一种热流逸式气体分离系统技术方案

本发明专利技术公开了一种热流逸式气体分离系统，其包括分离装置及换热介质输送装置，分离装置包括至少一个分离单元组，分离单元组包括至少一个分离单元、冷腔进气管、冷腔排气管及热腔排气管，分离单元包括壳体、冷腔、热腔、微通道组、低温通道及高温通道，微通道组中每个微通道的特征尺寸不大于需要从冷腔分离到热腔的气体组分的分子平均自由程；当分离装置包括至少两个分离单元组时，分离单元组串联起来，前一个分离单元组的热腔排气管与后一个分离单元组的冷腔进气管连接；换热介质输送装置把低温介质和高温介质输送给低温通道和高温通道。本发明专利技术把气体分离与余(废)热利用集成一体，其可直接利用余(废)热，以节约能源和便于工艺结合和操作。

【技术实现步骤摘要】
一种热流逸式气体分离系统
本专利技术涉及气体分离
，特别涉及一种热流逸式气体分离系统。
技术介绍
我国现今面临着巨大的能源与环境压力，其中工业部门耗能比例最大且是最大的污染排放源，尤其集中于电力、石油天然气、化工、轻工、建材和冶金等行业。这些行业的生产过程往往伴随大量余(废)热及废气排放，若将它们回收利用，可有效提高能源、资源利用率，既有利于节约资源，也为我国节能减排目标的实现提供有力支撑。工业余(废)热的回收利于技术经过多年研究已较为成熟，已有很多成功应用的案例。废气的回收利用则相对复杂，因为工业废气通常都是多组分混合气体，这些组分既包含有毒有害物质，也有稀有物质，故需要对不同性质的组分进行分离以便分类和综合利用。目前常见的整合到工艺流程中的废气处理方法有气体吸收法、气体吸附法、气体膜分离法等。气体吸收法由于其在吸收率、吸收速度、废气处理量以及污染物浓度等方面的优势而被广泛用于工业的废气处理，但基于此方法的分离设备体积庞大，液体吸收剂的选择受限，吸收剂存在“再生”过程，且分离过程中会产生部分副产品。气体吸附分离法在分离流程，操作程序以及运行成本等方面具有较大优势，但基于此方法的分离过程不能连续运行，吸附剂也存在“再生”过程，使其能耗较高。气体膜分离法在设备制造，操作程序以及响应速度等方面具有一定优势，但膜组件成本高，且膜组件对气体具有选择透过性，膜组件与气体产品一一对应，不易调节，生产能力比较低。此外，现有的余(废)热回收系统与气体分离系统是相互独立的，这说明气体分离系统需要额外的能量驱动，若能利用工业过程中产生的余(废)热作为动力来分离处理各种生产过程中排放的废气，并且实现不同组分分离的实时调节，就可将余(废)热回收系统和气体分离系统有机结合，在提高能源利用率同时又可有效处理废气避免环境污染，具有巨大的应用价值。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种热流逸式气体分离系统，从而克服现有的余(废)热回收系统与气体分离系统相互独立，且部分现有气体分离技术需要直接使用过多高品位能源的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种热流逸式气体分离系统，其中，包括：分离装置，其包括至少一个分离单元组，每个所述分离单元组包括：至少一个分离单元，该分离单元包括壳体、冷腔、热腔、微通道组、低温通道以及高温通道，所述壳体的内腔被所述微通道组分隔成所述冷腔和所述热腔，所述微通道组中每个微通道的特征尺寸不大于在所述冷腔内的混合气体中需要被分离到所述热腔内的气体组分的分子平均自由程；所述冷腔设置有一冷腔进气口和一冷腔排气口，所述热腔设置有一热腔排气口；所述低温通道设置于所述壳体的壁体内且与所述冷腔对应；所述高温通道设置于所述壳体的壁体内且与所述热腔对应；冷腔进气管，每个所述分离单元的所述冷腔进气口均与该冷腔进气管连接；冷腔排气管，每个所述分离单元的所述冷腔排气口均与该冷腔排气管连接；以及热腔排气管，每个所述分离单元的所述热腔排气口均与该热腔排气管连接；当所述分离装置包括至少两个所述分离单元组时，所有的所述分离单元组依序串联起来，前一个所述分离单元组的所述热腔排气管与后一个所述分离单元组的所述冷腔进气管连接；以及换热介质输送装置，其用于把低温介质输送给每个所述分离单元的所述低温通道，并把高温介质输送给每个所述分离单元的所述高温通道。优选地，上述技术方案中，每个所述分离单元中，所述冷腔和所述热腔左右平行分布，所述低温通道包括两个分别位于所述冷腔的顶壁和底壁的通道，且所述高温通道包括两个分别位于所述热腔的顶壁和底壁的通道。优选地，上述技术方案中，每个所述分离单元中的所述高温通道与所述低温通道之间通过保温隔层进行分隔。优选地，上述技术方案中，所述冷腔中错落地设置有若干个夹设于其顶壁和底壁之间的冷腔内换热板，若干个所述冷腔内换热板把所述冷腔分隔成若干个首尾依序相连接的腔室；每个所述冷腔内换热板设置有若干个冷流通孔，所述冷流通孔的上下两端分别与所述低温通道的两个通道连通；所述热腔中错落地设置有若干个夹设于其顶壁和底壁之间的热腔内换热板，若干个所述热腔内换热板把所述热腔分隔成若干个首尾依序相连接的腔室；每个所述热腔内换热板设置有若干个热流通孔，所述热流通孔的上下两端分别与所述高温通道的两个通道连通。优选地，上述技术方案中，所述低温介质为低温冷冻水，所述高温介质为高温水，所述换热介质输送装置为一水流输送装置。优选地，上述技术方案中，所述水流输送装置与所述分离装置之间通过一个制冷子系统进行连接，所述制冷子系统包括：喷射器；冷凝器，其制冷工质进口与所述喷射器的出口连接；第一流量调节装置，其与所述冷凝器的制冷工质出口连接；节流装置，其进口与所述第一流量调节装置连接；蒸发器，其设置有冷冻水进口、冷冻水出口、制冷工质进口和制冷工质出口，该蒸发器的制冷工质进口与所述节流装置的出口连接，该蒸发器的制冷工质的出口与所述喷射器的引射流体进口连接；冷冻水总管，其与所述蒸发器的冷冻水出口连接，所述水流输送装置把被所述分离装置或其他用冷场合使用后温度升高的冷冻水从所述蒸发器的冷冻水进口输送到所述蒸发器内进行降温，降温后得到的低温冷冻水从该冷冻水总管排出，从该冷冻水总管排出的低温冷冻水再通过管道输送给每个所述分离单元的所述低温通道；换热器，其制冷工质通道的入口与所述第一流量调节装置连接，且该换热器的制冷工质通道的出口与所述喷射器的工作流体进口连接；第一高温水进管，其与所述换热器的热流通道的入口连接；以及高温水总管，其与所述换热器的热流通道的出口连接，所述水流输送装置把高温水从所述第一高温水进管输送到所述换热器的热流通道进行换热后从该高温水总管排出，从该高温水总管排出的高温水再通过管道输送给每个所述分离单元的所述高温通道。优选地，上述技术方案中，所述换热器的制冷工质通道的入口通过一循环泵与所述第一流量调节装置连接。优选地，上述技术方案中，所述冷冻水总管通过一第二流量调节装置与所述蒸发器的冷冻水出口连接，且所述第二流量调节装置还与一冷冻水支管进行连接；经过所述蒸发器降温后得到的低温冷冻水一部分通过所述冷冻水总管输送给每个所述分离单元的所述低温通道，剩余部分通过所述冷冻水支管输送至其他需要冷量的场合使用。优选地，上述技术方案中，所述换热器的热流通道的出口通过一第三流量调节装置与所述高温水总管连接，所述第三流量调节装置还与一第二高温水进管连接。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术通过余(废)热产生的高温介质来加热分离单元的热腔，并通过低温介质冷却分离单元的冷腔，在热腔与冷腔之间形成并维持一定的温差，使得微通道组产生热流逸效应，从而使在冷腔中的待分离混合气体中的分子平均自由程大于微通道组中微通道的特征尺寸的气体组分通过微通道组进入到热腔中，以实现气体分离。本专利技术能够把气体分离与余(废)利用集成一体，其可直接利用其它工艺流程产生的余(废)热作为动力来源之一，从而节约能源，且其便于工艺结合和操作。2.本专利技术对气体进行分离完全不需要吸收剂与吸附剂，避免了部分现有气体吸收分离法和吸附分离法使用有毒性或非环保的吸收剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热流逸式气体分离系统，其特征在于，包括：分离装置，其包括至少一个分离单元组，每个所述分离单元组包括：至少一个分离单元，该分离单元包括壳体、冷腔、热腔、微通道组、低温通道以及高温通道，所述壳体的内腔被所述微通道组分隔成所述冷腔和所述热腔，所述微通道组中每个微通道的特征尺寸不大于在所述冷腔内的混合气体中需要被分离到所述热腔内的气体组分的分子平均自由程；所述冷腔设置有一冷腔进气口和一冷腔排气口，所述热腔设置有一热腔排气口；所述低温通道设置于所述壳体的壁体内且与所述冷腔对应；所述高温通道设置于所述壳体的壁体内且与所述热腔对应；冷腔进气管，每个所述分离单元的所述冷腔进气口均与该冷腔进气管连接；冷腔排气管，每个所述分离单元的所述冷腔排气口均与该冷腔排气管连接；以及热腔排气管，每个所述分离单元的所述热腔排气口均与该热腔排气管连接；当所述分离装置包括至少两个所述分离单元组时，所有的所述分离单元组依序串联起来，前一个所述分离单元组的所述热腔排气管与后一个所述分离单元组的所述冷腔进气管连接；以及换热介质输送装置，其用于把低温介质输送给每个所述分离单元的所述低温通道，并把高温介质输送给每个所述分离单元的所述高温通道。...

【技术特征摘要】
1.一种热流逸式气体分离系统，其特征在于，包括：分离装置，其包括至少一个分离单元组，每个所述分离单元组包括：至少一个分离单元，该分离单元包括壳体、冷腔、热腔、微通道组、低温通道以及高温通道，所述壳体的内腔被所述微通道组分隔成所述冷腔和所述热腔，所述微通道组中每个微通道的特征尺寸不大于在所述冷腔内的混合气体中需要被分离到所述热腔内的气体组分的分子平均自由程；所述冷腔设置有一冷腔进气口和一冷腔排气口，所述热腔设置有一热腔排气口；所述低温通道设置于所述壳体的壁体内且与所述冷腔对应；所述高温通道设置于所述壳体的壁体内且与所述热腔对应；冷腔进气管，每个所述分离单元的所述冷腔进气口均与该冷腔进气管连接；冷腔排气管，每个所述分离单元的所述冷腔排气口均与该冷腔排气管连接；以及热腔排气管，每个所述分离单元的所述热腔排气口均与该热腔排气管连接；当所述分离装置包括至少两个所述分离单元组时，所有的所述分离单元组依序串联起来，前一个所述分离单元组的所述热腔排气管与后一个所述分离单元组的所述冷腔进气管连接；以及换热介质输送装置，其用于把低温介质输送给每个所述分离单元的所述低温通道，并把高温介质输送给每个所述分离单元的所述高温通道。2.根据权利要求1所述的热流逸式气体分离系统，其特征在于，每个所述分离单元中，所述冷腔和所述热腔左右平行分布，所述低温通道包括两个分别位于所述冷腔的顶壁和底壁的通道，且所述高温通道包括两个分别位于所述热腔的顶壁和底壁的通道。3.根据权利要求2所述的热流逸式气体分离系统，其特征在于，每个所述分离单元中的所述高温通道与所述低温通道之间通过保温隔层进行分隔。4.根据权利要求2所述的热流逸式气体分离系统，其特征在于，所述冷腔中错落地设置有若干个夹设于其顶壁和底壁之间的冷腔内换热板，若干个所述冷腔内换热板把所述冷腔分隔成若干个首尾依序相连接的腔室；每个所述冷腔内换热板设置有若干个冷流通孔，所述冷流通孔的上下两端分别与所述低温通道的两个通道连通；所述热腔中错落地设置有若干个夹设于其顶壁和底壁之间的热腔内换热板，若干个所述热腔内换热板把所述热腔分隔成若干个首尾依序相连接的腔室；每个所述热腔内换热板设置有若干个热流通孔，所述热流通孔的上下两端分别与所述高温通道的两个通道连通。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢苇，徐昆，刘进阳，许浩，谢超许，王南，王博韬，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45