用于处理气体介质的挤出机系统和方法
【专利说明】用于处理气体介质的挤出机系统和方法
[0001]关于由联邦政府赞助的研究的声明
[0002]本发明受政府支持，美国能源部门授予合同编号DE-AR0000084。政府享有本发明的某些权利。
技术领域
[0003]本发明总体上涉及介质的处理，并且更具体地说，涉及使用贫吸附剂处理气体介质的系统和方法。
【背景技术】
[0004]二氧化碳(本说明书中也称为“C0.sub.2”)排放到环境中被认为是导致全球变暖的温室效应的原因。通过减少向环境排放C0.sub.2来控制温室效应。已经使用一些已知技术来减少从排气气体介质向环境排放C0.sub.2。这些已知技术包括使用吸附剂、分子过滤器或薄膜以及吸附器系统，用于从排气气体介质中除去C0.sub.2。
[0005]当前，存在用于从排气气体介质除去C0.sub.2的各种类型的处理系统，如“喷雾塔”、〃固定床反应器〃、“移动床反应器”和“连续罐式反应器”。这些处理系统和过程通常是昂贵的、消耗更多能量，劳动强度大并且当出于高通过率进行加工时占据大的体积。此外，大部分这种反应器分批运行，导致处理介质具有相对长的停留时间。而且，这种反应器具有低的通过速率，因此增加了加工成本。
[0006]需要用于使用富吸附剂来处理气体介质的改进系统和方法。
【发明内容】
[0007]根据一个示例性实施例，本发明公开用于处理气体介质的系统。所述系统包括挤出机，所述挤出机具有筒、第一入口端口、第二入口端口、和多个出口端口。第一入口端口、第二入口端口和多个出口端口联接至筒。第一入口端口配置用于供给贫吸附剂，第二入口端口配置用于供给气体介质，并且多个出口端口配置用于释放从气体介质中除去的多种组分。此外，挤出机包括安装在轴上并且设置在筒内的多个螺旋元件和多个捏合元件。所述多个螺旋元件联接至所述多个捏合元件。筒、多个螺旋元件和多个捏合元件一起形成吸附单元和解吸附单元。此外，第一入口端口和第二入口端口在吸附单元中形成，并且多个出口端口在吸附单元和解吸附单元中构成。
[0008]根据一个示例性实施例，本发明公开用于处理气体介质的方法。所述方法包括以下这个步骤:使贫吸附剂与气体介质在吸附单元内反应，以便从所述气体介质吸附组分并且产生富吸附剂。所述方法进一步包括将富吸附剂从吸附单元供给至解吸附单元。此外，所述方法包括在解吸附单元中解吸从富吸附剂吸附的组分以及再产生贫吸附剂。通过安装在轴上、设置在挤出机筒内的多个螺旋元件和多个捏合元件来执行反应、供给和解吸的过程。
【附图说明】
[0009]在参考附图阅读以下详细说明后，将更好地理解本公开实施例的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中:
[0010]图1为根据示例性实施例的示例性处理系统(例如，单级系统)的示意图；
[0011]图2为示出根据图1的示例性实施例的用于处理气体介质的单级系统的示意图；
[0012]图3为示例性处理系统(例如，根据另一示例性实施例的两级系统)的示意图；
[0013]图4为根据又一示例性实施例的示例性处理系统的示意图；
[0014]图5a为根据图4的示例性实施例的吸附单元中的筒的一部分的方框图；
[0015]图5b为根据图4和图5a的示例性实施例的解吸附单元中的筒的一部分的方框图；以及
[0016]图5c为根据另一示例性实施例的解吸附单元中的筒的一部分的方框图。
【具体实施方式】
[0017]尽管本专利申请文件仅说明并描述了实施例的某些特征，但所属领域的技术人员能够做出许多修改和变化。因此，应了解，随附权利要求书涵盖落在本发明精神内的所有此类修改和变化。
[0018]本说明书所讨论的实施例公开用于处理气体介质的系统和方法。更具体地说，本发明的某些实施例公开包括挤出机的系统，所述挤出机具有吸附单元和解吸附单元。所述吸附单元和所述解吸附单元包括安装在轴上并且设置在筒内的多个螺旋元件和多个捏合元件。吸附单元配置用于使贫吸附剂与气体介质能够反应，以便从气体介质吸附组分并且产生富吸附剂。解吸附单元配置用于从富吸附剂中除去吸附的组分以便再产生贫吸附剂。
[0019]更具体地，本发明的某些实施例公开包括挤出机的挤出机系统，所述挤出机具有筒、第一入口端口、第二入口端口和多个出口端口。第一入口端口、第二入口端口和多个出口端口联接至筒。第一入口端口配置用于供给贫吸附剂，第二入口端口配置用于供给气体介质，并且多个出口端口配置用于释放从所述气体介质中除去的多种组分。此外，挤出机包括安装在轴上并且设置在筒内的多个螺旋元件和多个捏合元件。多个螺旋元件联接至多个捏合元件。筒、多个螺旋元件和多个捏合元件一起形成吸附单元和解吸附单元。此外，第一入口端口和第二入口端口在吸附单元中形成，并且多个出口端口在吸附单元和解吸附单元中形成。
[0020]图1为根据一个实施例的示例性处理系统100的示意图。示例性处理系统100包括挤出机102，所述挤出机102具有筒104、第一入口端口 106、第二入口端口 108和多个出口端口 110a、110b、110c。在所示出的示例性实施例中，挤出机102包括第一挤出机元件103a和第二挤出机元件103b。每个挤出机元件103a、103b包括多个螺旋元件112和多个捏合元件114。
[0021]多个螺旋元件112包括第一组螺纹元件126和第二组螺纹元件128。多个捏合元件114包括第一组捏合元件132和第二组捏合元件134。在所示出的实施例中，第一组螺纹元件126与第一组捏合元件132彼此联接并且安装在轴116a上。第二组螺纹元件128与第二组捏合元件134彼此联接并且安装在轴116b上。在其他实施例中，螺纹元件组和捏合元件组的布置顺序可取决于设计和应用而变化。
[0022]在所示出的实施例中，第一组螺纹元件126与第二组螺纹元件128相互啮合以便形成双螺纹螺旋单元130。类似地，第一组捏合元件132与第二组捏合元件134相互啮合以便形成双捏合单元136。第一组螺纹元件126和第二组螺纹元件128是通过对应轴116a、116b围绕中心轴线122可一起旋转的。类似地，第一组捏合元件132和第二组捏合元件134也是通过对应轴116a、116b围绕中心轴线122可一起旋转的。在一些其他实施例中，第一组螺纹元件126和第一组捏合元件132以及第二组螺纹元件128和第二组捏合元件134可以是通过对应轴116a、116b围绕中心轴线122可反向旋转的。
[0023]每组螺纹元件126,128 包括多个螺纹元件 127a、127b、127c、127d、127e、127f、127g、127h。每个螺纹元件可具有不同于其他螺纹元件的螺纹距。例如，第一螺纹元件127a具有第一螺纹距“P/’并且第二螺纹元件127b具有第二螺纹距“P2”。每组捏合元件132、134包括多个捏合元件133a、133b、133c、133d、133e、133f、133g、133h。每个捏合元件可具有不同于其他捏合元件外形的外形。多个螺纹元件127a-127h和多个捏合元件133a_133h交替设置并且彼此联接。螺纹元件127a-127h和捏合元件133a_133h的数目、安排顺序、长度可取决于设计和应用而变化。
[0024]在所示出的实施例中，第一挤出机元件103a和第二挤出机元件103b分成第一传送段138、第一混合/反应段140、第二传送段142、第二混合/反应段144、第三传送段146、第一密封段148、第四传送段150、第一加热段152、第五传送段154、第二加热段156、第六传送段158、第二密封段160和压缩段162。
[0025]第一传送段138包括用于供给贫吸附剂172的第一入口端口 106和用于供给气体介质174的第二入口端口 108。贫吸附剂172可从吸附剂源(图1未示出)供应，并且气体介质174可从气体源(图1未示出)供应。第二传送段142和第三传送段146包括用于释放从气体介质174中除去的多种组分(图1未示出)的出口端口 110a。第五传送段154和第六传送段158包括用于释放从富吸附剂(图1未示出)中除去的组分(图1未示出)的出口端口 110b。以下详细解释富吸附剂180的产生。压缩段162也包括至少一个出口端P IlOc0
[0026]第一传送段138、第二传送段142和第三传送段146，第一混合/反应段140和第二混合/反应段144，和筒104的部分119 一起形成吸附单元118。吸附单元118配置用于通过使贫吸附剂172与气体介质174反应以便产生富吸附剂180来从气体介质174中吸附