CN116528964A - 使用湿气摇摆再生的、用于气体分离的混合吸附剂 - Google Patents

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奥米德·加法里-尼克
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尼马·马苏姆法德
萨贝尔·礼萨伊
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Abstract

本发明涉及吸附气体分离器，该吸附气体分离器能够使用具有混合在一起的多种吸附剂的接触器。用于制造混合吸附剂接触器的多种吸附剂能够选择它们的各种物理和化学特性，这些物理和化学特性将使得操作人员能够定制配方和结构设置，以便获得使用混合吸附剂的吸附气体分离器的优化性能。

Description

使用湿气摇摆再生的、用于气体分离的混合吸附剂
技术领域
本发明公开的实施例总体涉及使用湿气摇摆再生的、用于气体分离处理的吸附剂，更具体地说，涉及混合吸附剂配方以及它们的使用方法。
背景技术
吸附气体分离处理与蒸馏和基于膜的分离一起是最常见形式的工业分离方法。
如本领域技术人员将理解，吸附分离处理的成本大致受到产生特殊生产量的提纯产物所需的吸附剂量的影响。每吸附剂质量的该生产量是吸附循环容量和吸附循环时间的简单乘积。在热摇摆或化学摇摆处理中，吸附在(接触器的)固体吸附剂上的分子的解吸可能是相对缓慢的处理，因为需要引入用于解吸的能量和将该能量传递至吸附剂中。
常规的湿气摇摆吸附气体分离处理通常能够采用两个基本步骤：1)吸附步骤和2)再生步骤。在典型的吸附步骤中，供给流(例如具有较低的水分压或相对湿度的多组分流体混合物)能够进入具的吸附剂分离器，该接触器包括吸附剂材料。供给流能够通过接触器，在此期间，供给流的目标组分能够吸附在吸附剂材料上，从而使得目标组分(现在吸附在吸附剂材料上)与供给流的剩余组分分离。作为吸附步骤的一部分，剩余组分能够形成第一产物流，该第一产物流能够从吸附剂分离器中回收。随后，在再生步骤中，具有高相对湿度(相对于供给流)的再生流体流(例如蒸汽)能够进入吸附剂分离器，以便与接触器的吸附剂材料接触和直接加热该吸附剂材料，从而从接触器的吸附剂材料中吹扫或以其它方式解吸吸附的目标组分。来自再生流或蒸汽的水组分经历相变，并吸附在吸附剂材料上，同时释放吸附热。释放的吸附热的一部分能够用作在再生步骤中从吸附剂中解吸目标组分所需的解吸热或能量的一部分。
解吸的分子和蒸汽能够回收为第二产物流。然后，在第二产物流中的水分子能够通过冷凝而与第二产物流中的目标组分分离，从而增加目标组分的纯度。
在重复下一吸附步骤和循环之前，能够采用随或第二再生步骤或调节步骤来解吸吸附在吸附剂材料上的水。
湿气摇摆引起的目标分子解吸能够提供解吸吸附分子的快速和高效的手段，其中，得到的产物流是高纯度。该方法在PCT国际申请公开No.WO2017/165974A1中介绍。
用于解吸的湿气摇摆或相对湿度摇摆气体分离处理的另外优点包括：在吸附剂再生中通过使用湿气吸附或冷凝在吸附剂上的热量而将能量快速引入吸附剂，以便使热能相对均匀地分布在多孔吸附剂内；当环境友好时，水能够在需要时排出至大气中；以及由于水的氢键结合能力，具有显著水吸附能力的吸附剂相当常见。
在吸附分离处理时暴露于水和/或蒸汽的常规吸附剂材料的缺点包括：水强烈吸附在吸附剂材料上，从而导致能量密集和相对较长的解吸处理(由于干燥吸附剂材料所需的时间)；吸附剂材料在存在水时降级(例如，聚合胺吸附剂能够由于局部溶剂化而迁移，从而使它们可移动，且对于MOF吸附剂，它的结构在存在蒸汽时经历相变，从而导致孔塌陷和/或选择性吸附能力的损失)；和/或水稳定性属性与一种或多种希望属性(例如，目标分子吸附能力和/或反应动力学)负相关。
而且，常规的吸附气体分离器和处理能够使用吸附床或接触器，该吸附床或接触器包括整个吸附床的单一吸附剂材料，其中，再生步骤能够包括：使得蒸汽通过进口而进入吸附床；使得与吸附剂材料接触的蒸汽流过吸附床；解吸目标分子；产生产物流；以及通过出口而从吸附床中回收产物流。这种方法的缺点是吸附剂材料能够根据用于特殊应用的所希望标准(例如水稳定性)来选择，这通常与一种或多种所希望的属性(包括例如目标分子吸附能力和/或反应动力学)负相关。
还有，在吸附气体分离处理的正常操作条件下，供给流或再生气流中的其它组分(例如氧气、氮氧化物和硫氧化物)也能够在重复循环中降级吸附剂和/或降低吸附剂的吸附能力，类似于蒸汽或水。
具有选择用于水稳定性的单一吸附剂材料的接触器的再生也能够使用过量的蒸汽(与合适量相比)。
吸附剂材料通常形成为挤出物、丸粒或结构化吸附剂接触器，以便能够高效分配流体，以便从中提纯或除去一种或多种化合物。在PCT国际申请公开No.WO2010/096916A1和WO2018/085927A1中介绍了用于快速循环分离的、特别感兴趣的低寄生热质量结构吸附剂接触器。
为了减轻水对吸附剂的影响，常规的吸附气体分离器和处理还能够采用多级吸附剂床或接触器，该多级吸附剂床或接触器有串联流体连接的第一级和第二级，其中，第二级中的吸附剂通过第一级中的吸附剂而与供给流中的水隔离。在多级吸附剂床中，第一级中的吸附剂通常用于只从供给流中吸附和分离水，而不是目标组分。含有配制成吸附和分离水的吸附剂的第一级能够流体连接在第二级的上游，以便从供给流中除去水。然后，干燥的供给流能够从第一级回收，并供给至第二级。然后，第二级中的吸附剂用于从供给流中分离所希望的目标组分。而且，在第二级中的吸附剂的再生能够采用不使用蒸汽的再生方法，因此消除了吸附剂暴露于蒸汽。
使用多级吸附剂床的缺点包括：只使用一种吸附剂来吸附和分离目标组分，导致吸附剂和资金成本以及分离器体积增加；再生两种不同的吸附剂，这可能增加复杂性、处理循环时间、用于再生的能量和处理成本；以及降低处理效率。
其它常规的吸附气体分离器(例如填充床吸附分离器)能够使用多种的吸附剂。不过，多种吸附剂中的只有一种能够用于从供给流中吸附和分离所希望的目标组分。这种方法的缺点包括：吸附剂和资金成本增加；再生两种或更多种不同的吸附剂，这可能增加复杂性、处理循环时间、用于再生的能量和处理成本；降低吸附剂效率。
发明内容
吸附气体分离器能够使用或采用具有多种吸附剂的接触器。不过，与目前已知的吸附气体分离器不同，本发明实施例能够采用具有混合在一起的各种吸附剂的接触器，混合吸附剂有粉末形式的不同配方和/或不同的结构设置。
在广义方面，用于分离气体混合物的混合吸附剂粉末包括一种或多种耐受性吸附剂材料以及一种或多种不耐受性吸附剂材料，其中，所述一种或多种耐受性吸附剂材料的吸附剂重量等于或大于所述混合吸附剂粉末的吸附剂重量的20％。
在另一广义方面，混合吸附剂粉末包括：第一耐受性吸附剂材料，其中，所述第一耐受性吸附剂材料是耐受蒸汽、耐受氧化、耐受NOx和/或耐受SOx中的至少一种，该第一耐受性吸附剂材料还包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力；以及一种或多种第二吸附剂材料，该第二吸附剂材料还包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力。在实施例中，所述第一耐受性吸附剂材料和所述第二吸附剂材料的不同之处在于水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附能力和目标分子吸附热中的至少一个，且所述一种或多种第一耐受性吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和大于所述第一耐受性吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
而且，在另一广义方面，用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构包括一种或多种第一吸附剂材料以及一种或多种第二吸附剂材料，该第二吸附剂材料用于与所述一种或多种第一吸附剂材料组合而形成混合吸附剂。在实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料的吸附剂重量等于或大于所述混合吸附剂的吸附剂重量的20％，且所述一种或多种第一吸附剂材料是耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
而且，在另一广义方面，用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构包括一种或多种第一吸附剂材料以及一种或多种第二吸附剂材料。在实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料是耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种，所述一种或多种第一吸附剂材料还包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力，所述一种或多种第二吸附剂材料还包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力，且所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和大于所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
而且，在另一广义方面，用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构包括多种耐受性吸附剂材料，该耐受性吸附剂材料至少有用于形成混合吸附剂的第一耐受性吸附剂和第二耐受性吸附剂，其中，所述第一耐受性吸附剂和所述第二耐受性吸附剂有用于水吸附的不同吸附等温线，且是不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种。在实施例中，所述第一耐受性吸附剂材料的吸附剂重量等于或大于所述混合吸附剂的吸附剂重量的20％。
而且，在另一广义方面，平行通道吸附剂接触器包括：多个形成混合吸附剂结构；多个流体通道；第一端口，该第一端口与所述多个流体通道流体连接，位于所述形成混合吸附剂结构的第一端部；以及第二端口，该第二端口与所述流体通道流体连接，位于所述形成混合吸附剂结构的第二端部，其中，所述多个所述形成混合吸附剂结构至少局部确定了所述多个所述流体通道。
而且，在另一广义方面，一种吸附气体分离方法用于分离气流，所述气流至少包括第一分子和第二分子，该方法包括以下步骤：
(a)提供具有多个形成混合吸附剂结构的吸附剂接触器；
(b)使得所述气流进入所述吸附剂接触器的所述第一端口或所述第二端口；
(c)使至少一部分所述第一分子吸附在所述形成混合吸附剂结构上和/或所述形成混合吸附剂结构中，该混合吸附剂结构有至少一种或多种第一吸附剂材料或者所述一种或多种耐受性吸附剂材料以及一种或多种第二吸附剂材料或所述一种或多种不耐受性吸附剂材料；
(d)从所述吸附剂接触器的所述第一端口或所述第二端口回收富含所述第二分子的第一产物流体；
(e)使得蒸汽流进入所述吸附剂接触器的所述第一端口；
(f)解吸吸附在所述形成混合吸附剂结构、所述一种或多种第一吸附剂材料、所述一种或多种耐受性吸附剂材料、所述一种或多种第二吸附剂材料和所述一种或多种不耐受性吸附剂材料中的至少一个上的所述第一分子的至少一部分；以及
(g)从所述吸附剂接触器的所述第二端口回收所述第一分子的至少一部分。
附图说明
图1A是表示在使用蒸汽的吸附气体分离处理的再生步骤中在从再生步骤开始两秒后沿吸附剂接触器长度的水和二氧化碳负载的计算机模拟图的曲线图；
图1B是表示在使用蒸汽的吸附气体分离处理的再生步骤中在从再生步骤开始四秒后沿吸附剂接触器长度的水和二氧化碳负载的计算机模拟图的曲线图；
图1C是表示在使用蒸汽的吸附气体分离处理的再生步骤中在从再生步骤开始两秒后沿吸附剂接触器长度的气相温度和吸附剂固相温度的温度曲线的计算机模拟图的曲线图；
图1D是表示在使用蒸汽的吸附气体分离处理的再生步骤中在从再生步骤开始四秒后沿吸附剂接触器长度的气相温度和吸附剂固相温度的温度曲线的计算机模拟图的曲线图；
图2是表示在使用蒸汽的吸附气体分离处理的再生步骤中在从再生步骤开始四秒后沿吸附剂接触器长度的蒸汽暴露持续时间和温度暴露持续时间的计算机模拟图的曲线图；
图3是表示在使用蒸汽用于吸附剂的再生时在操作1000小时后沿吸附剂接触器长度的聚合胺吸附剂的吸附能力损失的计算机模拟图的曲线图；
图4A是本发明实施例的剖视图，表示了具有基本均匀分布的不耐受性吸附剂材料和耐受性吸附剂材料的混合吸附剂粉末；
图4B是本发明实施例的剖视图，表示了具有由耐受性吸附剂材料包封的不耐受性吸附剂材料的包封混合吸附剂粉末；
图4C是本发明实施例的剖视图，表示了层状混合吸附剂结构，具有设置为近层的不耐受性吸附剂材料和设置为远层的耐受性吸附剂材料；
图5A是本发明实施例的剖视图，表示了具有第一级和第二级的分离分级吸附剂结构，该第一级有位于蒸汽流进口附近的耐受性吸附剂，该第二级有不耐受性吸附剂；
图5B是本发明实施例的剖视图，表示了具有第一级和第二级的分离分级吸附剂结构，该第一级有不均匀分布的耐受性吸附剂和不耐受性吸附剂的混合物，该第二级有不耐受性吸附剂。吸附剂接触器的第一级有位于蒸汽流进口附近的不均匀分布的耐受性吸附剂和不耐受性吸附剂的混合物；
图5C是本发明实施例的剖视图，表示了形成混合吸附剂结构，其中，沿形成混合吸附剂结构的长度有耐受性和不耐受性吸附剂。较深的阴影显示耐受性或不耐受性吸附剂的较高重量百分比负载，它表示了彼此偏移；
图6A是表示绝热温度、水吸附和二氧化碳解吸的计算机模拟图以及蒸汽剂量对示例第一吸附剂材料的影响的曲线图；
图6B是表示绝热温度、水吸附和二氧化碳解吸的计算机模拟图以及蒸汽剂量对示例第二吸附剂材料的影响的曲线图；
图6C是表示绝热温度、水吸附和二氧化碳解吸的计算机模拟图以及蒸汽剂量对示例混合吸附剂材料或结构的影响的曲线图，该示例混合吸附剂材料或结构包括根据图6A和6B的第一吸附剂材料和第二吸附剂材料；
图6D是表示在第一吸附剂材料和第二吸附剂材料上的二氧化碳负载和水负载与具有第一吸附剂材料和第二吸附剂材料的混合吸附剂材料的二氧化碳负载和水负载相比的柱状图；
图6E是表示在稳态操作下记录的第一吸附剂材料、第二吸附剂材料以及具有第一和第二吸附剂材料的混合吸附剂材料的绝热温度的柱状图；以及
图7是本发明实施例的处理流程图，表示了使用具有混合吸附剂的接触器从多组分气流中分离第一组分的吸附气体分离处理。
具体实施方式
定义
吸附剂：多孔固体材料，具有单一化学配方，能够通过化学吸附和/或物理吸附来吸附和/或吸收分子，在操作条件下对目标组分或分子有等于或大于0.1mmol/g平衡能力的吸附平衡能力。
吸附剂粉末：具有一种或多种吸附剂的吸附剂颗粒。
混合吸附剂：两种或更多种吸附剂材料，例如至少一种耐受性吸附剂和至少一种不耐受性吸附剂，这些吸附剂材料组合以便形成吸附剂混合物，其中，两种或更多种吸附剂能够基本上均匀或不均匀地分布在组合的吸附剂混合物或混合吸附剂内。混合吸附剂能够形成不同的物理构造，包括但不局限于混合吸附剂粉末(例如均匀混合吸附剂粉末或包封混合吸附剂粉末)或形成混合吸附剂(例如分离分级吸附剂结构、均匀混合吸附剂结构、包封混合吸附剂结构、层状混合吸附剂结构)。
均匀混合吸附剂：多种吸附剂材料(例如至少一种耐受性吸附剂和至少一种不耐受性吸附剂)组合以便形成吸附剂混合物，其中，多种吸附剂材料基本均匀地分布在混合吸附剂混合物或混合吸附剂内。均质混合吸附剂能够用于形成该形成混合吸附剂或吸附剂片材，两者都有或没有吸附剂支承件或吸附剂基体。
包封混合吸附剂：不耐受性吸附剂基本由耐受性吸附剂包封、包围或以其它方式围绕，以便形成混合吸附剂粉末或颗粒。不耐受性吸附剂位于芯或内部，而耐受性吸附剂位于包封混合吸附剂的壳或外表面周围。包封混合吸附剂可用于形成有或没有吸附剂支承件或吸附剂基体的吸附剂片材。
分离分级吸附剂：至少一种耐受性吸附剂和至少一种不耐受性吸附剂，它们基本物理分离，并能够选择地在吸附剂支承件或吸附剂基体上。
支承吸附剂：具有附接在吸附剂支承件或基体中或者吸附剂支承件或基体上的一种或多种吸附剂材料的结构。
层状混合吸附剂结构：具有多个吸附剂层的吸附剂支承件或吸附剂基体，这些吸附剂层至少附接在吸附剂支承件或吸附剂基体的外表面或周边上，其中，第一层或外层包括耐受性吸附剂材料，第二层或内层包括不耐受性吸附剂材料。
吸附剂片材：自支承片材、活性层或层压件，厚度在0.1毫米和3.0毫米之间，至少吸附剂片材的长度或宽度比厚度大100倍。例如，吸附剂片材能够切割成条带，其中，它的宽度比片材的厚度大至少10倍。
形成混合吸附剂结构：混合吸附剂粉末(例如均匀混合吸附剂或包封混合吸附剂)聚集成毫米尺寸的颗粒、毫米尺寸的丸粒或更大物体，例如吸附剂片材，它能够用于接触处理流体的填充床容器或吸附剂接触器。形成混合吸附剂能够选择地有粘接剂和/或吸附剂支承件。形成混合吸附剂结构能够设置成(但并不局限于)分离分级吸附剂结构、均匀混合吸附剂结构、包封混合吸附剂结构或者层状混合吸附剂。多个形成混合吸附剂能够形成接触器和/或吸附剂分离器，例如平行通道吸附剂分离器或填充床吸附剂分离器。
平行通道吸附剂接触器：多个形成混合吸附剂结构，这些形成混合吸附剂结构确定多个基本平行通道的至少一部分。平行通道吸附剂接触器能够选择地具有外壳，以便容纳平行通道和多个形成混合吸附剂结构。供给流(例如气体混合物)和再生流或解吸流能够进入平行通道，从而与吸附剂材料和/或混合吸附剂结构直接接触。
耐受性吸附剂：满足或超过以下至少一种的定义的吸附剂：耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受氮氧化物(本发明中称为“NOx”)的吸附剂和/或耐受硫氧化物(本发明中称为“SOx”)的吸附剂。
不耐受性吸附剂：不能满足或超过以下至少一种的定义的吸附剂：耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受氮氧化物(本发明中称为“NOx”)的吸附剂和/或耐受硫氧化物(本发明中称为“SOx”)的吸附剂。
耐受蒸汽的吸附剂：在80℃和120℃之间的温度下暴露于>95％相对湿度(本发明称为“RH”)的条件大于100小时后，能够保持吸附能力、吸附能量和/或吸附动力学损失小于10％的多孔固体吸附剂。
耐受氧化的吸附剂：在大约110℃的温度下暴露于空气大于4小时后，能够保持吸附能力、吸附能量和/或吸附动力学的损失小于10％。
耐受NOx的吸附剂：在吸附剂操作温度(例如40℃至80℃)下暴露于50ppm氮氧化物或50ppm二氧化氮24小时后，能够保持吸附能力、吸附能量和/或吸附动力学损失小于10％。
耐受SOx的吸附剂：在吸附剂操作温度(例如40℃至80℃)下暴露于50ppm的二氧化硫或50ppm的三氧化硫混合物24小时后，能够保持吸附能力、吸附能量和/或吸附动力学损失小于10％。
目标循环能力：在稳态操作下通过吸附-解吸分离循环而捕获的所希望目标分子的量。
循环能力：在吸附-解吸分离循环中从产物流中提纯或提取的目标分子的量/总吸附剂质量的量，该产物流从接触器或吸附剂分离器回收。
热容量(本发明称为“Cp”):在施加能量之前和之后，使得在吸附剂接触器中热接触的组分(例如吸附剂或吸附剂混合物、可选的吸附剂支承件、可选的吸附剂粘接剂和其它非活性分子)的温度升高特定阈值温度所需的能量的量的比率。
吸附热：通过从气相中除去分子和使它附接在固体或支承液体上而释放的能量的量。
水吸附材料：当暴露在大于60％ RH的条件时重量增加大于5％的多孔固体水吸附材料。
目标化合物吸附剂材料：当暴露在供给流或供给混合物处于40℃至80℃范围内的温度的条件时重量增加大于1％的多孔固体吸附剂材料。
使用蒸汽再生而存在的问题
参考图1A至1D，水101和二氧化碳(CO2)102的吸附剂负载曲线的动态计算机模拟图表示了用于气体分离处理的再生步骤，目的是在使用湿气摇摆再生的典型气体分离中从供给流中除去CO2。尽管未示出，但是气态供给流在近端处进入吸附剂接触器，并沿它轴向行进，以便在它的远端处离开吸附剂接触器，从而产生第一产物流。X轴表示了从近端开始的吸附剂接触器的轴向长度(单位为米)。如图所示，吸附剂接触器的长度为大约1.2米。因此，吸附剂接触器的远端为大约1.2米。用作再生流的蒸汽在吸附剂接触器的远端处引入该吸附剂接触器，并沿与供给流的流动方向相反的方向沿吸附剂接触器朝向它的近端轴向行进。
更具体地说，参考图1A和1B，图中表示了沿吸附剂接触器的轴向方向的吸附剂负载曲线的动态计算机模拟图(对于水101和CO2 102)。该图表示了在2秒(在图1A中)和4秒(在图1B中)时吸附气体分离处理的再生步骤。X轴表示的吸附剂接触器的轴向长度或位置(单位为米)，而Y轴表示吸附剂材料负载(单位为摩尔/克)。蒸汽在383开氏度下从邻近吸附剂接触器远端的蒸汽进口或供给出口端而引入吸附剂接触器，且蒸汽沿吸附剂接触器朝向邻近吸附剂接触器近端(位于沿X轴的0米轴向位置处)的蒸汽出口或供给进口端而轴向行进。
图1A和1B表示了位于更靠近接触器远端的吸附剂(其中允许蒸汽进入)(大约0.6-1.2米)相对于位于接触器的相对近端(大约0.0-0.6米)的吸附剂经受更大的水负载。更大的水负载可能损坏和降低不耐受蒸汽的吸附剂的耐久性。
图1C和1D表示了在与图1A和1B相同的时间和条件下沿吸附剂接触器的轴向方向的温度的动态模拟图，图1C发生在使用蒸汽的吸附气体分离处理的再生步骤开始后2秒，图D发生在使用蒸汽的吸附气体分离处理的再生步骤开始后4秒。X轴表示吸附剂接触器的轴向长度或位置(单位为米)，而Y轴表示温度(单位为开氏度)。吸附剂固相温度表示为曲线103，而气相温度表示为曲线104。
图1C和1D表示了位于更靠近接触器远端(蒸汽在该远端进入)(1.2米)的吸附剂相对于位于接触器的相对近端(0.0米)的吸附剂经受更高的温度。使吸附剂经受更高的温度可能损坏和降低不耐受性吸附剂的耐久性。
在图1A和1B中还能够观察到，与接触器近端相邻(沿X轴的0米轴向位置)的吸附剂经受固体或吸附剂的较低水吸附负载以及固体或吸附剂的较低温度。这能够通过与吸附剂平衡的气相中蒸汽的分压降低来解释，因为解吸的CO2在蒸汽前进通过接触器时稀释该蒸汽。热惯量也能够是能够导致在接触器近端处的固体或吸附剂的较低水吸附负载的另一因素。相反，与远端相邻的(沿X轴的1.2米轴向位置)接触器能够经受吸附剂的较高水吸附负载以及吸附剂的较高温度。
图2表示了在使用蒸汽作为再生流的吸附气体分离处理的再生步骤中，在接触器的长度上的暴露持续时间的模拟图。再次，X轴表示吸附剂接触器的轴向长度或位置(单位为米)，而Y轴表示持续时间(单位为秒)。蒸汽能够从远端(位于沿X轴的1.2米轴向位置)引入，如前所述，并能够沿接触器朝向近端或供给进口(沿X轴的0米轴向位置)行进。为了该图目的，蒸汽能够进入4秒。蒸汽图201表示了在接触器的轴向位置处在高于3mmol吸附水每克吸附剂的蒸汽暴露持续时间。温度图202表示了在接触器的轴向位置处超过380开氏度的温度暴露持续时间。这些持续时间是使用支承胺吸附剂的CO2提纯循环的动态模拟的结果，其中，蒸汽通量足以解吸在吸附剂上捕获的CO2的大约70％。
如图所示，图2表示了位于更靠近接触器远端(或引入蒸汽的端部)的吸附剂在更长的持续时间内经受蒸汽和温度暴露阈值。大约三分之一的接触器未暴露于固体的3mmol水负载或高于380开氏度(0至0.4米)，而大约另为三分之一的接触器(在0.4至0.8米之间)在这些条件下暴露为小于2秒/循环。高于蒸汽和温度暴露阈值的更长暴露能够辅助降低不耐受性吸附剂的耐久性。
图3表示了在使用蒸汽用于再生吸附剂时在操作1000小时后沿接触器的聚合胺基吸附剂的吸附能力的损失。X轴表示吸附剂接触器的轴向长度或位置(单位为米)，而Y轴表示吸附能力损失(单位为百分比)。蒸汽从远端(沿着X轴位于1.2米的轴向位置)引入，并沿接触器朝向与接触器的近端(沿X轴的0米轴向位置)相邻的蒸汽出口或供给进口运动。
通过大量测试对失活曲线的分析证明了吸附剂能力的类似分级损失，这能够与使用蒸汽作为再生流的吸附气体分离处理的再生步骤相关联。如图3所示，能力损失曲线301表示了从蒸汽进口端(1.2)传播的、蒸汽引起的CO2降级曲线或吸附能力损失的实例(在X轴线上的1.2米轴向位置)。聚合胺基材料设置为层压吸附剂片材，该层压吸附剂片材在部分过程中(靠近容器壁)经历过量的水冷凝。尽管接触器部分保持大部分完整，但是具有更大蒸汽吸附和蒸汽暴露的接触器部分将损失它的大部分CO2吸附能力。当材料老化影响接触器中的温度曲线和蒸汽再生中的水吸附曲线时，这种类型的损坏倾向于随时间传播。在足够的时间内，接触器内的所有吸附剂都可能受影响。当没有传播时，吸附剂接触器体积的过度设计可能是该问题的解决方案，不过，申请人认为这将不是可行的解决方案，因为“雪球”效应，其中，在一端处的降级将影响接触器或容器的下游部分。图3表示了位于更靠近远端或允许蒸汽进入的接触器端部的吸附剂的吸附能力的更大损失。
减轻湿气损害的解决方案
用于减轻在具有蒸汽不耐受性吸附剂材料的接触器中使用蒸汽作为再生流的损坏影响的可能解决方案能够是混合吸附剂，该混合吸附剂包括与不耐受性吸附剂材料混合的耐受性吸附剂材料的各种配方，以便有利地增加不耐受性吸附剂材料的耐久性，而不会较大地降低混合或组合吸附剂的吸附能力。
在实施例中，希望一种或多种耐受性吸附剂材料(耐受蒸汽、氧气、NOx、SOx)的重量与混合吸附剂材料的总重量的比率能够等于或大于大约20％。在实施例中，该比率能够优选是等于或大于大约30％，或更优选是等于或大于大约40％。少量的耐受性吸附剂材料(例如小于20％)不太可能在吸附处理的蒸汽再生中充分影响混合吸附剂的整体热性质和响应。尽管少量的耐受性吸附剂材料(例如小于20％)可能足以实现包封的芯/外壳结构的NOx和SOx保护，但是这样少量的耐受性吸附剂材料不足以减轻蒸汽的损坏作用。
在实施例中，在本发明公开中考虑的湿气的损坏作用减轻(即保护)并不局限于防止湿气引起的吸附剂降级。当暴露于氮氧化物、硫氧化物或氧气时，本发明公开的混合吸附剂还能够用于通过减少在吸附剂材料上的吸附氮氧化物、硫氧化物或氧气的负载来保护不耐受性吸附剂。在其它实施例中，本发明的混合吸附剂能够用于改变混合吸附剂的所希望再生温度，同时在吸附分离处理的再生步骤中使用蒸汽。耐受性和不耐受性吸附剂材料都是水吸附剂和目标化合物吸附剂材料。因此，尽管使用分段床或层状吸附剂结构来防止氮氧化物或硫氧化物的降级是众所周知，但是在吸附气体分离处理的再生步骤中使用蒸汽的同时在降低所希望再生温度的同时使用混合吸附剂的组合是新颖和独特，因为混合吸附剂需要满足与蒸汽再生分离性能相关的某些要求，这些要求可以是热连接。
在另一实施例中，混合吸附剂能够包括在解吸目标分子所需的能量和当水吸附在混合吸附剂上时释放的能量的量之间的所希望能量平衡，例如在吸附气体分离处理的再生步骤中。在该实施例的一个方面，在CO2气体分离应用的情况下，混合吸附剂能够包括水吸附能力，以使得各吸附剂的水(循环)吸附能力乘以水的吸附热的乘积的总和大于各吸附剂的目标分子(例如CO2)(循环)目标吸附能力乘以目标分子(例如CO2)吸附热的乘积的总和，如等式(1)所示。
∑sorbents Qwater-cyclic*ΔHads-water＞∑sorbents Qselect-cyclic*ΔHads-Select (1)
其中：
∑sorbents＝各吸附剂的乘积的总和
Qwater-cyclic＝在循环操作中水的吸附循环能力
ΔHads-water＝水的吸附热
Qselect-cyclic＝在循环操作中目标分子(例如CO2)的吸附循环目标能力
ΔHads-select＝目标分子(例如CO2)的吸附热
在另一实施例中，可选地，在蒸汽再生设计条件下，例如当水吸附处于它的最大能力时，在吸附分离处理中的再生步骤中，例如当混合吸附剂处于在100℃至160℃之间的温度时，所述一种或多种耐受性吸附剂材料(例如耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂)的水吸附能力等于或大于混合吸附剂的水吸附能力的大约20％、30％或40％。
混合吸附剂(例如分离分级吸附剂、均匀混合吸附剂和/或包封混合吸附剂)能够形成为(但并不局限于)片材或层压件，以便形成混合吸附剂结构，同时保留单个吸附剂的大部分吸附性质，例如吸附能力和吸附能量。在实施例中，形成混合吸附剂结构(例如分离分级吸附剂结构、均匀混合吸附剂结构、包封混合吸附剂结构或者层状混合吸附剂)的厚度能够是大约100微米至大约3000微米。
热摇摆或引起热摇摆的吸附气体分离处理能够受到混合吸附剂和它们的可选吸附剂支承件或基体的热容量的显著影响。在实施例中，吸附剂分离器、接触器、形成混合吸附剂或支承混合吸附剂能够包括混合吸附剂、吸附剂支承件(例如层压件或片材)以及活性组分或吸附剂材料的热容量与包括吸附剂支承件、粘接剂和吸附剂支承件、层压件或片材的其它化学惰性组分的各组分的热容量的比率，如等式(2)所示。
∑sorbentsCpsorbent*Masssorbent＞0.75*∑componentsCpcomponent*Masscomponent (2)
其中：
∑sorbents＝各吸附剂的乘积的总和
Cpsorbent＝活性组分或吸附剂的热容量
Masssorbent＝吸附剂的质量
∑components＝每吸附剂支承件、层压件或片材的乘积的总和
Cpcomponent＝吸附剂支承件、层压件或片材的热容量
Masscomponent＝吸附剂支承件、层压件或片材的质量。
在吸附剂接触器的实施例中，活性组分或吸附剂的总热容量的乘积的总和大于吸附剂支承件、层压件或片材的总热容量的乘积的总和。在吸附剂接触器的另一实施例中，活性组分或吸附剂的总热容量与活性组分的质量分数的乘积的总和大于包括吸附剂组分、吸附剂支承件的形成材料中的所有组分的热容量与质量分数的乘积的总和，或者层压件或片材的总热容量乘以0.75。
在形成混合吸附剂或支承混合吸附剂的实施例中，活性组分或吸附剂的热容量的乘积的总和大于吸附剂支承件、层压件或片材的热容量的乘积的总和。在形成混合吸附剂或支承混合吸附剂的另一实施例中，活性组分或吸附剂的热容量乘以重量分数的乘积的总和大于包括在层压件或片材中吸附剂、支承件和其它非活性添加剂的吸附剂组分的热容量乘以质量分数的乘积的总和(乘以0.75)。
在可选实施例中，一种或多种耐受性吸附剂材料(耐受蒸汽、氧气、NOx、SOx)的水吸附能力能够等于或大于在蒸汽再生条件下(例如当水吸附处于它的最大能力时)在吸附分离处理的再生步骤中(例如当混合吸附剂处于在100℃至160℃之间的温度时)混合吸附剂的水吸附能力的大约20％。在实施例中，该能力能够优选是等于或大于大约30％，或更优选是等于或大于大约40％。
混合吸附剂粉末
在实施例中，一种或多种耐受性吸附剂材料能够与一种或多种不耐受性吸附剂材料组合，以便形成混合吸附剂粉末，该混合吸附剂粉末能够用于形成例如具有吸附剂支承件的吸附剂片材(支承吸附剂结构)、没有吸附剂支承件的吸附剂片材(自支承吸附剂结构)、有或没有吸附剂支承件的吸附剂丸粒、吸附剂接触器或吸附剂整料。有或没有吸附剂支承件的一个或多个吸附剂片材、有或没有吸附剂支承件的吸附剂丸粒、吸附剂接触器或吸附剂整料能够用来形成本发明中称为吸附剂分离器的吸附剂气体分离器。混合吸附剂粉末能够设置成均匀混合吸附剂粉末或包封混合吸附剂粉末。
在一个方面，下文所述的吸附剂材料能够是以下中的任意一种：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、金属有机框架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、多孔聚合物(如与官能化单体和结构形成单体的共聚物，通常是含有胺、羧酸、其它水吸附剂基团、过渡金属、酸性或碱性官能团或原子团簇的多孔材料)、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、无定形或半结晶多孔材料(如高表面面积二氧化硅)、二氧化硅或硅酸盐、模板化介孔二氧化硅、官能化二氧化硅或硅酸盐、无定形碳、官能化无定形碳。
参考图4A和4B，图中表示了具有两种不同吸附剂材料或化学配方的混合吸附剂粉末的实施例。在图4A中，表示了均匀混合吸附剂粉末，而图4B表示了包封混合吸附剂粉末的实施例。
在混合吸附剂粉末的替代实施例中，具有用于形成混合吸附剂粉末的至少第一耐受性吸附剂材料和第二耐受性吸附剂材料(耐受蒸汽、氧气、NOx、SOx)，其中，第一耐受性吸附剂材料和第二耐受性吸附剂材料具有不同的水吸附等温线，以及可选的吸附剂支承件或形成元件，用于产生混合吸附剂粉末的片材或层压件或毫米级颗粒。
均匀混合吸附剂粉末
在一个实施例中，一种或多种耐受性吸附剂材料能够与不耐受性吸附剂材料组合，以便形成具有在混合粉末内基本均匀分布的混合吸附剂粉末或混合物，在本发明中称为均匀混合吸附剂粉末。耐受性和不耐受性吸附剂材料都能够是水吸附剂和目标化合物吸附剂材料，并且能够具有不同的水吸附能量。
如图4A所示，均匀混合吸附剂粉末400的实施例能够包括不耐受性吸附剂材料401，它与耐受性吸附剂材料402组合，其中，不耐受性吸附剂材料401和耐受性吸附剂材料402基本均匀地分布在均匀混合吸附剂粉末400内。
在蒸汽用作再生流的吸附气体分离处理的解吸或再生步骤中，在再生流体的特殊蒸汽分压下和吸附剂材料的温度下，吸附剂材料能够达到最大绝热温度，在该最大绝热温度下，蒸汽在吸附剂材料上的负载停止。该绝热温度是初始吸附剂温度和放热的水吸附或冷凝处理引起的温度升高的结果。对于蒸汽，在大气压下，最大绝热温度通常在105℃和150℃之间，取决于吸附剂材料。通常，在基本相同的条件下，耐受蒸汽的吸附剂的最大绝热温度大于不耐受蒸汽的吸附剂材料的最大绝热温度。
当耐受性和不耐受性吸附剂材料组合和混合时，基本均匀的吸附剂混合物或混合物能够达到混合最大绝热温度，该混合最大绝热温度通常落在耐受性吸附剂材料的最大绝热温度和不耐受性吸附剂材料的最大绝热温度之间的温度范围内。在均匀吸附剂混合物的最大绝热温度下，不耐受性吸附剂材料(具有较低绝热温度)的水负载相对于它在基本上类似条件下未混合时的湿气负载将有较低的湿气负载，如图6A、6B和6C所示，并将在下文中进一步介绍。
这能够通过在均匀混合吸附剂中的不耐受蒸汽的吸附剂材料的平衡水负载的变化来解释。在该实例中，由于耐受蒸汽的吸附剂材料相对于不耐受性吸附剂材料在高温下吸附水的能力增加，这增加了不耐受蒸汽的吸附剂的有效最大绝热温度，并在某种意义上使不耐受性吸附剂材料“过热”，该不耐受性吸附剂材料在过热条件和温度下解吸水。
吸附剂和它们的很多失活机制(例如相变)具有类似开关的性质和阈值，其中，即使操作条件的适度变化(例如蒸汽负载)也能够导致吸附剂材料经历不可逆的变化或降级。类似的实例涉及利用也有相对尖锐RH阈值的液体水填充多孔吸附剂孔。
在一些多孔固体不耐受性吸附剂的情况下，降级机制的激活能够对温度比对湿气负载更敏感。在这种情况下，使不耐受性吸附剂材料与耐受性吸附剂材料混合以便形成均匀混合吸附剂能够导致降低耐受性吸附剂材料的有效最大绝热温度(在特定蒸汽分压下)，这能够很有利。对于均匀混合吸附剂，具有降低的有效最大绝热温度的耐受性吸附剂材料能够通过释放水和使得均匀混合吸附剂或混合物冷却至高于温度阈值而用作不耐受性吸附剂材料的热缓冲器。
在替代实施例中，对具有有限水吸附能力的目标分子有高选择性或亲和力的吸附剂材料能够与不耐受蒸汽的吸附剂材料组合，以便形成均匀混合吸附剂粉末。与单独的吸附剂相比，均匀混合吸附剂粉末能够相对于目标分子的吸附能力具有增加的总热容量。因此，当暴露于目标分子时，均匀混合吸附剂粉末将经历耐受性吸附剂的降低的有效最大绝热温度。在再生步骤中也能够是这样的情况，其中，蒸汽能够吸附在具有有限水吸附能力和具有目标分子的高亲和力的吸附剂材料上。
在另一实施例中，可选地具有至少一种用于从多组分气流中分离组分的支承吸附剂的吸附剂分离器和/或至少一个吸附剂接触器能够包括：一种或多种耐受蒸汽的吸附剂材料，该耐受蒸汽的吸附剂材料与不耐受蒸汽的吸附剂材料组合，以便形成均匀混合吸附剂材料；以及至少一个流体通道，该流体通道与均匀混合吸附剂材料流体连接。
在另一实施例中，可选地具有至少一种用于从多组分气流中分离组分的支承吸附剂的吸附剂分离器和/或至少一个吸附剂接触器能够包括：第一吸附剂材料，该第一吸附剂材料具有对目标分子的高亲和力或选择性和有限的水吸附能力；第二或不耐受蒸汽的吸附剂材料，其中，第一吸附剂材料和第二吸附剂材料组合，以便形成均匀混合吸附剂材料；以及至少一个流体通道，该流体通道与均匀混合吸附剂材料流体连接。
包封混合吸附剂粉末
在一个实施例中，不耐受性吸附剂材料能够由耐受性吸附剂材料包封，以便形成包封混合吸附剂粉末。不耐受性吸附剂材料的包封能够在耐受性吸附剂材料的合成过程中进行，其中，耐受性吸附剂材料能够在不耐受性吸附剂材料的颗粒周围形成胶囊、封套或外壳，该不耐受性吸附剂材料形成包封混合吸附剂粉末的芯。胶囊或外壳的形成也能够通过使得耐受性吸附剂材料的细颗粒与例如外壳材料的涂层或在二氧化硅颗粒周围沉积的无定形碳层进行聚合来实现。
对于具有芯/外壳几何形状或构型的包封混合吸附剂粉末，增加耐受性(例如蒸汽、氧化、NOx和/或SOx)的另外机制能够通过调节外壳的吸附剂材料(例如第一或耐受性吸附剂材料)的性质，以便改变水通过外壳材料的吸附、饱和和传输的动力学。穿过包封混合吸附剂粉末的外壳和芯的蒸汽梯度驱动在包封混合吸附剂粉末的外表面或外壳处相对于包封混合吸附剂粉末的芯的更快吸附。当外壳的吸附剂材料的孔达到孔填充条件时，它能够有利地减少和/或减缓蒸汽向芯的吸附剂材料(例如不耐受性吸附剂材料)的输送。对于快速循环操作，动力学驱动吸附选择性能够有效地用于避免在包封混合吸附剂粉末的芯中达到平衡吸附能力。
如图4B所示，包封混合吸附剂粉末400能够包括形成包封混合吸附剂粉末400的芯的不耐受性吸附剂材料401的单个颗粒，并能够由形成包封混合吸附剂粉末400的外壳的耐受性吸附剂材料402来包封。在这种情况下，吸附剂材料401将是暴露于蒸汽的更不耐受性吸附剂材料。用作蒸汽、氧气、NOx或SOx的吸附剂的吸附剂材料402能够在处理步骤的持续时间中局部或完全限制气体或蒸汽扩散至吸附剂材料401。
使用蒸汽作为再生流的一些吸附气体分离处理能够设计成具有相对短循环来操作，例如小于一分钟。在这些应用中，包封混合吸附剂粉末能够减少或防止不耐受性吸附剂材料401暴露于NOx和SOx。包封混合吸附剂粉末能够改变在粉末内(例如耐受性吸附剂材料402和/或不耐受性吸附剂材料401内)的扩散气体组分的操作温度和梯度，这能够有利地减少暴露于例如蒸汽和/或氧气以及吸附性能的相关损失。
包封混合吸附剂粉末的典型颗粒尺寸在0.5微米至10微米之间(包括外壳)。对于5微米芯/外壳颗粒直径(具有用于吸附剂材料401和吸附剂材料402的相似密度)，1微米厚的外壳层将对应于颗粒或粉末中的吸附剂总质量的42％。
尽管单个微米级颗粒的多孔涂层相对于孔径在0.4纳米至50纳米内的一层中孔或纳米多孔材料不能是有效的扩散屏障，如在图4B中的实例中使用，但是当颗粒内的吸附动力学在时间上与通过在颗粒之间的多孔网络的扩散具有相同幅度时，它能够比随机混合粉末相对更有效。设置有多层吸附剂的混合吸附剂也能够减轻开发用于颗粒混合物的浆料的需要，因为各吸附剂材料能够希望有不同的粘接剂和分散剂。因此，设置有多个层的混合吸附剂能够有利地使得各个层能够有不同的粘接剂和/或分散剂，这能够改善可制造性以及提高吸附剂、结构化吸附剂和/或接触器的性能和/或耐久性。
在实施例中，用于从多组分气流中分离组分的吸附剂分离器和/或至少一个吸附剂接触器能够包括：不耐受性吸附剂材料，该不耐受性吸附剂材料由耐受性吸附剂材料包封，以便形成包封混合吸附剂粉末；以及至少一个流体通道，该流体通道与包封混合吸附剂流体连接。吸附剂接触器能够包括在吸附剂支承件或基体中和/或吸附剂支承件或基体上的包封混合吸附剂粉末。
形成混合吸附剂结构
在实施例中，形成混合吸附剂结构能够包括一种或多种耐受性吸附剂材料和一种或多种不耐受性吸附剂材料，如上所述。形成混合吸附剂结构能够是自支承或者没有吸附剂支承件或吸附剂基体，或者可选地，由吸附剂支承件或吸附剂基体来支承。形成混合吸附剂结构能够设置成有分离分级吸附剂、均匀混合吸附剂结构、包封混合吸附剂结构或者层状混合吸附剂结构。多种形成混合吸附剂能够形成接触器和/或吸附剂分离器，例如平行通道吸附剂分离器或填充床吸附剂分离器。
分离分级吸附剂结构
分离分级吸附剂能够包括具有多级吸附剂几何形状的、一种或多种耐受蒸汽的吸附剂材料与一种或多种不耐受蒸汽的吸附剂材料的物理分离。
在实施例中，分离分级吸附剂结构能够包括：第一级，该第一级有具有较高水热稳定性的第一吸附剂材料或耐受性吸附剂材料，该第一级基本位于邻近或最靠近分离分级吸附剂结构的第一端部和/或允许蒸汽进入的吸附剂接触器进口；以及第二级，该第二级有具有较低水热稳定性的不耐受性吸附剂材料，该第二级位于第一或耐受性吸附剂材料、分离分级吸附剂结构的第一端部和/或回收蒸汽的吸附剂接触器端部的下游。分离分级吸附剂能够是自支承的或还包括吸附剂支承件。
在吸附气体分离处理的再生或解吸步骤中，蒸汽能够添加或进入吸附剂分离器或吸附剂接触器。在实施例中，进入的蒸汽量能够优选是低于耐受性和不耐受性吸附剂材料的饱和量，从而减少由蒸汽敏感的吸附剂材料或不耐受性吸附剂材料接收的蒸汽量。这有利地导致不耐受性吸附剂材料的耐久性增加。
通过在第一级中在耐受性吸附剂材料上吸附水而产生的吸附热能够沿基本类似于蒸汽和/或解吸目标分子(例如CO2)的流动方向的方向行进，且通过为不耐受性吸附剂材料提供至少一部分解吸热而帮助在第二级中再生不耐受性吸附剂材料。
在第二级中减少具有较低水热稳定性的不耐受性吸附剂材料暴露于蒸汽能够对不耐受性吸附剂材料、支承吸附剂、吸附剂接触器和/或分离器的耐久性具有很大影响，同时对整体气体分离性能和/或吸附能力具有很小影响。耐受性和不耐受性吸附剂材料都是水吸附剂和目标化合物吸附剂材料。
图5A和5B表示了具有分离分级吸附剂结构设置的吸附剂分离器、吸附剂接触器或形成混合吸附剂的实施例的各种吸附剂分布。
更具体地说，如图5A所示，分离分级吸附剂结构能够有第一级和第二级，其中，各级中的吸附剂有不同的化学配方。如图所示，形成混合吸附剂实施例的吸附剂分布能够设置为分离分级吸附剂结构510，包括位于分离分段吸附剂结构510的第一部分或第一级511中的耐受蒸汽的吸附剂以及位于分离分段吸附剂结构510的第二部分或者第二级512中的不耐受蒸汽的吸附剂。耐受蒸汽的吸附剂和不耐受蒸汽的吸附剂相对于蒸汽流的流动方向501串联地定位和流体连接，其中，耐受蒸汽的吸附剂材料位于最靠近用于蒸汽流的接触器的进口，例如远端。
图5B表示了具有第一级和第二级的分离分段吸附剂结构，其中，第一级能够包括与不耐受性吸附剂组合的耐受性吸附剂，且第二级包括不耐受性吸附剂。分离分级吸附剂结构能够是自支承，或者有吸附剂支承体。
更具体地说，图5B表示了设置为分离分级吸附剂结构520的形成混合吸附剂实施例的吸附剂分布。在分离分级吸附剂结构520的第一部分或第一级521中，不耐受蒸汽的吸附剂材料(表示为较浅的阴影)与耐受蒸汽的吸附剂材料(表示为较深的阴影)混合不均匀分布梯度。第一级521最靠近用于蒸汽流的接触器的进口，如蒸汽流的流动方向501所示，例如远端。在分离分级吸附剂结构520的第二部分或第二级522中，不耐受蒸汽的吸附剂材料基本均匀分布(表示为均匀阴影)。
在另一实施例中，用于从多组分气流中分离组分的吸附剂分离器和/或至少一个吸附剂接触器能够包括：至少一个分离分级吸附剂结构，该分离分级吸附剂结构有第一级和第二级，该第一级有第一或耐受性吸附剂材料，该第二级有第二或不耐受性吸附剂材料；以及至少一个流体通道，该流体通道与第一级中的第一或耐受性吸附剂材料和第二级中的第二或不耐受性吸附剂材料流体连接。其中，第一级相对于蒸汽流的流动方向位于第二级的上游。吸附气体分离器还能够包括：用于蒸汽流的进口，该进口基本邻近第一级；以及用于蒸汽流的出口，该出口基本邻近第二级。分离分级吸附剂能够是自支承，或者还包括吸附剂支承件。
具有不同水吸附能量的均匀混合吸附剂结构
在实施例中，均匀混合吸附剂结构能够包括如本发明公开的均匀混合吸附剂粉末以及可选的吸附剂支承件，其中，均匀混合吸附剂结构是自支承，或者支承在吸附剂支承件上。
在实施例中，一种或多种耐受性吸附剂材料能够与不耐受性吸附剂材料组合，以形成具有在粉末或混合物内的基本均匀分布的混合吸附剂粉末或混合物，在本发明中称为均匀混合吸附剂粉末。耐受性和不耐受性吸附剂材料都能够是水吸附剂，并能够是目标化合物吸附剂材料，且能够有不同的水吸附能量。
在蒸汽用作再生流的吸附气体分离处理的解吸或再生步骤中，在再生流体的特殊蒸汽分压和吸附剂材料的温度下，吸附剂材料能够达到最大绝热温度，在该最大绝热温度下，蒸汽在吸附剂材料上的负载停止。该绝热温度是初始吸附剂温度和放热的水吸附或冷凝处理引起的温度升高的结果。对于蒸汽，在大气压下，最大绝热温度通常在105℃和150℃之间，这取决于吸附剂材料。通常，在基本相同条件下，耐受蒸汽的吸附剂的最大绝热温度大于不耐受蒸汽的吸附剂材料的最大绝热温度。
当耐受性和不耐受性吸附剂材料组合和混合时，基本均匀的吸附剂混合物或混合物能够达到混合最大绝热温度，该混合最大绝热温度通常落在耐受性吸附剂材料的最大绝热温度和不耐受性吸附剂材料的最大绝热温度之间的温度范围内。在均匀吸附剂混合物的最大绝热时，不耐受性吸附剂材料(具有较低绝热温度)的水负载相对于它在基本类似条件下的湿气负载将有较低的湿气负载，如图6A、6B和6C所示，并将在下文中进一步介绍。
这能够通过在均匀混合吸附剂中的不耐受蒸汽的吸附剂材料的平衡水负载的偏移来解释。在该实例中，由于耐受蒸汽的吸附剂材料相对于不耐受性吸附剂材料在高温下吸附水的能力增加，这增加了不耐受蒸汽的吸附剂的有效最大绝热温度，并在某种意义上使不耐受性吸附剂材料“过热”，该不耐受性吸附剂材料在过热条件和温度下解吸水。
吸附剂和它们的很多失活机制(例如相变)具有类似开关的性质和阈值，其中，即使操作条件的适度变化(例如蒸汽负载)也能够导致吸附剂材料经历不可逆的变化或降级。类似的实例涉及利用也有相对尖锐RH阈值的液体水填充多孔吸附剂孔。
在一些多孔固体不耐受性吸附剂的情况下，降级机制的激活能够对温度比对湿气负载更敏感。在这种情况下，使不耐受性吸附剂材料与耐受性吸附剂材料混合以便形成均匀混合吸附剂能够导致降低耐受性吸附剂材料的有效最大绝热温度(在特定蒸汽分压下)，这能够很有利。对于均匀混合吸附剂，具有降低的有效最大绝热温度的耐受性吸附剂材料能够通过释放水和使得均匀混合吸附剂或混合物冷却至高于温度阈值而用作不耐受性吸附剂材料的热缓冲器。
在替代实施例中，对具有有限水吸附能力的目标分子有高选择性或亲和力的吸附剂材料能够与不耐受蒸汽的吸附剂材料组合，以便形成均匀混合吸附剂粉末。与单独的吸附剂相比，均匀混合吸附剂粉末能够相对于目标分子的吸附能力具有增加的总热容量。因此，当暴露于目标分子时，均匀混合吸附剂粉末将经历耐受性吸附剂的降低的有效最大绝热温度。在再生步骤中也能够是这样的情况，其中，蒸汽能够吸附在具有有限水吸附能力和具有目标分子的高亲和力的吸附剂材料上。
在另一实施例中，可选地具有至少一种用于从多组分气流中分离组分的支承吸附剂的吸附剂分离器和/或至少一个吸附剂接触器能够包括：一种或多种耐受蒸汽的吸附剂材料，该耐受蒸汽的吸附剂材料与不耐受蒸汽的吸附剂材料组合，以便形成均匀混合吸附剂材料；以及至少一个流体通道，该流体通道与均匀混合吸附剂材料流体连接。
在另一实施例中，可选地具有至少一种用于从多组分气流中分离组分的支承吸附剂的吸附剂分离器和/或至少一个吸附剂接触器能够包括：第一吸附剂材料，该第一吸附剂材料具有对目标分子的高亲和力或选择性和有限的水吸附能力；第二或不耐受蒸汽的吸附剂材料，其中，第一吸附剂材料和第二吸附剂材料组合，以便形成均匀混合吸附剂材料；以及至少一个流体通道，该流体通道与均匀混合吸附剂材料流体连接。
包封混合吸附剂结构
在一个实施例中，包封混合吸附剂结构包括如本发明公开的包封混合吸附剂粉末和可选的吸附剂支承件，其中，包封混合吸附剂结构是自支承，或者支承在吸附剂支承件上。
在一个实施例中，第二或不耐受蒸汽的吸附剂材料能够由第一或耐受性吸附剂材料包封，以便形成包封混合吸附剂粉末。第二或不耐受性吸附剂材料的包封能够在第一或耐受性吸附剂材料的合成中进行，其中，第一或耐受性吸附剂材料能够在第二或不耐受性吸附剂材料的颗粒周围形成胶囊或外壳，第二或不耐受性吸附剂材料的颗粒形成包封混合吸附剂粉末的芯。胶囊或外壳的形成也能够通过第一或耐受性吸附剂材料的细颗粒与例如外壳材料的涂层或在二氧化硅颗粒周围沉积的无定形碳层进行聚合来实现。对于具有芯/外壳几何形状或构型的包封混合吸附剂粉末，增加耐受蒸汽(例如蒸汽、氧化、NOx和/或SOx)的另外机制能够通过调节外壳的吸附剂材料(例如第一或耐受蒸汽的吸附剂材料)的性质，以便改变水通过外壳材料的吸附、饱和和传输的动力学。穿过包封混合吸附剂粉末的外壳和芯的蒸汽梯度驱动在包封混合吸附剂粉末的外表面或外壳处相对于包封混合吸附剂粉末的芯的更快吸附。当外壳的吸附剂材料的孔达到孔填充条件时，它能够有利地减少和/或减缓蒸汽向芯的吸附剂材料(例如第二或不耐受性吸附剂材料)的输送。对于快速循环操作，动力学驱动吸附选择性能够有效地用于避免在包封混合吸附剂粉末的芯中达到平衡吸附能力。
在另一实施例中，用于从多组分气流中分离组分的吸附剂分离器和/或至少一个吸附剂接触器包括：至少一种包封混合吸附剂结构该包封混合吸附剂结构有形成混合吸附剂，该形成混合吸附剂有由第一或耐受性吸附剂材料包封的第二或不耐受性吸附剂材料，以便形成包封混合吸附剂粉末，其中，包封混合吸附剂粉末可选地在吸附剂支承件上；以及至少一个流体通道，该流体通道与包封混合吸附剂结构流体连接。形成混合吸附剂能够包括在吸附剂支承件或基体中和/或吸附剂支承件或基体上的包封混合吸附剂粉末。
层状混合吸附剂结构
在替代实施例中，层状混合吸附剂结构能够至少包括：第一层，该第一层有耐受性吸附剂材料；第二层，该第二层有不耐受性吸附剂材料；以及可选地，吸附剂支承件或基体，该吸附剂支承件或基体有大润湿表面面积(例如大于大约500m2/m3)的，其中，第一层和第二层的润湿表面面积大于大约500m2/m3。第一层和第二层附接在可选的吸附剂支承件中和/或吸附剂支承件上，且第一层形成外层或远层，第二层形成内层或近层，并且可选地，第一层和第二层基本位于可选的吸附剂支承件的外周边上。吸附剂支承件能够是例如片材或整料的形式。分离器和/或接触器能够包括成片材形式的多个层状混合吸附剂结构，该层状混合吸附剂结构至少局部确定了多个平行通道。
下面介绍吸附剂在这种结构中的所希望空间分布。
吸附剂支承件或基体能够是自支承的吸附剂片材，或者是具有基本平坦片材构造的吸附剂支承件。层状混合吸附剂结构在概念上能够类似于包封混合吸附剂，其中，第一或耐受性吸附剂材料包封不耐受性吸附剂材料，不过，吸附剂材料施加为在吸附剂支承件或基体上的形成膜或更大形成颗粒。耐受性吸附剂材料能够形成和用作在处理流体流和不耐受性吸附剂之间的保护层。耐受性吸附剂能够设置在吸附剂支承件或片材远侧的层上，而不耐受性吸附剂能够位于吸附剂支承件或片材近侧的层上。在这种情况下，传输动力学能够在控制处理流组分(例如蒸汽和/或氧气)暴露于第一吸附剂层下面的一个或多个第二吸附剂层以及局部浓度中起作用。
图4C表示了层状混合吸附剂结构410的实施例，其中，不耐受性吸附剂材料401和耐受性吸附剂材料402设置成具有基本分离的层。不耐受性吸附剂材料401能够例如是自支承膜、片材或层压件和近层。耐受性吸附剂材料402能够设置和/或施加在不耐受性吸附剂材料401的顶部和底部上，从而形成夹层结构，其中，外层或远层能够为层状混合吸附剂结构的芯或近层处的不耐受性吸附剂材料提供一些保护。箭头420表示了在吸附气体分离处理中处理气流相对于层状混合吸附剂结构流动的大致方向。
尽管单个微米级颗粒的多孔涂层相对于孔径在0.4纳米至50纳米内的中孔或纳米多孔材料层(如在图4B的实例中使用)不能是有效的扩散屏障，但是当颗粒内的吸附动力学在时间上与通过颗粒之间的多孔网络的扩散具有相同的幅度时，它能够比随机混合的粉末相对更有效。设置有多层吸附剂的混合吸附剂还能够减轻发展用于颗粒混合物的浆料的需求，因为各吸附剂材料能够希望有不同的粘接剂和分散剂。因此，设置有多个层的混合吸附剂能够有利地使各个层能够有不同的粘接剂和/或分散剂，这能够改善可制造性以及提高吸附剂、结构化吸附剂和/或接触器的性能和/或耐久性。
在替代实施例中，用于从多组分气流中分离组分的吸附剂气体分离器和/或至少一个吸附剂接触器包括：多个层状混合吸附剂结构，该层状混合吸附剂结构还至少包括具有耐受性吸附剂材料的第一层、具有不耐受性吸附剂材料的第二层以及可选的具有大润湿表面面积(例如大于大约500m2/m3)的吸附剂支承件或基体，其中，可选地，第一层和第二层附接在吸附剂支承件中和/或吸附剂支承件上，且第一层形成外层或外管腔，第二层形成内层或内管腔，其中，第一层和第二层可选地基本位于可选吸附剂支承件的外周边上；以及至少一个流体通道，该流体通道与该多个层状混合吸附剂结构流体连接。吸附剂支承件能够是例如片材或整料的形式。该多个层状混合吸附剂结构能够至少局部确定多个流体通道。
图5C表示了形成混合吸附剂结构(其中，耐受性和不耐受性吸附剂材料都存在于整个接触器中)和/或形成混合吸附剂结构530的实施例的吸附剂分布。耐受性吸附剂533(例如耐受蒸汽的吸附剂)表示为具有较高重量百分比负载梯度(较高梯度表示为阴影较暗)，位于最靠近用于蒸汽流的接触器进口(例如远端)，如通过蒸汽流的流动方向501所示。不耐受性吸附剂534(例如不耐受蒸汽的吸附剂)表示为具有不耐受材料的较高重量百分比负载(较高梯度表示为阴影较暗)，位于朝向用于蒸汽流的接触器出口(例如近端)。在图5C中，耐受性吸附剂533的吸附剂曲线表示为与不耐受性吸附剂534偏移，以试图表示耐受性吸附剂533和不耐受性吸附剂534的重量百分比梯度曲线。在实施例中，形成混合吸附剂结构有在形成混合吸附剂结构的第一端部和形成混合吸附剂结构的第二端部之间的梯度浓度或者浓度变化率，可选地，梯度浓度或者浓度变化率在形成混合吸附剂结构的第一端部和形成混合吸附剂结构的第二端部之间基本恒定。可选地，形成混合吸附剂结构可以有吸附剂支承件。
类似的吸附剂负载等级也能够用于防止氧化损坏、氮氧化物损坏或硫氧化物损坏。在这种情况下，对于氮氧化物和硫氧化物保护，耐受性(对于NOx或/和SOx)吸附剂材料优选是定位成朝向容器运动气体分离器、接触器或形成混合吸附剂的处理气体或供给进口。
上面公开的几何形状的任何组合能够用于调节不耐受性吸附剂材料的水饱和的量。可选地，能够使用一种或多种耐受性吸附剂材料，和/或能够使用一种或多种不耐受性吸附剂。
在一个实施例中，形成混合吸附剂结构包括：多种耐受性吸附剂材料，该耐受性吸附剂材料至少有用于形成混合吸附剂粉末的第一耐受性吸附剂材料和第二耐受性吸附剂材料，其中，第一耐受性吸附剂材料和第二耐受性吸附剂材料具有不同的水吸附等温线；可选的吸附剂支承件或形成元件，用于产生混合吸附剂粉末的片材或层压件或毫米级颗粒，其中，第一耐受性吸附剂材料的吸附剂重量等于或大于混合吸附剂粉末的吸附剂重量的大约20％，优选是等于或大于大约30％，或更优选是等于或大于大约40％；可选地，当在吸附分离处理的再生步骤中水吸附处于它的最大能力时，例如当混合吸附剂处于在100℃至160℃之间的温度时，在蒸汽再生设计条件下，所述一种或多种第一吸附剂材料的水吸附能力等于或大于所述混合吸附剂粉末的水吸附能力的大约20％、30％或40％；并第一耐受性吸附剂材料和第二耐受性吸附剂材料是耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
结构化床或接触器
本发明所述的基本平坦片材形式(例如层压件或吸附剂片材)的形成混合吸附剂结构(包括例如分离分级吸附剂结构、均匀混合吸附剂结构、包封混合吸附剂结构或者层状混合吸附剂结构)能够设置成在平行通道吸附剂接触器中确定基本平行的通道，其中，平行通道的尺寸(例如高度、宽度和长度)影响穿过该平行通道吸附剂接触器的渗透率(沿供给和/或再生流的流动方向测量)。在平行通道吸附剂接触器的实施例中，形成混合吸附剂结构(例如，分离分级吸附剂结构、均匀混合吸附剂结构、包封混合吸附剂结构或者层状混合吸附剂结构)或层压件的尺寸和构造能够设置成使得平行通道吸附剂接触器在层流条件下包括在大约2000-40000达西范围内的渗透率值。本发明所述的、具有不同吸附性质的吸附剂材料(例如混合吸附剂粉末和/或形成混合吸附剂结构)的配方或混合物能够用于从供给流中分离气体组分的目的，用于能量生产、二氧化碳减少或化学制造，并提供在供给中的至少一种组分的浓缩流，该浓缩流还能够利用或隔离或丢弃。
在实施例中，用于从多组分气流中分离组分的吸附剂分离器和/或至少一个吸附剂接触器能够包括：多个形成混合吸附剂或支承混合吸附剂，该形成混合吸附剂或支承混合吸附剂至少局部确定多个流体通道；进口，该进口在多种形成混合吸附剂或支承混合吸附剂的第一端部处，并与多个流体通道流体连接；出口，该出口在多种形成混合吸附剂或支承混合吸附剂的第二端部处，并与多个流体通道流体连接；以及在层流条件下在大约2000至40000达西范围内的渗透率值。
在一个实施例中，用于从多组分气流中分离组分的吸附剂分离器和/或至少一个接触器能够包括：进口和出口；一种或多种耐受性吸附剂材料，该耐受性吸附剂材料基本位于进口附近或最靠近进口，并在等于或大于接触器体积的大约20％的体积内，优选是等于或大于大约30％、或更优选是等于或大于大约40％。
在替代实施例中，用于从多组分气流中分离组分的吸附剂分离器和/或至少一个接触器可包括：多种形成混合吸附剂或支承混合吸附剂(例如，分离分级吸附剂结构、均匀混合吸附剂结构、包封混合吸附剂结构或者层状混合吸附剂结构)，还包括至少一种第一或耐受性吸附剂材料(例如，耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂)和至少一种第二或不耐受性吸附剂材料(例如，不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂)；外壳，用于容纳该至少一种第一或耐受性吸附剂材料和该至少一种第二或不耐受性吸附剂材料；以及用于外壳的进口和用于外壳的出口。进口和出口与该至少一种第一或耐受性吸附剂材料和该至少一种第二或不耐受性吸附剂材料流体连接。
混合吸附剂配方和结构的使用方法
本发明公开的具有不同吸附性质的吸附剂材料或混合吸附剂的配方或混合物能够用于从多组分气流中分离第一组分(例如二氧化碳)的目的，用于工业或实用有害流出物减少，并提供还能够用于封存或其它工业用途的浓缩CO2流。
在实施例中，本发明的吸附剂分离器和/或接触器能够用于在吸附处理中从多组分气流中分离第一组分。能够提供接触器的实施例，其中，至少一种混合吸附剂(例如分离分级吸附剂、均匀混合吸附剂、包封混合吸附剂和/或支承混合吸附剂)可选地具有本发明公开的不同吸附性质，例如，一种或多种耐受性吸附剂材料的重量等于或大于混合吸附剂的吸附剂重量的大约20％、30％或40％，和/或可选地具有蒸汽吸附步骤热产生，例如：
∑sorbents Qwater-cyclic*ΔHads-water＞∑sorbents Qselect-cyclic*ΔHads-Select
可选地，接触器能够有热容量值，其中，吸附剂的总热容量乘以吸附剂的质量分数的乘积的总和大于在形成材料中的所有组分的热容量乘以形成材料中的所有组分的质量分数的乘积的总和乘以0.75。可选地，接触器在层流条件下能够有在大约2000至40000达西范围内的渗透率值。
在方法实施例中，提供了用于多组分流体混合物或流的吸附气体分离的吸附气体分离处理，该多组分流体混合物或流至少包括第一组分(该第一组分能够包括例如二氧化碳)。在一个这样的实施例中，吸附处理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。
图7表示了本发明的实施例，表示了用于分离至少包括第一组分(该第一组分能够包括例如二氧化碳)和第二组分的多组分流体混合物或流的吸附气体分离处理700。
如图所示，初始步骤701包括提供接触器，该接触器至少有混合吸附剂粉末(例如均匀混合吸附剂粉末或包封混合吸附剂粉末)和/或形成混合吸附剂结构(例如分离分级吸附剂结构、均匀混合吸附剂结构、包封混合吸附剂结构或者层状混合吸附剂结构)。在实施例中，处理700能够采用平行通道接触器，该平行通道接触器包括彼此堆垛在顶部上的多种形成混合吸附剂或支承混合吸附剂以及多个间隔件，该间隔件用于在两个相邻堆垛的形成混合吸附剂或支承混合吸附剂之间产生槽道，并产生用于允许流体流过接触器的多个槽道。在实施例中，接触器在层流条件下能够有2000至40000达西的渗透率值。在实施例中，吸附气体分离处理能够采用接触器，例如平行通道接触器或填充床接触器。
在吸附步骤710中，包括至少第一组分(例如二氧化碳)的多组分气流能够作为供给流而进入接触器。当供给流流过接触器时，供给流接触混合吸附剂，且供给流的第一组分的至少一部分能够吸附在混合吸附剂中和/或混合吸附剂上。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)能够基本流过接触器和离开接触器，以便形成第一产物流。
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，第一产物流能够从接触器中回收。
在第一再生步骤711中，吸附在至少一种吸附剂材料中和/或至少一种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而解吸，以便形成第二产物流。在实施例中，当第一再生流流过接触器时，第一再生流(例如蒸汽)能够进入接触器，用于接触混合吸附剂。结果，至少一部分第一再生流(例如来自蒸汽的水)能够吸附在混合吸附剂中和/或混合吸附剂上，从而产生吸附热。水的这种吸附热是水经历相变的结果，例如从气相(蒸汽)变为液相(液态水)。
在实施例中，由水吸附至吸附剂上产生的吸附热能够用作解吸热的至少一部分，用于解吸吸附在混合吸附剂中和/或混合吸附剂上的第一组分的至少一部分。因此，在实施例中，第二产物流能够相对于供给流富含第一组分。然后，第二产物流能够从接触器中回收。
在可选的第二再生步骤712期间，通过使得第二再生流(例如具有低水分压或相对湿度小于接触器内的相对湿度的气流)进入，吸附在混合吸附剂中和/或混合吸附剂上的水组分能够从混合吸附剂中解吸。在实施例中，吸附在混合吸附剂中和/或混合吸附剂上的水组分的解吸能够通过施加真空和使得接触器内的压力降低至低于接触器内蒸汽的饱和压力的压力而进行或进行辅助。在第二再生步骤712中从混合吸附剂中解吸的组分能够形成第三产物流，该第三产物流能够从接触器中回收。
另外的可选后续步骤(未示出)能够在例如冷却步骤之后，其中，混合吸附剂的温度能够在重复吸附步骤之前降低。吸附步骤710、第一再生步骤711和可选的第二再生步骤712(和可选的后续步骤)的循环可以在需要时重复。
在实施例中，用于从多组分气流中分离至少第一组分的吸附气体分离处理能够包括：提供上面所述的接触器；使得多组分气流作为供给流通过供给进口而进入吸附剂接触器；使得来自供给流的第一组分的至少一部分吸附在混合吸附剂上；通过出口而从吸附剂接触器中回收相对于供给流富含第二组分的第一产物流；使得具有大于80％(摩尔分数)纯度的蒸汽含量的第一再生流通过蒸汽进口而进入吸附剂接触器；使得蒸汽或水吸附在混合吸附剂上，并可选地产生吸附热或冷凝热，其中，当水吸附在混合吸附剂上时释放的能量的量大于从混合吸附剂中解吸第一组分所需的能量；解吸吸附在混合吸附剂上的第一组分的至少一部分，并形成相对于供给流富含第一组分的第二产物流；通过第二产物流出口而从吸附剂接触器中回收第二产物流；以及可选地解吸吸附在混合吸附剂上的水，可选地通过使可选第二再生流(例如，相对湿度小于接触器内的相对湿度的气流)进入，和/或通过施加真空和使得接触器内的压力降低至低于接触器内的蒸汽饱和压力的压力。
在实施例中，接触器还能够包括分离分级吸附剂、均匀混合吸附剂、包封混合吸附剂和支承混合吸附剂中的至少一种，如上所述，可选地，一种或多种耐受性吸附剂材料的重量等于或大于混合吸附剂的吸附剂重量的大约20％、30％或40％。在实施例中，混合吸附剂对水的总吸附热能够大于对目标分子的总吸附热。
∑sorbents Qwater-cyclic*ΔHads-water＞∑sorbents Qselect-cyclic*ΔHads-Select
在实施例中，混合吸附剂能够有热容量值，其中，吸附剂的总热容量乘以吸附剂的质量分数的乘积的总和大于在形成材料中所有组分的热容量乘以形成材料中所有组分的质量分数的乘积的总和乘以0.75。在其它实施例中，接触器在层流条件下能够有在大约2000至40000达西范围内的渗透率值。
在实施例中，第一组分能够是二氧化碳，且再生流能够是在100℃至120℃的温度范围内的温度下进入接触器的蒸汽流。
实例
图6A表示了在包括CO2饱和的吸附剂A的接触器上计量蒸汽的数值模拟图，而图6B表示了在包括也CO2饱和的吸附剂B的接触器上计量蒸汽的数值模拟图。为了比较，图6C是在包括也CO2饱和的吸附剂A和吸附剂B的混合吸附剂上计量蒸汽的数值模拟图。申请人希望注意，吸附剂A和B是用于示例说明目的的假想材料，通过选择的CO2和水吸附性质来确定。如全部三个图中所示，X轴线表示在再生步骤内的水添加步骤的数量，而Y轴线表示以吸附剂负载(单位为mmol/g)和吸附剂温度(单位为摄氏度)。
对于吸附剂材料A，计量蒸汽的效果在图6A中表示。对于材料B，计量蒸汽的效果能够在图6B中看到。对于具有吸附剂材料A和B(各为50重量％)的混合物的混合吸附剂，计量蒸汽的效果能够在图6C中看到。
如图6A所示，吸附剂A自身在蒸汽注入情况下的最大绝热温度在温度曲线621上表示为大约115℃，最大水吸附为大约2.2mmol/g水负载曲线611。CO2解吸表示在CO2负载曲线601上。在图6B中，吸附剂B自身在蒸汽注入情况下的最大绝热温度在温度曲线622上表示为大约125℃，最大水吸附为大约2.75mmol/g，如在水负载曲线612上所见。CO2解吸表示在一个CO2负载曲线602中。
在图6C中，曲线603表示了混合吸附剂材料A的CO2负载(单位为mmol/g)，而曲线604表示了混合吸附剂材料B的CO2负载。如图所示，蒸汽吸附在混合固体或吸附剂上，并从其中解吸CO2。曲线613表示了混合吸附剂材料A的水负载，而曲线614表示了混合吸附剂材料B的水负载。当混合吸附剂温度曲线623的温度超过100℃时，混合吸附剂材料A从吸附蒸汽到解吸蒸汽的清晰转变(在曲线613的顶点处)在图6C中表示。最终混合吸附剂材料B也停止吸附蒸汽(当曲线613变平时)，这时，对于混合吸附剂样品，CO2解吸最大化。
图6D表示了单独吸附剂材料(在图6A和6B中在X轴线上的水添加步骤200)与吸附剂材料组合在混合吸附剂材料中时(在图6C中在X轴线上的水添加步骤200)的CO2和水的负载量的比较。X轴线表示吸附剂材料，而Y轴线表示组分(CO2或水)负载(单位为mmol/g)。吸附剂材料A自身的数据表示为深色阴影实心柱，吸附剂材料B自身表示为浅色阴影实心柱，且混合吸附剂材料A和B表示为阴影图案柱。
如图6D所示，CO2负载柱630表示了吸附剂材料A自身(深色阴影实心柱)的CO2负载与在混合吸附剂材料A和B中的吸附剂材料A(阴影图案柱)的比较。CO2负载柱631表示了吸附剂材料B自身(浅阴影实心柱)的CO2负载与在混合吸附剂材料A和B中的吸附剂材料B(阴影图案柱)的比较。水负载柱632表示了吸附剂材料A自身(深色阴影实心柱)的水负载与在混合吸附剂材料A和B中的吸附剂材料A(阴影图案化柱)的比较，这表示了当组合在混合吸附剂材料A和B中时，吸附剂材料A的水负载有降低或更低的水负载。水负载柱633表示了吸附剂材料B自身(阴影图案柱)的水负载与在混合吸附剂材料A和B中的吸附剂材料B(浅色阴影实心柱)的比较，这说明当组合在混合吸附剂材料A和B中时，吸附剂材料B的水负载有增加或更高的水负载。
图6E表示了单独的吸附剂材料(在图6A和6B中在X轴线上的水添加步骤200)与混合吸附剂材料(在图6C中在X轴线上的水添加步骤200)的绝热温度的比较。X轴线表示吸附剂材料，而Y轴线表示温度(单位为℃)。如图所示，吸附剂材料A的绝热温度表示为温度条634，吸附剂材料B表示为温度条635，且混合吸附剂材料A和B表示为温度条636。图6E表示了混合吸附剂材料A和B的绝热温度在具有最低绝热温度的吸附剂材料A的绝热温度和具有最高绝热温度的吸附剂材料B的绝热温度之间的范围内。
该实施例说明了降低在混合吸附剂混合物中的单独吸附剂的水负载和/或温度的显著潜力。这些技术中的任何一种都能够用于减少吸附剂暴露于恶劣环境，而并不损害执行高效分离处理的能力。而减少吸附剂暴露于恶劣环境能够减缓或防止化学或相变引起的吸附性能随时间的退化，例如，如图3所示。
吸附剂接触器的局部或部分的这种模拟清楚地表示了通过与竞争水吸附的另一吸附剂材料混合而减少一种吸附剂材料的蒸汽暴露的能力。
具有不同吸附特性的类似吸附剂的组合或混合也能够用于防止氧化损坏、氮氧化物损坏或硫氧化物损坏。本发明公开的实施例提供了用于吸附剂接触器和处理的优点，其中吸附剂材料经受或暴露于热和蒸汽中。
使用多吸附剂结构化床设计的性能增强实例
设置有多结构化床的吸附床对从模拟烟道气中捕获CO2进行测试，该模拟烟道气使用具有蒸汽再生的快速循环。床由包含金属有机骨架吸附剂(MOF)或支承/分散在二氧化硅上的聚乙烯酰亚胺(PEIDS)的吸附剂片材制成为具有低压降特性达西(8000、12000)。
首先制备和测试只有在1米长的床中的MOF吸附剂的参考床。然后，该床切成0.8米长的段，并用作分段吸附剂床中的段，其中，床长度由包含结构化吸附剂的PEIDS来平衡。
表1中报告了循环测试的结果，至少2小时(大于100次循环)，以便达到稳定操作条件。通过只调节供给流速来评估两种不同的回收率目标。表中的结果按测试循环分组。
表1只有MOF的1m长结构床与具有两个段(具有MOF的0.8m长段和具有PEIDS吸附剂的0.2m长段)的结构床的性能比较。
结果表明，相对于参考非分段床，在相对于供给流动方向的后端用PEIDS吸附剂替换MOF将对于提高从分段床中的床回收的CO2的纯度有很强的优点处。它还表明在增加CO2的循环能力和因此增加生产率方面有较小优点。
分段床对于提高产物纯度的优点能够通过使用的吸附剂材料的不同等温线来解释，从而导致从推动惰性气体通过结构吸附剂到CO2解吸前沿的更尖锐转变。
对于分段床看到的生产率的较小优点与优化MOF的使用相关，当湿气负载时，MOF对CO2的循环吸附能力大大降低。注入蒸汽的后端(供给方向)是床的最湿部分。用在较高湿气条件下能够保持它的CO2吸附能力的材料替换该床的这一部分是明显有益，即使只替换该床的一小部分。
这种分段结构的主要优点是在再生步骤中减少了蒸汽负载，其中，蒸汽以与供给步骤相反的方向添加。减少吸附剂暴露于100％蒸汽供给降低了MOF材料的结构损坏的风险，从而导致延长分段床的寿命。
在第一广义实施例中，用于分离气体混合物的混合吸附剂粉末能够包括一种或多种耐受性吸附剂材料和一种或多种不耐受性吸附剂材料。在实施例中，所述一种或多种耐受性吸附剂材料的吸附剂重量能够等于或大于所述混合吸附剂粉末的吸附剂重量的大约20％、30％或40％，或者所述一种或多种耐受性吸附剂材料的吸附剂重量能够等于或大于所述一种或多种耐受性吸附剂材料和一种或多种不耐受性吸附剂材料的吸附剂重量。
在第一广义实施例的一个实施例中，在蒸汽再生条件下，例如当在吸附分离处理的再生步骤中水吸附处于它的最大能力时(例如当混合吸附剂处于100℃至160℃之间的温度时)，所述一种或多种耐受性吸附剂材料的水吸附能力能够等于或大于所述混合吸附剂粉末的水吸附能力的大约20％、30％或40％。而且，在实施例中，所述一种或多种耐受性吸附剂材料能够是耐受蒸汽、耐受氧化、耐受NOx和/或耐受SOx中的至少一种。
在第一广义实施例的一个实施例中，对于全吸附剂床组合物的代表性样品，在循环吸附分离处理中用于吸附的处理条件下，所述混合吸附剂粉末能够有用于目标分子的至少1mmol/g的吸附能力。
在第一广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种耐受性吸附剂材料能够与一种或多种不耐受性吸附剂材料组合，以便形成基本均匀分布的混合物。
在第一广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种耐受性吸附剂材料能够基本包封所述一种或多种不耐受性吸附剂材料，和/或所述一种或多种耐受性吸附剂材料形成所述混合吸附剂粉末的远层，且所述一种或多种不耐受性吸附剂材料形成所述混合吸附剂粉末的近层。
在第一广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种耐受性吸附剂材料还能够包括水吸附热、目标分子吸附热、水吸附能力、目标分子目标吸附能力，所述一种或多种不耐受性吸附剂材料还能够包括水吸附热、目标分子吸附热、水吸附能力、目标分子目标吸附能力，且所述一种或多种耐受性吸附剂材料和所述一种或多种不耐受性吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和能够大于所述一种或多种耐受性吸附剂材料和所述一种或多种不耐受性吸附剂材料的所述目标分子循环吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
在第二广义实施例中，混合吸附剂粉末能够包括一种或多种第一吸附剂材料和一种或多种第二吸附剂材料。在实施例中，该一种或多种第一吸附剂材料能够是耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种，所述一种或多种第一吸附剂材料还能够包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力。而且，在实施例中，一种或多种第二吸附剂材料还能够包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力，其中，所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和能够大于所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
在第二广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
在第二广义实施例的另一个实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是以下至少一种：耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂、耐受SOx的吸附剂、不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂。
在第三广义实施例中，用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构能够包括一种或多种第一吸附剂材料和一种或多种第二吸附剂材料，该一种或多种第二吸附剂材料用于与所述一种或多种第一吸附剂材料组合，从而形成混合吸附剂粉末，其中，所述一种或多种第一吸附剂材料的吸附剂重量能够等于或大于所述混合吸附剂粉末的吸附剂重量的大约20％、30％或40％，且所述一种或多种第一吸附剂材料能够是耐受蒸汽、耐受氧化、耐受NOx和/或耐受SOx中的至少一种。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料的水吸附能力能够等于或大于所述混合吸附剂粉末在蒸汽再生设计条件下的水吸附能力的大约20％、30％或40％，例如当水吸附能够在吸附分离处理的再生步骤中处于它的最大能力时，例如当混合吸附剂处于在100℃至160℃之间的温度时。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述形成混合吸附剂结构还包括吸附剂支承件或形成元件，用于产生所述混合吸附剂粉末的片材或层压件或毫米级颗粒。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述吸附剂支承件为片材、基本平坦片材、平面形片材和/或层压件的形式，具有在100微米至3000微米之间的范围内的厚度。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料的热容量与所述一种或多种第二吸附剂材料的热容量的总和等于或大于所形成混合吸附剂的热容量的大约75％。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述形成混合吸附剂和/或所述吸附剂支承件能够为片材、基本平坦片材、平面形片材和/或层压件的形式，具有在100微米至3000微米之间的范围内的厚度。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件还包括所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第一端部和第二端部和/或第一部分和第二部分，其中，所述一种或多种第一吸附剂材料能够基本均匀地分布和/或基本位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的所述第一部分中和/或与所述第一端部相邻。在实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料能够基本均匀地分布和/或基本位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的所述第二部分中和/或与所述第二端部相邻，且所述一种或多种第一吸附剂材料能够与所述一种或多种第二吸附剂材料并置。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述形成混合吸附剂结构和/或所述吸附剂支承件还能够包括所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第一端部和第二端部和/或第一部分和第二部分，其中，所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料非均匀分布和/或位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件上。在还一实施例中，第二吸附剂材料是以下至少一种：不耐受蒸汽、不耐受氧化、不耐受NOx和/或不耐受SOx。
在第三个实施例的一个实施例中，所述形成混合吸附剂结构的所述第一端部和/或所述吸附剂支承件的所述第一部分能够有相对于所述形成混合吸附剂或所述吸附剂支承件的所述第二端部和/或所述第二部分更高浓度的所述一种或多种第一吸附剂材料，和/或有相对于所述形成混合吸附剂或所述吸附剂支承件的所述第二端部和/或所述第二部分更低浓度的所述一种或多种第二吸附剂材料。在实施例中，所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的所述第二端部和/或所述第二部分能够有相对于所述形成混合吸附剂或所述吸附剂支承件的所述第一端部和/或所述第一部分更低浓度的所述一种或多种第一吸附剂材料，和/或有相对于所述形成混合吸附剂或所述吸附剂支承件的所述第一端部和/或所述第一部分更高浓度的所述一种或多种第二吸附剂材料。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料能够不均匀地分布和/或位于所述形成混合吸附剂支承件上，或者所述吸附剂支承件具有在所述吸附剂支承件的所述第一端部和所述吸附剂支承件的所述第二端部之间的梯度浓度或浓度变化率。
在第三广义实施例的一个实施例中，所述梯度浓度或浓度变化率能够在所述吸附剂支承件的所述第一端部和所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的所述第二端部之间基本恒定。
在第三广义实施例的另一实施例中，所述形成混合吸附剂结构和/或所述吸附剂支承件还能够包括所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第一部分和第二部分，其中，所述一种或多种第一吸附剂材料能够不均匀地分布和/或位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件上，该吸附剂支承件具有在所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的所述第一部分中的浓度梯度或浓度变化率。在实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料能够基本均匀地分布和/或基本位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的所述第二部分中。在还一实施例中，第一吸附剂材料是耐受蒸汽、耐氧化、耐NOx和/或耐SOx中的至少一种，第二吸附剂材料是不耐受蒸汽、不耐氧化、不耐NOx和/或不耐SOx中的至少一种。
在第三广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料能够形成与所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件接触的第一层或近层，所述一种或多种第一吸附剂材料能够形成与所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件接触的第二层或远层。
在第三广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料能够基本包封所述一种或多种第二吸附剂材料，和/或所述一种或多种第一吸附剂材料能够形成远层，且所述一种或多种第二吸附剂材料能够形成近层。在实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料能够位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件上，且可选地，能够基本均匀地分布在所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第一端部和所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第二端部之间。
在第三广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料还能够包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子吸附能力，且所述一种或多种第二吸附剂材料还能够包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子吸附能力。在实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和能够大于所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
在第三广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
在第三广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是以下至少一种：耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂、耐受SOx的吸附剂、不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化吸附剂、不耐受NOx吸附剂和/或不耐受SOx吸附剂。
在第四广义实施例中，用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构能够包括一种或多种第一吸附剂材料、一种或多种第二吸附剂材料。在实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料能够是耐受蒸汽、耐受氧化、耐受NOx和/或耐受SOx中的至少一种，且所述一种或多种第一吸附剂材料还能够包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力。在其它实施例中，一种或多种第二吸附剂材料还能够包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力。在实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和能够大于所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
在第四广义实施例的一个实施例中，还包括吸附剂支承件，用于支承所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料。
在第四广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料是耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
在第四广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
在第四广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是以下至少一种：耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂、耐受SOx的吸附剂、不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂。
在第五广义实施例中，用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构能够包括多种耐受性吸附剂材料，该耐受性吸附剂材料有至少两种耐受性吸附剂材料(例如第一耐受性吸附剂材料和第二耐受性吸附剂材料)，该耐受性吸附剂材料有不同的水吸附等温线，以便形成混合吸附剂，其中，所述第一耐受性吸附剂材料的吸附剂重量等于或大于所述混合吸附剂的吸附剂重量的大约20％、30％或40％。
在第五广义实施例的一个实施例中，在蒸汽再生设计条件下，所述第一耐受性吸附剂材料的水吸附能力能够等于或大于所述混合吸附剂的水吸附能力的大约20％、30％或40％，例如当在吸附分离处理的再生步骤中水吸附处于它的最大能力时，例如当混合吸附剂处于在100℃至160℃之间的温度时。
在第五广义实施例的一个实施例中，用于解吸固定量的目标分子的蒸汽的量能够在相同操作循环下相对于任何未混合吸附剂材料减少至少10％。
在第五广义实施例的一个实施例中，还包括吸附剂支承件或形成元件，用于产生所述混合吸附剂的片材或层压件或毫米级颗粒。
在第六广义实施例中，吸附剂接触器能够包括：多个形成混合吸附剂结构；多个流体通道；第一端口，该第一端口与所述多个流体通道流体连接，所述第一端口基本位于所述形成混合吸附剂结构的第一端部处，并可选地位于吸附剂支承件的第一端部处；第二端口，该第二端口与所述多个流体通道流体连接，所述第二端口基本上位于所述形成混合吸附剂结构的第二端部处，并可选地位于所述吸附剂支承件的第二端部处。其中，所述多个形成混合吸附剂结构至少局部确定了所述多个所述流体通道。
在第六广义实施例的一个实施例中，还包括：外壳，用于容纳所述多个所述形成混合吸附剂结构和所述多个所述流体通道，所述外壳能够有与所述第一端口和所述多个所述流体通道流体连接的第一外壳端口以及与所述第二端口和所述多个所述流体通道流体连接的第二外壳端口。
在第六广义实施例的一个实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料或所述一种或多种耐受性吸附剂材料能够定位成基本邻近或最靠近所述第一端口，且在等于或大于所述吸附剂接触器的体积的大约20％、30％或40％的体积内。
在第六广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料或所述一种或多种耐受性吸附剂材料还能够包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子吸附能力；所述一种或多种第二吸附剂材料或所述一种或多种不耐受性吸附剂材料还能够包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子吸附能力。在实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料或所述一种或多种耐受性吸附剂材料以及所述一种或多种第二吸附剂材料或所述一种或多种不耐受性吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和；能够大于所述一种或多种第一吸附剂材料或所述一种或多种耐受性吸附剂材料以及所述一种或多种第二吸附剂材料或所述一种或多种不耐受性吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
在第六广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料或所述一种或多种耐受性吸附剂材料以及所述一种或多种第二吸附剂材料或所述一种或多种不耐受性吸附剂材料的热容量的总和能够等于或大于具有所述一种或多种第一吸附剂材料或所述一种或多种耐受性吸附剂材料以及所述一种或多种第二吸附剂材料或所述一种或多种不耐受性吸附剂材料的形成混合吸附剂结构的热容量的大约75％。
在第六广义实施例的另一实施例中，吸附剂接触器还能够包括在层流条件下在大约2000达西至大约40000达西之间的渗透率值。
在第六广义实施例的另一实施例中，所述渗透率值能够在所述第一端口和所述第二端口之间。
在第六广义实施例的另一实施例中，所述第一端口和所述第二端口能够基本位于所述多个所述流体通道的相对端部和/或所述多个所述形成混合吸附剂结构的相对端部。
在第六广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料是耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
在第六广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是以下至少一种：耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂、耐受SOx的吸附剂、不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂。
在第六广义实施例的另一实施例中，所述吸附剂接触器是平行通道吸附剂接触器。
在第七广义实施例中，用于分离包括至少第一分子和第二分子的气流的吸附气体分离方法包括：提供具有多个形成混合吸附剂结构的吸附剂接触器；使得所述气流进入所述吸附剂接触器的第一端口或第二端口；使得所述第一分子的至少一部分吸附在至少具有所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述形成混合吸附剂结构上和/或所述形成混合吸附剂结构中；从所述吸附剂接触器的所述第一端口或所述第二端口回收富含所述第二分子的第一产物流体；使得蒸汽流进入所述吸附剂接触器的所述第一端口；解吸吸附在所述形成混合吸附剂结构、所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料中的至少一个上的所述第一分子的至少一部分；以及从所述吸附剂接触器的第二端口回收所述第一分子的至少一部分。
在第七广义实施例的一个实施例中，方法还能够包括：产生水吸附热和/或冷凝热；以及采用所述水吸附热作为解吸热，用于解吸吸附在所述形成混合吸附剂结构、所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料中的至少一个上的所述第一分子的至少一部分。
在第七广义实施例的另一实施例中，方法还能够包括：使得相对湿度小于所述吸附剂接触器中的相对湿度的气流进入，并从所述吸附剂接触器中回收水；和/或在所述吸附剂接触器中施加真空，并从所述吸附剂接触器中回收水。
在第七广义实施例的另一实施例中，所述第一分子能够是二氧化碳分子、硫氧化物分子或氮氧化物分子中的至少一种。
在第七广义实施例的另一实施例中，所述第二分子能够是氮气分子或氧气分子。
在第七广义实施例的另一实施例中，所述蒸汽流还包括在100℃至120℃之间的范围内的温度。
在第七广义实施例的另一实施例中，该处理还能够包括使得所述蒸汽流以如下量来进入：使所述一种或多种第一吸附剂材料饱和的量或更少的量、使所述一种或多种第一吸附剂材料和仅一部分所述一种或多种第二吸附剂材料饱和的量、或者以不足以使所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料都饱和的量。
在第七广义实施例的另一实施例中，该方法还能够包括使得所述蒸汽流在与所述一种或多种第二吸附剂材料接触之前接触所述一种或多种第一吸附剂材料。
在第七广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第一吸附剂材料是耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
在第七广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
在第七广义实施例的另一实施例中，所述一种或多种第二吸附剂材料是以下至少一种：耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂、耐受SOx的吸附剂、不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂。
在第七广义实施例的另一实施例中，所述吸附剂接触器是平行通道吸附剂接触器。

Claims (51)

1.一种用于分离气体混合物的混合吸附剂粉末，包括：
一种或多种耐受性吸附剂材料；以及
一种或多种不耐受性吸附剂材料，
其中，所述一种或多种耐受性吸附剂材料的吸附剂重量等于或大于所述混合吸附剂粉末的吸附剂重量的20％。
2.根据权利要求1所述的混合吸附剂粉末，其中：当水吸附处于它的吸附分离处理的最大能力时，所述一种或多种耐受性吸附剂材料的水吸附能力等于或大于所述混合吸附剂粉末在蒸汽再生条件下的水吸附能力的20％，以及
其中，所述一种或多种耐受性吸附剂材料是耐受蒸汽、耐受氧化、耐受NOx和/或耐受SOx中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的混合吸附剂粉末，其中：所述混合吸附剂粉末在吸附分离处理中用于吸附的处理条件下对目标分子具有至少1mmol/g的吸附能力。
4.根据权利要求1、2或3所述的混合吸附剂粉末，其中：所述一种或多种耐受性吸附剂材料包封所述一种或多种不耐受性吸附剂材料，且其中所述一种或多种耐受性吸附剂材料形成所述混合吸附剂粉末的远层，所述一种或多种不耐受性吸附剂材料形成所述混合吸附剂粉末的近层。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的混合吸附剂粉末，其中：
所述一种或多种耐受性吸附剂材料还包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子目标吸附能力，
其中，所述一种或多种不耐受性吸附剂材料还包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子目标吸附能力，以及
所述一种或多种耐受性吸附剂材料和所述一种或多种不耐受性吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和大于所述一种或多种耐受性吸附剂材料和所述一种或多种不耐受性吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
6.一种混合吸附剂粉末，包括：
第一耐受性吸附剂材料，其中，所述第一耐受性吸附剂材料是耐受蒸汽、耐受氧化、耐受NOx和/或耐受SOx中的至少一种，且还包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力；以及
一种或多种第二吸附剂材料，该第二吸附剂材料还包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力，
其中所述第一耐受性吸附剂材料和所述第二吸附剂材料的不同之处在于水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附能力和目标分子吸附热中的至少一个，以及
其中所述一种或多种第一耐受性吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和大于所述第一耐受性吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
7.根据权利要求6所述的混合吸附剂粉末，其中：所述第二吸附剂材料是不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的混合吸附剂粉末，其中：所述第二吸附剂材料是以下至少一种：耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂、耐受SOx的吸附剂、不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受Sox的吸附剂。
9.一种用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构包括：
一种或多种第一吸附剂材料；以及
一种或多种第二吸附剂材料，用于与所述一种或多种第一吸附剂材料组合，从而形成混合吸附剂，
其中，所述一种或多种第一吸附剂材料的吸附剂重量等于或大于所述混合吸附剂的吸附剂重量的20％，
所述一种或多种第一吸附剂材料是耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第一吸附剂材料的水吸附能力等于或大于所述混合吸附剂在吸附分离处理中在它的最大能力下的水吸附能力的20％。
11.根据权利要求9或10所述的形成混合吸附剂结构，还包括：吸附剂支承件或形成元件，用于产生所述混合吸附剂的片材或层压件或毫米级颗粒。
12.根据权利要求11所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述吸附剂支承件是片材、平坦片材、平面形片材和/或层压件的形式，具有在100微米至3000微米之间的范围内的厚度。
13.根据权利要求9-12中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的热容量的总和等于或大于所述形成混合吸附剂的热容量的75％。
14.根据权利要求9-13中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述形成混合吸附剂结构是片材、平坦片材、平面形片材和/或层压件的形式，具有在100微米至3000微米之间的范围内的厚度。
15.根据权利要求9-14中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述形成混合吸附剂结构和/或所述吸附剂支承件还包括第一端部和第二端部，
所述一种或多种第一吸附剂材料均匀地分布和/或位于所述第一端部附近，所述一种或多种第二吸附剂材料均匀地分布和/或位于所述第二端部附近。
16.根据权利要求9-14中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述形成混合吸附剂结构和/或所述吸附剂支承件还包括第一端部和第二端部，
所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料不均匀地分布和/或位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件上。
17.根据权利要求16所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述第一端部相对于所述第二端部有更高浓度的所述一种或多种第一吸附剂材料，并相对于所述第二端部有更低浓度的所述一种或多种第二吸附剂材料，
其中所述第二端部相对于所述第一端部有更低浓度的所述一种或多种第一吸附剂材料，并相对于所述第一端部有更高浓度的所述一种或多种第二吸附剂材料。
18.根据权利要求16或17所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述非均匀分布还包括在所述形成混合吸附剂结构的所述第一端部和所述形成混合吸附剂结构的所述第二端部之间的梯度浓度。
19.根据权利要求18所述的形成混合吸附剂结构，其中：在所述形成混合吸附剂结构的所述第一端部和所述形成混合吸附剂结构的所述第二端部之间的梯度浓度是恒定的。
20.根据权利要求9-14中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述形成混合吸附剂结构和/或所述吸附剂支承件还包括所述形成混合吸附剂结构的第一部分和第二部分，
其中所述一种或多种第一吸附剂材料不均匀地分布和/或位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件上，并有在所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的所述第一部分中的梯度浓度，以及
其中所述一种或多种第二吸附剂材料均匀地分布和/或位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的所述第二部分中。
21.根据权利要求9-14中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第二吸附剂材料形成所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第一层或近层，并与所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件接触，以及
其中所述一种或多种第一吸附剂材料形成所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第二层或远层，并与所述第一层或所述近层接触。
22.根据权利要求9-14中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第一吸附剂材料包封所述一种或多种第二吸附剂材料，
其中所述一种或多种第一吸附剂材料形成远层，且所述一种或多种第二吸附剂材料形成近层，以及
其中所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料位于所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件上。
23.根据权利要求22所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料均匀地分布在所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第一端部和所述形成混合吸附剂结构或所述吸附剂支承件的第二端部之间。
24.根据权利要求9-23中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：
所述一种或多种第一吸附剂材料还包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子吸附能力，
其中所述一种或多种第二吸附剂材料还包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子吸附能力，以及
其中所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和大于所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
25.根据权利要求9-24中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第二吸附剂材料是不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
26.根据权利要求9-24中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第二吸附剂材料是以下至少一种：耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂、耐受SOx的吸附剂、不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂。
27.一种用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构包括：
一种或多种第一吸附剂材料；
一种或多种第二吸附剂材料；以及
其中，所述一种或多种第一吸附剂材料是耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂和/或耐受SOx的吸附剂中的至少一种，且所述一种或多种第一吸附剂材料还包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力，
其中所述一种或多种第二吸附剂材料还包括水吸附能力、水吸附热、目标分子吸附热和目标分子吸附能力，
其中所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和大于所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
28.根据权利要求27所述的形成混合吸附剂结构，还包括：吸附剂支承件，用于支承所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料。
29.根据权利要求27或28所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第二吸附剂材料是不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种。
30.根据权利要求27或28所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述一种或多种第二吸附剂材料是以下至少一种：耐受性吸附剂材料、耐受蒸汽的吸附剂、耐受氧化的吸附剂、耐受NOx的吸附剂、耐受SOx的吸附剂、不耐受性吸附剂材料、不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂。
31.一种用于分离气体混合物的形成混合吸附剂结构包括：
多种耐受性吸附剂材料，这些耐受性吸附剂材料至少有用于形成混合吸附剂的第一耐受性吸附剂和第二耐受性吸附剂，其中，所述第一耐受性吸附剂和所述第二耐受性吸附剂有不同的水吸附等温线，且是不耐受蒸汽的吸附剂、不耐受氧化的吸附剂、不耐受NOx的吸附剂和/或不耐受SOx的吸附剂中的至少一种，
其中，所述第一耐受性吸附剂材料的吸附剂重量等于或大于所述混合吸附剂的吸附剂重量的20％。
32.根据权利要求31所述的形成混合吸附剂结构，其中：所述第一耐受性吸附剂材料的水吸附能力等于或大于所述混合吸附剂在吸附分离处理中在水吸附处于它的最大能力的条件下的水吸附能力的20％。
33.根据权利要求31或32所述的形成混合吸附剂结构，其中：在相同操作循环中，用于解吸固定量的目标分子的蒸汽量相对于任何未混合吸附剂材料减少了至少10％。
34.根据权利要求31-33中任意一项所述的形成混合吸附剂结构，还包括：吸附剂支承件或形成元件，用于产生所述混合吸附剂的片材或层压件或毫米级颗粒。
35.一种吸附剂接触器，包括：
多个如权利要求9-34中任意一项所述的形成混合吸附剂结构；
多个流体通道；
第一端口，该第一端口与位于所述形成混合吸附剂结构的第一端部处的所述多个所述流体通道流体连接；以及
第二接口，该第二接口与位于所述形成混合吸附剂结构的第二端部处的所述多个所述流体通道流体连接，
其中，所述多个所述形成混合吸附剂结构至少局部确定了所述多个所述流体通道。
36.根据权利要求35所述的吸附剂接触器，还包括：外壳，用于容纳所述多个所述形成混合吸附剂结构和所述多个所述流体通道，所述外壳有与所述第一端口和所述流体通道流体连接的第一外壳端口以及与所述第二端口和所述流体通道流体连接的第二外壳端口。
37.根据权利要求35或36所述的吸附剂接触器，其中：所述一种或多种第一吸附剂材料位于所述第一端口附近或最靠近所述第一端口，并在等于或大于所述吸附剂接触器的体积的20％的体积内。
38.根据权利要求35至37中任意一项所述的吸附剂接触器，其中：所述一种或多种第一吸附剂材料还包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子吸附能力，
其中所述一种或多种第二吸附剂材料还包括水吸附热、水吸附能力、目标分子吸附热、目标分子吸附能力，以及
其中所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述水吸附能力乘以所述水吸附热的乘积总和大于所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的所述目标分子吸附能力乘以所述目标分子吸附热的乘积总和。
39.根据权利要求35至38中任意一项所述的吸附剂接触器，其中：所述一种或多种第一吸附剂材料和所述一种或多种第二吸附剂材料的热容量总和等于或大于所形成混合吸附剂结构的热容量的75％。
40.根据权利要求35至39中任意一项所述的吸附剂接触器，还包括：在层流条件下在2000达西至40000达西之间的渗透率值。
41.根据权利要求40所述的吸附剂接触器，其中：所述渗透率值在所述第一端口和所述第二端口之间。
42.根据权利要求35至41中任意一项所述的吸附剂接触器，其中：所述第一端口和所述第二端口位于所述流体通道的相对端和/或所述多个所述形成混合吸附剂结构的相对端。
43.根据权利要求35至42中任意一项所述的吸附剂接触器，其中：所述吸附剂接触器是平行通道吸附剂接触器。
44.一种用于分离气流的吸附气体分离方法，所述气流至少包括第一分子和第二分子，该吸附气体分离方法包括：
(a)提供权利要求35-43中任意一项所述的吸附剂接触器，该吸附剂接触器有多个形成混合吸附剂结构；
(b)使得所述气流进入所述吸附剂接触器的所述第一端口或所述第二端口；
(c)将所述第一分子的至少一部分吸附在所述形成混合吸附剂结构上和/或所述形成混合吸附剂结构中，该形成混合吸附剂结构有至少一种或多种第一吸附剂材料或者所述一种或多种耐受性吸附剂材料以及一种或多种第二吸附剂材料或者所述一种或多种不耐受性吸附剂材料；
(d)从所述吸附剂接触器的所述第一端口或所述第二端口回收富含所述第二分子的第一产物流体；
(e)使得蒸汽流进入所述吸附剂接触器的所述第一端口；
(f)解吸吸附在所述形成混合吸附剂结构、所述一种或多种第一吸附剂材料、所述一种或多种耐受性吸附剂材料、所述一种或多种第二吸附剂材料和所述一种或多种不耐受性吸附剂材料中的至少一种上的所述第一分子的至少一部分；以及
(g)从所述吸附剂接触器的所述第二端口回收所述第一分子的至少一部分。
45.根据权利要求44所述的吸附气体分离方法，还包括：在步骤(e)中产生水吸附热和/或冷凝热，并使用所述水吸附热作为解吸热，用于解吸吸附在步骤(f)中的所述形成混合吸附剂结构、所述一种或多种第一吸附剂材料、所述一种或多种耐受性吸附剂材料、所述一种或多种第二吸附剂材料和所述一种或多种不耐受性吸附剂材料中的至少一种上的所述第一分子的至少一部分。
46.根据权利要求44或45所述的吸附气体分离方法，在步骤(g)之后，还包括以下中的至少一个：
在步骤(f)中使得相对湿度小于在所述吸附剂接触器中的相对湿度的气流进入，并从所述吸附剂接触器中回收水；和/或
在所述吸附剂接触器中施加真空，并从所述吸附剂接触器中回收水。
47.根据权利要求44、45或46所述的吸附气体分离方法，其中：所述第一分子是二氧化碳分子、硫氧化物分子或氮氧化物分子中的至少一种。
48.根据权利要求44、45或46所述的吸附气体分离方法，其中：所述第二分子是氮气分子或氧气分子。
49.根据权利要求44至48中任意一项所述的吸附气体分离方法，其中：在步骤(e)中，所述蒸汽流还包括在100℃至120℃之间的范围内的温度。
50.根据权利要求44至49中任意一项所述的吸附气体分离方法，其中：在步骤(e)中，还包括使得所述蒸汽流以如下量来进入：使所述一种或多种耐受性吸附剂材料饱和的量或更少的量、使所述一种或多种耐受性吸附剂材料和仅一部分所述一种或多种非耐受性吸附剂材料饱和的量、或者以不足以使所述一种或多种耐受性吸附剂材料和所述一种或多种非耐受性吸附剂材料都饱和的量。
51.根据权利要求44至50中任意一项所述的吸附气体分离方法，其中：在步骤(e)中，还包括使得所述蒸汽流在与所述一种或多种第二吸附剂材料或所述一种或多种非耐受型吸附剂材料接触之前接触所述一种或多种第一吸附剂材料或所述一种或多种耐受性吸附剂材料。
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