本发明专利技术涉及一种用于在低于环境温度下分离气体混合物的方法。根据所述方法，将气体混合物(1，7)送到隔热室(E)中、冷却并且在放置于该室内部的柱(23)中分离以便产生至少两种流体，该至少两种流体中的每一种富含来自该气体混合物的组分。来自该方法的至少一种流体经由与至少一个加热构件的热交换在该室内部被加热或者被蒸发，该至少一个加热构件包括至少一个具有磁致热特性并且被内置到能够传导磁通量的回路内的元件。该元件交替地与由该有待被加热的流体组成的冷源、以及由比该有待被加热的流体更热的源组成的热源(4)热接触，并且经由磁致热效应的磁通量变化产生电能和/或机械能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于在低于环境温度、或者甚至低温下分离的方法和设备。该分离可以是通过蒸馏和/或通过分凝和/或通过吸收的分离。使用至少一个柱进行该分离，该至少一个柱(以其最简单的形式简化)可以是分相器。磁制冷是基于使用具有磁致热效应的磁性材料。当磁性材料经受施加外部磁场时，可逆的这种效应导致磁性材料的温度变化。使用这些材料的最佳范围位于它们的居里温度(Tc)的附近。这是因为磁化变化以及因此磁熵改变越大，它们温度的改变越大。当该材料被放置在磁场中时当该材料的温度增加时，该磁致热效应被认为是直接的，并且当它被放置在磁场中时当它冷却时，该磁致热效应被认为是间接的。本说明书的剩余部分将对于直接情况给出，而如何将此再应用到间接情况对于本领域的技术人员是显而易见的。存在基于这种原理的若干类似的动态循环。常规的磁制冷循环在于i)磁化该材料以便增加其温度，ii)在恒定磁场中冷却该材料以便散热，iii)使该材料退磁以便使其冷却，并且iv)在恒定(总体上零)磁场中加热该材料以便吸热。磁制冷装置使用由磁致热材料制成的元件，当这些元件被磁化时它们产生热量并且当这些元件被退磁时它们吸收热量。它可以使用磁致热材料再生器以便扩大在“热源”与“冷源”之间的温度差：然后该磁制冷被认为是使用主动再生的磁制冷。在EP-A-2551005中已知的惯例是使用该磁致热效应来将冷量供给一种用于其低于环境温度分离的方法。如果这些磁致热材料经受变化的温度，它们的磁导率变化。使用这些材料的最佳范围位于它们的居里温度(Tc)的附近。从Alves等人的“使用NiFe合金和Gd的热磁电动机的模拟(Simulation of a Thermomagnetic Motor using NiFe Alloy and Gd)”，2012年，关于在环境温度下的磁冷的第五届国际会议(5th International Conference on Magnetic Cold at Ambient Temperature)，已知的惯例是通过修改由具有磁致热效应的材料创造的磁场将热转化为动力功和/或转化为电力。该场的修改使得有可能创造动力功和/或电流。在FR-A-2914503和US-A-8453466中给出了使用具有磁致热效应的材料、使用冷源和热源的发电机的实例。热泵是一种热力学装置，该装置使得有可能将一定量的热从被认为是“发射体”的介质(供给介质)(被称为“冷”源)转移至热“接收体”介质(被称为“热”源)中。该冷源是从其中取出热量的介质并且该热源是再注入该热量的介质，该冷源处于比该热源更冷的温度下。现有技术中用于这种类型的应用的常规循环是压缩-冷却(冷凝)-膨胀-再加热(蒸发)制冷液的热力学循环。环境温度是该方法位于的环境空气的温度，或者可替代地，与该空气温度相连接的冷却水回路的温度。低于环境温度是低于环境温度至少10℃。低温是低于-20℃、或者甚至低于-55℃、或者甚至低于-100℃。EP-A-2604824描述了一种根据权利要求1的前序部分所述的方法。本专利技术的一个目的是克服以上提出的现有技术缺点中的所有或一些。本专利技术的一个目的是在一种用于在低于环境温度下分离的方法中利用由低温液体的蒸发产生的冷量。根据本专利技术的一个主题，提供了一种用于在低于环境温度、或者甚至低温下分离气体混合物的方法，其中将一种气体混合物送到隔热室中、冷却并且在放置于该室内部的柱中分离，以便产生至少两种流体，该至少两种流体中的每一种富含该气体混合物的组分，来自该方法的至少一种流体通过与至少一个加热构件的热交换在该室内部被加热、或者甚至被蒸发，其特征在于，该至少一个加热构件包括至少一个具有磁致热特性并且被整合到能够传导磁通量的回路内的元件，所述至少一个元件交替地与由有待被加热的流体或者甚至有待被蒸发的液体组成的冷源、以及由比该有待被加热的流体更热的周围环境或另一种源组成的热源热接触，并且经由该磁致热效应的磁通量变化产生电能和/或机械能，该有待被加热的流体是该有待被分离的气体混合物。根据其他任选的方面：-该气体混合物的一种或多种主组分是以下流体中的至少一种：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳；-该气体混合物包含至少40mol％的以下流体之一：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳；-该气体混合物包含至少60mol％的以下流体之一：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳；-该气体混合物包含至少75mol％的以下流体之一：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳；-该有待被加热的流体的一种或多种主要组分是以下流体中的至少一种：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳；-该有待被加热的流体包含至少40mol％的以下流体之一：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳；-该有待被加热的流体包含至少60mol％的以下流体之一：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳；-该有待被加热的流体包含至少75mol％的以下流体之一：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳；-来自该方法的流体借助于冷却构件冷却，该冷却构件包括至少一个具有磁致热特性并且被整合到能够传导磁通量的回路内的元件，所述至少一个元件交替地与由该有待被冷却的流体或者甚至有待被冷凝的气体组成的冷源、以及由比该有待被冷却的流体更热的周围环境或另一种源组成的热源热接触；-至少一种有待被加热的流体是该气体混合物的至少一部分；-至少一种有待被加热的流体是在该柱内部的流体；-至少一种有待被加热的流体是源自该柱的富含该气体混合物的组分的流体；-该有待被加热的流体是在用于使液氧蒸发的热交换器的中间层级处抽取的空气并且将该加热的空气送回到该热交换器的中间层级中以便最优化该热交换；-该流体是液体；-使该有待被加热的流体与该具有磁致热特性的元件直接接触；-该加热的热交换通过具有已经与该具有磁致热特性的元件接触的热传递流体的热交换器进行；-该热交换通过具有已经与该具有磁致热特性的元件接触的热传递流体的中间热传递回路进行。根据本专利技术的另一个主题，提供了一种用于在低于环境温度、或者甚至低温下分离气体混合物的设备，该设备包括隔热室、放置于该室内部的热交换器和至少一个分离柱、用于将该气体混合物送到该热交换器用于其冷却的管、用于将该冷却的混合物送到该柱的管、用于抽取至少两种流体的装置、位于该室内部的用于加热来自该方法的至少一种流体的构件，该至少两种流体中的每一种富含来自该柱的气体混合物的组分，其特征在于，该至少一个加热构件包括至少一个具有磁致热特性并且被整合到能够传导磁通量的回路内的元件，以及用于从经由磁致热效应的磁通量变化产生电能和/或机械能的装置，所述至少一个元件交替地与由有待被加热的流体或者甚至有待被蒸发的液体组成的冷源、以及由比该有待被加热的流体更热的周围环境或另一种源组成的热源热接触，该有待被加热的流体是该有待被分离的气体混合物。根据本专利技术的其他主题：-该柱是蒸馏和/或分凝和/或吸收柱；-该柱是分相器；-该设备是一种空气分离设备；-该设备是一种用于分离气体混合物的装置，该气体混合物包含至少本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在低于环境温度、或者甚至低温下分离气体混合物的方法，其中将气体混合物(1，3A，7)送到隔热室(E)中、冷却并且在放置于该室内部的柱(10A，23，25)中分离，以便产生至少两种流体，该至少两种流体中的每一种富含该气体混合物的组分，来自该方法的至少一种流体通过与至少一个加热构件的热交换在该室内部被加热、或者甚至被蒸发，其特征在于，该至少一个加热构件(G)包括至少一个具有磁致热特性并且被整合到能够传导磁通量的回路内的元件，所述至少一个元件交替地与由有待被加热的流体(8A，12)或者甚至有待被蒸发的液体组成的冷源、以及由比该有待被加热的流体更热的周围环境或另一种源组成的热源(4，4A)热接触，并且经由磁致热效应的磁通量变化产生电能和/或机械能，至少一种有待被加热的流体(8A)是该气体混合物的至少一部分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 FR 13631591.一种用于在低于环境温度、或者甚至低温下分离气体混合物的方法，其中将气体混合物(1，3A，7)送到隔热室(E)中、冷却并且在放置于该室内部的柱(10A，23，25)中分离，以便产生至少两种流体，该至少两种流体中的每一种富含该气体混合物的组分，来自该方法的至少一种流体通过与至少一个加热构件的热交换在该室内部被加热、或者甚至被蒸发，其特征在于，该至少一个加热构件(G)包括至少一个具有磁致热特性并且被整合到能够传导磁通量的回路内的元件，所述至少一个元件交替地与由有待被加热的流体(8A，12)或者甚至有待被蒸发的液体组成的冷源、以及由比该有待被加热的流体更热的周围环境或另一种源组成的热源(4，4A)热接触，并且经由磁致热效应的磁通量变化产生电能和/或机械能，至少一种有待被加热的流体(8A)是该气体混合物的至少一部分。2.如权利要求1所述的方法，其中该有待被加热的流体(8A，12)的一种或多种主要组分是以下流体中的至少一种：空气、氮气、氧气、氩气、二氧化碳、甲烷、氦气、氢气、一氧化碳。3.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中至少一种有待被加热的其他流体是在该柱内部的流体。4.如以上权利要求之一所述的方法，其中至少一种有待被加热的其他流体(12)是源自该柱的富含该气体混合物的组分的流体。5.如以上权利要求之一所述的方法，其中该流体(12)是液体。6.如以上权利要求之一所述的方法，其中使该有待被加热的流体(12)与该具有磁致热特性的元件(G)直接接触。7.如权利要求1至5之一所述的方法，其中该加热的热交换通过具有已经与该具有磁致热特性的元件(G)接触的热传递流体的热交换器进行。8.如权利要求1至5之一所述的方法，其中该热...
【专利技术属性】
技术研发人员：伯诺瓦·达维迪安，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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