[發(fā)明專利]用于通過逆升華和融化提取物質(zhì)的改進(jìn)方法和系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080035526.3
• 申請日: 2010-08-09
• 公開（公告）號: CN102481492A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 德尼·克洛迪克;穆拉德·尤尼斯;優(yōu)素?！だ飦喕?/a>;埃利亞斯·布拉茲克薩韋爾
• 申請（專利權(quán)）人: 工業(yè)加工方法研究和發(fā)展協(xié)會“阿美尼斯”
• 主分類號: B01D7/02
• 分類號: B01D7/02;B01D53/62;B01D53/75;F25J3/06
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫紀(jì)泉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分離氣體領(lǐng)域，并且目標(biāo)是優(yōu)化通過逆升華隨后融化來提取(extracting)包含在氣體混合物中的一種或多種物質(zhì)的方法。

逆升華(anti-sublimation)過程對應(yīng)于一種或多種氣體從氣相到固相的直接轉(zhuǎn)化(升華過程的反向)。

更特別地，本發(fā)明涉及優(yōu)化包括在多個熱交換器上的升華隨后融化的結(jié)霜(或逆升華)和除霜的過程的管理；執(zhí)行所述過程要求管理不同的基本操作時間。

背景技術(shù)

為了在熱交換器上獲得物質(zhì)的逆升華，需要該物質(zhì)處于低于由其三相點(diǎn)限定的壓力的分壓，并且還要求熱交換器的表面的溫度低于該物質(zhì)的三相點(diǎn)的溫度。

多種氣體能夠經(jīng)歷逆升華過程；CO₂是一種示例。

文獻(xiàn)WO?02/060561特別地描述了用于提取存在于來自發(fā)電單元的煙中的CO₂的冷凍法，該CO₂在兩個熱交換器上相繼地冷凍隨后解凍。

然而，該裝置展現(xiàn)了不希望的效果，如在冷凍系統(tǒng)中流動的制冷劑流體的流量的明顯變化，以及不希望的能量損失。

如通常的那樣，當(dāng)提取系統(tǒng)的尺寸大時，這些不希望的效果被放大。

作為示例，用于從來自采用煤的發(fā)電單元的煙中提取CO₂的系統(tǒng)的體積非常大。應(yīng)當(dāng)記得，對于2百萬Nm³/h[標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時]的煙流量，以44％的熱電轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生800MW[兆瓦]的單元散發(fā)約620t/h[(公制)噸/小時]的CO₂。因此煙在CO₂結(jié)霜熱交換器上的流動橫截面可以約為1200m²。

在多種工業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)具有相同量級尺寸的提取系統(tǒng)，在這些工業(yè)過程中需要?dú)怏w分離并且流量在100000m³/h[立方米每小時]到數(shù)百萬m³/h的范圍內(nèi)。

因此，重要的是盡可能地降低制冷劑流體或冷卻劑和熱交換流體的流量變化，并且還降低通過這種類型的設(shè)備的氣體混合物的流量變化。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的主要目標(biāo)是克服上述問題。

更特別地，本發(fā)明提出了一種在提取系統(tǒng)中提取氣體混合物中包括的物質(zhì)的方法，該提取系統(tǒng)包括：

第一供給回路，用于供給用于結(jié)霜的制冷劑流體或冷卻劑流體；

第二供給回路，用于供給用于除霜的制冷劑流體或熱交換流體；

第三供給回路，用于供給氣體混合物；和

2N個隔室，N為大于或等于3的整數(shù)；

每個隔室包括：

熱交換器，能夠經(jīng)由第一對閥交替地連接至所述第一供給回路，以及經(jīng)由第二對閥連接至所述第二供給回路；

第三對閥，將所述隔室的進(jìn)口和出口連接至第三供給回路，第三對閥能夠控制氣體混合物在所述隔室內(nèi)的熱交換器上的運(yùn)動；和

排氣閥，用于排出可能在所述隔室中聚積的剩余氣相或與其氣相相關(guān)的液體；

每個隔室中的氣體混合物的處理以循環(huán)方式包括下述連續(xù)步驟：

結(jié)霜步驟，被在第一熱交換器溫度和第一隔室壓力處執(zhí)行，允許所述物質(zhì)從氣態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，從而在所述熱交換器上形成所述物質(zhì)的固體沉積物，在所述結(jié)霜步驟結(jié)束時關(guān)閉所述第一對閥和第三對閥；

除霜步驟，包括關(guān)閉所述隔室，并允許固體沉積物直接轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，隨后在熱交換器的溫度和所述隔室中的壓力分別變?yōu)楦哂谒鑫镔|(zhì)的三相點(diǎn)的溫度和壓力時允許固體沉積物直接轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，從而在所述隔室中聚積所述物質(zhì)的液相，在除霜步驟結(jié)束時關(guān)閉第二對閥；

回收步驟，包括打開所述排氣閥，以允許提取所述隔室中已經(jīng)聚積的液相和剩余氣相，并且還同時降低所述隔室中的壓力以使壓力大致返回到所述第一壓力；以及

用于降低熱交換器的溫度的步驟，包括關(guān)閉所述第一對閥使得熱交換器的溫度大致返回到第一溫度；

該方法還包括全程排序步驟，該全程排序步驟旨在對每個隔室中的從一個步驟到另一個步驟的轉(zhuǎn)變進(jìn)行排序，使得經(jīng)歷結(jié)霜步驟的隔室的數(shù)量以及經(jīng)歷除霜步驟、回收步驟和降溫步驟的隔室的總數(shù)量都等于N，其中，在第一循環(huán)之后，在整個所述方法中滿足下述兩個條件：

在所述隔室中的至少一個中執(zhí)行所述結(jié)霜步驟、除霜步驟、回收步驟和降溫步驟中的每一個步驟；以及

每個隔室執(zhí)行所述步驟中的由排序步驟指定的一個步驟。

本發(fā)明可以用來提取能夠經(jīng)歷逆升華過程的物質(zhì)。