[發明專利]一種氣體分離系統以及使用該系統分離氣體的方法

有效

• 申請號: 201210019373.4
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN103212271A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 王寶冬;孫琦;苗強
• 申請（專利權）人: 北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;B01J20/26
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張秋林;林柏楠

1.一種氣體分離系統，包括：

至少一個吸附塔和至少一個吸附-脫附塔，二者通過管道相連通，以使吸附-脫附介質在所述吸附塔和吸附-脫附塔之間循環，

其特征在于：所述吸附-脫附介質在達到吸附飽和前，吸附-脫附塔作為吸附塔對氣體混合物中的氣體進行吸附，以便充分吸附氣體提高吸附效率；而在所述吸附-脫附介質達到吸附飽和或接近飽和后，吸附-脫附塔作為脫附塔對吸附的氣體進行脫附，以便提高氣體脫附效率。

2.根據權利要求1所述的系統，其中用直接加熱或間接加熱的方式對達到吸附飽和或吸附接近飽和的所述吸附-脫附介質進行加熱，以使被吸附在所述吸附-脫附介質中的吸附氣體脫附。

3.根據權利要求2所述的系統，其中直接加熱指用熱交換器、電加熱、微波加熱、和/或輻射加熱的方式直接加熱所述吸附-脫附介質；而間接加熱指先加熱解吸氣體，而后將解吸氣體作為熱載體使之與所述吸附-脫附介質接觸進行加熱。

4.根據權利要求3所述的系統，其中熱交換器指熱交換介質流經其中的盤管式熱交換器。

5.根據權利要求1所述的系統，其中經所述吸附-脫附塔脫附的至少一部分產物氣體作為解吸氣體回流至吸附-脫附塔中。

6.根據權利要求1所述的系統，其中在吸附和/或脫附氣體時使所述氣體混合物與所述吸附-脫附介質進行順流或逆流接觸和/或使吸附飽和或接近飽和的吸附-脫附介質與解吸氣體進行順流或逆流接觸。

7.根據權利要求1所述的系統，其中所述吸附塔之間以及所述吸附-脫附塔之間的連接方式為串聯或并聯。

8.根據權利要求1所述的系統，其中所述吸附氣體為CO₂、CO、CH₄、SO_X、NO_X、H₂S或NH₄中的一種或多種氣體。

9.根據權利要求1所述的系統，其中從所述系統外部通入所述吸附-脫附塔中的解吸氣體是與所述產物氣體相同的氣體。

10.根據權利要求1所述的系統，其中所述吸附-脫附介質是選自以下物質中的一種或多種吸附劑：氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、硅膠、活性炭、納米碳管、沸石、硅藻土、分子篩、離子交換樹脂、含金屬化合物的改性材料、含胺官能基的改性材料或含腈官能基的改性材料。

11.根據權利要求1所述的系統，其中所述吸附-脫附塔通過管道和閥實現吸附塔和脫附塔之間的轉變。

12.一種用根據前述權利要求1-11任何之一所述的系統分離氣體的方法，該方法按順序包括以下步驟：

1)將含所述吸附氣體的氣體混合物通入所述吸附塔和所述吸附-脫附塔中，從而使所述吸附氣體吸附到在吸附塔和吸附-脫附塔之間循環的吸附-脫附介質中；

2)在所述吸附-脫附介質達到吸附飽和或吸附接近飽和后，將吸附-脫附塔中的氣體混合物和/或新鮮吸附-脫附介質移入吸附塔中，并對氣體混合物中的所述吸附氣體繼續進行吸附，同時將吸附飽和或吸附接近飽和的吸附-脫附介質從吸附塔中移至吸附-脫附塔中，并將吸附-脫附塔中的吸附-脫附介質加熱至吸附氣體解吸溫度以上，從而對吸附在吸附-脫附介質中的所述吸附氣體進行脫附；

3)將脫附后的氣體作為產物氣體移出系統外；

4)將經吸附分離出吸附氣體的氣體混合物移出系統外。

13.根據權利要求12所述的方法，其中對吸附-脫附介質加熱是通過向吸附-脫附塔中通入解吸氣體來實現的。

14.根據權利要求13所述的方法，其中至少一部分產物氣體作為解吸氣體回流至所述吸附-脫附塔中。

15.根據權利要求14所述的方法，其中回流的產物氣體占產物氣體總量的10～60(體積)％。

16.根據權利要求15所述的方法，其中回流的產物氣體在回流至所述吸附-脫附塔中前被加熱到解吸溫度以上。

17.根據權利要求12所述的方法，其中使所述產物氣體進一步通過至少一個旋風機、氣體過濾器、干燥器和/或氣體壓縮機，從而形成純度更高的產物氣體。