热集成的吸附-脱附系统和方法技术方案

用于从处理气流捕获目标气体的高容积效率热集成系统包括整体式本体(10)和分配系统。该整体式本体（10）包括第一组多个通道（25）和第二组多个通道（35），所述第一组多个通道和第二组多个通道各具有可逆地吸收目标气体的吸附表面。各通道热连通，从而来自一组多个通道中的目标气体的放热吸附的热量被来自另一组多个通道的目标气体的吸热脱附使用。将目标气体从处理气流分离的方法包括在第一状态与第二状态直接切换高容积效率热集成系统。第一状态中，第一组多个通道（25）经受脱附，同时第二组多个通道（35）经受吸附。第二状态中，第二组多个通道（35）经受脱附，同时第一组多个通道（25）经受吸附。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】用于从处理气流捕获目标气体的高容积效率热集成系统包括整体式本体(10)和分配系统。该整体式本体（10）包括第一组多个通道（25）和第二组多个通道（35），所述第一组多个通道和第二组多个通道各具有可逆地吸收目标气体的吸附表面。各通道热连通，从而来自一组多个通道中的目标气体的放热吸附的热量被来自另一组多个通道的目标气体的吸热脱附使用。将目标气体从处理气流分离的方法包括在第一状态与第二状态直接切换高容积效率热集成系统。第一状态中，第一组多个通道（25）经受脱附，同时第二组多个通道（35）经受吸附。第二状态中，第二组多个通道（35）经受脱附，同时第一组多个通道（25）经受吸附。【专利说明】本申请根据35U.S.C.§ 120要求2011年8月24日提交的美国申请系列第13/216679号的优先权权益，且基于其内容并通过弓丨用将其内容整体结合于此。
技术介绍
领域本专利技术总体涉及从处理气流捕获目标气体的方法和系统，更具体地涉及以热集成方式同时吸附和脱附目标气体的系统和方法。技术背景可以用多种方式来完成从除了目标气体还含有一种或多种气体的处理气流捕获目标气体。例如，目标气体的捕获可首先涉及将目标气体吸附到吸附材料上。当吸附材料饱和时，目标气体可从吸附材料脱附，由此再生吸附材料，用于进一步使用。吸附是放热(即，能量释放)过程，而脱附是吸热(即，能量吸收)过程。由此，当保持低温时，吸附过程反应良好，而脱附过程在升高的温度下反应良好 。当在相同系统内同时发生吸附和脱附过程时，任何系统的热优化会是挑战性的。涉及目标气体的吸附和脱附的复杂系统可包括热交换器，该热交换器带走在放热吸附过程期间产生的热。然后，为了释放所吸附的目标气体，可通过提高吸附温度(温度摆动调节或PSA)来形成化学势或通过降低周围环境中目标气体的分压力(压力摆动调节或PSA)来形成化学势。在吸热脱附过程期间，诸如在TSA过程中，可通过热交换器将能量供应至吸附材料，或者，诸如在PSA过程中，如果没有外部热源，整个系统的温度可能降低。热交换器的制造提出多个制造挑战，且涉及热交换器的相关处理是能量密集型的。例如，在基于整体式的系统中，能使得选定的通道壁不透水，使得热交换器的流体与吸附剂层隔离。这种构造由于将某些通道仅专用于冷却剂而降低效率。此外，在吸附期间，需要外部能量来泵送冷却剂流体并提取热量，以及在脱附期间提供热量。因此，存在着从处理气流捕获目标气体的替代系统和方法的需求。
技术实现思路
根据各实施例，提供了一种从处理气体捕获目标气体的高容积效率热集成系统。该高容积效率热集成系统可包括整体式本体和分配系统。该整体式本体可包括穿过该整体式本体的第一组多个分离通道和穿过该整体式本体的第二组多个分离通道。所述第一组多个分离通道和所述第二组多个分离通道布置成使得所述第一组多个分离通道的各个通道与所述第二组多个分离通道的各个通道热连通。所述第一组多个分离通道的第一分隔壁和所述第二组多个分离通道的第二分隔壁包括吸附材料的吸附表面，所述吸附表面从处理气流可逆地吸收目标气体。该分配系统为该整体式系统供应来自处理气体源的处理气流以及来自吹扫源的吹扫流。通过该分配系统的动作，该高容积效率热集成系统在第一状态与第二状态之间切换。第一状态中，该分配系统同时将处理气流供应至所述第二组多个分离通道和将吹扫流供应至所述第一组多个分离通道。第二状态中，该分配系统同时将处理气流供应至所述第二组多个分离通道和将吹扫流供应至所述第一组多个分离通道。根据另一实施例，从处理气流分离目标气体的方法包括使用具有整体式本体的高容积效率热集成系统。该方法可包括引导步骤，其中，该处理气流被引入该整体式本体的该第一组多个分离通道，从而使得目标气体被吸入该第一组多个分离通道的吸附表面。接下来,可执行热集成第一阶段,包括三个同时进行的过程:(i)将处理气流流过整体式本体的所述第二组多个分离通道，从而致使所述目标气体放热地被吸入所述第二组多个分离通道的吸附表面，(ii)用流动吹扫流来吹扫所述第一组多个分离通道，从而使得所述目标气体从所述第一组多个分离通道的吸附表面吸热地脱附并进入所述流动吹扫流；以及(iii)从所述第二组多个分离通道排放处理气体排气和从所述第一组多个分离通道排放吹扫排气。在下面的详细描述中将阐述本文所述的实施例的其它特征和优点，它们对本领域的技术人员来说部分地可从该说明书中变得显而易见，或可通过如本文(包括下面的详细描述、权利要求书以及附图)所述那样来实践本专利技术认识到。应予理解的是，上面的总体说明和下面的详细说明都描述了本专利技术的各实施例，并意在提供概况或框架以便理解如所要求保护的主题的性质和特征。包括附图以提供对各实施例的进一步理解，附图包括在说明书中并构成说明书的一部分。附图示出本专利技术的各实施例并与说明书一起用于解释本主题的原理和操作。【专利附图】【附图说明】图1是根据本文所述的实施例的适合作为高容积效率热集成系统的部件的整体式主体的立体图；图2是根据本文所述的一个或多个实施例的用于高容积效率热集成系统的圆柱形整体式主体的俯视图；图3是图1的整体式主体的剖视图；图4示意性示出根据本文实施例的构造为静态系统的高容积效率热集成系统；图5A示意性示出根据本文所述的一个或多个实施例的构造为具有可旋转整体式主体的动态系统的高容积效率热集成系统；图5B示意性示出在从第一状态切换到第二状态期间，图5A的动态系统，在该期间，整体式主体旋转；图6以图形方式示出模拟一种热集成系统的连续周期的CO2吸附数据，该CO2吸附数据类似于根据本文描述的一个或多个实施例的高容积效率热集成系统的CO2吸附数据；图7以图形方式示出非本专利技术的非集成系统的模拟数据，作为与来自图6的数据相比较的基础；图8以图形方式示出模拟一种热集成系统的连续周期的热管理数据，该热管理数据类似于根据本文描述的一个或多个实施例的高容积效率热集成系统的热管理数据；以及图9以图形方式示出非本专利技术的非集成系统的模拟数据，作为与来自图8的数据相比较的基础。【具体实施方式】现将详细参考用于捕获来自处理气体源的目标气体的高容积效率热集成系统和方法的实施例。在附图中示出各系统和方法。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。图1示意性示出用于高容积效率热集成系统中的整体式主体的一个实施例，该系统用于从处理气流移除目标气体。该整体式本体总体包括第一组多个分离通道和第二组多个分离通道，该第一组多个分离通道穿过该整体式本体并平行于整体式本体的第一流动轴线，该第二组多个分离通道穿过该整体式本体并平行于整体式本体的第二流动轴线。通道的分隔壁包括从处理气流吸收目标气体的吸附表面。该整体式本体可以联接到分配系统，以形成高容积效率热集成系统，该高容积效率热集成系统在第一状态与第二状态之间切换，在第一状态中，分配系统同时将处理气流供应至第二组多个分离通道和将吹扫流供应至第一组多个分离通道，在第二状态中，分配系统同时将处理气流供应至第二组多个分离通道并将吹扫流供应至第一组多个分离通道。这里将具体参考附图进一步描述高容积效率热集成系统及使用其来从处理气流移除目标气体的方法。图1示出一个实施例的整体式本体10。图1中的该整体式本体包括四个堆叠的整块材料本文档来自技高网...

【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：A·霍尔德，S·B·奥古乌米，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：