[發明專利]一種熱流逸式氣體分離系統

有效

• 申請號: 201710011384.0
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106839511B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 盧葦;徐昆;劉進陽;許浩;謝超許;王南;王博韜
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: F25B27/02
• 分類號: F25B27/02;B01D5/00;B01D53/00
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 盧岳鋒

本發明公開了一種熱流逸式氣體分離系統，其包括分離裝置及換熱介質輸送裝置，分離裝置包括至少一個分離單元組，分離單元組包括至少一個分離單元、冷腔進氣管、冷腔排氣管及熱腔排氣管，分離單元包括殼體、冷腔、熱腔、微通道組、低溫通道及高溫通道，微通道組中每個微通道的特征尺寸不大于需要從冷腔分離到熱腔的氣體組分的分子平均自由程；當分離裝置包括至少兩個分離單元組時，分離單元組串聯起來，前一個分離單元組的熱腔排氣管與后一個分離單元組的冷腔進氣管連接；換熱介質輸送裝置把低溫介質和高溫介質輸送給低溫通道和高溫通道。本發明把氣體分離與余(廢)熱利用集成一體，其可直接利用余(廢)熱，以節約能源和便于工藝結合和操作。

技術領域

本發明涉及氣體分離技術領域，特別涉及一種熱流逸式氣體分離系統。

背景技術

我國現今面臨著巨大的能源與環境壓力，其中工業部門耗能比例最大且是最大的污染排放源，尤其集中于電力、石油天然氣、化工、輕工、建材和冶金等行業。這些行業的生產過程往往伴隨大量余(廢)熱及廢氣排放，若將它們回收利用，可有效提高能源、資源利用率，既有利于節約資源，也為我國節能減排目標的實現提供有力支撐。

工業余(廢)熱的回收利于技術經過多年研究已較為成熟，已有很多成功應用的案例。廢氣的回收利用則相對復雜，因為工業廢氣通常都是多組分混合氣體，這些組分既包含有毒有害物質，也有稀有物質，故需要對不同性質的組分進行分離以便分類和綜合利用。目前常見的整合到工藝流程中的廢氣處理方法有氣體吸收法、氣體吸附法、氣體膜分離法等。氣體吸收法由于其在吸收率、吸收速度、廢氣處理量以及污染物濃度等方面的優勢而被廣泛用于工業的廢氣處理，但基于此方法的分離設備體積龐大，液體吸收劑的選擇受限，吸收劑存在“再生”過程，且分離過程中會產生部分副產品。氣體吸附分離法在分離流程，操作程序以及運行成本等方面具有較大優勢，但基于此方法的分離過程不能連續運行，吸附劑也存在“再生”過程，使其能耗較高。氣體膜分離法在設備制造，操作程序以及響應速度等方面具有一定優勢，但膜組件成本高，且膜組件對氣體具有選擇透過性，膜組件與氣體產品一一對應，不易調節，生產能力比較低。

此外，現有的余(廢)熱回收系統與氣體分離系統是相互獨立的，這說明氣體分離系統需要額外的能量驅動，若能利用工業過程中產生的余(廢)熱作為動力來分離處理各種生產過程中排放的廢氣，并且實現不同組分分離的實時調節，就可將余(廢)熱回收系統和氣體分離系統有機結合，在提高能源利用率同時又可有效處理廢氣避免環境污染，具有巨大的應用價值。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱流逸式氣體分離系統，從而克服現有的余(廢)熱回收系統與氣體分離系統相互獨立，且部分現有氣體分離技術需要直接使用過多高品位能源的缺點。

為實現上述目的，本發明提供了一種熱流逸式氣體分離系統，其中，包括：分離裝置，其包括至少一個分離單元組，每個所述分離單元組包括：至少一個分離單元，該分離單元包括殼體、冷腔、熱腔、微通道組、低溫通道以及高溫通道，所述殼體的內腔被所述微通道組分隔成所述冷腔和所述熱腔，所述微通道組中每個微通道的特征尺寸不大于在所述冷腔內的混合氣體中需要被分離到所述熱腔內的氣體組分的分子平均自由程；所述冷腔設置有一冷腔進氣口和一冷腔排氣口，所述熱腔設置有一熱腔排氣口；所述低溫通道設置于所述殼體的壁體內且與所述冷腔對應；所述高溫通道設置于所述殼體的壁體內且與所述熱腔對應；冷腔進氣管，每個所述分離單元的所述冷腔進氣口均與該冷腔進氣管連接；冷腔排氣管，每個所述分離單元的所述冷腔排氣口均與該冷腔排氣管連接；以及熱腔排氣管，每個所述分離單元的所述熱腔排氣口均與該熱腔排氣管連接；當所述分離裝置包括至少兩個所述分離單元組時，所有的所述分離單元組依序串聯起來，前一個所述分離單元組的所述熱腔排氣管與后一個所述分離單元組的所述冷腔進氣管連接；以及換熱介質輸送裝置，其用于把低溫介質輸送給每個所述分離單元的所述低溫通道，并把高溫介質輸送給每個所述分離單元的所述高溫通道。