[发明专利]使用导热接触器结构吸附分离气体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸附式分离气体的方法和系统。具体来说，本发明涉及使用变温吸附方法在导热的、平行通道式流体接触器结构吸附分离气体的方法，以及并入导热的平行通道式流体接触器结构的系统。

背景技术

现有技术中，变温吸附方法用于多组分流体混合物尤其是气体混合物的吸附分离。许多传统的变温吸附方法用于在吸附材料上优先吸附进料气体混合物中一个组分，以将其从其余进料气体混合物组分中分离，随后再生所述吸附材料，以解吸所吸附的组分并允许所述吸附材料的循环利用。但是，传统的变温吸附方法通常效率较低，部分原因是吸附分离系统中所用的吸附材料的解吸或再生时热和/或质量迁移现象的限制，也因为变温吸附过程中吸附阶段的限制。

通常的传统温度吸附过程的一个缺点是进料气体组分在吸附材料的低效吸附，这可能由于在移动经过吸附材料时随着气体组分吸附所释放的吸附热所导致的吸附前缘温度的快速增加。在许多传统变温吸附方法中，这种在吸附时吸附材料的温度增加可能导致与吸附材料中的“热点”关联的下降的吸附能力和变温吸附过程效率的相应下降。传统的变温吸附过程的另一个缺点是吸附材料的不充分的解吸或再生，这可能由于为了满足在解吸或再生时吸附的混合物解吸所需的热量而均匀加热吸附材料的难度。这种加热吸附材料的不均匀性通常可能导致与吸附材料中“冷点”关联的气体组分的滞留吸附，或者要求用不必要的大的热通量来充分解吸气体组分，这导致不理想的高的加热成本和使得吸附材料在解吸后不必要地过度加热。

而且，传统的变温吸附方法通常使用接触器结构诸如吸附床，以将气体组分与吸附材料相接触。示例性公知的吸附接触器包括用于吸附式气体分离过程的装填珠或平行板吸附结构，所述吸附式气体分离过程例如是变温和/或变压吸附过程。但是，现有技术的一些吸附式接触器有下列缺点：接触器结构的差的流体动力学、质量迁移和热性能。在这些情形，差的热性能会不理想地导致高的热质量和/或低于理想的热导率，高的热质量可能需要不理想的、大的热量流量来实现所述结构内的给定的温度变化，低于理想的热导率可能导致例如在所述结构内不理想的、大的温差。现有技术的一些吸附式接触器的这种不理想的热性能可能造成如上所述的传统的变温吸附方法的一些缺点。除了热迁移缺点，一些传统的变温吸附结构的差的流体力学性能可能因为流体化受限而不理想地限制流体吞吐量，例如在装填珠吸附床的情形。另外，在一些传统系统中，不理想的低质量传递速率会限制允许的循环速度，并会通过将系统的吸附选择性限制为吸附剂固有的平衡选择性来降低循环的吸附-解吸过程的动态选择性，其对分离给定流体混合物可能偏低。

发明内容

本发明的一个目的在于提供克服现有技术一些缺点的变温吸附方法。

本发明的另一个目的在于提供使用克服现有技术一些缺点的、利用平行通道式吸附剂接触器结构的变温吸附方法，用于分离流体混合物中的第一和第二流体组分。

本发明的又一个目的在于提供克服现有技术一些缺点的变温吸附气体分离方法，用于根据本发明从烟道气进料混合物中分离二氧化碳。