CN109316899A - Psa回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，涉及从PSA气体分离技术领域，包括，1#PSA解吸过程的逆放I、逆放II及冲洗步骤的逆放气体及冲洗气体进入由1#PSA与2#PSA之间的中间罐、压缩机及膜分离单元组分的膜分离系统，其中，非渗透气作为2#PSA解吸的置换步骤所需的置换气体进行置换。本方法解决了现有PSA的解吸过程中所存在的低浓度吸附相置换步骤中其产品作为置换气体的循环量巨大所导致的吸附相组分产品气收率低、纯度低、能耗高，逆向充压及终充步骤依赖非吸附相组分产品气进行充压时所导致的非吸附相组分产品气收率低、吸附相获取产品气的PSA负荷增大、吸附效率降低的问题。

Description

PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法

技术领域

本发明属于气体分离的技术领域，更具体的说是涉及一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法。

背景技术

变压吸附(PSA)分离技术是指在一定的温度下，较高的压力下特定的吸附剂对原料气中吸附质的吸附容量增加；反之，在较低压力下吸附容量减少。较高压力下吸附剂先吸附吸附质，再降低压力使得被吸附的吸附质解吸放出，从而使吸附剂得到再生的过程。

对于获取非吸附相组分为产品目的的PSA，其解吸过程一般为顺放/逆放、逆放/抽真空、冲洗、顺向/逆向充压、终充等步骤组成，顺放/逆放与顺向充压、终充等压力变化的过程是通过将正在降压的吸附塔与需要增压的吸附塔之间的均压方式来实现的，这样做的好处是，进一步回收吸附塔内死空间里的吸附相产品组分，在提高产品组分收率的同时，充分利用了吸附塔内的压力，节省了能耗。

对于获取吸附相组分为产品目的的PSA，其解吸过程一般为置换、顺放/逆放、逆放/抽真空、顺向/逆向充压、终充等步骤组成，其中的置换步骤相当关键，一般采用吸附相组分的产品气作为置换气体。置换本质上是再生的一种形式，常被放置在吸附步骤完成时在同样的吸附压力下完成的步骤，而且应当选择比吸附相组分目标产品更强吸附力的置换气体(组分)来进行置换。但由于面临后期更强吸附力的置换气体组分与产品组分之间的复杂分离，因而仅采用产品气作为置换气体更为普遍。不过，一方面，从传质角度看，用产品气进行置换本质上是将吸附剂表面及吸附塔内的吸附相组分浓度增加(过饱和)，进而在降压解吸过程中增大固相中与死空间(相当于“气相”)中吸附相组分的浓度梯度(差)，提高解吸传质速率，进而要求置换气体越纯越好；另一方面，吸附塔内死空间里充满了较多的非吸附相组分，若采用置换方式来获取吸附相组分的产品，置换作用更是需要顶出死空间里的非吸附相组分为主，需要更多的置换气体，进一步加大产品气的循环量及增压所带来的能耗增加。因此，理论上，置换是比较差的一种再生方式。由于从吸附相组分获得目标产品过程中有置换步骤的存在，处于顺放/逆放步骤的吸附塔很难与处于逆向增压的吸附塔之间进行均压，也就无法实现PSA特有的节能效果。同时，对于吸附压力较高的工况，因为无法实现多次均压，吸附与解吸的循环操作中的压力变化过大而吸附床层中的流速分布出现湍流，严重干扰吸附与解吸的传质过程，并对吸附剂及程控阀、调节阀等产生较大的冲刷，极易造成吸附剂颗粒的粉化及设备的安全隐患。因此，对从吸附相获取目标产品的PSA过程，一般都采用低压操作，比如，从炼厂干气中回收碳二及以上组分(C2+)、从烟道气中回收二氧化碳(CO2)等，吸附压力小于1.0～1.5MPa。此外，由于逆放及抽空后，无法直接用逆放气或产品气进行逆向增压或终充，而采用非吸附相气体(吸附废气)进行逆向增压或终充，系统里引入过多的杂质，使得吸附效率大幅度下降。直接采用原料气进行终充，吸附相组分浓度相对过高，终充的作用变成了吸附而不是预吸附，极易在随后的吸附与置换步骤中产生深度吸附，解吸非常困难。

对于同时从吸附相与非吸附相获取产品的PSA，一般采用两段PSA，比如，从轻烃重整转化混合气中获取CO2与氢气(H2)，第一段PSA获取吸附相组分CO2，第二段PSA获取非吸附相组分H2，两段PSA解吸过程中可以通过第二段PSA的逆放及产品H2，对第一段PSA处于逆向充压及终充的吸附塔进行充压，达到了第一段PSA获取吸附相组分产品(CO2)而无法从第一段PSA自身逆放气、产品气或原料气进行充压的目的，但是，第一段PSA解吸过程的置换步骤仍然需要大量的吸附相组分产品气CO2加压循环作为置换气体，尤其是对PSA同时回收低浓度吸附相或低浓度非吸附相组分产品气的工况，所需的置换气体循环量更大，甚至回收低浓度CO2或H2的PSA本身就需要二段，并且需要消耗更多的非吸附相组分产品气H2作为对第一段PSA逆向充压及终充步骤进行充压，同时，更加减少了第二段PSA吸附塔之间的有效均压，降低了H2收率，并且增加了二段PSA的总负荷。即，通过牺牲第二段PSA自身有效的压力利用及产品H2的收率而达到改善第一段PSA逆向充压及终充，而这种对第一段PSA改善的效益并不是特别理想，尤其是对第一段低浓度吸附相组分产品的PSA解吸过程中最大能耗的置换步骤没有什么帮助，对终充步骤也没有起到预吸附作用。从PSA分离原理看，采用PSA同时回收低浓度吸附相与非吸附相组分产品，两种产品组分的回收率与纯度之间密切相关，一种组分产品的收率高或纯度高，导致另一种组分产品的收率低或纯度低。

本发明针对上述一些问题，提出了一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，针对现有PSA的解吸过程中所存在的低浓度吸附相置换步骤中其产品作为置换气体的循环量巨大所导致的吸附相组分产品气收率低、纯度低、能耗高，逆向充压及终充步骤依赖非吸附相组分产品气进行充压时所导致的非吸附相组分产品气收率低、吸附相获取产品气的PSA负荷增大、吸附效率降低以及非吸附相PSA循环过程中吸附塔之间有效的压力利用减少等问题。本发明采用的具体方案如下：

一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，包括如下步骤：

(1)原料气进入由吸附、顺放、逆放I、逆放II/抽真空、冲洗、逆向充压、顺向充压及终充步骤组成的第一段多塔变压吸附系统(1#PSA)进行吸附，其中，流出非吸附相气体作为非吸附相组分产品气输出。

(2)1#PSA中的吸附塔吸附步骤完成后，进入解吸的顺放步骤，产生的顺放气体，直接向处于顺向充压步骤的吸附塔进行顺向充压，达到一中间压力值。

(3)1#PSA中的吸附塔顺放步骤完成后，进入解吸的逆放I步骤，产生的逆放I的逆放气体进入一中间罐，经过加压后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收逆放I的逆放气体中的非吸附相组分产品；其非渗透气作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；产生的逆放I气体，或，一部分向2#PSA中处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压，达到一中间压力，或，一部分作为解吸废气排放。

(4)1#PSA中的吸附塔逆放I步骤完成后，进入解吸的逆放II步骤，产生的逆放II的逆放气体进入一中间罐，经过加压后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收逆放II的逆放气体中的非吸附相组分产品；其非渗透气作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换。

(5)1#PSA中的吸附塔逆放II步骤完成后，进入解吸的冲洗步骤，来自非吸附相组分产品气作为冲洗气体，对1#PSA中处于冲洗步骤的吸附塔进行冲洗，产生的冲洗废气进入一中间罐，经过加压后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收冲洗废气中的非吸附相组分产品；其非渗透气作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；产生的冲洗废气，或，一部分作为解吸废气排放，或，一部分向2#PSA中完成逆向抽空步骤的吸附塔进行填空。

(6)1#PSA中的吸附塔冲洗步骤完成后，进入解吸的顺向充压步骤，来自1#PSA中的顺放气体，向处于顺向充压步骤的吸附塔进行顺向充压，达到一中间压力值。

(7)1#PSA中的吸附塔顺向充压步骤完成后，进入解吸的终充步骤，来自非吸附相组分产品气，作为终充气体，向1#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行充压，达到吸附压力并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作。

(8)来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气，经加压后进入由吸附、置换、逆放、逆放抽真空、逆向充压及终充步骤组成的第二段多塔变压吸附系统(2#PSA)进行吸附，其中，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收渗透气中的非吸附相组分产品。

(9)2#PSA中的吸附塔吸附步骤完成后，进入解吸的置换步骤，来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的非渗透气体，作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换，形成的置换废气，与1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气体混合，返回到2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔，进一步回收置换废气中的非吸附相组分产品与吸附相组分产品，或，一部分置换废气直接排放。

(10)2#PSA中的吸附塔置换步骤完成后，进入解吸的逆放步骤，产生的逆放气体作为吸附相组分产品，经过加压或直接输出，或，产生的逆放气体一部分为排放气排出。

(11)2#PSA中的吸附塔逆放步骤完成后，进入解吸的逆放抽真空步骤，产生的逆放抽真空气体，作为吸附相组分产品，经过加压或直接输出，或，产生的逆放抽真空气体一部分为排放气排出。

(12)2#PSA中的吸附塔逆放抽真空步骤完成后，进入解吸的逆向充压步骤，来自1#PSA冲洗后的冲洗废气，先对2#PSA中逆放抽真空步骤完成后的吸附塔进行填空；来自1#PSA与2#PSA之间的中间罐的气体，或，来自1#PSA中的一部分逆放I气体，对2#PSA中处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压，达到一个中间压力。

(13)2#PSA中的吸附塔逆向充压步骤完成后，进入解吸的终充步骤，来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的非渗透气体，作为终充气体向2#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行充压，达到吸附压力并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作。

更优的，所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的原料气为作为产品气的吸附相组分与非吸附相组分之间的相对吸附分离系数大于等于3～4，原料气中的吸附相组分产品组分的含量小于等于50％，且/或，非吸附相组分产品的含量小于等于15％(体积比，以下类同)，温度20～120℃，原料气的压力为常压至4.0MPa，或经过鼓风，或经过加压，达到进入1#PSA的吸附压力要求。

更优的，所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的置换气体来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气，并经加压或直接进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；所述的非渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，流出的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续吸附，进一步回收其中所含的吸附相与非吸附相组分产品气；或，一部分对2#PSA处于终充步骤的吸附塔进行充压，达到2#PSA的吸附压力；1#PSA与2#PSA的吸附压力可以不同，其中，2#PSA的吸附压力处于低于1#PSA的吸附压力时，2#PSA吸附所得到的非吸附相气体，经过原料气加压后返回到1#PSA进一步回收2#PSA流出的非吸附相气体中所含的产品组分；非渗透气经降压至2#PSA吸附压力后作为置换气体，对2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换。

更优的，所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的2#PSA置换步骤的置换气体，也可来自经过加压的2#PSA的吸附相组分产品气，作为补充或切换备用。

更优的，所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的中间罐气体中，还包括来自一部分原料气，或，来自一部分1#PSA的非吸附相气体，使得气体连续进入加压与膜分离系统，并保证向2#PSA处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压。

更优的，所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的置换气体一部分可来自经加压的2#PSA输出的吸附相组分产品气。

更优的，所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的2#PSA终充，一部分可采用来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的非渗透侧气体作为终充气体进行终充，或，一部分可采用来自2#PSA吸附步骤所流出的非吸附相气体作为终充气体，对2#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行终充，达到吸附压力并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作。

更优的，所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的1#PSA中的逆放II步骤，在较低的操作范围内，或与#PSA中的逆放I步骤合并，或改为逆放抽真空步骤。

更优的，所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的1#PSA、2#PSA，以及1#PSA与2#PSA之间的中间罐及膜分离系统的进出口连接的管道上，采用由程序控制阀与调节阀组合，或带有调节功能的程序控制阀组成的缓和均压(缓均)方式进行逆放、逆向充压、顺向充压及终充。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，本发明解决了现有从低浓度吸附相PSA获取产品组分的置换过程中置换气体循环量过大而导致的能耗过高、消耗的吸附相与非吸附相组分产品气过多而导致的吸附相与非吸附相组分产品气的收率偏低，以及同时回收低浓度吸附相组分与非吸附相组分产品气本身的PSA需要多段所带来的投资高、无法有效地采用原料气进行充压或终充等问题。

第二，本发明中的膜分离系统，针对原料气组分的不同，可选择性适合于吸附质组分作为非渗透或渗透组分加以利用，比如，轻烃转化气中的吸附相产品组分CO2与非吸附相产品组分H2之间的分离，可选择性选择CO2作为渗透气，效果更佳。而炼厂干气中的吸附相产品组分C2+，可选择性作为非渗透气，收率更高。

第三，本发明既能解决了现有二段PSA不容易同时获取低浓度吸附相与非吸附相组分产品的难度，又克服了二段PSA同时回收吸附相与非吸附相组分产品过程中第一段PSA(获取吸附相组分产品为主)解吸时过多依赖第二段PSA(获取非吸附相组分产品为主)产品气进行逆向充压或终充，既浪费了产品气导致收率降低，又相应地减少了第二段PSA吸附塔之间的有效压力利用，同时，也过多稀释了第一段PSA吸附塔内的吸附相组分的浓度而使得终充没有起到预吸附作用。

第四，本发明通过采用缓均工艺，能够很好地解决了从吸附相获取产品气PSA工艺仅适合低压操作的局限，并通过采用原料气进行终充，使得预吸附作用发挥出来，由此可减少吸附时间，实现快速吸附与解吸，防止深度吸附及压力变化过大所导致的吸附剂再生不完全、吸附剂粉化、管道及阀门被严重冲刷等问题；同时，通过调节阀，可以实现两段PSA吸附压力的差异化，进一步降低能耗。

第五，本发明在保证非吸附相产品收率较高的情况下，同时使得吸附相组分产品气的收率最高，解决了传统的二段PSA法吸附相与非吸附相产品气的收率及纯度与收率的矛盾问题。

附图说明

图1为实施例1流程示意图。

图2为实施例2流程示意图。

图3为实施例5流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1

如图1所示，一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，包括如下步骤：

(1)组分为44.6％(体积比，以下类同)H2、12.5％C2+、25.5％CH4、14.4％N2及3％其它杂质，压力为1.5MPa，温度为60℃，流量为1万标方/小时所组成的原料气，进入由吸附、顺放、逆放I、逆放II/抽真空、冲洗、逆向充压、顺向充压及终充步骤组成的第一段6塔变压吸附系统(1#PSA)进行吸附，其中，流出非吸附相气体的氢气，纯度为大于等于99％，收率大于等于80％，作为非吸附相组分产品气输出。

(2)1#PSA中的吸附塔吸附步骤完成后，进入解吸的顺放步骤，产生的顺放气体，直接向处于顺向充压步骤的吸附塔进行顺向充压，达到一中间压力0.8～1.0MPa。

(3)1#PSA中的吸附塔顺放步骤完成后，进入解吸的逆放I步骤，产生的逆放I的逆放气体，约70％进入一中间罐，经过加压至1.5MPa后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体经加压后与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收逆放I的逆放气体中的非吸附相组分产品；其非渗透气作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；约20％向2#PSA中处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压，达到一中间压力0.8～1.0MPa，其余约10％作为解吸废气排放。

(4)1#PSA中的吸附塔逆放I步骤完成后，进入解吸的逆放II步骤，产生的逆放II的逆放气体，约60～70％进入一中间罐，经过加压至1.5MPa后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收逆放II的逆放气体中的非吸附相组分产品；其非渗透气作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；产生的逆放II气体，约30～40％向2#PSA中处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压，达到一中间压力0.8～1.0MPa。

(5)1#PSA中的吸附塔逆放II步骤完成后，进入解吸的冲洗步骤，来自非吸附相组分产品气体作为冲洗气体，对1#PSA中处于冲洗步骤的吸附塔进行冲洗，产生的冲洗废气，约60％进入一中间罐，经过加压后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收冲洗废气中的非吸附相组分产品；其非渗透气体作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；约10％的冲洗废气作为解吸废气排放，其余约30％向2#PSA中完成逆向抽空步骤的吸附塔进行填空，吸附塔压力达到0.3～0.4MPa。

(6)1#PSA中的吸附塔冲洗步骤完成后，进入解吸的顺向充压步骤，来自1#PSA中的顺放气体，向处于顺向充压步骤的吸附塔进行顺向充压，达到一中间压力0.8～1.0MPa。

(7)1#PSA中的吸附塔顺向充压步骤完成后，进入解吸的终充步骤，来自非吸附相组分产品气，即，纯度为大于等于99％的氢气作为终充气体，向1#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行充压，达到吸附压力1.5MPa，并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作。

(8)来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气，经过加压后进入由吸附、置换、逆放、逆放抽真空、逆向充压及终充步骤组成的第二段5塔变压吸附系统(2#PSA)进行吸附，其中，产生的非吸附相气体经加压后与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收渗透气中的非吸附相组分产品。

(9)2#PSA中的吸附塔吸附步骤完成后，进入解吸的置换步骤，来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的非渗透气体，作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换，形成的置换废气，约70～80％与1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气体混合，返回到2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔，进一步回收置换废气中的非吸附相组分产品与吸附相组分产品，约20～30％的置换废气直接排放。

(10)2#PSA中的吸附塔置换步骤完成后，进入解吸的逆放步骤，产生的逆放气体作为吸附相组分产品C2+，纯度大于等于85～90％，收率大于等于85％，经过加压或直接输出。

(11)2#PSA中的吸附塔逆放步骤完成后，进入解吸的逆放抽真空步骤，产生的逆放抽真空气体，约80％作为吸附相组分产品，经过加压或直接输出；约20％作为为排放气排出。

(12)2#PSA中的吸附塔逆放抽真空步骤完成后，进入解吸的逆向充压步骤，来自1#PSA冲洗后的冲洗废气，先对2#PSA中逆放抽真空步骤完成后的吸附塔进行填空，使得吸附塔的压力达到0.4～0.6MPa；然后，采用来自1#PSA与2#PSA之间的中间罐的气体，对2#PSA中处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压，达到一个中间压力0.8～1.0MPa。

(13)2#PSA中的吸附塔逆向充压步骤完成后，进入解吸的终充步骤，来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的非渗透气体，作为终充气体向2#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行充压，达到吸附压力1.5MPa，并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作。

实施例2

如图2(虚线)所示，在实施例1所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法的基础上，所述的2#PSA置换步骤的置换气体，也可来自经过加压的2#PSA的吸附相组分产品气，作为补充或切换备用。且，所述的置换废气，一部分可进入中间罐，使得气体连续进入加压与膜分离系统，或，连续向2#PSA中处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压。

实施例3

如图1所示，在实施例1所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法的基础上，所述的来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气，压力降至0.3～0.4MPa，经鼓风机而不经加压进入由吸附、置换、逆放、逆放抽真空、逆向充压及终充步骤组成的第二段5塔变压吸附系统(2#PSA)进行吸附，吸附压力为0.3～0.4MPa，得到的非吸附相气体，经过加压至2.0MPa，与原料气混合后进入1#PSA继续吸附，吸附压力为2.0MPa，进一步回收2#PSA的非吸附相气体中的H2与C2+；所述的非渗透气，经降压阀降压至0.3～0.4MPa，作为置换气体对2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换，从而实现二段PSA吸附压力的不同。

实施例4

如图1所示，在实施例1所述的一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法的基础上，所述的1#PSA中的逆放II步骤，在0.8MPa的原料气压力与吸附压力下，可与#PSA中的逆放I步骤合并，减少程序控制阀、调节阀等设备。

实施例5

如图3所示，本实施例所述的原料气为石化燃烧尾气，其组分为30.6％H2、10.3％CO2、48.1％N2、7.4％CH4、2.6％CO，以及1％其它杂质，压力为2.0MPa，温度为40～60℃，流量为1万标方/小时所组成的原料气，进入由吸附、顺放、逆放I、逆放II、冲洗、顺向充压及终充步骤组成的第一段6塔变压吸附系统(1#PSA)，其中，经逆放I、逆放II及冲洗步骤流出的大部分吸附相组分为富CO2的中间气体，进入一中间缓冲罐后，再经过加压至2.0MPa进入CO2渗透膜系统，形成的非渗透气，一部分直接进入由吸附、置换、逆放、逆放抽真空、逆向充压及终充步骤组成的第二段5塔变压吸附系统(2#PSA)，从2#PSA流出的非吸附相组分气体，与原料气混合，再进入1#PSA吸附与解吸，进一步回收非吸附相组分H2产品及吸附相组分CO2产品；渗透气经过加压后作为2#PSA置换步骤的置换气体进行置换，然后经过逆放、逆放抽空得到的逆放气，大部分作为非吸附相组分CO2产品气输出，CO2纯度大于等于99％，收率大于等于80％；一部分逆放气作为排放气排出。置换产生的置换废气，一部分与2#PSA吸附步骤产生的非吸附相气体混合进入1#PSA继续吸附，进一步回收非吸附相组分与吸附相组分产品，一部分直接排放，一部分作为终充气体，向2#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行终充，达到吸附压力并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作。其中，原料气可作为终充气体的补充。

显而易见的，上面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，或在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)原料气进入由吸附、顺放、逆放I、逆放II/抽真空、冲洗、逆向充压、顺向充压及终充步骤组成的第一段多塔变压吸附系统(1#PSA)进行吸附，其中，流出非吸附相气体作为非吸附相组分产品气输出；

(2)1#PSA中的吸附塔吸附步骤完成后，进入解吸的顺放步骤，产生的顺放气体，直接向处于顺向充压步骤的吸附塔进行顺向充压，达到一中间压力值；

(3)1#PSA中的吸附塔顺放步骤完成后，进入解吸的逆放I步骤，产生的逆放I的逆放气体进入一中间罐，经过加压后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收逆放I的逆放气体中的非吸附相组分产品；其非渗透气作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；产生的逆放I气体，或，一部分向2#PSA中处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压，达到一中间压力，或，一部分作为解吸废气排放；

(4)1#PSA中的吸附塔逆放I步骤完成后，进入解吸的逆放II步骤，产生的逆放II的逆放气体进入一中间罐，经过加压后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收逆放II的逆放气体中的非吸附相组分产品；其非渗透气作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；

(5)1#PSA中的吸附塔逆放II步骤完成后，进入解吸的冲洗步骤，来自非吸附相组分产品气作为冲洗气体，对1#PSA中处于冲洗步骤的吸附塔进行冲洗，产生的冲洗废气进入一中间罐，经过加压后进入1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统，其渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收冲洗废气中的非吸附相组分产品；其非渗透气作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；产生的冲洗废气，或，一部分作为解吸废气排放，或，一部分向2#PSA中完成逆向抽空步骤的吸附塔进行填空；

(6)1#PSA中的吸附塔冲洗步骤完成后，进入解吸的顺向充压步骤，来自1#PSA中的顺放气体，向处于顺向充压步骤的吸附塔进行顺向充压，达到一中间压力值；

(7)1#PSA中的吸附塔顺向充压步骤完成后，进入解吸的终充步骤，来自非吸附相组分产品气，作为终充气体，向1#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行充压，达到吸附压力并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作；

(8)来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气，经过加压后进入由吸附、置换、逆放、逆放抽真空、逆向充压及终充步骤组成的第二段多塔变压吸附系统(2#PSA)进行吸附，其中，产生的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续进行吸附，进一步回收渗透气中的非吸附相组分产品；

(9)2#PSA中的吸附塔吸附步骤完成后，进入解吸的置换步骤，来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的非渗透气体，作为置换气体进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换，形成的置换废气，与1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气体混合，返回到2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔，进一步回收置换废气中的非吸附相组分产品与吸附相组分产品，或，一部分置换废气直接排放；

(10)2#PSA中的吸附塔置换步骤完成后，进入解吸的逆放步骤，产生的逆放气体作为吸附相组分产品，经过加压或直接输出，或，产生的逆放气体一部分为排放气排出；

(11)2#PSA中的吸附塔逆放步骤完成后，进入解吸的逆放抽真空步骤，产生的逆放抽真空气体，作为吸附相组分产品，经过加压或直接输出，或，产生的逆放抽真空气体一部分为排放气排出；

(12)2#PSA中的吸附塔逆放抽真空步骤完成后，进入解吸的逆向充压步骤，来自1#PSA冲洗后的冲洗废气，先对2#PSA中逆放抽真空步骤完成后的吸附塔进行填空；来自1#PSA与2#PSA之间的中间罐的气体，或，来自1#PSA中的一部分逆放I气体，对2#PSA中处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压，达到一个中间压力；

(13)2#PSA中的吸附塔逆向充压步骤完成后，进入解吸的终充步骤，来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的非渗透气体，作为终充气体向2#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行充压，达到吸附压力并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作。

2.根据权利要求1所述的PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的原料气为作为产品气的吸附相组分与非吸附相组分之间的相对吸附分离系数大于等于3～4，原料气中的吸附相组分产品组分的含量小于等于50％，且/或，非吸附相组分产品的含量小于等于15％(体积比，以下类同)，温度20～120℃，原料气的压力为常压至4.0MPa，或经过鼓风，或经过加压，达到进入1#PSA的吸附压力要求。

3.根据权利要求1所述的PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的置换气体来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的渗透气，并经加压或直接进入2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换；所述的非渗透气进入2#PSA中处于吸附步骤的吸附塔进行吸附，流出的非吸附相气体与原料气混合进入1#PSA继续吸附，进一步回收其中所含的吸附相与非吸附相组分产品气；或，一部分对2#PSA处于终充步骤的吸附塔进行充压，达到2#PSA的吸附压力；1#PSA与2#PSA的吸附压力可以不同，其中，2#PSA的吸附压力处于低于1#PSA的吸附压力时，2#PSA吸附所得到的非吸附相气体，经过原料气加压后返回到1#PSA进一步回收2#PSA流出的非吸附相气体中所含的产品组分；非渗透气经降压至2#PSA吸附压力后作为置换气体，对2#PSA中处于置换步骤的吸附塔进行置换。

4.根据权利要求1所述的PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的2#PSA置换步骤的置换气体，也可来自经过加压的2#PSA的吸附相组分产品气，作为补充或切换备用。

5.根据权利要求1所述的PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的中间罐气体中，还包括来自一部分原料气，或，来自一部分1#PSA的非吸附相气体，使得气体连续进入加压与膜分离系统，并保证向2#PSA处于逆向充压步骤的吸附塔进行逆向充压。

6.根据权利要求1所述的PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的置换气体一部分可来自经加压的2#PSA输出的吸附相组分产品气。

7.根据权利要求1所述的PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的2#PSA终充，一部分可采用来自1#PSA与2#PSA之间的膜分离系统的非渗透侧气体作为终充气体进行终充，或，一部分可采用来自2#PSA吸附步骤所流出的非吸附相气体作为终充气体，对2#PSA中处于终充步骤的吸附塔进行终充，达到吸附压力并准备进入下一个吸附与解吸的循环操作。

8.根据权利要求1所述的PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的1#PSA中的逆放II步骤，在较低的操作范围内，或与#PSA中的逆放I步骤合并，或改为逆放抽真空步骤。

9.根据权利要求1所述的PSA回收低浓度吸附相与非吸附相组分的解吸方法，其特征在于，所述的1#PSA、2#PSA，以及1#PSA与2#PSA之间的中间罐及膜分离系统的进出口连接的管道上，采用由程序控制阀与调节阀组合，或带有调节功能的程序控制阀组成的缓和均压(缓均)方式进行逆放、逆向充压、顺向充压及终充。