)利要求3的徑向流吸附容器，其中孔以一種圖案設(shè)置，從而，在至少一個(gè)中間網(wǎng)上形成水平和垂直取向的梁元件。
12.權(quán)利要求11的徑向流吸附容器，其中梁元件是直線形的。
13.權(quán)利要求11的徑向流吸附容器，其中梁元件是有錐度的。
14.權(quán)利要求11的徑向流吸附容器，其中梁元件是曲線形和有錐度的。
15.權(quán)利要求11的徑向流吸附容器，其中梁元件設(shè)置成一種人字形圖案。
16.權(quán)利要求3的徑向流吸附容器，進(jìn)一步包括適合于防止吸附劑顆粒通過(guò)孔的細(xì)絲網(wǎng)材料。
17.具有權(quán)利要求1的徑向流吸附容器的一種低溫空氣分離設(shè)備。
18.一種組裝徑向流吸附容器的方法，包括以下步驟提供具有縱軸的基本上為圓柱形的殼；提供多個(gè)基本為圓柱形的網(wǎng)，每一個(gè)網(wǎng)具有不同的直徑和與殼的縱軸基本上平行的縱軸，其中至少一個(gè)網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的；和在殼的內(nèi)側(cè)同心地安裝網(wǎng)。
19.權(quán)利要求18的組裝徑向流吸附容器的方法，進(jìn)一步包括在至少兩個(gè)相鄰網(wǎng)之間的環(huán)隙內(nèi)提供多個(gè)吸附劑顆粒的步驟。
20.一種用于徑向流吸附容器的具有雙向可變形性的約束網(wǎng)的生產(chǎn)方法，包括以下步驟提供基本上為矩形的片材；和在片材上形成一種孔的圖案，從而，在片材上形成彎曲梁組件，使得片材在片材平面上的兩個(gè)垂直方向上是可變形的。
21.權(quán)利要求20的生產(chǎn)方法，進(jìn)一步包括由具有孔圖案的片材料形成圓柱體的步驟。
22.權(quán)利要求20的生產(chǎn)方法，其中梁是直線形的。
23.權(quán)利要求20的生產(chǎn)方法，其中梁是有錐度的。
24.權(quán)利要求20的生產(chǎn)方法，其中梁是曲線形而有錐度的。
25.權(quán)利要求20的生產(chǎn)方法，其中梁設(shè)置成一種人字形圖案。
26.一種用于一個(gè)有溫度急劇變化或大溫度梯度的工藝過(guò)程的網(wǎng)，包括一種具有一個(gè)多孔圖案的片材，其中，在片材上形成彎曲梁組件，使得片材在片材平面上的兩個(gè)垂直方向上是可變形的。
27.權(quán)利要求26的網(wǎng)，其中梁是直線形的。
28.權(quán)利要求26的網(wǎng)，其中梁是有錐度的。
29.權(quán)利要求26的網(wǎng)，其中梁是曲線形而有錐度的。
30.權(quán)利要求26的網(wǎng)，其中梁設(shè)置成一種人字形圖案。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種徑向流吸附容器、組裝這種容器的方法和生產(chǎn)用于這種容器的具有雙向可變形性的約束網(wǎng)。徑向流吸附容器包括具有縱軸的基本上為圓柱形的殼和多個(gè)同心地設(shè)置在殼內(nèi)的基本上為圓柱的網(wǎng)。每個(gè)網(wǎng)具有不同的直徑和與殼的縱軸基本平行的縱軸,至少一個(gè)網(wǎng)在軸向和徑向上都是可變形的。優(yōu)選地,至少一個(gè)在軸向和徑向上都是可變形的網(wǎng)是設(shè)置在外網(wǎng)和內(nèi)之間的中間網(wǎng)。
文檔編號(hào)B01D53/04GK1264610SQ00101820
公開(kāi)日2000年8月30日 申請(qǐng)日期2000年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月29日
發(fā)明者S·C·坦塔雷里 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司