通过热扩散进行废气处理的制作方法

背景技术：

1、二氧化碳(co2)和其他污染物，诸如氮氧化物(nox)(例如，(no)、二氧化氮(no2)和其他氮和氧的化合物)和硫氧化物(sox(例如，二氧化硫(so2)、三氧化硫(so3)和其他硫和氧的化合物)对世界能源结构、特别是在交通运输领域中可持续和安全使用碳氢化合物提出了挑战。例如，全球约四分之一的温室气体排放来自交通运输领域。减少温室气体排放的目标已经开始影响新的排放法规，从而为使用燃料燃烧为运输车辆提供动力带来新的技术和成本挑战。例如，已经实施了用于控制排气管的废气排放的法规，这些法规要求减少车辆污染物排放。

2、车辆污染物排放的控制通常通过设计更清洁的车辆燃烧燃料来实现。例如，去除车用燃料中的铅并降低硫水平，以降低污染物排放。减少排放污染物的其他尝试包括使用移动碳捕获策略，这些策略使用多孔固体吸附剂来吸附和捕获排放气体中的碳。

3、已经提出了使用不同技术进行气体分离，这些技术例如为热扩散、质量扩散、低温分离、变压/变温吸收/吸附。例如，研究了先前使用热扩散的方法，以使用微腔级联结构来确定两个板之间的热扩散的影响。然而，这种方法仅考虑用于两种二元气体、co2和氢气(h2)的分离。

技术实现思路

1、提供该概述是为了介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。该概述不旨在识别要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在用作限制要求保护的主题的范围的辅助。

2、在一方面，本文公开的实施例涉及一种包括内燃机(combustion engine，或称为燃烧发动机)以及经由烟道管线流体连接到内燃机的热扩散单元的系统。热扩散单元可以包括以平行配置组装的多个板，其中板包括加热板对，加热板对具有延伸在加热板之间的加热流体间隙；以及冷却板对，冷却板对具有延伸在冷却板对之间的冷却流体间隙。扩散片可位于加热板对和冷却板对之间，其中扩散片在第一侧与一个加热板接合并且在相对侧与一个冷却板接合。扩散片可以包括以重复图案布置的多个互连的热扩散单元格(cell)，其中热扩散单元格由多个共用壁限定；流体连接相邻的热扩散单元格的至少一个加热通道；以及流体连接相邻的热扩散单元格的至少一个冷却通道。

3、在另一方面，本文公开的实施例涉及一种包括内燃机以及经由烟道管线流体连接到内燃机的热扩散单元的系统。热扩散单元可以包括加热壁；冷却壁；限定在加热壁和冷却壁之间的多个热扩散单元格；通过第一组热扩散单元格形成并流体连接第一组热扩散单元格的多个加热通道，其中加热通道与加热壁相邻；以及通过第二组热扩散单元格形成并流体连接第二组热扩散单元格的多个冷却通道，其中冷却通道与冷却壁相邻。第一组中的至少一个热扩散单元格可以与第二组中的至少一个热扩散单元格相同，并且第一组中的至少一个热扩散单元格可以与第二组中的至少一个热扩散单元格分离，使得流经第一组热扩散单元格的加热流体与流经第二组热扩散单元格的冷却流体分离。

4、在又一方面，本文公开的实施例涉及一种减少燃烧废气中的碳的方法，其包括将燃烧废气热扩散成富碳气体和贫碳气体。热扩散燃烧废气可以包括加热热扩散单元中与扩散片的第一侧接合的加热板，冷却与扩散片的相对侧接合的冷却板，以及引导燃烧废气通过扩散片，其中扩散片具有多个热扩散单元格，多个热扩散单元格经由邻近接合的加热板形成的多个加热通道和经由邻近接合的冷却板形成的多个冷却通道流体连接，其中燃烧废气的富碳气体或贫碳气体中的一种流经加热通道，并且富碳气体或贫碳气体中的另一种流经冷却通道。可以将富碳气体从扩散片的出口引导通过第一流线(flowline)，以及可以将贫碳气体从扩散片的出口引导通过第二流线。

5、要求保护的主题的其他方面和优点将从以下描述和所附权利要求中显而易见。

技术特征：

1.一种系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述热扩散单元还包括：

3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述热扩散单元还包括：

4.根据权利要求3所述的系统，其中第一个所述扩散片的出口端流体连接到第二个所述扩散片的入口端。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述热扩散单元格的所述重复图案包括多行彼此偏移的热扩散单元格，使得第一行中的第一热扩散单元格的加热通道流体连接第二行中的第二热扩散单元格，并且所述第一热扩散单元格的冷却通道流体连接所述第二行中的第三热扩散单元格。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括连接在所述扩散片的出口端处的流体分流器，其中所述流体分流器包括：

7.一种系统，包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述热扩散单元还包括：

9.根据权利要求8所述的系统，还包括流体连接在加热流体源和所述加热流体间隙之间的加热流体管线，其中所述加热流体管线的部分与所述烟道管线的部分相邻。

10.根据权利要求8或9所述的系统，还包括流体连接在冷却流体源和所述冷却流体间隙之间的冷却流体管线。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中第一热扩散单元格的第一加热通道流体连接到第二热扩散单元格，并且所述第一热扩散单元格的第一冷却通道流体连接到第三热扩散单元格。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的系统，还包括沿所述烟道管线设置的至少一个废气处理系统。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的系统，还包括连接在所述热扩散单元的出口端处的流体分流器，其中所述流体分流器包括：

14.一种减少燃烧废气中的碳的方法，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述热扩散单元格中的所述加热通道与所述冷却通道流体连接到不同的热扩散单元格。

16.根据权利要求14或15所述的方法，还包括将所述富碳气体和所述贫碳气体引导至第二扩散片。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，还包括改变所述燃烧废气通过所述扩散片的流速以调节所述富碳气体和所述贫碳气体的扩散浓度。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中所述富碳气体包括二氧化碳，所述方法还包括压缩和液化所述富碳气体。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其中通过使加热流体流过所述加热板的与所述扩散片相对的一侧来加热所述加热板，并且其中通过使冷却流体流过所述冷却板的与所述扩散片相对的一侧来冷却所述冷却板。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括在引导所述燃烧废气通过所述扩散片之前使用所述燃烧废气预热所述加热流体。

技术总结热扩散单元(120、200)经由烟道管线(130、132)流体连接到内燃机(100)。热扩散单元(120、200)具有以平行配置组装的多个板(212、214)，其包括加热板对(212)和冷却板对(214)，加热板对(212)具有延伸在加热板对(212)之间的加热流体间隙(226)，冷却板对(214)具有延伸在冷却板对(214)之间的冷却流体间隙(236)。扩散片(240)位于加热板对(212)和冷却板对(214)之间，使得扩散片(240)在第一侧与一个加热板(212)接合，并且在相对侧与一个冷却板(214)接合。扩散片(240)包括以重复图案布置的多个互连的热扩散单元格(310)。技术研发人员：费特希·科哈里德,克里斯托斯·卡拉马拉斯受保护的技术使用者：沙特阿拉伯石油公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15