CN104624025B - 用于处理气体介质的挤出机系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于处理气体介质的系统，所述系统包括具有筒的挤出机。所述挤出机进一步包括联接至所述筒的第一入口端口、第二入口端口和多个出口端口。所述第一入口端口配置用于供给贫吸附剂，所述第二入口端口配置用于供给气体介质，并且所述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，所述挤出机包括安装在轴上并且设置在所述筒内的、联接至多个捏合元件的多个螺旋元件。所述筒以及所述多个螺旋元件和捏合元件一起形成吸附单元和解吸附单元。所述第一入口端口和第二入口端口在所述吸附单元中形成，并且所述多个出口端口在所述吸附单元和所述解吸附单元中形成。

Description

用于处理气体介质的挤出机系统和方法

关于由联邦政府赞助的研究的声明

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

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

二氧化碳(本说明书中也称为“CO.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CO.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CO.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CO.sub.2。

当前，存在用于从排气气体介质除去CO.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。

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

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。

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

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：

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；

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；

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；

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；

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；

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

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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“P₁”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。

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。

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口110c。

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/除去组分。

第一密封段148和第二密封段160，第四传送段150、第五传送段154和第六传送段158，第一加热段152和第二加热段156，压缩段162，和筒104的剩余部分121一起形成解吸附单元120。解吸附单元120配置用于从富吸附剂180中解吸/除去组分以便再产生贫吸附剂172。挤出机102进一步包括联接到至少一个出口端口110c的压缩机182，所述出口端口110c邻近解吸附单元120的排出口188设置。具体地，压缩机182联接至设置在压缩段162的出口端口110c。压缩机182用于压缩通过至少一个出口端口110c释放的组分的一部分。

吸附单元118的出口端口110a进一步联接至第一存储罐184，以便存储从气体介质174中除去的一个或多种组分(图1未示出)。类似地，解吸附单元120中的出口端口110b、110c联接至存储罐186，以便存储从气体介质174中除去的组分(图1未示出)。具体地，设置在解吸附单元120的排出口188的至少一个出口端口110c通过压缩机182联接至第二存储罐186。

挤出机102进一步包括联接至解吸附单元120的排出口188的泵190，以便使贫吸附剂172通过冷却器192再循环至吸附单元118的第一入口端口106。在一个实施例中，冷却器192可从冷却塔(图1未示出)接收冷却剂来在贫吸附剂172与所述冷却剂之间交换热量，以便在供给至吸附单元118之前冷却贫吸附剂172。

多个螺纹元件127a、127b、127c、127e、127f、127g、127h为右侧螺纹元件。每个右侧螺纹元件127a、127b、127c、127e、127f、127g、127h具有多个螺旋螺线210a，所述螺旋螺线210a沿顺时针方向定向，以便沿前进方向201传送材料。多个螺纹元件127d为左侧螺纹元件。每个左侧螺纹元件127d具有多个螺纹螺线210b，所述螺纹螺线210b沿逆时针方向定向，以产生动态回压。回压的这种产生有助于增加材料在挤出机102内流动的停留时间或相对筒104密封所述材料。在本说明书中应指出，术语“螺旋元件”和“螺纹元件”、“右侧螺纹元件”、“左侧螺纹元件”、“右侧螺旋元件”、“左侧螺旋元件”可以可交换地使用。

多个捏合元件133a、133b、133d、133f为右侧捏合元件。多个捏合元件133c、133h为左侧捏合元件。多个捏合元件133e、133g为中间捏合元件。在本说明书中应指出，术语“捏合元件”、“右侧捏合元件”、“左侧捏合元件”和“中间捏合元件”可以可交换地使用。每个捏合元件133a、133b、133c、133d、133e、133f、133g、133h包括相对于彼此以一定角度堆叠的多个成形盘212并且限定相对于筒104的内表面124形成楔形物的宽顶部。这种楔形物促进对通过挤出机102传送的材料的加热、融化、混合以及表面更新。

具体地，每个右侧捏合元件133a、133b、133d、133f具有沿前进方向201堆叠的多个成形盘212a并且用于沿前进方向201运输材料。每个左侧捏合元件133c、133h具有沿与前进方向201相反的方向堆叠的多个成形盘212b。每个左侧捏合元件133c、133h产生动态回压，所述动态回压便于增加流经挤出机102的材料的停留时间或相对筒104的内表面102密封所述材料。每个中间捏合元件133e、133g包括相对于彼此以90度堆叠的多个成形盘212c。每个中间捏合元件133e、133g产生热量以及生成回流，以便相对挤出机102的内表面124动态地密封材料。每个右侧捏合元件133a、133b、133d、133f和中间捏合元件133e、133g产生热量并且还在挤出机102内将材料向前运输。

在所示出的实施例中，右侧螺纹元件127a、127b、127c、127e、127f、127g、127h分别设置在传送段138、142、146、150、154、158和压缩段162中。左侧螺纹元件127d和左侧捏合元件133c设置在第一密封段148中，并且左侧捏合元件133h设置在第二密封段160中。右侧捏合元件133a、133b设置在混合/反应段140、144中。右侧捏合元件133d和中间捏合元件133e设置在第一加热段152中，并且右侧捏合元件133f和中间捏合元件133g设置在第二加热段156中。右侧捏合元件133a、133b、133d、133f、左侧捏合元件133c、133h以及中间捏合元件133e、133g一起形成捏合螺纹块209。

在一个实施例中，吸附单元118中的多个螺纹元件127a、127b、127c的总长度在挤出机102总长度的20％至70％的范围内。吸附单元118中的多个捏合元件133a、133b的总长度在挤出机102总长度的80％至30％的范围内。类似地；解吸附单元120中的多个螺纹元件127d、127e、127f、127g、127h的总长度在挤出机102总长度的20％至80％的范围内。类似地，解吸附单元120中的多个捏合元件133c、133d、133e、133f、133g、133h的总长度在挤出机102总长度的80％至20％的范围内。

挤出机102的总长度、入口端口106、108和出口端口110a、110b、110c的数目和位置、挤出机102的设计以及参数如供给速率、螺纹速度、筒温度和压力分布等可根据实验来确定以便优化挤出过程。所示出的系统100为具有整合至解吸附单元120的吸附单元118的单级系统。

图2为示出根据图1的示例性实施例的示出气体介质174的处理的单级系统100的示意性表示。

在一个实施例中，挤出机102的吸附单元118配置用于在大气压力下运行，并且解吸附单元120(不包括压缩段162)配置用于在高于大气压力的压力下运行。第一密封段148配置用于使段146与段150分离。第二密封段160配置用于使段158与段162分离。在本说明书中应指出，挤出机102内的压力取决于参数，如待除去的组分类型、组分数量、气体介质供给速率等。

在一个示例性实施例中，贫吸附剂172为GAP-0或GAP-1介质的氨基硅树脂。在本说明书中应指出，术语“GAP-0”可定义为1,3-二(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。类似地，术语“GAP-1”可定义为1,5-二(3-氨基丙基)-1,1,3,5,5-六甲基三硅氧烷。气体介质174可为烟道气体、燃烧气体、气化气体、垃圾填埋气体、从炉内气体释放的气体、从蒸汽发生器释放的气体等。气体介质174的多种组分176可包括二氧化氮(NO.sub.2)、氧、水、一氧化碳、二氧化碳(CO.sub.2)等。例如，在多种组分176中，组分178可为CO.sub.2。在本书明书中应指出，术语“贫吸附剂”可指具有相对低百分比的组分178的介质。此外，术语“富吸附剂”可指具有相对高百分比的组分178的介质。

在所示出的实施例中，第一传送段138接收贫吸附剂172和气体介质174。具体地，分别通过第一入口端口106和第二入口端口108来供给贫吸附剂172和气体介质174。如箭头203所指示，由多个右侧螺纹元件127a运输贫吸附剂172和气体介质174。

贫吸附剂172在第一混合/反应段140中与气体介质174反应。具体地，贫吸附剂172与气体介质174由多个右侧捏合元件133a在筒104内混合在一起。结果，多种组分176的一部分从气体介质174中被除去。贫吸附剂172与气体介质174的反应为导致热量产生的放热反应。第一混合/反应段140可由冷却单元(图1未示出)冷却至预定义的温度极限。贫吸附剂172从气体介质174吸附组分178以便产生富吸附剂180。

多种组分176的所述部分在传送段142中通过出口端口110a排出至第一存储罐184。贫吸附剂172和气体介质174依次通过传送段138、142、146，混合/反应段140、144，和吸附单元118的部分119供给。以这种方式，多种组分176沿吸附单元118逐渐被除去，并且通过出口端口110a排出至第一存储罐184。在另一实施例中，多种组分176直接排出到环境中。

如箭头205所指示，从吸附单元118产生的所述富吸附剂180由多个右侧螺旋元件127c运输至解压单元120中的第一密封段148。在第一密封段148中，通过相对筒104的内表面124推动富吸附剂180来建立动态密封。这种动态密封增加富吸附剂180的压力。

在高于大气压力的压力下，富吸附剂180被运输至第四传送段150。如参考数字207所表示，富吸附剂180由右侧螺纹元件127e从第四传送段150传送至第一加热段152。在第一加热段152中，多个右侧捏合元件133d和多个中间捏合元件133e将富吸附剂180向前传送并且还产生用于富吸附剂180的热量。在一个实施例中，第一加热段152由加热单元(图1未示出)加热至预定义的温度极限。结果，富吸附剂180融化并且组分178的一部分从富吸附剂180解吸。

解吸组分178的一部分在传送段154内通过出口端口110b排出至第二存储罐186。其后，富吸附剂180被供给至第二加热段156。第二加热段156执行类似于第一加热段152的功能。此外，富吸附剂180通过第六传送段158传送至第二密封段160。在第二密封段160中，在高于大气压力的压力下由多个左侧捏合元件133h建立动态密封。富吸附剂180从第二密封段160供给至压缩段162中。压缩段162压缩富吸附剂180并且将组分178的剩余部分从富吸附剂180中除去且因此再产生贫吸附剂172。组分178的剩余部分通过出口端口110c排出至第二存储罐186。压缩机182用于在供给至第二存储罐186之前，将组分178的剩余部分压缩至高于大气压力的压力。

换言之，富吸附剂180依次通过密封段148、160，传送段150、154、158，加热段152、156，压缩段162，和解吸附单元120的剩余部分121供给。组分178沿解吸附单元120逐渐被解吸并且通过出口端口110b、110c排出至第二存储罐186。

再产生的贫吸附剂172通过泵190和冷却器192从压缩段162供给至吸附单元118。具体地，贫吸附剂172再循环至吸附单元118的入口端口106。

由于多个螺旋元件112和多个捏合元件114可按照应用的要求拆卸和组装，因此处理系统100的设计是模块化的和灵活的。

图3为根据另一示例性实施例的示例性处理系统300的示意图。示例性处理系统300包括挤出机302，所述挤出机302具有筒304、第一入口端口306、第二入口端口308、第三入口端口330和多个出口端口310a、310b、310c。挤出机302分成吸附单元318和解吸附单元320。吸附单元318包括用于供给贫吸附剂372的第一入口端口306、用于供给气体介质374的第二入口端口308和用于排出多种组分376的多个出口端口310a。多个螺纹元件312a联接至多个捏合元件314a并且安装在轴316a上。吸附单元318执行与参考先前实施例讨论的吸附单元118类似的功能。吸附单元318用于从气体介质374中逐渐地除去多种组分376。多种组分376通过出口端口310a逐渐地排出并且排出至第一存储罐384。在另一实施例中，多种组分376直接排出到环境中。贫吸附剂372从气体介质374吸附组分378并且产生富吸附剂380。富吸附剂380随后从吸附单元318排出。

在解吸附单元320中，多个螺纹元件312b联接至多个捏合元件314b并且安装在轴316b上。解吸附单元320包括第三入口端口330，用于供给从吸附单元318接收的富吸附剂380。在所示出的实施例中，富吸附剂380通过重量减轻的供给器396供给至第三入口端口330。解吸附单元320执行与参考先前实施例讨论的解吸附单元120类似的功能。解吸附单元320用于从富吸附剂380中逐渐地除去组分378并且再产生贫吸附剂372。多个出口端口310b、310c用于将除去的组分378排出至第二存储罐386。在所示出的实施例中，设置在解吸附单元320的排出口388处的出口端口310c通过压缩机382联接至第二存储罐386。压缩机382用于在供给至第二存储罐386中之前压缩组分378的一部分。排出口388进一步包括联接至真空泵394的排出口端口310d。在所示出的实施例中，真空泵394配置用于通过排出口端口310d除去组分378的迹线且随后排出到大气中。再产生的贫吸附剂372通过泵390和冷却器392传送至吸附单元318的第一入口端口306。

在所示出的实施例中，处理系统300为两级系统，所述两级系统具有与解吸附单元320分离设置的吸附单元318。吸附单元318配置用于在大气压力下运行，并且解吸附单元320配置用于在大气压力下以及也在高于大气压力的压力下运行。

图4为根据又一示例性实施例的示例性处理系统400的示意图。处理系统400包括挤出机402，所述挤出机402具有在吸附单元418内联接至多个捏合元件414a的多个螺纹元件412a和在解吸附单元420内联接至多个捏合元件414b的多个螺纹元件412b。挤出机402进一步包括吸附单元418中的第一入口端口406、第二入口端口408和多个第三入口端口410a。此外，挤出机402包括解吸附单元420中的第三入口端口430和多个出口端口410b、410c、410d。处理系统400进一步包括供给器498、泵490和冷却器492。元件412a、414a安装在轴416a上并且设置在筒404内。类似地，元件412b、414b安装在轴416b上并且设置在筒404内。多个螺旋螺纹元件412a、412b与多个捏合元件414a、414b彼此联接并且交替设置在筒404内。在所示出的实施例中，多个捏合元件414b包括齿轮类型的螺纹块414。处理系统400为两级系统，所述两级系统具有与解吸附单元420分离设置的吸附单元418。

图5a为根据图4的示例性实施例的吸附单元418的筒404的一部分450的方框图。在所示出的实施例中，冷却单元405设置在筒404的一部分450的周围。冷却通道240设置在轴416a的一部分内。

贫吸附剂472通过第一入口端口406供给至吸附单元418。贫吸附剂472沿吸附单元418传送并且与气体介质反应。贫吸附剂472从气体介质吸附组分以便产生富吸附剂480。吸附反应导致热量产生，从而加热吸附单元418。冷却单元405配置用于接收冷却剂242的一部分242a并且使冷却剂242的接收部分242a在吸附单元418中围绕筒404循环。类似地，冷却通道240配置用于接收冷却剂242的另一部分242b并且使冷却剂242的接收部分242b在轴416a的部分内循环。冷却剂242用于散发吸附单元418中产生的热量。在吸附热量后，冷却剂的部分242a、242b分别通过第一排出口端口260和第二排出口端口262排出。富吸附剂480随后传送至解吸附单元320。吸附单元418包括用于排出从气体介质中除去的多种组分的多个出口端口410a。

图5b为根据图4和图5a的示例性实施例的解吸附单元420中的筒404的一部分460的方框图。筒404包括在解吸附单元420中设置在筒404的部分460周围的加热单元407。轴416b包括在解吸附单元420中设置在轴416b内的加热通道250。

解吸附单元420通过第三入口端口430从吸附单元418接收富吸附剂480。富吸附剂480沿解吸附单元420传送并且通过供应热量来进行解吸反应。加热单元407配置用于接收热流体542的一部分542a并且使热流体542的接收部分542a在筒部分460的一部分404a内循环。类似地，筒部分460的部分404a内的加热通道250配置用于接收热流体542的另一部分542b并且使热流体542的接收部分542b在轴416b内循环。热流体542可从机器518(如涡轮机、蒸汽发动机等)供给至解吸附单元420。筒部分460的另一部分404b配置用于通过端口520a来接收热贫吸附剂472的一部分472a并且使贫吸附剂472在部分404b中循环。类似地，筒部分460的部分404b内的加热通道250配置用于接收贫吸附剂472的另一部分472b并且使贫吸附剂472的接收部分472b在轴416b内循环。

热流体542的部分542a通过第三排出口端口510a从解吸附单元420排出。类似地，热流体542的部分542b通过第四排出口端口510b和第三排出口端口510a从解吸附单元420排出。贫吸附剂472的部分472a通过第五排出口端口530从解吸附单元420排出。贫吸附剂472的部分472b通过第六排出口端口540从解吸附单元420排出。贫吸附剂472再循环回吸附单元418。解吸附单元420包括用于排出从富吸附剂480中除去的组分的多个出口端口410b、410c、410d。

图5c为根据另一示例性实施例的解吸附单元620中的筒604的部分470的方框图。在所示出的实施例中，出于说明目的，筒604的部分470示出为分成两个半部604a、604b。筒604包括在解吸附单元620中设置在筒604的部分470周围的加热单元607a、607b。加热通道650a、650b在解吸附单元620中设置在轴616b内。

解吸附单元620通过入口端口630从吸附单元618接收富吸附剂680。加热单元607a配置用于通过端口620a来接收热贫吸附剂672的部分672a并且使贫吸附剂部分672a围绕筒部分604a循环。加热通道650a配置用于通过端口620b来接收热贫吸附剂672的另一部分672b并且使贫吸附剂部分672b在轴616b内循环。

类似地，加热单元607b配置用于通过端口640a接收热流体642的一部分642a并且使热流体部分642a围绕筒部分604b循环。加热通道650b配置用于通过端口640b来接收热蒸汽642的另一部分642b并且使热流体部分642b在轴616b内循环。热流体642可从机器622(如涡轮机、蒸汽发动机等)供给至解吸附单元620。

贫吸附剂部分672a通过第一排出口端口670a从解吸附单元620排出，并且贫吸附剂部分672b通过第二排出口端口670b从解吸附单元620排出。类似地，热流体部分642a通过第三排出口端口690a从解吸附单元620排出，并且热流体部分642b通过第四排出口端口690b从解吸附单元620排出。解吸附单元620包括用于排出从富吸附剂680中除去的组分的多个出口端口610b。

本说明书所讨论的本发明的实施例便于挤出机在相对高的压力下进行反应。示例性挤出机促进从气体介质中除去组分且其后能够再产生贫吸附剂的有效方式。

Claims (29)

1.一种用于处理气体介质的系统，所述系统包括：

挤出机，所述挤出机包括：

筒；

联接至所述筒的第一入口端口，用于供给贫吸附剂；

联接至所述筒的第二入口端口，用于供给所述气体介质；

联接至所述筒的多个出口端口，用于释放从所述气体介质中除去的多种组分；以及

安装在轴上、设置在所述筒内的多个螺旋元件和多个捏合元件；其中所述多个螺旋元件联接至所述多个捏合元件；

其中所述筒、所述多个螺旋元件和所述多个捏合元件一起形成吸附单元和解吸附单元，其中所述第一入口端口和所述第二入口端口在所述吸附单元中形成，并且所述多个出口端口在所述吸附单元和所述解吸附单元中形成。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附单元配置用于通过与所述贫吸附剂反应来从所述气体介质吸附所述多种组分中的组分，并且所述解吸附单元配置用于从所述吸附单元中产生的富吸附剂中解吸所述组分。

3.根据权利要求2所述的系统，所述系统进一步包括压缩机，所述压缩机联接到所述多个出口端口中的至少一个出口端口，邻近所述解吸附单元的排出口设置，用于压缩通过所述至少一个出口端口释放的所述组分的一部分。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个螺旋元件形成单个螺纹螺旋单元。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个螺旋元件包括与第二组螺纹元件相互啮合的第一组螺纹元件，以便形成双螺纹螺旋单元。

6.根据权利要求5所述的系统，其中在所述第一组螺纹元件和所述第二组螺纹元件中，每组螺纹元件包括具有第一螺纹距的第一螺纹元件和具有不同于所述第一螺纹距的第二螺纹距的第二螺纹元件。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个螺旋元件包括右侧螺旋元件和左侧螺旋元件中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个捏合元件包括右侧捏合元件、左侧捏合元件和中间捏合元件中的至少一个。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个捏合元件包括捏合螺纹块和齿轮型螺纹块中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括在所述吸附单元中联接至所述筒的一部分的冷却单元。

11.根据权利要求10所述的系统，所述系统进一步包括在所述解吸附单元中联接至所述筒的另一部分的加热单元。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附单元包括设置在所述轴内的冷却通道。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述解吸附单元包括设置在所述轴内的加热通道。

14.根据权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括联接至所述解吸附单元的排出口的泵，用于使所述贫吸附剂从所述解吸附单元通过冷却器再循环至所述吸附单元的所述第一入口端口。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统为具有整合至所述解吸附单元的所述吸附单元的单级系统。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统为具有与所述解吸附单元分离设置的所述吸附单元的两级系统。

17.根据权利要求16所述的系统，所述系统进一步包括在所述解吸附单元中联接至所述筒的内侧入口侧的第三入口端口，其中所述第三入口端口配置用于将富吸附剂从所述吸附单元供给至所述解吸附单元。

18.根据权利要求1所述的系统，其中对应于所述吸附单元，所述多个螺旋元件的总长度在所述挤出机长度的20％至70％的范围内，并且所述多个捏合元件的总长度在所述挤出机长度的80％至30％的范围内。

19.根据权利要求1所述的系统，其中对应于所述解吸附单元，所述多个螺旋元件的总长度在所述挤出机长度的20％至80％的范围内，并且所述多个捏合元件的总长度在所述挤出机长度的80％至20％的范围内。

20.一种用于处理气体介质的方法，所述方法包括：

使贫吸附剂与所述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；

将所述富吸附剂从所述吸附单元供给至解吸附单元；以及

从所述解吸附单元中的所述富吸附剂解吸所述组分并且再产生所述贫吸附剂，其中通过安装在轴上、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所述反应、供给和解吸，其中所述多个螺旋元件联接至所述多个捏合元件，其中所述筒、所述多个螺旋元件和所述多个捏合元件一起形成所述吸附单元和所述解吸附单元。

21.根据权利要求20所述的方法，所述方法进一步包括压缩通过至少一个出口端口释放的所述解吸组分的一部分，所述出口端口邻近所述解吸附单元的排出口设置。

22.根据权利要求20所述的方法，所述方法进一步包括冷却从所述解吸附单元释放的所述贫吸附剂以及使冷却的贫吸附剂再循环至所述吸附单元。

23.根据权利要求20所述的方法，所述方法进一步包括通过在所述吸附单元中联接至所述筒的一部分的冷却单元和在所述吸附单元中、设置在所述轴内的冷却通道中的至少一个供给冷却介质。

24.根据权利要求23所述的方法，所述方法进一步包括通过在所述解吸附单元中联接至所述筒的另一部分的加热单元和在所述解吸附单元中、设置在所述轴内的加热通道中的至少一个供给加热介质。

25.根据求权利要求24所述的方法，其中所述加热介质为所述贫吸附剂和来自机器的烟道气体中的至少一种。

26.根据权利要求20所述的方法，所述方法进一步包括通过来自所述捏合元件和螺旋元件的至少一个元件在所述解吸附单元的至少一段中相对所述富吸附剂的流产生动态回压。

27.根据权利要求20所述的方法，所述方法进一步包括通过所述多个螺旋元件和所述多个捏合元件传送所述气体介质、所述贫吸附剂和所述富吸附剂。

28.根据权利要求20所述的方法，其中所述反应进一步包括通过所述多个捏合元件将使所述气体介质与所述贫吸附剂混合。

29.根据权利要求20所述的方法，所述方法进一步包括通过所述多个捏合元件或螺旋元件，相对所述筒的内表面来压缩所述富吸附剂或所述贫吸附剂。