CN101460234A - 回收中等纯度的二氧化碳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通常涉及从至少含有CO2和H2的物流(如合成气)中回收纯度约≥80摩尔％的二氧化碳(CO2)的真空变压吸附(VPSA)方法和设备。对CO2 VPSA的进料可以高于环境压力。CO2 VPSA单元产生两股物流，富含H2的物流和CO2产物物流。过程循环的步骤选择为使过程中的H2损失最小或没有，且无需额外的处理设备。回收的CO2可进一步提浓、封存或用于诸如提高油回收率(EOR)的应用中。

Description

回收中等纯度的二氧化碳的方法
技术领域
本发明总的说来涉及从至少含有CO2和H2的物流(如合成气)中回收纯度约≥80摩尔％的二氧化碳(CO2)的真空变压吸附(VPSA)方法和设备。对CO2VPSA的进料可以高于环境压力。CO2VPSA单元产生两股物流，富含H2的物流和CO2产物物流。过程循环(cycle)的步骤选择为使过程中的H2损失最小或没有，且无需额外的处理设备。回收的CO2可进一步提浓、封存(sequester)或用于诸如强化采油(EOR)的应用中。
背景技术
蒸汽甲烷重整(SMR)是大量生产氢气(H2)的主要方法。在天然气的催化转化后，按如下方程(1)产生CO和H2：
(1)
Figure A200780020678D00071
根据方程(2)对气体混合物进行变换(通过水-煤气变换反应)以进一步产生H2：
(2)
Figure A200780020678D00072
在水-煤气变换反应之后，通常的产物气体具有介于约100-500psia的压力，介于约60-150℉的温度，和60-80摩尔％ H2、15-25摩尔％ CO2、0.1-5摩尔％ CO、3-7摩尔％ CH4、0-5摩尔％ N2的组成，并被水饱和。随后将该气体混合物进料至变压吸附(PSA)单元，以产生高纯H2(例如纯度至少99％的H2)。
在某些现有H2生产设备中，胺单元置于变换反应器和H2PSA单元之间，以从变换反应器产生的物流中提取CO2。然而，这种方法耗能过多。此外，胺单元难以操作，并且公知存在操作问题，例如腐蚀、流体损失等等。
美国专利4,171,206涉及从SMR废气中以高CO2(99.9+％)回收率生产高纯CO2(99.99+％)和高纯H2(99.99+％)。该专利公开了两列吸附床，在进料和再加压(re-pressurization)步骤的过程中这两列吸附床彼此连通。CO2列中的床采用了高纯CO2的高压冲洗步骤。同一床按照这种步骤来进行减压和排空。对减压的气体进行再压缩，并用于高压冲洗。高压高纯冲洗步骤的排出物再循环至进料。
美国专利4,299,596涉及通过应用两列床生产两种高纯产物，在进料和并流减压步骤过程中这两列床结合成整体。通过再次压缩后的并流减压气体对产生更强烈吸附的物质的列进行吹扫(purge)。可将并流减压气体的一部分再循环用于再加压。排空和放气步骤产生了更强烈吸附的物质的一部分和吹扫气体的一部分。
美国专利4,770,676涉及从垃圾填埋气体生产甲烷和CO2。其为集成的变温吸附(TSA)和变压吸附(PSA)方法。PSA产生的废物再生所述TSA。
美国专利4,840,647涉及从含10-30％ CO2的环境压力进料物流生产≥95％的CO2。所述加工步骤是进料、并流排空、逆流排空以产生产物和再加压步骤。并流排空气体用于压力均衡/再加压，并与进料混合。
美国专利4,857,083考虑从气体混合物生产CO2。在进料步骤的末尾，进料柱的排放端与排空床的入口端连接，以降低该床内的压力。随后通过排空产生二氧化碳。之后进行增压步骤。
美国专利4,913,709涉及生产两种高纯产物。该文献建议使用两列床，在进料和再加压步骤过程中这两列床结合成整体。通过在排空步骤过程中得到的更强烈吸附的物质对产生所述更强烈吸附的物质的列进行吹扫。该吹扫在低压进行，并且在床减压后进行。吹扫步骤中的排出物经再压缩，并再循环作为进料。
美国专利4,915,711公开了使用单列床生产两种高纯产物。通过在排空步骤中得到的更强烈吸附的物质对床进行吹扫。该吹扫在低压进行，并且在床减压后进行。吹扫步骤和减压步骤中的排出物经再压缩，并再循环作为进料。
美国专利5,026,406公开了通过使用单列床来生产两种高纯产物。通过在排空步骤中得到的更强烈吸附的物质对床进行吹扫。该吹扫在低压进行，并且在床减压后进行。吹扫步骤和减压步骤中的排出物经再压缩，并再循环作为进料。
美国专利5,051,115由气体混合物以高纯度生产了更强烈吸附的物质。通过所述高纯度的强烈吸附物质来进行并流吹扫步骤。该吹扫物流和产物在排空步骤中获得。排空步骤的排出物再循环用于再加压。
美国专利5,248,322涉及具有四步的方法：吸附、减压、排空和通过减压气体的一部分进行压力补偿，以及再加压。减压气体的第一部分(更高压)再循环，而第二部分(更低压)用于压力补偿。
美国专利5,354,346涉及具有五步的方法：吸附、减压、低压并流吹扫、排空和通过减压和低压吹扫排出气体的一部分进行压力补偿，以及再加压。减压气体的第一部分(更高压)再循环，而第二部分(更低压)和低压吹扫排出气体用于压力补偿。
美国专利6,245,127论述了从低压气体混合物以恒定纯度产生CO2。其采用同步吹扫和排空步骤。逆流吹扫通过吸附更弱的物质进行。
需要提供经济上有利的回收CO2的方法和设备。还需要相对于现有技术更有效且更易于使用的这类方法和设备。
发明内容
本发明通常涉及从至少含有CO2和H2的物流(如合成气)中回收纯度约≥80摩尔％的二氧化碳(CO2)的真空变压吸附(VPSA)方法和设备。对CO2VPSA的进料可以高于环境压力。CO2VPSA单元产生两股物流，富含H2的物流和CO2产物物流。过程循环的步骤选择为使过程中的H2损失最小或没有，且无需额外的处理设备。
根据本发明产生的二氧化碳可用于任何所需的目的。例如且非限制性地，如本文所述产生的CO2可用于液化以产生食品级质量的产物，用于提高油回收率的超临界CO2，或仅仅用于封存的CO2以避免在大气中增加温室气体以满足规章的要求。
本发明利用吸附剂由高压减压至低压，来提高床内的CO2浓度。在CO2浓度提高后，通过进一步减压产生CO2产物。这能够实现是因为以下认识，对某些吸附剂从高压到减压至低压提高了吸附床内的CO2浓度。因此，可以消除对现有技术中所用的冲洗、吹扫和/或再循环步骤的需求。这进而使得能消除对某些旋转电机部件(如冲洗压缩机、吹扫压缩机和循环压缩机)和相应的能源需求，从而提供比现有技术的系统操作更简单且更经济的方法和设备。本发明方法不需要蒸汽，从而预期能减少CO2分离的成本。
为了提高CO2回收率，并最小化或消除H2损失，本发明使用减压的气体来增加或提高低压床内的压力。因此，床减压提高了产物中的CO2浓度，并且同时通过用单元内的其他床进行补偿，提高了CO2回收率并最小化或消除了H2损失。
所述方法的另一明显特征是最终的减压气体(图2、6、或7中的步骤序号5(DPf)，或图5、10、11或12的步骤4(DPf))没有浪费。相反，该气流现在是富含CO2的，可用于两种方式中的任一种或结合使用。首先，最终减压气流可与排空步骤中产生的CO2混合。在该实施方案中，混合的气体构成了所述CO2产物。在替代方案中或进一步地，最终的减压气流部分或全部通过处于排空中的床。在该实施方案中，排空的气体构成了CO2产物。以这种方式，预期CO2VPSA的H2损失会最小化或完全消除。
本发明的另一特征是通过减少对H2PSA单元的进料物流中的CO2，预期从H2PSA单元的H2回收会提高。
在优选的CO2VPSA设备安装在蒸汽甲烷重整器(SMR)/变换反应器和H2PSA单元之间的实施方案中，H2PSA单元的进料物流中的CO2量减少，从而提高了从H2PSA单元的H2回收。在本发明的其他实施方案中，可通过部分氧化反应器等等来提供进料物流。在这些实施方案中任一方案中，对CO2VPSA单元的进料物流是至少含有H2和CO2的高压(例如100-500psia)物流。
通过消除上述的硬件(即旋转电机)及相应的能源需求，预期本发明相对于现有技术能更有效地从合成气或其他至少含CO2和H2的物流产生CO2。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，应当参照以下结合附图进行的具体描述，其中：
图1说明了本发明的实施方案，其中CO2VPSA单元置于H2PSA单元的上游；
图2说明了本发明一实施方案的具有6个床、三个压力补偿步骤和贯穿排空床的流动的CO2VPSA单元的循环步骤框图(cycle stepchart)；
图3显示了图2的CO2 VPSA单元的示意图；
图4显示了图2和3所示的CO2 VPSA单元操作的阀顺序；
图5说明了本发明的具有5个床、两个压力补偿步骤和贯穿排空床的流动的CO2 VPSA单元的替代的循环步骤框图；
图6说明了本发明的具有7个床、三个压力补偿步骤和贯穿排空床的流动的CO2 VPSA单元的替代的循环步骤图；
图7说明了本发明另一实施方案的具有6个床、三个压力补偿步骤和直接混合的CO2 VPSA单元的另一循环步骤；
图8显示了图7的CO2 VPSA单元的示意图；
图9显示了图7和8所示的CO2 VPSA单元操作的阀顺序；
图10说明了本发明的具有5个床、两个压力补偿步骤和直接混合的CO2 VPSA单元的又一循环步骤图；
图11说明了本发明的具有8个床、两个压力补偿步骤和直接混合的CO2 VPSA单元的又一循环步骤图，其中两个床是连续进料且至少两个床连续处于排空状态；以及
图12说明了本发明的具有11个床、两个压力补偿步骤和直接混合的CO2 VPSA单元的另一循环步骤图，其中三个床是连续进料且两个床连续处于排空状态。
具体实施方式
如上所述，本发明通常涉及从至少含有CO2和H2的物流(如合成气)中回收纯度约≥80摩尔％的CO2的真空变压吸附(VPSA)方法和设备。对CO2 VPSA的进料可以高于环境压力。CO2 VPSA单元产生两股物流，富含H2的物流和CO2产物物流。
根据本发明产生的二氧化碳可用于任何所需的目的。例如且非限制性地，如本文所述产生的CO2可用于液化以产生食品级质量的产物，用于提高油回收率的超临界CO2，或仅仅用于封存的CO2以避免在大气中增加温室气体以满足规章的要求。
如本文具体论述的，所述方法的明显特征是最终的减压气体(图2、6、或7中的步骤序号5(DPf)，或图5、10、11或12的步骤4(DPf))没有浪费。相反，该气流(现在富含CO2)可用于两种方式中的任一种或结合使用。首先，最终减压气流可与处于排空中的另一床产生的CO2混合。在该实施方案中，混合的气体构成了所述CO2产物。在替代方案中或进一步地，最终的减压气流部分或全部通过排空中的床。在该实施方案中，排空的气体构成了CO2产物的至少一部分。以这种方式，预期CO2VPSA的H2损失会最小化或完全消除。
在本发明的优选实施方案中且如图1所示，系统10包括置于H2PSA单元28上游的CO2VPSA单元30。如上所述，天然气12和蒸汽14可在蒸汽甲烷重整器16中重整以产生物流18，如以上方程(1)所示。随后物流18进料入变换反应器20以产生物流22，如方程(2)所示，其也在上文中进行了描述。
物流22可通过物流24进料入CO2VPSA单元30。因此，阀26通常处于关闭位置，并且当CO2VPSA单元不使用时才处于开启位置。本领域技术人员可以理解，根据所需处理能力(即CO2回收率)阀26可选择地处于部分开启位置。
当图1中所示的配置与本发明的方法和设备一起使用时，可产生富含CO2的物流36(如≥80摩尔％)以及富含H2的进料32，该进料预期由H2PSA单元28产生高H2回收率38。氢气PSA单元28也可产生用于设备10的燃料40。
本发明认识到CO2选择性吸附剂层的减压提高了吸附床内的CO2浓度。更具体地，本发明认识到并且利用吸附剂从高压(如100-500psia)减压至低压(即接近环境压力和/或低于环境压力)来提高床内的CO2浓度。
本文所用的进料入本发明的CO2单元的“进料物流”是至少含有H2和CO2的压力介于约100-500psia(如375psia)的物流。在通过多次减压提高了CO2浓度后，其可用于通过进一步减压来生产CO2产物。对于某些吸附剂，从高压减压至低压会提高该吸附床内的CO2浓度。所述方法中的这一步骤可用于消除现有技术中所述的多个处理步骤。因而能够消除多个旋转电机部件(如冲洗压缩机、吹扫压缩机、循环压缩机)和相关的能量需求，从而提供能够改善操作并提高效率的方法和系统。
如上所述，本发明的CO2VPSA方法和设备可用于从诸如合成气的进料气产生纯度约80摩尔％的CO2。在本发明一实施方案中，所述方法提供了贯穿排空床的流动(参见例如图2-6)。贯穿流动(flowthrough)实施方案可使用不同数量的床和压力补偿步骤来实现。例如，可利用6个床和三个压力补偿步骤来实现贯穿排空床的流动(图2-4)。可选择地，可利用5个床和两个压力补偿步骤(图5)或者7个床和三个压力补偿步骤(图6)来实现贯穿排空床的流动。在这些方法中任意方法的任何时刻，所述床必然处于以下步骤类型中的一个：进料(feed)、减压(depressurization)、排空(evacuation)、压力补偿(pressureequalization)以及再加压(repressurization)。此外，在图6所示实施方案的循环中可包括吹扫步骤。
在本发明的其他替代实施方案中，CO2VPSA方法和设备可用于通过直接混合从诸如合成气的进料气体产生纯度为约80摩尔％的CO2。在这类实施方案中，最终减压步骤(DPf)过程中产生的CO2产物不通过另一排空床。相反，该物流直接与来自排空床的物流混合。在一个优选且示例性的实施方案中，这可利用具有6个床和三个压力补偿步骤的CO2VPSA单元来实现(图7-9)。在其他实施方案中，这可通过使用具有5个床和两个压力补偿步骤的CO2VPSA单元来实现(图10)。在这些方法中任意方法的任何时刻，所述床必然处于以下步骤类型中的一个：进料、减压、排空、压力补偿以及再加压。
也可使用贯穿流动和直接混合的组合。在这类实施方案中，减压步骤(DPf)中产生的物流一部分在排空下贯穿床流动，而剩余部分与离开排空床的物流直接混合。
在需要提高设备能力的实施方案中，可采用图11和12所示的实施方案。更具体地，图11显示了本发明一实施方案的循环步骤框图，其中使用了两个压力补偿和8个床，以及直接混合。在该实施方案中，两个床为连续进料，而至少两个床为连续排空。预期这种设置使得能提高设备的能力。图12显示了本发明一实施方案的循环步骤图，其中使用了两个压力补偿和11个床，以及直接混合。在该实施方案中，三个床为连续进料而两个床为连续排空。同样预期这种设置使得能提高设备的能力。在这些方法中任意方法的任何时刻，所述床必然处于以下步骤类型中的一个：进料、减压、排空、压力补偿以及再加压。
在任意所述实施方案中，每一床优选填充有至少两层吸附剂。床中朝向进料端的吸附剂层(即水选择性吸附剂层)的类型和尺寸选择为去除进料物流中的水分，从而任何残余的水分都不会降低主(即CO2-选择性)吸附剂层的性能。所述水选择性吸附剂层还优选能从进料物流中去除杂质(如痕量的硫或重碳氢化合物)，达到这类杂质存在的程度。所述主、第二吸附剂层(即CO2-选择性吸附剂层)用于从充分去除水分的进料物流中选择性地吸附CO2。
对于第一吸附剂层(即水-选择性吸附剂层)，优选诸如活性氧化铝、硅胶或沸石分子筛的吸附剂。这些吸附剂只是说明性的，并且其他能去除足量水分的吸附剂同样适用于本发明。这类吸附剂的优选特性包括：高压碎强度性能、高抗磨性、大堆积密度、低颗粒间空隙率、高热容量、大热导率、低压降，并且在液态水中稳定。
水-选择性吸附剂层后的主吸附剂层(即CO2-选择性吸附剂层)优选具有以下特性：高选择性、高工作容量、动力学速度快和低吸附热。这类吸附剂的典型例子包括，但不限于，NaY、HY、NaX、硅胶和活性炭。主吸附剂层(即CO2-选择性层)的其他优选物理性质包括：高压碎强度、高抗磨性、大堆积密度、低颗粒间空隙率、高热容量、大热导率，以及进料和排空步骤中压降低。
本领域技术人员可以理解，在本发明中可使用含有两种吸附剂的复合混合层，只要所述吸附剂的特性满足要求。现在参见图2-4，描述了本发明的第一实施方案，其具有6个床(A1-A6)，并采用了十个步骤以及贯通排空床的流动来从合成气产生富集的CO2。处理步骤包括：
1.进料步骤.至少含有CO2和H2气体、压力介于约100-500psia(如约375psia)且由变换反应器20产生的进料物流24(图1所示)转移至本发明的CO2VPSA单元。来自CO2VPSA单元(图1中的单元30)的高压排出物32(即富含H2的物流)被送至H2PSA单元28，从而产生高压、高纯的H2产物(图1中的物流38)。在预定时间后或CO2突破处于进料24的床后，进料步骤终止。
2.并流(CoC)减压1(DP1).将现在处于高进料压力(如100-500psia)的已完成进料步骤的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图2所示)或相反(图2中未显示)的方向减压至中等压力(如80-400psia)。
3.并流(CoC)减压2(DP2).将现在处于中等压力(如80-400psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图2所示)或相反(图2中未显示)的方向进一步减压至更低压力(如60-300psia)。
4.并流(CoC)减压3(DP3).将现在处于次中等压力(如60-300psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图2所示)或相反(图2中未显示)的方向进一步减压至更低压力(如50-200psia)。
5.最终减压(DPf).将现在处于低于步骤4开始时的压力(约50-200psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图2所示)和/或相反(图2中未显示)的方向进一步减压至接近环境压力的压力(约20psia)。如图2中的箭头所示(即从DPf至排空床的箭头)，来自该步骤(DPf)的物流贯穿排空床(如图2中：在各自的循环步骤上由床1至床6，床2至床1，床3至床2，床4至床3，床5至床4或床6至床5)流动。
6.排空.将现在接近环境压力(约20psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(图2中未显示)或相反(图2中所示)的方向排空至预定的低压，低于环境压力的压力(约1-12psia)。如图2所示，以及上述步骤5(DPf)的描述中所指出的，该床接收来自另一处于DPf步骤的床的气体。来自排空床的气体构成了CO2产物物流。
7.逆流(CcC)压力补偿3(PE3).排空的床现在沿与进料流相同(图2中未显示)或相反(图2中所示)的方向压力补偿至步骤4(DP3)产生的气体的压力范围(即至约50-200psia)。该步骤通过将来自步骤4的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
8.逆流(CcC)压力补偿2(PE2).步骤7中经压力补偿的床现在沿与进料流相同(图2中未显示)或相反(图2中所示)的方向压力补偿至步骤3(DP2)产生的气体的压力范围(即至约60-300psia)。该步骤通过将来自步骤3的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
9.逆流(CcC)压力补偿1(PE1).步骤8中经压力补偿的床现在沿与进料流相同(图2中未显示)或相反(图2中所示)的方向压力补偿至步骤2(DP1)产生的气体的压力范围(即至约80-400psia)。该步骤通过将来自步骤2的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
10.再加压(FeRP).通过进料气体或者通过处于步骤1的另一床产生的排出物(即进料排出物)的一部分将压力补偿后的床再次加压至进料压力(100-500psia)。再加压至进料压力后，该床现在准备好返回至步骤1了。
所述的十步过程是CO2VPSA单元中的一个床的一个循环。上述对于这种贯通排空床流动的实施方案的十个步骤是以循环方式与该单元内的其他床一起进行的，从而步骤1的进料-输入和进料-排出是连续的。此外，排空步骤(序号6)设计为连续的。这确保了真空泵连续操作，并且对CO2VPSA单元或H2PSA单元的进料-输入没有间断。在上述实施方案中采用了6个吸附床来保持关键处理步骤的连续性。
图2所示循环的示例性的相应硬件和相应的CO2VPSA方法的流程图如图3所示。图3中的各个阀可按图4所示的方式操作，以执行上述六床方法的十个步骤。应当理解，所示的压力和步骤持续时间仅用于说明的目的。本领域技术人员可以理解，可使用压力和步骤持续时间的其他组合。
如可从上述描述中理解到的，本发明依靠将至少一种CO2-选择性吸附剂从高压减压至低压来提高床中的CO2浓度。在CO2浓度升高后，通过进一步降低压力来产生CO2产物。这能够实现是基于以下认识，即对于某些吸附剂，从高压减压至低压会提高该吸附剂上的CO2浓度。
在图2-4所示及上述的实施方案中，最终减压(步骤序号5，DPf)期间产生的气体贯穿排空床流动，如图2的循环步骤图中的箭头所示。通过以这种方式利用最终减压的气体物流(步骤序号5)，CO2VPSA单元的H2损失最小或没有损失。
采用最终减压气体物流(DPf)贯穿排空床流动的替代和额外的示例性实施方案如图5和6所示。
现在参见图5，显示了采用5个床和两个压力补偿步骤的八步方法的循环步骤图。除步骤DP3和PE3被省略外，这些循环步骤以与如上参照图2所描述的那些步骤类似的方式执行。更具体地，图5的循环步骤包括如下：
1.进料步骤.至少含有CO2和H2气体、压力介于约100-500psia(如约375psia)且由变换反应器20产生的进料物流24(图1所示)转移至本发明的CO2VPSA单元。来自CO2VPSA单元(图1中的单元30)的高压排出物32(即富含H2的物流)被送至H2PSA单元28，从而产生高压、高纯的H2产物(图1中的物流38)。在预定时间后或CO2突破处于进料24的床后，进料步骤终止。
2.并流(CoC)减压1(DP1).将现在处于高进料压力(如100-500psia)的已完成进料步骤的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图5所示)或相反(图5中未显示)的方向减压至中等压力(如80-400psia)。
3.并流(CoC)减压2(DP2).将现在处于中等压力(如80-400psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图5所示)或相反(图5中未显示)的方向进一步减压至更低压力(如60-300psia)。
4.最终减压(DPf).将现在处于低于步骤4开始时的压力(约50-200psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图5所示)和/或相反(图5中未显示)的方向进一步减压至接近环境压力的压力(约20psia)。如图5中的箭头所示(即从DPf至排空床的箭头)，来自该步骤(DPf)的物流贯穿排空床(如图5中所示：在各自的循环步骤上由床1至床5，床2至床1，床3至床2，床4至床3，或床5至床4)流动。
5.排空.将现在接近环境压力(约20psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(图5中未显示)或相反(图5中所示)的方向排空至预定的低压，低于环境压力的压力(约1-12psia)。如图5所示，以及上述步骤4(DPf)的描述中所指出的，该床在DPf步骤持续期间接收来自另一处于DPf步骤的床的气体。来自排空床的气体构成了CO2产物物流。
6.逆流(CcC)压力补偿2(PE2).排空的床现在沿与进料流相同(图5中未显示)或相反(图5中所示)的方向压力补偿至步骤3(DP2)产生的气体的压力范围(即至约60-300psia)。该步骤通过将来自步骤3的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
7.逆流(CcC)压力补偿1(PE1).步骤6中经压力补偿的床现在沿与进料流相同(图5中未显示)或相反(图5中所示)的方向压力补偿至步骤1(DP1)产生的气体的压力范围(即至约80-400psia)。该步骤通过将来自步骤2的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
8.再加压(FeRP).通过进料气体或者通过处于步骤1的另一床产生的排出物(即进料排出物)的一部分将压力补偿后的床再次加压至进料压力(100-500psia)。再加压至进料压力后，该床现在准备好返回至步骤1了。
所述的八步过程是CO2VPSA单元中的一个床的一个循环。上述对于这种贯通排空床流动的实施方案的八个步骤是以循环方式与该单元内的其他床一起进行的，从而步骤1的进料-输入和进料-排出是连续的。此外，排空步骤(序号5)设计为连续的。这确保了真空泵连续操作，并且对CO2VPSA单元或H2PSA单元的进料-输入没有间断。在上述实施方案中采用了5个吸附床来保持关键处理步骤的连续性。
现在参见图6，显示了采用7个床和三个压力补偿步骤的十一步方法的循环步骤图。除在最终减压步骤(DPf)和排空步骤之间包含额外的步骤(Rf)之外，这些循环步骤以与如上参照图2所描述的那些步骤类似的方式执行。更具体地，图6的循环步骤包括如下：
1.进料步骤.至少含有CO2和H2气体、压力介于约100-500psia(如约375psia)且由变换反应器20产生的进料物流24(图1所示)转移至本发明的CO2VPSA单元。来自CO2VPSA单元(图1中的单元30)的高压排出物32(即富含H2的物流)被送至H2PSA单元28，从而产生高压、高纯的H2产物(图1中的物流38)。在预定时间后或CO2突破处于进料24的床后，进料步骤终止。
2.并流(CoC)减压1(DP1).将现在处于高进料压力(如100-500psia)的已完成进料步骤的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图6所示)或相反(图6中未显示)的方向减压至中等压力(如80-400psia)。
3.并流(CoC)减压2(DP2).将现在处于中等压力(如80-400psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图6所示)或相反(图6中未显示)的方向进一步减压至更低压力(如60-300psia)。
4.并流(CoC)减压3(DP3).将现在处于次中等压力(如60-300psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图6所示)或相反(图6中未显示)的方向进一步减压至更低压力(如50-200psia)。
5.最终减压(DPf).将现在处于低于步骤4开始时的压力(约50-200psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图6所示)和/或相反(图6中未显示)的方向进一步减压至接近环境压力的压力(约20psia)。
6.接收吹扫(Rf).DPf(如图6中的床1)产生的物流进料至已完成DPf但尚未进行排空的另一床(如图6中的床7)。在这段时间中(Rf步骤的持续期间)，排出物(如图6中的床7)流向罐42作为CO2产物。在床1的DPf的剩余时间段期间，气体贯穿排空床(如图6中的床7)流动。
7.排空.将现在接近环境压力(约20psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(图6中未显示)或相反(图6中所示)的方向排空至预定的低压，低于环境压力的压力(约1-12psia)。如图6所示，该床(床1)接收来自另一处于DPf步骤的床(床2)的气体。来自排空床的气体构成了CO2产物物流的至少一部分。
8.逆流(CcC)压力补偿3(PE3).排空的床现在沿与进料流相同(图6中未显示)或相反(图6中所示)的方向压力补偿至步骤4(DP3)产生的气体的压力范围(即至约50-200psia)。该步骤通过将来自步骤4的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
9.逆流(CcC)压力补偿2(PE2).步骤7中经压力补偿的床现在沿与进料流相同(图6中未显示)或相反(图6中所示)的方向压力补偿至步骤3(DP2)产生的气体的压力范围(即至约60-300psia)。该步骤通过将来自步骤3的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
10.逆流(CcC)压力补偿1(PE1).步骤9中经压力补偿的床现在沿与进料流相同(图6中未显示)或相反(图6中所示)的方向压力补偿至步骤2(DP1)产生的气体的压力范围(即至约80-400psia)。该步骤通过将来自步骤2的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
11.再加压(FeRP).通过进料气体或者通过处于步骤1的另一床产生的排出物(即进料排出物)的一部分将压力均匀化后的床再次加压至进料压力(100-500psia)。再加压至进料压力后，该床现在准备好返回至步骤1了。所述的十一步过程是CO2VPSA单元中的一个床的一个循环。
上述对于这种贯通排空床流动的实施方案的十一个步骤是以循环方式与该单元内的其他床一起进行的，从而步骤1的进料-输入和进料-排出是连续的。此外，排空步骤(序号7)设计为连续的。这确保了真空泵连续操作，并且对CO2VPSA单元或H2PSA单元的进料-输入没有间断。在上述实施方案中采用了7个吸附床来保持关键处理步骤的连续性。
如上所述，通过使最终减压步骤(DPf)中产生的气体贯穿处于排空过程中和/或进行排空步骤之前的床，可以消除CO2VPSA单元的所有或几乎所有H2损失(图2-6)。在其他实施方案中(图7-12)，通过将两股物流(即DPf和排空步骤的排出物)直接混合也可以实现极少或没有H2损失。
现在参见图7-9，显示了具有6个床(A1-A6)并采用十个步骤的本发明一实施方案，其采用了DPf步骤和排空步骤的CO2气的直接混合来从合成气产生最终的富含CO2的气体。处理步骤包括：
1.进料步骤.至少含有CO2和H2气体、压力介于约(如约375Dsia)且由变换反应器20产生的进料物流24(图1所示)转移至本发明的CO2VPSA单元。来自CO2VPSA单元(图1中的单元30)的高压排出物32(即富含H2的物流)被送至H2PSA单元28，从而产生高压、高纯的H2产物(图1中的物流38)。在预定时间后或CO2突破处于进料24的床后，进料步骤终止。
2.并流(CoC)减压1(DP1).将现在处于高进料压力(如100-500psia)的已完成进料步骤的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图7所示)或相反(图7中未显示)的方向减压至中等压力(如80-400psia)。
3.并流(CoC)减压2(DP2).将现在处于中等压力(如80-400psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图7所示)或相反(图7中未显示)的方向进一步减压至更低压力(如60-300psia)。
4.并流(CoC)减压3(DP3).将现在处于次中等压力(如60-300psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图7所示)或相反(图7中未显示)的方向进一步减压至更低压力(如50-200psia)。
5.最终减压(DPf).将现在处于低于步骤4开始时的压力(约50-200psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图7所示)或相反(图7中未显示)的方向进一步减压至接近环境压力的压力(约20psia)，以产生图8所示的CO2产物36b。该物流可构成CO2产物(图8中的物流36)的一部分。
6.排空.将现在接近环境压力(约20psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(图7中未显示)或相反(图7中所示)的方向排空至预定的低压，低于环境压力的压力(约1-12psia)。来自排空床的气体(图8中的物流36a)构成了CO2产物物流(图中的物流36)的一部分。任选地，在流到罐42之前，可使用鼓风机(未显示)对物流36a进行进一步压缩。
7.逆流(CcC)压力补偿3(PE3).排空的床现在沿与进料流相同(图7中未显示)或相反(图7中所示)的方向压力补偿至步骤4(DP3)产生的气体的压力范围(即至约50-200psia)。该步骤通过将来自步骤4的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
8.逆流(CcC)压力补偿2(PE2).步骤7中经压力补偿的床现在沿与进料流相同(图7中未显示)或相反(图7中所示)的方向压力补偿至步骤3(DP2)产生的气体的压力范围(即至约60-300psia)。该步骤通过将来自步骤3的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
9.逆流(CcC)压力补偿1(PE1).步骤8中经压力补偿的床现在沿与进料流相同(图7中未显示)或相反(图7中所示)的方向压力补偿至步骤2(DP1)产生的气体的压力范围(即至约80-400psia)。该步骤通过将来自步骤2的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
10.再加压(FeRP).通过进料气体或者通过处于步骤1的另一床产生的排出物(即进料排出物)的一部分将压力补偿后的床再次加压至进料压力(100-500psia)。再加压至进料压力后，该床现在准备好返回至步骤1了。如图7进一步显示的，CO2产物36由来自物流36b(步骤6)和36a(步骤7)的CO2通过产物罐42形成。预期产物36的CO2纯度水平为约80摩尔％或更高。
所述的十步过程是CO2VPSA单元中的一个床的一个循环。上述对于这种直接混合实施方案的十个步骤是以循环方式与该单元内的其他床一起进行的，从而步骤1的进料-输入和进料-排出是连续的。此外，排空步骤(序号6)设计为连续的。这确保了真空泵连续操作，并且对CO2VPSA单元或H2PSA单元的进料-输入没有间断。在上述实施方案中采用了6个吸附床来保持关键处理步骤的连续性。
图7所示循环的示例性的相应硬件和相应的CO2VPSA方法的流程图如图8所示。图8中的各个阀可按图9所示的方式操作，以执行上述六床方法的十个步骤。
应当理解，所示的压力和步骤持续时间仅用于说明的目的。本领域技术人员可以理解，可使用压力和步骤的其他组合。在图7-9所示及上述的实施方案中，最终减压(DPf)期间产生的气体与步骤序号6的排空气体混合。从而，CO2VPSA单元的H2损失极小或没有损失。
采用最终减压气体物流(DPf)与排空床产生的气体直接混合的另一示例性实施方案如图10所示。
现在参见图10，显示了采用5个床和两个压力补偿步骤的八步方法的循环步骤图。除步骤DP3和PE3被省略外，这些循环步骤以与如上参照图7所描述的那些步骤类似的方式执行。更具体地，图10的循环步骤包括如下：
1.进料步骤.至少含有CO2和H2气体、压力介于约100-500psia(如约375psia)且由变换反应器20产生的进料物流24(图1所示)转移至本发明的CO2VPSA单元。来自CO2VPSA单元(图1中的单元30)的高压排出物32(即富含H2的物流)被送至H2PSA单元28，从而产生高压、高纯的H2产物(图1中的物流38)。在预定时间后或CO2突破处于进料24的床后，进料步骤终止。
2.并流(CoC)减压1(DP1).将现在处于高进料压力(如100-500psia)的已完成进料步骤的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图10所示)或相反(图10中未显示)的方向减压至中等压力(如80-400psia)。
3.并流(CoC)减压2(DP2).将现在处于中等压力(如80-400psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图10所示)或相反(图10中未显示)的方向进一步减压至更低压力(如60-300psia)。
4.最终减压(DPf).将现在处于低于步骤4开始时的压力(约50-200psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(如图10所示)或相反(图10中未显示)的方向进一步减压至接近环境压力的压力(约20psia)，以产生CO2产物36b。该物流可构成CO2产物(物流36)的一部分。
5.排空.将现在接近环境压力(约20psia)的CO2VPSA床沿与进料流相同(图10中未显示)或相反(图10中所示)的方向排空至预定的低压，低于环境压力的压力(约1-12psia)。来自排空床的气体(图8中的物流36a)构成了CO2产物物流(各图中的物流36)的一部分。任选地，在流到罐42之前，可使用鼓风机(未显示)对物流36a进行进一步压缩。
6.逆流(CcC)压力补偿2(PE2).排空的床现在沿与进料流相同(图10中未显示)或相反(图10中所示)的方向压力补偿至步骤3(DP2)产生的气体的压力范围(即至约60-300psia)。该步骤通过将来自步骤3的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
7.逆流(CcC)压力补偿1(PE1).步骤6中经压力补偿的床现在沿与进料流相同(图10中未显示)或相反(图10中所示)的方向压力补偿至步骤2(DP1)产生的气体的压力范围(即至约80-400psia)。该步骤通过将来自步骤2的CO2保持在VPSA系统内提高了CO2的回收率。这样通过消除将CO2送至废物物流的需求而使CO2的损失最小化。
8.再加压(FeRP).通过进料气体或者通过处于步骤1的另一床产生的排出物(即进料排出物)的一部分将压力补偿后的床再次加压至进料压力(100-500psia)。再加压至进料压力后，该床现在准备好返回至步骤1了。二氧化碳产物36由来自物流36b(步骤4)和36a(步骤5)的CO2通过产物罐42形成。预期产物36的CO2纯度水平为约80摩尔％或更高。
所述的八步过程是CO2VPSA单元中的一个床的一个循环。上述对于这种直接混合的实施方案的八个步骤是以循环方式与该单元内的其他床一起进行的，从而步骤1的进料-输入和进料-排出是连续的。此外，排空步骤(序号5)设计为连续的。这确保了真空泵连续操作，并且对CO2VPSA单元或H2PSA单元的进料-输入没有间断。在上述实施方案中采用了5个吸附床来保持关键处理步骤的连续性。
还可预期，可对本发明进行更改以产生更大量的CO2，从而得到更高的设备能力。例如，技术人员可能需要或希望处理比单真空序列或单容器可处理的(由于流化或输送限制)更高的进料流率。在这种情况下，所述处理步骤可设置为所有时刻均有至少两个床处于进料而至少两个床处于排空。这类示例性的循环步骤图和设置如图11和12所示。替代地或附加地，可使用多个序列。
实施例
在六床中试单元上测试了图7所示的直接混合过程循环，并且预期容易放大。柱的内径(ID)为2.17英寸，且填充床高度为130英寸。柱填充有1.3 lb商业销售的活性氧化铝，10.2 lb商业销售的1/16”NaY小球，且顶部空隙填充有3”的陶瓷球。进料含有2.8％ CO、15.7％ CO2、6.3％ CH4和0.2％ N2，以及余量的H2。进料为375psia。所述过程以循环模式运行，直到达到循环稳态。最终减压步骤(DPf)为从约70到约20psia。随后，排空至约4psia。二氧化碳回收率为约86％，纯度约83％。
上述方法可在进料压力高于100psia的条件下运行，更优选高于300psia(例如，约375psia)。进料气体中的二氧化碳应优选高于10摩尔％，且最优选高于15摩尔％(例如，15-25摩尔％)。进料温度可介于约40-200℉，更优选介于约60-150℉，且最优选约100℉。
在本发明的可选实施方案中，可加入储罐来替代过程循环中的一些吸附床，以储存部分中间体气体物流如减压气体。这些储罐的目的是使进入和流出CO2VPSA单元的物流保持连续。
从而，本发明提供了用于从合成气回收中等纯度(如约≥80摩尔％)的CO2的方法和设备。根据本发明的优选实施方案，采用恒定进料，恒定产物产出，且旋转电机优选持续运转，从而消除了不必要的罐。然而，如果有理由限制吸附床的数量(如吸附剂的高成本)，可如上所说明地使用储罐来替代吸附剂容器。虽然每一床都经历相同的循环，但考虑到这些因素，床的数目需要最小化。
如上所述对CO2VPSA单元的进料可以高于环境压力，且可产生CO2产物。当CO2VPSA单元安装在H2PSA单元上游时，预期通过提取CO2而提高H2的回收率，从而提高H2PSA进料物流中的H2分压。回收的CO2可以产生时的状态使用或进一步提浓，如Shah et al.在同一日提交的标题为“Carbon Dioxide Production Method(二氧化碳生产方法)”的共有的美国专利申请第11/395,137号中所示，将其内容全文以引用的方式并入本文。随后，所回收的CO2可使用、封存或应用在诸如提高油回收率(EOR)的应用中。
本领域技术人员可以理解，本发明不限于CO2VPSA单元置于SMR/变换反应器下游和H2PSA单元上游的技术方案。本发明也可与例如部分氧化反应器，以及任何上述定义的进料物流结合使用。
同时可以理解，在某些情况下压力补偿步骤可以省略。在这类情况下，未经压力补偿的气体可进料入产物物流。因而，CO2纯度会降低。由于更多的H2和/或CO2会出现在物流36中，因而这可能会降低H2和/或CO2的回收率。
本领域技术人员应当理解，可很容易地将以上公开的具体实施方案作为基础来变换或设计用于实现本发明相同目的的其他结构。本领域技术人员还应当意识到，这类等同构造并没有偏离本发明所附权利要求中限定的精神和范围。

Claims (20)

1.真空变压吸附(VPSA)方法，其用于在VPSA单元中从至少包含CO2和H2的多组分气体混合物中回收CO2，所述VPSA单元包含至少一个含有至少一种CO2-选择性吸附剂的吸附床，所述方法包括：
将所述至少包含CO2和H2的多组分气体混合物以处于第一压力范围内的第一压力进料给至少一个吸附床一段预定的时间，以产生富含H2的物流；
在第一减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第一压力减压至处于第二压力范围内的第二压力；
在第二减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第二压力减压至处于第三压力范围内的第三压力；
在第三减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第三压力减压至处于第四压力范围内的第四压力；
在最终减压步骤中沿与所述进料流相同或与所述进料流相反的方向，将所述至少一个吸附床由第四压力减压至接近环境压力的压力范围，以至少产生CO2产物的第一部分；
将所述至少一个吸附床沿与进料流相反的方向由接近环境压力的压力排空至等于环境压力或低于环境压力的压力，以至少产生CO2产物的第二部分，并且在所述排空步骤的过程中，所述至少一个吸附床接收CO2产物的第一部分的至少一部分；
在第一压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行压力补偿；
在第二压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行进一步的压力补偿；
在第三压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行进一步的压力补偿；和
在再加压步骤中将所述至少一个吸附床再加压至所述第一压力范围；
其中所述方法循环反复。
2.真空变压吸附(VPSA)方法，其用于在VPSA单元中从至少包含CO2和H2的多组分气体混合物中回收CO2，所述VPSA单元包含至少一个含有至少一种CO2-选择性吸附剂的吸附床，所述方法包括：
将所述至少包含CO2和H2的多组分气体混合物以处于第一压力范围内的第一压力进料给所述至少一个吸附床一段预定的时间，以产生富含H2的物流；
在第一减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第一压力减压至处于第二压力范围内的第二压力；
在第二减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第二压力减压至处于第三压力范围内的第三压力；
在最终减压步骤中沿与所述进料流相同或与所述进料流相反的方向，将所述至少一个吸附床由第三压力减压至接近环境压力的压力范围，以至少产生CO2产物的第一部分；
将所述至少一个吸附床沿与进料流相反的方向由接近环境压力的压力排空至等于环境压力或低于环境压力的压力，以至少产生CO2产物的第二部分，并且在所述排空步骤的过程中，所述至少一个吸附床接收所述CO2产物的第一部分的至少一部分；
在第一压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行压力补偿；
在第二压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行进一步的压力补偿；和
在再加压(RP)步骤中将所述至少一个吸附床再加压至所述第一压力范围；
其中所述方法循环反复。
3.真空变压吸附(VPSA)方法，其用于在VPSA单元中从至少包含CO2和H2的多组分气体混合物中回收CO2，所述VPSA单元包含至少一个含有至少一种CO2-选择性吸附剂的吸附床，所述方法包括：
将所述至少包含CO2和H2的多组分气体混合物以处于第一压力范围内的第一压力进料给所述至少一个吸附床一段预定的时间，以产生富含H2的物流；
在第一减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第一压力减压至处于第二压力范围内的第二压力；
在第二减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第二压力减压至处于第三压力范围内的第三压力；
在第三减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第三压力减压至处于第四压力范围内的第四压力；
在最终减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或与所述进料流相反的方向，将所述至少一个吸附床由第四压力范围减压至接近环境压力的压力范围，以至少产生CO2产物的第一部分；
将所述至少一个吸附床沿与进料流相反的方向由接近环境压力的压力排空至等于环境压力或低于环境压力的压力，以至少产生CO2产物的第二部分；
在第一压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行压力补偿；
在第二压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行进一步的压力补偿；
在第三压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行进一步的压力补偿；和
在再加压步骤中将所述至少一个吸附床再加压至所述第一压力范围；
其中所述方法循环反复。
4.真空变压吸附(VPSA)方法，其用于在VPSA单元中从至少包含CO2和H2的多组分气体混合物中回收CO2，所述VPSA单元包含至少一个含有至少一种CO2-选择性吸附剂的吸附床，所述方法包括：
将所述至少包含CO2和H2的多组分气体混合物以处于第一压力范围内的第一压力进料给所述至少一个吸附床一段预定的时间，以产生富含H2的物流；
在第一减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第一压力减压至处于第二压力范围内的第二压力；
在第二减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第二压力减压至处于第三压力范围内的第三压力；
在最终减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或与所述进料流相反的方向，将所述至少一个吸附床由第三压力减压至接近环境压力的压力范围，以至少产生CO2产物的第一部分；
将所述至少一个吸附床沿与进料流相反的方向由接近环境压力的压力排空至等于环境压力或低于环境压力的压力，以至少产生CO2产物的第二部分；
在第一压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行压力补偿；
在第二压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行进一步的压力补偿；和
在再加压步骤中将所述至少一个吸附床再加压至所述第一压力范围；
其中所述方法循环反复。
5.真空变压吸附(VPSA)方法，其用于在VPSA单元中从至少包含CO2和H2的多组分气体混合物中回收CO2，所述VPSA单元包含至少两个吸附床，且每一床含有至少一种CO2-选择性吸附剂的，所述方法包括：
进料步骤、减压步骤、排空步骤、压力补偿步骤和再加压步骤；
其中所述方法以循环方式且在稳态进行；
其中产生富含H2的物流，且由至少一种CO2产物物流产生最终CO2产物；以及
其中所述最终CO2产物的纯度为约≥80摩尔％CO2。
6.根据权利要求1、3或5所述的方法，其中所述吸附床的数目包括6个床。
7.根据权利要求2、4或5所述的方法，其中所述吸附床的数目包括5个床。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述吸附床的数目包括7个床。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述吸附床的数目包括8个床。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述吸附床的数目包括11个床。
11.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述第一压力范围为100-500psia。
12.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述第二压力范围为80-400psia。
13.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述第三压力范围为60-300psia。
14.根据权利要求1、3或4所述的方法，其中所述第四压力范围为50-200psia。
15.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中接近环境压力的所述压力的压力范围为约20psia。
16.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中低于环境压力的所述压力的压力范围为1-12psia。
17.根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中所述富含H2的物流被进料给H2变压吸附(PSA)单元。
18.根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中每一个至少一个床包含水选择性吸附剂和CO2-选择性吸附剂。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述水选择性吸附剂选自包括如下物质的组：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛及其组合。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述CO2-选择性吸附剂选自包括如下物质的组：NaY、HY、NaX、硅胶、活性碳及其组合。
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