[發明專利]變溫吸附方法

有效

• 申請號: 201880055824.5
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN111093800B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 麗莎·若斯;麥克斯·海富蒂;馬爾科·馬佐蒂
• 申請（專利權）人: 卡薩樂有限公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張敏

用于從氣態混合物中除去目標組分的變溫吸附方法，所述方法在多個反應器中進行，每個反應器進行以下步驟：(a)吸附目標組分，提供負載后的吸附劑和廢氣流；(b)加熱負載后的吸附劑并使目標組分解吸，提供輸出氣流；(c)冷卻吸附劑；在加熱(b)之前的沖洗步驟(a1)，在該沖洗步驟中，負載后的吸附劑與包含目標組分的沖洗氣流接觸，產生目標組分經貧化的吹掃氣流；在冷卻(c)之前的吹掃步驟(b1)，在該吹掃步驟中，吸附劑與由另一反應器進行沖洗步驟(a1)時提供的吹掃氣流接觸，從而產生包含目標組分的輸出氣流，其中，所述沖洗氣流包括由另一反應器在進行吹掃步驟(b1)時提供的輸出氣流的至少一部分。

技術領域

本發明涉及一種從氣態混合物中分離出目標組分的方法，所述氣態混合物還含有一種或多種副組分；例如，從含有二氧化碳和氮氣的煙道氣中分離出二氧化碳的方法。特別地，本發明涉及的方法涉及在固體吸附劑上變溫吸附所述目標組分。

背景技術

氣態混合物中目標組分的分離在化工、燃料、食品、電力生產等領域中尤為重要。出于環境方面的考慮和/或將這種目標組分用作工業過程中的原材料，這是人們所期望的。

可以通過化學洗滌從氣態混合物中分離目標組分(例如，從煙道氣中分離二氧化碳)，進行化學洗滌時氣態混合物與包含適于選擇性地除去所述目標組分的化合物的液體溶液接觸。所述方法需要使溶液選擇性地吸附目標組分的吸收塔和通過提供熱能使溶液再生的解吸塔。但是，化學洗滌存在需要使用通常有毒、有害且會降解的溶液的缺點。降解后，需要更換溶液，這需要大量的成本。

另一種方法是變溫吸附(TSA)。所述方法利用固體吸附劑，并且需要對固體吸附劑進行加熱和冷卻的交替階段，以分別進行吸附和再生(解吸)。

用于將氣態混合物中的目標組分與至少一種副組分分離開的TSA方法基本上包括：(a)吸附步驟，在此步驟中，目標組分被吸附在吸附劑床上，并產生富含副產物的氣流；(b)負載后的吸附劑的加熱步驟，在此步驟中，目標組分從吸附劑床中釋放出來，并產生富含目標產物的氣流；(c)冷卻步驟，在此步驟中，吸附劑被冷卻回到吸附溫度。

TSA方法引起了人們的極大興趣，但仍然存在一些缺點。

第一個缺點是分離性能低，導致目標產物的回收率和純度低。為了成功分離目標組分，對新型吸附劑進行了測試，但是到目前為止，效果不佳。

第二個缺點是高能量輸入(以MJ/kg回收的目標產物為量度)。所述能量輸入包括吸附劑再生和目標組分解吸所需的熱能。在大多數情況下，氣態混合物和獲得的目標組分含有一些水，所述能量輸入還包括干燥目標產物所需的熱能。

所述兩個缺點是相關的。具體而言，目標產物的低回收率意味著干燥操作需要更高的能量，因為對于相同的目標產物生產率，必須干燥更多的氣體。

另一個缺點是目標產物的產率低，因此投資成本高。術語“產率”是指每單位質量吸附劑產生的目標產物的質量流速，并且以相對于數噸吸附劑的kg/h回收的CO₂為量度。

特別地，關于二氧化碳的分離，強烈地需要高性能、低能耗和低成本。從煙道氣中回收的二氧化碳可以用作化學原料，生產尿素或甲醇或提高采油率；從燃燒過程的煙氣中捕獲二氧化碳，可最大程度地減少向大氣排放的二氧化碳；從空氣中去除二氧化碳對于許多工業用途也很有吸引力。

US 2014/0326136公開了TSA系統和用其純化流體的方法。

發明內容

本發明旨在克服現有技術中的缺點。更具體而言，本發明旨在提供一種能夠實現目標組分的高純度和高回收率、低能耗、高生產率和低投資成本的方法。

該目的是通過權利要求1所述的用于從氣態混合物中除去目標組分的變溫吸附法實現的。

所述方法在多個反應器中進行，并且，每個反應器執行以下步驟：