專利名稱：旋轉(zhuǎn)閥空蝕的可能性降低的液-固逆流萃取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及萃取エ藝，且更具體地涉及用于在液-固逆流萃取期間降低旋轉(zhuǎn)閥空蝕(汽蝕)的可能性的系統(tǒng)和方法，所 述液-固逆流萃取在高產(chǎn)量條件下執(zhí)行。
背景技術(shù)：
液-固逆流萃取エ藝能夠?qū)崿F(xiàn)從混合成分流萃取ー種或多種期望產(chǎn)品，所述產(chǎn)品的純度通常超過利用其它類型的萃取エ藝可達到的純度。在典型的液-固逆流萃取エ藝期間，混合的成分給料流和脫附劑流被噴射到至少ー個吸附劑腔室內(nèi)，該吸附劑腔室容納多個固定的吸附劑床，同時產(chǎn)品流和萃余液/殘液流從吸附劑腔室被提取。在萃取エ藝期間，通過連續(xù)地改變凈流(net stream)被噴入吸附劑腔室和從吸附劑腔室被提取的位置來模擬固體吸附劑床的逆流流動。更具體地，以分步方式周期性地改變給料和脫附劑流被噴入的位置以及萃取物流和萃余液流從吸附劑腔室被提取的位置，以實現(xiàn)吸附劑腔室內(nèi)運動的濃度分布，其模擬固定的吸附劑床相對于液體供料的逆流流動而不需要吸附劑床的實際運動。凈流的噴射和提取點的連續(xù)運動可利用相對復(fù)雜的導(dǎo)管網(wǎng)絡(luò)和流量控制閥來完成。然而，為了消除對這種復(fù)雜的流動網(wǎng)絡(luò)的需要，本申請的受讓人UOP LLC已開發(fā)出ー種稱為“共平面歧管轉(zhuǎn)位/分度閥(co-planarmanifolding indexing valve)”或更簡單地稱為“旋轉(zhuǎn)閥”的特制閥。一般而言，旋轉(zhuǎn)閥包括靜止的軌道板和轉(zhuǎn)子板，該轉(zhuǎn)子板鄰近軌道板(例如，在其正上方)定位并且可在一系列轉(zhuǎn)位/分度位置(indexed position)之間相對于軌道板旋轉(zhuǎn)。軌道板和轉(zhuǎn)子板的鄰接面均在其中具有多個端ロ(本文稱為“轉(zhuǎn)位/分度端ロ(indexing port) ”)，其在轉(zhuǎn)子板在轉(zhuǎn)位位置之間旋轉(zhuǎn)時移動而變成對準(zhǔn)和未對準(zhǔn)。在液-固逆流萃取エ藝期間，轉(zhuǎn)子板循序地從ー個轉(zhuǎn)位位置移動到下一個轉(zhuǎn)位位置，以改變旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的端ロ對準(zhǔn)并從而改變流向和流出吸附劑腔室和被容納在其中的固定的吸附劑床的流。由低摩擦材料(例如，TEFLON )制成的密封片典型地定位在轉(zhuǎn)子板與軌道板之間，以幫助隔離流經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥的不同エ藝流。當(dāng)轉(zhuǎn)子板在床位置之間轉(zhuǎn)位時，設(shè)置在轉(zhuǎn)子板中的轉(zhuǎn)位端ロ暫時旋轉(zhuǎn)成與設(shè)置在軌道板中的對應(yīng)的轉(zhuǎn)位端ロ未對準(zhǔn)。因此，在轉(zhuǎn)位期間發(fā)生通過旋轉(zhuǎn)閥的材料流動路徑限制，這又引起旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的凈流的局部壓カ的暫時降低。雖然凈流的局部壓カ的降低可能相對適度，但在旋轉(zhuǎn)閥在高產(chǎn)量條件下操作的情況下，所述局部壓カ可潛在地下降到所述流的液相的汽化點或飽和壓力點/起泡點以下并且可能引起空蝕。空蝕可潛在地損壞旋轉(zhuǎn)閥的內(nèi)部構(gòu)件。特別地，空蝕可撕開或斷開設(shè)置在轉(zhuǎn)子板與軌道板之間的密封片材的暴露區(qū)域。因此，希望提供ー種液-固逆流萃取系統(tǒng)的實施例，其中在旋轉(zhuǎn)閥在高產(chǎn)量條件下轉(zhuǎn)位期間可靠地避免旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的空蝕。類似地，還希望提供一種用于在液-固逆流萃取エ藝期間降低旋轉(zhuǎn)閥空蝕的可能性的方法的實施例。本發(fā)明的實施例的其它希望的特征和特點將結(jié)合附圖和前面的背景技術(shù)從隨后的詳細描述和所附權(quán)利要求變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
提供了ー種液-固逆流萃取系統(tǒng)的實施例。在一個實施例中，該萃取系統(tǒng)包括吸附劑腔室和流體地聯(lián)接到該吸附劑腔室的旋轉(zhuǎn)閥。該旋轉(zhuǎn)閥在多個轉(zhuǎn)位位置中的每ー個位置將第一凈流引入吸附劑腔室中的不同區(qū)段。第一流量控制元件流體地聯(lián)接在旋轉(zhuǎn)閥與第一凈流的源之間，并且控制器以可操作的方式聯(lián)接到第一流量控制元件。該控制器配置成在旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間調(diào)節(jié)第一流量控制元件以減小第一凈流的流率并從而維持第一凈流的充分/足夠的壓力，以防止旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的空蝕。一種用于在液-固逆流萃取期間降低旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)空蝕的可能性的方法的實施例為進ー步的實施例。該方法通過如下類型的液-固逆流萃取系統(tǒng)內(nèi)所包括的控制器來執(zhí)行該系統(tǒng)包括在旋轉(zhuǎn)閥上游的至少ー個流量控制元件，所述流量控制元件用于調(diào)節(jié)供應(yīng)到旋 轉(zhuǎn)閥的至少ー股凈流的流率。該旋轉(zhuǎn)閥可在多個轉(zhuǎn)位位置之間移動。在一個實施例中，該方法包括在旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間命令所述至少ー個流量控制元件減小所述至少一股凈流的流率的步驟。


下文將結(jié)合以下附圖來描述本發(fā)明，其中同樣的標(biāo)號表示同樣的元件，并且其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例圖示的液-固逆流萃取系統(tǒng)的簡化流動示意圖；圖2是適于在圖I所示的液-固逆流萃取系統(tǒng)內(nèi)使用的示例性旋轉(zhuǎn)閥的截面圖；圖3和4分別是可包括在圖2所示的旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的示例性軌道板和示例性轉(zhuǎn)子板的平面圖；圖5是圖I所示的示例性萃取系統(tǒng)內(nèi)所包括的并且適合用于在轉(zhuǎn)位位置之間循序地移動圖2和4所示的轉(zhuǎn)子板的驅(qū)動組件的從上至下的視圖；和圖6-8是連續(xù)地圖示了在圖2所示的示例性旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ相對于軌道板轉(zhuǎn)位端ロ的運動的簡圖。
具體實施例方式下文的詳細描述在性質(zhì)上僅為示例性的且并非g在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和用途。此外，不存在受前文的現(xiàn)有技術(shù)描述或下文的詳細描述中所提出的任何理論約束的意圖。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例圖示的液-固逆流萃取系統(tǒng)10的簡化流動示意圖。液-固逆流萃取系統(tǒng)10用于利用脫附劑流18和固體吸附劑將混合的成分給料流12分離成萃余液流14和萃取物流16，如下文更充分所述。萃取物流16包含與脫附劑混合的ー種或多種期望產(chǎn)品，所述脫附劑可利用另外的下游處理設(shè)備例如萃取塔(為清楚起見圖I中未示出)來去除，以產(chǎn)生具有高純度(例如，接近或超過99. 9% (重量百分比)的純度)的最終萃取物流。盡管決不局限于特定類型的ー種或多種產(chǎn)品的萃取，但萃取系統(tǒng)10可用于從混合的C8芳族異構(gòu)體分離對ニ甲苯、間ニ甲苯和こ基苯(ehtyl-benzene)；從支鏈烴和環(huán)烴分離直鏈烷烴；從烷烴分離烯烴；從其它甲酚異構(gòu)體分離對甲酚和間甲酚；從其它甲基異丙基苯異構(gòu)體分離對甲基異丙基苯和間甲基異丙基苯；和從混合的糖分離果糖。總部在伊利諾斯州Des Plaines的本申請的受讓人UOP LLC已開發(fā)出用于從上列混合的成分給料回收每ー種產(chǎn)品的具體方法。液-固逆流提取系統(tǒng)和エ藝的產(chǎn)品族由UOPLLC在聯(lián)邦注冊商標(biāo)SORBEX 下市售。在圖I所示的簡化示例中，液-固逆流提取系統(tǒng)10包括至少ー個吸附劑腔室22、旋轉(zhuǎn)閥24、旋轉(zhuǎn)閥致動器26、旋轉(zhuǎn)閥位置傳感器28、系統(tǒng)控制器30和多個流量控制元件32。吸附劑腔室22容納被保持在限定腔室22的容器34內(nèi)的多個固定的吸附劑床。在圖示的示例中，吸附劑腔室22容納11個固定的吸附劑床36-46，其以基本上規(guī)則的間隔沿吸附劑腔室22的縱向軸線間隔開。除該示例外，吸附劑腔室22內(nèi)所容納的固定吸附劑床的 數(shù)量和間距在液-固逆流萃取系統(tǒng)10的不同實施例中將變化。此外，雖然在圖I中被圖示為包括單個吸附劑腔室22，但在替換實施例中萃取系統(tǒng)10可包括兩個或更多個吸附劑腔室；例如，在一種實施方案中，萃取系統(tǒng)10可包括在兩個吸附劑腔室之間分隔的總計24個固定的吸附劑床。液-固逆流萃取系統(tǒng)10還可包括附加處理設(shè)備(例如，用于脫附劑分離和再循環(huán)的萃余液塔和萃取物塔)，其在行業(yè)內(nèi)是眾所周知的并且在此不加以描述。吸附劑腔室22 (或者更精確地說，容器34)具有用于分別接收和排放供料流12、萃余液流14、萃取物流16和脫附劑流18的多個入口和出ロ。導(dǎo)管網(wǎng)絡(luò)將旋轉(zhuǎn)閥24的入口和出ロ分別流體地聯(lián)接到吸附劑腔室22的出口和入口。吸附劑腔室22的端ロ、旋轉(zhuǎn)閥24的端口和將這些端ロ流體地連接的導(dǎo)管通過流動管線47-58在圖I中被示意性地示出。具體地，如圖I中通過流動管線48-58所示，容器34包括對應(yīng)于或轉(zhuǎn)位到吸附劑腔室22內(nèi)的吸附劑床36-46的多個側(cè)壁端ロ。容器34還包括通過流動管線64流體地聯(lián)接以完成循環(huán)泵送(pump-around)回路的上入口 60和下出口 62。循環(huán)泵送泵66定位在循環(huán)泵送回路內(nèi)，并且當(dāng)通電時使通過下出口 62接收的液相返回吸附劑腔室22的上入口 60。可酌情改變循環(huán)泵送泵66的速度，以在液-固逆流萃取エ藝期間控制通過吸附劑腔室22的液體循環(huán)率。除了對應(yīng)于流動管線47-58的端ロ之外，旋轉(zhuǎn)閥24還包括(i)用于接收給料流12的專用給料入口 68，(ii)用于接收脫附劑流18的專用脫附劑入口 70，(iii)用于排放萃取物流16的專用萃取物出ロ 72，和(iv)用于排放萃余液流14的專用萃余液出ロ 74。旋轉(zhuǎn)閥24，且具體而言旋轉(zhuǎn)閥24內(nèi)所包括的轉(zhuǎn)子板76 (下文結(jié)合圖2、4和6-8描述)可在多個轉(zhuǎn)位床位置之間移動。旋轉(zhuǎn)閥24構(gòu)造成根據(jù)轉(zhuǎn)子板76的轉(zhuǎn)位位置將給料入口 68、脫附劑入口 70、萃取物出ロ 72和萃余液出ロ 74流體地聯(lián)接到流動管線47-58的不同組合。為幫助說明此概念，圖I描繪了在萃取エ藝期間的給定接合點的萃取系統(tǒng)10，其中流動管線48、51、55和58分別流體地聯(lián)接到給料入口 68、萃取物出ロ 72、脫附劑入口 70和萃余液輸出端ロ 74，如圖I中通過實線所示；而流動管線47、49、50、52-54和57暫時未啟用，如圖2中通過虛線所示。因此，旋轉(zhuǎn)閥24提供了在各轉(zhuǎn)位位置中去往和來自吸附劑腔室22和固定的吸附劑床36-46的不同流。圖2是圖示了根據(jù)ー個示例性實施例的旋轉(zhuǎn)閥24的截面圖。除轉(zhuǎn)子板76以外，旋轉(zhuǎn)閥24包括軌道板78和定位在軌道板78上方并由其支承的鐘形外殼80。轉(zhuǎn)子板76鄰近軌道板78 (例如，在其正上方)定位并由外殼80封罩。軌道板78包括許多外部端ロ，該外部端ロ與上文所述的各種流動管線和凈流源聯(lián)接，如圖2中通過導(dǎo)管82總體所示。還設(shè)置有穿過鄰近轉(zhuǎn)子板76的軌道板78的上表面的許多轉(zhuǎn)位端ロ。這可以通過參見圖3更充分地了解，圖3是軌道板78的從上至下的視圖，圖示了形成在其中的多個轉(zhuǎn)位端ロ 84。如在圖3中可以看出，軌道板轉(zhuǎn)位端ロ 84在軌道板78的上表面的外環(huán)狀部分周圍成角度地間隔開。轉(zhuǎn)位端ロ 84均可轉(zhuǎn)位到吸附劑腔室22內(nèi)的不同固定的吸附劑床36-46。也可在軌道板78的上表面中設(shè)置附加流動通道(例如，多個同心的環(huán)狀開ロ或凹槽)，如圖3中以85大致所示。圖4是根據(jù)一個示例性實施例圖示的轉(zhuǎn)子板76的立體圖。轉(zhuǎn)子板76包括穿過轉(zhuǎn)子板76的下表面設(shè)置的多個轉(zhuǎn)位端ロ 86。轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ 86形成在轉(zhuǎn)子板76的下表面的外環(huán)狀部分中并且定位成與軌道板轉(zhuǎn)位端ロ 84(圖3)的不同組合對準(zhǔn)，如由轉(zhuǎn)子板76的旋轉(zhuǎn)位置所決定。如圖3和4中以90進ー步所示，附加流動通道(例如，弓形開ロ、凹槽、槽等)也可形成在轉(zhuǎn)子板的下表面中并且定位成與軌道板78的流動通道85 (圖3)對準(zhǔn)并 從而當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥24被組裝好時提供板76和78之間的進一歩的流體連通。轉(zhuǎn)子板76還可包括多個交叉管線88(圖2中示出了其中之一)，其將轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ 86和流動通道90流體地互相連接。借助于非限制性的示例，US 3，040，777和US 4，633，904中提供了對適合用作旋轉(zhuǎn)閥24的旋轉(zhuǎn)閥的進ー步的描述。繼續(xù)參考圖2，旋轉(zhuǎn)閥24還裝備有包括閥致動器26和豎直驅(qū)動軸92的驅(qū)動組件96。驅(qū)動軸92的下端固定地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子板76 ;例如，如圖2所示，驅(qū)動軸92的下端可被接納在從轉(zhuǎn)子板76的主體向上延伸的環(huán)狀套圈94內(nèi)。閥致動器26接合驅(qū)動軸92的上端部分，并且當(dāng)被致動時響應(yīng)于通過控制器30 (圖I)接收的命令信號而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸92以使轉(zhuǎn)子板76在轉(zhuǎn)位床位置之間移動。驅(qū)動組件96還包括聯(lián)接到驅(qū)動軸92的上端的外部刻度盤98，以提供驅(qū)動軸92的當(dāng)前角位置和因此轉(zhuǎn)子板76的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)位置的視覺指示。圖5是更詳細地圖示了示例性驅(qū)動組件96的從上至下的平面圖。在該具體示例中，驅(qū)動組件96包括共同用作閥致動器16的缸筒100、活塞102和伺服馬達104。驅(qū)動組件96還包括棘爪106和棘輪臂108。棘輪臂108的一端利用例如螺栓110與活塞102的終端樞轉(zhuǎn)地結(jié)合。棘輪臂108的相對端接合直齒輪112，該直齒輪112固定地聯(lián)接到驅(qū)動軸92 (從圖5中的視圖被隱藏)。如圖5中以假想線所示，活塞102可在至少三個位置之間移動完全縮回的位置、中間位置和完全伸出的位置(在圖5中分別被標(biāo)識為和“C”)。隨著活塞102從位置A經(jīng)位置B伸出到位置C，棘輪臂108接合齒輪112的齒，以使齒輪112和因此驅(qū)動軸92 (圖2)旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角位移。這又引起驅(qū)動軸92和因此轉(zhuǎn)子板76的分步旋轉(zhuǎn)。齒輪112和棘輪臂108的尺寸、齒輪齒數(shù)和活塞102的平移范圍優(yōu)選被選擇成使得每一分步旋轉(zhuǎn)均引起轉(zhuǎn)子板76從ー個轉(zhuǎn)位位置移動到下一個轉(zhuǎn)位位置。這樣，活塞102僅需伸出和縮回一次，以循序地使轉(zhuǎn)子板76前移到下一個轉(zhuǎn)位床位置。隨著活塞102縮回，棘爪106在其新確立的轉(zhuǎn)位位置使直齒輪112與轉(zhuǎn)子板76接合直到活塞102再次被控制器30(圖I)致動。伺服馬達104可采取適合用于這樣致動活塞102的任何形式，例如液カ致動器。在一優(yōu)選實施例中，伺服馬達104是電動伺服馬達。圖6-8是圖示了在旋轉(zhuǎn)閥24(圖I和2)在轉(zhuǎn)位位置之間運動期間轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ 86相對于軌道板轉(zhuǎn)位端ロ 84的運動的圖。參見圖6，具體而言，示出了第一轉(zhuǎn)位床位置，其中轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ 86與軌道板轉(zhuǎn)位端ロ 74的第一組合對準(zhǔn)。相比之下，圖8圖示了第ニ轉(zhuǎn)位位置，其中轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ 86與軌道板轉(zhuǎn)位端ロ 74的第二組合對準(zhǔn)。圖7圖示了中間或中途位置，轉(zhuǎn)子板76在從圖6所示的轉(zhuǎn)位位置過渡到圖8所示的轉(zhuǎn)位位置時旋轉(zhuǎn)通過該位置，如圖7中通過箭頭114所示。隨著轉(zhuǎn)子板在床位置之間轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ 86暫時旋轉(zhuǎn)成與軌道板轉(zhuǎn)位端ロ 84未對準(zhǔn)。因此，每當(dāng)轉(zhuǎn)子板或者更一般而言旋轉(zhuǎn)閥24在轉(zhuǎn)位位置之間移動時，會發(fā)生跨轉(zhuǎn)子板/軌道板接ロ的材料阻塞或截面流動面積的減小。如通過參見圖6-8可了解的，這種截面流動面積的減小隨著轉(zhuǎn)子板首先從其當(dāng)前轉(zhuǎn)位位置(例如，圖6所示的轉(zhuǎn)位位置)旋轉(zhuǎn)時逐漸增加，在中間或中途位置(例如，圖7所示的中間位置)達到頂峰，然后逐漸減少直到轉(zhuǎn)子板充分旋轉(zhuǎn)到其新的轉(zhuǎn)位位置(例如，圖8所示的轉(zhuǎn)位位置)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥在高產(chǎn)量條件下操作時，這些材料流動路徑限制可導(dǎo)致凈流的局部壓カ下降到流的液相的汽化點或飽和壓力點以下。空蝕因此可出現(xiàn)并潛在地損壞旋轉(zhuǎn)閥24的內(nèi)部構(gòu)件。
為了防止旋轉(zhuǎn)閥24內(nèi)的空蝕，控制器30在旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間命令流量控制元件32暫時限制凈流流率。通過減小凈流流率，可在旋轉(zhuǎn)閥24內(nèi)維持凈流的充足局部壓カ以防止空蝕。更具體而言，控制器30可調(diào)節(jié)流量控制元件32以減小供應(yīng)到旋轉(zhuǎn)閥24的凈流的流率并從而將凈流的局部壓カ維持在超過所述流的液相的汽化點或飽和壓力點的最低壓カ閾值之上。如本文出現(xiàn)的，用語“在旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間”和類似用語包括轉(zhuǎn)子板在轉(zhuǎn)位床位置之間移動的時段，以及緊接在轉(zhuǎn)子板的轉(zhuǎn)位運動之前(例如，數(shù)秒之前)的時段。應(yīng)注意，給定流量控制元件32的調(diào)節(jié)可采取流量控制閥的形式。表達為無量綱比值Cf或臨界流動系數(shù)(Critical Flow Factor)的在控制閥出口處的壓カ恢復(fù)根據(jù)控制閥幾何構(gòu)型而顯著不同。可歸咎于管道摩擦的壓カ損失隨著流速的平方變化(達西公式)，并且凈流流率的適度減小將在該流流到旋轉(zhuǎn)閥24時引起歸咎于管道摩擦的壓カ損失的相對大的減小。因此，凈流在其飽和壓力點之上到達旋轉(zhuǎn)閥。因此，通過經(jīng)由對給定流量控制元件32的調(diào)節(jié)而暫時減小通向旋轉(zhuǎn)閥的給定導(dǎo)管或管道的流率，可最終提高可在旋轉(zhuǎn)閥24處獲得的凈流的壓力，以防止旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間的空蝕。下文更充分地描述控制器30可命令流量控制元件32在轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位期間暫時限制凈流流率并從而消除(preempt)旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的空蝕的方式。如圖I所示的簡化流動示意圖所示,流量控制元件32包括第一流量控制元件32 (a)——其定位在給料入ロ 68上游以選擇性地控制給料流12的流率，和第二流量控制元件32(b)——其定位在脫附劑入口 70上游以選擇性地控制脫附劑流18的流率。附加流量控制元件也優(yōu)選定位在旋轉(zhuǎn)閥24的端口上游，其周期性地從吸附劑腔室22接收萃取物流和萃余液流(為清楚起見圖I中僅示出兩個這樣的流量控制元件32 (c)和32(d))。每股流均可具有不同的最低壓カ閾值，視流組分、溫度和其它操作參數(shù)而定。因此，與用于減小脫附劑流18的流率的流量控制元件32(b)相比，控制器30可命令在圖示的示例中用于減小給料流12的流率的流量控制元件32(a)在旋轉(zhuǎn)閥24轉(zhuǎn)位期間或多或少大幅地減小給料流12的流率。流量控制元件32因此均在旋轉(zhuǎn)閥24的不同入口與凈流之一的源之間流體地聯(lián)接，所述源在萃取物流16和萃余液流14的情形中可為吸附劑腔室22或者在給料流12和脫附劑流18的情形中可為在萃取系統(tǒng)10外部的源。流量控制元件32均可采取適合用于響應(yīng)于從控制器30接收的命令信號而暫時減小凈流的流率的任何裝置的形式。例如，每個流量控制元件32均可采取具有變速馬達的泵的形式，在這種情形中控制器30可通過降低泵馬達速度來減小通過泵的流率。除前述形式夕卜，流量控制元件32均優(yōu)選采取能夠響應(yīng)于從控制器30接收的命令信號而提供凈流流率的相對迅速的減小的流量控制閥的形式。在這種情形中，每個流量控制閥在正常情況下均可駐留在全開位置，并且控制器30可在旋轉(zhuǎn)閥24轉(zhuǎn)位期間命令流量控制閥移動到部分關(guān)閉的位置。流量控制元件32與旋轉(zhuǎn)閥24充分間隔開或偏移，如沿它們各自的流動管線所進行的，以允許在到達旋轉(zhuǎn)閥24前恢復(fù)歸咎于凈流流速的減小的任何局部壓カ損失，如前文所述。控制器30可采取任何形式，并且可包括適合用于提供文中所述的控制功能的任何數(shù)量的構(gòu)件。特別地，控制器30可包括任何數(shù)量的単獨的微處理器、存儲器、電源、存儲裝置、接ロ卡、軟件程序和指令以及適合用于在旋轉(zhuǎn)閥24轉(zhuǎn)位期間調(diào)節(jié)流量控制元件32以限制通向旋轉(zhuǎn)閥24的凈流流率的其它通常公知的構(gòu)件，或者與其協(xié)作。在一個實施例中，控制器30采取普遍稱為首字母縮略語“ACCS”的吸附劑腔室控制系統(tǒng)的形式。本文所述的方法方便地作為在旋轉(zhuǎn)閥24轉(zhuǎn)位期間通過控制器30來執(zhí)行的轉(zhuǎn)位流量控制算法來實 行。在其中控制器30在正常情況下執(zhí)行閉環(huán)或自動流量控制體系例如比例帯、積分和微分(“P-I-D”)流量控制體系的實施例中，控制器30可在旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間暫停執(zhí)行自動流量控制體系而代之以執(zhí)行轉(zhuǎn)位流量控制算法。在旋轉(zhuǎn)閥24的轉(zhuǎn)位完成之后，隨后可重新確立自動流量控制體系并且流率返回到它們的先前值。在一優(yōu)選實施例中，控制器30至少部分基于從位置傳感器28接收的指示轉(zhuǎn)子板76的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)位置的數(shù)據(jù)而命令流量控制元件32減小各凈流的流率。特別地，控制器30可利用ー個或多個P-I-D算法基于從位置傳感器28接收的數(shù)據(jù)計算跨轉(zhuǎn)子板和軌道板的接ロ的截面流動面積的減小。然后，控制器30可命令流量控制元件32均與計算出的節(jié)流大致成比例地減小其相應(yīng)的凈流的流率。在這方面，位置傳感器28可采取任何適合用于直接或間接地監(jiān)控轉(zhuǎn)子板76的旋轉(zhuǎn)位置的形式。在一個實施例中，位置傳感器28采取監(jiān)控轉(zhuǎn)子板76的旋轉(zhuǎn)位置或驅(qū)動軸92(圖2)的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)編碼器的形式。在其中閥致動器16采取線性致動器(例如，圖5所示的缸筒100)的形式的實施例中，位置傳感器28優(yōu)選采取線性可變差動變壓器的形式。例如，如圖3大致所示，位置傳感器28可安裝在缸筒100上并且向控制器30 (圖I)提供指示活塞102的轉(zhuǎn)變(平移)位置的數(shù)據(jù)。位置傳感器28可在例如O. I秒的預(yù)定采樣率下向控制器30連續(xù)提供這種數(shù)據(jù)。在其中位置傳感器28采取監(jiān)控活塞102 (圖5)的平移位置的線性可變差動變壓器的形式的實施例中，控制器30可基于活塞102的平移位置或運動而確定應(yīng)該減小凈流流率的程度。特別地，控制器30可命令流量控制元件32使得凈流流率在活塞102的初始伸出期間逐漸減小，凈流流率的減小在活塞102的中間行程達到頂峰，并且凈流流率的減小逐漸減少直到活塞120到達其完全伸出的位置。這樣，凈流流率的減小將與跨轉(zhuǎn)子板/軌道板接ロ的截面流動面積的減小大致對應(yīng)，如上文結(jié)合圖6-8所述。然而,應(yīng)注意,活塞102的平移運動與轉(zhuǎn)子板76的旋轉(zhuǎn)運動之間可能由于驅(qū)動軸92的扭轉(zhuǎn)變形(通常稱為“軸卷曲(windup)”)而出現(xiàn)ー些延遲。如果是這種情況，則控制器30優(yōu)選配置成通過在活塞102的平移運動的檢測與命令流量控制元件32減小通向旋轉(zhuǎn)閥24的凈流流量之間引入合適的定時延遲來補償軸卷曲。
前文已這樣提供了液-固逆流萃取系統(tǒng)的實施例，其中即使在高產(chǎn)量條件下操作，在旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間也可靠地避免了旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的空蝕。在某些實施例中，上述液-固逆流萃取系統(tǒng)采用了至少ー個閥傳感器來在旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間監(jiān)控轉(zhuǎn)子板位置，并且控制器配置成估計旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的流動路徑限制和因此局部壓カ條件。在這種實施例中，控制器可執(zhí)行合適的控制算法，以通過在轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位期間暫時限制凈流流率來消除旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的空蝕。前文還已提供一種用于在液-固逆流萃取エ藝期間降低旋轉(zhuǎn)閥空蝕的可能性的方法的實施例。該方法的實施例可通過如下類型的液-固逆流萃取系統(tǒng)內(nèi)所包括的控制器來執(zhí)行該系統(tǒng)包括在旋轉(zhuǎn)閥上游的至少ー個流量控制元件，用于調(diào)節(jié)供應(yīng)到旋轉(zhuǎn)閥的至少ー股凈流的流率，該旋轉(zhuǎn)閥可在多個轉(zhuǎn)位位置之間移動。在一個實施例中，該方法包括在旋轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)位期間命令所述至少ー個流量控制元件減小所述至少一股凈流的流率的步驟。雖然已在前文的詳細描述中提出至少ー個示例性實施例，但應(yīng)了解，存在非常多的變型。還應(yīng)了解，所述ー個或多個示例性實施例只是示例，且并非g在以任何方式來限制 本發(fā)明的范圍、實用性或構(gòu)造。相反，前文的詳細描述將給本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供用于實施本發(fā)明的示例性實施例的方便的路線圖，可以理解，可對在示例性實施例中描述的元件的功能和布置作出各種更改而不脫離如在所附權(quán)利要求和它們的法定等同方案中提出的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種液-固逆流萃取系統(tǒng)，包括 具有構(gòu)造成接收至少第一凈流的多個入口的吸附劑腔室； 聯(lián)接到所述吸附劑腔室并且能夠在多個轉(zhuǎn)位位置之間移動的旋轉(zhuǎn)閥，所述旋轉(zhuǎn)閥在所述轉(zhuǎn)位位置中的每ー個位置將所述第一凈流引入所述吸附劑腔室的不同入口； 在所述旋轉(zhuǎn)閥的第一入口與所述第一凈流的源之間流體地聯(lián)接的第一流量控制元件；和 控制器，所述控制器以可操作的方式聯(lián)接到所述第一流量控制元件，并且在所述旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間調(diào)節(jié)所述第一流量控制元件以減小所述第一凈流的流率并從而維持所述第一凈流的足夠的局部壓力，以防止所述旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的空蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液-固逆流萃取系統(tǒng)，其中，所述第一流量控制元件包括流量控制閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液-固逆流萃取系統(tǒng)，其中，所述流量控制閥在正常情況下駐留在打開位置，并且其中所述控制器在所述旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間命令所述流量控制閥移動到部分地關(guān)閉的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液-固逆流萃取系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)閥包括 其中具有多個軌道板轉(zhuǎn)位端ロ的軌道板；和 其中具有多個轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ并且能夠在所述多個轉(zhuǎn)位位置之間相對于所述軌道板旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子板，所述多個軌道板轉(zhuǎn)位端ロ在所述轉(zhuǎn)位位置中的每ー個位置與所述多個轉(zhuǎn)子板轉(zhuǎn)位端ロ的不同組合對準(zhǔn)，以確定所述第一凈流通過所述旋轉(zhuǎn)閥的路線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液-固逆流萃取系統(tǒng)，還包括聯(lián)接到所述旋轉(zhuǎn)閥和所述控制器的位置傳感器，所述位置傳感器配置成向所述控制器提供指示所述轉(zhuǎn)子板的旋轉(zhuǎn)位置的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液-固逆流萃取系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成在所述旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間至少部分地基于從所述位置傳感器接收的數(shù)據(jù)而減小所述第一凈流的流率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液體-溶劑逆流萃取系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成 在所述旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間至少部分地基于從所述位置傳感器接收的數(shù)據(jù)而計算跨所述轉(zhuǎn)子板和所述軌道板的接ロ的截面流動面積的減小；并且 與計算出的截面流動面積的減小大致成比例地減小所述第一凈流的流率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體-溶劑逆流萃取系統(tǒng)，還包括聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子板和所述控制器的旋轉(zhuǎn)閥致動器，所述旋轉(zhuǎn)閥致動器配置成響應(yīng)于從所述控制器接收的命令信號而使所述轉(zhuǎn)子板在所述轉(zhuǎn)位位置之間移動，所述位置傳感器監(jiān)控所述旋轉(zhuǎn)閥致動器的運動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液體-溶劑逆流萃取系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)閥致動器包括 缸筒；和 以可平移的方式安裝在所述缸筒上的活塞； 其中，所述位置傳感器包括監(jiān)控所述活塞的平移運動的線性可變差動變壓器。
10.一種用于在液-固逆流萃取期間降低旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的空蝕的可能性的方法，所述方法通過如下類型的液-固逆流萃取系統(tǒng)內(nèi)包括的控制器來執(zhí)行所述系統(tǒng)包括在所述旋轉(zhuǎn)閥上游的至少ー個流量控制元件，所述流量控制元件用于調(diào)節(jié)供應(yīng)到所述旋轉(zhuǎn)閥的至少ー股凈流的流率，所述旋轉(zhuǎn)閥能夠在多個轉(zhuǎn)位位置之間移動，所述方法包括在所述旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)位期間命令所 述至少ー個流量控制元件減小所述至少一股凈流的流率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)閥空蝕的可能性降低的液-固逆流萃取系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種液-固逆流萃取系統(tǒng)的實施例，還提供一種用于在液-固逆流萃取期間降低旋轉(zhuǎn)閥空蝕的可能性的方法的實施例。在一個實施例中，該萃取系統(tǒng)包括吸附劑腔室和流體地聯(lián)接到該吸附劑腔室的旋轉(zhuǎn)閥。該旋轉(zhuǎn)閥在多個轉(zhuǎn)位位置中的每一個位置將第一凈流引入吸附劑腔室中的不同區(qū)段。第一流量控制元件在旋轉(zhuǎn)閥與第一凈流的源之間流體地聯(lián)接，并且控制器以可操作的方式聯(lián)接到該第一流量控制元件。該控制器配置成在旋轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)位期間調(diào)節(jié)第一流量控制元件減小第一凈流的流率并從而維持第一凈流的充分壓力，以防止旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)的空蝕。
文檔編號B01D15/10GK102688609SQ20121007779
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者F-M·諾瓦克, L·H·佩滕吉爾 申請人:環(huán)球油品公司