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一种从混合气中回收CO2的全温程模拟旋转移动床变压吸附工艺 

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摘要:本发明公开了一种从混合气中回收CO2的全温程模拟旋转移动床变压吸附工艺,将置于一个多通道旋转阀中央且在其周围安置于一圆环形旋转托盘上多个轴向流固定床吸附塔,并通过管道连接以及调控旋转阀旋转方向与旋转速度(ω1)、圆环形旋转托盘旋转方向与旋转速度(ω2),使得流经旋转移动的吸附床层的气体,在不断地通过进出每个吸附塔进出口的位置及每个吸附床层在旋转同时完成各自的吸附与解吸步骤的传质,实现了轴向流固定床变压吸附基础上的模拟旋转移动床变压吸附过程,使得吸附与解吸多步骤的循环操作,在实现收率与纯度“双高”及避免深度吸附的同时,克服现有技术工艺回收CO2的缺陷。

主权项:1.一种从混合气中回收CO2的全温程模拟旋转移动床变压吸附工艺,所述的全温程模拟旋转移动床变压吸附系统,记为“FTrSRMPSA”,是由自然整数为4~20且记为“n”的n个装载有一种或多种吸附剂的轴向流固定床层并安置在一个以记为“ω2”且单位为“秒周转”的旋转速度的圆环形旋转托盘上的吸附塔、有自然整数为5~36且记为“m”的m个通道并安置在圆环形旋转托盘中央的以记为“ω1”且单位为“秒周转”的旋转速度旋转的旋转阀、m通道旋转阀与系统外物料气体进出的物料管道以及连接于经圆环形托盘内置管道至吸附塔上下与m通道旋转阀通道进出口之间的工艺管道,以及相应的驱动圆环形旋转托盘及旋转阀旋转方向及其调控其旋转速度ω1与ω2的驱动机构、缓冲罐、真空泵或增压机所构成而形成一个FTrSRMPSA系统,其特征在于,吸附塔进出口与m通道旋转阀通道进出口连接的管道是通过预设在圆环形旋转托盘的内置管道相连形成工艺管道且与旋转阀通道数m相同,进出FTrSRMPSA系统物料气体的位置是由多通道旋转阀旋转的通道加以分配来固定,其物料气体包括含CO2工业混合废气记为“F”的原料气、记为“P”的冲洗气、系统外的记为“FR”的终充气、记为“NAIG”的非吸附中间气体,以及记为“DD”的逆放气或与记为“V”的抽真空气或与记为“PW”的冲洗废气组成的记为“CO2CG”的CO2浓缩气所组成的记为“D”的解吸气,并相应的连接包括缓冲罐、增压机抽真空泵、循环泵在内的设备,由m通道旋转阀进出口与吸附塔进出口之间通过圆环形旋转托盘中内置管道连接的工艺管道中工艺气体流动的位置是移动变化的,工艺气体是在FTrSRMPSA系统的m通道旋转阀与吸附塔之间流动,包括原料气F、记为“PP”的顺放气、系统内外的冲洗气P、记为“ED”的均压降气、逆放气DD或与抽真空气V或与冲洗废气PW组成的CO2浓缩气CO2CG或与部分解吸气D、记为“ER”的均压升气、终充气FR及非吸附中间气体NAIG,具体吸附与解吸的循环过程为,来自FTrSRMPSA系统外的原料气F进入m通道旋转阀原料气进口,并经m通道旋转阀的原料气F通道及出口、圆环形旋转托盘内置管道及圆环形旋转托盘上对应的处于吸附状态的一个或多个轴向流固定床吸附塔的进口连接的工艺管道,从吸附塔底部进入进行记为“A”的吸附步骤,经过m通道旋转阀旋转方向及旋转速度ω1与圆环形旋转托盘旋转方向及旋转速度ω2之间的调控匹配连续地旋转步进,从吸附塔顶部流出的非吸附中间气体NAIG经工艺管道进入m通道旋转阀非吸附中间气体NAIG通道,并从m通道旋转阀通道流出形成非吸附相中间气体NAIG进入非吸附中间气体NAIG缓冲罐后输出或作为记为“DG”的排放气直接排放,其中,非吸附中间气体NAIG中的CO2含量小于等于1~2%,吸附塔完成吸附A步骤后,随着m通道旋转阀与圆环形旋转托盘继续旋转步进,或与吸附A结束的吸附塔对另一个或几个处于冲洗或均压升状态的吸附塔经系统内的工艺管道进行顺放或均压降,结束顺放或均压降步骤的吸附塔,随着m通道旋转阀与圆环形旋转托盘持续地旋转步进而进入逆放或与抽真空或与冲洗步骤,从吸附塔流出的逆放气DD或与抽真空气V或与冲洗废气PW所形成的CO2浓缩气CO2CG或与部分解吸气D,或流经圆环形旋转托盘内置管道或外置管道以及m通道旋转阀逆放气DD抽真空气V冲洗废气PW通道及其出口端流出并流经CO2浓缩气CO2CG缓冲罐输出,或部分作为解吸气D流经解吸气D缓冲罐及循环泵返回至原料气F进一步回收CO2,结束逆放或与抽真空或与冲洗步骤的吸附塔,随着m通道旋转阀与圆环形旋转托盘连续不断地旋转步进而进入均压升“ER”或与记为“-”等待区步骤,从处于均压降步骤的吸附塔流出并经圆环形旋转托盘内置管道及m通道旋转阀均压降气ED通道而进入处于均压升步骤的吸附塔进行均压,使得处于均压升ER步骤的吸附塔内的压力与处于均压降ED步骤的吸附塔内的压力相等为止,结束均压升或与等待区步骤的吸附塔,随着m通道旋转阀与圆环形旋转托盘进一步连续旋转而进入终充步骤,来自系统内外的终充气FR流经m通道旋转阀的终充气FR通道与圆环形旋转托盘内置管道进入吸附塔进行充压直至吸附塔内的压力达到吸附A步骤所需的吸附压力为止,并准备下一轮吸附与解吸的循环操作,其中,每一个吸附塔或进行一个步骤或多个步骤且进行每一步骤,均通过m通道旋转阀旋转方向及旋转速度ω1与圆环形旋转托盘旋转方向及旋转速度ω2之间的调控匹配,使得旋转中的m通道旋转阀中m个通道与圆环形旋转托盘旋转中的n个吸附塔吸附与解吸的循环操作中的时序表首尾连接成圆,并完整地形成变压吸附的吸附与解吸过程的操作循环,所有的物料气体及工艺气体被均匀交替地分布在系统中的m通道旋转阀中m个圆通道与圆环形旋转托盘中内置管道及各个吸附塔内,并将一个循环周期的变压吸操作通过旋转的旋转阀与接通的相应旋转的圆环形旋转托盘上吸附塔分别同时进行吸附与解吸过程中的各个步骤,进出吸附塔的工艺气体位置是通过m通道旋转阀旋转方向及旋转速度ω1与圆环形旋转托盘旋转方向及旋转速度ω2匹配而不断地变化,使得每个吸附塔重复吸附与解吸步骤,相当于每个固定床吸附塔在m通道旋转阀与圆环形旋转托盘旋转的同时完成各自的吸附与解吸步骤,进而形成了“模拟旋转移动床”的变压吸附过程,由此,从含CO2工业混合气中获得的CO2浓缩气CO2CG,其CO2纯度为95~99.0%,其CO2收率大于等于75%。

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