变压吸附法从混合气中提取二氧化碳[发明专利]

〔12〕发明专利申请公开说明书

[21]申请号88105938.2

[11]公开号CN 10403A

[51]Int.CI5

C01B 31/20

〔43〕公开日1990年3月14日[22]申请日88.8.16

[71]申请人化学工业部西南化工研究院

地址四川省泸州市安富镇

[72]发明人黄建彬 郜豫川 雍特先 李思惠 滕燕程

蔺荣立

B01D 53/04B01J 20/10

权利要求书 4 页 说明书 16 页 附图 4 页

[]发明名称

变压吸附法从混合气中提取二氧化碳

[57]摘要

本发明是提供一种从各种富含二氧化碳混合气中提取二氧化碳的变压吸附方法。二氧化碳作为产品从解吸阶段获得。为了生产高纯度二氧化碳产品，过程中利用部分产品气回流到塔中去置换，以进一步提高塔内二氧化碳浓度。为了提高二氧化碳的提取率，将顺向减压和置换后的排出气作为原料加以回收是必要的。用变压吸附法从富含二氧化碳混合气中提取的二氧化碳，可作化工原料，也可应用在冶金、焊接、饮用及科研等领域。

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权 利 要 求 书

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1、从各种富含二氧化碳混合气中提取二氧化碳的变压吸附工艺，通常由一系列装有吸附剂的塔组成，其中每个塔都必须经历吸附、压力均衡、顺向减压、置换、逆向减压、抽真空、一次充压、二次充压八个步骤，这是变压吸附普通程序的循环执行过程；每个塔也可经历吸附、顺向减压、压力均衡、(置换)、逆向减压、抽真空、隔离、一次充压、二次充压九(八)个步骤，这是变压吸附顺放倒置程序的循环执行过程。本发明的特征是从解吸阶段获得产品的变压吸附法，用于富含二氧化碳混合气中提取二氧化碳，产品二氧化碳纯度为99.5%，本发明的变压吸附法(以普通程序为例)每一个塔都必须经历以下步骤： a吸附步骤：富含二氧化碳混合气在变压吸附系统中几个装填有吸附剂的吸附塔中的一个塔内得到分离，不易吸附的组份是氢、氧、氩、氮、一氧化碳和甲烷，它们从塔出口端释放，易被吸附组份二氧化碳留在塔内，此时塔内二氧化碳浓度得到初步提高。

b压力均衡步骤：在步骤(a)结束后，该塔与某一已结束抽真空步骤的吸附塔进口端相通，使已吸附的塔内气体输往另一塔，直至两个塔压力基本相等为止。

c顺向减压步骤：在步骤(b)之后，已吸附的塔进一步顺着出口端方向减压，直至塔内压力降低至接近大气压，塔内二氧化碳浓度又一次提高。

d置换步骤：让产品气的一部份，在顺向减压终的压力下，对刚结束步骤(C)的塔进行回流置换，置换气从进口端向出口端方向通过，置换尚残留在塔内的其它组份。

e逆向减压步骤：在步骤(d)之后，使塔内二氧化碳逆向从塔的进口端

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排出，直至塔压降到某一负压为止，这部分排出的二氧化碳即为产品气的一部份。

f抽真空步骤：在步骤(e)之后，塔内压力已为负压，但还吸留有一部份二氧化碳组份，这部分气体将通过继续抽真空抽出，抽出气亦为产品气的一部份。

g一次充压步骤：利用另一刚处于压力均衡步骤的塔顶释放气，对已完成步骤(f)的塔，从塔的进口端往出口端方向进行充压，使塔的压力升至与供气源塔的压力基本相等为止。

h二次充压步骤：利用另一处于吸附步骤的塔顶释放气，对完成步骤(g)的塔，从塔的出口端往进口端方向进行再次充压，使塔内压力升至基本上等于吸附压力为止。

变压吸附顺放倒置程序执行过程，与普通程序执行过程的区别在于顺向减压步骤在压力均衡之前完成，且在抽真空和一次充压之间增加一隔离步骤，其它步骤相同。

2、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：至少需要二个装填吸附剂的吸附塔。

3、根据权利要求1和2的变压吸附法，其特征是：吸附塔内装填有对二氧化碳有较好选择吸附的细孔硅胶作为吸附剂。

4、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：在吸附步骤时的吸附压力控制在0.3～1.5MPa（表压）范围内。

5、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：在顺向减压步骤结束时的压力控制在0.03～0.10MPa（表压）范围内。

6、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：置换步骤的操作压力控制

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在0.01～0.05MPa（表压）范围内。

7、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：抽真空步骤时的操作压力不高于-0.07MPa（表压）。

8、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：在置换步骤结束时，瞬间流出气中二氧化碳浓度控制在70～82%范围内。

9、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：产品气由步骤（e）和步骤（f）的排出气组成，经压缩机压缩后可在6.0～9.0MPa（表压）压力下输出。

10、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：在置换步骤中所提供的置换气是来自于步骤（e）和步骤（f）的排出气，并经压缩机压缩到高于置换所需压力，最终控制在置换所需压力下进入塔中。 11、根据权利要求5的变压吸附法，其特征是：在顺向减压步骤时，通过塔出口端排出的气体需返回原料气缓冲罐回收利用。 12、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：在置换步骤时，通过塔并从塔出口端排出的气体需返回原料气缓冲罐加以回收利用。 13、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：必须在真空泵进口管道上设一个真空罐。

14、根据权利要求1和2的变压吸附法，其特征是：当采用三个吸附塔的组合形式，并执行顺放倒置程序时，可以在步骤（f）与步骤（g）之间增加一个隔离步骤。

15、根据权利要求1和9的变压吸附法，可以将步骤（e）和步骤（f）的排出气分别收集，前者用作置换气，后者为产品。 16、根据权利要求1的变压吸附法，其特征是：所处理的原料气为富含二氧化碳混合气，它应在进变压吸附装置之前用任何方法预先脱水。

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17、根据权利要求14的变压吸附法，其特征是：执行顺放倒置程序时，将顺向放压力终压控制在0.05MPa（表压）以下，压力均衡终压力可以低于大气压力。

18、根据权利要求17的变压吸附法：其特征是：执行顺放倒置程序时，压力均衡步骤的终了压力为负压时，可以省去置换步骤。

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