CN102481492B - 用于通过逆升华和融化提取物质的改进方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于提取气体混合物中包括的物质的方法和系统，所述提取以循环方式在2N个隔室(AA，BB，CC，DD)中执行，每个隔室设置有热交换器(A，B，C，D)，N为大于或等于3的整数。每个隔室执行包括下述连续4个步骤的循环：结霜步骤、除霜步骤、回收液相和残余气相的步骤、以及降低热交换器的温度的降温步骤。进一步，对每个隔室中从一个步骤到另一个步骤的转变进行排序使得执行除霜步骤的隔室的数量以及执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量都等于N。

Description

用于通过逆升华和融化提取物质的改进方法和系统
技术领域
本发明涉及分离气体领域，并且目标是优化通过逆升华随后融化来提取(extracting)包含在气体混合物中的一种或多种物质的方法。
逆升华(anti-sublimation)过程对应于一种或多种气体从气相到固相的直接转化(升华过程的反向)。
更特别地，本发明涉及优化包括在多个热交换器上的升华随后融化的结霜(或逆升华)和除霜的过程的管理；执行所述过程要求管理不同的基本操作时间。
背景技术
为了在热交换器上获得物质的逆升华，需要该物质处于低于由其三相点限定的压力的分压，并且还要求热交换器的表面的温度低于该物质的三相点的温度。
多种气体能够经历逆升华过程；CO2是一种示例。
文献WO 02/060561特别地描述了用于提取存在于来自发电单元的烟中的CO2的冷冻法，该CO2在两个热交换器上相继地冷冻随后解冻。
然而，该装置展现了不希望的效果，如在冷冻系统中流动的制冷剂流体的流量的明显变化，以及不希望的能量损失。
如通常的那样，当提取系统的尺寸大时，这些不希望的效果被放大。
作为示例，用于从来自采用煤的发电单元的烟中提取CO2的系统的体积非常大。应当记得，对于2百万Nm3/h[标准立方米每小时]的烟流量，以44％的热电转换效率产生800MW[兆瓦]的单元散发约620t/h[(公制)吨/小时]的CO2。因此烟在CO2结霜热交换器上的流动横截面可以约为1200m2。
在多种工业过程中发现具有相同量级尺寸的提取系统，在这些工业过程中需要气体分离并且流量在100000m3/h[立方米每小时]到数百万m3/h的范围内。
因此，重要的是尽可能地降低制冷剂流体或冷却剂和热交换流体的流量变化，并且还降低通过这种类型的设备的气体混合物的流量变化。
发明内容
因此本发明的主要目标是克服上述问题。
更特别地，本发明提出了一种在提取系统中提取气体混合物中包括的物质的方法，该提取系统包括：
第一供给回路，用于供给用于结霜的制冷剂流体或冷却剂流体；
第二供给回路，用于供给用于除霜的制冷剂流体或热交换流体；
第三供给回路，用于供给气体混合物；和
2N个隔室，N为大于或等于3的整数；
每个隔室包括：
热交换器，能够经由第一对阀交替地连接至所述第一供给回路，以及经由第二对阀连接至所述第二供给回路；
第三对阀，将所述隔室的进口和出口连接至第三供给回路，第三对阀能够控制气体混合物在所述隔室内的热交换器上的运动；和
排气阀，用于排出可能在所述隔室中聚积的剩余气相或与其气相相关的液体；
每个隔室中的气体混合物的处理以循环方式包括下述连续步骤：
结霜步骤，被在第一热交换器温度和第一隔室压力处执行，允许所述物质从气态直接转变为固态，从而在所述热交换器上形成所述物质的固体沉积物，在所述结霜步骤结束时关闭所述第一对阀和第三对阀；
除霜步骤，包括关闭所述隔室，并允许固体沉积物直接转变成气态，随后在热交换器的温度和所述隔室中的压力分别变为高于所述物质的三相点的温度和压力时允许固体沉积物直接转变为液态，从而在所述隔室中聚积所述物质的液相，在除霜步骤结束时关闭第二对阀；
回收步骤，包括打开所述排气阀，以允许提取所述隔室中已经聚积的液相和剩余气相，并且还同时降低所述隔室中的压力以使压力大致返回到所述第一压力；以及
用于降低热交换器的温度的步骤，包括关闭所述第一对阀使得热交换器的温度大致返回到第一温度；
该方法还包括全程排序步骤，该全程排序步骤旨在对每个隔室中的从一个步骤到另一个步骤的转变进行排序，使得经历结霜步骤的隔室的数量以及经历除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量都等于N，其中，在第一循环之后，在整个所述方法中满足下述两个条件：
在所述隔室中的至少一个中执行所述结霜步骤、除霜步骤、回收步骤和降温步骤中的每一个步骤；以及
每个隔室执行所述步骤中的由排序步骤指定的一个步骤。
本发明可以用来提取能够经历逆升华过程的物质。
更一般地，本发明适用于气体混合物中包括的、并且其特征在于其分压和其温度分别低于其三相点的压力和温度的任何物质。
作为示例，本发明适用于：
·空气、烟或过程气体中包含的CO2(或水)；
·烟或过程气体中包含的SO2；和
·烟中包含的气态水银等。
在详细分析诸如WO 02/060561中描述的结霜和除霜方法之后，本发明人已经成功地确定包括不同的四个操作步骤的循环：
·结霜步骤，其指可以以第一温度在热交换器的外表面上执行一种或多种物质的逆升华；
·除霜步骤，其包括涉及增加封闭空间中的压力的升华子步骤，其后是融化子步骤；
·回收步骤，包括回收液相的CO2和回收剩余气相直到它返回循环的初始压力；以及最后
·降温步骤，降低热交换器的温度以使它返回循环的第一温度。
本发明人已经确定将提取方法暂时分成四个连续的操作步骤意味着可以更加有效地控制所采用的热交换面积和与结霜或除霜相关联的制冷剂流体的流量。
而且，已经显示，恰当地选择分别进行整个方法中的四个操作步骤中的一个的隔室的数量产生了明显的优势。
特别地，本发明使得能够以协调的和优化的方式控制三种不同的流动，即：用于结霜的冷却剂流体或制冷剂流体的内流；用于除霜的热交换流体或制冷剂流体的内流，这些流动交替地通过执行该提取方法的隔室中的热交换器；以及在冷冻热交换器的外面上的移动的将被分离的气体的外流。
更特别地，借助于本发明，随着时间的过去，可以将上述三种流动保持恒定。这种时间恒定意味着可以在能量方面优化热交换器。此外，所获得的流量的连续性意味着可以优化成分，特别是制冷剂流体(当它们被使用时)的混合物的成分。这些优点特别地由下述实施说明，即当上述流量随着时间变化时，循环流体之间的温差也变化，这在系统中产生效率损失。
所采用的流量的连续性和恒定性可以用来优化压缩机的操作：它们的压缩比由于到每个压缩机的进口处的热力学特性的恒定性而可以保持恒定。
制冷剂流体(或制冷剂流体的混合物)为在它吸热时蒸发且在其放热时冷凝的流体。
相反，冷却剂流体仅交换热函：单独地借助于热函，其在它吸热时升温且其在其释放其热量时冷却。
应当理解，在本说明书的用于结霜和用于除霜的剩余部分中，本发明可以非常好地同等地利用制冷剂流体或利用冷却剂和热交换流体。
本发明人已经确定用于本发明的四个操作步骤在提取系统的每个隔室中的优选排序。
更特别地，本发明人已经确定提取系统的分别需要进行结霜、除霜、回收和降温步骤的隔室的数量的优化分配。
如上所述，所述优化排序(或优化分配)特别地可以意味着，对于制冷剂流体或连续地流过热交换器并流过第一供给回路和第二供给回路到达压缩机入口的冷却剂和热交换流体来说，可以获得连续的或接近恒定的流量。
因此，本发明可以用来在提取物质的同时明显地降低三种不同类型的流动的变化。换句话说，本发明可以用来明显地改善在提取期望的物质的整个方法中所采用的流动的分配。
应当注意到，实际上仅在所采用的流动在系统中达到稳态时，即在已经执行了第一循环之后，才实现提取方法的优化能量效率。
应当注意到，如在此使用的术语″将被分离的气体″或″气体混合物″是指将通过逆升华从中提取一种或多种物质的气体的混合物。
还应当注意到，本说明适于如下情况：其中仅从通过隔室的气体混合物中提取单种物质。然而，本领域技术人员将会理解，本发明同样适用于其中从气体混合物中提取两种或更多种物质的情况。
逆升华或结霜过程涉及除霜的逆向操作。然而，冷冻和随后除霜的热交换器的功能借助于其非常自然的不连续性。因此，本发明的一个目标也是使得三种类型制冷剂流体流的循环连续，以优化产生所述流动的冷冻系统的功能的能耗。更确切地，以如下方式采用所述三种类型的制冷剂流体流：
·执行结霜步骤的热交换器具有通过它的用于结霜的第一制冷剂流体流；
·执行除霜步骤的热交换器具有通过它的用于除霜的制冷剂流体流；
·执行回收步骤的热交换器不具有通过它的任何制冷剂流体流；以及
·执行降温步骤的热交换器具有通过它的用于结霜的第二制冷剂流体流(即，将降低隔室的温度的用于结霜的制冷剂流体)，用于结霜的所述第二制冷剂流通常具有设置，在压力方面不同于应用于用于结霜的第一制冷剂流体流的设置。
为了确保这三种类型的制冷剂流在系统内连续地循环，最初必要的是在并行运行的至少三个不同的热交换器表面上执行该循环的步骤，每个热交换器通过或不通过由将执行的步骤指定的一种类型的制冷剂流体流(如上所述)。
此外，已经说明，结霜步骤的持续时间等于该方法的其它三个步骤(即，除霜步骤、回收步骤和降温步骤)的持续时间。由于回收和降温步骤可以缩短并且在除霜期间在单个热交换器表面上执行，并且由于除霜步骤可以等于结霜步骤的持续时间的一半，已经发现，对于热交换器的表面上的连续操作，必要的是热交换器的数量N不少于3(N为整数)。
而且，已经发现，当仅三个热交换器在使用时，用于结霜的第二制冷剂流体流(即，用于降低热交换器的制冷剂流体流)在提取系统中是不连续的，因为它仅在一部分时间中被使用。当三个热交换器中的一个在给定时间顺序范围内执行回收步骤且随后执行降温步骤时，第二制冷剂流体仅在降温步骤期间流动。这就是事实上系统需要包括2N个热交换器使得所有三种类型的制冷剂流体实际上是连续的原因。
例如，考虑其中提取系统包括6个隔室(即，N＝3)的情况。在该情况中，在已经执行了第一循环之后，在整个方法中满足下述条件：
·三个热交换器执行结霜步骤；
·一个热交换器执行除霜步骤；
·一个热交换器执行回收步骤；以及
·一个热交换器执行降温步骤。
因此，在任何时候，存在三种第一种类型的用于结霜的制冷剂流体流，一种第二类型的用于结霜的制冷剂流体流(用于降温)，和一种除霜流。
因此，如上所述，本发明的提取系统的热交换器执行根据上述循环的方法的步骤。在每个预定时序(例如，10或15分钟)中，本发明的系统的阀可以改变配置，使得隔室移动至该循环中的新的步骤。不管该方法的循环特性，在总体上观看提取系统时，上述流动保持连续。
在特定的实施方案中，结霜步骤还包括在关闭第一和第三对阀之后对隔室进行排气的子步骤。
执行该排气子步骤有利地意味着可以在结霜步骤结束时排出隔室中存在的不希望的残余气体。因此，在除霜步骤结束时，隔室可以包括非常纯的气体，即将被提取的物质的浓度非常高的气体。以这种方式，在回收步骤期间，能够以液体形式和残余气体形式回收非常高纯度的提取物质。
回收非常高纯度的残余气体是有利的，因为该气体会具有重要的商业价值。作为示例，在本发明的提取方法中执行该排气子步骤可以用来提取非常高纯度的气态形式的CO2；这在商业上是非常有吸引力的。
进一步，已经认识到，在已经执行了第一循环之后执行除霜步骤的隔室的数量等于N′，N′为取决于N的值的整数。
更特别地，N′使得比例N’/N等于在从三分之一(1/3)至二分之一(1/2)的范围内的值，所述值为N的值的函数。
作为示例，可以说明，当N＝3时比例N’/N等于最大值1/3。类似地，例如，已经说明，当N＝4时比例N’/N等于最大值1/2。
在特定的实施方案中，如果N等于2的幂，本发明的提取方法使得在第一循环之后，执行除霜步骤的隔室的数量N′等于N/2。
在另一个实施方案中，如果N为偶数且不等于2的幂，本发明的提取方法使得在第一循环之后，执行除霜步骤的隔室的数量N′等于等于(N/2)-1。
在另一个实施方案中，如果N为奇数，本发明的提取方法使得在第一循环之后，执行除霜步骤的隔室的数量N′等于(N-1)/2。
应当注意到，无论所选择的执行除霜步骤的隔室的数量是什么，根据定义，执行回收步骤的隔室的数量和执行降温步骤的隔室的数量总是被选择为补足执行除霜步骤的隔室的数量，即确保执行除霜步骤的隔室的数量保持等于执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量。
还应当注意到，当整数N等于2的幂(N因为为4或更大)时，则比例N’/N等于1/2，并且能够获得所采用的三种类型的流动的构造分配(constructal distribution)，将它们除以二或一分为二。为此，应当记得，术语″构造″源自Adrian Bejan的理论。这种理论表明，当最大化每个支路的流动的使用时，获得多个支路中的流动的使用的优化结构。这种最大化在每个支路一分为二时是可行的，因为这确保相同的路径长度，而不管由所考虑的每种流动所采用的路线。
如上记得的那样，当提取系统的整体尺寸非常大时，该构造分配一直是更加有优势的。
还应当注意到，当N等于2的幂时，执行回收步骤的热交换器的数量和执行降温步骤的热交换器的数量没有必要等于2的幂。当强加某些约束条件时，假设执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量仍然保持等于N，则能够在提取系统的隔室之间为回收和降温步骤选择不同的分配。
在本发明的特定实施方案中，结霜步骤的持续时间大致等于所述除霜步骤、回收步骤和降温步骤的累积持续时间。
还可行的是执行确定结霜步骤的持续时间的预备步骤，结霜步骤的持续时间是根据结霜步骤期间所述隔室的进口和出口之间的最大压力降的测量确定的。
更特别地，通过试验，通过在该提取方法的结霜步骤期间测量来自一个隔室的气体混合物在进口和出口之间压力差，可以确定给定提取系统的结霜步骤的持续时间。
该压力降由结霜期间霜在热交换器的外表面上的逐渐生长和气体管线的逐渐阻碍来说明。
该压力降的典型值在+50Pa[帕斯卡]至+500Pa的范围中，该阈值构成用于经由两个阀(或两个挡板)关闭已经完成其结霜步骤的隔室的进口和出口的信号。
在特定的实施方案中，由来自计算机程序的指令确定该提取方法的各个步骤。
因此，本发明还提供了位于信息介质上的计算机程序，该程序能够用在提取系统，或者更一般地，在计算机中，该程序包括适于执行上述提取方法的步骤的指令。
所述程序可以为任何编程语言，并且可以为源代码、目标代码、或介于源代码和目标代码之间的代码的形式，例如，部分编译形式，或任何其它希望的形式。
本发明还提供了信息介质，其可以由计算机读取，并包括用于上述计算机程序的指令。
该信息介质可以为能够存储该程序的任何实体或装置。作为示例，该介质可以包括存储装置，如只读存储器(ROM)，例如光盘(CD)ROM，或微电子电路ROM，或磁记录装置，例如软盘或硬盘。
而且，该信息介质可以为可传输介质，如可以经由电缆或光缆，通过无线电或其它措施发送的电或光信号。本发明的程序特别地可以从因特网类型的网络上下载。
可替换地，该信息介质可以为其中已经结合该程序的集成电路，该集成电路适于执行所述方法或用在所述方法的执行中。
本发明还提供了一种用于提取气体混合物中包括的物质的系统，该提取系统包括：
第一供给回路，用于供给用于结霜的制冷剂流体或冷却剂流体；
第二供给回路，用于供给用于除霜的制冷剂流体或热交换流体；
第三供给回路，用于供给气体混合物；和
2N个隔室，N为大于或等于3的整数；
每个隔室包括：
热交换器，能够经由第一对阀交替地连接至所述第一供给回路，以及经由第二对阀连接至所述第二供给回路；
第三对阀，将所述隔室的进口和出口连接至第三供给回路，第三对阀能够控制气体混合物在所述隔室内的热交换器上的运动；和
排气阀，用于排出可能在所述隔室中聚积的剩余气相或与其气相相关的液体；
该提取系统还包括控制装置，该控制装置用于控制所述阀中的每一个的打开和关闭以执行提取方法，该提取方法以循环方式包括下述连续步骤：
结霜步骤，被在第一热交换器温度和第一隔室压力处执行，允许所述物质从气态直接转变为固态，从而在所述热交换器上形成所述物质的固体沉积物，在所述结霜步骤结束时关闭所述第一对阀和第三对阀；
除霜步骤，包括关闭所述隔室，并允许固体沉积物直接转变成气态，随后在热交换器的温度和所述隔室中的压力分别变为高于所述物质的三相点的温度和压力时允许固体沉积物直接转变为液态，从而在所述隔室中聚积所述物质的液相，在除霜步骤结束时关闭第二对阀；
回收步骤，包括打开所述排气阀，以允许同时提取所述隔室中已经聚积的液相和剩余气相，并且还同时降低所述隔室中的压力使得它大致返回所述第一压力；以及
用于降低热交换器的温度的步骤，包括关闭所述第一对阀使得热交换器的温度大致返回到第一温度；
所述控制装置被配置为使得每个热交换器交替连接至所述第一供给回路和第二供给回路；
所述控制装置还被配置为对每个隔室中从一个步骤到另一个步骤的转变进行排序，使得执行除霜步骤的隔室的数量以及执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量都等于N；
其中所述控制装置还被配置为使得在第一循环之后，在整个所述方法中满足下述两个条件：
在所述隔室中的至少一个中执行所述结霜步骤、除霜步骤、回收步骤和降温步骤中的每一个步骤；以及
每个隔室执行所述步骤中的由排序步骤指定的一个步骤。
本发明的提取系统和下文的特定实施方式具有与相对于所述提取方法及其特定实施方式展示的优点相同的优点。
在特定实施方式中，控制装置还被配置使得所述结霜步骤包括在关闭所述第一对阀和第三对阀之后使所述隔室处于真空的子步骤。
进一步，并且以与提取方法相同的方式，已经认识到，在已经执行了第一循环之后，提取系统中的执行除霜步骤的隔室的数量等于N′，其中N′为取决于N的值的整数。
更特别地，N′使得比例N’/N等于在从三分之一(1/3)至二分之一(1/2)的范围内的值，所述值为N的值的函数。
已经说明，例如，当N＝3时比例N’/N等于最大值1/3。类似地，例如，已经说明，当N＝4时比例N’/N等于最大值1/2。
在特定的实施方式中，如果N等于2的幂，本发明的提取系统使得在第一循环之后，执行除霜步骤的隔室的数量N′等于N/2。
在另一种实施方式中，如果N为偶数且不等于2的幂，本发明的提取系统使得在第一循环之后，执行除霜步骤的隔室的数量N′等于(N/2)-1。
在另一种实施方式中，如果N为奇数，本发明的提取系统使得在第一循环之后，执行除霜步骤的隔室的数量N′等于(N-1)/2。
与提取方法一样，执行回收步骤的隔室的数量和执行降温步骤的隔室的数量总是被选择为补足执行除霜步骤的隔室的数量，即保持执行除霜步骤的隔室的数量和执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量之间的相等。
当整数N等于2的幂(则N为4或更大)时，比例N’/N等于1/2，并且可以获得所采用的三种类型的流动的构造分配，即它们可以一分为二。
在上述特定情况中，没有必要在提取系统的该系列隔室上采用所述步骤构造分配。特别地，所述选择取决于提取系统上强加的多种约束条件。然而，重要的是，执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量保持等于N。
在本发明的特定实施方式中，所述结霜步骤的持续时间大致等于所述除霜步骤、回收步骤和降温步骤的累积持续时间。
进一步，提取系统可以包括测量装置，该测量装置用于执行确定结霜步骤的持续时间的预备步骤，结霜步骤的持续时间是根据结霜步骤期间所述隔室的进口和出口之间的最大压力降的测量确定的。
附图说明
根据下文参照附图进行的描述，本发明的其它特性和优点将变得明显，附图图示决不是限制性的实施方式。在附图中：
图1表示本发明的提取系统的示例，其中N＝4；
图2表示本发明的应用于图1的提取系统的隔室AA的提取方法的示例中的主要步骤；
图3以表格的形式表示本发明的提取方法的操作步骤的排序的示例，其中N＝4；
图4以表格的形式表示本发明的提取方法的操作步骤的排序的示例，其中N＝6；以及
图5以表格的形式表示本发明的提取方法的操作步骤的排序的示例，其中N＝3。
具体实施方式
本发明提供了一种系统，用于通过使在多个冷冻热交换器的固体表面上的物质发生逆升华而提取存在于过程气体或烟的混合物中的物质。
为此，在低于由所考虑的将被提取的物质的三相点限定的温度和压力的温度和压力处执行将被提取的物质的逆升华。
本发明的提取系统包括2N个热交换器，N为大于或等于3的整数。
图1表示本发明的提取系统的示例。在该示例中，提取系统包括8个不同的热交换器，使得N等于4。
已经在图1中示出所述8个热交换器(由A，B，C，D，E，F，G和H表示)。
图1的提取系统还包括8个隔室AA，BB，CC，DD，EE，FF，GG和HH，其中设置对应的冷冻热交换器A，B，C，D，E，F，G和H。
每个冷冻热交换器包括其中可以循环制冷剂流体(或制冷剂流体的混合物)、冷却剂流体或热交换流体的回路。所述回路通常包括与所述流体可以在其中循环的管相关联的肋。
进一步，在热交换器中循环的制冷剂或冷却剂/热交换流体的流量由下文更详细描述的一系列阀控制。
通过使制冷剂或冷却剂流体以给定的温度循环，能够控制每个热交换的外表面的温度。
因此，在结霜步骤期间，通过使制冷剂流体以低温循环和蒸发或通过使冷却剂流体循环和加热，能够降低在给定隔室的热交换器上循环的气体混合物的温度。因此，认为“用于结霜”的制冷剂或冷却剂流体在热交换器中循环。
类似地，在除霜步骤期间，能够提高沉积在隔室的热交换器上的固相的温度。为此，使制冷剂流体以两相态在相对高的温度(比将被提取的物质的三相点温度高10K[开尔文]至70K)在热交换器回路中循环，以便所述流体被冷凝。可替换地，可以使热交换流体在冷却的热交换器中循环。
在除霜步骤期间，认为“用于除霜”的制冷剂流体或热交换流体在热交换器中循环。
在说明书的剩余部分中，应当理解，当使用用于结霜的制冷剂流体和用于除霜的制冷剂流体时，能够分别用冷却剂流体和热交换流体代替它们。
此外，在说明书的剩余部分中，集中在以交替方式在热交换器中循环的用于结霜的单种制冷剂流体(或冷却剂流体)和用于除霜的单种制冷剂流体(或热交换)上。然而，应当理解，能够使用于结霜的制冷剂流体(或冷却剂流体)的混合物或用于除霜的制冷剂流体(或热交换流体)的混合物循环。
进一步，供给回路1000可以用来使将从中提取物质的气体混合物在隔室AA，BB，CC，DD，EE，FF，GG和HH内输送。
分别由阀A100，B100，C100，D100，E100，F100，G100和H100控制隔室AA，BB，CC，DD，EE，FF，GG和HH上游的气体混合物的进入，阀A100，B100，C100，D100，E100，F100，G100和H100共同称为气阀V100。
随后可以提取位于隔室AA，BB，CC，DD，EE，FF，GG和HH内的气体混合物。分别采用阀A101，B101，C101，D101，E101，F101，G101和H101控制所述提取，阀A101，B101，C101，D101，E101，F101，G101和H101共同称为气阀V101。
由此提取的气体混合物随后可以经由排气回路1010再输送到执行另一个操作步骤的另一个隔室。
进一步，由阀A130，B130，C130，D130，E130，F130，G130和H130分别控制从隔室中的气体混合物提取的物质和剩余气相从隔室AA，BB，CC，DD，EE，FF，GG和HH中的提取，阀A130，B130，C130，D130，E130，F130，G130和H130共同称为阀V130。
由此提取的处于液态的物质在气相回收结束时经由回收回路130输送至贮存器R。
进一步，在优选的实施方案中，回收回路130还经由阀V200连接至真空泵P。采用所述真空泵，能够使系统的隔室处于真空。在下文更详细地描述这种泵和所述抽真空步骤的重要性。
进一步，制冷剂流体回路包括两个不同的供给回路：其中循环用于结霜的制冷剂流体(或冷却剂流体)的结霜回路、以及其中循环用于除霜的制冷剂流体(或热交换流体)的除霜回路。
结霜回路包括供给回路1210、支路121和120以及返回回路1200。
除霜回路包括供给回路1100、支路110和111以及返回回路1110。
更特别地，供给回路1210在高压下供给支路121用于结霜的制冷剂流体。所述用于结霜的制冷剂流体被发送至执行结霜或进行至热交换器降温步骤的热交换器。
由阀A121，B121，C121，D121，E121，F121，G121和H121分别控制用于结霜的流体至热交换器A，B，C，D，E，F，G和H的进入，阀A121，B121，C121，D121，E121，F121，G121和H121共同称为阀V121。
所述阀V121对应于系统的膨胀阀，其可以用来将用于结霜的制冷剂流体从系统的高压变为低压。因此所述膨胀阀可以用来使在热交换器中循环的结霜流体蒸发。
可替换地，阀V121可以用来在结霜步骤期间加热在热交换器中循环的冷却剂流体。在这种特定的配置中，阀V121不是膨胀阀而是流量控制阀。
此外，由阀A120，B120，C120，D120，E120，F120，G120和H120分别控制源自热交换器A，B，C，D，E，F，G和H的已蒸发的用于结霜的制冷剂流体(或被加热的冷却剂流体)的提取，阀A120，B120，C120，D120，E120，F120，G120和H120共同称为阀V120。
随后经由返回支路120且随后经由返回回路1200使制冷剂流体返回压缩机(未示出)。
由于在提取系统中设置了2N个热交换器(N≥3)，制冷剂流体的流量随着时间的过去总是恒定的并且具有恒定的热力学特性，这意味着用于该系统的压缩机可以在稳态条件下运行。这种条件是指，首先，压缩机可以在优化的压缩条件下运行，其次，该系统的热交换器也可以在稳态条件下运行。此外，当使用制冷剂流体的混合物时，则由于用于所述流体的条件是稳定的，因此可以优化所述混合物的成分。
当冷却剂流体用来降低热交换器的温度时，则它经由同一支路120返回冷却热交换器(未示出)。该热交换器可以用来冷却冷却剂流体，以便可以将它重新引入该系统。以相同的方式，冷却剂流体的稳定流量是指可以由于与冷却所述冷却剂相关的热交换器的运行。
进一步，回路1100和支路110在冷凝条件下向热交换器供给处于气相或部分液-气相的制冷剂流体(即，供给用于除霜的制冷剂流体)。
由阀A110，B110，C110，D110，E110，F110，G110和H110分别控制用于除霜的制冷剂流体至热交换器A，B，C，D，E，F，G和H的进入，阀A110，B110，C110，D110，E110，F110，G110和H110共同称为阀V110。
此外，由阀A111，B111，C111，D111，E111，F111，G111和H111分别控制源自热交换器A，B，C，D，E，F，G和H的用于除霜的制冷剂流体的提取，阀A111，B111，C111，D111，E111，F111，G111和H111共同称为阀V111。
所收集的用于除霜的制冷剂流体(其液体含量已经增加)经由返回支路111和返回回路1110返回处于较高温度的热交换器或一系列热交换器。
由于本发明的提取系统设置成2N个热交换器(N≥3)，因此用于除霜的制冷剂流体在回路1100，110，111和1110中具有恒定的质量流量。
当在除霜步骤期间使用热交换流体时，使被冷却的热交换流体返回加热热交换器(未示出)。一旦被加热，可以将所述热交换流体重新引入提取系统。
在上述示例中，上述阀系列被配置以允许：
·气体混合物在4个热交换器AA，BB，CC，DD，EE，FF，GG和HH中连续地交替循环；
·用于结霜的制冷剂流体在执行结霜的隔室的热交换器中循环；
·用于结霜的制冷剂流体在进展至降温步骤的隔室的热交换器中伴随循环，所述降温步骤的持续时间为结霜步骤的持续时间的四分之一；
·用于除霜的制冷剂流体在处于除霜期间的隔室的热交换器中循环，除霜步骤持续时间为结霜步骤的持续时间的一半；并且
·在结霜步骤的持续时间的四分之一期间，制冷剂流体不在处于液相和剩余气相的回收过程(排气阀130打开)期间的隔室的热交换器中循环。
参照图2描述本发明的应用于图1的提取系统的隔室AA的提取方法的示例的主要步骤。
如上所述，已经说明，该提取方法由四个连续操作步骤的循环决定。
在上述示例中，在执行构成提取过程的循环的各个操作步骤之前，最初执行预备步骤(EX)。
该预备步骤是指可以确定后续结霜步骤的持续时间。
如上所述，可以从结霜期间隔室AA的进口和出口之间的压力降的测量确定该持续时间。该压力降源自气体管线的渐变阻碍以及固体层在热交换器的表面上的逐渐沉积。
接下来，执行该循环的第一操作步骤：结霜步骤(步骤FS)。
该步骤要求气体混合物移动到隔室AA中。为此，打开将隔室AA连接至用于该气体混合物的供给回路1000的进口阀A100和出口阀A101。
随后气体混合物在其在热交换器A的外面上通过期间被冷却。气体混合物被冷却至第一温度和第一压力，使得将被提取的物质在热交换器A上凝固(sodifies)：这构成物质在热交换器A上的逆升华。
应当注意到，第一温度和第一压力分别低于由将被提取的物质的三相点限定的温度和压力。
为了冷却气体混合物，将该热交换器连接至用于结霜的制冷剂流体或冷却剂流体回路的阀A121和A120被打开。
在该热交换器中循环的用于结霜的制冷剂流体蒸发，从而形成使热交换器A的表面上的物质冷冻所需要的制冷能力。
可替换地，冷却剂流体在该热交换器中循环并通过加热形成所需的制冷能力。
在此描述的实施方式中，随后执行用于在结霜步骤结束时使隔室AA处于真空的子步骤(由VSS表示)，以提取存在于所述隔室中的残余气体。为此，特别地执行下述步骤：
·打开排气阀A130；
·关闭阀A121，A120，A100和A101；并且真空泵P启动。
阀V200可以用来控制排气回路130与真空泵P或贮存器P的连接。当执行抽真空子步骤VSS时，所述阀V200将真空泵P与排气回路130连接在一起。
该抽真空子步骤VSS通常可以将该隔室中的压力降低至约50Pa绝对值。该抽真空步骤的持续时间例如为20秒的量级，但取决于多种参数，特别地，如泵P的抽吸功率。所获得的相对真空是指隔室AA中包含的气体混合物可以被排出。所述残余气体混合物例如在回收时被处理。
然而，应当注意到，所述抽真空子步骤VSS是任选的。下文更详细地描述所述抽真空子步骤的优点。
该循环中的第二操作步骤对应于除霜步骤(步骤DS)。
在该实施方案中，阀A130在除霜步骤DS开始时关闭。然而，应当理解，所述关闭是唯一不可避免的，因为在所述示例中阀A130在结霜步骤结束时打开以执行抽真空子步骤VSS。相反地，当在结霜步骤结束时不执行抽真空子步骤VSS时，阀A130在整个结霜步骤期间保持关闭，并且因此当除霜步骤开始时，阀A130已经关闭。
此外，在整个除霜步骤期间，隔室AA的阀A100和A101关闭，以便不再向所述隔室供给气体混合物。因此，该步骤在封闭的隔室中执行。
阀A121和A120也关闭，以便不再向热交换器A供给用于结霜的制冷剂流体。
进一步，将热交换器A连接至用于除霜供给回路的制冷剂流体的阀A111和A110被打开以重新加热热交换器A。
热交换器A上存在的物质的固体沉积物的温度的升高引起沉积物的升华，即该物质从固相直接转变为气相。
封闭环境中的升华过程还引起隔室AA中的压力增加，如上所述，隔室AA在除霜步骤开始时最初是处于真空的。
随后热交换器A上仍然存在的固体沉积物的升华引起隔室AA中的压力升高。当在隔室中达到该物质的三相点的温度时，固体沉积物经历融化过程，使得该物质从固相直接转变为液相。
为此，在该热交换器中使用的用于除霜的制冷剂流体处于两相态和相对高温度(通常比该物质的三相点的温度高10K至70K)。
用于除霜的制冷剂流体冷凝，将其热量释放至热交换器，因此热交换器的外表面上的冷冻物质的升华和随后融化。
可替换地，比在该热交换器中循环的三相点的温度高10K至70K的温度处使用热交换流体。在冷却时，该热交换流体允许该热交换器上冷冻的物质升华和随后融化。
通过由在热交换器A中循环的用于除霜的制冷剂流体的流量/温度/蒸汽含量形成的三种参数，或者通过由用于进入的热交换流体的流量/温度形成的两种参数，随着时间的过去管理除霜步骤。
第三操作步骤对应于回收步骤(步骤RS)。
更特别地，该步骤包括在除霜步骤之后回收贮存器中积聚的已融化的物质的液相。
与液相的回收同时，该步骤还包括在隔室中的剩余气相在返回到该提取方法的循环的第一压力之前的回收。
阀A130打开，因此允许所述液相和剩余气相排出。阀V200被配置为使得如此回收的液相和气相排出至贮存器R。
在此应当注意到，执行剩余气相的回收直到隔室AA中的压力返回到回路1000和1010的压力。
而且，在回收步骤期间，阀A100，A101，A110，A111，A120和A121关闭。结果，气体混合物不在隔室AA中循环，并且没有制冷剂流体在热交换器A中循环。
应当注意到，当在结霜步骤期间还未执行抽真空子步骤时，在除霜步骤开始时在隔室AA中存在残余气体。这些气体例如主要包括氮和氧。然而，这种气体在除霜步骤期间不能够像将被提取的物质(例如CO2)一样转变成固态。因此，如上所述，所述抽真空子步骤(VSS)有利地可以用来借助于真空泵P排出这些不希望的残余气体。因此，在除霜步骤结束时，隔室AA包括非常纯的气体，即，具有非常高浓度的将被提取的物质的气体。以这种方式，在回收步骤RS期间，能够同时以液体形式和残余气体形式回收高纯度的提取物质。
非常纯的残余气体的回收是有利的，因为该气体可以具有重要的商业价值。作为示例，在本发明的提取方法中执行所述抽真空子步骤VSS是指可以以气态形式提取非常纯的CO2；这在商业上是非常有吸引力的。
最后，第四步骤对应于降低热交换器的温度的降温步骤(步骤TS)。
为此，阀A120和A121打开以引起用于结霜的制冷剂流体在热交换器A中循环。
当热交换器A的温度已经达到接近循环开始的第一温度时，通过重新配置阀以执行结霜步骤(打开气阀A100和A101)，可以启动提取方法的新的循环。
本发明的提取方法还包括旨在对每个隔室中的从一个步骤到另一个步骤的转换进行排序的全程排序步骤(未在图2中表示)。
所述排序使得执行结霜步骤的隔室的数量，并且还使得执行除霜、回收和降温步骤的隔室的总数量二者总是等于N。然而，这种相等仅在已经执行了第一循环时才达到，以便提取系统处于稳态。如上所述，这种相等是指可以明显地改善提取方法的能量效率。
进一步，上述排序使得在第一循环之后，在整个提取方法中满足下述条件：
·在该系统的至少一个隔室中执行结霜、除霜、回收和降温步骤中的每一个步骤；并且
·该系统的每个隔室执行如由步骤循环指定的一个步骤和上述排序。
还应当注意到，在整个提取方法中每次执行4个操作步骤的隔室的数量的比例还对应于这些步骤中的每一个的持续时间的比例。
因此，提取系统中的除霜步骤、回收步骤和降温步骤的累积持续时间总是基本上等于结霜步骤的持续时间。应当注意到，当在结霜步骤结束时执行上述抽真空子步骤VSS时也满足这种相等。与结霜步骤的剩余的持续时间(即，物质以固体形式沉积在热交换器上持续的时间)相比，所述子步骤的持续时间事实上是可忽略的。例如，结霜步骤的持续时间通常可以为10～15分钟的量级，而抽真空子步骤持续约20秒。因此，总体上，与结霜步骤相比，抽真空子步骤VSS几乎是瞬间执行的。
进一步，一旦已经执行第一循环，则提取系统中执行除霜步骤的隔室的数量等于N′，N′为取决于N的值的整数。
更特别地，N′使得比例N’/N等于在从三分之一(1/3)至二分之一(1/2)的范围内的值，该比例的值为N的值的函数。
这意味着不管提取系统中存在的热交换器的数量2N(其中N为3或更大)，除霜步骤的持续时间总是在结霜步骤的持续时间的三分之一和二分之一之间。
作为示例，已经说明当N＝3时比例N’/N等于最大值1/3。
类似地，例如，已经说明，当N＝4时比N’/N等于最大值1/2。
关于N的值，设想了三种不同的情况：
·N等于2的幂：在该情况中，提取方法使得执行除霜步骤的隔室的数量N′等于N/2。这意味着除霜步骤的持续时间大致等于结霜步骤的持续时间；
·N为偶数且不等于2的幂：在该情况中，提取方法使得执行除霜步骤的隔室的数量N′等于(N/2)-1；以及
·N为奇数：在该情况中，提取方法使得执行除霜步骤的隔室的数量N′等于(N-1)/2。
进一步，执行回收步骤的隔室的数量和执行降温步骤的隔室的数量根据定义总是被选择为补足执行除霜步骤的隔室的数量。
这意味着在整个方法中，执行回收步骤的隔室的数量和执行降温步骤的隔室的数量固定以保持执行除霜步骤的隔室的数量和执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量之间的相等。
然而，应当注意到，仅在所述提取系统中已经执行了第一循环时才能满足关于每个都执行操作步骤的隔室的数量的上述比例。以这种方式，在任何给定瞬间，能够具有数个隔室，每个隔室执行提取方法循环的4个操作步骤中的对应的一个。
操作步骤在整个提取方法中在提取系统的隔室范围内的这种分配意味着可以在该系列热交换器上获得用于结霜和除霜的制冷剂流体(或冷却剂和热交换流体)的连续流动。
因此流动的这种连续性产生关于该系统中使用的热交换器和压缩机或多个压缩机的供给的稳态，这为能量优化提供了大的机会。
而且，除霜步骤的固定的持续时间是流量、在除霜步骤期间在热交换器中循环的用于除霜的制冷剂流体的初始蒸汽量和温度、或热交换的温度和流量的函数。
类似地，回收步骤的固定的持续时间也是液相和残余气相的回收流量的函数，而降温步骤的固定的持续时间也是用于将热交换器重新设置为该循环的第一温度的用于结霜的制冷剂流体(或冷却剂)的流量的函数。
参考图3，接下来是本发明的提取方法的主要步骤在8个热交换器(和因此8个隔室)上的分配。
更特别地，图3以表格的形式表示用于图1的提取系统的8个热交换器A，B，C，D，E，F，G和H中的每一个的、连续地且以循环方式执行的各个操作步骤。
在图3中，在对应于时间轴的水平轴上表示8个时间间隔X1至X8。
该提取系统的8个热交换器中的每一个表示在纵轴上。
在考虑的每个时间间隔X1至X8处，热交换器A至H执行特定的操作步骤，这产生如参照图1描述的该提取系统的阀组的具体配置。
在第一时间间隔X1期间，热交换器A执行结霜步骤(该步骤的开始)、热交换器B开始降温步骤、热交换器C开始将被提取的物质的液相的回收步骤、热交换器D执行除霜步骤(该步骤的第二半部)。
对应如在图3中表示的时间间隔X1，下表总结了图1中图示的提取系统的阀组的打开或关闭位置。
各个阀的″打开″和″关闭″位置分别由字母″O″和″C″表示。
表1：图1的提取系统的阀在图4中限定的间隔X1期间的配置。
以相同的方法在该提取系统的8个热交换器中的每一个上执行该提取方法的四个操作步骤。
因此，根据表1，能够确定提取系统的阀在每个时间间隔X1至X8期间的配置。应当注意到，上述表格不包括在结霜步骤结束时执行抽真空子步骤VSS时所述阀的配置。已经有意省略了该任选的子步骤，因为它对所述步骤的全程排序不具有明显的影响。
进一步，例如，图3示出了在8个时间间隔X1至X8期间发生的热交换器A，B，C，D，E，F，G和H之间的时间偏移量。
通过研究为每个热交换器以循环方式执行的连续步骤，可以看到，对于每个热交换器，在两个主要时序中执行提取方法：其后跟随其它三个操作步骤，即除霜步骤、回收步骤和降温步骤的结霜步骤。
在此可以清楚地看到，在整个提取方法中，执行结霜步骤的隔室(或热交换器)的数量等于执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量。
进一步，在这种特定情况中，N为偶数整数。因此，在整个方法中：
·在结霜步骤期间N＝4个隔室；并且
·在除霜步骤期间N/2＝2个隔室。
进一步，执行回收步骤的隔室的数量和执行降温步骤的隔室的数量中的每一个都被选择为使得执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量等于4。
在这种特定情况中，执行回收步骤的隔室的数量和执行降温步骤的隔室的数量必然等于1。
结果，当N＝4时，除霜步骤的持续时间等于结霜步骤的持续时间的一半，而回收和降温步骤的持续时间每个都等于结霜步骤的持续时间的四分之一。
根据图3和表1控制该提取系统的阀组意味着可以稳定所采用的各种流量，即该提取系统的每个隔室中的气体混合物的流量、每个热交换器中用于结霜的制冷剂流体和用于除霜的制冷剂流体的流量以及从各个隔室以液相回收的物质的流量。
因此，在该提取系统中可以获得所述三种流量的构造分配(constructaldistribution)，即流量除以2。
然而，应当注意到，在其中N为等于2的幂的整数且N为8或更大时，关于执行除霜和降温步骤的隔室的数量的多种配置是可行的(这对于N的其它值也是这样)。
如上所述，当多种配置是可行的时候，选择对应于提取系统的隔室中的操作步骤的构造排序(constructal sequencing)并不重要。
可以以任意方式或者作为该提取系统的某些约束条件的函数进行从可行的配置选择一种配置。
进一步，可以看到，当N＝4时，比N’/N等于最大值1/2。
以下参照图4描述在N＝6的情况中本发明的提取方法的示例。
更特别地，图4以表格形式示出对于提取系统的12个热交换器(由A至L′表示)的每一个以连续和循环的方式执行的各个操作步骤。
该情况与图3的情况不同之处在于整数N为偶数但不等于2的幂。
根据本发明，执行结霜步骤的隔室(和热交换器)的数量等于执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量。
更特别地，在这种特定情况中，在整个方法中我们实行：
·在结霜步骤期间具有N＝6个隔室；并且
·在除霜步骤期间具有(N/2)-1＝2个隔室。
进一步，在这种特定情况中，提取系统配置为使得在整个方法中，具有执行回收步骤的两个隔室和执行降温步骤的两个隔室。
结果，除霜步骤、回收步骤和降温步骤中的每一个的持续时间都等于结霜步骤的持续时间的三分之一。
图5以表格形式表示包括6个热交换器的提取系统中的提取方法的操作步骤的分配的示例。
结果，N＝3且N为奇数整数。
更特别地，在这种特定情况中，在整个方法中我们实行：
·在结霜步骤期间具有N＝3个隔室；并且
·在除霜步骤期间具有(N-1)/2＝1个隔室。
在这种特定情况中，在整个提取方法中，提取系统必然包括执行回收步骤的1个隔室和执行降温步骤的1个隔室。
这意味着除霜步骤、回收步骤和降温步骤中的每一个的持续时间都等于结霜步骤的持续时间的三分之一。
进一步，可以看到，在该情况中比例N’/N等于三分之一，即，比例N’/N的最小可能值。
通常，本发明的提取系统中包括的热交换器的数量2N(N为3或更大)被选择为用于与设备的尺寸相关联的具体设计因素。
进一步，能够设想对控制器进行编程以控制本发明的提取系统的各个阀的打开和关闭。
该控制器可以被编程以满足例如参照图3、4和5描述的操作步骤的排序。
该控制器还可以控制测量装置以执行如参照图2描述的预备步骤EX。

Claims (16)

1.一种在提取系统中提取气体混合物中包括的物质的方法，该提取系统包括：
第一供给回路(1210，121，120，1200)，用于供给用于结霜的制冷剂流体或冷却剂流体；
第二供给回路(1100，110，111，1110)，用于供给用于除霜的制冷剂流体或热交换流体；
第三供给回路(1000)，用于供给气体混合物；和
2N个隔室(AA，BB，CC，DD)，N为大于或等于3的整数；
每个隔室AA包括：
热交换器(A)，能够交替地经由第一对阀(A121，A120)连接至所述第一供给回路以及经由第二对阀(A110，A111)连接至所述第二供给回路；
第三对阀(A100，A101)，将所述隔室的进口和出口连接至第三供给回路，第三对阀能够控制气体混合物在所述隔室内的热交换器上的运动；和
排气阀(A130)，用于排出可能在所述隔室中聚积的剩余气相或与其气相相关的液体；
每个隔室中的气体混合物的处理以循环方式包括下述连续步骤：
结霜步骤(FS)，被在第一热交换器温度和第一隔室压力处执行，允许所述物质从气态直接转变为固态，从而在所述热交换器上形成所述物质的固体沉积物，在所述结霜步骤结束时关闭所述第一对阀(A121，A120)和第三对阀(A100，A101)；
除霜步骤(DS)，包括关闭所述隔室，并允许固体沉积物直接转变成气态，随后在热交换器的温度和所述隔室中的压力分别变为高于所述物质的三相点的温度和压力时允许固体沉积物直接转变为液态，从而在所述隔室中聚积所述物质的液相，在除霜步骤结束时关闭第二对阀(A110，A111)；
回收步骤(RS)，包括打开所述排气阀(A130)，以允许已经聚积在所述隔室中的液相和剩余气相被提取，并且还同时地降低所述隔室中的压力使得压力返回到所述第一隔室压力；和
用于降低热交换器的温度的步骤(TS)，包括打开所述第一对阀使得热交换器的温度返回到第一热交换器温度；
该方法还包括全程排序步骤，该全程排序步骤旨在对每个隔室中的从一个步骤到另一个步骤的转变进行排序，使得经历结霜步骤的隔室的数量以及经历除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量都等于N，其中，在第一循环之后，在整个所述方法中满足下述两个条件：
在所述隔室中的至少一个中执行所述结霜步骤、除霜步骤、回收步骤和降温步骤中的每一个步骤；和
每个隔室执行所述步骤中的由排序步骤指定的一个步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结霜步骤包括在关闭所述第一对阀(A121，A120)和第三对阀(A100，A101)之后使所述隔室处于真空的子步骤(VSS)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在第一循环之后，如果N等于2的幂，则执行除霜步骤的隔室的数量等于N／2。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第一循环之后，如果N为偶数且不等于2的幂，则执行除霜步骤的隔室的数量等于(N／2)-1。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第一循环之后，如果N为奇数，则执行除霜步骤的隔室的数量等于(N-1)／2。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述结霜步骤的持续时间等于所述除霜步骤、回收步骤和降温步骤的累积持续时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其中该提取方法还包括用于确定结霜步骤的持续时间的预备步骤(EX)，结霜步骤的持续时间从结霜步骤期间所述隔室的进口和出口之间的最大压力降的测量确定。
8.一种计算机程序，包括指令，当所述程序由计算机执行时，所述指令用于执行如权利要求1-7中任一项中所述的提取方法的步骤。
9.一种计算机可读记录载体，在该计算机可读记录载体上记录有计算机程序，该计算机程序包括用于执行如权利要求1-7中任一项中所述的提取方法的步骤的指令。
10.一种用于提取气体混合物中包括的物质的系统，该提取系统包括：
第一供给回路(1210，121，120，1200)，用于供给用于结霜的制冷剂流体或冷却剂流体；
第二供给回路(1100，110，111，1110)，用于供给用于除霜的制冷剂流体或热交换流体；
第三供给回路(1000)，用于供给气体混合物；和
2N个隔室(AA，BB，CC，DD)，N为大于或等于3的整数；
每个隔室(AA)包括：
热交换器(A)，能够经由第一对阀(A121，A120)连接至所述第一供给回路以及还能够经由第二对阀(A110，A111)连接至所述第二供给回路；
第三对阀(A100，A101)，将所述隔室的进口和出口连接至第三供给回路，第三对阀能够控制气体混合物在所述隔室内的热交换器上的运动；和
排气阀(A130)，用于排出可能在所述隔室中聚积的剩余气相或与其气相相关的液体；
该提取系统还包括控制装置，该控制装置用于控制每一个阀的打开和关闭以执行提取方法，该提取方法以循环方式包括下述连续步骤：
结霜步骤(FS)，被在第一热交换器温度和第一隔室压力处执行，允许所述物质从气态直接转变为固态，从而在所述热交换器上形成所述物质的固体沉积物，在所述结霜步骤结束时关闭所述第一对阀(A121，A120)和第三对阀(A100，A101)；
除霜步骤(DS)，包括关闭所述隔室，并允许固体沉积物直接转变成气态，随后在热交换器的温度和所述隔室中的压力分别变为高于所述物质的三相点的温度和压力时允许固体沉积物直接转变为液态，从而在所述隔室中聚积所述物质的液相，在除霜步骤结束时关闭第二对阀(A110，A111)；
回收步骤(RS)，包括打开所述排气阀(A130)，以允许已经聚积在所述隔室中的液相和剩余气相被提取，并且还同时地降低所述隔室中的压力使得压力返回到所述第一隔室压力；和
用于降低热交换器的温度的步骤(TS)，包括打开所述第一对阀使得热交换器的温度返回到第一热交换器温度；
所述控制装置被配置为使得每个热交换器交替地连接至所述第一供给回路和第二供给回路；
所述控制装置还被配置为对每个隔室中的从一个步骤到另一个步骤的转变进行排序，使得执行结霜步骤的隔室的数量以及执行除霜步骤、回收步骤和降温步骤的隔室的总数量都等于N；和
其中所述控制装置还被配置为使得在第一循环之后，在整个所述方法中满足下述两个条件：
在所述隔室中的至少一个中执行所述结霜步骤、除霜步骤、回收步骤和降温步骤中的每一个步骤；以及
每个隔室执行所述步骤中的一个步骤。
11.根据权利要求10所述的提取系统，其中所述控制装置还被配置成使得所述结霜步骤包括在关闭所述第一对阀(A121，A120)和第三对阀(A100，A101)之后使所述隔室处于真空的子步骤(VSS)。
12.根据权利要求10或11所述的提取系统，其中，在第一循环之后，如果N等于2的幂，则执行除霜步骤的隔室的数量等于N／2。
13.根据权利要求10或11所述的提取系统，其中在第一循环之后，如果N为偶数且不等于2的幂，则执行除霜步骤的隔室的数量等于(N／2)-1。
14.根据权利要求10或11所述的提取系统，其中在第一循环之后，如果N为奇数，则执行除霜步骤的隔室的数量等于(N-1)／2。
15.根据权利要求10-11中任一项所述的提取系统，其中所述结霜步骤的持续时间等于所述除霜步骤、回收步骤和降温步骤的累积持续时间。
16.根据权利要求10-11中任一项所述的提取系统，其中该提取方法还包括用于确定结霜步骤的持续时间的预备步骤(EX)，结霜步骤的持续时间从结霜步骤期间所述隔室的进口和出口之间的最大压力降的测量确定。
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