CN1557528A - 采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法 - Google Patents

Abstract

一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，属变压吸附气体分离领域。变换气在第一段部分脱除并提浓为产品二氧化碳，第二段将混合气中杂质吸附下来，第三段再脱除其中部分二氧化碳，第三段出口气体全部返回第一段对其吸附塔升压，在一个循环周期中：第一段吸附塔依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段吸附塔依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤，第三段吸附塔依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。它具有降低电耗、有效气体的回收率高的优点。

Description

采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法

一、技术领域

本发明涉及一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，属于变压吸附气体分离领域。

二、背景技术

我们知道，在合成氨尿素生产工艺中，需要将变换气中的二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，同时还需将变换气中的氢、氮气分离出来，氢、氮气中的二氧化碳一般要求小于0.2％(V)，因此，尿素脱碳实际上就是从变换气中提纯二氧化碳和分离氢、氮气。

目前，采用三段变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法，国内还没有公开的专利文献和资料报道。以前全都采用一段或两段变压吸附装置脱除变换气中的二氧化碳，如中国专利公开号CN1069708A、CN1146369A、CN1171285A等采用一段变压吸附装置脱除变换气中的二氧化碳，该方法不能将变换气中的二氧化碳提纯用于尿素生产，主要用在液氨、联醇和单醇等生产中，而中国专利公开号CN1235862A、CN1248482A、CN1357404A等采用两段变压吸附装置脱除变换气中的二氧化碳，该方法能将变换气中的二氧化碳提纯用于尿素生产，氢气的回收率一般为95-98％(随吸附压力的升高而提高)，一氧化碳的回收率一般为80-87％(随吸附压力的升高而提高)，氮气的回收率一般为85-89％(随吸附压力的升高而提高)，二氧化碳的回收率一般为65-70％，每吨合成氨电耗80-138度(随吸附压力的升高而减少)，由此可以看出，上述现有技术氢气、氮气、一氧化碳和二氧化碳等有效气体的损失很大，每吨合成氨电耗很高，大大增加了合成氨的成本。

采用三段变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法，在国外曾有公开的专利文献报道。如美国专利：U.S.Pat.Nos.5,133,785中，采用了三段变压吸附气体分离技术，该专利公开的第一段变压吸附气体分离装置用于提纯二氧化碳，产品二氧化碳置换压力为吸附压力，由于第一段吸附塔吸附结束时，吸附塔内的吸附剂吸附二氧化碳远远未饱和，所以产品二氧化碳置换气量非常大，从而使电耗大幅度上升。第二段变压吸附气体分离装置用于将第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口气中的氢气提纯至99.999％(V)，然后与高纯氮混合后去合成氨，将第二段变压吸附气体分离装置中除高纯氢气(99.999％(V))外的其它混合气体压缩后送入第三段变压吸附气体分离装置，将混合气中的氢气提浓，用提浓的氢气去清洗再生第二段变压吸附气体分离装置吸附塔中吸附的杂质，从而提高氢气的回收率，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔吸附结束后与第一段变压吸附气体分离装置抽真空结束后吸附塔进行均压降压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔与第二段变压吸附气体分离装置吸附塔对应串联吸附，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔的吸附时间和吸附循环时间与第二段变压吸附气体分离装置吸附塔的吸附时间和吸附循环时间必须完全相同，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔的数量必须是第二段变压吸附气体分离装置吸附塔的两倍，这就大大地限制了第一段和第二段变压吸附气体分离装置吸附塔步骤的优化，而且在实际的工业设计中，要将第一段和第二段变压吸附气体分离装置的吸附塔设计成相同的吸附时间很很难，即使设计的吸附时间相同，当操作条件发生变化时，其吸附时间也不一样了。该专利公开氢气的回收率一般为92-95％(随吸附压力的升高而提高)，二氧化碳的回收率一般为88-95％(随吸附压力的升高而提高)，每吨合成氨电耗130-240度(随吸附压力的升高而减少)，由此可以看出，该专利公开氢气和二氧化碳等有效气体的损失很大，每吨合成氨电耗很高，大大增加了合成氨的成本。在操作压力为低压时(吸附压力小于1.0Mpa)其综合经济效益还不如中国专利公开CN1235862A、CN1248482A和CN1357404A。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种投资经济合理，运行费用很低的三段变压吸附脱碳方法，采用不同的设备及吸附剂组合以解决现有技术中存在的上述问题。使之具有与现有技术相比大幅度节省操作费用的优点，最大限度地减少装置的有效气体损失。

本发明的技术解决方案如下：

采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。

在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A之后增加均压降压ED和/或第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加混合气降压D1步骤。

在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤产品二氧化碳降压D之后增加吹扫CP步骤或抽真空VC步骤。

在第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤三段气升压3ER步骤之后增加二段气升压2ER步骤，上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

在第三段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A步骤之后增加均压降压ED步骤，同时在抽真空VC步骤之后增加均压升压ER步骤。

在第三段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A步骤之后增加置换P步骤，置换P步骤的吸附塔出口气对另一吸附塔升压，同时用置换气升压PR步骤代替升压R步骤。

在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入气柜V，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，气柜V中的产品二氧化碳通过动力设备送入产品二氧化碳缓冲罐V3。

在第一段变压吸附装置吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶，，第二段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶或分子筛，第三段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶或活性氧化铝及细孔硅胶。

第一段变压吸附装置出口气中二氧化碳的平均浓度为7～15％(V)，第三段变压吸附装置出口气中二氧化碳的平均浓度为30～60％(V)。

第三段变压吸附装置吸附塔的出口气体，当二氧化碳浓度为0～6％(V)时，返回第一段和第二段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压。

第三段变压吸附装置吸附塔的吸附压力为0.005～0.01Mpa(表压)。

采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、抽真空VC、三段气升压3ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。

在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加混合气降压D1步骤。

在第三段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A步骤之后增加置换P步骤，置换P步骤的吸附塔出口气对另一吸附塔升压，同时用置换气升压PR步骤代替升压R步骤。

采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、二段气升压2ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、回收RG、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。

采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、抽真空VC、三段气升压3ER、二段气升压2ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、回收RG、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。

本发明可把氢气、二氧化碳和氮气的回收率提高到99.9％，一氧化碳的回收率提高到99.8％，每吨合成氨电耗降低到30-70度(随吸附压力的升高而减少)，可以这样说，本发明是对现有湿法脱碳(如改良热加碱、改良MDEA、低温甲醇洗涤、NHD及改良碳丙等方法)及变压吸附脱碳等方法的革命性变革，彻底解决了脱碳装置有效气体损失和电耗高的问题。

四、附图说明：

附图说明如下：

图1是本发明实施例1第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图2是本发明实施例1第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图3是本发明实施例1第三段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图4是本发明实施例1的工艺流程图。

图5是本发明实施例2第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图6是本发明实施例2第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图7是本发明实施例2第三段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图8是本发明实施例2的工艺流程图。

图9是本发明实施例3第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图10是本发明实施例3第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图11是本发明实施例3第三段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图12是本发明实施例3的工艺流程图。

图13是本发明实施例4第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图14是本发明实施例4第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图15是本发明实施例4第三段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图16是本发明实施例4的工艺流程图。

五、具体实施方式：

本发明原料气是合成氨变换气，包括以煤、天然气、油及其它为原料的合成氨变换气，其典型组成如下表：

组份	H2	N2	CO2	CO	CH4	O2+Ar	总硫	H2O(汽)
									浓度(％)(V)	46～62	0～20	17～38	0.3～8	1～2	≤0.8	≤300mg/Nm3	饱和

本发明采用三段变压吸附装置操作，合成氨变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体，以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段的产品气和第一段变压吸附气体分离装置的混合气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压。第一段变压吸附装置吸附塔出口气中二氧化碳的平均浓度为7～15％(V)(根据合成氨变换气中的二氧化碳含量确定具体的实际操作浓度)，吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳(平均浓度为7～15％(V))脱除到下一工段需要的水平，或将氢气提纯到99.999％，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，制纯氢为分子筛，第三段变压吸附装置吸附塔出口气中二氧化碳平均浓度一般为30～50％(V)，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，若原料气含有气态水，则吸附塔底部还需装填活性氧化铝。本发明所说的中间混合气杂质，在脱碳时为二氧化碳，在制纯氢时为二氧化碳、甲烷、一氧化碳、氮气和氧气。

三段变压吸附装置的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。

第一段变压吸附装置：

(1)吸附A

将变换气送入处于吸附步骤的吸附塔进料口，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束。出口气中二氧化碳浓度最好控制在7～15％(V)，当然也可以把二氧化碳浓度控制在其他范围内。

(2)两端均压降压2ED′

吸附A结束后，吸附塔内死空间气体中氢、氮气浓度较高和二氧化碳浓度较低，一方面这部分氢、氮气需回收利用，另一方面吸附塔内二氧化碳浓度需要提高，为此，必须把吸附塔内的气体放出进行降压解吸。死空间气体分次从吸附塔两端排出进入本段已完成抽空步骤的相应吸附塔升压，每排一次气体，就均压一次，随着均压次数的增加，吸附塔两端出口处的二氧化碳浓度不断增高，同时氢、氮气得到回收利用。均压次数由吸附压力和吸附结束后吸附塔两端出口处的二氧化碳浓度决定，一般均压次数最好能满足均压结束后吸附塔出口处的二氧化碳浓度大于75％(V)，在进行上述均压降压时，最好两端同时进行，也可以先顺向均压降压，在顺向均压降压平衡前的后期同时向同一个吸附塔进行逆向均压降压，目的是提高吸附塔内二氧化碳浓度和回收氢、氮气，也可以先进行顺向均压降压，两塔压力平衡前，停止顺向均压降压，然后再进行逆向均压降压，前一种情况可提高吸附剂利用率。在进行均压降压时，从底部放出的气体应少于从顶部放出的气体。本发明吸附塔均压降压2ED′步骤与通常的吸附塔均压降压ED步骤有所不同，通常的吸附塔均压降压ED步骤气体是从吸附塔的出口端放出，即本发明所说的顺向均压降压，而本发明吸附塔均压降压2ED′气体是从吸附塔的进出口两端放出。

吸附A结束后，吸附塔在均压降压时，前几次均压采用顺向均压降压ED，而后几次均压或最后一次均压采用两端均压降压2ED′，均压降压结束后，产品二氧化碳浓度仍然能满足尿素生产要求。

(3)混合气降压D1

均压降压2ED′结束后，为了进一步提高吸附塔内二氧化碳浓度，同时顺向和逆向降压将吸附塔内的混合气体放出，放入的气量决定于吸附塔内二氧化碳要达到的浓度，也可以先顺向降压后逆向降压或先逆向降压后顺向降压，但同时顺向和逆向降压可提高吸附剂利用率。当均压降压2ED′结束后，吸附塔内二氧化碳浓度已经满足要求，可不进行混合气降压D1这一步骤。

(4)产品二氧化碳降压D

当混合气降压D1或两端均压降压2ED′步骤结束后，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，平衡后，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。当吸附压力较低时，可直接放入气柜V。当产品二氧化碳缓冲罐V3工作压力较高时(比如大于0.02MPa)，则将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，平衡后，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入气柜V。若产品二氧化碳降压D步骤实施前，吸附塔内的压力较低，则可不要产品二氧化碳降压D步骤，而直接用真空泵抽出吸附剂吸附的二氧化碳。

(5)抽真空VC或吹扫CP

产品二氧化碳降压D结束后，从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳缓冲罐V3，当吸附压力较低时，可进入气柜V。产品二氧化碳降压D结束后，若不采用抽真空VC步骤，可采用吹扫CP步骤，吹扫采用的气体为干燥的产品二氧化碳或系统内其它的干燥气体。当需要减少吸附剂用量时，采用此步骤。

(6)三段气升压3ER

抽真空VC或吹扫CP结束后，利用第三段变压吸附装置吸附塔吸附步骤的气体经缓冲罐从第一段变压吸附装置吸附塔出口端对已完成抽真空步骤的吸附塔升压。

(7)二段气升压2ER

三段气升压3ER结束后，利用第二段变压吸附装置吸附塔均压降ED完成后进入混合气缓冲罐的气体从第一段变压吸附装置吸附塔出口端对已完成抽真空步骤的吸附塔升压。增加这一步骤可提高装置的有效气体回收率。

(8)两端均压升压2ER′

三段气升压3ER或二段气升压2ER结束后，利用本段两端均压降压2ED′步骤排出的气体，从进出口端进入吸附塔，使吸附塔逐步升高压力，两端均压升压2ER′与两端均压降压2ED′的次数相等。每次两端均压升压2ER′的气体来自不同吸附塔的两端均压降压2ED′气体。本段吸附塔两端均压升压2ER′步骤与通常的均压升压ER步骤有所不同，通常的吸附塔均压升压ER步骤气体是从吸附塔的出口端进入，而本段吸附塔两端均压升压2ER′步骤气体是从吸附塔的进出口两端进入。

(9)最终升压FR

两端均压升压2ER′步骤结束后，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对吸附塔进行升压，直至升到吸附压力，也可以利用原料气对已完成均压升ER步骤的吸附塔升压。

第二段变压吸附装置

(1)吸附A

将第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气送入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入合成氨的压缩工段。随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，停止进气，此时吸附结束，出口气中二氧化碳浓度根据生产需要来控制，最低可到几十个ppm出口气也可以将氢气提纯至99.999％(V)。

(2)均压降压ED

吸附结束后，吸附塔内死空间气体中氢、氮气浓度较高，这部分氢、氮气需回收利用。死空间气体分次从吸附塔出口排出进入本段已完成抽空步骤的相应吸附塔升压，每排一次气体，就均压一次，随着均压次数的增加，吸附塔出口处的二氧化碳浓度不断增高。均压次数由吸附压力和吸附结束后吸附塔出口处的二氧化碳浓度决定。

(3)回收RG

均压降压ED结束后，把吸附塔内气体顺向，或逆向，或先顺放后逆放放入缓冲罐，此后再将缓冲罐与第一段变压吸附装置已完成抽真空VC或置换气升压PR步骤的吸附塔连通。

(4)逆放BD

回收RG结束后，若吸附塔内气体压力较高，须逆着吸附方向将气体降至常压；若回收RG结束后，吸附塔内气体压力很低，可取消逆放BD步骤。

(5)抽真空VC

回收RG或逆放BD结束后，从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的二氧化碳及其它组分抽出来放空，使吸附剂得到再生。

(6)三段气升压2(3ER2)

抽真空VC结束后，利用第三段变压吸附装置吸附塔吸附步骤的气体经缓冲罐从第二段变压吸附装置吸附塔出口端对已完成抽真空步骤的吸附塔升压。

(7)均压升压ER

抽真空结束后，利用均压降压步骤排出的气体，从出口端进入已完成抽真空步骤的吸附塔，使吸附塔逐步升高压力，均压升压与均压降压的次数相等。每次均压升压的气体来自不同吸附塔的均压降压气体

(8)最终升压FR

均压升压结束后，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对吸附塔进行升压，直至升到吸附压力。

第三段变压吸附装置：

(1)吸附A

将第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体，以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段的产品气和第一段变压吸附气体分离装置的混合气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置。吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第一段变压吸附装置已完成抽真空VC步骤的吸附塔进行三段气升压3ER。随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，停止进气，此时吸附结束，出口气中二氧化碳浓度根据需要来控制，一般控制在30～60％(V)范围内，当然也可以将出口气中二氧化碳浓度控制在其它范围内。吸附压力一般在0.005～0.2MPa范围内，不宜太高，可以将第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体，以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段的产品气和第一段变压吸附气体分离装置的混合气外的所有气体加压后送入第三段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，也可以不加压。

(2)均压降压ED

吸附A结束后，吸附塔内死空间气体中氢、氮气浓度较高和二氧化碳浓度较低，一方面这部分氢、氮气需回收利用，另一方面吸附塔内二氧化碳浓度需要提高，为此，必须把吸附塔内的气体顺着吸附方向从吸附塔出口处降压。当吸附压力较低时(比如小于0.02MPa)，可以不进行均压降压步骤，直接进行置换P步骤或抽真空VC步骤。

当吸附塔底部装填有氧化铝时，采用两端均压降压2ED′，充分回收吸附塔内的氢氮气和一氧化碳等有效气体。

(3)产品二氧化碳置换P

均压降压ED结束后，一部分产品二氧化碳经动力设备C加压后，从吸附塔底部进口进入吸附塔，顺着吸附方向通过吸附塔置换其它组分，置换出口气进入第三段变压吸附装置已完成均压升压ER步骤的吸附塔进行升压，置换压力略高于常压。当不置换产品二氧化碳浓度也能达到要求时，产品二氧化碳置换P步骤可以不要。若吸附压力较高，这部分置换用产品二氧化碳可来自第一段变压吸附装置的产品二氧化碳缓冲罐V3。当产品二氧化碳和其它气体的回收率不要求很高时，比如99.9％(V)，可以取消产品二氧化碳置换P步骤。

(4)抽真空VC

均压降压ED步骤结束后，或产品二氧化碳置换P步骤结束后，从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的二氧化碳抽出来作为产品二氧化碳使用，同时使吸附剂得到再生。

(5)均压升压ER

抽真空结束后，利用均压降压步骤排出的气体，从出口端进入已完成抽真空步骤的吸附塔，使吸附塔升压。当吸附压力较低时(比如小于0.02MPa)，可以不进行均压升压步骤。当吸附塔底部装填有氧化铝时，则需采用两端均压升压2ER′，充分回收吸附塔内的氢氮气和一氧化碳等有效气体。

(6)置换气升压PR

均压升压ER结束后，利用本段变压吸附装置其它吸附塔置换P步骤的出口气体对吸附塔升压。

(7)升压R

抽真空VC或均压升压ER或置换气升压PR结束后，吸附塔压力没有接近吸附压力，可进一步用进口气或出口气对吸附塔升压到接近吸附压力。

本发明的实施例1：

本发明原料气是合成氨变换气，包括以煤、天然气、油及其它为原料的合成氨变换气。

本实施例的合成氨变换气组成如下：

组份      H2    N2    CO2   CO    CH4  O2+Ar 总硫     水(汽)

浓度V％   52～53  17～18  25～28  ≤1～6  1～2   ≤0.8    150mg/Nm3  饱和

温度：≤40℃

压力：0.7MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa

如图4所示，吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附九次均压程序;吸附塔a～g共7台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附四次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空；吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，当进口气中含气态水时，吸附塔内装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶。V为第一段变压吸附装置产品二氧化碳气柜，P1、P2和P3分别为第一段、第二段和第三段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～g上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、抽真空VC、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、逆放BD、抽真空VC、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R变压吸附工艺步骤。现以A塔为例，对照图1和图4，说明本实施例第一段变压吸附装置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，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在吸附塔A中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在10～15％(V)。

(2)第一次两端均压降步骤，简称两端一均降2E1D′

吸附结束后，打开程控阀3A、3C、10A和10C，A塔内的气体经管道G13和G110进入C塔对C塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A、10C。

(3)第二次两端均压降步骤，简称两端二均降2E2D′

两端一均降2E1D′结束后，打开程控阀4A、4D和10D，A塔内的气体经管道G14和G110进入D塔对D塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D、10A和10D。

(4)第三次两端均压降步骤，简称两端三均降2E3D′

两端二均降2E2D′结束后，打开程控阀4E、11A和11E，A塔内的气体经管道G14和G111进入E塔对E塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4E和11E。

(5)第四次两端均压降步骤，简称两端四均降2E4D′

两端三均降2E3D′结束后，打开程控阀5A、5F和11F，A塔内的气体经管道G15和G111进入F塔对F塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、11A和11F。

(6)第五次两端均压降步骤，简称两端五均降2E5D′

两端四均降2E4D′结束后，打开程控阀5G、12A和12G，A塔内的气体经管道G15和G112进入G塔对G塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G和12G。

(7)第六次两端均压降步骤，简称两端六均降2E6D′

两端五均降2E5D′结束后，打开程控阀6A、6H和12H，A塔内的气体经管道G16和G112进入H塔对H塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀6H、12A和12H。

(8)第七次两端均压降步骤，简称两端七均降2E7D′

两端六均降2E6D′结束后，打开程控阀6I、13A和13I，A塔内的气体经管道G16和G113进入I塔对I塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6I和13I。

(9)第八次两端均压降步骤，简称两端八均降2E8D′

两端七均降2E7D′结束后，打开程控阀7A、7J和13J，A塔内的气体经管道G17和G113进入J塔对J塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀7J、13A和13J。

(10)第九次两端均压降步骤，简称两端九均降2E9D′

两端八均降2E8D′结束后，打开程控阀7K、14A和14K，A塔内的气体经管道G17和G114进入K塔对K塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、7K、14A和14K。

(11)抽真空VC

两端九均降2E9D′结束后，打开程控阀9A，经管道G19、真空泵P1从A塔底部把塔内的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳气柜V，抽真空结束后，关闭程控阀9A。

(12)三段气升压3ER

抽真空VC结束后，打开程控阀8A、KV-18，缓冲罐V7内的气体进入A塔对A塔进行升压，当缓冲罐V7与吸附塔A的压力基本平衡后，升压结束后，关闭程控阀8A和KV-18。

(13)第九次两端均压升步骤，简称两端九均升2E9R′

三段气升压3ER结束后，打开程控阀7A、7C、14A和14C，C塔内的气体经管道G17和G114进入A塔对A塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀7C、14A和14C。

(14)第八次两端均压升步骤，简称两端八均升2E8R′

两端九均升2E9R′结束后，打开程控阀7D、13A和13D，D塔内的气体经管道G17和G113进入A塔对A塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、、7D和13D。

(15)第七次两端均压升步骤，简称两端七均升2E7R′

两端八均升2E8R′结束后，打开程控阀6A、6E和13E，E塔内的气体经管道G16和G113进入A塔对A塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀6E、13A和13E。

(16)第六次两端均压升步骤，简称两端六均升2E6R′

两端七均升2E7R′结束后，打开程控阀6F、12A和12F，D塔内的气体经管道G16和G112进入A塔对A塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6F和12F。

(17)第五次两端均压升步骤，简称两端五均升2E5R′

两端六均升2E6R′结束后，打开程控阀5A、5G和12G，G塔内的气体经管道G15和G112进入A塔对A塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5G、12A和12G。

(18)第四次两端均压升步骤，简称两端四均升2E4R′

两端五均升2E5R′结束后，打开程控阀5H、11A和11H，H塔内的气体经管道G15和G111进入A塔对A塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5H和11H。

(19)第三次两端均压升步骤，简称两端三均升2E3R′

两端四均升2E4R′结束后，打开程控阀4A、4I和11I，I塔内的气体经管道G14和G111进入A塔对A塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀4I、11A和11I。

(20)第二次两端均压升步骤，简称两端二均升2E2R′

两端三均升2E3R′结束后，打开程控阀4J、10A和10J，J塔内的气体经管道G14和G110进入A塔对A塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4J和10J。

(21)第一次两端均压升步骤，简称两端一均升2E1R′

两端二均升2E2R′结束后，打开程控阀3A、3K和10K，K塔内的气体经管道G13和G110进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀3K、10A和10K。

(22)最终升压FR

两端一均升2E1R′结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。

至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～L吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图1和图4。

现以a塔为例，对照图2和图4，说明本实施例第二段变压吸附装置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，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)逆放BD

四均降E4D结束后，打开程控阀7a，将a塔内的气体逆向放空，当a塔内的气体降到接近常压时，关闭程控阀7a。

(7)抽真空VC

逆放BD结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(8)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

抽真空VC结束后，打开程控阀5a、5c，c塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5c。

(9)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4d，d塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(10)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4e，e塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4e、4a。

(11)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3f，f塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3f。

(12)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-16，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～g吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图2和图4。

现以a′塔为例，对照图3和图4，说明本实施例第三段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a′塔已完成升压R步骤，打开程控阀1a′、2a′，第二段变压吸附装置吸附塔处于逆放BD步骤及抽真空VC步骤的混合气体经G31进入吸附塔a′，在a′吸附塔中，吸附剂选择性地吸附入口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a′流出进入缓冲罐V7，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a′、2a′，出口气中二氧化碳浓度控制在45％(V)以下。吸附压力为0.02MPa范围内，也可以将混合气体加压到更高压力后送入第三段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔。

(2)抽真空VC

吸附A结束后，打开程控阀4a′，经管道G34、真空泵P3从a′塔底部把塔内的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳气柜V，抽真空结束后，关闭程控阀4a′。

(3)升压R

抽真空VC结束后，打开程控阀3a′和KV-17，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-17和3a′。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗50～60度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例2：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为0.9 MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

如图8所示，吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～g共7台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附四次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空；吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，当进口气中含气态水时，吸附塔内装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶。V为第一段变压吸附装置产品二氧化碳气柜，P1、P2和P3分别为第一段、第二段和第三段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～g上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、抽真空VC、三段气升压3ER、二段气升压2ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、回收RG、抽真空VC、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R变压吸附工艺步骤。现以A塔为例，对照图1和图4，说明本实施例第一段变压吸附装置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，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在吸附塔A中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在10～15％(V)。

(2)第一次两端均压降步骤，简称两端一均降2E1D′

吸附结束后，打开程控阀3A、3C、10A和10C，A塔内的气体经管道G13和G110进入C塔对C塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A、10C。

(3)第二次两端均压降步骤，简称两端二均降2E2D′

两端一均降2E1D′结束后，打开程控阀4A、4D和10D，A塔内的气体经管道G14和G110进入D塔对D塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D、10A和10D。

(4)第三次两端均压降步骤，简称两端三均降2E3D′

两端二均降2E2D′结束后，打开程控阀4E、11A和11E，A塔内的气体经管道G14和G111进入E塔对E塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4E和11E。

(5)第四次两端均压降步骤，简称两端四均降2E4D′

两端三均降2E3D′结束后，打开程控阀5A、5F和11F，A塔内的气体经管道G15和G111进入F塔对F塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、11A和11F。

(6)第五次两端均压降步骤，简称两端五均降2E5D′

两端四均降2E4D′结束后，打开程控阀5G、12A和12G，A塔内的气体经管道G15和G112进入G塔对G塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G和12G。

(7)第六次两端均压降步骤，简称两端六均降2E6D′

两端五均降2E5D′结束后，打开程控阀6A、6H和12H，A塔内的气体经管道G16和G112进入H塔对H塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀6H、12A和12H。

(8)第七次两端均压降步骤，简称两端七均降2E7D′

两端六均降2E6D′结束后，打开程控阀6I、13A和13I，A塔内的气体经管道G16和G113进入I塔对I塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6I和13I。

(9)第八次两端均压降步骤，简称两端八均降2E8D′

两端七均降2E7D′结束后，打开程控阀7A、7J和13J，A塔内的气体经管道G17和G113进入J塔对J塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀7J、13A和13J。

(10)第九次两端均压降步骤，简称两端九均降2E9D′

两端八均降2E8D′结束后，打开程控阀7K、14A和14K，A塔内的气体经管道G17和G114进入K塔对K塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、7K、14A和14K。

(11)抽真空VC

两端九均降2E9D′结束后，打开程控阀9A，经管道G19、真空泵P1从A塔底部把塔内的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳气柜V，抽真空结束后，关闭程控阀9A。

(12)三段气升压3ER

抽真空VC结束后，打开程控阀8A、KV-18，缓冲罐V7内的气体进入A塔对A塔进行升压，当缓冲罐V7与吸附塔A的压力基本平衡后，升压结束后，关闭程控阀8A和KV-18。

(13)二段气升压2ER

三段气升压3ER结束后，打开程控阀8A、KV-15，缓冲罐V1内的气体进入A塔对A塔进行升压，当缓冲罐V1与吸附塔A的压力基本平衡后，升压结束后，关闭程控阀8A和KV-15。

(14)第九次两端均压升步骤，简称两端九均升2E9R′

二段气升压2ER结束后，打开程控阀7A、7C、14A和14C，C塔内的气体经管道G17和G114进入A塔对A塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀7C、14A和14C。

(15)第八次两端均压升步骤，简称两端八均升2E8R′

两端九均升2E9R′结束后，打开程控阀7D、13A和13D，D塔内的气体经管道G17和G113进入A塔对A塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、、7D和13D。

(16)第七次两端均压升步骤，简称两端七均升2E7R′

两端八均升2E8R′结束后，打开程控阀6A、6E和13E，E塔内的气体经管道G16和G113进入A塔对A塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀6E、13A和13E。

(17)第六次两端均压升步骤，简称两端六均升2E6R′

两端七均升2E7R′结束后，打开程控阀6F、12A和12F，D塔内的气体经管道G16和G112进入A塔对A塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6F和12F。

(18)第五次两端均压升步骤，简称两端五均升2E5R′

两端六均升2E6R′结束后，打开程控阀5A、5G和12G，G塔内的气体经管道G15和G112进入A塔对A塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5G、12A和12G。

(19)第四次两端均压升步骤，简称两端四均升2E4R′

两端五均升2E5R′结束后，打开程控阀5H、11A和11H，H塔内的气体经管道G15和G111进入A塔对A塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5H和11H。

(20)第三次两端均压升步骤，简称两端三均升2E3R′

两端四均升2E4R′结束后，打开程控阀4A、4I和11I，I塔内的气体经管道G14和G111进入A塔对A塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀4I、11A和11I。

(21)第二次两端均压升步骤，简称两端二均升2E2R′

两端三均升2E3R′结束后，打开程控阀4J、10A和10J，J塔内的气体经管道G14和G110进入A塔对A塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4J和10J。

(22)第一次两端均压升步骤，简称两端一均升2E1R′

两端二均升2E2R′结束后，打开程控阀3A、3K和10K，K塔内的气体经管道G13和G110进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀3K、10A和10K。

(23)最终升压FR

两端一均升2E1R′结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。

至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～L吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图5和图8。

现以a塔为例，对照图6和图8，说明本实施例第二段变压吸附装置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，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)回收RG

四均降E4D结束后，打开程控阀6a、KV-15，将a塔内的气体逆向放入缓冲罐V1，使a塔内的气体压力降到接近缓冲罐V1压力，完成之后，关闭程控阀6a和KV-15。

(7)抽真空VC

回收RG结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(8)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

抽真空VC结束后，打开程控阀5a、5c，c塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5c。

(9)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4d，d塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(10)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4e，e塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4e、4a。

(11)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3f，f塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3f。

(12)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-16，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～g吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图6和图8。

现以a′塔为例，对照图7和图8，说明本实施例第三段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a′塔已完成升压R步骤，打开程控阀1a′、2a′，第二段变压吸附装置吸附塔处于逆放BD步骤及抽真空VC步骤的混合气体经G31进入吸附塔a′，在a′吸附塔中，吸附剂选择性地吸附入口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a′流出进入缓冲罐V7，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a′、2a′，出口气中二氧化碳浓度控制在45％(V)以下。吸附压力为0.02MPa范围内，也可以将混合气体加压到更高压力后送入第三段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔。

(2)抽真空VC

吸附A结束后，打开程控阀4a′，经管道G34、真空泵P3从a′塔底部把塔内的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳气柜V，抽真空结束后，关闭程控阀4a′。

(3)升压R

抽真空VC结束后，打开程控阀3a′和KV-17，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-17和3a′。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗45～58度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为0.9MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例3：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

如图12所示，吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附七次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空；吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，当进口气中含气态水时，吸附塔内装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶。V为第一段变压吸附装置产品二氧化碳气柜，P2和P3分别为第二段和第三段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R变压吸附工艺步骤。现以A塔为例，对照图9和图12，说明本实施例第一段变压吸附装置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，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在吸附塔A中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在10～15％(V)。

(2)第一次两端均压降步骤，简称两端一均降2E1D′

吸附结束后，打开程控阀3A、3C、7A和7C，A塔内的气体经管道G13和G17进入C塔对C塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A、7C。

(3)第二次两端均压降步骤，简称两端二均降2E2D′

两端一均降2E1D′结束后，打开程控阀4A、4D和7D，A塔内的气体经管道G14和G17进入D塔对D塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D、7A和7D。

(4)第三次两端均压降步骤，简称两端三均降2E3D′

两端二均降2E2D′结束后，打开程控阀4E、8A和8E，A塔内的气体经管道G14和G18进入E塔对E塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4E和8E。

(5)第四次两端均压降步骤，简称两端四均降2E4D′

两端三均降2E3D′结束后，打开程控阀5A、5F和8F，A塔内的气体经管道G15和G18进入F塔对F塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、8A和8F。

(6)第五次两端均压降步骤，简称两端五均降2E5D′

两端四均降2E4D′结束后，打开程控阀5G、11A和11G，A塔内的气体经管道G15和G111进入G塔对G塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G和11G。

(7)第六次两端均压降步骤，简称两端六均降2E6D′

两端五均降2E5D′结束后，打开程控阀6A、6H和11H，A塔内的气体经管道G16和G111进入H塔对H塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀6H、11A和11H。

(8)第七次两端均压降步骤，简称两端七均降2E7D′

两端六均降2E6D′结束后，打开程控阀6I、13A和13I，A塔内的气体经管道G16和G113进入I塔对I塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6I和13I。

(9)第八次两端均压降步骤，简称两端八均降2E8D′

两端七均降2E7D′结束后，打开程控阀12A、12J和13J，A塔内的气体经管道G112和G113进入J塔对J塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀12J、13A和13J。

(10)第九次两端均压降步骤，简称两端九均降2E9D′

两端八均降2E8D′结束后，打开程控阀12K、9A和9K，A塔内的气体经管道G112和G19进入K塔对K塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀12A、12K和9K。

(11)产品二氧化碳降压D

两端九均降2E9D′结束后，先打开程控阀KV-14a，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，当A塔的压力接近V2压力时，关闭程控阀KV14a，再打开程控阀KV14，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳缓冲罐V3，当A塔的压力接近V3压力时，关闭程控阀KV-14。

(12)三段气升压3ER

产品二氧化碳降压D结束后，打开程控阀10A、KV-18，缓冲罐V7内的气体进入A塔对A塔进行升压，当缓冲罐V7与吸附塔A的压力基本平衡后，升压结束后，关闭程控阀10A和KV-18。

(13)第九次两端均压升步骤，简称两端九均升2E9R′

三段气升压3ER结束后，打开程控阀12A、12B、9A和9B，B塔内的气体经管道G112和G19进入A塔对A塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和B塔压力基本平衡后，关闭程控阀12B、9A和9B。

(14)第八次两端均压升步骤，简称两端八均升2E8R′

两端九均升2E9R′结束后，打开程控阀12C、13A和13C，C塔内的气体经管道G112和G113进入A塔对A塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀12A、12C和13C。

(15)第七次两端均压升步骤，简称两端七均升2E7R′

两端八均升2E8R′结束后，打开程控阀6A、6D和13D，D塔内的气体经管道G16和G113进入A塔对A塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀6D、13A和13D。

(16)第六次两端均压升步骤，简称两端六均升2E6R′

两端七均升2E7R′结束后，打开程控阀6E、11A和11E，E塔内的气体经管道G16和G111进入A塔对A塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6E和11E。

(17)第五次两端均压升步骤，简称两端五均升2E5R′

两端六均升2E6R′结束后，打开程控阀5A、5F和11F，F塔内的气体经管道G15和G111进入A塔对A塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、11A和11F。

(18)第四次两端均压升步骤，简称两端四均升2E4R′

两端五均升2E5R′结束后，打开程控阀5G、7A和7G，G塔内的气体经管道G15和G17进入A塔对A塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G和7G。

(19)第三次两端均压升步骤，简称两端三均升2E3R′

两端四均升2E4R′结束后，打开程控阀4A、4H和7H，I塔内的气体经管道G14和G17进入A塔对A塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀4H、7A和7H。

(20)第二次两端均压升步骤，简称两端二均升2E2R′

两端三均升2E3R′结束后，打开程控阀4I、8A和8I，I塔内的气体经管道G14和G18进入A塔对A塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4I和8I。

(21)第一次两端均压升步骤，简称两端一均升2E1R′

两端二均升2E2R′结束后，打开程控阀3A、3K和8K，K塔内的气体经管道G13和G18进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀3K、8A和8K。

(22)最终升压FR

两端一均升2E1R′结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。

至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～L吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图9和图12。

现以a塔为例，对照图10，说明本实施例第二段变压吸附装置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，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)第五次均压降步骤，简称五均降E5D

四均降E4D结束后，打开程控阀5g，a塔内的气体经管道G26进入g塔对g塔进行五均升，当a和g塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a和5g。

(7)第六次均压降步骤，简称六均降E4D

五均降E5D结束后，打开程控阀6a、6h，a塔内的气体经管道G26进入h塔对h塔进行六均升，当a和h塔压力基本平衡后，关闭程控阀6h。

(8)第七次均压降步骤，简称七均降E7D

六均降E6D结束后，打开程控阀6i，a塔内的气体经管道G26进入i塔对i塔进行七均升，当a和i塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和6i。

(9)逆放BD

七均降E7D结束后，打开程控阀7a，将a塔内的气体逆向放入第三段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔入口，当a塔内的气体降到第三段变压吸附装置吸附塔吸附压力时，关闭程控阀7a。

(10)抽真空VC

逆放BD结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放入第三段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔入口，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(11)第七次均压升步骤，简称七均升E7R

抽真空VC结束后，打开程控阀6a、6c，c塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行七均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6c。

(11)第六次均压升步骤，简称六均升E6R

七均升E7R结束后，打开程控阀6d，d塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a、6d。

(12)第五次均压升步骤，简称五均升E5R

五均升E5R结束后，打开程控阀5a、5e，e塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行五均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5e。

(13)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

五均升E5R结束后，打开程控阀5f，f塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5f。

(14)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4g，g塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当g和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4g。

(15)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4h，h塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当h和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4h、4a。

(16)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3i，i塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当i和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3i。

(17)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-16，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～j吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图10和图12。

现以a′塔为例，对照图11和图12，说明本实施例第三段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a′塔已完成升压R步骤，打开程控阀1a′、2a′，第二段变压吸附装置吸附塔处于逆放BD步骤及抽真空VC步骤的混合气体经G31进入吸附塔a′，在a′吸附塔中，吸附剂选择性地吸附入口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a′流出进入缓冲罐V7，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a′、2a′，出口气中二氧化碳浓度控制在45％(V)以下。吸附压力为0.02MPa范围内，也可以将混合气体加压到更高压力后送入第三段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔。

(2)抽真空VC

吸附A结束后，打开程控阀4a′，经管道G34、真空泵P3从a′塔底部把塔内的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳气柜V，抽真空结束后，关闭程控阀4a′。

(3)升压R

抽真空VC结束后，打开程控阀3a′和KV-17，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-17和3a′。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗15～20。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例4：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为3.0MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

如图16所示，吸附塔A～K共11台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附七次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空；吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，当进口气中含气态水时，吸附塔内装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶。V为第一段变压吸附装置产品二氧化碳气柜，P2和P3分别为第二段和第三段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R变压吸附工艺步骤。现以A塔为例，对照图13和图16，说明本实施例第一段变压吸附装置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，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在吸附塔A中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在10～13％(V)。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附结束后，打开程控阀3A和3C，A塔内的气体经管道G13进入C塔对C塔进行一次均压升压(简称E1R)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4A和4D，A塔内的气体经管道G14进入D塔对D塔进行二次均压升压(简称E2R)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4E，A塔内的气体经管道G14进入E塔对E塔进行三次均压升压(简称E3R)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A和4E。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5A和5F，A塔内的气体经管道G15进入F塔对F塔进行四次均压升压(简称E4R)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F。

(6)第五次均压降步骤，简称五均降E5D

四均降E4D结束后，打开程控阀5G，A塔内的气体经管道G15进入G塔对G塔进行五次均压升压(简称E5R)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A和5G。

(7)第六次均压降步骤，简称六均降E6D

五均降E5D结束后，打开程控阀6A和6H，A塔内的气体经管道G16进入H塔对H塔进行六次均压升压(简称E6R)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀6H。

(8)第七次均压降步骤，简称七均降E7D

六均降E6D结束后，打开程控阀6I，A塔内的气体经管道G16进入I塔对I塔进行七次均压升压(简称E7R)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A和6I。

(9)第八次两端均压降步骤，简称两端八均降2E8D′

七均降E7D结束后，打开程控阀7A、7J、8A和8J，A塔内的气体经管道G17和G18进入J塔对J塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀7J和8J。

(10)第九次两端均压降步骤，简称两端九均降2E9D′

两端八均降2E8D′结束后，打开程控阀7K和8K，A塔内的气体经管道G17和G18进入K塔对K塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、7K、8A和8K。

(11)产品二氧化碳降压D

两端九均降2E9D′结束后，先打开程控阀9A和KV-14a，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，当A塔的压力接近V2压力时，关闭程控阀KV14a，再打开程控阀KV14，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳缓冲罐V3，当A塔的压力接近V3压力时，关闭程控阀KV-14和9A。

(12)三段气升压3ER

产品二氧化碳降压D结束后，打开程控阀10A、KV-18，缓冲罐V7内的气体进入A塔对A塔进行升压，当缓冲罐V7与吸附塔A的压力基本平衡后，升压结束后，关闭程控阀10A和KV-18。

(13)第九次两端均压升步骤，简称两端九均升2E9R′

产品二氧化碳降压D结束后，打开程控阀7A、7B、8A和8B，B塔内的气体经管道G18和G17进入A塔对A塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和B塔压力基本平衡后，关闭程控阀7B和8B。

(14)第八次两端均压升步骤，简称两端八均升2E8R′

两端九均升2E9R′结束后，打开程控阀7C和8C，C塔内的气体经管道G17和G18进入A塔对A塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、、7C、8A和8C。

(15)第七次均压升步骤，简称七均升E7R

两端八均升2E8R′结束后，打开程控阀6A和6D，D塔内的气体经管道G16进入A塔对A塔进行七次均压升压(简称E7R)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀6D。

(16)第六次均压升步骤，简称六均升E6R

七均升E7R结束后，打开程控阀6E，E塔内的气体经管道G16进入A塔对A塔进行六次均压升压(简称E6R)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A和6E。

(17)第五次均压升步骤，简称五均升E5R

六均升E6R结束后，打开程控阀5A和5F，F塔内的气体经管道G15进入A塔对A塔进行五次均压升压(简称E5R)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F。

(18)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

五均升E5R结束后，打开程控阀5G，G塔内的气体经管道G15进入A塔对A塔进行四次均压升压(简称E4R)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A和5G。

(19)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4A和4H，H塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行三次均压升压(简称E3R)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀4H。

(20)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4I，I塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行二次均压升压(简称E2R)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A和4I。

(21)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3A和3J，J塔内的气体经管道G13进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称E1R)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀3J。

(22)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～K吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图13和图16。

现以a塔为例，对照图14和图16，说明本实施例第二段变压吸附装置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，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)第五次均压降步骤，简称五均降E5D

四均降E4D结束后，打开程控阀5g，a塔内的气体经管道G26进入g塔对g塔进行五均升，当a和g塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a和5g。

(7)第六次均压降步骤，简称六均降E4D

五均降E5D结束后，打开程控阀6a、6h，a塔内的气体经管道G26进入h塔对h塔进行六均升，当a和h塔压力基本平衡后，关闭程控阀6h。

(8)第七次均压降步骤，简称七均降E7D

六均降E6D结束后，打开程控阀6i，a塔内的气体经管道G26进入i塔对i塔进行七均升，当a和i塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和6i。

(9)逆放BD

七均降E7D结束后，打开程控阀7a，将a塔内的气体逆向放入第三段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔入口，当a塔内的气体降到第三段变压吸附装置吸附塔吸附压力时，关闭程控阀7a。

(10)抽真空VC

逆放BD结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放入第三段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔入口，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(11)第七次均压升步骤，简称七均升E7R

抽真空VC结束后，打开程控阀6a、6c，c塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行七均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6c。

(11)第六次均压升步骤，简称六均升E6R

七均升E7R结束后，打开程控阀6d，d塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a、6d。

(12)第五次均压升步骤，简称五均升E5R

五均升E5R结束后，打开程控阀5a、5e，e塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行五均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5e。

(13)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

五均升E5R结束后，打开程控阀5f，f塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5f。

(14)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4g，g塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当g和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4g。

(15)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4h，h塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当h和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4h、4a。

(16)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3i，i塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当i和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3i。

(17)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-16，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～j吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图13和图16。

现以a′塔为例，对照图14和图16，说明本实施例第三段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a′塔已完成升压R步骤，打开程控阀1a′、2a′，第二段变压吸附装置吸附塔处于逆放BD步骤及抽真空VC步骤的混合气体经G31进入吸附塔a′，在a′吸附塔中，吸附剂选择性地吸附入口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a′流出进入缓冲罐V7，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a′、2a′，出口气中二氧化碳浓度控制在45％(V)以下。吸附压力为0.02MPa范围内，也可以将混合气体加压到更高压力后送入第三段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔。

(2)抽真空VC

吸附A结束后，打开程控阀4a′，经管道G34、真空泵P3从a′塔底部把塔内的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳气柜V，抽真空结束后，关闭程控阀4a′。

(3)升压R

抽真空VC结束后，打开程控阀3a′和KV-17，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-17和3a′。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗10～15度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为3.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例5：

本实施例的变换气组成、温度、吸附剂种类、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为0.7MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，运行单塔吸附9次均压程序；吸附塔a～g共7台组成第二段变压吸附装置，运行单塔吸附四次均压程序。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～g上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、抽真空VC、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、逆放BD、抽真空VC、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R变压吸附工艺步骤。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗50～60度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高3％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例6：

本实施例的变换气组成、温度、吸附剂种类、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例1和5完全一致，本实施例的吸附压力为0.7MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

吸附塔A～J共10台组成第一段变压吸附装置，运行单塔吸附7次均压程序；吸附塔a～g共7台组成第二段变压吸附装置，运行单塔吸附四次均压程序。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～g上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、混合气降压D1、抽真空VC、三段气升压3ER、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、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变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、逆放BD、抽真空VC、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R变压吸附工艺步骤。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗50～60度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为0.7MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例7：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例3完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，运行单塔吸附七次均压程序。吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、吹扫CP、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，吹扫气体来自第二段变压吸附装置逆放BD的混合气，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R变压吸附工艺步骤。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗15～20度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例8：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例3完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，运行单塔吸附七次均压程序，吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、抽真空VC、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，吹扫气体来自第二段变压吸附装置逆放BD的混合气，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R变压吸附工艺步骤。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗25～35度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高3％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例9：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例3完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，运行单塔吸附七次均压程序，吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，吹扫气体来自第二段变压吸附装置逆放BD的混合气，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC、均压升ER、升压R变压吸附工艺步骤。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗15～20度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例10：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例3完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.005MPa。

吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，运行单塔吸附七次均压程序，吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，吹扫气体来自第二段变压吸附装置逆放BD的混合气，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、置换P、抽真空VC、置换气升压PR变压吸附工艺步骤。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗15～20度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例11：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例3完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.04MPa。

吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，运行单塔吸附七次均压程序，吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置，。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，吹扫气体来自第二段变压吸附装置逆放BD的混合气，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、置换P、抽真空VC、置换气升压PR变压吸附工艺步骤。

第一段变压吸附气体分离装置在产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入气柜V，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，气柜V中的产品二氧化碳通过动力设备送入产品二氧化碳缓冲罐V3。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗节约10～15度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

本发明的实施例12：

本实施例的变换气组成及温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命等条件与实施例11完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)，产品二氧化碳的输送压力为0.01MPa。

吸附塔A～L共12台组成第一段变压吸附装置，运行单塔吸附九次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，运行单塔吸附七次均压程序，吸附塔a′～c′共3台组成第三段变压吸附装置。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在抽真空VC步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、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变压吸附工艺步骤，吹扫气体来自第二段变压吸附装置逆放BD的混合气，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷，第三段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、置换P、抽真空VC、置换气升压PR变压吸附工艺步骤。

第一段变压吸附气体分离装置在产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入气柜V，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，气柜V中的产品二氧化碳通过动力设备送入产品二氧化碳缓冲罐V3。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，二氧化碳、氢、氮气和一氧化碳回收率大于99.9％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，吨氨电耗节约12～17度。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压系统结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，氢、氮气和一氧化碳的总回收率提高2％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。

Claims (18)

1、一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于此方法采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。

2、根据权利要求1所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A之后增加均压降压ED和/或第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加混合气降压D1步骤。

3、根据权利要求1或2所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤产品二氧化碳降压D之后增加吹扫CP步骤或抽真空VC步骤。

4、根据权利要求1或2所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤三段气升压3ER步骤之后增加二段气升压2ER步骤，上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

5、根据权利要求3所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤三段气升压3ER步骤之后增加二段气升压2ER步骤，上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

6、根据权利要求1或2所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第三段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A步骤之后增加均压降压ED步骤，同时在抽真空VC步骤之后增加均压升压ER步骤。

7、根据权利要求3所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第三段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A步骤之后增加均压降压ED步骤，同时在抽真空VC步骤之后增加均压升压ER步骤。

8、根据权利要求4所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第三段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A步骤之后增加均压降压ED步骤，同时在抽真空VC步骤之后增加均压升压ER步骤。

9、根据权利要求5所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第三段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A步骤之后增加均压降压ED步骤，同时在抽真空VC步骤之后增加均压升压ER步骤。

10、根据权利要求1或2所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

11、根据权利要求3所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入气柜V，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，气柜V中的产品二氧化碳通过动力设备送入产品二氧化碳缓冲罐V3。

12、根据权利要求1或2所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第一段变压吸附装置吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶，，第二段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶或分子筛，第三段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶或活性氧化铝及细孔硅胶。

13、根据权利要求1或2所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第一段变压吸附装置出口气中二氧化碳的平均浓度为7～15V％，第三段变压吸附装置出口气中二氧化碳的平均浓度为30～60V％；第三段变压吸附装置吸附塔的吸附压力为表压0.005～0.01Mpa。

14、根据权利要求1或2所述的一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于第三段变压吸附装置吸附塔的出口气体，当二氧化碳浓度为≤6V％时，返回第一段和第二段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压。

15、一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于此方法采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、抽真空VC、三段气升压3ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。

16、一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于此方法采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、二段气升压2ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、回收RG、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。

17、一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于此方法采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、抽真空VC、三段气升压3ER、二段气升压2ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、回收RG、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、抽真空VC、升压R工艺步骤。

18、一种采用三段变压吸附装置从变换气中脱除二氧化碳的方法，其特征在于此方法采用三段变压吸附装置操作，变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置中除产品二氧化碳和进入第二段变压吸附气体分离装置的出口气外的所有气体以及第二段变压吸附气体分离装置中除进入下一工段产品气外的所有气体进入第三段变压吸附气体分离装置，脱除其中的部分二氧化碳，第三段变压吸附装置吸附塔出口气体全部返回第一段变压吸附气体分离装置对吸附塔升压，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、三段气升压3ER、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤，第三段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、置换P、抽真空VC、置换气升压PR工艺步骤，置换P步骤的吸附塔出口气对另一吸附塔升压。

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