CN106698429B

CN106698429B - 一种变压吸附分级提浓co2的方法

Info

Publication number: CN106698429B
Application number: CN201611244990.9A
Authority: CN
Inventors: 赵明正; 张�杰; 殷文华; 李克兵; 何秀荣
Original assignee: Sichuan Tianyi Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry; Haohua Chemical Science and Technology Corp Ltd
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2036-12-29
Also published as: CN106698429A

Abstract

本发明提供一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，属于气体分离净化技术领域。本发明采用逐级的两段变压吸附气体分离方法从低浓度CO₂原料气中提取得到高浓度CO₂产品，每段变压吸附设置有4台或4台以上的吸附床，第一段变压吸附的吸附床依次经历吸附、均压降、抽真空、均压升；第二段变压吸附的吸附床依次经历吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压；每个阶段的吸附床根据使用需求在各功能间交替切换，循环操作。本发明不需要使用置换或顺放步骤，可大幅降低生产提浓CO₂产品的物料消耗和能量消耗。

Description

一种变压吸附分级提浓CO2的方法

技术领域

本发明属于气体分离净化技术领域，特别涉及一种采用变压吸附对气体进行净化提浓，具体为一种变压吸附分级提浓CO₂的方法。

背景技术

变压吸附技术是一种利用固体颗粒吸附剂在相同条件下，对不同气体组分的吸附容量存在差异的特性，通过周期性的压力变化实现吸附和解吸过程的交替进行，从而实现气体的分离或提纯。吸附在固体吸附剂表面上的物质即为吸附相。变压吸附气体分离装置在一定压力下进行吸附，通过降压、冲洗、抽真空等降低吸附相组分气体分压的方法，达到吸附相解吸、吸附剂再生的目的。属于物理过程，在常温下即可实现。变压吸附技术具有装置规模灵活、自动化程度高、能耗低等优点。

变压吸附气体分离装置的产品，可以以主要组成为不易吸附组分、吸附操作步骤流出吸附床的气体作为产品，也可以以主要组成为易吸附的吸附相组分、解吸过程从吸附床排出逆放气及抽真空气作为产品，或两者都作为产品。其中，产品主要组成为吸附相组分的变压吸附气体分离装置应用广泛。

一般选用原料气中CO₂含量大于25％的气源，原料气压力高：0.8～2.0Mpa操作，并设有置换或顺放步骤；浓度低于20％的气源普遍采用湿法(胺法)进行回收，但湿法的蒸汽消耗大，不经济。

对于原料气压力低，原料气中的CO₂含量低(CO₂：8.0％～25.0％)的气源：如烟道气、工厂放空气等。目前，也都普遍采用一段变压吸附方法进行回收。一方面减少大气碳排放，同时，高浓度CO₂气体可用作焊接，饮料生产，也可作为化工原料。

低浓度原料气回收CO₂的变压吸附气体分离装置，通常要获得高浓度的CO₂产品，设置的操作压力较高(0.5～0.8Mpa)，由于原料气中CO₂含量较低，压缩功耗较大。同时，还设有置换或顺放操作步骤，影响CO₂的回收率。

置换操作就是将部分产品气，通过压缩机增压，从吸附步骤的原料气入口端送入吸附床，置换吸附剂床层中的难吸附组分，提高吸附剂床层中吸附相产品组分的气体分压、降低吸附剂床层中难吸附组分的气体分压。通过置换操作，使难吸附组分进一步解吸并排出吸附床，达到提高吸附剂床层中吸附相产品组分浓度的目的。对低浓度CO₂气源，由于CO₂分压低，通过置换操作步骤从吸附床流出的气体称为置换废气。由于置换量大，废气中吸附相产品组分浓度较高，虽然，置换废气可返回到原料气进口，提高进口CO₂浓度达到浓缩 CO₂的目的，但装置的投资和能耗大大增加，并且产品收率较低，直接影响CO₂产品的运行成本。通常为了获得高浓度的CO₂，原料气的操作压力较高，不但投资高、流程较复杂，能耗也高，实施范围也受多种限制。

发明内容

本发明的目的在于针对原料气压力低，原料气中的CO₂含量低(CO₂：8.0％～25.0％) 的原料气，提供一种不需要较高的操作压力，不需要置换或顺放步骤，能大大降低装置的投资和能耗，产品纯度及收率高的变压吸附分级提浓CO₂的方法。本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，采用逐级的两段变压吸附气体分离方法从低浓度 CO₂原料气中提取得到高浓度CO₂产品，每段变压吸附设置有4台或4台以上的吸附床，第一段变压吸附的吸附床依次经历吸附、均压降、抽真空、均压升；第二段变压吸附的吸附床依次经历吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压；每个阶段的吸附床根据使用需求在各功能间交替切换，循环操作。

本发明第一段及第二段变压吸附的每台吸附床循环周期会经历吸附、均压降、抽空、均压升等步骤，为保证有充足的均压和抽空时间，使吸附床中吸附剂的解吸，每段设置的吸附床数量不能少于4台，若吸附床少于4，则时序排列不好，造成吸附剂再生不好，影响CO₂的纯度及收率。同时，本发明采用两段逐级变压吸附的方法对CO₂进行提浓，相比于现有的一段变压吸附相比可以显著降低提浓的动力消耗以及提高CO₂的收率，因为原料气中的废气组分较多，如果采用现有的一段吸附需要一次增加到较高的压力，压缩功耗较多。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，第一段变压吸附的半产品CO₂气体通过压缩机增加压力后进入第二段变压吸附，第二段变压吸附产出的CO₂气体作为最终产品，吸附废气返回到第一段变压吸附作为升压气体。本发明第二段吸附废气中含有部分的CO₂组分，返回第一段变压吸附升压，可回收其中的CO₂组分，同时，第二段废气的压力比较高，将其压力传递给第一段变压吸附的吸附床，作为第一段变压吸附升压的气体，可以降低第一段吸附床升压所需的能耗。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，所述第一段变压吸附的吸附床还需要经历设置在均匀降及抽真空之间的逆放和均压升后的最终升压。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，所述吸附床内装填有活性炭、氧化铝、硅胶中的一种或几种固体吸附剂。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，所述吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压的具体操作如下：

吸附：低浓度CO₂原料气从吸附床原料气入口进入吸附床，以CO₂为主的易吸附组分吸附在吸附剂表面上，而不易吸附的气体作为吸附废气从吸附床顶部排出，实现CO₂和其它不易吸附气体组分的分离；当吸附床吸附废气中CO₂含量到一定含量时(2～8％)，达到目标值时，表明吸附剂已吸附饱和，CO₂与其他组分达到分离的效果。

均压降：完成吸附步骤的吸附床向需要进行均压升步骤的吸附床充压，使均压降步骤的吸附床压力降低，均压升步骤的吸附床压力升高，直至两台吸附床的压力接近或相等；

逆放：完成均压降步骤的吸附床，沿吸附步骤气流方向相反的方向，从吸附床原料气入口端的逆放气出口排出吸附剂床层中的气体，降低吸附床的压力，使吸附在吸附剂表面上的CO₂组分解吸；吸附床逆放结束，此时，床层压力为：0.01～0.02Mpa。

抽真空：用真空泵对吸附床抽真空，进一步降低吸附剂床层的压力，使吸附在吸附剂表面上的CO₂组分进一步解吸；利用真空泵对吸附床抽空，抽空结束时，床层压力为：－0.04～－0.09Mpa。

均压升：抽真空步骤完成后的吸附床，通过与处于均压降步骤的吸附床直接连接，或与均压缓冲罐连接，实现升压，直至两台吸附床的压力接近或相等，并回收均压降吸附床排出的气体中组分；

最终升压：利用吸附操作步骤流出吸附床的吸附废气或原料气对吸附床进行升压，使之达到吸附操作压力，并使吸附前沿后移。最终升压就是用吸附废气对床层进行升压到接近吸附压力，目的是保证装置换塔时，吸附压力波动小。其中第一段变压吸附的最终升压为 0.05MPa～0.2MPa，第二段变压吸附的最终升压为0.2MPa～0.5MPa。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，第一段变压吸附的每台吸附床在一个循环操作周期内必须包括吸附、均压降、抽真空，均压升步骤；第二段变压吸附的每台吸附床在一个循环操作周期内必须包括吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压步骤。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，第一段变压吸附实施吸附步骤时吸附床的操作压力为表压：0.05MPa～0.2MPa；第二段变压吸附实施吸附步骤时吸附床的操作压力为表压：0.2MPa～0.5MPa；实施抽真空步骤时吸附床的最低操作压力为表压：－0.04MPa～－0.09MPa。第一段变压吸附，原料气中废气组分多，原料气压力低，通过压缩机一级增压，能耗较低，比较容易获得一个浓度较高的CO₂组分。第二段变压吸附原料气中废气组分较少，可以获得高纯度的CO₂组分，才容易浓缩CO₂，且CO₂的收率也高。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，所述低浓度CO₂原料气在进吸附床前需进行脱水处理。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，所述低浓度CO2原料气中CO₂的含量为8～25％。

作为本发明一种变压吸附分级提浓CO₂的方法的一个具体实施例，采用所述方法提浓得到的产品中CO₂纯度达到90％以上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用逐级的两段变压吸附气体分离方法从低浓度CO₂原料气中提浓CO₂，与只采用一段变压吸附提浓相比，能显著提高产品CO₂的浓度；同时，本发明第一段变压吸附的半产品CO₂气体通过压缩机增加压力后进入第二段变压吸附，第二段变压吸附产出的CO₂气体作为最终产品，吸附废气返回到第一段变压吸附作为升压气体。本发明二段变压吸附废气返回到第一段升压可回收4～6％CO₂。

2、本发明二段变压吸附可显著提高CO₂的收率，采用现有的一段变压吸附，同等压力及质量的CO₂，其CO₂的收率为75％～80％，本发明二段变压吸附方法，同等质量，CO₂收率可达85～90％。

3、本发明利用吸附后升压的吸附床给需要升压的吸附床进行充压，需要升压的吸附床接受需要降压吸附床的压力，各阶段的均匀降步骤与均压升步骤相互均匀，不需要外界加压或减压，系统自给自足，节省能耗。

4、本发明无置换废气和顺放气等步骤，在装置原始开车时，可大幅降低取得合格产品的运行周期和运行过程中的物料消耗和能量消耗。

5、本发明二段变压吸附与一段变压吸附相比，在达到同等产品产量及质量情况下，其能耗会减少25～40％。

附图说明

图1为实施例1工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发发明提供一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，采用逐级的两段变压吸附气体分离方法从低浓度CO₂原料气中提取得到高浓度CO₂产品，每段变压吸附设置有4台或4台以上的吸附床，第一段变压吸附的吸附床依次经历吸附、均压降、抽真空、均压升；第二段变压吸附的吸附床依次经历吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压；每个阶段的吸附床根据使用需求在各功能间交替切换，循环操作。

上述变压吸附气体分离采用的各操作步骤说明如下：

吸附：含产品组分的原料气从吸附床原料气入口进入吸附床，部分气体吸附在吸附剂表面上，大部分未吸附的气体流出吸附床，实现易吸附组分和不易吸附组分的分离。对于产品的主要组成为吸附相组分的变压吸附气体分离装置而言，吸附步骤从吸附床流出的气体称为吸附废气。吸附操作步骤标记为A。

均压降：均压降步骤是吸附步骤完成后的吸附床，向需要进行均压升步骤的吸附床充压，均压降步骤的吸附床压力降低，均压升步骤的吸附床压力升高，直至两台吸附床的压力接近或相等。均压可以通过两台吸附床直接连接完成，也可以通过均压缓冲罐完成。均压的目的是回收均压降步骤从吸附床排出的气体组分，并使进行均压升步骤的吸附床得到升压。均压降步骤可设置一次或多次。均压降操作步骤标记为EnD，第一次均压降标记为E1D、第二次均压降标记为E2D，依此类推。

逆放：完成均压降操作步骤的吸附床，沿吸附操作步骤气流方向相反的方向，从吸附床原料气入口端的逆放气出口排出吸附剂床层中的气体，降低吸附床的压力，使吸附在吸附剂表面上的组分解吸。本发明的逆放气可作产品。逆放操作步骤标记为D。

抽真空：用真空泵对吸附床抽真空，进一步降低吸附剂床层的压力，使吸附在吸附剂表面上的组份进一步解吸。本发明的把抽真空获得的气体作为产品。抽真空操作步骤在逆放步骤之后进行。抽真空操作步骤标记为V。

均压升：抽真空步骤完成后的吸附床，通过与处于均压降步骤的吸附床直接连接，或与均压缓冲罐连接，实现升压，直至两台吸附床的压力接近或相等，并回收均压降吸附床排出的气体中组分。均压升步骤与均压降步骤相对应，可设置一次或多次。均压升操作步骤标记为EnR，与第一次均压降对应的均压升操作步骤标记为E1R、与第二次均压降对应的均压升操作步骤标记为E2R，依此类推。

最终升压：利用吸附操作步骤流出吸附床的吸附废气或原料气对吸附床进行升压，使之达到吸附操作压力，并使吸附前沿后移。最终升压操作步骤标记为FR。

本发明每台吸附床在一个循环操作周期内的操作步骤，必须包括吸附、均压降、抽真空，均压升，还可以包括但不限于逆放、最终升压等步骤。例如，在吸附步骤后可设置一次或多次均压降步骤；在抽真空步骤前设置逆放步骤；在抽真空步骤后、吸附步骤前设置一次或多次均压升步骤；在吸附步骤前设置最终升压步骤。因此，每台吸附床在一个循环操作周期内的操作步骤可包括吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压。各操作步骤的先后顺序可根据需要设定。

本发明的产品气通过抽真空步骤获得。当设置有逆放步骤时，则可以通过逆放和抽真空两个步骤获得。

本发明第一段变压吸附实施吸附步骤时吸附床的操作压力为表压：0.05MPa～0.2MPa；第二段变压吸附实施吸附步骤时吸附床的操作压力为表压：0.2MPa～0.5MPa；实施抽真空步骤时吸附床的最低操作压力为表压：－0.04MPa～－0.09MPa。

本发明的变压吸附气体分离装置的吸附床内装填的固体吸附剂，包括但不限于活性炭类、氧化铝类、硅胶类等吸附剂。吸附床内可以只装填一种固体吸附剂，也可以装填一种以上固体吸附剂。

本发明对于确定的原料气组成和产品浓度要求，装置新鲜原料气中的吸附相产品组分的回收率，与吸附废气中吸附相产品组分的浓度呈负相关关系。如逆放气和抽真空气作为产品气，则没有进入产品的吸附相产品组分只有吸附废气一个出口，对于确定的原料气组成和产品浓度要求。可使吸附废气中的附相产品组分的浓度足够低，就可以得到足够高的新鲜原料气中的吸附相产品组分的回收率。

实施例1

本实施例为从烟道气中分离回收二氧化碳的变压吸附法，原料气流量2253Nm³/h，原料压力表压0.0001MPa，温度40℃，原料气组成如表1所示：

表1原料气组成

烟气组成	N<sub>2</sub>	CO<sub>2</sub>	O<sub>2</sub>	H<sub>2</sub>O
					含量(％)	73.01	13.7	5.8	7.4

本实施例第一段变压吸附装置(PSA-1)采用4吸附塔，塔内装填吸附剂为氧化铝或硅胶中的一种或两种，装置由吸附塔，逆放罐，半产品压缩机，真空泵等以及相应的管道和程控阀连接而成，各步骤表压值见表2；第二段变压吸附装置(PSA-2)采用4吸附塔，塔内装填吸附剂为氧化铝类、硅胶中的一种或两种，装置由吸附塔，中间罐，产品气缓冲罐，真空泵等以及相应的管道和程控阀连接而成，每台吸附塔在一个循环操作周期内依次吸附A、均压降ED、逆放D、抽空V、均压升E1R、最终升压FR等步骤。其程序运行时序、各步骤表压值见表2：

表2变压吸附工作时序表

PSA-1

PSA-2

变压吸附系统运行时，由计算机按一定程序控制各程控阀的开关。现以PSA-1吸附塔A 为例，叙述各工艺步骤：

吸附A：开启程控阀KV1A和KV2A，原料气进入吸附塔A，以CO₂为主的易吸附组分在吸附剂表面上吸附，大部分未吸附的气体作为吸附废气通过程控阀KV2A自吸附塔A顶部流出。吸附步骤时间结束时，关闭阀KV1A和KV2A，终止吸附，此时原料气进入已完成最终升压步骤的另一吸附塔即吸附塔B进行吸附。

均压降E1D：开启程控阀KV4A和KV4C，完成吸附步骤的吸附塔A与完成抽真空步骤的吸附塔C进行压力均衡，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭KV4A，完成吸附塔A的均压降步骤。

抽真空V：完成均压步骤后，开启KV3A，通过真空泵对吸附塔A进行抽真空，真空泵组排出的气体进入CO₂半产品缓冲罐，通过压缩机加压后送入PSA-2。抽空进一步降低吸附塔A的压力，使吸附在吸附剂表面上的吸附相产品组分充分解吸，获得产品，完成吸附剂再生。抽真空步骤完成后，关闭KV3A。

均压升E1R：完成抽真空步骤后，开启程控阀KV4A和KV4C，吸附塔A与完成吸附步骤的吸附塔C进行压力均衡，两塔压力基本相等时，关闭阀KV4C，完成吸附塔A的均压升。

最终升压FR：完成均压升步骤后，继续开启阀KV4A和程控阀KV8，利用PSA-2的吸附废气对完成均压步骤的吸附塔A进行升压，使之达到吸附压力，准备进入下一周期的吸附步骤。

至此，吸附塔A在一个循环操作周期内的所有步骤均执行完毕，并开始进行下一次循环。其他3个吸附塔所执行的步骤与吸附塔A相同，只是在时间上按设定好的操作时序相互错开。

每个吸附塔的压力随操作步骤的更替呈周期性变化。如根据实际操作情况对吸附压力进行调整，则其他步骤压力也会相应发生变化。

以PSA-2吸附塔A为例，叙述各工艺步骤：

吸附A：开启程控阀KV1A和KV2A，原料气进入吸附塔A，CO₂组分在吸附剂表面上吸附，未吸附的气体作为吸附废气通过程控阀KV2A自吸附塔A顶部流出。吸附步骤时间结束时，关闭阀KV1A和KV2A，终止吸附，此时原料气进入已完成最终升压步骤的另一吸附塔即吸附塔B进行吸附。

均压降E1D：开启程控阀KV5A和KV5C，完成吸附步骤的吸附塔A与完成二均升步骤的吸附塔C进行压力均衡，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭KV5A，完成吸附塔A的均压降步骤。

均压降E2D：继续开启程控阀KV4A和KV7，完成吸附步骤的吸附塔A与完成E2D步骤的中间罐进行压力均衡，当两个吸附塔压力基本平衡后，关闭KV4A和KV7，完成吸附塔A的均压降步骤。

逆放D：开启程控阀KV3A，完成E2D步骤的吸附塔A由底部排出气体，压力降低。逆放气经阀KV3A进入CO₂产品缓冲罐。当吸附塔A压力降至常压后，关闭KV3A，逆放步骤完成。

抽真空V：完成逆放步骤后，继续开启KV6A，通过真空泵组对吸附塔A进行抽真空，真空泵组排出的气体与逆放气在产品气缓冲罐混合。抽空进一步降低吸附塔A的压力，使吸附在吸附剂表面上的吸附相产品组分充分解吸，获得产品，完成吸附剂再生。抽真空步骤完成后，关闭KV6A。

均压升E2R：完成抽真空步骤后，开启程控阀KV4A和KV7，吸附塔A与完成E2R步骤的中间罐进行压力均衡，两塔压力基本相等时，关闭阀KV4A和KV7，完成吸附塔A的第1次均压升。

均压升E1R：第1次均压升步骤后，开启程控阀KV5A和KV5C，吸附塔A与完成吸附步骤的吸附塔C进行压力均衡，两塔压力基本相等时，关闭阀KV5C，完成吸附塔A的第 2次均压升。

最终升压FR：完成E1R压升步骤后，继续开启阀KV5A，通过手动调节阀HV2，利用吸附废气对完成均压步骤的吸附塔A进行升压，使之达到吸附压力，准备进入下一周期的吸附步骤。

每个吸附塔的压力随操作步骤的更替呈周期性变化。如根据实际操作情况对吸附压力进行调整，则其他步骤压力也会相应发生变化如表3所示：

表3产品气组成

物料	O<sub>2</sub>	N<sub>2</sub>	CO<sub>2</sub>	H<sub>2</sub>O	合计
						产品气(％)	0.50	平衡	92.0	0.27	100.0

本实施例二段变压吸附法对CO₂进行提浓所消耗的能量与只采用一段法对CO₂进行提浓对比如下表4所示：

表4一段法与二段法数据结果对比

名称	一段法	二段法	备注
				原料流量(Nm<sup>3</sup>/h)	2253	2253
操作压力(Mpag)	0.6	0.08(一段)，0.25(二段)
				CO<sub>2</sub>收率(％)	75	85	原料气中CO<sub>2</sub>以13.7％计
功耗(kw)	226	153	压缩机及真空泵
				产品CO<sub>2</sub>量(Nm<sup>3</sup>/h)	231	262	纯CO<sub>2</sub>计
元/Nm<sup>3</sup>	0.59	0.35	电价：0.6元/kw

从上表可以看出，采用本发明二段变压吸附法对CO2进行提浓，其压力明显比一段法的压力低，且CO₂收率高出10％，产率也比一段法高出了13.42％；同时，从消耗上看出，二段法的运行功耗为153kw而一段法的功耗为226kw，本发明二段发功耗明显比一段法低；从成本上考虑，本发明产出每立方米CO2需要的成本为0.35元，而一段法需要0.59元，本发明二段法比一段法提浓CO₂相比节省40％的成本。

实施例2

本实施例原料气源为烟道气，其流量为8569Nm³/h，进装置压力为0.01Mpa，原料气温度35℃，原料气组成如表5：

表5：原料气组成：

名称

组份

O2

N2

CO2

H2O

Σ

烟道气

V％

6.0

62.0

25.0

7.0

100

本实施例第一段变压吸附装置(PSA1)采用7吸附塔，塔内装填吸附剂为氧化铝或硅胶中的一种或两种，装置由吸附塔，逆放罐，半产品压缩机，真空泵等以及相应的管道和程控阀连接而成，各步骤表压值见表6；第二段变压吸附装置(PSA2)采用7吸附塔，塔内装填吸附剂为氧化铝类、硅胶中的一种或两种，装置由吸附塔，产品气缓冲罐，真空泵以及相应的管道和程控阀连接而成，每台吸附塔在一个循环操作周期内依次吸附A、均压降ED、抽空V、均压升E1R、最终升压FR等步骤。其程序运行时序、各步骤表压值见表6：

表6变压吸附工作时序表

PSA-1

PSA-2

本实施例中，PSA1吸附塔A与实施例1中PSA1吸附塔A的操作步骤的不同之处在于，本实施例中抽空步骤增长了，吸附剂更容易解吸。

PSA2中，二均降E2D与二均升E2R步骤，是吸附塔之间直接进行的，没有实例1中，通过中间罐来完成。

本实施例与实施例1的其余工艺操作步骤过程基本相同，故不再详细叙述。

PSA1、PSA2的吸附塔A在一个循环操作过程中，操作步骤执行完后，紧接着进入下一循环操作周期，其他各吸附塔所执行的工艺操作步骤与吸附塔A相同，但在时间上按设定好的操作时序相互错开。

表7本实施例的产品组成

物料	O<sub>2</sub>	N<sub>2</sub>	CO<sub>2</sub>	H<sub>2</sub>O	合计
						产品气(％)	0.24	5.89	93.57	0.3	100.0

本实施例中，CO₂的回收率达到89％。同时，本实施例对CO₂提浓方法采用二段法，其功耗、产率、成本都能达到与实施例1一样的效果，在此对相应数据不做具体列举。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，采用逐级的两段变压吸附气体分离方法从低浓度CO₂原料气中提取得到高浓度CO₂产品，其特征在于，每段变压吸附设置有4台或4台以上的吸附床，第一段变压吸附的吸附床依次经历吸附、均压降、抽真空、均压升；第二段变压吸附的吸附床依次经历吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压；每个阶段的吸附床根据使用需求在各功能间交替切换，循环操作；

其中，第一段变压吸附的半产品CO₂气体通过压缩机增加压力后进入第二段变压吸附，第二段变压吸附产出的CO₂气体作为最终产品，吸附废气返回到第一段变压吸附作为升压气体；

第一段变压吸附的每台吸附床在一个循环操作周期内必须包括吸附、均压降、抽真空，均压升步骤；第二段变压吸附的每台吸附床在一个循环操作周期内必须包括吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压步骤。

2.如权利要求1所述一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，其特征在于，所述第一段变压吸附的吸附床还需要经历设置在均压降及抽真空之间的逆放和均压升后的最终升压。

3.如权利要求1所述一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，其特征在于，所述吸附床内装填有活性炭、氧化铝、硅胶中的一种或几种固体吸附剂。

4.如权利要求1所述一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，其特征在于，所述吸附、均压降、逆放、抽真空、均压升、最终升压的具体操作如下：

吸附：低浓度CO₂原料气从吸附床原料气入口进入吸附床，以CO₂为主的易吸附组分吸附在吸附剂表面上，而不易吸附的气体作为吸附废气从吸附床顶部排出，实现CO₂和其它不易吸附气体组分的分离；

逆放：完成均压降步骤的吸附床，沿吸附步骤气流方向相反的方向，从吸附床原料气入口端的逆放气出口排出吸附剂床层中的气体，降低吸附床的压力，使吸附在吸附剂表面上的CO₂组分解吸；

抽真空：用真空泵对吸附床抽真空，进一步降低吸附剂床层的压力，使吸附在吸附剂表面上的CO₂组分进一步解吸；

最终升压：利用吸附操作步骤流出吸附床的吸附废气或原料气对吸附床进行升压，使之达到吸附操作压力，并使吸附前沿后移。

5.如权利要求1所述一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，其特征在于，第一段变压吸附实施吸附步骤时吸附床的操作压力为表压：0.05MPa～0.2MPa；第二段变压吸附实施吸附步骤时吸附床的操作压力为表压：0.2MPa～0.5MPa；实施抽真空步骤时吸附床的最低操作压力为表压：－0.04MPa～－0.09MPa。

6.如权利要求4所述一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，其特征在于，所述低浓度CO₂原料气在进吸附床前需进行脱水处理。

7.如权利要求1所述一种变压吸附分级提浓CO2的方法，其特征在于，所述低浓度CO₂原料气中CO₂的含量为8～25％。

8.如权利要求1所述一种变压吸附分级提浓CO₂的方法，其特征在于，采用所述方法提浓得到的产品中CO₂纯度达到90％以上。