專利名稱：：帶置換和回收步驟的變壓吸附脫除變換氣中CO₂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種帶置換和回收步驟的變壓吸附脫除變換氣中co2的方法，該方法主要應(yīng)用于以煤、天然氣、油為原料生產(chǎn)合成氨或甲醛并利用變壓吸附方法脫除變換氣中C02的裝置中，或推廣應(yīng)用于采用變壓吸附方法對(duì)H2、CO、C02、C2H4等氣體進(jìn)行分離提純的變壓吸附裝置。
背景技術(shù)：
：變壓吸附脫除合成氨變換氣中co2的方法在國(guó)內(nèi)外已有很多相關(guān)文獻(xiàn)及報(bào)道，如申請(qǐng)?zhí)枮?1107278.0及97107517.4的發(fā)明專利，分別公開了"從合成氨變換氣中脫除二氧化碳的變壓吸附方法"與"脫除變換氣中C02的變壓吸附方法"。在此基礎(chǔ)上，為提高變壓吸附有效氣體的回收率、降低能耗，本申請(qǐng)人先后于2004年、2006年申請(qǐng)了發(fā)明名稱為"變壓吸附裝置帶預(yù)回收和再回收脫除變換氣中C02的方法"(申請(qǐng)?zhí)?00410041000.2)及"帶回收系統(tǒng)變壓吸附節(jié)能降耗同時(shí)提高氣體收率的方法"(申請(qǐng)?zhí)?00610021548,X)。上述方法主要是通過(guò)增加均壓次數(shù)或增加順?lè)艢饣厥者M(jìn)氣柜或增加回收系統(tǒng)來(lái)達(dá)到提高有效氣體回收率目的的，但付出的代價(jià)卻是設(shè)備投資的增加，或造成氫氮比失調(diào)、進(jìn)而降低合成氨系統(tǒng)的總產(chǎn)量，而且有效氣體的回收率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到最大化。對(duì)于以增加回收系統(tǒng)裝置來(lái)提高有效氣體回收率的方法，由于回收系統(tǒng)是通過(guò)以很低的進(jìn)氣壓力來(lái)達(dá)到提高有效氣體回收率的目的，這樣同時(shí)也降低了回收系統(tǒng)的排氣充壓壓力，因此也存在有效氣體回收率不能最大化、且能耗較高的缺陷。在現(xiàn)有吸附劑還不能達(dá)到只吸附變換氣中某一組份的前提下，本發(fā)明僅通過(guò)對(duì)變壓吸附回收步驟的改進(jìn)并結(jié)合置換步驟即可來(lái)達(dá)到最大限度的提高有效氣體的回收率，所引入的置換步驟是利用變壓吸附裝置中真空解吸氣與吸附器自身所形成的壓差來(lái)完成的，既不需增加動(dòng)力設(shè)備，也未新增能耗，是一種簡(jiǎn)單易行、十分經(jīng)濟(jì)有效的方式。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種帶置換和回收步驟的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，該方法通過(guò)在均壓過(guò)程中實(shí)施回收步驟及置換步驟，從而使變壓吸附從工藝的角度達(dá)到最大限度地提高有效氣體的回收率。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下帶置換和回收步驟的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，每個(gè)吸附器在一次循環(huán)周期中依次包括如下工藝步驟吸附、均壓降壓、回收、均壓置換、真空解吸、均壓升壓、終充升壓，其特征在于所述回收步驟是在均壓降壓過(guò)程進(jìn)行中但未結(jié)束之前進(jìn)行的順?lè)艢饣厥栈蚓鶋夯厥眨凰鼍鶋褐脫Q步驟是在均壓降壓過(guò)程進(jìn)行到最后兩個(gè)吸附器與吸附器之間的直接均壓降壓時(shí)引入，當(dāng)均壓降壓及置換步驟結(jié)束后，吸附器隨即進(jìn)行真空解吸步驟。本發(fā)明所述變換氣為含有多種氣體的混合氣，如合成氨系統(tǒng)中的變換氣。所述順?lè)艢饣厥帐侵笇⑽狡髦械臍怏w順?lè)胚M(jìn)入回收系統(tǒng)進(jìn)行的回收，即均壓降壓過(guò)程正在進(jìn)行中尚未結(jié)束時(shí)，在均壓降壓過(guò)程之間安排回收過(guò)程，也就是在吸附器中還有一定壓力的時(shí)候，將吸附器中的剩余氣體放入回收系統(tǒng)的順?lè)殴拗?，此時(shí)順?lè)殴藿?jīng)壓縮機(jī)抽吸后，壓力不斷降低，再通過(guò)壓縮機(jī)抽吸加壓至較高壓力后，排放氣體進(jìn)入回收罐儲(chǔ)存，最后通過(guò)終充氣或均壓氣返回變壓吸附裝置予以回收，以達(dá)到回收氣體的目的。所述均壓回收是指將回收系統(tǒng)中的順?lè)殴拮鳛橐粋€(gè)空罐，采取間接均壓回收的方式回收，即將回收系統(tǒng)中的順?lè)殴拮鳛榭展?，使其與吸附器之間進(jìn)行間接均壓，從而增加一次吸附器與空罐之間的間接均壓降壓步驟，通過(guò)壓縮機(jī)連續(xù)不斷的抽吸順?lè)殴拗械臍怏w而使順?lè)殴拗械臍怏w壓力不斷降低，進(jìn)而達(dá)到在吸附器與順?lè)殴捱M(jìn)行間接均壓時(shí)，由于順?lè)殴薜膲毫^低而降低了吸附器中的氣體壓力以達(dá)到回收氣體的目的。上述兩種回收方法的區(qū)別在于順?lè)艢饣厥招纬傻氖且粋€(gè)單一的回收步驟，其回收的時(shí)間可以相應(yīng)的加長(zhǎng)，回收氣體的氣量可以相應(yīng)加大；而均壓回收采用的是將回收系統(tǒng)中的順?lè)殴拮鳛橐粋€(gè)空罐，與吸附器之間完成一次間接均壓降壓回收的方式，形成的是一次均壓降壓步驟，其回收時(shí)間會(huì)受到均壓時(shí)間的限制，同時(shí)相對(duì)應(yīng)這次的均壓降壓，會(huì)有一次均壓升壓過(guò)f呈，亦即前者較后者的均壓次數(shù)要少一次，回收氣體的時(shí)間調(diào)節(jié)范圍更寬。所述回收步驟通過(guò)回收系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，該回收系統(tǒng)由順?lè)殴?、壓縮機(jī)、回收罐、吸附器組成，所述順?lè)殴薜倪M(jìn)口端連接于吸附器的出口端、順?lè)殴薜某隹诙诉B接于壓縮機(jī)的進(jìn)口端、壓縮機(jī)的出口端連接于回收罐的進(jìn)口端、回收罐的出口端連接于吸附器的進(jìn)口端或其它均壓空罐所組成的回收系統(tǒng)。所述直接均壓是指吸附器與吸附器連通之后的壓力均衡。所述間接均壓是指吸附器與空罐連通之后的壓力均衡。所述均壓置換步驟由單一的管道或由管道、凈化設(shè)備、冷卻設(shè)備(如氣水分離器、冷卻器)組成的置換系統(tǒng)完成，一端進(jìn)入吸附器的進(jìn)口端，另一端連接于真空解吸系統(tǒng)中真空泵的出口端。所述均壓置換步驟的原理及方法為在變壓吸附裝置的吸附器進(jìn)行多次均壓降壓和回收步驟后，其吸附器中的壓力巳較低，通常是低于另一吸附器抽空解吸后所對(duì)應(yīng)的正壓力，這時(shí)通過(guò)該吸附器與另一剛抽空解吸完的吸附器進(jìn)行直接均壓，最終可達(dá)到吸附器中的壓力逐漸變成負(fù)壓。在置換過(guò)程中，從吸附器底部引入高濃度的C02解吸氣，利用氣壓差，用吸附相中易吸附的C02氣體將吸附相中難吸附的H2、N2、CO氣體置換出來(lái)進(jìn)入另一個(gè)剛真空解吸完正在作均壓升壓的吸附器中。為防止高濃度的置換氣穿透吸附器同時(shí)造成C02濃度超標(biāo)，可以通過(guò)控制置換時(shí)間或調(diào)節(jié)相關(guān)閥門來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)置換氣體的氣量和壓力。所述吸附步驟指來(lái)自合成氨系統(tǒng)的變換氣在吸附工作壓力自下而上地流經(jīng)吸附器時(shí)，二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體從吸附器頂部排出，作為產(chǎn)品氣輸入下工段。當(dāng)C02雜質(zhì)到達(dá)吸附劑一定高度時(shí)，即停止原料氣的輸入和產(chǎn)品氣的輸出。所述均壓降壓步驟指由于吸附過(guò)程結(jié)束后，吸附塔中尚保留著與吸附壓力相等的高壓，因此在吸附器與吸附器之間，或吸附器與空罐之間需進(jìn)行壓力均衡即均壓過(guò)程，以達(dá)到使吸附器的壓力盡量降到最低。所述真空解吸步驟指均壓降壓及置換步驟結(jié)束后，隨即通過(guò)真空泵抽真空對(duì)吸附器進(jìn)行降壓解吸，使吸附劑得iu解吸爯生。所述均壓升壓步驟指抽空解吸過(guò)程結(jié)束后，吸附器從出口端接受其它吸附器或空罐均壓降壓氣體的升壓，使吸附器的壓力逐步升高。該過(guò)程與前述的均壓降壓過(guò)程相對(duì)應(yīng)，其目的在于回收均壓降壓過(guò)程所排放出的氣體，以提高有效氣體的回收率。所述終充升壓步驟指均壓升壓過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)回收系統(tǒng)中回收罐所儲(chǔ)存的加壓氣從吸附器底部引入，對(duì)吸附器進(jìn)行終充升壓，加壓升壓未達(dá)到或接近吸附壓力時(shí)，不足部分通過(guò)產(chǎn)品氣從吸附器頂部或原料氣從吸附器底部對(duì)吸附器進(jìn)行最終升壓，直至達(dá)到或接近吸附壓力。本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在1、本發(fā)明在實(shí)施回收的過(guò)程中，由于充分考慮了壓縮機(jī)和回收氣體的特點(diǎn)(即壓縮機(jī)工作是連續(xù)進(jìn)行的，壓縮機(jī)的入口氣體壓力高，其出口排氣壓力則高，同時(shí)壓縮機(jī)的打氣量也會(huì)相應(yīng)增加；回收氣體是間斷不連續(xù)的，其中含有易燃易爆、有毒的H2及C0氣體)，因此在變壓吸附裝置均壓降壓過(guò)程進(jìn)行中還未結(jié)束之前實(shí)施回收步驟，充分保證了進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體壓力高，壓縮機(jī)打氣量高，壓縮機(jī)出口壓力高，作為終升氣從吸附器底部進(jìn)入升壓后更接近于吸附器的吸附壓力，可以減少產(chǎn)品氣的用量或原料氣對(duì)吸附器的再次終充升壓的氣量，使壓縮機(jī)的利用率被提高的同時(shí)電耗還有所降低；此外，進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體壓力還可以保持為正壓，從而在進(jìn)一步提高有效氣體回收率的同時(shí)，還防止了因管道或壓縮機(jī)連接處的泄漏而導(dǎo)致空氣進(jìn)入引發(fā)較大的安全隱患。2、回收步驟在均壓降壓過(guò)程之中還未結(jié)束時(shí)進(jìn)行，可利用回收系統(tǒng)中的順?lè)殴迣⒒厥障到y(tǒng)本身作為一次均壓降壓過(guò)程，這樣增加回收過(guò)程后并不會(huì)減少裝置的均壓次數(shù)，對(duì)進(jìn)一步提高有效氣體回收率和降壓回收系統(tǒng)中壓縮機(jī)配電電機(jī)功率進(jìn)而降低電耗都起到了積極作用。3、回收步驟在均壓降壓過(guò)程之中進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)吸附器的最后一次均壓為吸附器與吸附器之間的直接均壓，從而為直接均壓方式的置換回收奠定了基礎(chǔ)，并且這樣的置換步驟是不需要新增動(dòng)力設(shè)備的。4、置換步驟通過(guò)高純度的真空解吸氣，利用壓差而不需外配動(dòng)力加壓設(shè)備進(jìn)入均壓降壓的吸附器，將其中殘余的有效氣體置換出，通過(guò)均壓升壓的方式進(jìn)入另一個(gè)處于均壓升壓的吸附器中，進(jìn)而從工藝上最大限度的提高有效氣體回收率，置換過(guò)程結(jié)束后，即刻對(duì)該吸附器進(jìn)行真空解吸，從而最大限度避免了水或其它雜質(zhì)污染吸附器，同時(shí)不需新增動(dòng)力設(shè)備及新增能耗。5、實(shí)施置換步驟時(shí)，由于引進(jìn)置換氣置換的吸附器在直接均壓降壓后，如無(wú)置換氣引入將處于負(fù)壓狀態(tài)，因此該吸附器中的有效氣體相對(duì)較少，需引入的置換氣量也相對(duì)較少，這對(duì)提高吸附劑利用率、較少置換氣對(duì)吸附劑的污染，較少設(shè)備投資、提高有效氣體回收率均大有益處。綜上所述，本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)在于采用置換和回收步驟后，確保了僅通過(guò)變壓吸附工藝即可使有效氣體回收率達(dá)到最高的情形下卻不需新增能耗。圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種帶置換和回收步驟的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，它以合成氨變換氣為原料，其中原料氣溫度S4(TC，工作壓力0.75MPa，本變壓吸附裝置由八個(gè)吸附塔、一臺(tái)汽水分離器、一個(gè)均壓罐、一個(gè)中間罐、一個(gè)順?lè)殴?、一個(gè)回收罐組成，裝置中吸附器按優(yōu)化比例裝有活性氧化鋁、活性碳、細(xì)孔硅膠三種吸附劑，其原料氣的氣體組份如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如圖1所示，每個(gè)吸附器在一次循環(huán)中依次經(jīng)歷吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、順向回收、五均降及置換回收、抽空解吸、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、終充升壓等步驟。下面以A塔為例進(jìn)行說(shuō)明(1)吸附來(lái)自合成氨系統(tǒng)的變換氣，從A吸附器下端經(jīng)程控阓門KV1A進(jìn)入，在吸附工作壓力自下而上地流經(jīng)吸附床時(shí)，氣流中水、硫、二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體經(jīng)程控閥門KV2A從吸附器頂部排出，作為產(chǎn)品氣輸入下工段。當(dāng)雜質(zhì)二氧化碳組份的吸附前沿(即指產(chǎn)品中所允許的最大雜質(zhì)濃度)到達(dá)吸附床一定高度時(shí)，即停止原料氣的輸入和產(chǎn)品氣的輸出。(2)—均降吸附過(guò)程結(jié)束后，關(guān)閉程控閥門KV1A和KV2A，吸附器中尚保留與吸附壓力相等的高壓，打開程控閥門KV3A、KV3使吸附器A與均壓罐相通并進(jìn)行壓力均衡，此時(shí)A塔的吸附前沿繼續(xù)向前推進(jìn)，當(dāng)兩者壓力平衡后，關(guān)閉KV3。這一過(guò)程的作用是回收A塔死空間的部分產(chǎn)品氣，其氣體組成純度與輸出的產(chǎn)品氣基本相同。(3)二均降一均結(jié)束后，A塔內(nèi)尚有較高的壓力，此時(shí)繼續(xù)保持打開程控閥門KV3A并開啟KV3E使吸附器A、E相通并進(jìn)行壓力均衡，當(dāng)A、E兩塔壓力平衡后，關(guān)閉程控閥門KV3A、KV3E。(4)三均降開啟程控閥KV4A，并開啟程控閥KV4，讓A吸附器氣體放入中間罐中，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控閥門KV4。(5)四均降繼續(xù)保持打開程控閥KV4A，并打開程控閥KV4F，讓吸附器A與F連通進(jìn)行直接均壓，當(dāng)兩塔壓力平衡后，關(guān)閉程控閥KV4A、KV4F。(6)順?lè)呕厥沾蜷_程控閥門KV5A、KV5，將吸附器中剩余氣體順著吸附方向進(jìn)入回收系統(tǒng)的順?lè)殴拗羞M(jìn)行回收，順?lè)殴藁厥盏臍怏w經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入回收罐中儲(chǔ)存，可通過(guò)調(diào)節(jié)回收時(shí)間和開關(guān)工藝閥門的方式來(lái)控制順?lè)呕厥諝怏w的氣量和壓力。(7)五均降及置換回收順?lè)呕厥詹襟E結(jié)束后，A塔內(nèi)仍有已經(jīng)不太高的壓力，繼續(xù)保持打開程控閥KV5A并打開程控閥KV5G，由于吸附器G剛完成真空解吸步驟，G吸附器處于一個(gè)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)吸附器A、G進(jìn)行直接均壓時(shí)，吸附器A的壓力漸漸降低，直到負(fù)壓狀態(tài)，因此在吸附器A、G進(jìn)行直接的均壓降壓過(guò)程中，打開程控閥門KV7A，將真空解吸氣即高純度的易吸附相氣體C02從A吸附器的底部引入，將A吸附器中難吸附相的有效氣體H2、N2、CO頂替置換出來(lái)進(jìn)入正在均壓升壓的G吸附器中，當(dāng)五均降及置換回收步驟結(jié)束后，關(guān)閉程控閥門KV5A、KV5G、KV7A，此時(shí)均壓及置換步驟結(jié)束?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)置換時(shí)間和開關(guān)工藝閥門的方式來(lái)控制置換回收的氣量和壓力。(8)抽空解吸打開程控閥KV8A，利用程序控制閥門KV8A與真空泵連通，對(duì)吸附器A從底部實(shí)施抽空，以進(jìn)一步降壓解吸，關(guān)閉程控閥門KV8A，抽空解吸步驟結(jié)束。(9)五均升開啟程控閥門KV5A，KV5C，使A塔與C塔連通，直至A、C兩塔壓力平衡，關(guān)閉程控閥門KV5A，KV5C，五均升結(jié)束。(10)四均升開啟程控閥KV4A、KV4D，使A塔與D塔連通，直至A、D兩塔壓力平衡，關(guān)閉程控閥門KV4D，四均升結(jié)束。(11)三均升繼續(xù)打開程控閥KV4A，并開啟程控閥KV4，使中間罐中氣體充入A塔，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控閥KV4，三均升結(jié)束。(12)二均升開啟程控閥KV3A、KV3E，使E塔中氣體充入A塔中，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控閥KV3D，二均升結(jié)束。(13)—均升繼續(xù)打開程控閥KV3A，并開啟程控閥KV3，使均壓罐中氣體充入A塔，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控闊KV3A、KV3，一均升結(jié)束。(14)最終升壓開啟程控閥KV6A，用回收系統(tǒng)中回收罐儲(chǔ)存的回收氣對(duì)A塔進(jìn)行終充升壓，直至A塔升壓至吸附壓力，關(guān)閉程控閥KV6A。如終充升壓壓力未達(dá)到或接近吸附壓力，開啟程控閥KV1、KV3A，用產(chǎn)品氣對(duì)A吸附器終充升壓，直至A吸附器升壓至吸附壓力，也可以打開程控閥KV1A引入原料氣從吸附器底部進(jìn)行終充升壓，直至A吸附器升壓至吸附壓力。此后，吸附床為下一循環(huán)的所有準(zhǔn)備工作即告完畢，緊接著又從吸附步驟開始進(jìn)行下一個(gè)與上述完全相同的循環(huán)過(guò)程。其余七塔的操作步驟與A塔完全相同，只是在時(shí)間上按一定程序相互錯(cuò)開，循環(huán)進(jìn)行。本實(shí)施例1運(yùn)行結(jié)果為凈化氣中的C02濃度￡0.2%H2回收率299.9。/0N2回收率^99.7n/。CO回收率^99.4%實(shí)施例2一種帶置換和回收步驟的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，它以合成氨變換氣為原料，其中原料氣溫度S5'C，工作壓力0.80MPa，本變壓吸附裝置由八個(gè)吸附塔、一臺(tái)汽水分離器、一個(gè)均壓罐、一個(gè)中間罐、一個(gè)順?lè)殴?、一個(gè)回收罐組成，裝置中吸附器按優(yōu)化比例裝有活性氧化鋁、活性碳、細(xì)孔硅膠三種吸附劑，其原料氣的氣體組份如下組份H2N2COC02CH4濃度(V)42~70%12~25%0.2~10%16~31%0.5~3%如圖1所示，變壓吸附裝置實(shí)施步驟的特征在于每個(gè)吸附器在一次循環(huán)中依次經(jīng)歷吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降及置換回收、抽空解吸、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、終充升壓等步驟。下面以A塔為例進(jìn)行說(shuō)明(1)吸附來(lái)自合成氨系統(tǒng)的變換氣，從A吸附器下端經(jīng)程控闊門KV1A進(jìn)入，在吸附工作壓力自下而上地流經(jīng)吸附床時(shí)，氣流中水、硫、二氧化碳被吸附劑選擇性的吸附，脫除二氧化碳后的凈化氣體經(jīng)程控閥門KV2A從吸附器頂部排出，作為產(chǎn)品氣輸入下工段。當(dāng)雜質(zhì)二氧化碳組份的吸附前沿(即指產(chǎn)品中所允許的最大雜質(zhì)濃度)到達(dá)吸附床一定高度時(shí)，即停止原料氣的輸入和產(chǎn)品氣的輸出。(2)—均降吸附過(guò)程結(jié)束后，關(guān)閉程控閥門KV1A和KV2A，吸附器中尚保留與吸附壓力相等的高壓，打開程控閥門KV3A、KV3使吸附器A與均壓罐相通并進(jìn)行壓力均衡，此時(shí)A塔的吸附前沿繼續(xù)向前推進(jìn)，當(dāng)兩者壓力平衡后，關(guān)閉KV3。這一過(guò)程的作用是回收A塔死空間的部分產(chǎn)品氣，其氣體組成純度與輸出的產(chǎn)品氣基本相同。(3)二均降一均結(jié)束后，A塔內(nèi)尚有較高的壓力，此時(shí)繼續(xù)保持打開程控閥門KV3A并開啟KV3E使吸附器A、E相通并進(jìn)行壓力均衡，當(dāng)A、E兩塔壓力平衡后，關(guān)閉程控閥門KV3A、KV3E。(4)三均降開啟程控閥KV4A，并開啟程控閥KV4，讓A吸附器氣體放入中間罐中，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控閥門KV4。(5)四均降繼續(xù)保持打開程控閥KV4A，并打開程控閥KV4F，讓吸附器A與F連通進(jìn)行直接均壓，當(dāng)兩塔壓力平衡后，關(guān)閉程控閥KV4A、KV4F。(6)五均降打開程控閥門KV5A、KV5，使吸附器A與順?lè)殴尴嗤ú⑦M(jìn)行壓力均衡，由于回收系統(tǒng)中的壓縮機(jī)不斷的抽吸順?lè)殴?，因此吸附器A中的壓力在程控閥門KV5A或KV5關(guān)閉前將隨著順?lè)殴薏粩嗟南陆担?dāng)吸附器A中的壓力下降到一合適的位置時(shí)，關(guān)閉程控閥KV5，五均降步驟結(jié)束。(7)六均降及置換回收順?lè)呕厥詹襟E結(jié)束后，A塔內(nèi)仍有己經(jīng)不太高的壓力，繼續(xù)保持打開程控閥KV5A并打開程控閥KV5G，由于吸附器G剛完成真空解吸步驟，G吸附器處于一個(gè)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)吸附器A、G進(jìn)行直接均壓時(shí)，吸附器A的壓力漸漸降低，直到負(fù)壓狀態(tài)，因此在吸附器A、G進(jìn)行直接的均壓降壓過(guò)程中，打開程控閥門KV7A，將真空解吸氣即高純度的易吸附相氣體C02從A吸附器的底部引入，將A吸附器中難吸附相的有效氣體H2、N2、CO頂替置換出來(lái)進(jìn)入正在均壓升壓的G吸附器中，當(dāng)五均降及置換回收步驟結(jié)束后，關(guān)閉程控閥門KV5A、KV5G、KV7A，此時(shí)均壓及置換步驟結(jié)束?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)置換時(shí)間和開關(guān)工藝閥門的方式來(lái)控制置換回收的氣量和壓力。(8)抽空解吸打開程控閥KV8A，利用程序控制閥門KV8A與真空泵連通，對(duì)吸附器A從底部實(shí)施抽空，以進(jìn)一步降壓解吸，關(guān)閉程控閥門KV8A，抽空解吸步驟結(jié)束。(9)六均升開啟程控閥門KV5A，KV5C，使A塔與C塔連通，直至A、C兩塔壓力平衡，關(guān)閉程控閥門KV5C，六均升結(jié)束。(10)五均升繼續(xù)打開程控閥KV5A，并開啟程控閥KV5，使順?lè)殴拗袣怏w充入A塔，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控閥KV5，五均升結(jié)束。由于順?lè)殴拗械膲毫υ诓粩嗟慕档?，因此在作均壓升壓時(shí)，可根據(jù)五均升時(shí)吸附器A和順?lè)殴迌烧唛g的壓力，通過(guò)時(shí)間調(diào)節(jié)的方式或控制閥門開關(guān)的方式來(lái)調(diào)節(jié)最后的均壓壓力。(11)四均升開啟程控閥KV4A、KV4D，使A塔與D塔連通，直至A、D兩塔壓力平衡，關(guān)閉程控閥門KV4D，四均升結(jié)束。(12)三均升繼續(xù)打開程控閥KV4A，并開啟程控閥KV4，使中間罐中氣體充入A塔，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控閥KV4，三均升結(jié)束。(13)二均升開啟程控閥KV3A、KV3E，使E塔中氣體充入A塔中，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控閥KV3D，二均升結(jié)束。(14)一均升繼續(xù)打開程控閥KV3A，并開啟程控閥KV3，使均壓罐中氣體充入A塔，當(dāng)二者壓力平衡后，關(guān)閉程控閥KV3A、KV3，一均升結(jié)束。(15)最終升壓開啟程控閥KV6A，用回收系統(tǒng)中回收罐儲(chǔ)存的回收氣對(duì)A塔進(jìn)行終充升壓，直至A塔升壓至吸附壓力，關(guān)閉程控閥KV6A。如終充升壓壓力未達(dá)到或接近吸附壓力，開啟程控閥KV1、KV3A，用產(chǎn)品氣對(duì)A吸附器終充升壓，直至A吸附器升壓至吸附壓力，也可以打開程控閥KV1A引入原料氣從吸附器底部進(jìn)行終充升壓，直至A吸附器升壓至吸附壓力。此后，吸附床為下一循環(huán)的所有準(zhǔn)備工作即告完畢，緊接著又從吸附步驟開始進(jìn)行下一個(gè)與上述完全相同的循環(huán)過(guò)程。其余七塔的操作步驟與A塔完全相同，只是在時(shí)間上按一定程序相互錯(cuò)開，循環(huán)進(jìn)行。本實(shí)施例2運(yùn)行結(jié)果為凈化氣中的C02濃度^0.2%&回收率^99.9%&回收率299.6%CO回收率^99.3%權(quán)利要求1、帶置換和回收步驟的變壓吸附脫除變換氣中CO2的方法，每個(gè)吸附器在一次循環(huán)周期中依次包括如下工藝步驟吸附、均壓降壓、回收、均壓置換、真空解吸、均壓升壓、終充升壓，其特征在于所述回收步驟是在均壓降壓過(guò)程進(jìn)行中但未結(jié)束之前進(jìn)行的順?lè)艢饣厥栈蚓鶋夯厥?；所述均壓置換步驟是在均壓降壓過(guò)程進(jìn)行到最后兩個(gè)吸附器與吸附器之間的直接均壓降壓時(shí)引入，當(dāng)均壓降壓及置換步驟結(jié)束后，吸附器隨即進(jìn)行真空解吸步驟。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，其特征在于所述順?lè)艢饣厥帐侵笇⑽狡髦械臍怏w順?lè)胚M(jìn)入回收系統(tǒng)進(jìn)行的回收，即均壓降壓過(guò)程正在進(jìn)行中尚未結(jié)束時(shí)，在均壓降壓過(guò)程之間安排回收過(guò)程，也就是在吸附器中還有一定壓力的時(shí)候，將吸附器中的剩余氣體放入回收系統(tǒng)的順?lè)殴拗?，此時(shí)順?lè)殴藿?jīng)壓縮機(jī)抽吸后，壓力不斷降低，再通過(guò)壓縮機(jī)抽吸加壓至較高壓力后，排放氣體進(jìn)入回收罐儲(chǔ)存，最后通過(guò)終充氣或均壓氣返回變壓吸附裝置予以回收，以達(dá)到回收氣體的目的。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，其特征在于所述均壓回收是指將回收系統(tǒng)中的順?lè)殴拮鳛橐粋€(gè)空罐，采取間接均壓回收的方式回收，即將回收系統(tǒng)中的順?lè)殴拮鳛榭展?，使其與吸附器之間進(jìn)行間接均壓，從而增加一次吸附器與空罐之間的間接均壓降壓步驟，通過(guò)壓縮機(jī)連續(xù)不斷的抽吸順?lè)殴拗械臍怏w而使順?lè)殴拗械臍怏w壓力不斷降低，進(jìn)而達(dá)到在吸附器與順?lè)殴捱M(jìn)行間接均壓時(shí)，由于順?lè)殴薜膲毫^低而降低了吸附器中的氣體壓力以達(dá)到回收氣體的目的。4、根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，其特征在于所述回收步驟通過(guò)回收系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，該回收系統(tǒng)由順?lè)殴蕖嚎s機(jī)、回收罐、吸附器組成，所述順?lè)殴薜倪M(jìn)口端連接于吸附器的出口端、順?lè)殴薜某隹诙诉B接于壓縮機(jī)的進(jìn)口端、壓縮機(jī)的出口端連接于回收罐的進(jìn)口端、回收罐的出口端連接于吸附器的進(jìn)口端或其它均壓空罐所組成的回收系統(tǒng)。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，其特征在于所述均壓置換步驟由單一的管道或由管道、凈化設(shè)備、冷卻設(shè)備組成的置換系統(tǒng)完成，一端進(jìn)入吸附器的進(jìn)口端，另一端連接于真空解吸系統(tǒng)中真空泵的出口端。6、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的變壓吸附脫除變換氣中C02的方法，其特征在于所述置換步驟是從吸附器底部引入高濃度的C02解吸氣，利用氣壓差，用吸附相中易吸附的C02氣體將吸附相中難吸附的H2、N2、CO氣體置換出來(lái)進(jìn)入另一個(gè)剛結(jié)束真空解吸并正在作均壓升壓的吸附器中。全文摘要本發(fā)明公開了一種帶置換和回收步驟的變壓吸附脫除變換氣中CO₂的方法，每個(gè)吸附器在一次循環(huán)周期中依次包括如下工藝步驟吸附、均壓降壓、回收、均壓置換、真空解吸、均壓升壓、終充升壓，其中，回收步驟是在均壓降壓過(guò)程進(jìn)行中但未結(jié)束之前進(jìn)行的順?lè)艢饣厥栈蚓鶋夯厥?；均壓置換步驟是在均壓降壓過(guò)程進(jìn)行到最后兩個(gè)吸附器與吸附器之間的直接均壓降壓時(shí)引入，當(dāng)均壓降壓及置換步驟結(jié)束后，吸附器隨即進(jìn)行真空解吸步驟。本發(fā)明通過(guò)將置換步驟與回收系統(tǒng)的巧妙配合，從變壓吸附工藝上實(shí)現(xiàn)了最大限度提高有效氣體回收率，既不需增加動(dòng)力設(shè)備，也未新增能耗，是一種簡(jiǎn)單易行、十分經(jīng)濟(jì)有效的方式。文檔編號(hào)C10K1/00GK101108295SQ20071004912公開日2008年1月23日申請(qǐng)日期2007年5月18日優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日發(fā)明者明劉申請(qǐng)人:明劉