CN106839511A - 一种热流逸式气体分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种热流逸式气体分离系统

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，特别涉及一种热流逸式气体分离系统。

背景技术

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。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过余(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。本发明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.本发明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吸附剂的缺点。

3、本发明的制冷子系统利用余(废)热作为动力源之一，得到的低温冷冻水小部分用于冷却分离单元的冷腔，剩余部分则为其他用冷场合提供冷量，被分离单元和其他用冷场合使用后温度升高的冷冻水回流到制冷子系统中进行降温，从而实现循环利用，以能够进一步节约能源。

附图说明

图1是根据本发明热流逸式气体分离系统的结构示意图。

图2是根据本发明的每个分离单元的结构示意图。

图3是根据本发明的每个分离单元组内的所有分离单元之间的低温通道与高温通道串联起来的结构示意图。

图4是根据本发明的每个分离单元组内只有一个分离单元时的结构示意图。

图5是根据本发明的每个分离单元组内有多个分离单元时的结构示意图。

图6是根据本发明的冷腔和热腔内分别设置有冷腔内换热板和热腔内换热板的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-分离装置，2-分离单元组，3-冷腔进气管，4-冷腔排气管，5-热腔排气管，6-喷射器，7-冷凝器，8-第一流量调节装置，9-节流装置，10-蒸发器，11-冷冻水总管，12-换热器，13-循环泵，14-第一高温水进管，15-高温水总管，16-第二流量调节装置，17-冷冻水支管，18-第三流量调节装置，19-第二高温水进管，20-冷冻水进管，21-分离单元，22-冷腔，23-热腔，24-微通道组，25-低温通道，26-高温通道，27-保温隔层，28-冷腔内换热板，29-热腔内换热板，30-冷腔进气口，31-冷腔排气口，32-热腔排气口。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1至图6显示了根据本发明优选实施方式的一种热流逸式气体分离系统的结构示意图，该热流逸式气体分离系统包括分离装置1以及换热介质输送装置，参考图1，分离装置1包括至少一个分离单元组2，每个分离单元组2包括至少一个分离单元21、冷腔进气管3、冷腔排气管4以及热腔排气管5。参考图2，每个分离单元21包括壳体、冷腔22、热腔23、微通道组24、低温通道25以及高温通道26，壳体的内腔被微通道组24分隔成一冷腔22和一热腔23，冷腔22和热腔23通过微通道组24连通，微通道组24中每个微通道的特征尺寸不大于在冷腔22内的混合气体中需要被分离到热腔23内的气体组分的分子平均自由程。参考图5，冷腔22设置有一冷腔进气口30和一冷腔排气口31，热腔23设置有一热腔排气口32。低温通道25设置于壳体的壁体内且与冷腔22对应，低温通道25内流动低温介质便可对冷腔22内的气体进行冷却，高温通道26设置于壳体的壁体内且与热腔23对应，高温通道26内流动高温介质便可对热腔23内的气体进行加热，以使冷腔22和热腔23之间产生并维持一定的温差。由于冷腔22被低温介质冷却，热腔23被高温介质加热，故在微通道组24的冷腔端和热腔端形成温度差，引发热流逸效应，分子平均自由程与单个微通道特征尺寸相当或更大的气体组分会从分离单元21的冷腔22通过微通道组24流向热腔23，从而实现气体分离。当待分离混合气体从冷腔进气口30进入冷腔22时，由于需要被分离出来的气体组分的分子平均自由程不小于微通道的特征尺寸，在热流逸效应的作用下，需要被分离出来的气体组分相比混合气体中的其他气体组分可以更多地通过微通道组24进入到热腔23中，然后再从热腔排气口32向外排出或进入下一个分离单元21进行分离。而冷腔22内待分离气体中的其他分子平均自由程远小于微通道的特征尺寸的气体组分只有较少部分能通过微通道组24，绝大部分还是通过冷腔排气口31向外排出，从而通过分离单元21可以使气体产生分离。

参考图5，每个分离单元组2中，每个分离单元21的冷腔进气口30均与冷腔进气管3连接，每个分离单元21的冷腔排气口31均与冷腔排气管4连接，每个分离单元21的热腔排气口32均与热腔排气管5连接。从而当每个分离单元组2中有至少两个分离单元21时，所有的分离单元21并联起来。在每个分离单元组2中，冷腔进气管3把待分离混合气体同时输送给所有的分离单元21的冷腔22，所有的分离单元21的热腔23排出的分离出来的气体组分同时汇入热腔排气管5后向外集中排出，且所有的分离单元21的冷腔22排出的气体汇入到冷腔排气管4后向外集中排出。每个分离单元组2中的分离单元21的数量可以根据实际需要处理的气体流量来确定，分离单元21的数量越多，便越能满足大流量分离的需求。

继续参考图2，本发明优选地，在每个分离单元21中，壳体呈中空的长方体状，微通道组24位于壳体的内腔的中间，冷腔22和热腔23左右平行分布，低温通道25包括两个分别位于冷腔22的顶壁和底壁的通道，以在冷腔22的上下壁同时流动低温介质，且高温通道26包括两个分别位于热腔23的顶壁和底壁的通道，以在热腔23的上下壁同时流动高温介质，从而对冷腔22进行冷却和对热腔23进行加热。低温通道25的上下通道分别与高温通道26的上下通道平行，则可以在每个分离单元21中的高温通道26与低温通道25之间通过保温隔层27进行分隔，以尽可能减少两者之间的相互换热。进一步优选地，参考图2和图6，冷腔22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28，冷腔内换热板28与微通道组24平行，若干个冷腔内换热板28把冷腔22从远离微通道组24的一侧向靠近微通道组24的一侧分隔成若干个首尾依序相连接的腔室，从而在冷腔22内形成呈S形状的气流通道。冷腔内换热板28设置有若干个冷流通孔，冷流通孔的上下两端分别与低温通道25的上下两个通道连通。和冷腔22类似，热腔23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29，热腔内换热板29与微通道组24平行，若干个热腔内换热板29把热腔23从远离微通道组24的一侧向靠近微通道组24的一侧分隔成若干个首尾依序相连接的腔室，从而在热腔23内也形成呈S形状的气流通道。热腔内换热板29设置有若干个热流通孔，热流通孔的上下两端分别与高温通道26的上下两个通道连通。冷腔内换热板28用于增加低温介质在冷腔22中流动的路程及面积，待分离混合气体流入冷腔22中时需要绕过各个冷腔内换热板28，并与之换热，从而提高对待分离混合气体的冷却效率。热腔内换热板29用于增加高温介质在热腔23中流动的路程和面积，被分离到热腔23内的气体组分在热腔23中需要绕过各个热腔内换热板29，并与之换热，从而提高对分离出来的气体组分的加热效率。在冷腔内换热板28和热腔内换热板29的共同作用下，有助于增强并维持热流逸效应，保证气体分离的效果。

当分离装置1的分离单元组2的数量为一个时，其只能根据分离单元组2内的分离单元21的微通道组24的微通道的特征尺寸把待分离混合气体分成两部分，气体分子平均自自程大于微通道组24的微通道的特征尺寸的气体组分更多地从热腔排气管5向外排出，而小于微通道组24的微通道的特征尺寸的气体组分则更多地从冷腔排气管4向外排出。当分离单元组2为一个，且其组内的分离单元21也为一个时，则整个分离装置1只由一个分离单元21对待分离混合气体进行分离。当分离单元组2为一个，且其组内的分离单元21为多个时，则整个分离装置1是由多个并联在一起的分离单元21对待分离混合气体进行同一程度的分离，以满足大流量分离的需求。

继续参考图5，当分离装置1中包括的分离单元组2的数量为两个或两个以上时，所有的分离单元组2依序串联在一起，前一个分离单元组2的热腔排气管5与后一个分离单元组2的冷腔进气管3进行连接。当所有的分离单元组2的分离单元21的微通道组24的微通道的特征尺寸均相同时，则通过多个分离单元组2串联起来后能够对分离出来的目标气体进行提纯。而当所有的分离单元组的分离单元21的微通道组24的微通道的特征尺寸逐级增大时，则可以通过每级分离单元组2的冷腔排气管4排出含有较高浓度的一种目标气体的混合气体，从而对待分离气体进行分级分离，以把含有多种气体组分的待分离气体中的每种气体组分根据分子平均自由程由小到大逐级分离出来。每一级的分离单元21的微通道的特征尺寸大于从冷腔22分离出去的目标气体组分的分子平均自由程，但小于流向热腔23的其他气体组分的分子平均自由程。在实际运行中，还可通过改变运行工况(压力、温度)来控制待分离混合气体分子平均自由程的大小，以扩大分离装置1的应用范围。

参考图4，当分离装置1中包括多个分离单元组2，且每个分离单元组2只有一个分离单元21时，整个分离装置1由多个分离单元21依序串联在一起后对待分离混合气体进行分离。继续参考图5，当分离装置1中包括多个分离单元组2，且每个分离单元组2包括多个分离单元21时，整个分离装置1由多个分离单元21通过串并联的关系组合后构成，每个分离单元组2内的分离单元21并联后作为整体串联模式中的一个组合级，多个分离单元组2便可以实现多组合级之间的串联，从而既满足大流量分离的需求，又能对待分离混合气体进行逐级分离或对目标气体进行提纯。

本发明的分离装置1可以根据分离单元组2的数量和每个分离单元组2内的分离单元21的数量不同而形成不同的组合形式，从而满足不同的使用需求。分离装置1中可以是只有一个分离单元21，也可以是有多个分离单元21并联或串联在一起，还可以是含有多个分离单元21通过串并联的关系连接在一起。在实际使用过程中，为了扩展应用范围，还可以把多个不同形式的分离装置1整体作为一个组合级来根据需要连接在一起，从而对待分离混合气体通过某种特定的方式进行分离。例如，分离装置1内的多个分离单元21是串联在一起的形式，把多个这种分离装置1并联起来使用，便可以看作是若干个分离单元21串联起来后作为一个整体再并联起来。

换热介质输送装置用于把低温介质输送给每个分离单元21的低温通道25，并把高温介质输送给每个分离单元21的高温通道26。换热介质输送装置的具体结构为常规技术。低温介质可以为低温气体或液体，其可以由常规的制冷系统进行冷却或其他途径所得，也可以由本发明的制冷子系统进行冷却所得。高温介质可以为高温气体或液体，其通过常规技术利用余(废)热进行加热所得。而本发明优选的是，低温介质为低温冷冻水，高温介质为高温水，换热介质输送装置为一水流输送装置，水流输送装置的具体结构采用常规技术。

继续参考图1，进一步优选地，水流输送装置与分离装置1之间通过一个制冷子系统进行连接，制冷子系统包括喷射器6、冷凝器7、第一流量调节装置8、节流装置9、蒸发器10、冷冻水总管11，换热器12、第一高温水进管14以及高温水总管15，喷射器6具有引射流体进口、工作流体进口以及混合出口，冷凝器7具有制冷工质进口和制冷工质出口，冷凝器7的制冷工质进口与喷射器6的混合出口连接，第一流量调节装置8与冷凝器7的制冷工质出口连接。冷凝器7散热为常规技术。节流装置9的进口与第一流量调节装置8连接。蒸发器10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，蒸发器10的制冷工质进口与节流装置9的出口连接，蒸发器10的制冷工质的出口与喷射器6的引射流体进口连接。冷冻水总管11与蒸发器10的冷冻水出口连接，蒸发器10的冷冻水进口与一冷冻水进管20连接，水流输送装置把被分离装置1或其他用冷场合使用后温度升高的冷冻水经冷冻水进管20从蒸发器10的冷冻水进口输送到蒸发器10内进行降温，降温后得到的低温冷冻水从冷冻水总管11排出，从冷冻水总管11排出的低温冷冻水再通过管道输送给每个分离单元21的低温通道25。换热器12的制冷工质通道的入口与第一流量调节装置连8接，且换热器12的制冷工质通道的出口与喷射器6的工作流体进口连接。优选地，换热器12的制冷工质通道的入口通过一循环泵13与第一流量调节装置8连接，循环泵13用于提升制冷子系统内进入换热器12的制冷工质的压力。第一高温水进管14与换热器12的热流通道的入口连接，高温水总管15与换热器12的热流通道的出口连接，水流输送装置把利用余(废)热产生的高温水从第一高温水进管14输送到换热器12的热流通道进行换热后，从高温水总管15排出，从高温水总管15排出的高温水再通过管道输送给每个分离单元21的高温通道26。

制冷子系统的工作过程为：利用余(废)热产生的高温水从第一高温水进管14输送到换热器12的热流通道，被分离装置1或其他用冷场合使用后温度升高的冷冻水从冷冻水进管20回流到蒸发器10。喷射器6流出的高温气态制冷工质进入冷凝器7放热液化，液态制冷工质从冷凝器7流出后经第二流量调节装置8分为两支，一支进入换热器12的制冷工质通道，经过换热器12时，液态制冷工质吸收换热器12的热流通道内的高温水的热量后进入喷射器6作为工作流体，另一支经节流装置9进入蒸发器10中，低温液态制冷工质在蒸发器10内吸收回流冷冻水的热量后气化，气态制冷工质再作为引射流体进入喷射器6中，从而完成制冷循环。回流冷冻水由冷冻水进口进入蒸发器10放热降温，最后从冷冻水总管11输送给分离装置1内的各个分离单元21的低温通道25，以对冷腔22进行冷却。高温水从换热器12的热流通道出来后，由高温水总管15输送给分离装置1内的各个分离单元21的高温通道26，以对热腔23进行加热。

继续参考图1，优选地，冷冻水总管11通过一第二流量调节装置16与蒸发器10的冷冻水出口连接，且第二流量调节装置16还与一冷冻水支管17进行连接。经过蒸发器10降温后得到的低温冷冻水一部分通过冷冻水总管11输送给每个分离单元21的低温通道25，其余部分通过冷冻水支管17输送至其他需要冷量的场合使用。低温冷冻水被分离单元和其他场合使用后，可以重新输送回蒸发器10进行降温，从而实现循环使用。

继续参考图1，优选地，换热器12的热流通道的出口通过一第三流量调节装置18与高温水总管15连接，第三流量调节装置18还与一第二高温水进管19连接。以当从换热器12出来的高温水不能满足对分离装置1内的各个分离单元21的热腔23进行加热的需求时，由第三流量调节装置18控制第二高温水进管19同时向分离装置1供给高温水，以提高进入分离装置1中的高温水的流量，最后流经分离装置1的高温水可再通过分离装置1的高温水出口流出，流出的高温水再由对应的装置进行回收处理，或进行循环利用。

参考图3，当分离装置1中设置有多个分离单元组2，且每个分离单元组2内设置有多个分离单元21时，可以使每个分离单元组2内所有分离单元21的低温通道25和高温通道26依序串联起来，前一个分离单元21的低温通道25与后一个分离单元21的低温通道25连通，前一个分离单元21的高温通道26与后一个分离单元21的高温通道26连通。冷冻水总管11通过流量调节装置把低温冷冻水分配给各个分离单元组2内的第一个分离单元21的低温通道25，高温水总管15也通过流量调节装置把高温水分配给各个分离单元组2内的第一个分离单元21的高温通道26，冷冻水和高温水由每组最后一个分离单元21的低温通道25和高温通道26向外排出，从而在方便输送冷冻水和高温水的同时又保证冷却和加热的效率。

本发明通过利用余(废)热产生的高温水来升高分离单元21的热腔23的温度，并通过制冷子系统产生的冷冻水对分离单元21的冷腔22进行冷却，使热腔23与冷腔22形成并维持一定的温差，导致微通道组24产生热流逸效应，从而使在冷腔22中的待分离混合气体中的分子平均自由程大于微通道组24中的微通道的特征尺寸的气体组分通过微通道组24的微通道进入到热腔23中，以实现气体分离。本发明能够把气体分离与余(废)热利用集成一体，其可直接利用其它工艺流程产生的余(废)热作为动力源之一，从而节约能源，其便于工艺结合和操作。且本发明对气体进行分离完全不需要吸收剂与吸附剂，避免了现有气体吸收分离法和吸附分离法使用有毒性或不环保的吸收剂和吸附剂的缺点。本发明的制冷子系统的制冷工质在循环的过程中，流入蒸发器10内的回流冷冻水通过制冷工质来进行降温，而经过换热器12的冷流通道的制冷工质由余(废)热产生的高温水来进行加热，从而使制冷子系统利用工业余(废)热来驱动，制取的低温冷冻水一小部分用于冷却分离单元21的冷腔22，其余部分则为其他用冷场合提供冷量，其能够进一步节约能源。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

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.根据权利要求1所述的热流逸式气体分离系统，其特征在于，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。

6.根据权利要求5所述的热流逸式气体分离系统，其特征在于，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。

7.根据权利要求6所述的热流逸式气体分离系统，其特征在于，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。

8.根据权利要求6所述的热流逸式气体分离系统，其特征在于，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。

9.根据权利要求6所述的热流逸式气体分离系统，其特征在于，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。