[发明专利]通过直接接触热交换将可冷凝蒸气与气体分离的系统和方法

权利要求书

1.用于通过凝华可冷凝蒸气将所述可冷凝蒸气与轻质气体分离的系统，包括：

直接接触热交换器(DCHE)单元，其包括在容器内的非挥发性热交换液体(NVHEL)，所述容器具有工艺流入口、轻质气体出口和凝华固体出口；

工艺流入口，其被配置来引起包含可冷凝蒸气的工艺流直接接触所述容器内的所述NVHEL，其中所述系统被配置来将所述NVHEL冷却至使得所述NVHEL与所述工艺流的直接接触引起所述可冷凝蒸气凝华并且形成分离的冷却气体以及包括凝华固体和所述NVHEL的浆液的温度和压力，所述分离的轻质气体流通过所述轻质气体出口离开所述DCHE容器，所述凝华固体通过所述凝华固体出口离开所述DCHE容器；和

固体分离器，其将所述凝华固体的至少一部分与所述NVHEL分离。

2.权利要求1所述的系统，其中所述固体分离器在所述DCHE容器的所述凝华固体出口的下游。

3.权利要求1所述的系统，进一步包括流体再循环回路，其提供从所述凝华固体出口至所述DCHE的所述NVHEL入口的流体路径，并且包括再循环热交换器。

4.权利要求3所述的系统，其中所述轻质气体出口连接至所述再循环热交换器，以冷却所述NVHEL。

5.权利要求1所述的系统，其中所述工艺流入口与烟道气源流体连通。

6.权利要求1所述的系统，其配置来在大约5psi压力至大约500psi范围内的压力下操作。

7.权利要求1所述的系统，其配置来在大约大气压力至大约5psi范围内的压力下操作。

8.权利要求1所述的系统，进一步包括同流式上游热交换器，其配置来使用在所述DCHE的所述轻质气体出口下游的所述分离的轻质气体冷却在所述DCHE单元上游的工艺流。

9.权利要求1所述的系统，进一步包括同流式上游热交换器，其配置来使用在所述DCHE的所述固体出口下游的所述分离的固体冷却在所述DCHE单元上游的工艺流。

10.权利要求1所述的系统，其中所述DCHE容器包括多个多孔分流器，其配置来引起所述NVHEL和所述工艺流之间的接触。

11.用于分离可冷凝蒸气的系统，其包括多个分级子系统，其中每个子系统包括权利要求1中所述的系统，其中所述分级子系统的所述DCHE单元被分级，以在一定的温度和条件范围内提供固体移出，并且其中所述分级在所述分级子系统的热交换器中保持逆流热交换，或提供错流热交换或并流热交换或它们的组合。

12.权利要求1所述的系统，其中所述NVHEL入口与在所述DCHE中产生NVHEL小滴的内部喷洒器流体连通。

13.权利要求1所述的系统，其中所述DCHE包括与将所述工艺流注入所述NVHEL的所述工艺流入口流体连通的分布设备。

14.用于通过升华可冷凝蒸气将所述可冷凝蒸气与气体分离的方法，包括：

提供包括可冷凝蒸气和轻质气体的工艺流；

使用一个或多个上游热交换器冷却所述工艺流；

提供直接接触热交换器(DCHE)，其包括在容器内的非挥发性热交换液体(NVHEL)；

将所述工艺流引入所述DCHE，并且将所述NVHEL内的所述可冷凝蒸气凝华，以形成冷却的轻质气体以及包括凝华固体和所述NVHEL的浆液；

将所述浆液与所述冷却的轻质气体分离，以产生分离的轻质气体流；和

将所述凝华固体的至少一部分与所述NVHEL分离。

15.权利要求14所述的方法，其中所述NVHEL选自甲基环戊烷、甲基环己烷、氟化烃或氯化烃、或它们的组合。

16.权利要求14所述的方法，其中所述凝华固体和所述NVHEL作为浆液从所述DCHE中移出，并且在加压所述浆液之前或之后，在所述DCHE外部的固体分离器中将所述凝华固体与所述NVHEL分离。

17.权利要求14所述的方法，其中所述NVHEL在与所述凝华固体分离之后被再循环至所述DCHE。

18.权利要求17所述的方法，其中所述分离的轻质气体流用于再循环热交换器中，以冷却再循环的NVHEL。