CN104128073A - 一种变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变压吸附脱碳技术领域,公开了一种变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺及其装置。该工艺利用并列设置的吸附塔,将原料气中的CO2气体经过吸附塔内的吸附剂吸附脱除,得到净化气,工艺的每个循环包括吸附、均压降、回收、抽真空、均压升、隔离和最终升压,吸附包括前吸附、吸附和后吸附;前吸附的具体过程为输入其他吸附塔在后吸附阶段的输出气,输出净化气;吸附的具体过程为输入原料气,输出净化气;后吸附的具体过程为输出超过净化气指标的气体,用以作为前吸附的输入气或最终升压的终充气体;最终升压为采用其他吸附塔后吸附输出的超过净化气指标的气体对本吸附塔进行升压。本发明具有CO2吸收率高、气体有效组分损失小等优点。

Description

一种变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺及其装置
技术领域
本发明涉及变压吸附脱碳技术领域,更具体地说,特别涉及一种变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺及其装置。
背景技术
变压吸附(PSA)的工作原理:利用吸附剂对不同吸附质的选择性吸附及吸附剂对吸附质的容量随压力变化而有差异的特性,在吸附剂选择性吸附的条件下,高压吸附原料气中的特定组分,低压下解吸所吸附的这些特定组分而使吸附剂获得再生,同时,设计采用多套吸附装置,分组变动各组的工作压力,可以达到连续分离原料气中特定组分的目的,从而实现连续生产。
变压吸附脱碳即利用PSA原理和专用吸附剂,用来脱除变换气中的CO2,达到净化合成氨生产原料气的目的。
目前,变压吸附脱碳已广泛应用于化工生产,但因为吸附剂在吸附CO2的同时,对净化气中的H2、N2、CO等有效气体也有一定吸附作用,因为对CO2吸附能力最强,所以当原料气中CO2浓度越高时,吸附剂对其他气体的吸附量就越小,因此,当吸附剂中CO2达到饱和时,有效气体损失将最小。实际生产中,净化气中CO2气体含量要求较低(一般小于1%),所以,吸附剂中CO2未达到饱和状态即要中止吸附,故而,仍有相当数量的有效气体存留在吸附剂中,虽然通过多次均压降及回收,有效气体损失已有所减少,但因为吸附剂解吸时,内部的有效气体还是随CO2一起被真空泵抽出,造成气体有效组分损失。因此,降低气体损失的根本措施,在于提高吸附剂中CO2的饱和浓度,但出口净化气的工艺要求不允许CO2超限,而传统工艺流程中,吸附只有一种形式,即要求全阶段始终输入原料气,输出净化后的净化气,由于净化气限制CO2浓度太低,所以造成大量有效组分被同时吸附,也最终被同时解吸,这是造成气体损失的根源。
现有技术中的吸附工艺包括一段法和二段法。传统的一段法因为净化气指标要求CO2含量很低,所以无法在解吸气中得到高浓度的CO2气体,这也意味着解吸气中H2、N2含量高,气体损失大。二段法即两段变压吸附脱碳方法(专利号:CN01108694),该方法中两段变压吸附装置串联操作,第一段装置进口接变换工段来的原料气,出口接第二段装置入口,主要用来提高吸附剂内的CO2浓度,从解吸气中提取高浓度的CO2(浓度>95%)用于尿素生产,第二段装置进口接第一段装置出口,出口接产品净化气(至压缩或后续工段),主要用来分离气体中的有效组分(如H2、N2等),确保净化气指标,用于合成氨生产。
参阅图1和图2所示,为传统的一段法的工艺流程及步序表,从变换来的原料气经吸附塔中吸附剂选择性的吸收水及二氧化碳等组分,不易吸附的氢气、氮气、甲烷、一氧化碳等组分从出口端进入压缩三段或后续工段,每个吸附塔在一个循环周期内依次经历吸附A、顺放FD、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、回收RG、抽空V、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR等工艺步骤。现以a塔为例,对照图2,说明该变压吸附装置各吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤:
1、吸附A:此时,a塔已完成最终升压FR步骤(上个循环31、32步),打开程控阀1a、2a,原料气进入吸附塔a,吸附塔a内的吸附剂选择性的吸收水及二氧化碳等组分,不易吸附的氢气、氮气、甲烷、一氧化碳等组分从程控阀2a出口端进入压缩三段或后续工段,随着时间的推移,吸附剂中的水及二氧化碳不断增加,当上述组分达到一定程度时,停止进气,吸附结束,此时关闭程控阀1a,出口气CO2浓度控制在净化气指标(一般为0.2%~1%)。
2、顺放FD:吸附结束后,因为吸附塔顶部吸附剂内CO2浓度较低,有效组分(H2、N2等)浓度较高,此时打开程控阀3a、k2,随着吸附塔内压力的一定释放,吸附剂内的有效组分率先解吸,气体同样作为净化气输出至后工段,压力稳定后关闭程控阀k2。
3、第一次均压降,简称一均降E1D,顺放结束后,打开程控阀3a、3e,a塔内的气体进入e塔对e塔进行一均升,当a、e两塔压力基本平衡后,关闭程控阀3a、3e。
4、第二次均压降,简称二均降E2D,一均降结束后,打开程控阀4a、k3,a塔内的气体进入j塔对j塔进行二均升,当a、j两塔压力基本平衡后,关闭程控阀k3。
5、第三次均压降,简称三均降E3D,二均降结束后,打开程控阀4a、4f,a塔内的气体进入f塔对f塔进行三均升,当a、f两塔压力基本平衡后,关闭程控阀4a、4f。
6、第四次均压降,简称四均降E4D,三均降结束后,打开程控阀5a、k4,a塔内的气体进入i塔对i塔进行四均升,当a、i两塔压力基本平衡后,关闭程控阀k4。
7、第五次均压降,简称五均降E5D,四均降结束后,打开程控阀5a、5g,a塔内的气体进入g塔对g塔进行五均升,当a、g两塔压力基本平衡后,关闭程控阀5a、5g。
8、回收RG,五均降结束后,a塔内压力已经很低,打开程控阀6a,a塔内气体逆放进入回收管道,回收气体一般经过再次加压并入原料气入口,此外,还有其他回收方式,在此不一一并举。
9、抽真空V,回收结束后,打开程控阀7a,真空泵从a塔底部将气体抽出,抽真空结束后,关闭7a。
10、第五次均压升,简称五均升E5R,抽真空结束后,打开程控阀5a、5c,c塔内的气体进入a塔对a塔进行五均升,当a、g两塔压力基本平衡后,关闭程控阀5c。
11、第四次均压升,简称四均升E4R,五均升结束后,打开程控阀5a、k4,i塔内的气体进入a塔对a塔进行四均升,当a、i两塔压力基本平衡后,关闭程控阀5a、k4。
12、第三次均压升,简称三均升E3R,四均升结束后,打开程控阀4a、4d,d塔内的气体进入a塔对a塔进行三均升,当a、d两塔压力基本平衡后,关闭程控阀4d。
13、第二次均压升,简称二均升E2R,三均升结束后,打开程控阀4a、k3,j塔内的气体进入a塔对a塔进行二均升,当a、j两塔压力基本平衡后,关闭程控阀4a、k3。
14、第一次均压升,简称一均升E1R,二均升结束后,打开程控阀3a、3e,e塔内的气体进入a塔对a塔进行一均升,当a、e两塔压力基本平衡后,关闭程控阀3e。
15、最终升压FR,一均升结束后,打开程控阀3a、k1,利用处于吸附状态的吸附塔的出口气从顶部对a塔充压,当a塔压力升至吸附压力时,关闭程控阀3a、k1;至此,a塔完成了一个循环,又可进入下个循环。b~h吸附塔与a塔循环步骤一样,只是时间上相互错开,i塔和j塔为均压塔(没有填充吸附剂),仅供气体暂存使用,便于增加均压次数,其中,i塔用于四均气体暂存,j塔用于二均气体暂存。
参阅图3所示,为二段变压吸附脱碳流程图,由图可以看出,二段法由两套一段变压吸附脱碳装置串联而成,其第一段由吸附塔a~f组成,第二段由吸附塔A~F组成,两套装置均遵循传统一段法的工艺流程,仍然为吸附、顺放、均压降、回收、抽真空、均压升、最终升压等阶段,在此不重复描述。与一段法所不同的是,其出口净化气指标(0.2%~1%)由第二段控制,第一段出口气接第二段入口,第一段出口气指标可提升至10%,所以,其一段的解吸气CO2浓度可稳定在95%以上,作为尿素生产的原料气,实验证明,二段法中其第一段的气体有效组分(H2、N2、CO等)损失极小。
二段法中之所以能从解析气中得到高浓度CO2,原因在于第一段的出口指标(气体中CO2含量)较净化气指标高出很多(二段法中第一段出口指标:<10%,净化气指标:至压缩三段<0.2%,至碳化固定付塔<0.8%),因为其净化气的指标由第二段吸附装置控制,第一段可以通过提高出口气中CO2含量使其实现饱和吸附,从而保证解吸气中CO2浓度高,有效气体组分(H2、N2)损失小。但第二段因为与传统一段法工艺流程一致,出口按净化气指标控制,所以其解吸气中H2、N2含量较高,气体损失仍然较大。
综合上述,传统一段法工艺投资较省,但气体损失较大。而二段法工艺投资较大(为一段法的两倍),但第一段CO2浓度高,气体损失小,第二段出口指标控制平稳,但气体损失仍然较大。因此,有必要设计一种变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺来解决以上技术问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在CO2吸收率低、气体有效组分损失大等缺点而提供一种的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺。
为了解决以上提出的问题,本发明采用的技术方案为:一种变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,利用并列设置的吸附塔,将原料气中的CO2气体经过吸附塔内的吸附剂吸附脱除,以得到净化气,所述吸附工艺的每个循环包括吸附、均压降、回收RG、抽真空V、均压升、隔离Q和最终升压FR,所述吸附包括前吸附A1、吸附A和后吸附A2;
所述前吸附A1的具体过程为输入其他吸附塔在后吸附A2阶段的输出气,输出净化气;
所述吸附A的具体过程为输入原料气,输出净化气;
所述后吸附A2的具体过程为输出超过净化气指标的气体,用以作为前吸附A1的输入气或最终升压FR的终充气体;
所述最终升压FR为采用其他吸附塔后吸附A2输出的超过净化气指标的气体对本吸附塔进行升压。
根据本发明的一优选实施例:所述均压降包括一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D和五均降E5D;所述均压升包括五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R和一均升E1R。
根据本发明的一优选实施例:原料进气通过原料进气阀(1a,1b,1c……)从吸附塔底部进入吸附塔;CO2气体经吸附剂吸附脱除后的净化气从吸附塔顶部通过净化气出气阀(2a,2b,2c……)排出;所述均压降和均压升均为采用第一均压阀(3a,3b,3c……)、第二均压阀(4a,4b,4c……)、第一控制阀K3、第一均压塔i、第三均压阀(5a,5b,5c……)、第二控制阀K4和第二均压塔j来保持经过后吸附A2的吸附塔内压力平衡,以及保持经过抽真空V后的吸附塔内的压力平衡;所述回收RG为采用回收阀(6a,6b,6c……)对经过均压降后的吸附塔内的气体逆放进入回收管道;所述抽真空V为采用真空泵进口阀(7a,7b,7c……)从吸附塔底部将气体抽出。
根据本发明的一优选实施例:所述前吸附A1为控制净化气出气阀(2a,2b,2c……),通过一第三控制阀K1与第一均压阀(3a,3b,3c……)连通的吸附阀(8a,8b,8c……)实现输入其他吸附塔在后吸附A2阶段的输出气,并输出净化气。
根据本发明的一优选实施例:所述吸附A为控制原料进气阀(1a,1b,1c……),以及净化气出气阀(2a,2b,2c……)实现输入原料气,输出净化气。
根据本发明的一优选实施例:所述后吸附A2为控制第一均压阀(3a,3b,3c……)、第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)实现输出超过净化气指标的气体,用以作为前吸附A1的输入气或最终升压FR的终充气体。
根据本发明的一优选实施例:所述最终升压FR为控制第一均压阀(3a,3b,3c……)、第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)实现其他吸附塔后吸附A2输出的超过净化气指标的气体,以对本吸附塔进行升压。
本发明还提供一种实现上述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺的装置,包括多组并列设置的吸附塔(a,b,c……),与吸附塔(a,b,c……)的底部连接用于通入原料气的原料进气阀(1a,1b,1c……),与吸附塔(a,b,c……)顶部连接用于输出净化气的净化气出气阀(2a,2b,2c……),与吸附塔(a,b,c……)顶部连接的用于均压降和均压升的第一均压阀(3a,3b,3c……)、第二均压阀(4a,4b,4c……)和第三均压阀(5a,5b,5c……),分别通过第一控制阀K3和第二控制阀K4与第二均压阀(4a,4b,4c……)和第三均压阀(5a,5b,5c……)连通的第一均压塔i和第二均压塔j,与吸附塔(a,b,c……)的底部连接的回收阀(6a,6b,6c……)和真空泵进口阀(7a,7b,7c……),还包括连接在第一均压阀(3a,3b,3c……)与吸附塔(a,b,c……)的底部之间的第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)。
根据本发明的一优选实施例:所述吸附塔(a,b,c……)为8至20个。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明通过将吸附过程分解为前吸附、吸附和后吸附三个阶段;前吸附是帮助其他进入后吸附阶段的吸附塔实现对CO2气体的深度饱和吸附,回收后吸附阶段吸附塔内被置换出来的有效气体组分,具体为输入后吸附阶段吸附塔的输出气,输出净化气;而吸附是输入原料气,输出净化气;后吸附是指输出气已经超过净化气指标,不能作为净化气使用,但可以作为其他塔体的终充气体或为其前吸附阶段使用,在此过程中,本塔内吸附剂CO2的浓度趋至深度饱和,最大限度的减少了对其他有效组分的吸附,从而有效降低了气体损失;因此,整个吸附阶段不再是一个单一的流程,而是分为三个不同的阶段,每个阶段通过不同的阀门动作,在确保净化气合格的同时,吸附剂能对CO2进行最大限度的吸附,以达到深度饱和,从而使气体有效组分吸附最少,甚至接近零吸附。
2、本发明采用一段法的投资,实现了二段法中第一段的回收率和第二段的工艺稳定性,既节省了投资,又提高了CO2吸收率,减少了气体中有效组分损失。
3、最终升压是通过其他塔的后吸附阶段的出气实现最终充压,如此既完成了本塔充压过程,也使原本出气口CO2含量超净化气指标的吸附塔得以继续吸附,使吸附剂内的CO2含量继续增高,进一步减少吸附剂内气体有效组分的含量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一段法的工艺流程图。
图2为现有技术中一段法的步序表。
图3为现有技术中二段法的工艺流程图。
图4为本发明的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺的流程图。
图5为本发明的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺的步序表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一
参阅图1和图2所示,本发明提供的一种变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,利用并列设置的吸附塔,将原料气中的CO2气体经过吸附塔内的吸附剂吸附脱除,以得到净化气,所述的吸附工艺的每个循环包括吸附、均压降、回收RG、抽真空V、均压升、隔离Q和最终升压FR,所述的吸附包括前吸附A1、吸附A和后吸附A2,其中:前吸附A1的具体过程为输入其他吸附塔在后吸附A2阶段的输出气,输出净化气;吸附A的具体过程为输入原料气,输出净化气;后吸附A2的具体过程为输出超过净化气指标的气体,用以作为前吸附A1的输入气或最终升压FR的终充气体;最终升压FR为采用其他吸附塔后吸附A2输出的超过净化气指标的气体对本吸附塔进行升压。
作为优选,本发明中所述的均压降包括一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D和五均降E5D;所述的均压升包括五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R和一均升E1R。
具体的,原料进气通过原料进气阀(1a,1b,1c……)从吸附塔底部进入吸附塔;CO2气体经吸附剂吸附脱除后的净化气从吸附塔顶部通过净化气出气阀(2a,2b,2c……)排出;均压降和均压升均为采用第一均压阀(3a,3b,3c……)、第二均压阀(4a,4b,4c……)、第一控制阀K3、第一均压塔i、第三均压阀(5a,5b,5c……)、第二控制阀K4和第二均压塔j来保持经过后吸附A2的吸附塔内压力平衡,以及保持经过抽真空V后的吸附塔内的压力平衡;回收RG为采用回收阀(6a,6b,6c……)对经过均压降后的吸附塔内的气体逆放进入回收管道;抽真空V为采用真空泵进口阀(7a,7b,7c……)从吸附塔底部将气体抽出。前吸附A1为控制净化气出气阀(2a,2b,2c……),通过一第三控制阀K1与第一均压阀(3a,3b,3c……)连通的吸附阀(8a,8b,8c……)实现输入其他吸附塔在后吸附A2阶段的输出气,并输出净化气。吸附A为控制原料进气阀(1a,1b,1c……),以及净化气出气阀(2a,2b,2c……)实现输入原料气,输出净化气。后吸附A2为控制第一均压阀(3a,3b,3c……)、第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)实现输出超过净化气指标的气体,用以作为前吸附A1的输入气或最终升压FR的终充气体。最终升压FR为控制第一均压阀(3a,3b,3c……)、第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)实现其他吸附塔后吸附A2输出的超过净化气指标的气体,以对本吸附塔进行升压。
下面以a塔为例,并请对照图2,说明本实施例的各吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤,为更好的了解的理解本发明,重点介绍前吸附A1、吸附A、后吸附A2和最终升压FR。
1、前吸附A1:此时,a塔已完成最终升压FR步骤(上个循环32步),打开程控阀2a、3f、k1、1f、8a,变换来的原料气经1f进f塔吸附,f塔吸附剂此时已接近饱和,其出口气CO2含量远超1%,出口气经3f、k1、v1、8a进入吸附塔a,a塔吸附剂选择性的吸收水及二氧化碳等组分,不易吸附的氢气、氮气、甲烷、一氧化碳等组分从程控阀2a出口端进入压缩三段或后续工段,随着时间的推移,f塔吸附剂中的水及二氧化碳不断增加,当上述组分达到一定程度(f塔出口气CO2含量约10%)时,停止进气,前吸附结束,此时关闭程控阀3f、k1、1f、8a,a塔出口气CO2浓度控制在净化气指标(一般为0.2%~1%)。
2、吸附A:前吸附结束后,打开程控阀1a、2a,原料气经1a进入吸附塔a,a塔吸附剂选择性的吸收水及二氧化碳等组分,不易吸附的氢气、氮气、甲烷、一氧化碳等组分从程控阀2a出口端进入压缩三段或后续工段,随着时间的推移,a塔吸附剂中的水及二氧化碳不断增加,当上述组分达到一定程度时,停止进气,吸附结束,此时关闭程控阀2a,a塔出口气CO2浓度控制在净化气指标(一般为0.2%~1%)。
3、后吸附A2:吸附结束后,a塔出口气CO2含量接近或达到净化气控制指标值,因此其出口气不能作为净化气输出至后工段,为进一步饱和吸附,使a塔内吸附剂中CO2含量提升至10%左右(只有达到这个指标,其解吸气CO2浓度才能稳定维持在95%以上,H2、N2等有效组分气体损失才能降至最小),此时打开程控阀1a、3a、k1、8d,使a塔得以继续吸附,其出口气经3a、k1、v1、8d进入d塔,帮助d塔完成最终升压,压力平衡后,再打开2d,d塔吸附剂选择性的吸收水及二氧化碳等组分,不易吸附的氢气、氮气、甲烷、一氧化碳等组分从程控阀2d出口端进入压缩三段或后续工段,随着时间的推移,a塔吸附剂中的水及二氧化碳不断增加,当上述组分达到一定程度(a塔出口气CO2含量约10%)时,停止进气,a塔后吸附结束,此时关闭程控阀3a、k1、1f、8d,d塔出口气CO2浓度控制在净化气指标(一般为0.2%~1%)。
4、第一次均压降,简称一均降E1D:后吸附结束后,打开程控阀3a、3e,a塔内的气体进入e塔对e塔进行一均升,当a、e两塔压力基本平衡后,关闭程控阀3a、3e。
5、第二次均压降,简称二均降E2D:一均降结束后,打开程控阀4a、k3,a塔内的气体进入j塔对j塔进行二均升,当a、j两塔压力基本平衡后,关闭程控阀k3。
6、第三次均压降,简称三均降E3D:二均降结束后,打开程控阀4a、4f,a塔内的气体进入f塔对f塔进行三均升,当a、f两塔压力基本平衡后,关闭程控阀4a、4f。
7、第四次均压降,简称四均降E4D:三均降结束后,打开程控阀5a、k4,a塔内的气体进入i塔对i塔进行四均升,当a、i两塔压力基本平衡后,关闭程控阀k4。
8、第五次均压降,简称五均降E5D:四均降结束后,打开程控阀5a、5g,a塔内的气体进入g塔对g塔进行五均升,当a、g两塔压力基本平衡后,关闭程控阀5a、5g。
9、回收RG:五均降结束后,a塔内压力已经很低,打开程控阀6a,a塔内气体逆放进入回收管道,回收气体一般经过再次加压并入原料气入口,此外,还有其他回收方式,在此不一一并举。
10、抽真空V:回收结束后,打开程控阀7a,真空泵从a塔底部将气体抽出,抽真空结束后,关闭7a。
11、第五次均压升,简称五均升E5R:抽真空结束后,打开程控阀5a、5c,c塔内的气体进入a塔对a塔进行五均升,当a、g两塔压力基本平衡后,关闭程控阀5c。
12、第四次均压升,简称四均升E4R:五均升结束后,打开程控阀5a、k4,i塔内的气体进入a塔对a塔进行四均升,当a、i两塔压力基本平衡后,关闭程控阀5a、k4。
13、第三次均压升,简称三均升E3R:四均升结束后,打开程控阀4a、4d,d塔内的气体进入a塔对a塔进行三均升,当a、d两塔压力基本平衡后,关闭程控阀4d。
14、第二次均压升,简称二均升E2R:三均升结束后,打开程控阀4a、k3,j塔内的气体进入a塔对a塔进行二均升,当a、j两塔压力基本平衡后,关闭程控阀4a、k3。
15、第一次均压升,简称一均升E1R:二均升结束后,打开程控阀3a、3e,e塔内的气体进入a塔对a塔进行一均升,当a、e两塔压力基本平衡后,关闭程控阀3e。
16、最终升压FR:一均升结束后,打开程控阀8a、k1,利用处于后吸附状态的吸附塔f的出口气经3f、k1、v1、8a从底部对a塔充压,当a塔压力升至吸附压力时,关闭程控阀8a、k1。
至此,a塔完成了一个循环,又可进入下个循环。b~h吸附塔与a塔循环步骤一样,只是时间上相互错开,i塔和j塔为均压塔(没有填充吸附剂),仅供气体暂存使用,便于增加均压次数,其中,i塔用于四均气体暂存,j塔用于二均气体暂存。
本发明通过将吸附过程分解为前吸附A1、吸附A和后吸附A2三个阶段;前吸附A1是帮助其他进入后吸附A2阶段的吸附塔实现对CO2气体的深度饱和吸附,回收后吸附A2阶段吸附塔内被置换出来的有效气体组分,具体为输入后吸附A2阶段吸附塔的输出气,输出净化气;而吸附是输入原料气,输出净化气;后吸附A2是指输出气已经超过净化气指标,不能作为净化气使用,但可以作为其他塔体的终充气体或为其前吸附阶段使用,在此过程中,本塔内吸附剂CO2的浓度趋至深度饱和,最大限度的减少了对其他有效组分的吸附,从而有效降低了气体损失;因此,整个吸附阶段不再是一个单一的流程,而是分为三个不同的阶段,每个阶段通过不同的阀门动作,在确保净化气合格的同时,吸附剂能对CO2进行最大限度的吸附,以达到深度饱和,从而使气体有效组分吸附最少,甚至接近零吸附。同时,本发明采用一段法的投资,实现了二段法中第一段的回收率和第二段的工艺稳定性,既节省了投资,又提高了CO2吸收率,减少了气体中有效组分损失。而最终升压FR是通过其他塔的后吸附A2阶段的出气实现最终充压,如此既完成了本塔充压过程,也使原本出气口CO2含量超净化气指标的吸附塔得以继续吸附,使吸附剂内的CO2含量继续增高,进一步减少吸附剂内气体有效组分的含量。
实施例二
参阅图1所示,本发明还提供一种实现上述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺的装置,包括多组并列设置的吸附塔(a,b,c……),与吸附塔(a,b,c……)的底部连接用于通入原料气的原料进气阀(1a,1b,1c……),与吸附塔(a,b,c……)顶部连接用于输出净化气的净化气出气阀(2a,2b,2c……),与吸附塔(a,b,c……)顶部连接的用于均压降和均压升的第一均压阀(3a,3b,3c……)、第二均压阀(4a,4b,4c……)和第三均压阀(5a,5b,5c……),分别通过第一控制阀K3和第二控制阀K4与第二均压阀(4a,4b,4c……)和第三均压阀(5a,5b,5c……)连通的第一均压塔i和第二均压塔j,与吸附塔(a,b,c……)的底部连接的回收阀(6a,6b,6c……)和真空泵进口阀(7a,7b,7c……),还包括连接在第一均压阀(3a,3b,3c……)与吸附塔(a,b,c……)的底部之间的第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)。
作为优选,本实施例中所述的吸附塔(a,b,c……)为8至20个。
本实施例的装置的工作原理如实施例1中描述,此处不再赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,利用并列设置的吸附塔,将原料气中的CO2气体经过吸附塔内的吸附剂吸附脱除,以得到净化气,所述吸附工艺的每个循环包括吸附、均压降、回收RG、抽真空V、均压升、隔离Q和最终升压FR,其特征在于:所述吸附包括前吸附A1、吸附A和后吸附A2;
所述前吸附A1的具体过程为输入其他吸附塔在后吸附A2阶段的输出气,输出净化气;
所述吸附A的具体过程为输入原料气,输出净化气;
所述后吸附A2的具体过程为输出超过净化气指标的气体,用以作为前吸附A1的输入气或最终升压FR的终充气体;
所述最终升压FR为采用其他吸附塔后吸附A2输出的超过净化气指标的气体对本吸附塔进行升压。
2.根据权利要求1所述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,其特征在于:所述均压降包括一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D和五均降E5D;所述均压升包括五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R和一均升E1R。
3.根据权利要求1所述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,其特征在于:原料进气通过原料进气阀(1a,1b,1c……)从吸附塔底部进入吸附塔;CO2气体经吸附剂吸附脱除后的净化气从吸附塔顶部通过净化气出气阀(2a,2b,2c……)排出;所述均压降和均压升均为采用第一均压阀(3a,3b,3c……)、第二均压阀(4a,4b,4c……)、第一控制阀K3、第一均压塔i、第三均压阀(5a,5b,5c……)、第二控制阀K4和第二均压塔j来保持经过后吸附A2的吸附塔内压力平衡,以及保持经过抽真空V后的吸附塔内的压力平衡;所述回收RG为采用回收阀(6a,6b,6c……)对经过均压降后的吸附塔内的气体逆放进入回收管道;所述抽真空V为采用真空泵进口阀(7a,7b,7c……)从吸附塔底部将气体抽出。
4.根据权利要求3所述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,其特征在于:所述前吸附A1为控制净化气出气阀(2a,2b,2c……),通过第三控制阀K1与第一均压阀(3a,3b,3c……)连通的吸附阀(8a,8b,8c……)实现输入其他吸附塔在后吸附A2阶段的输出气,并输出净化气。
5.根据权利要求4所述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,其特征在于:所述吸附A为控制原料进气阀(1a,1b,1c……),以及净化气出气阀(2a,2b,2c……)实现输入原料气,输出净化气。
6.根据权利要求4所述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,其特征在于:所述后吸附A2为控制第一均压阀(3a,3b,3c……)、第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)实现输出超过净化气指标的气体,用以作为前吸附A1的输入气或最终升压FR的终充气体。
7.根据权利要求4所述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺,其特征在于:所述最终升压FR为控制第一均压阀(3a,3b,3c……)、第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)实现其他吸附塔后吸附A2输出的超过净化气指标的气体,以对本吸附塔进行升压。
8.一种实现权利要求1至7任意一项所述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附工艺的装置,包括多组并列设置的吸附塔(a,b,c……),与吸附塔(a,b,c……)的底部连接用于通入原料气的原料进气阀(1a,1b,1c……),与吸附塔(a,b,c……)顶部连接用于输出净化气的净化气出气阀(2a,2b,2c……),与吸附塔(a,b,c……)顶部连接的用于均压降和均压升的第一均压阀(3a,3b,3c……)、第二均压阀(4a,4b,4c……)和第三均压阀(5a,5b,5c……),分别通过第一控制阀K3和第二控制阀K4与第二均压阀(4a,4b,4c……)和第三均压阀(5a,5b,5c……)连通的第一均压塔i和第二均压塔j,与吸附塔(a,b,c……)的底部连接的回收阀(6a,6b,6c……)和真空泵进口阀(7a,7b,7c……),其特征在于:还包括连接在第一均压阀(3a,3b,3c……)与吸附塔(a,b,c……)的底部之间的第三控制阀K1和吸附阀(8a,8b,8c……)。
9.根据权利要求8所述的变压吸附脱碳的新型饱和吸附装置,其特征在于:所述吸附塔(a,b,c……)为8至20个。
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