CN115955999A - 具有活性层的平行通道接触器 - Google Patents

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Abstract

本发明通常涉及具有活性层的平行通道接触器以及它的使用方法。特别是，本发明涉及具有活性层的平行通道接触器，该活性层具有吸附剂和/或催化剂，还涉及在吸附气体分离和/或催化反应中的使用方法。

Description

具有活性层的平行通道接触器
技术领域
本发明公开的实施例总体涉及平行通道接触器，更具体地说，涉及具有活性层的平行通道接触器，该活性层有吸附剂和/或催化剂，还涉及这种平行通道接触器在吸附气体分离和/或催化反应中的使用方法。
背景技术
吸附气体分离技术可以用于从多组分流体混合物中分离一种或多种组分。示例应用能够包括从各种流体(例如空气流、燃烧气流或处理流)中分离二氧化碳组分，所有这些都用于减少释放至大气中的二氧化碳的量和/或用于供给二氧化碳以便在更下游的处理或下游的产物中使用。
使用具有横过分离器的减小压力降或减小流体阻力的吸附气体分离器可能很有利。在一些应用中，一个或多个流体流(例如供给气体流、再生流体流或调节流体流)可以在低压(例如等于或小于比环境压力高大约1巴)下获得。在其它实例中，与增加穿过分离器的任何一个流体流的压力相关联的成本可能很昂贵或者禁止。在一些应用中，希望在流体和吸附剂之间的较短接触时间来用于从供给气体流中浓缩或除去稀释的组分。
具有固定固体吸附剂的吸附气体分离器通常设置有填充吸附床或平行通道接触器。平行通道接触器通常相对于填充吸附床具有更低压力降，因此更适合流体流供给的压力有限或接触时间较短(通常小于1秒)的应用。平行通道接触器能够有在吸附剂支承结构内和/或吸附剂支承结构上的一种或多种吸附剂材料，该吸附剂支承结构例如单块或层状支承件，成活性层或板材的形式。
单块通常由陶瓷材料制造，并有高热容，这对于吸附气体分离处理来说可能并不希望，在吸附气体分离处理中，需要快速摇摆的温度，例如小于5分钟的吸附解吸循环。而且，单块通常通过挤出浆料通过具有紧密公差的模具而生产，且适于处理大容积气体的大单块的生产可能具有挑战性或很昂贵。
由吸附剂材料的多层活性层或板材制造的结构化吸附剂已经在很多应用中研究作为平行通道接触器。在美国专利No.4234326中提供了一个早期实例，其中，平行流过滤器的结构包括炭布和透气间隔的交替层。在很多专利中介绍了用于使用快速PSA(压力摇摆吸附)进行氢气纯化的层状结构吸附剂的进一步发展，包括美国专利No.5082473、6451095和6692626，它们介绍了平衡控制的PSA方法，该PSA方法可以通过将吸附器设置为层状吸附剂层压活性层或板材平行通道接触器结构来增强，其中，吸附剂材料形成吸附剂活性层，有或没有包含在这些活性层中的合适增强材料。这些结构的动力学选择的具体益处在美国专利No.7645324中详细介绍，其中，小孔吸附剂与吸附剂活性层、活性层或板材一起使用。
接触器可以设置有一个在另一个顶上堆叠或层叠的多个支承件，这些支承件通过用于保持在支承件之间的距离和流动槽道的间隔件而分离。对于希望采用具有低热容的平行通道接触器的快速摇摆处理，支承件可以由具有低热容和薄活性层或板材的材料来生产。
美国专利No.6406523公开了适用于高频操作的高表面积平行通道吸附器。该吸附器包括用于支承吸附剂的薄活性层或板材的分层，在各活性层之间有间隔件，以便建立流动槽道。吸附剂活性层包括与增强材料连接的吸附剂材料，例如矿物纤维基质(例如玻璃纤维基质)、金属丝基质(例如金属丝网筛)或金属箔(例如铝箔)，它们能够阳极化。玻璃纤维基质的实例包括编织和无纺玻璃纤维稀松布。间隔件通过在各吸附剂活性板材上印刷或压花投影图案或者通过将制造的间隔件布置在相邻的多对吸附剂活性层之间来提供。
美国专利申请公开No.2002/0170436A1公开了吸附剂层压件和用于制造吸附剂层压件的方法、间隔件以及吸附剂结构的尺寸。典型的公开吸附剂层压件具有大约1厘米至大约1米的流动槽道长度、50至250微米的槽道间隙高度、以及在活性层的一侧或两侧的50至300微米的吸附剂涂层厚度。基体加上施加的吸附剂或其它材料(例如干燥剂、催化剂等)的厚度通常在大约10微米至大约500微米的范围内。
美国专利申请公开No.2002/0170436A1还公开了厚度在大约50至大约400微米范围内的吸附剂板材，在相邻吸附剂板材之间的槽道高度在吸附剂板材厚度的大约25％至大约200％范围内，间隔件具有大约10至250微米的厚度或高度，且间隔件的宽度或直径在毫米范围内，例如大约1至10毫米。
美国专利申请公开号2004/0118287A1公开了一种具有吸附剂板材的平行通道接触器元件，各板材的板材表面积与总板材体积的比率在200至2500m2/cm3的范围内，且板材厚度在50至1000微米的范围内。
使用常规的平行通道接触器来用于从大体积的气体流中分离稀释组分(例如小于大约20体积％)受到限制，因为高于所希望的资金和操作成本。用于保持在支承结构、板材或活性层之间的分离的间隔件可以增加平行通道接触器的机械强度，但也可能增加横过接触器的压力降。增加支承件或活性层的厚度结构可以增加平行通道接触器的机械强度，但可能不希望地增加接触器的热容和体积。
需要一种新颖的平行通道接触器，它具有低压力降、低热容和高机械强度，同时能够大量地制造大型接触器。
发明内容
堆叠的平行通道接触器结构的实施例能够包括多个活性层，这些活性层上有吸附剂，一个堆叠在另一个顶上，且该多个活性层的每个通过间隔件而分离。
在广义实施例中，平行通道接触器包括一个堆叠在另一个顶上的多个活性层和布置在该多个活性层的每个的表面上的多个间隔件，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生用于允许流体流过接触器的多个槽道。在实施例中，各槽道确定槽道长度、槽道宽度和槽道高度，其中，在所述多个活性层各自之间的槽道长度和槽道高度的比率为100至10000，且在所述多个活性层各自之间的槽道宽度和槽道高度的比率为50至10000。
在另一广义实施例中，用于平行通道接触器的堆叠包括：一个堆叠在另一个顶上的多个活性层；以及
多个间隔件，这些间隔件布置在该多个层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生用于允许流体流过该堆叠的多个槽道，
其中，各槽道由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定，
所述堆叠在层流状态下具有2000至40000Darcy的渗透率值或低于1000的平均雷诺数，且由所述多个间隔件引起的所述堆叠的流阻等于或小于所述堆叠的总流阻的20％。
附图说明
图1a是本发明实施例的侧视透视图，表示了具有柱形间隔件阵列的活性层，这些柱形间隔件位于活性层的顶表面上；
图1b是本发明实施例的侧视图，表示了根据图1a的多个活性层以及在该多个活性层各自之间的间隔件的对齐；
图2是本发明实施例的透视图，表示了具有多个活性层和多个槽道的堆叠；
图3是本发明实施例的透视图，表示了活性层的堆叠，这些活性层彼此分离，以便确定高槽道和低槽道；
图4a是本发明实施例的俯视图，表示了具有长圆形间隔件的活性层；
图4b是具有长圆形形状间隔件(根据图4a)的第一活性层和叠加在第一活性层的间隔件上的第二活性层的间隔件的俯视图；
图4c是本发明实施例的透视图，表示了根据图4b的活性层和间隔件；
图5a是本发明的实施例的照片，表示了印刷在吸附剂板材上的活性层，该活性层有圆形或点轮廓或形状的间隔件；
图5b是本发明的实施例的照片，表示了多个吸附剂板材和印刷在吸附剂板材上的间隔件；
图6a是本发明的实施例的照片，表示了具有间隔件的活性层，该间隔件印刷在吸附剂板材上，并有长圆形形状；
图6b是本发明的实施例的照片，表示了多个吸附剂板材或活性层，各吸附剂板材有间隔件，该间隔件印刷在吸附剂板材上，并有长圆形形状；
图7是表示横过具有1米槽道长度的本发明实施例测量的压力降的曲线图；
图8是表示沿与堆叠的活性层的平面垂直的方向施加的压缩压力沿槽道高度减小的曲线图；
图9是本发明实施例的方法流程图，表示了用于使用实施例堆叠和平行通道接触器来从多组分气体流中分离第一组分的吸附气体分离方法；以及
图10是本发明实施例的方法流程图，表示了用于使用实施例堆叠和平行通道接触器来从流体流中催化至少第一组分的催化和吸附方法。
具体实施方式
定义：
基体：用于支承一种或多种活性化合物的材料，该活性化合物例如吸着剂、吸附剂、吸收剂和催化剂。基体可以采用板材的形式。
活性层或固体层：多孔材料或包含多孔材料复合层压件的薄片、层或板材，该多孔材料有对特定分子或原子或离子的化学亲和力。在实施例中，活性层能够用于代替吸附剂层、多相催化剂层或者吸附和多相催化功能层的组合。
板材或层压件：厚度小于1mm的活性层。在实施例中，板材能够用作吸附剂板材、多相催化剂板材或者吸附和多相功能板材的组合。
活性堆叠：多个活性层，这些活性层通过在各活性层之间的多个间隔件而分离。在实施例中，间隔件能够沿活性层的平面位于至少一部分上。在实施例中，活性堆叠能够用于代替吸附剂堆叠、多相催化剂堆叠或者吸附和多相催化功能堆叠的组合。
活性接触器：连接在一起的一个或多个活性堆叠，用于使流体流过以便接触活性层。
吸附剂模块或模块：具有包装的活性接触器，用于限制处理流体沿与从进口至出口的方向不同的方向的流动。在实施例中，吸附剂模块使得连接器或安装特征能够安装，以便集成至反应器或吸附容器中，且在一些情况下提供了用于接触器的机械支承和压力承载包封。在实施例中，模块可以有在其上的吸附剂和/或催化剂。
活性元件：多个活性层，这些活性层通过沿活性层的平面在至少一部分的多个间隔件而分离，其中，活性层确定多个槽道，且这些槽道可以有相同或不同的槽道高度。在实施例中，一个或多个活性元件可以组合和设置为形成活性堆叠。
间隔件：布置在活性层之间的毫米级离散固体，以便向堆叠或接触器提供机械支承。
热容：在施加能量之前和之后使得部件(例如接触器的物理部分)的温度升高特定温度所需的能量比率。
槽道：在接触器内的通道或空隙，一个或多个处理流流过该通道或空隙。
槽道高度：在活性层之间的垂直距离，从活性层的最靠近润湿表面来测量。
槽道长度：在槽道的进口边缘和出口边缘之间的距离。
槽道宽度：沿与预定处理流动方向垂直并与活性层共面的方向在流动屏障(例如用于接触器的壳体)之间的距离。
分布：位于材料的表面上或材料内。
渗透率：流体速度的动态粘度与每单位长度的压头损失(或β)的比率。
Figure BDA0003962665080000081
层流：流体颗粒在没有涡流的情况下大部分沿着平滑通路分层的流动。
进口：结构接触器进口(也称为堆叠进口面)或紧邻在使用时处理流体进入的面。
出口：结构接触器出口(也称为堆出口面)或紧邻在使用时处理流体离开的面。
侧面：结构接触器侧面(也称为堆叠面)或紧邻没有流动进入或离开的面。
中部：结构化接触器的、并不紧邻进口、出口或侧面的任何区域。
面积：具有活性层总面积的至少10％的连续面积。
术语“吸着剂”、“吸附剂”和“吸收剂”在本发明中可以互换地使用。
术语“吸着的”、“吸附的”和“吸收的”在本发明中可以互换地使用。
术语“催化剂”和“多相催化剂”在本发明中可以互换地使用。
总体几何形状
通常，本领域技术人员经常使用用于介绍其结构的两个描述符来说明吸附接触器：1)槽道长度(从供给进口至产物出口)与槽道高度的比率；以及2)槽道宽度与槽道高度的比率。
槽道长度与槽道高度的定义是由实际考虑来驱动，例如能够以最大化活性组分利用来实现靶分子或原子从流体源中分离的高回收或高转化。另外，具有大进入面面积的短槽道的接触器几何形状需要具有大分配器和收集器体积的容器来与标准管道连接。这在快速循环分离吸附应用中特别不希望。
在本领域已知的接触器设计中，槽道宽度与槽道高度的比率通常显著小于50，因为多槽道接触器的大多数物理实施方式通过波纹或挤出而形成。
参考图1a和1b，在实施例中，吸附剂接触器的结构通常包括以平行方式一个堆叠在另一个顶上的多个活性层101。各活性层或吸附剂板材通过多个间隔件102而彼此分离，这样，在各活性层101之间的多个间隔件102确定或产生在各吸附剂板材101之间的流体通道或槽道。各活性层101或吸附剂板材或层压件能够周期性地布置成具有在实心活性层101或板材之间的开口空间。
更具体地说，图1a和1b表示了活性层101的实例，具有在活性层101的顶表面上的多个间隔件102或阵列。如图1b中所示，一组三个活性层101、101、101能够装配在活性堆叠中。如图所示，在实施例中，在各活性层101之间的多个间隔件102能够布置成特殊空间关系，以使得多个间隔件102定向成一个在另一个顶上垂直地定位。在其它实施例中，多个间隔件101能够有与图1b中所述或所示不同的另一空间布置。
参考图2，本发明实施例能够有接触器200，该接触器200有比槽道高度204大至少100倍的槽道长度202，并能够有比槽道高度204大至少50倍的槽道宽度203。因此，这相当于本发明实施例的槽道长度与槽道高度之比在100至15000的范围内，而槽道宽度与槽道高度之比在50至10000的范围内。申请人注意到，在优选的实施例中，槽道长度与槽道高度的比率在100至10000之间的范围内，而槽道宽度与槽道高度的比率在50至7000之间的范围内。
更具体地说，图2表示了活性元件、接触器或堆叠200，该活性元件、接触器或堆叠200有多个活性层201，这些活性层201一个堆叠或定位在另一个顶上。各活性层201与相邻的活性层201一起确定或产生在它们之间的流动槽道206。如图所示，多个流动槽道206由接触器200中的多个活性层201来产生。
相对于处理流体的流动方向205，槽道长度202能够定义为在进口面和出口面之间的距离或者在活性层201的进口边缘和出口边缘之间的距离。如图所示，槽道长度202能够是活性层的整个长度。
槽道宽度203能够沿与流动方向205基本垂直的方向来确定。槽道宽度能够从活性层201的边缘至边缘与活性层201共面。如图所示，且在实施例中，槽道宽度203类似于活性层201的宽度，因为流体移动、流过其中的处理流体的组分的扩散或者压力平衡并不沿垂直方向受限制。
槽道高度204能够定义为沿与活性层的平面垂直的垂直方向在相邻活性层的相邻润湿表面之间测量的距离。这些量的特定比率能够用于说明具有高表面积以及在进口面与出口面之间的低压力降的堆叠或接触器的合适几何形状。
本发明公开的间隔件102能够是离散的固体毫米级物体，它们分离至少10个槽道高度的距离(当沿与支承活性层或板材的平面平行的方向从质心至质心测量时)，并周期性地布置。在实施例中，在各间隔件之间的间隔件距离(当从质心至质心测量时)能够在10至90倍槽道高度之间的范围内。接触器200能够有粗略周期性间隔件分布，对于接触器200的至少一些部分布置成周期性阵列。
如上所述，常规吸附接触器包括平行的活性层，该活性层有在各活性层之间的间隔件。本发明实施例依赖于间隔件，该间隔件导致超过92％的、在各活性层之间的槽道体积开口，并可用于允许或准许流体流过。
再参考图2，在实施例中，槽道高度204能够在0.1mm至2.0mm之间的范围内。
在实施例中，槽道体积与整个结构吸附剂堆叠的比例在15％至70％的范围内。
在实施例中，润湿活性层或板材的表面积(各活性层或板材的两侧面)与体积的比率能够在1000m2/m3至8000m2/m3的范围内。
在实施例中，吸附剂活性层或板材堆叠长度能够在50mm至2000mm之间的范围内(流动长度)。
如图5a和5b所示，吸附剂板材或活性层能够有印刷于其上的多个间隔件。具体参考图5b，堆叠能够包括一个堆叠在另一个顶上的多个吸附剂板材，其中，多个间隔件使得各活性层彼此分离，并产生允许流体在相邻堆叠活性层之间流动的槽道。
如图所示，图5a和5b中所示的多个间隔件能够有点形状或轮廓，并能够彼此分离大约18mm的间隔件距离。如图5a和5b所示，活性层有大约0.4mm的厚度。能够堆叠数百个吸附剂板材，同时保持它们的垂直分度，如由从堆叠边缘可见的点的垂直列所示。
在实施例中，接触器、堆叠或活性层能够相对于重力矢量沿任何方向定向。不过，在实施例中，希望与活性层或板材为垂直共面方向，以使得能够在气体分离应用中更容易地排出液体冷凝物。
吸附剂活性层特性
在实施例中，各吸附剂活性层能够是由纤维、粘接剂和活性吸附剂固体来制造的复合活性层。这些活性层也能够由具有或不具有任何增强粘接剂或纤维的多孔聚合物来制造。在实施例中，这些实施例的特征是具有至少80重量％的吸附性固体组分。
在吸附或解吸过程中在具有较大温度摇摆(至少10℃)的热摇摆吸附或分压摇摆吸附方法中使用的吸附剂接触器能够有一种或多种活性组分，例如吸附剂和/或催化剂，其中，该一种或多种活性组分的热容大于基体的热容。
在实施例中，本发明中的吸附剂的热容能够大于与吸附剂活性组分相关的热容的75％或者大于活性组分和基体的组合热容的75％。基体的减小热容和/或接触器的总热容(相对于它的活性部件负载)使得能够对在接触器内发生的吸热或放热处理进行快速热响应。
在实施例中，本发明中的接触器结构的热容能够大于与活性部件相关的热容的75％或者大于活性部件、衬底和间隔元件的组合热容的75％。基体的减小热容和/或接触器的总热容(相对于它的活性部件负载)使得能够对在接触器内发生的吸热或放热处理进行快速热响应。
在实施例中，活性层能够足够强，以便进行操纵和处理。用浆料浸渍的多孔基体能够在炉中加热，在接收辊上滚动，传递至旋转丝网印刷工具，用间隔件点或线来印刷，并切割和堆叠。在实施例中，活性层能够通过用悬浮在吸附剂材料的液体或浆料中的吸附剂材料来浸渍多孔网或板材而制备。过量的浆料能够通过已知方法来除去，且浸渍板材使用常规方法来干燥。然后，各干燥板材能够有印刷、沉积或以其它方式布置于其上的多个间隔件。在实施例中，能够使用模板，且能够通过热或UV处理来固化的间隔件墨施加在干燥板材上，以便形成活性层。在印刷间隔件固化后，活性层能够切割成一定尺寸，然后垂直地一个堆叠在另一个顶上并分度，以便获得各活性层的间隔件的垂直对齐。在实施例中，模版能够提供印刷间隔件的形状，它是点或圆形形状，或者长圆形或细长形状。
所得活性层的拉伸强度能够大于1N/mm，更优选是2N/mm，且甚至更优选是4N/mm。
在实施例中，吸附剂活性层或板材的厚度能够从100微米至1000微米变化。
流阻特性
在实施例中，本发明的结构化吸附剂的渗透率能够对于与层流相对应的流动或雷诺数低于1000的流动在2000至40000Darcy的范围内。
Figure BDA0003962665080000141
雷诺数是粘度、密度、表观速度、当量直径、空隙率的函数。
Figure BDA0003962665080000142
渗透率是粘度、体积流量、流动面积、流动通路长度、压力损失的函数
在活性层或板材厚度基于所希望的吸附动力学而固定之后，能够选择结构的间隔件高度，以便实现上述指定范围内的高渗透性。在实施例中，具有小的间隔件润湿面积的优点是使得与那些间隔件的表面上的粘性流阻小于接触器的总流阻的20％，或者优选是小于10％。
打印间隔件和堆叠空间关系设计，用于低压力降和机械强度
在实施例中，活性层(该活性层有浸渍或布置于其上的吸附剂固体或液体组分)能够装配成活性层的堆叠。多个活性层的堆叠产生在两个相邻堆叠活性层之间的多个气流槽道，这些气流槽道能够通过在两个相邻堆叠活性层之间布置或定位多个间隔件的周期性阵列而维持。多个间隔件能够布置或印刷在各活性层的一侧(或顶表面)的至少一部分上。在实施例中，间隔件投影面积或由间隔件覆盖的活性层顶表面的面积能够在活性层的顶表面的平面表面积的大约1％至大约20％之间，或优选是大约1％至大约10％之间。
另外，活性层或板材能够这样堆叠，以使得多个间隔件的阵列能够从活性层至相邻堆叠的活性层基本对齐。这种布置使得接触器能够通过整个接触器或堆叠来传递垂直施加至活性层的机械负载，且当压力施加至堆叠时避免在相邻堆叠活性层之间产生的任何流动槽道的部分塌陷。
在实施例中，当相邻活性层间隔件轮廓沿与活性层或板材垂直的方向投影时，堆叠沿相对于吸附剂活性层的垂直方向的机械刚度能够通过交叠各活性层的间隔件投影面积的至少10％来获得，优选是至少30％、更优选是至少50％。
在另一实施例中，不同尺寸和形状的间隔件能够组合使用，以便提供对活性层中间间距和堆叠压缩负载阻力的控制。尺寸较小的间隔件不需要从一个活性层至另一个活性层精确对齐，只要承载压缩负载的较大尺寸间隔件在它们沿与活性层或板材垂直的轴上的投影中具有足够大的交叠部分。
在另一实施例中，能够粘接剂在堆叠之前施加至间隔件的顶部和/或可选地施加至间隔件的底部，以便进一步提高堆叠的机械刚度以及沿任何方向的抗变形性。这进一步提高了堆叠的机械刚度和堆叠的抗变形性。在另一实施例中，多个间隔件中超过20％的间隔件能够有施加于其上的粘接剂，用于增加机械刚度和抗变形性。
在实施例中，参考图4a至4c，细长间隔件能够有彼此跨接的交叠部分以及在应力传递表面(沿活性层或板材的切线方向的交叠投影)各侧的非交叠部分。在这样的实施例中，细长间隔件的长轴能够定向或指向不同方向，优选是在通过薄吸附剂活性层或板材而机械或物理接触的间隔件之间正交。优选是，不同定向的间隔件能够以一个周期性图案来布置、印刷或沉积，从而能够使用单个图案来构建堆叠(使用从活性层至活性层或板材的偏移)。
如图4a所示，活性层401能够有沉积或印刷于其上的细长或长圆形间隔件402。参考图4b，具有沿不同方向定向的间隔件403的随后活性层401能够布置在图4a所示的间隔件401上。申请人注意到，为了便于理解和参考，申请人有意地省略了随后活性层401，以能够更容易地观察图4a中所示的间隔件402和随后活性层403的间隔件的交叠区域。
更具体地说，如图4b和4c所示，活性层401以及两个周期性阵列的间隔件402和间隔件403有显著的交叠区域以及横跨各机械接触点的非交叠区域。图4c提供了活性层401、间隔件402和间隔件403的透视图，它们进行旋转，以便表示在不同定向的间隔件之间的空间关系。长圆形间隔件优选是能够有在它们确定于与活性层平行的平面内的长度(或长轴)和宽度之间的、2至6的纵横比。
如图所示并参考图6a和6b，活性层能够有印刷在活性层上并为长圆形或细长形状的多个间隔件。在这些实施例中，间隔件能够由热固化的二氧化硅填充环氧树脂来制造。更具体地说，如图6b所示，在堆叠活性层之后，堆叠能够有大约1mm间距的槽道。申请人注意到，具有长圆形形状的间隔件能够比具有柱形形状的间隔件更容忍板材堆叠定位误差。
这种布置的优点是，通过一旦沿与活性层或板材平面正交的方向向堆叠施加压力就产生互锁特征，从而能够使得活性层彼此相对移位的可能性最小。
在实施例中，使用活性层的均匀周期性布置的、吸附剂活性层的简单堆叠提供了槽道高度分布具有在1％至15％范围内的变化系数(标准偏差/平均值)的接触器。这种分布影响流体在堆叠内的流动分布以及在吸附步骤结束时的平均吸附剂饱和度，这对于高回收应用可能很重要。在具有大于90％捕获效率目标的吸附分离应用的情况下，该特征可能成为设计要求。
在多个间隔件各自上的间隔件的表面间隔件覆盖密度能够均匀分布或针对不同区域不同地设定。
在实施例中，与活性层的不同区域相比，印刷间隔件的区域能够有不同的覆盖密度。在一个实施例中，间隔件覆盖密度能够在气体进口、出口或堆叠的侧面附近比在堆叠中间的覆盖密度高20％至200％，例如在沿流动方向的床长度的前10％和最后10％。
在极端情况下，当活性层也用于适应保持在相邻堆叠活性层之间的间距的其它方法时，没有间隔件的区域能够与相同活性层上的具有间隔件的区域组合。在实施例中，一种这样的适应能够是沿在堆叠平面内的至少一个方向(例如沿与堆叠(或各活性层)的平面基本平行的方向)在堆叠(或各活性层)上施加拉伸负载或力，以便防止未支承的堆叠(或各活性层)弯曲。该策略能够在框架板式交换器中用于各个活性层上。在实施例中，组合间隔件以便设置在活性层(该活性层有框架)的边缘附近的槽道几何形状以及使得堆叠置于拉伸下是用于结构接触器床的组合，这将优于在结构化吸附剂接触器中使用的当前技术。例如，由具有所希望刚度的材料(例如金属或塑料)制造的框架或壳体能够沿活性层或活性层堆叠的周边附接，同时使得活性层在基本沿活性层平面的方向上处于拉伸载荷。
使用框架和使得堆叠置于拉伸下的组合将能够根据在特定区域中经受的应力而精细调节吸附床的机械性质。与活性层的中部相比，自由或不处于拉伸下的堆叠的进口、出口和边缘更可能由于不均匀的气体速度分布而产生裂纹。通过使堆叠有框架和将堆叠置于拉伸下，各活性层的周向或周边边缘更小可能产生裂纹，因为横过槽道的气体速度分布更均匀。
商业应用中，能够堆叠至少20个活性层，其中，多个间隔件控制地布置在相邻堆叠活性层上，以便形成堆叠。装配的堆叠可以进行切割，并进一步地一个堆叠在另一个顶上，以便形成具有至少一种吸附剂和/或催化剂的不同形状模块。在具有至少吸附剂和/或催化剂的模块中，不需要控制在堆叠之间的多个间隔件的相对定位，因为在整个组件中只有很小部分槽道将有堆叠不规则性。
复杂堆叠和多堆叠布置
在实施例中，吸附剂活性层的最简单堆叠是使用活性层或板材的均匀周期性布置，该活性层或板材使用如上所述的恒定槽道高度。不过，考虑到维持具有流过接触器的流体流的可预测分布的周期性设计，能够使用其它策略。
在实施例中，能够周期性地使用和重复在相邻堆叠活性层之间的两个不同槽道高度。在这样的实施例中，具有更大槽道高度的槽道能够驱动大部分处理流(在窄通道中的流动的2至50倍)，而具有更小槽道高度的通道能够用于提高吸附剂负载均匀性和目标吸附物的吸附/解吸动力学。
参考图3，堆叠能够有确定两个不同槽道高度的相邻堆叠活性层。如图所示，活性层301能够成对布置，使得交替的对提供两个不同的槽道高度302、303。如图所示，在实施例中，两个相邻堆叠活性层能够连接确定具有槽道高度303的一对活性层，且两对相邻堆叠活性层能够通过槽道高度302而分离。如图所示，槽道高度302能够大于槽道高度303。
两个不同活性层或板材的这种周期性堆叠的优点是减少床的总空隙率，同时在恒定的床空隙率下保持渗透性或增加渗透性。在实施例中，低槽道的高度将在高槽道的高度的10％至70％之间的范围内。表1表示了对于2m/s面速度的恒定床空隙率的压力降优点。
表1表示了横过包括重复元件的堆叠的相对压力降减小的计算估计和比较，其中，元件设置成具有槽道A和槽道B，具有在实例组1或实例组2中的相同或恒定空隙率，并具有相同或变化的槽道高度。对于通过堆叠的流速或2m/s的面速度以及具有0.254mm厚度的活性层的堆叠，计算压力降减小。
表1
Figure BDA0003962665080000191
Figure BDA0003962665080000201
图5b中所示的堆叠的压力降特性在堆叠的一部分在四个侧面进行包封或加框架(以便引导气体沿着堆叠的纵向轴线流动堆叠)之后进行测试。通过质量流量计来记录气体流速，将它转换为表观速度，并相对于由压力传感器记录的测量压力降来制表。所得数据在图7中提供为曲线703。对于该堆叠计算的Darcy渗透率数为大约10400。
参考图7，表示了横过或在堆叠的进口和出口之间测量的压力降曲线图703。曲线图的y轴701测量为压力降，单位为千帕(kPa)，而曲线图的x轴702测量为流过堆叠的槽道的氮气流的表观速度，单位为米/秒。堆叠包括大约1m的槽道长度，且堆叠的活性层有柱形间隔件，该柱形间隔件沿活性层平面的投影面积为大约2％面积。当氮气在环境温度和压力下以氮气的表观速度流动时进行压力降测量。堆叠还包括高度为大约0.5mm的槽道以及60％的槽道空隙率。
特别参考图8，表示了在向堆叠施加压缩压力时的槽道高度减小的曲线图。曲线图的y轴801测量为与堆叠的活性层平面垂直地施加的压缩压力，单位为千帕(kPa)。曲线图的x轴802测量为槽道高度减小的百分比。使用的堆叠包括20个活性层，间隔件印刷在活性层上并沿与活性层的平面垂直的方向对齐。在施加力为15kPa至6kPa之间运行500次循环，以便确定曲线图。曲线图803和曲线图804表示了在直到3％槽道高度减小的弹性变形范围内的槽道变形。在曲线图803和曲线图804的位移VS力曲线图之间的差值来自于运动方向，因为观察到一些滞后(延迟或落后)。
吸附剂堆叠的机械特性
在实施例中，在与堆叠垂直地施加的5kPa负荷下，结构吸附剂的槽道高度保持它的值的96％或更大。
在第一广义实施例中，平行通道接触器包括：多个活性层，这些活性层一个堆叠在另一个顶上；以及多个间隔件，这些间隔件布置或沉积在所述多个层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生用于允许流体流过接触器的多个槽道。各槽道能够由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定，其中，在所述多个所述活性层之间的各所述槽道流体通道的所述槽道长度和所述槽道高度的比率为100至10000，其中在所述多个所述活性层之间的各所述槽道流体通道的所述槽道宽度和所述槽道高度的比率为50至10000，且各活性层沿与各活性层平面垂直的方向的间隔件投影面积在各活性层的总表面积的1％至20％之间。
在另一实施例中，第一实施例的接触器还能够包括在层流状态下或在低于1000的平均雷诺数下的2000至40000Darcy的渗透率值，且由所述多个间隔件引起的所述堆叠的流阻等于或小于所述堆叠的总流阻的20％。
在另一实施例中，第一实施例的接触器能够有基体，该基体的热容小于浸渍或布置于其上的吸附剂活性组分的热容。
在另一实施例中，第一实施例的接触器还能够包括在所述槽道高度的10倍至90倍的范围内的间隔件距离。
在另一实施例中，第一实施例的多个间隔件能够在所述活性层的平面的区域内设置成周期性阵列。
在另一实施例中，第一实施例的多个间隔件能够包括具有第一尺寸和第一形状的第一间隔件以及具有第二尺寸和第二形状的第二间隔件，且有以下中的至少一个：所述第一尺寸不同于所述第二尺寸，以及所述第一形状不同于所述第二形状。
在另一实施例中，第一实施例的所述多个间隔件各自能够拉长形状，具有2至6的纵横比。
在另一实施例中，第一实施例的活性层的间隔件投影区域能够与多个活性层中的另一个的所述间隔件投影区域交叠至少10％。
在另一实施例中，多个间隔件能够布置或沉积在具有间隔件覆盖密度的所述多个间隔件各自的表面上。在一个实施例中，在一个区域处的间隔件的间隔件覆盖密度能够比不同区域的间隔件覆盖密度大20％至200％。
在另一实施例中，第一实施例的接触器还能够包括用于沿与所述活性层或所述多个活性层的平面基本平行的方向向所述活性层或所述多个活性层施加拉伸力的装置。
在另一实施例中，第一实施例的多个间隔件各自还能够包括施加于其上的粘接剂。
在另一实施例中，第一实施例的多个所述活性层还能够包括与第二活性层相邻的第一活性层；具有第一所述多个间隔件的第一活性区域有细长形状，并沿与所述第一活性层垂直的方向形成第一间隔件投影区域，具有第二所述多个间隔件的所述第二活性区域有细长形状，并沿与所述第二活性层基本垂直的方向形成第二间隔件投影区域，其中，所述第一间隔件投影区域和所述第二间隔件投影区域局部交叠，且投影区域交叠的间隔件的细长轴线并不共线。
在另一实施例中，第一实施例的接触器包括至少20个活性层。
在另一实施例中，第一实施例的槽道有在1％至15％之间的范围内的槽道高度变化系数。
在另一实施例中，第一实施例的多个槽道还能够包括两个不同的槽道高度，其中，槽道高度的差值在10％至70％之间的范围内。
在另一实施例中，当施加5kPa的负载时，第一实施例的接触器能够保持它的槽道高度的96％或更大。
在第二广义实施例中，用于在平行通道接触器中使用的堆叠包括：多个活性层，这些活性层一个堆叠在另一个顶上；以及多个间隔件，这些间隔件布置或沉积在多个层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，用于产生允许流体流过堆叠的多个槽道。在实施例中，各槽道能够由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定，其中，所述堆叠有在层流状态下或在低于1000的平均雷诺数下的2000至40000Darcy的渗透率值，且由所述多个间隔件引起的所述堆叠的流阻等于或小于所述堆叠的总流阻的20％。
在另一实施例中，第二实施例的堆叠的热容能够小于布置在所述堆叠中和/或所述堆叠上的吸附剂活性组分的热容。
在另一实施例中，当施加5kPa的负载时，第二实施例的堆叠的槽道高度能够保持它的槽道高度的96％或更大。
使用具有活性层的平行通道接触器的吸附气体分离方法
在实施例中，本发明的接触器能够在吸附处理中使用，用于从多组分气体流中分离第一组分。能够提供接触器或堆叠的实施例，其中，至少一种吸附剂材料能够布置在基体中和/或基体上。在实施例中，至少一种吸附剂能够包括但不局限于例如干燥剂、活性炭、石墨、碳分子筛、活性氧化铝、分子筛、铝磷酸盐、硅铝磷酸盐、沸石吸附剂、离子交换沸石、亲水性沸石、疏水性沸石、改性沸石、天然沸石、八面沸石、斜发沸石、丝光沸石、金属交换硅铝磷酸盐、单极树脂、双极性树脂、芳族交联聚苯乙烯基质、溴化芳族基质、甲基丙烯酸酯共聚物、碳纤维、碳纳米管、纳米材料、金属盐吸附剂、高氯酸盐、草酸盐、碱土金属颗粒、ETS、CTS、金属氧化物、负载的碱金属碳酸盐、碱促进的水滑石、化学吸附剂、胺、有机金属反应物。金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺的多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、掺杂的活性炭、掺杂的石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂。
参考图9，在方法实施例中，提供了一种吸附气体分离方法900，用于吸附气体分离包括至少第一组分(该第一组分可以包括例如二氧化碳、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属)的多组分流体混合物或流。在一个这样的实施例中，吸附方法900能够从多组分流体混合物或流中分离第一组分的至少一部分。
在一个方面，吸附气体分离方法能够采用平行通道接触器，该平行通道接触器包括：多个活性层，这些活性层一个堆叠在另一个顶上；以及多个间隔件，这些间隔件布置在多个活性层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生用于允许流体流过接触器的多个槽道。在实施例中，各槽道能够有槽道长度、槽道宽度和槽道高度，其中，在多个活性层各自之间的槽道的所述槽道长度和所述槽道高度的比率能够为100至10000。在还一实施例中，在多个活性层之间的各槽道的槽道宽度和槽道高度的比率能够为50至10000，且多个间隔件沿与各活性层平面垂直的方向覆盖各活性层的间隔件投影区域，并有在各活性层的总表面积的1％至20％之间的间隔件覆盖密度。
在另一方面，吸附气体分离方法能够采用平行通道接触器，该平行通道接触器包括：多个活性层，这些活性层一个堆叠在另一个顶上；以及多个间隔件，这些间隔件布置在多个层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生允许流体流过堆叠的多个槽道，其中，各槽道由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定。在实施例中，接触器在层流状态下或在低于1000的平均雷诺数下能够有2000至40000Darcy的渗透率值，且由多个间隔件引起的接触器的流阻能够等于或小于接触器的总流阻的20％。
再参考图9，在吸附气体分离方法900的实施例中，能够提供如上所述并有至少一种吸附剂材料作为活性材料的平行通道接触器。吸附步骤901(随后是解吸步骤902)能够采用这种平行通道接触器来进行，其中，吸附气体分离方法900能够在需要时重复，并可选地包含附加步骤(图9中未示出)。
如图所示，在吸附步骤901中，包含至少第一组分(例如二氧化碳)的多组分气体流能够作为供给流进入平行通道接触器或堆叠，其中，当供给流流过接触器时，该供给流接触至少一种吸附剂材料。结果，供给流的第一组分的至少一部分能够吸附在吸附剂材料中和/或吸附剂材料上。尽管未具体表示，但是未吸附在吸附剂材料中和/或吸附剂材料上的剩余组分(例如第二组分，如氮气)能够基本上流过接触器并形成第一产物流。在实施例中，第一产物流能够相对于供给流耗尽第一组分。在实施例中，第一产物流也能够相对于供给流富含第二组分。在实施例中，第一产物流能够从平行通道接触器或堆叠中回收。
在解吸步骤902中，吸附在至少一种吸附剂材料中和/或吸附剂材料上的第一组分的至少一部分能够通过温度摇摆机构、压力摇摆机构和分压摇摆机构中的至少一种来解吸，以便形成第二产物流。在实施例中，第二产物流能够相对于供给流富含第一组分。第二产物流能够从平行通道接触器或堆叠中回收。可选地，蒸汽流能够进入平行通道接触器或堆叠，用于解吸第一组分。在实施例中，蒸汽流能够从蒸汽源中回收，并进入接触器或堆叠，用于解吸第一组分。
催化方法
在使用中，接触器的实施例能够在催化处理中用于催化来自流体流的至少第一组分。
在一个方面，催化方法采用平行通道接触器，该平行通道接触器包括：多个活性层，这些活性层一个堆叠在另一个顶上；以及多个间隔件，这些间隔件布置在多个活性层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生用于允许流体流过接触器的多个槽道。在实施例中，各槽道能够有槽道长度、槽道宽度和槽道高度，其中，在多个活性层各自之间的槽道的所述槽道长度和所述槽道高度的比率为100至10000，在多个活性层之间的各槽道的槽道宽度和槽道高度的比率为50至10000。在实施例中，多个间隔件沿与各活性层平面垂直的方向形成各活性层的间隔件投影区域，并能够有在各活性层的总表面积的1％至20％之间的间隔件覆盖密度。
在另一方面，催化方法能够采用平行通道接触器，该平行通道接触器包括：多个活性层，这些活性层一个堆叠在另一个顶上；以及多个间隔件，这些间隔件布置在多个层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生允许流体流过堆叠的多个槽道，其中，各槽道由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定。在实施例中，接触器在层流状态下或在低于1000的平均雷诺数下能够有2000至40000Darcy的渗透率值，且由多个间隔件引起的接触器的流阻能够等于或小于接触器的总流阻的20％。
在催化方法的一个实施例中，如上所述的平行通道接触器能够有至少一种催化剂材料作为活性材料。
在方法实施例中，具有第一组分的流体流作为供给流进入平行通道接触器或堆叠，其中，供给流和第一组分接触催化反应的至少一种催化剂材料，以便产生第二组分。第二组分能够形成第一产物流，然后该第一产物能够从平行通道接触器或堆叠中回收。
催化和吸附方法
在实施例中，本发明公开的接触器能够用于催化和吸附方法中，用于催化来自流体流的至少第一组分。能够提供接触器或堆叠的实施例，其中，至少一种吸附剂材料能够布置在接触器中和/或接触器上。在实施例中，该至少一种吸附剂材料能够包括但并不局限于例如干燥剂、活性炭、石墨、碳分子筛、活性氧化铝、分子筛、铝磷酸盐、硅铝磷酸盐、沸石吸附剂、离子交换沸石、亲水沸石、疏水沸石、改性沸石、天然沸石、八面沸石、斜发沸石、丝光沸石、金属交换硅铝磷酸盐、单极树脂、双极性树脂、芳族交联聚苯乙烯基质、溴化芳族基质、甲基丙烯酸酯共聚物、碳纤维、碳纳米管、纳米材料、金属盐吸附剂、高氯酸盐、草酸盐、碱土金属颗粒、ETS、CTS、金属氧化物、负载的碱金属碳酸盐、碱促进的水滑石、化学吸附剂、胺、有机金属反应物、金属有机框架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺的多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、掺杂的活性炭、掺杂的石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂。
参考图10，在方法实施例中，提供了一种催化和吸附方法1000，用于催化来自流体流的至少第一组分。在一个这样的实施例中，催化和吸附方法1000能够催化反应，以便产生第二组分。
在一个方面，催化和吸附方法能够采用平行通道接触器，该平行通道接触器包括：多个活性层，这些活性层一个堆叠在另一个顶上；以及多个间隔件，这些间隔件布置在多个活性层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生用于允许流体流过接触器的多个槽道，其中，各槽道由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定。在实施例中，在多个活性层各自之间的槽道的所述槽道长度和所述槽道高度的比率为100至10000，在多个活性层之间的各槽道的槽道宽度和槽道高度的比率为50至10000。在实施例中，多个间隔件沿与各活性层平面垂直的方向形成在各活性层上的间隔件投影区域，并能够有在各活性层的总表面积的1％至20％之间的间隔件覆盖密度。
在另一方面，催化和吸附方法能够采用平行通道接触器，该平行通道接触器包括：多个活性层，这些活性层一个堆叠在另一个顶上；以及多个间隔件，这些间隔件布置在多个层各自的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生允许流体流过堆叠的多个槽道，其中，各槽道由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定。在实施例中，接触器在层流状态下或在低于1000的平均雷诺数下能够有2000至40000Darcy的渗透率值，且由多个间隔件引起的接触器的流阻能够等于或小于接触器的总流阻的20％。
在催化和吸附方法的实施例中，能够通过采用这样的平行通道接触器来实施如本发明所述的平行通道接触器，该平行通道接触器有布置在接触器中和/或接触器上的作为活性材料的至少一种吸附剂材料和至少一种催化剂材料。催化和吸附方法1000能够在需要时重复，并可选地包含另外的步骤。
在方法实施例中，在催化步骤1001中，具有第一组分的流体流能够作为供给流进入平行通道接触器或堆叠，并流过该平行通道接触器或堆叠。在实施例中，供给流和第一组分能够接触至少一种催化剂材料，该催化剂材料能够催化反应，以便产生至少第二组分。
参考图10，在吸附步骤1002中，第一组分的至少一部分、第二组分的至少一部分和第三组分的至少一部分中的至少一种吸附在至少一种吸附剂材料中和/或吸附剂材料上。在实施例中，包含反应产物和/或未吸附在接触器中和/或接触器上的组分的第一产物流能够再从平行通道接触器或堆叠中回收。
在处理实施例中，在解吸步骤1003中，第一组分的至少一部分和第三组分的至少一部分中的至少一种能够从至少一种吸附剂材料中解吸，用于再生该至少一种吸附剂材料。在实施例中，能够从平行通道接触器或堆叠中回收第二产物流，该第二产物流包括至少一部分第一组分、至少一部分第二组分和至少一部分第三组分中的至少一种。

Claims (26)

1.一种平行通道接触器包括：
多个活性层，所述活性层一个堆叠在另一个顶上；以及
多个间隔件，所述间隔件布置在所述多个活性层的每个的表面上，用于产生在两个相邻堆叠的活性层之间的槽道，并产生用于允许流体流过所述接触器的多个槽道；
其中，每个槽道由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定，
其中，在所述多个所述活性层的每个之间的所述槽道的所述槽道长度和所述槽道高度的比率为100至10000，以及
其中，在所述多个所述活性层之间的所述槽道的所述槽道宽度和所述槽道高度的比率为50至10000，以及
其中，所述多个间隔件沿与各活性层的平面垂直的方向覆盖所述活性层上的间隔件投影区域，并能够有在各活性层的总表面积的1％至20％之间的间隔件覆盖密度。
2.根据权利要求1所述的接触器，还包括：在层流状态下或在低于1000的平均雷诺数下的2000至40000Darcy的渗透率值，且由所述多个间隔件引起的所述堆叠的流阻等于或小于所述堆叠的总流阻的20％。
3.根据权利要求1或2所述的接触器，还包括：基体，所述基体的热容小于布置于其上的吸附活性组分的热容。
4.根据权利要求1、2或3所述的接触器，还包括：在所述槽道高度的10倍至90倍的范围内的间隔件距离。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的接触器，其中：所述多个间隔件在所述活性层的平面的区域内设置成周期性阵列。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的接触器，其中：所述多个间隔件能够具有不同的尺寸或形状。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的接触器，其中：所述多个间隔件的每个为拉长形状，具有2至6的纵横比。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的接触器，其中：所述多个活性层各自的所述间隔件投影区域与所述多个活性层的另一个的所述间隔件投影区域交叠至少10％。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的接触器，其中：所述间隔件覆盖密度还包括在所述活性层上的多个间隔件覆盖密度。
10.根据权利要求9所述的接触器，其中：在一个区域处的间隔件的间隔件覆盖密度能够比不同区域的间隔件覆盖密度大20％至200％。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的接触器，还包括：用于沿与所述活性层或所述多个活性层的平面基本平行的方向向所述活性层或所述多个活性层施加拉伸力的装置。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的接触器，其中：所述多个间隔件的每一个能够还包括施加于其上的粘接剂。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的接触器，其中：所述多个所述活性层还包括与第二活性层相邻的第一活性层，具有第一所述多个间隔件的第一活性区域具有细长形状，并沿与所述第一活性层垂直的方向形成第一间隔件投影区域，具有第二所述多个间隔件的所述第二活性区域具有细长形状，并沿与所述第二活性层基本垂直的方向形成第二间隔件投影区域，其中，所述第一间隔件投影区域和所述第二间隔件投影区域部分地交叠，且投影区域交叠的间隔件的细长轴线并不共线。
14.根据权利要求1至13中任意一项所述的接触器，其中：所述多个所述活性层为至少20层。
15.根据权利要求1至14中任意一项所述的接触器，其中：所述多个所述槽道具有在1％至15％之间的范围内的槽道高度变化系数。
16.根据权利要求1至15中任意一项所述的接触器，其中：所述多个槽道还包括两个不同的槽道高度，其中槽道高度的差值在10％至70％之间的范围内。
17.根据权利要求1至16中任意一项所述的接触器，其中：当施加5kPa的负载时，所述槽道高度保持所述槽道高度的96％或更大。
18.一种平行通道接触器，包括：
多个活性层，所述活性层一个堆叠在另一个顶上；以及
多个间隔件，所述间隔件布置在所述多个活性层的每个的表面上，用于产生在两个相邻堆叠活性层之间的槽道，并产生用于允许流体流过堆叠的多个槽道；
其中，各槽道由槽道长度、槽道宽度和槽道高度来确定，
其中，所述堆叠具有在层流状态下或在低于1000的平均雷诺数下的2000至40000Darcy的渗透率值，且由所述多个间隔件引起的所述堆叠的流阻等于或小于所述堆叠的总流阻的20％。
19.根据权利要求18所述的接触器，还包括：基体，该基体的热容小于布置在所述堆叠中的吸附剂活性成分的热容。
20.根据权利要求18或19所述的接触器，其中：当施加5kPa的负载时，所述堆叠的槽道高度保持所述槽道高度的96％或更大。
21.一种用于从多组分气体流中分离第一组分的吸附方法，所述吸附方法包括：
(a)提供根据权利要求1至20中任意一项所述的接触器；
(b)使得所述多组分气体流作为供给流进入所述接触器；
(c)在所述接触器上从所述供给流吸附所述第一组分的至少一部分；
(d)从所述接触器中回收相对于所述供给流富含第二组分的第一产物流；以及
(e)解吸吸附在所述接触器上的所述第一组分的至少一部分。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：所述解吸还包括通过温度摇摆机构、压力摇摆机构和分压摇摆机构中的至少一种来进行解吸。
23.根据权利要求21或22所述的吸附气体分离方法，还包括：使得蒸汽流进入所述接触器，用于在所述解吸步骤中解吸所述第一组分；以及回收相对于所述供给流富含所述第一组分的第二产物流。
24.根据权利要求21、22或23所述的方法，其中：所述第一组分还包括二氧化碳，所述第二组分还包括氮气。
25.一种用于催化来自流体流的至少第一组分的催化方法，包括：
(a)提供根据权利要求1至20中任意一项所述的接触器；
(b)使得具有所述第一组分的所述流体流进入所述接触器；
(c)使得所述第一组分与所述接触器接触，以便催化反应，以产生第二组分，以及
(d)回收包含所述第二组分的第一产物流。
26.一种用于催化来自流体流的至少第一组分的催化和吸附方法，包括：
(a)提供根据权利要求1至20中任意一项所述的接触器，其中所述至少一种活性材料还包括吸附剂材料和催化剂材料；
(b)使得具有至少所述第一组分的所述流体流进入所述接触器；
(c)使得所述第一组分与设置在所述接触器上的催化剂材料接触，以便催化反应，以产生至少第二组分；
(d)在所述接触器上吸附所述第一组分的至少一部分、所述第二组分的至少一部分和第三组分的至少一部分中的至少一种；
(e)回收包含至少来自所述反应的产物的第一产物流；
(f)从所述吸附剂材料解吸所述第一组分或所述第三组分的至少一部分；
(g)回收包含所述第一组分、所述第二组分和所述第三组分中的至少一种的第二产物流；以及
(h)再生所述吸附剂材料的至少一部分。
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