本发明专利技术通常涉及从至少含有ＣＯ↓［２］和Ｈ↓［２］的物流（如合成气）中回收纯度约≥８０摩尔％的二氧化碳（ＣＯ↓［２］）的真空变压吸附（ＶＰＳＡ）方法和设备。对ＣＯ↓［２］ ＶＰＳＡ的进料可以高于环境压力。ＣＯ↓［２］ ＶＰＳＡ单元产生两股物流，富含Ｈ↓［２］的物流和ＣＯ↓［２］产物物流。过程循环的步骤选择为使过程中的Ｈ↓［２］损失最小或没有，且无需额外的处理设备。回收的ＣＯ↓［２］可进一步提浓、封存或用于诸如提高油回收率（ＥＯＲ）的应用中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的说来涉及从至少含有C02和H2的物流(如合成气)中回 收纯度约$80摩尔％的二氧化碳(C02)的真空变压吸附(VPSA)方法和 设备。对C02 VPSA的进料可以高于环境压力。C02VPSA单元产生 两股物流，富含H2的物流和C02产物物流。过程循环(cycle)的步骤选 择为使过程中的H2损失最小或没有，且无需额外的处理设备。回收 的C02可进一步提浓、封存(sequester)或用于诸如强化采油(EOR)的应 用中。
技术介绍
蒸汽曱烷重整(SMR)是大量生产氢气(H2)的主要方法。在天然气 的催化转化后，按如下方程(l)产生CO和H2:(1) CH4 + H20 CO + 3 H2。根据方程(2)对气体混合物进行变换(通过水-煤气变换反应)以进 一步产生H2:(2) CO + H20^>C02 + H2。在水-煤气变换反应之后，通常的产物气体具有介于约100-500psia 的压力，介于约60-150°F的温度，和60-80摩尔％ H2、 15-25摩尔％ C02、 0.1-5摩尔。/。CO、 3-7摩尔o/。CH4、 0-5摩尔o/。N2的组成，并被水饱和。 随后将该气体混合物进料至变压吸附(PSA)单元，以产生高纯H2(例如 纯度至少99%的H2)。在某些现有H2生产设备中，胺单元置于变换反应器和H2PSA单 元之间，以从变换反应器产生的物流中提取C02。然而，这种方法耗 能过多。此外，胺单元难以操作，并且公知存在操作问题，例如腐蚀、 流体损失等等。美国专利4,171，206涉及从SMR废气中以高C02 (99.9+%)回收率 生产高纯C02 (99.99+%)和高纯H2 (99.99+%)。该专利公开了两列吸附 床，在进料和再加压(re-pressurization)步骤的过程中这两列吸附床彼此连通。C02列中的床采用了高纯C02的高压冲洗步骤。同一床按照这种步骤来进行减压和排空。对减压的气体进行再压缩，并用于高 压冲洗。高压高纯沖洗步骤的排出物再循环至进料。美国专利4,299，596涉及通过应用两列床生产两种高纯产物，在 进料和并流减压步骤过程中这两列床结合成整体。通过再次压缩后的 并流减压气体对产生更强烈吸附的物质的列进行吹扫(purge)。可将并 流减压气体的一部分再循环用于再加压。排空和放气步骤产生了更强 烈吸附的物质的 一部分和吹扫气体的 一部分。美国专利4,770,676涉及从垃圾填埋气体生产曱烷和C02。其为 集成的变温吸附(TSA)和变压吸附(PSA)方法。PSA产生的废物再生所 述TSA。美国专利4,840,647涉及从含10-30% C02的环境压力进料物流生 产295%的C02。所述加工步骤是进料、并流排空、逆流排空以产生产 物和再加压步骤。并流排空气体用于压力均衡/再加压，并与进料混合。美国专利4,857,083考虑从气体混合物生产C02。在进料步骤的 末尾，进料柱的排放端与排空床的入口端连接，以降低该床内的压力。 随后通过排空产生二氧化碳。之后进行增压步骤。美国专利4,913,709涉及生产两种高纯产物。该文献建议使用两 列床，在进料和再加压步骤过程中这两列床结合成整体。通过在排空 步骤过程中得到的更强烈吸附的物质对产生所述更强烈吸附的物质 的列进行吹扫。该吹扫在低压进行，并且在床减压后进行。吹扫步骤 中的排出物经再压缩，并再循环作为进料。美国专利4,915,711公开了使用单列床生产两种高纯产物。通过 在排空步骤中得到的更强烈吸附的物质对床进行吹扫。该吹扫在低压 进行，并且在床减压后进行。吹扫步骤和减压步骤中的排出物经再压 缩，并再循环作为进料。美国专利5,026,406公开了通过使用单列床来生产两种高纯产物。 通过在排空步骤中得到的更强烈吸附的物质对床进行吹扫。该吹扫在 低压进行，并且在床减压后进行。吹扫步骤和减压步骤中的排出物经 再压缩，并再循环作为进料。美国专利5,051,115由气体混合物以高纯度生产了更强烈吸附的 物质。通过所述高纯度的强烈吸附物质来进行并流吹扫步骤。该吹扫 物流和产物在排空步骤中获得。排空步骤的排出物再循环用于再加压。美国专利5,248,322涉及具有四步的方法吸附、减压、排空和 通过减压气体的一部分进行压力补偿，以及再加压。减压气体的第一 部分(更高压)再循环，而第二部分(更低压)用于压力补偿。美国专利5,354,346涉及具有五步的方法吸附、减压、低压并 流吹扫、排空和通过减压和低压吹扫排出气体的 一 部分进行压力补 偿，以及再加压。减压气体的第一部分(更高压)再循环，而第二部分(更 低压)和低压吹扫排出气体用于压力补偿。美国专利6,245,127论述了从低压气体混合物以恒定纯度产生 C02。其采用同步吹扫和排空步骤。逆流吹扫通过吸附更弱的物质进 行。需要提供经济上有利的回收C02的方法和设备。还需要相对于现 有技术更有效且更易于使用的这类方法和设备
技术实现思路
本专利技术通常涉及从至少含有C02和H2的物流(如合成气)中回收纯 度约280摩尔％的二氧化碳(C02)的真空变压吸附(VPSA)方法和设备。 对C02 VPSA的进料可以高于环境压力。C02 VPSA单元产生两股物 流，富含H2的物流和C02产物物流。过程循环的步骤选择为使过程 中的H2损失最小或没有，且无需额外的处理设备。根据本专利技术产生的二氧化碳可用于任何所需的目的。例如且非限 制性地，如本文所述产生的C02可用于液化以产生食品级质量的产物，用于提高油回收率的超临界C02,或仅仅用于封存的C02以避免在大气中增加温室气体以满足规章的要求。本专利技术利用吸附剂由高压减压至低压，来提高床内的C02浓度。 在C02浓度提高后，通过进一步减压产生C02产物。这能够实现是因 为以下认识，对某些吸附剂从高压到减压至低压提高了吸附床内的 C02浓度。因此，可以消除对现有4支术中所用的沖洗、吹扫和/或再循 环步骤的需求。这进而使得能消除对某些旋转电机部件(如冲洗压缩 机、吹扫压缩机和循环压缩机)和相应的能源需求，从而提供比现有技 术的系统操作更简单且更经济的方法和设备。本专利技术方法不需要蒸 汽，从而预期能减少C02分离的成本。为了提高C02回收率，并最小化或消除H2损失，本专利技术使用减 压的气体来增加或提高低压床内的压力。因此，床减压提高了产物中 的C02浓度，并且同时通过用单元内的其他床进行补偿，提高了C02 回收率并最小化或消除了 H2损失。所述方法的另一明显特征是最终的减压气体(图2、 6、或7中的 步骤序号5(DPf)，或图5、 10、 11或12的步骤4(DPf))没有浪费。相 反，该气流现在是富含C02的，可用于两种方式中的任一种或结合使 用。首先，最终减压气流可与排空步骤中产生的C02混合。在该实施 方案中，混合的气体构成了所述C02产物。在替代方案中或进一步地， 最终的减压气流部分或全部通过处于排空中的床。在该实施方案中， 排空的气体构成了 C02产物。以这种方式，预期C02 VPSA的Kb损 失会最小化或完全消除。本专利技术的另一特征是通过减少对H2 PSA单元的进料物流中的 C02,预期从H2PSA单元的H2回收会提高。在优选的C02 VPS本文档来自技高网...
【技术保护点】
真空变压吸附（ＶＰＳＡ）方法，其用于在ＶＰＳＡ单元中从至少包含ＣＯ↓［２］和Ｈ↓［２］的多组分气体混合物中回收ＣＯ↓［２］，所述ＶＰＳＡ单元包含至少一个含有至少一种ＣＯ↓［２］－选择性吸附剂的吸附床，所述方法包括： 将所述至少包含ＣＯ ↓［２］和Ｈ↓［２］的多组分气体混合物以处于第一压力范围内的第一压力进料给至少一个吸附床一段预定的时间，以产生富含Ｈ↓［２］的物流； 在第一减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第一压力减压至处于第二压 力范围内的第二压力； 在第二减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第二压力减压至处于第三压力范围内的第三压力； 在第三减压步骤中沿与所述进料流相同的方向或相反的方向，将所述至少一个吸附床由第三压力 减压至处于第四压力范围内的第四压力； 在最终减压步骤中沿与所述进料流相同或与所述进料流相反的方向，将所述至少一个吸附床由第四压力减压至接近环境压力的压力范围，以至少产生ＣＯ↓［２］产物的第一部分； 将所述至少一个吸附床沿与进料流 相反的方向由接近环境压力的压力排空至等于环境压力或低于环境压力的压力，以至少产生ＣＯ↓［２］产物的第二部分，并且在所述排空步骤的过程中，所述至少一个吸附床接收ＣＯ↓［２］产物的第一部分的至少一部分； 在第一压力补偿步骤中沿与所述进料流 相反的方向对所述至少一个吸附床进行压力补偿； 在第二压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行进一步的压力补偿； 在第三压力补偿步骤中沿与所述进料流相反的方向对所述至少一个吸附床进行进一步的压力补偿；和 在再加压步骤中将所述至少一个吸附床再加压至所述第一压力范围； 其中所述方法循环反复。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R库马，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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