一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备及方法。涉及一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备，包括：第一压缩机；分离与程控装置；分离与程控装置包括：吸附塔、吸附进气阀、置换进气阀、吸附出气阀、置换出气阀、顺放出气阀、真空阀和压力传感器；第二压缩机，第二压缩机与置换进气阀连接；真空泵，真空泵与真空阀连接；置换气缓冲罐，置换气缓冲罐与置换出气阀连接；置换气升压阀，置换气升压阀连接于吸附进气阀和置换气缓冲罐之间；产品气缓冲罐，产品气缓冲罐分别与第二压缩机和真空泵连接。还涉及一种分离与富集烟气中二氧化碳的方法，用于上述设备。该设备与方法解决了回收的气体的纯度、浓度以及气体的回收率均比较低的技术问题。技术问题。技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备及方法


[0001]本专利技术涉及变压吸附的
，尤其是涉及一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备及方法。

技术介绍

[0002]变压吸附是一种新型气体分离技术，它有如下优点：产品纯度高；要求比较低，一般可在室温和不高的压力下工作；设备简单，操作、维护简便；连续循环操作，可完全达到自动化。因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。
[0003]现有分离与富集烟气中二氧化碳的设备采用传统的二阶段法，该设备通过逆放即采用惰性气体对吸附后的吸附塔进行冲洗，将残留在吸附塔中的二氧化碳冲洗到产品气储集罐中。其中，传统设备由于需采用惰性气体进行频繁地冲洗和收集，这样会干扰收集气体的纯度；同时，吸附塔中的吸附剂使用后效率降低，这样会减少收集气体的浓度，同时减少整体的回收率。
[0004]本专利技术人在实现本实施例的过程中，至少发现以下问题：
[0005]现有分离与富集烟气中二氧化碳的设备回收的气体的纯度、浓度以及气体的回收率均比较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备及方法，解决了现有分离与富集烟气中二氧化碳的设备回收的气体的纯度、浓度以及气体的回收率均比较低的技术问题。
[0007]专利技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备，包括：第一压缩机；分离与程控装置，所述分离与程控装置采用一组或多组；所述分离与程控装置包括：吸附塔；吸附进气阀，所述吸附进气阀连接于所述第一压缩机的输出端和所述吸附塔的输入端之间；置换进气阀，所述置换进气阀与所述吸附塔的输入端连接；吸附出气阀，所述吸附出气阀与所述吸附塔的输出端连接；置换出气阀，所述置换出气阀与所述吸附塔的输出端连接；顺放出气阀，所述顺放出气阀与所述吸附塔的输出端连接；真空阀，所述真空阀与所述吸附塔连接；压力传感器，所述压力传感器与所述吸附塔连接；第二压缩机，所述第二压缩机的输出端与所述置换进气阀连接；真空泵，所述真空泵的输入端与所述真空阀连接；置换气缓冲罐，所述置换气缓冲罐与所述置换出气阀连接；置换气升压阀，所述置换气升压阀连接于所述吸附进气阀和所述置换气缓冲罐之间；产品气缓冲罐，所述产品气缓冲罐分别与所述第二压缩机的输入端和所述真空泵的输出端连接。
[0009]进一步的，所述分离与程控装置还包括：温度传感器，所述温度传感器连接于所述吸附塔。
[0010]进一步的，还包括：气体分析仪，所述气体分析仪分别连接于所述吸附出气阀、所述顺放出气阀和所述置换出气阀的输出管路。
[0011]进一步的，还包括：成品气出口阀，所述成品气出口阀连接于所述产品气缓冲罐。
[0012]进一步的，当所述分离与程控装置采用多组时，还包括：吸附出气总阀，所述吸附出气总阀连接于所述吸附出气阀的总输出管路；顺放出气总阀，所述顺放出气总阀连接于所述顺放出气阀的总输出管路；置换出气总阀，所述置换出气总阀连接于所述置换出气阀和所述置换气缓冲罐之间的总管路。
[0013]有益效果：
[0014]本专利技术提供了一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备，其中，产品气缓冲罐中储存有高浓度的二氧化碳气体，置换时，该气体通过第二压缩机鼓入吸附塔内，将吸附塔内吸附剂上和吸附剂间死体积的氮气置换输出到置换气缓冲罐中，从而使吸附塔内二氧化碳的纯度和浓度得到进一步提升；而且，被置换到缓冲罐中的气体含有二氧化碳，这些气体可用于抽真空后升压回流到吸附塔内而不是直接排放，这样又提升了整体二氧化碳的回收率；置换后，吸附塔内富含二氧化碳的气体经真空泵抽入产品气缓冲罐，实现吸附塔内二氧化碳的富集和回收，同时，吸附塔内的吸附剂在低真空压力下解吸出二氧化碳，使吸附剂实现再生再次具备较高的吸附能力，这样提升了对二氧化碳的吸附效率、吸附浓度和回收率。
[0015]第二方面，本专利技术还提供了一种分离与富集烟气中二氧化碳的方法，其中，每组所述分离与程控装置分别进行以下过程：S1、吸附过程：打开所述吸附进气阀，启动所述第一压缩机，将原料气输入吸附塔进行吸附；当所述吸附塔的压力达到预定范围时，打开所述吸附出气阀，将吸附后的气体进行排出；当排出气体中的二氧化碳浓度升高到预定范围时，关闭所述吸附进气阀和所述吸附出气阀，关闭所述第一压缩机或打开下一组所述分离与程控装置中的所述吸附进气阀以连续进行吸附；S2、顺放过程：打开所述顺放出气阀，当排出气体中的氮气的浓度减少到预定范围时，关闭所述顺放出气阀停止排气；S3、置换过程：打开所述置换进气阀和所述置换出气阀，启动所述第二压缩机，将所述产品气缓冲罐内的高浓度二氧化碳对所述吸附塔内的氮气进行置换，置换出的气体储存到所述置换气缓冲罐中；当置换出的气体中氮气的浓度低于预定范围时，关闭第二压缩机、置换进气阀和置换出气阀停止置换；S4、抽真空过程：打开所述真空阀，启动所述真空泵，将所述吸附塔内的气体抽到所述产品气缓冲罐中；当所述吸附塔达到预定负压或从所述产品气缓冲罐中排出的二氧化碳的浓度达到预定范围时，关闭所述真空泵和所述真空阀停止抽气。S5、升压过程：打开所述置换气升压阀和所述吸附进气阀，使所述置换气缓冲罐内的气体自动流入所述吸附塔内；当所述吸附塔内的压力不变，关闭所述置换气升压阀停止升压，关闭所述吸附进气阀或保持打开再次进行吸附。
[0016]进一步的，在吸附过程中，当所述吸附塔的压力达到2MPa
‑
2.5MPa时，打开所述吸附出气阀，将吸附后的气体进行排出。
[0017]进一步的，在顺放过程中，当排出气体中的氮气的浓度减少到40％
‑
45％时，关闭所述顺放出气阀停止排气。
[0018]进一步的，在置换过程中，当置换出的气体中氮气的浓度低于10％时，关闭第二压缩机、置换进气阀和置换出气阀停止置换。
[0019]进一步的，在抽真空过程中，当从所述吸附塔抽出的二氧化碳的浓度低于90％时，
关闭所述真空泵和所述真空阀停止抽真空。
[0020]有益效果：
[0021]本专利技术还提供了一种分离与富集烟气中二氧化碳的方法，用于上述的分离与富集烟气中二氧化碳的设备，该分离与富集烟气中二氧化碳的方法具有的效果和优势同样包括分离与富集烟气中二氧化碳的设备具有的效果和优势，在此不再赘述。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本实施例提供的分离与富集烟气中二氧化碳的设备的结构示图；
[0024]图2为本实施例提供的单组分离与程控装置的吸附过程的原理示意图；
[0025]图3为本实施例提供的单组分离与程控装置的顺放过程的原理示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备，其特征在于，包括：第一压缩机(100)；分离与程控装置(200)，所述分离与程控装置(200)采用一组或多组；所述分离与程控装置(200)包括：吸附塔(210)；吸附进气阀(220)，所述吸附进气阀(220)连接于所述第一压缩机(100)的输出端和所述吸附塔(210)的输入端之间；置换进气阀(230)，所述置换进气阀(230)与所述吸附塔(210)的输入端连接；吸附出气阀(240)，所述吸附出气阀(240)与所述吸附塔(210)的输出端连接；置换出气阀(250)，所述置换出气阀(250)与所述吸附塔(210)的输出端连接；顺放出气阀(260)，所述顺放出气阀(260)与所述吸附塔(210)的输出端连接；真空阀(270)，所述真空阀(270)与所述吸附塔(210)连接；压力传感器(280)，所述压力传感器(280)与所述吸附塔(210)连接；第二压缩机(300)，所述第二压缩机(300)的输出端与所述置换进气阀(230)连接；真空泵(400)，所述真空泵(400)的输入端与所述真空阀(270)连接；置换气缓冲罐(500)，所述置换气缓冲罐(500)与所述置换出气阀(250)连接；置换气升压阀(600)，所述置换气升压阀(600)连接于所述吸附进气阀(220)和所述置换气缓冲罐(500)之间；产品气缓冲罐(700)，所述产品气缓冲罐(700)分别与所述第二压缩机(300)的输入端和所述真空泵(400)的输出端连接。2.根据权利要求1所述的一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备，其特征在于，所述分离与程控装置(200)还包括：温度传感器(290)，所述温度传感器(290)连接于所述吸附塔(210)。3.根据权利要求1所述的一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备，其特征在于，还包括：气体分析仪(800)，所述气体分析仪(800)分别连接于所述吸附出气阀(240)、所述顺放出气阀(260)和所述置换出气阀(250)的输出管路。4.根据权利要求1所述的一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备，其特征在于，还包括：成品气出口阀(900)，所述成品气出口阀(900)连接于所述产品气缓冲罐(700)。5.根据权利要求1所述的一种分离与富集烟气中二氧化碳的设备，其特征在于，当所述分离与程控装置(200)采用多组时，还包括：吸附出气总阀(1000)，所述吸附出气总阀(1000)连接于所述吸附出气阀(240)的总输出管路；顺放出气总阀(1100)，所述顺放出气总阀(1100)连接于所述顺放出气阀(260)的总输出管路；置换出气总阀(1200)，所述置换出气总阀(1200)连接于所述置换出气阀(250)和所述置换气缓冲罐(500)之间的总管路。6.一种采用权利要求1
‑
4任一项所述的分离与富集烟气中二氧化碳的设备分离与富集
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【专利技术属性】
技术研发人员：李存磊，薛智元，陈盼盼，马贵阳，赵然磊，张秋实，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：