專利名稱：使用導(dǎo)熱接觸器結(jié)構(gòu)吸附分離氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸附式分離氣體的方法和系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明涉及使用變溫吸附方法在導(dǎo)熱的、平行通道式流體接觸器結(jié)構(gòu)吸附分離氣體的方法，以及并入導(dǎo)熱的平行通道式流體接觸器結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，變溫吸附方法用于多組分流體混合物尤其是氣體混合物的吸附分離。許多傳統(tǒng)的變溫吸附方法用于在吸附材料上優(yōu)先吸附進料氣體混合物中一個組分，以將其從其余進料氣體混合物組分中分離，隨后再生所述吸附材料，以解吸所吸附的組分并允許所述吸附材料的循環(huán)利用。但是，傳統(tǒng)的變溫吸附方法通常效率較低，部分原因是吸附分離系統(tǒng)中所用的吸附材料的解吸或再生時熱和/或質(zhì)量遷移現(xiàn)象的限制，也因為變溫吸附過程中吸附階段的限制。通常的傳統(tǒng)溫度吸附過程的一個缺點是進料氣體組分在吸附材料的低效吸附，這可能由于在移動經(jīng)過吸附材料時隨著氣體組分吸附所釋放的吸附熱所導(dǎo)致的吸附前緣溫度的快速增加。在許多傳統(tǒng)變溫吸附方法中，這種在吸附時吸附材料的溫度增加可能導(dǎo)致與吸附材料中的“熱點”關(guān)聯(lián)的下降的吸附能力和變溫吸附過程效率的相應(yīng)下降。傳統(tǒng)的變溫吸附過程的另一個缺點是吸附材料的不充分的解吸或再生，這可能由于為了滿足在解吸或再生時吸附的混合物解吸所需的熱量而均勻加熱吸附材料的難度。這種加熱吸附材料的不均勻性通?？赡軐?dǎo)致與吸附材料中“冷點”關(guān)聯(lián)的氣體組分的滯留吸附，或者要求用不必要的大的熱通量來充分解吸氣體組分，這導(dǎo)致不理想的高的加熱成本和使得吸附材料在解吸后不必要地過度加熱。而且，傳統(tǒng)的變溫吸附方法通常使用接觸器結(jié)構(gòu)諸如吸附床，以將氣體組分與吸附材料相接觸。示例性公知的吸附接觸器包括用于吸附式氣體分離過程的裝填珠或平行板吸附結(jié)構(gòu)，所述吸附式氣體分離過程例如是變溫和/或變壓吸附過程。但是，現(xiàn)有技術(shù)的一些吸附式接觸器有下列缺點:接觸器結(jié)構(gòu)的差的流體動力學(xué)、質(zhì)量遷移和熱性能。在這些情形，差的熱性能會不理想地導(dǎo)致高的熱質(zhì)量和/或低于理想的熱導(dǎo)率，高的熱質(zhì)量可能需要不理想的、大的熱量流量來實現(xiàn)所述結(jié)構(gòu)內(nèi)的給定的溫度變化，低于理想的熱導(dǎo)率可能導(dǎo)致例如在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)不理想的、大的溫差?，F(xiàn)有技術(shù)的一些吸附式接觸器的這種不理想的熱性能可能造成如上所述的傳統(tǒng)的變溫吸附方法的一些缺點。除了熱遷移缺點，一些傳統(tǒng)的變溫吸附結(jié)構(gòu)的差的流體力學(xué)性能可能因為流體化受限而不理想地限制流體吞吐量，例如在裝填珠吸附床的情形。另外，在一些傳統(tǒng)系統(tǒng)中，不理想的低質(zhì)量傳遞速率會限制允許的循環(huán)速度，并會通過將系統(tǒng)的吸附選擇性限制為吸附劑固有的平衡選擇性來降低循環(huán)的吸附-解吸過程的動態(tài)選擇性，其對分離給定流體混合物可能偏低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供克服現(xiàn)有技術(shù)一些缺點的變溫吸附方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供使用克服現(xiàn)有技術(shù)一些缺點的、利用平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)的變溫吸附方法，用于分離流體混合物中的第一和第二流體組分。本發(fā)明的又一個目的在于提供克服現(xiàn)有技術(shù)一些缺點的變溫吸附氣體分離方法，用于根據(jù)本發(fā)明從煙道氣進料混合物中分離二氧化碳。在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種變溫吸附方法，用于分離包括至少第一和第二流體組分的流體混合物。該方法包括先允許所述流體混合物進入一吸附分離系統(tǒng)的步驟，該吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行通道式吸附劑接觸器，所述平行通道式吸附劑接觸器包括多個基本上平行的流體流動通道、位于多個所述流體流動通道之間的多個室壁和多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述多個流體流動通道在入口端和出口端之間朝向一第一軸向方向，所述室壁包括至少一吸附材料，所述多個導(dǎo)熱絲朝向所述軸向方向并與所述至少一吸附材料直接接觸。隨后，該方法包括允許所述流體混合物進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端的步驟，以以所述第一軸向方向流向所述出口端，在所述至少一吸附材料吸附所述第一流體組分的至少一部分的步驟，以及將所述至少一吸附材料上的第一流體組分的吸附熱沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分傳遞的步驟，所述傳遞以一第二軸向方向朝向所述入口端并且與所述吸附步驟中的所述第一軸向方向相反。隨后，該方法包括從所述出口端回收相對于所述流體混合物進料消耗了所述第一流體組分的第一產(chǎn)品流體的步驟。隨后，該方法包括通過加熱所述至少一吸附材料來解吸吸附在所述至少一吸附材料上的所述第一流體組分的至少一部分的步驟，以及沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以所述第一或第二軸向方向傳遞熱量的步驟，以提供所述解吸步驟中所述第一流體組分的解吸熱的至少一部分。最后，該方法包括從所述入口端和出口端中至少一個回收富集所述第一流體組分的、解吸的第二產(chǎn)品流體的步驟。在本發(fā)明的一個替代實施例中，所述變溫吸附方法還包括在回收所述第一產(chǎn)品流體之前允許一預(yù)再生流體進入所述平行通道式吸附劑接觸器的步驟和通過加熱所述至少一吸附材料來解吸所述至少一吸附材料上共同吸附的所述第二流體組分的至少一部分的步驟。在本發(fā)明的又一個實施例中，所述至少一吸附材料具有對所述第一流體組分的流體動力學(xué)選擇性并具有對于所述第一流體組分的第一傳質(zhì)速率，其大于對于所述第二流體組分的第二傳質(zhì)速率。在一個可選的這樣的實施例中，所述變溫吸附包括允許所述流體混合物進入所述平行通道式吸附劑接觸器的空間速度大于所述第二流體組分的所述第二傳質(zhì)速率、小于所述第一流體組分的所述第一傳質(zhì)速率。 在本發(fā)明的又一個實施例中，提供一種變溫吸附方法，用于從煙道氣進料混合物中分離二氧化碳，所述混合物至少包括二氧化碳和氮氣組分。該方法首先包括允許所述煙道氣進料混合物進入一吸附分離系統(tǒng)，所述吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行通道式吸附劑接觸器，所述平行通道式吸附劑接觸器包括多個基本上平行的流體流動通道、位于多個所述流體流動通道之間的多個室壁和多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述多個流體流動通道在入口端和出口端之間朝向一第一軸向方向，所述室壁包括至少一吸附材料，所述多個導(dǎo)熱絲朝向所述軸向方向并與所述至少一吸附材料直接接觸。隨后，該方法包括允許煙道氣進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端的步驟，以以所述第一軸向方向流向所述出口端，以及在所述至少一二氧化碳吸附材料吸附二氧化碳組分的至少一部分的步驟。隨后，該方法包括將所述至少一二氧化碳吸附材料上的二氧化碳組分的吸附熱沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分傳遞的步驟，所述傳遞以一第二軸向方向朝向所述入口端并且與所述吸附步驟中的所述第一軸向方向相反，以及從所述出口端回收相對于所述煙道氣進料混合物消耗了二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流的步驟。隨后，該方法包括通過加熱所述至少一吸附材料來解吸吸附在所述至少一二氧化碳吸附材料上的二氧化碳的至少一部分的步驟，以及沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以所述第一或第二軸向方向傳遞熱量的步驟，以提供所述解吸步驟中二氧化碳的解吸熱的至少一部分。最后，該方法包括從所述入口端和所述出口端中至少一個回收富集二氧化碳的、解吸的二氧化碳產(chǎn)品的步驟。在本發(fā)明的又一個實施例中，提供一種變溫吸附方法和膜組件，用于從天然氣進料混合物中分離二氧化碳和硫化氫中至少一個，所述天然氣進料混合物包括二氧化碳和硫化氫中至少一個。該方法包括先允許所述天然氣進料混合物進入一吸附分離系統(tǒng)的步驟，該吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行通道式吸附劑接觸器，所述平行通道式吸附劑接觸器包括多個基本上平行的流體流動通道、位于所述多個流體流動通道之間的多個室壁和多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述多個流體流動通道在入口端和出口端之間朝向一第一軸向方向，所述室壁包括至少一對于二氧化碳和硫化氫中至少一個具有選擇性的吸附材料，所述多個導(dǎo)熱絲朝向所述軸向方向并與所述至少一吸附材料直接接觸。隨后，該方法包括允許所述天然氣進料混合物進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端的步驟，以以所述第一軸向方向流向所述出口端，在所述至少一吸附材料吸附二氧化碳和硫化氫中的至少一個的至少一部分的步驟，以及將所述至少一吸附材料上的吸附熱沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分傳遞的步驟，所述傳遞以一第二軸向方向朝向所述入口端并且與所述吸附步驟中的所述第一軸向方向相反。隨后，該方法包括從所述出口端回收相對于天然氣進料混合物消耗了二氧化碳和硫化氫中至少一個的天然氣產(chǎn)品流的步驟。隨后，該方法包括通過加熱所述至少一吸附材料來解吸吸附在所述至少一吸附材料上的二氧化碳和硫化氫中至少一個的至少一部分的步驟，沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以所述第一或第二軸向方向傳遞熱量的步驟，以提供所述解吸步驟中二氧化碳或硫化氫的解吸熱的至少一部分，以及從所述述入口端和出口端中至少一個回收富集二氧化碳和硫化氫中至少一個的、解吸的產(chǎn)品的步驟。參考附圖并結(jié)合詳細描述，本發(fā)明的進一步的優(yōu)點會更容易理解。


現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的吸附式氣體分離方法，附圖中:圖1示出了用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)的剖視圖和相應(yīng)的嵌入的立體圖；圖2示出了用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、圖1所示的平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)的詳細剖視圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在吸附步驟開始階段平行通道式吸附劑接觸器的軸向熱曲線圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在吸附步驟平行通道式吸附劑接觸器的軸向熱曲線圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在吸附步驟結(jié)束階段平行通道式吸附劑接觸器的軸向熱曲線圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在解吸或再生步驟結(jié)束階段平行通道式吸附劑接觸器的軸向熱曲線圖。 在不同附圖中類似的附圖標記代表相應(yīng)的部件。
具體實施例方式在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種變溫吸附方法(簡稱“ TSA方法”)，用于分離包括至少第一和第二流體組分的流體混合物。在這樣的一個實施例中，所述TSA方法可以包括允許流體混合物或者進料混合物進入一吸附分離系統(tǒng)的初始化步驟，所述吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行通道式吸附劑接觸器。尤其是，適當?shù)钠叫型ǖ朗轿絼┙佑|器可以包括多個基本上平行的流體流動通道和位于所述多個流體流動通道之間的多個室壁，所述多個流體流動通道在所述接觸器的入口端和出口端之間朝向一第一軸向方向，所述室壁包括至少一吸附材料，所述至少一吸附材料位于所述多個流體流動通道之間并分開所述多個流體流動通道。所述平行通道式吸附劑接觸器還可以理想地包括多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述多個導(dǎo)熱絲朝向所述接觸器的所述軸向方向并與所述至少一吸附材料直接接觸，所述至少一吸附材料包括在所述接觸器的所述室壁之內(nèi)或之上。隨后，所述流體混合物被允許進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端，以以所述第一軸向方向流經(jīng)所述接觸器并流向所述出口端，所述至少一吸附材料吸附所述第一流體組分的至少一部分，相對于所述流體混合物中的其他組分所述至少一吸附材料優(yōu)選選擇性吸附所述第一組分。在本發(fā)明一個替代實施例中，所述平行通道式吸附劑接觸器可以包括至少一軸向?qū)岵牧?，使得所述接觸器優(yōu)選在所述軸向?qū)?，并且在所述軸向上有均勻?qū)嵝曰蛘呔哂性谝粋€或多個軸向區(qū)域的軸向熱導(dǎo)率相對所述接觸器結(jié)構(gòu)的其他區(qū)域較高。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，包括在所述平行通道式吸附劑接觸器內(nèi)的所述至少一吸附材料可以理想地動態(tài)選擇性地相對至少其他流體組分吸附第一流體組分，使得動態(tài)選擇性足夠高，可以通過選擇性吸附第一流體組分來用于提供所述流體混合物的吸附分離。在所述TSA分離方法整個周期的這種動態(tài)選擇性可以包括所述至少一吸附材料對于所述第一流體組分的平衡選擇性和所述至少一吸附材料對于所述第一流體組分的動力學(xué)選擇性中至少一個。在一個這樣的優(yōu)選實施例中，可以允許進料混合物以這樣的空間速度(Vgas/Vads/t)進入所述吸附劑接觸器，該空間速度小于要選擇性吸附的所述第一流體組分的傳質(zhì)速率(1/s)，但是大于至少一第二流體組分的傳質(zhì)速率(1/s)，所述至少一第二流體可以理想地稀薄以基本上不被吸附，使得所述吸附步驟可以包括根據(jù)在所述吸附步驟、所述吸附溫度下所述流體組分在所述吸附材料上的傳質(zhì)速率的至少一動力學(xué)選擇性。在所述優(yōu)選實施例中，所述至少一吸附材料上所述第一流體組分所釋放的吸附熱的至少一部分沿所述接觸器結(jié)構(gòu)軸向傳輸，例如在所述吸附材料吸附所述第一組分時沿所述吸附劑接觸器內(nèi)的所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以一第二軸向方向(與所述第一軸向方法相反)，所述第二軸向方向反著沿著所述接觸器朝向所述接觸器的入口端，以減少所述至少一吸附材料隨著所述第一流體組分的吸附而發(fā)生的溫度脈沖，以及可選地、理想地保留所述吸附劑接觸器內(nèi)的吸附熱產(chǎn)生的熱能的至少一顯著部分以允許在隨后再生所述吸附材料時回收這種熱能。與流體混合物進料相比消耗了所述第一流體組分的一第一產(chǎn)品流體隨后從所述吸附劑接觸器的所述出口端回收。在一個實施例中，可以執(zhí)行一中間循環(huán)或預(yù)再生步驟，以理想地解吸所述第二流體組分或其他稀薄的流體組分的至少一部分，所述第二流體組分或其他稀薄的流體組分隨著所吸附的第一流體組分不理想地共同吸附在所述至少一吸附材料上(這種不理想的第二和/或稀薄的流體組分可能在在前的冷卻或調(diào)節(jié)(conditioning)步驟或者在進料吸附步驟因所述吸附材料的不完全的選擇性吸附在所述吸附材料上)，從而增加了從所述第二和/或任何其他稀薄的流體組分分離所述第一流體組分的動態(tài)選擇性。這種中間的預(yù)再生步驟在進料流體混合物中所述第一流體組分相對稀薄時用于分離特別理想，例如所述第一流體組分的濃度低于約10%，優(yōu)選低于約5%。這種中間預(yù)再生步驟可以理想地在一中間溫度進行，所述中間溫度高于吸附或進料步驟的溫度，低于隨后的解吸或再生步驟的溫度。在一個這樣的實施例中，可以通過以下一種或多種方式為這種預(yù)再生步驟提供熱量:在一中間溫度提供一沖洗流體以及通過所述吸附劑接觸器內(nèi)的導(dǎo)熱絲提供熱量到所述吸附材料。在一個這樣的特定實施例中，富集所述第一組分的加熱的沖洗流體可以用作適當?shù)臎_洗流體，使得吸附在所述吸附材料上的所吸附的第二或者稀薄的流體組分中的至少一部分在一中間溫度解吸并被來自所述加熱的沖洗流體中的第一流體組分在所述吸附材料上的額外吸附所替代，使得所吸附的流體種類僅包括所述第一流體組分。在該步驟之后，所得的、排出所述吸附劑接觸器的沖洗流體可以再循環(huán)，例如作為回流提供到吸附劑接觸器的所述入口端或出口端(例如可以是底部到底部或者“重的”回流，在后續(xù)的循環(huán)中供應(yīng)到所述吸附劑接觸器的入口端或重端)或者循環(huán)到進料流體中在后續(xù)進料步驟中進入所述吸附劑接觸器。在一個這樣的優(yōu)選實施例中，所述沖洗流體可以在這樣的預(yù)再生步驟中以適當?shù)臏囟群涂臻g容量(Vgas/Vads/t)提供給所述吸附劑接觸器，所述空間容量大于不理想地吸附的第二或稀薄的流體組分解吸的傳質(zhì)速率(1/s)，但是低于吸附在所述吸附材料上的第一流體組分解吸的傳質(zhì)速率(1/s)。在這樣回收所述第一產(chǎn)品流體以及可選的這樣的預(yù)再生沖洗步驟之后，吸附在所述至少一吸附材料上的所述第一流體組分的至少一部分通過對所述至少一吸附材料加熱來解吸，熱量以沿所述吸附劑接觸器的所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以任一軸向方向傳遞，以提供在解吸步驟中所述第一流體組分從所述至少一吸附材料解吸的解吸熱(解吸所需的能量)和/或動力學(xué)激活熱(將吸附的第一組分分子從吸附表面轉(zhuǎn)移到氣相所需的能量)的至少一部分。加熱所述吸附材料可以通過提供至少一熱源來實現(xiàn)，包括但不限于:提供一加熱的解吸或沖洗流體給所述吸附劑接觸器，其可以包括加熱的惰性氣體、循環(huán)氣體和/或可冷凝氣體諸如蒸汽或溶劑；加熱所述吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)內(nèi)的導(dǎo)熱絲或其他材料，例如通過電阻加熱導(dǎo)熱絲，或者通過間接加熱這樣的絲材或結(jié)構(gòu)材料，例如通過熱傳遞媒介。最后，從在所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口和出口端中至少一個回收解吸的第二產(chǎn)品流體，所述第二產(chǎn)品流體富集從所述吸附材料解吸的所述第一流體組分。在本發(fā)明的一個實施例中，可冷凝沖洗流體用于提供解吸步驟中加熱所述吸附劑材料的至少一部分，所回收的產(chǎn)品流體隨后冷卻，以冷凝所述沖洗流體(例如蒸汽或溶劑)并從所述解吸產(chǎn)品流體中移除，從而允許所述解吸產(chǎn)品流體的純度增加。根據(jù)上述實施例的TSA分離方法可以隨后可選地在所述平行通道式吸附劑接觸器重復(fù)，以提供連續(xù)的或重復(fù)的循環(huán)分離方法，以將第一流體組分從所述進料流體混合物中分離。尤其是，根據(jù)本TSA分離方法操作的吸附分離系統(tǒng)可以理想地包括兩個或多個平行通道式吸附劑接觸器，以提供本TSA分離方法的交錯操作并允許從一進料流體源連續(xù)地和/或半連續(xù)地吸附分離。尤其是，吸附分離系統(tǒng)可以包括兩個或多個平行通道式吸附劑接觸器，使得可以從一個接觸器回收所述第一產(chǎn)品流體而從第二接觸器回收所述解吸的第二產(chǎn)品流體。該吸附分離系統(tǒng)可以采用任何適當?shù)臋C械設(shè)置，以提供本實施例的所述TSA方法所需的流體流動或?qū)λ隽黧w流動的控制，例如一個吸附分離系統(tǒng)采用機械/氣動或其他類型的閥或者其他的流體控制裝置，以實施本TSA方法的步驟中的流體流動，例如用現(xiàn)有技術(shù)已知的、包括一種、兩種、三種或更多種包含吸附材料的吸附器的系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個實施例中，適于實施本發(fā)明的TSA方法的吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行管道式吸附劑接觸器，每個接觸器包括多個基本上平行流體流動通道和多個室壁，所述多個流體流動通道在所述接觸器的所述入口端和出口端之間朝向一第一軸向方向，所述室壁包括至少一吸附材料并且位于所述多個流體流動通道之間并分開所述多個流體流動通道。每個適當?shù)倪@種平行管道式吸附劑接觸器還包括多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述多個導(dǎo)熱絲朝向所述接觸器的所述軸向方向并與包括在所述接觸器室壁之內(nèi)或之上的所述至少一吸附材料直接接觸。適于實施根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的TSA方法的一些這種平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)在申請人的也在審的、申請日為2010年2月26日、申請?zhí)枮镻CT/CA2010/000251的PCT國際專利申請中有描述，其內(nèi)容在此引作參考，其也構(gòu)成本申請的一部分。適于實施根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的TSA方法的一種特定平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)如圖1和2所示，下面會詳細描述。圖1示出了適于實施根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的TSA方法的一種示例性平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)。整體示為102的該示例性平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)包括由基本上圓柱形外表面108限定的基本上圓柱形。該示例性接觸器結(jié)構(gòu)102帶有第一和第二端104和106和多個基本上平行的通道110，所述通道從所述第一端104到所述第二端106沿該結(jié)構(gòu)102的長度延伸。所述多個平行通道110優(yōu)選沿該結(jié)構(gòu)102的長度連續(xù)并且適于允許流體流動穿過所述多個平行通道110。平行通道110彼此通過室壁112分開，以形成一示例性蜂窩結(jié)構(gòu)，其中每個通道110由至少一個室壁112從相鄰的通道110分開，所述室壁理想地包括至少一吸附材料。平行通道式吸附劑接觸器102還包括多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲114，其嵌入或者位于室壁112內(nèi)，以對所述平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)102在任一軸向方向上提供至少熱導(dǎo)率以及還可選地提供電導(dǎo)率。在一個實施例中，如圖1所示，所述平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)102為基本上蜂窩結(jié)構(gòu)，其中室壁112基本上設(shè)置為網(wǎng)格狀，例如如圖1所示為矩形網(wǎng)格，或者是六邊形或其他多邊形、圓形或橢圓形網(wǎng)格。應(yīng)當理解，出于本說明書的目的，關(guān)于所述接觸器結(jié)構(gòu)的術(shù)語“軸”和“軸向”包括與接觸器結(jié)構(gòu)的所述第一和第二端(或者入口端和出口端)之間的線基本上平行的方向，也可以是相對所述接觸器以基本上軸向方式延伸的任何方向，例如偏離所述第一和第二端之間的線基本上少于45度的方向。類似地，圖2示出了圖1所示的所述平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)的詳細剖視立體圖，其具有基本上矩形網(wǎng)格的蜂窩結(jié)構(gòu)，適于實施根據(jù)本發(fā)明一個實施例的本TSA方法。在圖1和2所示的矩形網(wǎng)格的蜂窩結(jié)構(gòu)102中，多個軸向連續(xù)的、導(dǎo)熱和/或?qū)щ娊z114與室壁112直接接觸，所述室壁包括至少一吸附材料，所述絲可以有益地嵌入或位于室壁112內(nèi)兩個室壁112交叉處，其大體上對應(yīng)每個相鄰的平行通道110的角落。以這樣的方式，所述軸向連續(xù)的、導(dǎo)熱和/或?qū)щ娊z114可以有益地位于接近多個相鄰的平行通道110，使得所述絲114提供的導(dǎo)熱和/或?qū)щ娔芰咏鄠€平行通道110并接近在所述平行通道式吸附劑接觸器使用時包含在或流經(jīng)所述平行通道110的流體。在替代實施例中，可以使用側(cè)壁112設(shè)置為替代幾何形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)，例如室壁112為六邊形、三角形或其他多邊形網(wǎng)格設(shè)置，導(dǎo)致基本上類似形狀的平行的流體流動通道110。而且，其他實施例可以包括剖面形狀不是多邊形的平行通道，例如圓形、半圓形、橢圓形、長圓形(平行線連接兩個半圓的端點形成的形狀)剖面。另外，在其他實施例中，軸向連續(xù)的傳導(dǎo)絲114可以在室壁112的交叉處或者在其他位置(例如在室壁112之內(nèi)這樣的交叉處之間)嵌入室壁112或者位于室壁112 內(nèi)。在圖1和2所示的蜂窩平行通道吸附劑接觸器102中以及在如上面所述的其他替代實施例中，多個軸向連續(xù)且導(dǎo)熱和/或?qū)щ姷慕z114可以理想地用于將熱量(顯熱或源自所述絲的電阻加熱)傳導(dǎo)進入或傳出所述接觸器102或者軸向從所述接觸器結(jié)構(gòu)的一部分到另一個，因此提供對部分或整個接觸器102相應(yīng)的加熱和/或冷卻。尤其是，接觸器102的所述軸向連續(xù)且導(dǎo)熱和/或?qū)щ姷慕z114可以理想地熱連接到一熱源或熱池，以將熱能傳入或傳出所述接觸器結(jié)構(gòu)102。這種傳入或傳出所述接觸器102的熱能可以理想地增加或降低所述接觸器102的溫度，例如包括所述至少一吸附材料的室壁112的溫度，和/或傳遞熱量進入所述吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)102的所述通道110內(nèi)的流體或從所述流體傳出?？梢允褂檬纠缘臒峄芈罚鰺峄芈钒▽⑺鑫絼┙佑|器結(jié)構(gòu)102的導(dǎo)熱和/或?qū)щ姷慕z114連接到可控的熱源和/或熱池，以通過經(jīng)所述傳導(dǎo)絲114傳遞熱量到所述接觸器結(jié)構(gòu)102和/或從所述接觸器結(jié)構(gòu)102傳出熱量，來提供對所述結(jié)構(gòu)的側(cè)壁112以及其內(nèi)所包括的吸附材料的可控的加熱和冷卻，通過連接到所述傳導(dǎo)絲114的示例性熱和/或電回路允許對所述接觸器102或流經(jīng)所述接觸器102的流體進行熱控制。而且，軸向連續(xù)的導(dǎo)熱和/或?qū)щ娊z114還提供在所述接觸器結(jié)構(gòu)102本身內(nèi)以第一或第二軸向方向傳遞熱量，例如從接觸器102的第一端104到第二端106，這可以特別理想地提供沿接觸器102的所述軸向方向的熱曲線的控制。以這樣的方式，根據(jù)本發(fā)明的本TSA方法的實施例可以理想地沿所述平行通道式吸附劑接觸器102以任一軸向方向傳遞熱，以控制所述平行通道式吸附劑接觸器102內(nèi)熱條件和曲線，所述熱條件和曲線獨立于流入或流出所述接觸器結(jié)構(gòu)102的流體的溫度，方式是在所述接觸器結(jié)構(gòu)102內(nèi)(以及可選地傳入或傳出所述接觸器結(jié)構(gòu)102)經(jīng)由所述軸向連續(xù)的傳導(dǎo)絲114來傳遞熱量。如上所述的平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)根據(jù)本發(fā)明的一個實施例用于實施本TSA方法,所述結(jié)構(gòu)可以包括在所述軸向方向相對于橫向方向各向異性的熱導(dǎo)率,這是因為所述軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲在所述軸向方向上相對于所述結(jié)構(gòu)在橫向方向上的熱導(dǎo)率提供基本上增大的熱導(dǎo)率。在一個這樣的實施例中，這種平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)可以包括各向異性的熱導(dǎo)率，其中在所述軸向方向上的熱導(dǎo)率為所述結(jié)構(gòu)在橫向方向上的熱導(dǎo)率的至少10倍，優(yōu)選至少100倍，這是因為包括在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)的所述軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲所提供的軸向熱導(dǎo)能力。在本發(fā)明的一個替代實施例中，所述平行通道式吸附劑接觸器可以包括至少一軸向?qū)岵牧?，使得所述接觸器優(yōu)選在所述軸向方向?qū)幔蛘咚鼋佑|器在軸向方向是均勻?qū)岬?，或者所述接觸器具有一個或多個軸向朝向的區(qū)域，所述區(qū)域與所述接觸器結(jié)構(gòu)的其他部分相比具有更高的熱導(dǎo)率，所述接觸器結(jié)構(gòu)可以包括或者可以不包括多個獨立的傳導(dǎo)絲。在適于實施本TSA方法的特定實施例中，所述平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)102可以包括一吸附劑組合物，所述吸附劑組合物可以操作以與流經(jīng)所述平行通道式吸附劑接觸器102的所述通道110的流體混合物交互。例如，所述接觸器102的所述室壁112可以包括至少一吸附劑組合物，其選為吸附所述流體混合物的第一流體組分，所述流體混合物被允許流經(jīng)所述流體流動通道110并與所述接觸器的所述室壁112接觸。在這樣的實施例中，所述室壁112內(nèi)的導(dǎo)熱和/或?qū)щ姷慕z114可以有益地提供傳遞進入或者傳出所述吸附結(jié)構(gòu)102的熱量，使得可以在所述吸附分離系統(tǒng)中使用所述吸附結(jié)構(gòu)102，以實施本發(fā)明的TSA方法，其中室壁112內(nèi)的活性吸附材料可以通過所述導(dǎo)熱和/或?qū)щ姷慕z114加熱，以例如在解吸步驟中升高所述吸附材料的溫度，并從而解吸一吸附的流體組分的至少一部分。在這樣的實施例中，任何適當?shù)囊阎絼┙M合物或者其組合可以包括在所述接觸器的室壁112之內(nèi)或之上，所述吸附劑組合物或者其組合可以理想地選擇以吸附進料流體混合物中的理想的第一組分。在又一個這樣的實施例中，任何適當?shù)囊阎幕钚晕絼┙M合物可以包括在所述結(jié)構(gòu)的所述室壁112之內(nèi)或之上，所述活性吸附劑組合物可以操作吸附允許流經(jīng)平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)102的所述通道110的進料流體混合物中的第一組分的至少一部分。示例性的這種已知的吸附劑組合物可以包括但不限于:干燥劑、活性碳、碳分子篩、碳吸附齊U、石墨、活性氧化鋁、分子篩、磷酸鋁、硅鋁硫酸鹽、沸石(zeolite)吸附劑、離子交換沸石、親水沸石、憎水沸石、改性沸石、天然沸石、八面沸石、斜發(fā)沸石、發(fā)光沸石、金屬替換的硅鋁硫酸鹽、單極樹脂、雙極樹脂、芳香族交聯(lián)聚苯乙烯基體、溴化芳香族基體、甲基丙烯酸酯共聚物、石墨吸附劑、碳纖維、碳納米管、納米材料、金屬鹽吸附劑、高氯酸鹽、草酸鹽、堿土金屬顆粒、ETS、CTS、金屬氧化物、化學(xué)吸附劑、胺類、有機金屬反應(yīng)物、水滑石、硅沸石、沸石咪唑框架和金屬有機框架(MOF)吸附材料以及它們的組合。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，可以理想地選擇這些適當?shù)幕钚晕絼┙M合物，以對于第一流體組分相對第二流體組分在循環(huán)的TSA過程中提供足夠高的動態(tài)選擇性(其包括平衡和/或動力學(xué)選擇性中的至少一個)。在又一個實施例中，圖1所示的蜂窩式平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)102可以包括一擠出的蜂窩結(jié)構(gòu)，例如陶瓷或其他復(fù)合漿料通過一模具擠出。在這種情形，所述多個延伸穿過所述平行通道流體接觸器結(jié)構(gòu)102的平行通道110和所述多個分開相鄰?fù)ǖ?10的室壁112可以成型為一示例性擠出模具的形狀，例如通過包括多個隔開的銷或桿模具元件的擠出模具，通過該模具陶瓷或其他復(fù)合漿料擠出形成所述結(jié)構(gòu)102。在這樣一個實施例中，所述陶瓷或其復(fù)合漿料可以包括至少一非活性或結(jié)構(gòu)性材料，例如粘合材料，以及所述至少一吸附材料，所述吸附材料例如可以操作以與流經(jīng)結(jié)構(gòu)102的通道110的流體交互。在其他實施例中，所述非活性或結(jié)構(gòu)性材料可以包括以下材料中的至少一個:粘土、陶瓷、膠體、硅土、粘合劑、樹脂和鍵合劑組合物、或者它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的一個適于實施根據(jù)本發(fā)明的實施例的TSA方法的實施例，軸向連續(xù)的導(dǎo)熱和/或?qū)щ娊z114可以包括任何適當?shù)囊阎獙?dǎo)熱和/或?qū)щ姴牧?，所述材料可以拉伸、成型或設(shè)計形成一連續(xù)絲114。在一個優(yōu)選實施例中，絲114可以包括一種或多種具有理想的高熱導(dǎo)率的材料，以使得熱量在接觸器102內(nèi)以所述軸向方向充分傳導(dǎo)進入或傳出平行通道式流體接觸器結(jié)構(gòu)102的室壁112，和/或傳導(dǎo)進入或傳出流經(jīng)接觸器102的通道110的流體。示例性的這種已知導(dǎo)熱材料可以包括但不限于:鋁、銅、鎢、銀、金以及它們的合金，以及碳、碳纖維和納米纖維材料。有益地，適當?shù)慕佑|器結(jié)構(gòu)102內(nèi)的所述軸向連續(xù)傳導(dǎo)絲114由適當?shù)牟牧现瞥?，所述材料的軸向熱導(dǎo)率至少為200W/mK (瓦/毫開爾文)，優(yōu)選至少為400W/mK，以提供能夠?qū)崃砍浞謧鞒觥魅胨鼋佑|器結(jié)構(gòu)102或者在所述接觸器結(jié)構(gòu)102內(nèi)傳輸。在一個特定實施例中，所述軸向連續(xù)的導(dǎo)熱和/或?qū)щ姷慕z114可以包括一導(dǎo)熱碳材料，所述碳材料包括酚醛樹脂基碳纖維、中間相碳纖維和碳納米管材料中一個或多個，其中所述碳材料的軸向熱導(dǎo)率至少為400W/mK，優(yōu)選至少為500W/mK。在又一個實施例中，可以選擇所述軸向連續(xù)的導(dǎo)熱和/或?qū)щ姷慕z114的材料類型和相對尺寸和間隔，以提供整個平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)的整體軸向熱導(dǎo)率至少為0.25W/mK，優(yōu)選至少約為lW/mK。在又一個實施例中，可以選擇所述軸向連續(xù)的導(dǎo)熱和/或?qū)щ姷慕z114的材料類型和相對尺寸和間隔，以提供整個平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)的整體軸向熱導(dǎo)率至少約為10W/mK。在一個示例性實施例中，所述平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)包括約35%的空隙率并包括軸向熱導(dǎo)率約為600W/mK的傳導(dǎo)絲，該結(jié)構(gòu)例如可以理想地包括至少約IOW/mK的整體軸向熱導(dǎo)率，優(yōu)選至少約20W/mK。在又一實施例中，在接觸器結(jié)構(gòu)102內(nèi)軸向延伸的、所述軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲114也可以導(dǎo)電。優(yōu)選地,這種導(dǎo)電絲114可在電流以一軸向方向流過所述絲114時電阻式發(fā)熱。因此，導(dǎo)電絲例如可以通過將所述導(dǎo)電絲連接到一電流并控制電流流經(jīng)所述絲來可控地加熱或冷卻，以通過電阻式加熱的方式升高和/或降低所述絲114的相對溫度，以實施本發(fā)明的TSA方法的解吸步驟。這依次提供對加熱和/或冷卻所述平行通道式流體接觸器結(jié)構(gòu)102的室壁112的電控制，所述室壁與所述絲114直接接觸，而且還依次提供對加熱和/或冷卻所述一個或多個活性吸附劑組合物的電控制，所述活性吸附劑組合物包括在所述結(jié)構(gòu)102的所述室壁112之內(nèi)或之上。因此，在這樣一個實施例中，流經(jīng)所述結(jié)構(gòu)102的所述絲114的電流的控制可以用于提供對加熱和冷卻所述結(jié)構(gòu)的所述室壁112之內(nèi)或之上吸附材料的電控制。另外，應(yīng)當注意，對于實施根據(jù)本發(fā)明的實施例的TSA方法的、所有上述用于吸附分離系統(tǒng)的實施例，所述平行的流體流動通道110、室壁112和軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲114的相對尺寸可以設(shè)置為適于用于任何理想應(yīng)用或使用的接觸器結(jié)構(gòu)102的理想?yún)?shù)，例如包括壓力降的流體流動的理想?yún)?shù)、結(jié)構(gòu)完整性和強度的參數(shù)、結(jié)構(gòu)102的孔隙度和/或孔隙率、所述結(jié)構(gòu)的熱容量和/或重量以及絲114提供的軸向熱導(dǎo)率，還有其他可能的理想?yún)?shù)。在本發(fā)明的一個替代實施例中，所述吸附分離系統(tǒng)中的平行管道式吸附劑接觸器可以包括軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲之外的其他軸向?qū)嵫b置。在這樣一個替代實施例中，這種軸向?qū)嵫b置可以例如包括不連續(xù)的或無規(guī)朝向的導(dǎo)熱元件和/或軸向?qū)嵛讲牧?，其可以操作以在所述吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)內(nèi)一基本上軸向方向傳熱。在這樣一個替代實施例中，本TSA方法或者可以包括將吸附熱沿所述替代的軸向?qū)嵫b置的至少一部分以一逆流的第二軸向方向傳遞的步驟，所述第二軸向方向基本上與在吸附步驟允許進入所述吸附劑接觸器的進料流體的所述第一軸向方向相反。所述TSA方法的這樣的替代實施例例如還可以包括沿所述替代的軸向?qū)嵫b置的至少一部分以基本上任一軸向方向傳熱的步驟，以提供解吸步驟中解吸熱的至少一部分。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在吸附步驟開始階段一平行通道式吸附劑接觸器的軸向熱曲線圖300，示出了在所述吸附劑接觸器內(nèi)的吸附材料的溫度沿所述平行通道式吸附劑接觸器的軸向302從入口端304到出口端306的散點圖320，吸附劑接觸器的溫標308從下限溫度T1310到上限溫度T2312。在所述示例性散點圖320中，所述進料流體混合物允許以一第一軸向方向314進入，從所述入口端304流向所述平行通道式吸附劑接觸器的所述出口端306。所述平行通道式吸附劑接觸器的溫度在吸附開始階段在入口端305升高至溫度322，這是因為在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的TSA方法的吸附步驟中隨著第一流體組分開始在熱前緣(其和傳質(zhì)前緣一起包括吸附前緣)的前沿處的所述吸附材料吸附所釋放的吸附熱。因此，328處示出了所述接觸器的最低溫度，其在所述入口端304的稍上游。在所述吸附步驟中，源自所述第一流體組分在至少一吸附材料上的吸附熱的熱量在所述平行通道式吸附劑接觸器產(chǎn)生熱脈沖，所述吸附材料位于所述接觸器的室壁之內(nèi)或之上，所述脈沖不理想地傾向于升高所述吸附材料的溫度并降低吸附容量，從而降低從所述進料流體混合物中移除所述第一流體組分的效能。源自所述第一流體組分的吸附熱的一部分熱量可以通過在所述接觸器內(nèi)實現(xiàn)對流316沿所述接觸器朝向所述出口端306傳遞，這是因為允許進入所述接觸器的流體混合物的移動和移動朝向所述出口端306。但是這種對流效果316僅僅在與流體流動314的第一軸向方向相同時有效，因此僅可以用來升高所述接觸器和吸附材料的溫度朝向出口端306。因此，本TSA方法的一個實施例提供將所述第一流體組分在所述平行通道式吸附劑接觸器內(nèi)的吸附材料上的吸附熱沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以一第二軸向方向318的傳遞，所述第二軸向方向朝向所述接觸器的入口端304并且與所述進料流體314流動的所述第一軸向方向以及通過所述吸附劑接觸器的相應(yīng)的對流熱運動316相反。這種以所述第二方向318通過沿所述接觸器內(nèi)的所述導(dǎo)熱絲的至少一部分傳導(dǎo)并且與進料流體流經(jīng)所述接觸器的流動反向或逆流的熱傳遞可以有益地減少所述接觸器和吸附材料的溫度的熱脈沖，所述熱脈沖隨著吸附前緣以所述第一軸向方向314從所述吸附劑接觸器的所述入口端304朝向所述出口端306移動由吸附熱產(chǎn)生，因此理想地增大吸附能力和所示吸附材料的效能。而且，這種在所述平行通道式吸附劑接觸器內(nèi)沿導(dǎo)熱絲的至少一部分的傳導(dǎo)還可以理想地減少熱量,其可以在進料流體314經(jīng)過所述接觸器時通過對流316帶走,并在所述第一產(chǎn)品流體離開所述接觸器的出口端306時從所述接觸器移除，這會不理想地增加在解吸或再生步驟所述第一流體組分從所述吸附材料解吸所需的熱量(包括解吸熱和/或動力學(xué)活化熱)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在吸附階段一平行通道式吸附劑接觸器的軸向熱曲線圖400，示出了在所述吸附劑接觸器內(nèi)的吸附材料的溫度沿所述平行通道式吸附劑接觸器的軸向302從入口端304到出口端306的散點圖420，吸附劑接觸器的溫標308從下限溫度T1310到上限溫度T2310。在所述示例性散點圖420中，所述進料流體混合物允許以一第一軸向方向414進入，從所述入口端304流向所述平行通道式吸附劑接觸器的所述出口端306，以作為消耗了所述第一流體組分的第一產(chǎn)品流體回收，所述吸附前緣422的前沿在所述吸附步驟軸向沿所述接觸器移動。所述平行通道式吸附劑接觸器在所述的溫度吸附前緣的前沿422處的溫度(其和傳質(zhì)前緣一起包括在吸附時移動通過所述接觸器的吸附前緣)高于所述平行通道式吸附劑接觸器426的入口端的溫度，這是因為在以所述第一方向的對流416下吸附熱的一部分順流移動。但是，如本發(fā)明的TSA方法所提供，源自所述第一流體組分在所述吸附材料上的吸附熱的熱量沿所述平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)的所述導(dǎo)熱絲的一部分傳導(dǎo)以所述第二軸向方向424傳遞，所述第二軸向方向與進料流體混合物的流動414逆流。這種通過傳導(dǎo)的逆流熱傳遞在接近前進的吸附前緣處、靠近所述接觸器的所述入口端處以及在所述逆流熱量418通過沿所述接觸器的所述導(dǎo)熱絲的至少一部分傳導(dǎo)時朝向所述接觸器428的最冷處時很明顯，從而提供理想的、提高的對熱量的保留，所述熱量源自所述接觸器內(nèi)所述第一流體組分的吸附熱。由于隨著吸附進行通過所述接觸器所述吸附前緣的傳質(zhì)前緣組分通常滯后于熱前緣，這種沿所述接觸器的所述導(dǎo)熱絲的至少一部分逆流傳導(dǎo)的熱418也可以有益地允許所述傳質(zhì)前緣進一步前進通過所述吸附劑接觸器并朝向所述出口端306，同時基本上將源自所述熱前緣的熱量(源自吸附熱)保留在所述接觸器內(nèi)，并因此有益地在吸附時增加對所述吸附劑接觸器的吸附容量的利用，并增加所述TSA方法的效率。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在吸附步驟結(jié)束階段一平行通道式吸附劑接觸器的軸向熱曲線圖500，示出了在所述吸附劑接觸器內(nèi)的吸附材料的溫度沿所述平行通道式吸附劑接觸器的軸向302從入口端304到出口端306的散點圖520，吸附劑接觸器的溫標308從下限溫度T1310到上限溫度T2312。在所述示例性散點圖520中，不再允許所述進料流體混合物進入所述接觸器，不再從所述出口端306回收消耗了所述第一流體組分的所述第一產(chǎn)品流體，現(xiàn)在允許解吸或沖洗流體流530從所述出口端306進入，以所述第二軸向方向從所述出口端流動朝向所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端304。所述吸附前緣528的前沿剛進入所述接觸器的出口端306并會在解吸步驟沿所述接觸器移動朝向所述入口端304。所述平行通道式吸附劑接觸器的最高溫度520在所述出口端處并朝向所述吸附前緣528的所述前沿下降，這是因為在解吸步驟將所述第一流體組分從所述吸附材料上解吸需要解吸熱。理想地，本TSA方法的一個實施例通過沿所述平行通道式吸附劑接觸器內(nèi)的所述軸向?qū)峤z的至少一部分傳導(dǎo)來提供熱傳遞，以提供從所述吸附材料解吸所述第一流體組分所需的解吸熱和/或動力學(xué)活化的至少一部分。圖5所示的通過沿所述接觸器的所述傳導(dǎo)絲傳導(dǎo)來提供的這種傳熱518為所述第二方向或者是與朝向所述接觸器的所述入口端304的解吸或沖洗流體530的流動順流。隨著所述解吸前緣經(jīng)過所述接觸器朝向所述入口端304，沿所述接觸器的所述導(dǎo)熱絲的至少一部分的熱傳導(dǎo)為所述第一方向或者所述第二方向，即與解吸或沖洗流體530順流或逆流，以提供從所述吸附材料解吸所述第一流體組分的解吸熱的至少一部分。這種傳熱還可以理想地減少因解吸熱在所述接觸器內(nèi)的吸附材料的溫度的熱下降或脈沖，從而增加從所述吸附材料解吸的效率并相應(yīng)地增加所述吸附材料用于后續(xù)吸附循環(huán)的容量。在包括如上所述的預(yù)再生沖洗步驟的一個替代實施例中，還可以例如通過沿所述接觸器的所述導(dǎo)熱絲傳導(dǎo)熱來提供在這樣的預(yù)再生步驟中從所述吸附材料的解吸不理想地吸附的第二或稀薄的流體組分的解吸熱和/或動力學(xué)活化能的至少一部分。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在解吸或再生步驟結(jié)束階段一平行通道式吸附劑接觸器的軸向熱曲線圖，示出了在所述吸附劑接觸器內(nèi)的吸附材料的溫度沿所述平行通道式吸附劑接觸器的軸向302從入口端304到出口端306的散點圖620，吸附劑接觸器的溫標308從下限溫度T1310到上限溫度T2312。在所述示例性散點圖620中，不再允許所述解吸或沖洗流體進入所述接觸器，不再從所述入口端304回收消耗了所述第一流體組分的所述解吸產(chǎn)品流體，在一個實施例中所述接觸器準備開始允許所述進料流體進入并重新開始本TSA方法的吸附步驟。在一個替代實施例中，允許調(diào)節(jié)(conditioning)流體流614進入所述接觸器，以所述第一軸向方向從所述入口端304流向所述平行通道式吸附劑接觸器的所述出口端306，以改變所述接觸器內(nèi)的吸附材料的溫度或者在本TSA方法的吸附步驟之前從所述接觸器解吸或掃除其他流體組分。在一個實施例中，可以允許調(diào)節(jié)流體流614進入所述接觸器，以在吸附前降低所述吸附材料的溫度或者對所述吸附材料除濕或者進行其他調(diào)節(jié)。在這樣一個可選的調(diào)節(jié)步驟，本TSA方法的一個實施例可以通過與調(diào)節(jié)流體614的流動順流的對流來沿所述平行通道式吸附劑接觸器在第一軸向方向提供熱傳遞616。在一個可選實施例中實施例中，可以通過沿所述接觸器的所述導(dǎo)熱絲的至少一部分的傳導(dǎo)來提供熱傳遞，所述絲可以在所述第一或第二軸向方向傳導(dǎo)熱以理想地減少在吸附之前所述吸附材料的溫度的變化。在所述解吸或再生步驟(或者對于替代實施例在調(diào)節(jié)步驟)結(jié)束后，所述平行通道式吸附劑接觸器的最高溫度620在所述出口端并朝向接近所述接觸器的入口端304處的最低溫度628下降，以準備本TSA方法的吸附步驟的重新開始。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一流體組分在所述至少一吸附材料上的吸附可以發(fā)生在第一吸附材料溫度、或者在所述平行通道吸附劑接觸器的熱曲線上的第一吸附材料溫度范圍，其有別于第二吸附材料溫度或者第二吸附材料溫度范圍，在所述第二吸附材料溫度或者第二吸附材料溫度范圍在解吸步驟發(fā)生所述第一流體組分的解吸。在這樣的一個實施例中，通過加熱所述吸附材料以解吸所述第一流體組分，因此，發(fā)生解吸的所述第二溫度通常高于所述第一流體組分進行吸附的所述第一溫度。在本發(fā)明的一個實施例中，所述TSA方法包括一中間的預(yù)再生步驟，所述預(yù)再生步驟可以包括從所述吸附材料解吸和/或置換不理想地吸附的第二或稀薄的流體組分的至少一部分，這可以發(fā)生在另一中間溫度或溫度范圍，優(yōu)選在吸附時的第一吸附材料溫度和在解吸步驟再生或者解吸所述第一流體組分的第二吸附材料溫度之間。在本發(fā)明的一個實施例中，所述TSA方法包括一調(diào)節(jié)步驟，所述調(diào)節(jié)步驟包括在允許進料流體混合物進入所述接觸器吸附之前調(diào)節(jié)所述至少一吸附材料至一預(yù)吸附溫度的步驟。在一個這樣的實施例中，所述調(diào)節(jié)步驟包括允許至少一調(diào)節(jié)流體進入所述平行通道式吸附劑接觸器的步驟，所述至少一調(diào)節(jié)流體可以包括一熱傳遞流體，以通過將所述調(diào)節(jié)和/或熱傳遞流體與所述接觸器直接接觸來傳熱到所述吸附劑接觸器和/或從所述吸附劑接觸器傳熱，以將所述接觸器內(nèi)的所述吸附材料調(diào)節(jié)到理想的預(yù)吸附溫度。任何適當?shù)囊阎{(diào)節(jié)和/或熱傳遞流體可以用于這種預(yù)調(diào)節(jié)步驟，例如但不限于空氣、水蒸汽、水、冷卻劑、可冷凝溶劑、蒸汽等。在一個實施例中，所述理想的預(yù)吸附溫度通常低于發(fā)生吸附的所述第一溫度，但是在一個替代實施例中，所述預(yù)吸附溫度可以高于所述第一吸附溫度，但是低于所述第二解吸溫度。在又一個相關(guān)的實施例中，這種調(diào)節(jié)步驟可以理想地包括對所述平行通道內(nèi)的所述吸附材料進行次級沖洗的步驟，使得在所述解吸步驟第一次沖洗后，次級沖洗流體流經(jīng)過所述接觸器并因此與所述至少一吸附材料接觸，以在本TSA方法的下一個吸附步驟重新開始之前調(diào)節(jié)所述吸附材料到理想的預(yù)吸附溫度和/或以進一步從所述吸附材料解吸或掃除一個和多個流體組分。在本發(fā)明的又一個實施例中，所述平行通道式吸附劑接觸器可以包括至少第一和第二吸附材料，在所述吸附步驟所述第一流體組分的至少一部分吸附在至少所述第一吸附材料上。在一示例性設(shè)置中，所述第一和第二吸附材料可以包括在所述吸附劑接觸器的分別的第一和第二軸向部分，在所述吸附劑接觸器內(nèi)一部分位于另一部分的上游。在一個這樣的實施例中，所述第一吸附材料從所述進料流體混合物吸附所述第一流體組分的至少一部分，本TSA方法的解吸步驟可以通過加熱所述第一吸附材料從所述第一吸附材料解吸所吸附的第一流體組分的至少一部分，所述加熱獨立于所述第二吸附材料且基本上不需要加熱所述第二吸附材料。在一個這樣的實施例中，所述吸附劑接觸器內(nèi)的導(dǎo)熱絲還可以理想地導(dǎo)電，在所述解吸步驟對所述第一吸附材料的這種獨立的加熱可以通過僅僅與所述第一吸附材料接觸的絲施加電流來實現(xiàn)，以加熱所述第一吸附材料并從其上解吸所述第一吸附材料而無需實質(zhì)上加熱所述第二吸附材料。在又一個實施例中，本TSA方法還可以包括在解吸時供應(yīng)適當?shù)臎_洗流體進入所述平行通道式吸附劑接觸器的步驟和從所述接觸器回收包括所述第一流體組分和所述沖洗流體的吸附產(chǎn)品流體的步驟。在這樣的一個實施例中，所述沖洗流體可以在所述解吸步驟供應(yīng)給所述吸附劑接觸器的入口端和出口端中的至少一個，并且隨著從所述至少一吸附材料部分解吸的第一所述流體組分，可以以所述第一和第二軸向方向中的至少一個傳遞通過所述吸附劑接觸器內(nèi)的所述平行通道式流體管道。所述沖洗流體還可以用于提供在本TSA方法的解吸步驟(或者在一替代實施例中的中間預(yù)再生步驟)加熱所述吸附材料所需的熱量的至少一部分。在一個方面，可以在所述解吸步驟通過提供至少一沖洗或熱傳遞流體以升高的溫度進入所述平行通道式流體接觸器來加熱所述吸附材料。在另一個實施例中，所述解吸步驟可以包括通過加熱所述接觸器的導(dǎo)熱絲從而直接加熱所述平行通道接觸器的、包括所述吸附材料的室壁來直接加熱至少一吸附材料，以解吸所述第一流體組分。在一個這樣的實施例中，可以通過一顯熱源加熱所述導(dǎo)熱絲，在一個替代實施例中，所述導(dǎo)熱絲也導(dǎo)電，可以通過將電流通過所述絲來直接加熱所述絲并從而加熱所述接觸器的室壁內(nèi)的吸附材料，所述加熱例如是所述絲的電阻加熱或焦耳加熱。在一特定方面，使用所述接觸器中所述絲的電阻加熱或焦耳加熱，以提供在解吸時對所述吸附材料直接的、精確的加熱，可以提供本發(fā)明的TSA方法的減少的循環(huán)次數(shù)，并允許將傳統(tǒng)的長的循環(huán)時間(通常數(shù)小時或更長)減少到明顯短的循環(huán)時間，例如短于兩分鐘的TSA步驟(例如吸附、解吸等)，優(yōu)選短于90秒ο在一特定實施例中，所述平行通道式接觸器還在所述接觸器相應(yīng)的第一和第二軸向部分包括第一和第二吸附材料，所述解吸步驟可以包括通過電加熱所述接觸器所述第一軸向部分的所述傳導(dǎo)絲來從所述第一吸附材料解吸第一流體組分的至少一部分，所述第一軸向部分獨立于所述第二軸向部分內(nèi)第二吸附材料。在又一個實施例中，所述第一和第二部分可以依次加熱，例如在本TSA方法的解吸步驟單獨地電阻加熱所述第一和第二部分。在一個這樣的實施例中，所述第一軸向部分可以位于靠近所述接觸器的出口端處，所述第二軸向部分可以位于由所述第一部分朝向所述接觸器的入口端處，并對應(yīng)所述第一和第二軸向部分的依次解吸，在本TSA方法的回收步驟可以從所述入口或出口端(取決于解吸時流體流經(jīng)所述接觸器的方向)回收第一和第二解吸產(chǎn)品流體，所述第一和第二解吸產(chǎn)品流體富集從所述第二吸附材料上解吸的所述第一流體組分和另一流體組分。根據(jù)本TSA方法的一個實施例，任何適當?shù)囊阎讲牧峡梢杂糜谂c所述TSA方法結(jié)合使用作為包括在所述平行通道式吸附劑接觸器的室壁之內(nèi)和/或之上的吸附材料，所述吸附材料例如是用于吸附所述進料流體混合物中理想的流體組分所用的。在一個優(yōu)選實施例中，這種吸附材料可以在所述TSA循環(huán)理想地提供足夠高的、與進料流體的其他部分相比對所述第一流體組分的動態(tài)選擇性(例如包括平衡和/或動力學(xué)選擇性)。在一些特定實施例中，用于本TSA方法的所述接觸器包括兩個或多個部分，例如所述平行通道式吸附劑接觸器的兩個或多個軸向隔開的部分，任何適當?shù)囊阎讲牧峡梢园ㄔ诿恳粋€所述接觸器部分中，以提供從所述進料流體混合物中對一個或多個流體組分的理想的吸附。在一個這樣的實施例中，所述吸附劑接觸器包括多個分開的部分或段，所述部分或段包括同樣的吸附材料或者吸附材料的組合，在又一個實施例中，不同的吸附材料(或者吸附材料的組合)包括在每個所述接觸器部分或段，以在本TSA的吸附步驟選擇性吸附所述進料流體混合物的不同流體組分。在吸附劑接觸器的部分或段包括多種不同吸附材料的情形，所述多種吸附材料例如可以理想地選擇，以與特定進料流體組分的吸附彼此匹配，并且在預(yù)期的吸附和解吸條件。適于用于本TSA方法的選擇的實施例的、示例性的已知吸附材料包括但不限于:干燥劑、活性碳、碳吸附劑、石墨、碳分子篩、活性氧化鋁、分子篩、磷酸鋁、硅鋁硫酸鹽、沸石吸附劑、離子交換沸石、親水沸石、憎水沸石、改性沸石、天然沸石、八面沸石、斜發(fā)沸石、發(fā)光沸石、金屬替換的硅鋁硫酸鹽、單極樹脂、雙極樹脂、芳香族交聯(lián)聚苯乙烯基體、溴化芳香族基體、甲基丙烯酸酯共聚物、石墨吸附劑、碳纖維、碳納米管、納米材料、金屬鹽吸附劑、高氯酸鹽、草酸鹽、堿土金屬顆粒、ETS、CTS、金屬氧化物、化學(xué)吸附劑、胺類、有機金屬反應(yīng)物和金屬有機框架吸附材料以及它們的組合。在本發(fā)明的TSA方法的一個實施例中，所述TSA方法的多個步驟可以理想地在基本上恒壓或等壓條件下進行。在一個特定實施例中，允許進料流體進入所述吸附劑接觸器、吸附一流體組分、回收一第一產(chǎn)品流體、解吸一吸附的組分和回收一解吸的第二產(chǎn)品流體全在基本上大氣壓下進行。在一個替代實施例中，本TSA方法的步驟在一基本上恒定的升高壓力下進行，例如在一等壓的超大氣壓條件。在又一個替代實施例中，本TSA方法的所述允許、吸附和回收一第一產(chǎn)品流體的步驟可以在一第一基本上恒定的壓力條件下進行，例如在大氣壓在，而所述解吸和回收一解吸的第二產(chǎn)品流體的步驟可以在一升高的壓力條件下進行，例如升高的超過大氣壓的壓力。在一個這樣的實施例中，所述吸附劑接觸器可以在所述解吸步驟前密封，在所述吸附步驟對所述吸附材料的加熱可以隨著從所述吸附材料解吸吸附的流體組分導(dǎo)致所述接觸器內(nèi)壓力升高，從而將所述接觸器的壓力提高到一超大氣壓水平。這樣，所述解吸的第二產(chǎn)品流體可以可選地在高于吸附步驟進行的壓力的、理想的高壓力條件下回收，所述解吸在所述高壓力條件下進行，以提供帶壓力的第二產(chǎn)品流體，這在一些應(yīng)用中是理想的。根據(jù)本發(fā)明的一個特定方面，提供一種變溫吸附方法(TSA)，該方法尤其意在從包括至少二氧化碳和氮氣組分的煙道氣進料混合物中分離二氧化碳。用于分離二氧化碳的這種TSA方法尤其適于從熱電廠的煙道氣或廢氣中分離二氧化碳的至少一部分，所述熱電廠例如是煤電廠或天然氣電廠。在一個意在移除煙道氣進料混合物中的二氧化碳的實施例中，提供一種變溫吸附方法(TSA)，用以從包括至少二氧化碳和氮氣組分的煙道氣進料混合物中分離至少二氧化碳組分。在這樣一個實施例中，所述TSA方法可以包括允許所述煙道氣混合物進入一吸附分離系統(tǒng)的初始步驟，所述吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行通道式吸附劑接觸器。尤其是，適當?shù)倪@種平行通道式吸附劑接觸器可以包括多個基本上平行的流體流動通道和多個室壁，所述多個流體流動通道位于所述接觸器的入口和出口端之間、以第一軸向方向朝向，以允許流體流經(jīng)所述接觸器，所述多個室壁包括位于所述多個流體流動通道之間且分開所述多個流體流動通道的、至少一二氧化碳吸附材料。所述平行通道式吸附劑接觸器還可以理想地包括多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述導(dǎo)熱絲朝向所述軸向方向并與包括在所述接觸器的所述室壁之內(nèi)或之上的所述至少一二氧化碳吸附材料直接接觸。所述煙道氣隨后允許進入所述平行通道式吸附劑接觸器的入口端，以第一軸向方向流經(jīng)所述接觸器朝向所述出口端，二氧化碳組分的至少一部分可以在所述至少一二氧化碳吸附材料上吸附，所述吸附材料可以優(yōu)選相對于氮氣和/或所述煙道氣混合物的其他組分選擇性吸附二氧化碳。在本實施例中，在二氧化碳在所述二氧化碳吸附材料的吸附步驟，所述二氧化碳組分在所述至少一二氧化碳吸附材料上釋放的熱量隨后沿所述吸附劑接觸器內(nèi)的所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以第二軸向方向(與所述第一軸向方向相反)傳遞，反向沿著所述接觸器朝向所述接觸器的所述入口端。這種以所述第二軸向方向的熱傳遞可以理想地減少隨著二氧化碳的吸附所述至少一二氧化碳吸附劑的溫度的脈沖，而且還可選地理想地將源自所述吸附熱的熱能的至少顯著部分保留在所述吸附劑接觸器內(nèi)，以在以后的所述二氧化碳吸附材料再生時利用所述熱能。相對于所述煙道氣進料混合物消耗了二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流隨后從所述吸附劑接觸器的所述出口回收。在意在從熱電廠煙道氣中移除二氧化碳的實施例中，這種第一產(chǎn)品流體可以理想地包括一基本上無二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流，其隨后排到大氣或者在排放前進行其他處理，因此預(yù)計會對碳排放有顯著減小的影響，這是因為二氧化碳的移除，這對于減小對大氣中二氧化碳的水平的影響是理想的?；厥账鰺煹罋猱a(chǎn)品流之后，吸附在所述至少一二氧化碳吸附材料上的二氧化碳的至少一部分通過加熱所述至少一吸附材料來解吸，沿所述吸附劑接觸器的導(dǎo)熱絲的至少一部分的以所述第一或第二方向傳遞熱，以提供所述二氧化碳從所述吸附材料解吸的解吸熱的至少一部分，這在解吸步驟是需要的。最后，從所述平行通道式吸附劑接觸器的入口和出口端的至少一個回收解吸的、富集二氧化碳的二氧化碳產(chǎn)品。根據(jù)上述實施例的本TSA 二氧化碳分離方法可以可選地在所述平行通道式吸附劑接觸器重復(fù)進行，以提供從所述煙道氣進料混合物中分離二氧化碳的連續(xù)的或重復(fù)的循環(huán)分離方法。尤其是，類似于上面所描述，在其他實施例中，根據(jù)本TSA的二氧化碳分離方法操作的吸附分離系統(tǒng)可以理想地包括兩個或多個這種平行通道式吸附劑接觸器，以提供本TSA分離方法的交錯的操作并允許從煙道氣源連續(xù)的和/或半連續(xù)的吸附分離操作，所述從煙道氣源例如是熱電廠。如上所述，采用機械/氣動或其他類型的閥或者其他的流體控制裝置的適當?shù)奈椒蛛x系統(tǒng)，可以用于實施本TSA方法的步驟中的氣體流動，例如用現(xiàn)有技術(shù)已知的、包括一種、兩種、三種或更多種包含吸附材料的吸附器的系統(tǒng)。類似于上面所述，在本發(fā)明的一個實施例中，適于實施所述二氧化碳分離方法的吸附分離系統(tǒng)可以包括至少一平行通道式吸附劑接觸器，每一平行通道式吸附劑接觸器包括多個基本上平行的流體流動通道和多個室壁，所述多個通道在所述接觸器的所述入口和出口端之間以第一軸向方向朝向以允許氣體流經(jīng)所述接觸器，所述多個室壁包括至少一二氧化碳選擇性吸附材料且位于所述多個流體流動通道之間并分開所述多個流體流動通道。每一適當?shù)乃銎叫型ǖ朗轿絼┙佑|器還包括多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述導(dǎo)熱絲以所述接觸器的軸向朝向并與包括在所述接觸器的所述室壁內(nèi)的所述至少一二氧化碳吸附材料直接接觸。如上面所述，一些這種平行通道式吸附劑接觸器結(jié)構(gòu)在申請人的也再審的PCT國際專利申請PCT/CA2010/000251中有描述，其內(nèi)容在此引作參考其內(nèi)容在此引作參考，其也構(gòu)成本申請的一部分，所述結(jié)構(gòu)適于用于實施根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的所述TSA 二氧化碳分離方法。如上所述，適于實施根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的所述TSA 二氧化碳分離方法的一個特定平行通道式吸附劑接觸器設(shè)置如圖1和2所示。在一個實施例中，所述TSA 二氧化碳分離方法還可以包括一調(diào)節(jié)步驟，以在允許所述煙道氣進料混合物進入和二氧化碳吸附之前將所述吸附劑接觸器內(nèi)的至少一二氧化碳吸附劑調(diào)節(jié)至理想的預(yù)吸附溫度。類似于上面所述，在其他實施例中，這樣的調(diào)節(jié)步驟可以包括將所述至少一二氧化碳吸附材料調(diào)節(jié)至任何理想的或適當?shù)念A(yù)吸附溫度，例如低于在所述TSA方法的吸附步驟的所述二氧化碳吸附劑的吸附溫度，或者高于所述吸附溫度但是低于在所述TSA方法的解吸步驟的所述吸附劑的解吸溫度。而且，類似于上面所述，所述二氧化碳吸附劑的吸附溫度可以理想地低于在所述解吸步驟的解吸溫度，使得從所述吸附劑解吸二氧化碳可以通過加熱所述吸附材料來完成，例如直接加熱所述吸附劑接觸器內(nèi)的導(dǎo)熱絲。在一個特定實施例中，所述TSA 二氧化碳分離方法可以用于從來自熱電廠的煙道氣(例如燃煤鍋爐煙道氣)中分離二氧化碳，以理想地從所述煙道氣基本上移除二氧化碳，以允許捕獲二氧化碳并從而顯著降低所述發(fā)電廠的碳排放。在一個這樣的實施例中，燃煤鍋爐煙道氣進料混合物可以包括約12%的二氧化碳、84%的氮氣和氧氣和4%的水蒸汽，并在接近大氣壓(101.3kPa (千帕))和約40C (攝氏度)供應(yīng)。在這種情況，適當?shù)亩趸嘉讲牧峡梢杂糜谒鑫椒蛛x系統(tǒng)的所述平行通道式吸附劑接觸器，以在所述TSA方法的吸附步驟從所述煙道氣吸附基本上所有二氧化碳并回收基本上無二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，包括在所述平行通道式吸附劑接觸器內(nèi)的至少一二氧化碳選擇性吸附材料可以理想地相對所述煙道氣混合物中的氮氣和其他稀薄的組分動態(tài)選擇性吸附二氧化碳，使得對二氧化碳的動態(tài)選擇性足夠高，以實用地提供基本上完全的二氧化碳分離。在所述TSA分離方法的周期的這種動態(tài)選擇性可以包括所述至少一吸附材料的對二氧化碳的平衡選擇性和所述至少一吸附材料的對二氧化碳的動力學(xué)選擇性。在一個這樣的優(yōu)選實施例中，可以允許煙道氣混合物以一空間速度(Vgas/Vads/t)進入所述吸附劑接觸器，所述空間速度低于二氧化碳的傳質(zhì)速率(1/s)，但是高于氮氣或者其他稀薄組分的傳質(zhì)速率(1/s)，使得所述吸附步驟可以包括根據(jù)在所述吸附步驟在所述吸附劑溫度在所述吸附材料上的二氧化碳和氮氣的傳質(zhì)速率的至少一動力學(xué)選擇性。在所述TSA方法的解吸步驟，可以對所述吸附劑接觸器施加沖洗蒸汽，例如從所述出口端以溫度約130C和壓力約105kPa，以幫助隨著所述接觸器內(nèi)的導(dǎo)熱絲加熱所述吸附劑來解吸。在這種情形，在解吸步驟隨著所述二氧化碳從所述吸附材料解吸，一部分的沖洗蒸汽可以吸附在所述吸附材料，由于所述沖洗蒸汽的吸附熱所述吸附會放熱，所述熱量可以通過所述導(dǎo)熱絲沿所述接觸器軸向傳輸，其還可以理想地提供二氧化碳連續(xù)解吸所需的解吸熱的一部分。從所述吸附劑接觸器回收的二氧化碳產(chǎn)品理想地具有較高的二氧化碳濃度，以允許從所述煙道氣中回收的二氧化碳的壓縮、封存、隔離或其他工業(yè)使用(例如在提高原油采收率時注入使用)。在一個這樣的實施例中，回收的二氧化碳產(chǎn)物流的蒸汽組分可以理想地冷凝以從所述產(chǎn)品流中移除，從而導(dǎo)致所述二氧化碳產(chǎn)物的純度增加。在又一個實施例中，所述沖洗氣體還可以包括空氣、蒸汽和消耗了二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流中至少一個。在又一個實施例中，可以在所述解吸步驟允許傳熱流體進入所述接觸器，以加熱所述吸附材料，所述傳熱流體例如為升高的溫度并且可以與沖洗氣體并用或者代替沖洗氣體。這種傳熱流體可以包括空氣、蒸汽、富集二氧化碳的產(chǎn)品氣體和消耗了二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流中至少一個。在一個特定實施例中，所述二氧化碳吸附材料還可以通過加熱所述吸附劑接觸器內(nèi)的導(dǎo)熱絲來直接加熱，例如通過對所述絲施加顯熱，或者在導(dǎo)電絲的情形，施加電流以通過電阻或焦耳熱來直接加熱所述絲。在一個替代實施例中，特別理想地適用于從煙道氣流中分離二氧化碳的應(yīng)用，所述煙道氣流具有相對稀薄的二氧化碳濃度，例如低于10%，優(yōu)選低于5%，所述TSA方法還可以包括一中間的循環(huán)或預(yù)再生步驟，在所述步驟對所述吸附材料提供一限量的熱，以加熱所述接觸器到一中間溫度，所述中間溫度足夠解吸共同吸附在所述吸附材料上的不理想的氮氣組分(或者其他稀薄組分)。在這樣的情形，可以使用任何適當?shù)姆绞郊訜崴鑫讲牧希缫韵碌囊环N多多種:提供加熱的沖洗氣體、加熱的循環(huán)氣體或加熱的二氧化碳產(chǎn)品氣體給所述吸附劑接觸器，和/或直接或電加熱所述吸附劑接觸器內(nèi)的所述傳導(dǎo)絲。在該步驟離開所述吸附劑接觸器的所得的循環(huán)流體隨后可以在所述TSA方法內(nèi)循環(huán)，以提供熱量用于另一吸附或預(yù)再生步驟和/或循環(huán)到進料流中用于在后續(xù)的吸附或進料步驟中再進入。所述二氧化碳產(chǎn)品回收之后，本TSA方法還可以包括一調(diào)節(jié)步驟，其中低于約40C且基本上為大氣壓(101.3kPa)的室溫空氣進入所述接觸器的入口端，以調(diào)節(jié)所述吸附材料以在下一循環(huán)重新開始所述吸附步驟。所述調(diào)節(jié)步驟可以理想地通過空氣從所述吸附材料移除顯熱來對所述吸附材料降溫，而且還移除從所述蒸汽沖洗氣體流中吸附在所述吸附材料上的水分的至少一部分，從而在下一吸附步驟之前干燥所述吸附材料，而且還對所述吸附材料冷卻，這是因為在干燥時從所述吸附材料解吸水分移除的熱量。但是，在一些實施例中，使用空氣作為冷卻流體的冷卻步驟可能導(dǎo)致氮氣或其他稀薄組分的至少一部分在吸附材料的吸附，因此使得上述的預(yù)再生或再循環(huán)步驟有必要，以保持在所述吸附劑接觸器再生時所述解吸的二氧化碳產(chǎn)品的高純度，這對于碳封存、壓縮和/或二氧化碳在提高采油率中的應(yīng)用中是理想的。在本TSA 二氧化碳分離方法的一些實施例中，任何適當?shù)囊阎趸嘉讲牧峡梢杂糜谒鑫椒蛛x系統(tǒng)的所述平行通道式吸附劑接觸器，以在該方法的吸附步驟吸附二氧化碳。潛在可能的、適當?shù)倪@種二氧化碳吸附劑可以包括但不限于:活性碳吸附劑、胺類浸潰的吸附劑支撐體(包括硅土、活性碳、碳分子篩、氧化鋁、沸石、聚合物和陶瓷支撐體)、金屬鹽、金屬氫氧化物、金屬氧化物、沸石、水滑石、硅沸石、有機金屬框架和沸石咪唑框架吸附材料以及它們的組合。在一個特定實施例中，適當?shù)亩趸嘉讲牧峡梢赃x擇為相對于煙道氣進料混合物中的其他氣體組分理想地選擇性吸附二氧化碳。在一個特定實施例中，適當?shù)亩趸嘉讲牧峡梢赃x擇為定制為相對氮氣對二氧化碳有高的動力學(xué)選擇性。因此可以選擇這種理想的高動態(tài)選擇性的二氧化碳吸附劑，通過選擇這種性能的吸附劑或者定制所述平行通道式接觸器的性能和/或修改包括在平行通道式接觸器內(nèi)的吸附材料的表面特性，例如修改所述吸附材料的孔的大小、孔隙通道、口袋尺寸(pocketsize)等，來提高二氧化碳的平衡和/或動力學(xué)選擇性，以在循環(huán)TSA方法中將二氧化碳對氮氣(和/或其他稀薄流體成分)的平衡和動力學(xué)選擇性最大化。類似于上面在其他實施例中所描述，在本TSA 二氧化碳分離方法的一個實施例中，所述吸附劑接觸器可以包括至少一第一二氧化碳吸附材料和一第二吸附材料。所述第一和第二吸附材料可以包括類似的或不同的吸附材料并可以包括在所述吸附劑接觸器的第一和第二部分，例如第一和第二軸向部分。在這種情形，所述TSA 二氧化碳分離方法的解附步驟可以包括通過電加熱所述傳導(dǎo)絲來從所述第一吸附材料解吸所吸附的二氧化碳的至少一部分，所述第一吸附材料在所述接觸器的所述第一軸向部分內(nèi)并且與在所述第二軸向部分內(nèi)的所述第二吸附材料分開。在又一實施例中，所述第一和第二軸向部分在本TSA方法的解吸步驟可以順序加熱，例如通過電阻獨立地加熱所述第一和第二部分，以生成單獨的分別的富集二氧化碳的第一產(chǎn)品氣體和從所述第二吸附材料解吸的、富集另一種煙道氣組分的第二產(chǎn)品氣體。在一個這樣的實施例中，所述第一軸向部分可以位于靠近所述接觸器的出口端處，所述第二軸向部分可以位于從所述第一部分朝向所述接觸器的入口端處，并且對應(yīng)所述第一和第二軸向部分順序解吸，富集二氧化碳和從所述第二吸附材料解吸的另一煙道氣組分的第一和第二產(chǎn)品解吸流體和可以在本TSA方法的回收步驟從所述入口或出口端(取決于解吸時流經(jīng)所述接觸器的流體流動方向)回收。在一個實施例，可以采用包括所述第一二氧化碳吸附劑的三個或多個軸向部分和相應(yīng)的吸附材料，它們可以依次單獨解吸，以生成單獨的富集二氧化碳的產(chǎn)品流和相應(yīng)的其他產(chǎn)品流，這些產(chǎn)品流可以從所述吸附劑接觸器分別回收。在一個特定實施例中，與二氧化碳相比分別選擇性吸附水、氮氧化物、氧化硫和重金屬中的至少一個的第二吸附材料和與二氧化碳相比分別選擇性吸附水、氮氧化物、氧化硫和重金屬中的至少一個的可選的第三吸附材料可以用于實施在除所述接觸器在第一軸向部分的二氧化碳吸附劑之外的分別的第二和第三軸向部分，使得所述第二軸向部分位于靠近所述接觸器入口端的所述第一軸向部分的上游，所述第三軸向部分位于所述第一軸向部分的上游和所述第二軸向部分的下游。這樣的第二和第三吸附材料因此可以用于從所述煙道氣流理想地分離其他污染物，所述污染物可以分別解吸和回收，例如對于區(qū)別于所述二氧化碳產(chǎn)品的污染物和/或廢棄物。類似于上面描述的其他實施例，在本TSA 二氧化碳分離方法的一個實施例中，所述TSA方法的步驟可以在基本上恒壓或等壓條件下進行。在一個特定實施例中，允許煙道氣進料混合物進入所述吸附劑接觸器、吸附二氧化碳、回收煙道氣產(chǎn)品流、解吸二氧化碳和回收解吸的二氧化碳流可以在基本上大氣壓下進行。在一個替代實施例中，本TSA方法的所述步驟可以在一基本上恒定的升高的壓力下進行，例如在超大氣壓的壓力。在又一個替代實施例中，本TSA方法的所述允許、吸附、解吸和回收煙道氣產(chǎn)品流的步驟可以在一第一基本上恒定的壓力條件下進行，例如在大氣壓下，而所述解吸和回收解吸的二氧化碳產(chǎn)品的步驟可以在一升高的壓力下進行，例如升高的超大氣壓的壓力。在一個這樣的實施例中，所述吸附劑接觸器可以在所述吸附步驟之前基本上密封，在吸附步驟加熱所述吸附劑接觸器，隨著所吸附的二氧化碳從所述吸附材料解吸，可能導(dǎo)致所述接觸器內(nèi)的壓力增加，從而將所述接觸器的壓力增加到一超大氣壓水平。這樣，所述解吸的二氧化碳產(chǎn)品流體可以可選地在一理想的、升高的壓力下回收，所述壓力高于吸附步驟進行的壓力，以提供加壓的二氧化碳產(chǎn)品流，其在一些應(yīng)用中是理想的，例如在需要進一步對所述二氧化碳加壓來運輸、儲存、封存或工業(yè)應(yīng)用的情形。在本發(fā)明的另一方面，所述變溫吸附(TSA) 二氧化碳分離方法尤其意在從替代煙道氣進料混合物的天然氣進料混合物中分離二氧化碳。在這樣的實施例中，所述天然氣進料混合物可以包括至少甲烷和二氧化碳組分，還可以包括硫化氫或其他污染物。這樣的從天然氣分離二氧化碳的TSA方法可以特別適于從污染的天然氣進料混合物中移除二氧化碳和/或硫化氫的至少一部分，其可能在頁巖氣、低濃度天然氣田或者天然氣源的井壽命末期遇到。在這些情形，所述的TSA 二氧化碳分離方法可以相對類似于用于煙道氣分離的方法，將將煙道氣替換為天然氣進料流。任何適當?shù)奈讲牧峡梢园谒鑫椒蛛x系統(tǒng)的吸附劑接觸器內(nèi)，其可以相對其他天然氣組分理想地選擇性吸附二氧化碳和/或硫化氫，優(yōu)選在循環(huán)的TSA方法中相對甲烷理想地動態(tài)選擇性(包括平衡和/或動力學(xué)選擇性)吸附二氧化碳和/或硫化氫(或者其他不理想的稀薄組分)。在一個特定實施例中，所述適當?shù)亩趸歼x擇性吸附材料可以理想地定制為相對甲烷對二氧化碳有高的動態(tài)選擇性。因此可以選擇這種理想的、高動態(tài)選擇性的二氧化碳吸附劑，以通過選擇帶這種性能的吸附劑或者定制所述平行通道式接觸器的性能和/或改變包括在所述平行通道式接觸器內(nèi)的吸附材料的表面特性，例如通過改變所述吸附材料的孔的大小、孔隙通道、口袋尺寸等，來提高二氧化碳的平衡和或動力學(xué)選擇性，以在循環(huán)的TSA方法中將二氧化碳相對甲烷的平衡和動力學(xué)選擇性最大化。而且，這種天然氣二氧化碳分離方法通?？梢栽诘葔旱某髿鈮簵l件下進行，所述超大氣壓條件與加壓的天然氣進料混合物源諸如井和/或管路相關(guān)。在此描述的示例性實施例并不意在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明的范圍限制在所公開的正確形式。它們選來描述以解釋本發(fā)明的原理、應(yīng)用和實際使用，以允許本領(lǐng)域技術(shù)人員理解其教導(dǎo)。
權(quán)利要求
1.一種變溫吸附方法，用于分離包括至少第一和第二流體組分的流體混合物，所述方法包括: 允許所述流體混合物進入一吸附分離系統(tǒng)，該吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行通道式吸附劑接觸器，所述平行通道式吸附劑接觸器包括: 多個基本上平行的流體流動通道，所述多個流體流動通道在入口端和出口端之間朝向一第一軸向方向； 位于多個所述流體流動通道之間的多個室壁，所述室壁包括至少一吸附材料；和多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述多個導(dǎo)熱絲朝向所述軸向方向并與所述至少一吸附材料直接接觸； 允許流體混合物進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端，以以所述第一軸向方向流向所述出口端； 在所述至少一吸附材料吸附所述第一流體組分的至少一部分； 將所述至少一吸附材料上的第一流體組分的吸附熱沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分傳遞，所述傳遞以一第二軸向方向朝向所述入口端并且與所述吸附步驟中的所述第一軸向方向相反； 從所述出口端回收相對于所述流體混合物消耗了所述第一流體組分中第一產(chǎn)品流體； 通過加熱所述至少一吸附材料來解吸吸附在所述至少一吸附材料上的所述第一流體組分的至少一部分； 沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以所述第一或第二軸向方向傳遞熱量的步驟，以提供所述解吸步驟中所述第一流體組分的解吸熱的至少一部分；以及 從所述入口端和出口端中至少一個回收富集所述第一流體組分的、解吸的第二產(chǎn)品流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，還包括: 在回收所述第一產(chǎn)品流體之前允許預(yù)再生的流體進入所述平行通道式吸附劑接觸器，和通過加熱所述至少一吸附材料至一預(yù)再生溫度來解吸所述至少一吸附材料上共同吸附的所述第二流體組分的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述至少一吸附材料具有對所述第一流體組分的動力學(xué)選擇性并具有對于所述第一流體組分的第一傳質(zhì)速率，所述第一傳質(zhì)速率大于對于所述第二流體組分的第二傳質(zhì)速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的變溫吸附方法，其特征在于，允許所述流體混合物進入包括允許所述流體混合物進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端以所述第一軸向方向流向所述出口端，其中允許所述流體混合物進入的空間速度大于所述第二流體組分的所述第二傳質(zhì)速率、小 于所述第一流體組分的所述第一傳質(zhì)速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，還包括在允許所述流體混合物進入所述平行通道式吸附劑接觸器之前將至少一所述吸附材料調(diào)節(jié)至理想的預(yù)吸附溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述吸附還包括在一第一吸附材料溫度在所述至少一吸附材料上吸附所述第一流體的至少一部分，所述解附還包括通過在一第二吸附材料溫度加熱所述吸附材料來解吸吸附在所述至少一吸附材料上的所述第一流體的至少一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的變溫吸附方法，其特征在于，所述第二吸附材料溫度高溫所述第一吸附材料溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的變溫吸附方法，其特征在于，所述預(yù)再生溫度高于所述第一吸附材料溫度、低于所述第二吸附材料溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的變溫吸附方法，其特征在于，所述預(yù)吸附溫度低于在所述第一流體組分的所述吸附時的所述第一吸附材料溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的變溫吸附方法，其特征在于，所述預(yù)吸附溫度高于在所述第一流體組分的所述吸附時的一第一吸附材料溫度，并低于在所述第一流體組分的所述解吸時的一第二吸附材料溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述平行通道式吸附劑接觸器包括至少第一和第二吸附材料，所述解吸包括通過加熱所述第一吸附材料來解吸所述第一吸附材料上吸附的所述第一流體組分的至少一部分，所述第一吸附材料與所述第一吸附材料分開。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述解吸還包括提供沖洗流體到所述平行通道式吸附劑接觸器，所述回收還包括回收包括所述第一流體組分和所述沖洗流體的一解吸產(chǎn)品流體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的變溫吸附方法，其特征在于，所述沖洗流體是可冷凝的，還包括在回收所述解吸的產(chǎn)品流體之后將所述沖 洗流體冷凝出所述解吸產(chǎn)品流體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述解吸還包括在一升高的溫度通過提供至少一傳熱流體到所述平行通道式吸附劑接觸器來加熱所述至少一吸附材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述解吸還包括通過提供熱能到所述導(dǎo)熱絲以直接加熱包括所述至少一吸附材料的所述室壁來直接加熱所述至少一吸附材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲還包括軸向連續(xù)的導(dǎo)電絲，所述解吸還包括通過電加熱所述導(dǎo)熱和導(dǎo)熱的絲以直接加熱包括所述至少一吸附材料的所述室壁來直接加熱所述至少一吸附材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的變溫吸附方法，其特征在于，所述平行通道式吸附劑接觸器包括至少第一和第二軸向部分，所述軸向部分包括第一和第二吸附材料，所述解吸包括通過電加熱所述第一部分上的所述傳導(dǎo)絲來解吸吸附在所述至少一吸附材料上的所述第一流體組分的至少一部分，所述傳導(dǎo)絲與所述第一吸附材料接觸，所述第一吸附材料與所述第二吸附材料分開。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的變溫吸附方法，其特征在于，所述平行通道式吸附劑接觸器包括至少第一和第二軸向部分，所述軸向部分包括第一和第二吸附材料，所述解吸包括通過電加熱所述第一部分上的所述傳導(dǎo)絲來解吸吸附在所述第一吸附材料上的所述第一流體組分的至少一部分，所述傳導(dǎo)絲與所述第一吸附材料接觸，隨后包括通過電加熱所述第二部分上的所述傳導(dǎo)絲來依次解吸吸附在所述第二吸附材料上的一流體組分的至少一部分，所述傳導(dǎo)絲與所述第二吸附材料接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的變溫吸附方法，其特征在于，所述第一部分位于靠近所述平行通道式接觸器的所述出口端，所述第二部分從所述第一部分朝向所述平行通道式接觸器的所述入口端，所述回收還包括從所述入口和出口端至少一個、依次回收富集在所述第二吸附材料上吸附的一流體組分的一第二解吸產(chǎn)品流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求5的變溫吸附方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)還包括允許至少一傳熱流體進入所述平行通道式吸附劑接觸器，以將至少一所述吸附材料調(diào)節(jié)為理想的預(yù)吸附溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求5的變溫吸附方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)還包括在允許所述流體混合物進入前提供一對所述至少一吸附材料的次級沖洗。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，在所述吸附步驟沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分的所述傳熱有效地減少在所述平行通道式吸附劑接觸器的熱曲線的脈沖，所述脈沖與所述第一流體組分在所述至少一吸附材料上的所述吸附有關(guān)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述至少一吸附材料選自包括以下材料的組:干燥劑、活性碳、碳分子篩、碳吸附劑、石墨、活性氧化鋁、分子篩、磷酸鋁、硅鋁硫酸鹽、沸石吸附劑、離子交換沸石、親水沸石、憎水沸石、改性沸石、天然沸石、八面沸石、斜發(fā)沸石、發(fā)光沸石、金屬替換的硅鋁硫酸鹽、單極樹脂、雙極樹脂、芳香族交聯(lián)聚苯乙烯基體、溴化芳香族基體、甲基丙烯酸酯共聚物、石墨吸附劑、碳纖維、碳納米管、納米材料、金屬鹽吸附劑、高氯酸鹽、草酸鹽、堿土金屬顆粒、ETS、CTS、金屬氧化物、化學(xué)吸附劑、胺類、有機金屬反應(yīng)物和金屬有機框架(MOF)吸附材料以及它們的組合。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述允許進入、吸附、回收一第一產(chǎn)品流體、解吸和回收一解吸的第二產(chǎn)品流體的步驟基本上等壓并且在基本上大氣壓和升高的、超過大氣壓的壓力中至少一個進行。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的變溫吸附方法，其特征在于，所述允許進入、吸附和回收一第一產(chǎn)品流體在基本上大氣壓進行，所述解吸和回收一解吸的第二產(chǎn)品流體在一超過大氣壓的壓力進行。
26.—種變溫吸附方法，用于從煙道氣進料混合物中分離二氧化碳，所述混合物至少包括二氧化碳和氮氣組分，該方法包括: 允許所述進料煙道氣混合物進入一吸附分離系統(tǒng)，所述吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行通道式吸附劑接觸器，所述平行通道式吸附劑接觸器包括: 多個基本上平行的流體流動通道，所述多個流體流動通道在一入口端和一出口端之間朝向一第一軸向方向； 位于多個所述流體流動通道之間的多個室壁，所述室壁包括至少一二氧化碳吸附材料；和 多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述多個導(dǎo)熱絲朝向所述軸向方向并與所述至少一二氧化碳吸附材料直接接觸； 允許所述煙道氣進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端的步驟，以以所述第一軸向方向流向所述出口端； 在所述至少一二氧化碳吸附材料吸附所述二氧化碳組分的至少一部分； 將源自所述至少一二氧化碳吸附材料上的二氧化碳的吸附熱的熱量沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分傳遞，所述傳遞以一第二軸向方向朝向所述入口端并且與所述吸附步驟中的所述第一軸向方向相反； 從所述出口端回收相對于所述煙道氣進料混合物消耗了二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流； 通過加熱所述至少一吸附材料來解吸吸附在所述至少一二氧化碳吸附材料上的二氧化碳的至少一部分； 沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以所述第一或第二軸向方向傳遞熱量，以提供所述解吸步驟中所述二氧化碳的解吸熱的至少一部分；和 從所述入口端和所述出口端中至少一個回收解吸的富集二氧化碳的解吸二氧化碳產(chǎn)品O
27.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，在回收所述第一產(chǎn)品流體之前允許預(yù)再生的流體進入所述平行通道式吸附劑接觸器，和通過加熱所述至少一二氧化碳吸附材料至一預(yù)再生溫度來解吸所述至少一吸附材料上共同吸附的所述氮氣組分的至少一部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述至少一二氧化碳吸附材料具有對所述二氧化碳組分的動力學(xué)選擇性并具有對于所述二氧化碳組分的第一傳質(zhì)速率，所述第一傳質(zhì)速率大于對于所述氮氣組分的第二傳質(zhì)速率。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，允許所述煙道氣進入包括允許所述煙道氣進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端以所述第一軸向方向流向所述出口端，其中允許所述流體混合物進入的空間速度大于所述氮氣組分的所述第二傳質(zhì)速率、小于所述二氧化碳組分的所述第一傳質(zhì)速率。
30.根據(jù)權(quán)利要求 26的變溫吸附方法，其特征在于，還包括在允許所述流體混合物進入所述平行通道式吸附劑接觸器之前將至少一所述吸附材料調(diào)節(jié)至理想的預(yù)吸附溫度。
31.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述吸附還包括在一第一吸附材料溫度在所述至少一吸附材料上吸附所述二氧化碳的至少一部分，所述解附還包括通過在一第二吸附材料溫度加熱所述吸附材料來解吸吸附在所述至少一吸附材料上的所述二氧化碳的至少一部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的變溫吸附方法，其特征在于，所述預(yù)再生溫度高于所述第一吸附材料溫度、低于所述第二吸附材料溫度。
33.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述預(yù)吸附溫度低于下列溫度中至少一個:在所述二氧化碳的所述吸附時的所述第一吸附材料溫度和在所述二氧化碳的所述解吸時的所述第二吸附材料溫度。
34.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述平行通道式吸附劑接觸器包括至少一第一二氧化碳吸附材料和一第二吸附材料，所述解吸包括通過加熱所述第一吸附材料來解吸在所述第一吸附材料上吸附的所述二氧化碳組分的至少一部分，所述第一吸附材料與所述第二吸附材料分開。
35.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述解吸還包括提供一沖洗氣體到所述平行通道式吸附劑接觸器，所述回收還包括回收包括所述二氧化碳和所述沖洗氣體的一富集二氧化碳的產(chǎn)品流體。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的變溫吸附方法，其特征在于，所述沖洗氣體是可冷凝的，還包括在回收所述解吸的產(chǎn)品流體之后將所述沖洗氣體冷凝出所述解吸的產(chǎn)品流體。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的變溫吸附方法，其特征在于，所述沖洗氣體包括下列至少一個:空氣、蒸汽和消耗了二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流。
38.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述解吸還包括在一升高的溫度通過提供至少一傳熱流體到所述平行通道式吸附劑接觸器來加熱所述至少一吸附材料并將所述二氧化碳解吸到所述傳熱流體。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的變溫吸附方法，其特征在于，所述傳熱流體包括下列至少一個:空氣、蒸汽、富集二氧化碳的產(chǎn)品氣體和消耗了二氧化碳的煙道氣產(chǎn)品流。
40.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述解吸還包括通過提供熱能到所述導(dǎo)熱絲以直接加熱包括所述至少一吸附材料的所述室壁來直接加熱所述至少一二氧化碳吸附材料。
41.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲還包括軸向連續(xù)的導(dǎo)電絲，所述解吸還包括通過電加熱所述導(dǎo)熱和導(dǎo)熱的絲以直接加熱包括所述至少一吸附材料的所述室壁來直接加熱所述至少一二氧化碳吸附材料。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的變溫吸附方法，其特征在于，所述平行通道式吸附劑接觸器包括至少第一和第二軸向部分，所述軸向部分分別包括一第一二氧化碳吸附材料和一第二吸附材料，所述解吸包括通過電加熱所述第一部分上的所述傳導(dǎo)絲來解吸吸附在所述至少一吸附材料上的所述二氧化碳的至少一部分，所述傳導(dǎo)絲與所述第一吸附材料接觸，所述第一吸附材料與所述第二吸附材料分開。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的變溫吸附方法，其特征在于，所述平行通道式吸附劑接觸器包括至少第一和第二軸向部分，所述軸向部分分別包括一第一二氧化碳和一第二吸附材料，所述解吸包括通過電加熱所述第一部分上的所述傳導(dǎo)絲來解吸吸附在所述第一吸附材料上的所述二氧化碳的至少一部分，所述傳導(dǎo)絲與所述第一吸附材料接觸，隨后包括通過電加熱所述第二部分上的所述傳導(dǎo)絲來依次解吸吸附在所述第二吸附材料上的一煙道氣流體組分的至少一部分，所述傳導(dǎo)絲與所述第二吸附材料接觸。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的變溫吸附方法，其特征在于，所述第一部分位于靠近所述平行通道式接觸器的所述出口端，所述第二部分從所述第一部分朝向所述平行通道式接觸器的所述入口端，所述回收還包括從所述入口和出口端至少一個、依次回收富集從所述第二吸附材料上解吸的一煙道氣組分的一第二解吸產(chǎn)品流體。
45.根據(jù)權(quán)利要求30的變溫吸附方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)還包括允許至少一傳熱流體進入所述平行通道式吸附劑接觸器，以將至少一所述吸附材料調(diào)節(jié)為理想的預(yù)吸附溫度。
46.根據(jù)權(quán)利要求30的變溫吸附方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)還包括在允許所述煙道氣進料混合物進入前提供一對所述至少一二氧化碳吸附材料的次級沖洗。
47.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，在所述吸附步驟沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分的所述傳熱有效地減少在所述平行通道式吸附劑接觸器的熱曲線的脈沖，所述脈沖與所述二氧化碳在所述至少一二氧化碳吸附材料上的所述吸附有關(guān)。
48.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述至少一二氧化碳吸附材料選自包括以下材料的組:活性碳吸附劑、碳分子篩、胺類浸潰的吸附劑支撐體(包括硅土、活性碳、氧化鋁、沸石、聚合物和陶瓷支撐體)、金屬鹽、金屬氫氧化物、金屬氧化物、沸石、水滑石、硅沸石、有機金屬框架和沸石咪唑框架吸附材料以及它們的組合。
49.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述允許進入、吸附、回收一煙道氣產(chǎn)品流體、解吸和回收一解吸的二氧化碳產(chǎn)品的步驟基本上等壓并且在基本上大氣壓和升高的、超過大氣壓的壓力中至少一個進行。
50.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述允許進入、吸附和回收一煙道氣產(chǎn)品流體在基本上大氣壓進行，所述解吸和回收一解吸二氧化碳的產(chǎn)品流體在一超過大氣壓的壓力進行。
51.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，在所述吸附步驟沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分的所述傳熱有效地在所述吸附步驟末期將源自所述吸附步驟的熱波前緣基本上保留在所述平行通道式吸附劑接觸器內(nèi)。
52.根據(jù)權(quán)利要求26的變溫吸附方法，其特征在于，所述平行通道式吸附劑接觸器包括至少第一和第二軸向部分，所述軸向部分包括一第一吸附材料和一第二吸附材料，所述第一吸附材料相對氮氣選擇性吸附二氧化碳，所述第二吸附材料相對二氧化碳選擇性吸附水分、氮氧化物、氧化硫和重金屬中至少一個，所述第二軸向部分位于靠近所述接觸器的所述入口端處的所述第一軸向部分的上游。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的變溫吸附方法，其特征在于，所述平行通道式吸附劑接觸器還包括至少一第三軸向部分，所述第三軸向部分包括一相對二氧化碳選擇性吸附水分、氮氧化物、氧化硫和重金屬中至少一個的第三吸附材料，所述第三軸向部分位于所述第一軸向部分的上游、所述第二軸向部分的下游。
54.一種變溫吸附方法，用于從天然氣進料混合物中分離二氧化碳和硫化氫中至少一個，所述混合物至少包括二氧化碳、硫化氫和甲烷中至少一個，該方法包括: 允許所述天然氣進料混合物進入一吸附分離系統(tǒng)，所述吸附分離系統(tǒng)包括至少一平行通道式吸附劑接觸器，所述平行通道式吸附劑接觸器包括: 多個基本上平行的流體流動通道，所述多個流體流動通道在一入口端和一出口端之間朝向一第一軸向方向； 位于多個所述流體流動通道之間的多個室壁，所述室壁包括至少一相對甲烷選擇性吸附二氧化碳和硫化氫中的至少一個的吸附材料；和 多個軸向連續(xù)的導(dǎo)熱絲，所述多個導(dǎo)熱絲朝向所述軸向方向并與所述至少一吸附材料直接接觸； 允許所述天然氣進料混合物進入所述平行通道式吸附劑接觸器的所述入口端，以以所述第一軸向方向流向所述出口端； 在所述至少一吸附材料吸附二氧化碳和硫化氫組分中至少一個的至少一部分； 將源自所述至少一吸附材料上的吸附熱的熱量沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分傳遞，所述傳遞以一第二軸向方向朝向所述入口端并且與所述吸附步驟中的所述第一軸向方向相反； 從所述出口端回收相對于所述天然氣進料混合物消耗了二氧化碳和硫化氫中至少一個的天然氣產(chǎn)品流； 通過加熱所述至少一吸附材料來解吸吸附在所述至少一吸附材料上的所述二氧化碳和硫化氫中的至少一個的至少一部分；沿所述導(dǎo)熱絲的至少一部分以所述第一或第二軸向方向傳遞熱量，以提供所述解吸步驟中所述二氧化碳或硫化氫的解吸熱的至少一部分；和 從所述入口端和所述出口端中至少一個回收解吸的富集二氧化碳 和硫化氫中至少一個的解吸產(chǎn)品。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的變溫吸附方法，其特征在于，所述允許進入、吸附、回收一天然氣產(chǎn)品流體、解 吸和回收一解吸產(chǎn)品流體的步驟基本上等壓并且在升高的、超過大氣壓的壓力下進行。
全文摘要
一種變溫吸附方法，用于在一吸附分離系統(tǒng)中從包括至少第一流體組分的流體混合物中分離所述第一流體組分，吸附分離系統(tǒng)包括一平行通道式吸附劑接觸器，所述平行通道式吸附劑接觸器包括帶多個包括所述吸附材料的室壁的多個平行的流體流動通道和多個軸向?qū)峤z，所述導(dǎo)熱絲與所述吸附材料直接接觸。所述方法提供源自所述吸附熱的熱傳遞，所述熱傳遞在吸附時沿所述絲的至少一部分以逆流方向進行，還提供沿所述絲在任一軸向方向的熱傳遞，以在解吸步驟提供解吸熱的至少一部分。一種二氧化碳TSA分離方法，用于從煙道氣分離二氧化碳，包括在吸附或解吸時沿軸向?qū)峤z傳遞熱的步驟。
文檔編號B01D53/02GK103180028SQ201180041478
公開日2013年6月26日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者安德爾·布萊特, 索海爾·海亞夫 申請人:英溫提斯熱力技術(shù)有限公司