一种高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA系统及方法技术方案

一种高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA系统，包括进风管、排风管、均压管、真空管一、真空管二、真空泵一、真空泵二和至少3个吸附塔，所述吸附塔分别通过程控阀一连接所述进风管，所述吸附塔分别通过程控阀二连接所述排风管，所述吸附塔分别通过程控阀三连接所述均压管，所述吸附塔分别通过程控阀四连接所述真空管一，所述真空管一的出风口连接所述真空泵一，所述真空管一连通所述真空管二，所述真空管二的出风口连接所述真空泵二，所述真空泵二的出风口连接产品缓冲罐；所述真空管一上设置有真空缓冲罐一，所述真空管二上设置有真空缓冲罐二。本系统可有效降低能耗，提高吸附剂利用率。提高吸附剂利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA系统及方法


[0001]本专利技术涉及二氧化碳回收
，具体涉及一种高效利用吸附剂二氧化碳回收VPSA 系统。

技术介绍

[0002]科技突飞猛进的发展大大提升了人类的生活质量，城市化、全球化迅速扩张，这一切将推动着巨额的能源消费。由此，也导致了无节制地向大气排放二氧化碳等温室气体，导致全球气候变暖，对地球生态环境产生了深远的负面影响，也相应地产生了大量的工业污染、废气等。植被被大量的破坏，生态平衡被打破。能源专家预测，到2030年全球二氧化碳的排放量可能超过380亿吨，由此引发的温室效应将严重威胁人类的生存。
[0003]二氧化碳有其危害性的一面，但也有其有益的一面。随着科学技术的发展，其利用价值和使用范围正迅速扩大，变废为宝的二氧化碳利用新途径正在受到人们越来越多的关注，目前，在民用行业中，国内市场上食品级二氧化碳(纯度大于99.9％)约1000元一吨；在无机化工行业中，二氧化碳是一种重要的原料；在有机化工行业中，二氧化碳可作为新的碳源，生产一系列有机化工产品。据统计，我国对二氧化碳需求量随着社会发展现在越来越大了，从以前每年的几万吨，到目前每年约四，五百万吨，而且应用领域正在迅速扩大。
[0004]真空变压吸附(VPSA)技术用于回收二氧化碳，具有投资少、能耗低、设备简单、操作灵活等优点，采用活性炭、硅胶、13X沸石分子筛、高硅分子筛、碳分子筛等吸附剂用于二氧化碳吸附剂材料。但目前的真空变压吸附通常采用两组吸附塔轮流吸附和抽真空再生，两组吸附塔交替重复吸附和再生，实现连续回收二氧化碳，往往工作效率还是不高，吸附剂利用率只有40％。
[0005]CN88105938.2提供了一种从各种富含二氧化碳混合气中提取二氧化碳的变压吸附方法。二氧化碳作为产品从解吸阶段获得，过程中利用部分产品气回流到塔中去置换，以进一步提高塔内二氧化碳浓度。为了提高二氧化碳的提取率，将顺向减压和置换后的排出气作为原料加以回收。该方法流程复杂，装置能耗高，在均压步序时只能靠吸附塔本身的压力进行均压，当均压到后期时两塔之间压差变小，吸附塔之间的气体流动速度将变慢，导致均压速度变慢，且不能完全实现在均压时对吸附塔内剩余气体的回收，同时，三塔工艺只有一塔吸附，不能充分提高吸附剂的利用效率。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA系统。该系统设置了两个真空缓冲罐和真空泵，对多个吸附塔轮流均压和抽真空解析，回收吸附剂中吸附的二氧化碳。
[0007]为了实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA系统，包括进风管、排风管、均压管、真空管一、真空管二、真空泵一、真空泵二和至少3个吸附塔，所述吸附塔分别通过程控阀一连
接所述进风管，所述吸附塔分别通过程控阀二连接所述排风管，所述吸附塔分别通过程控阀三连接所述均压管，所述吸附塔分别通过程控阀四连接所述真空管一，所述真空管一的出风口连接所述真空泵一，所述真空管一连通所述真空管二，所述真空管二的出风口连接所述真空泵二，所述真空泵二的出风口连接产品缓冲罐；所述真空管一上设置有真空缓冲罐一，所述真空管二上设置有真空缓冲罐二。
[0009]本专利技术所述真空缓冲罐一串联在所述真空管一上，所述真空缓冲罐二通过分管连接所述真空管二，所述分管上设置有程控阀七。
[0010]本专利技术所述真空缓冲罐一和真空缓冲罐二的体积是所述吸附塔体积的至少两倍。真空缓冲罐与吸附塔的体积比越大，均压的时间就会越短。
[0011]本专利技术所述吸附塔为3
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8台，同时间只有一塔处于抽真空解吸状态，其余塔均为吸附状态。
[0012]本专利技术还提供了高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA方法，各个吸附塔顺序循环处于吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降/抽真空解吸和冲洗升压的状态，单个吸附塔的一个循环周期具体为：
[0013]A、吸附：将二氧化碳混合气送入吸附塔，吸附塔内的二氧化碳吸附剂吸附气体中的二氧化碳，排放吸附处理后的气体；
[0014]B、一次均压降：吸附塔完成吸附后，停止进气，将本吸附塔剩余气体放入抽真空解吸完成后进入冲洗升压的吸附塔；
[0015]C、二次均压降：吸附塔与真空缓冲罐一连通进行二次均压，真空泵一抽出吸附塔内残余气体并排放；
[0016]D、三次均压降/抽真空解吸：真空缓冲罐二和吸附塔内压力快速均压，真空泵二对吸附塔抽真空，解吸回收吸附剂中吸附的二氧化碳；
[0017]E、冲洗升压：本吸附塔回收处于一次均压降的吸附塔内剩余气体。
[0018]优选地，所述吸附塔在二次均压降后的压力为
‑
10～
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5Kpa。能抽出吸附塔内所有残余气体，而不会有二氧化碳析出。
[0019]优选地，所述真空缓冲罐一和真空缓冲罐二在每次进行均压之前已被抽真空。
[0020]本专利技术根据真空泵设备效率曲线，当真空泵入口压力波动范围变小时，真空泵的利用效率越高，当真空泵入口压力波动范围变大时，真空泵的利用效率越低，设备电耗越高。真空缓冲罐一和真空缓冲罐二在每次进行均压之前已被抽真空，为二次均压降和三次均压降作好准备，吸附塔内压力在抽真空解吸回收二氧化碳之前被快速均压至负压，抽空吸附塔内残余气体，避免在抽真空解吸时被回收，保证产品气的高纯度；同时，抽真空解吸的初始，真空缓冲罐二与吸附塔迅速均压，使吸附塔内初始压力起点更低，真空泵入口压力波动越小，真空泵的利用效率越高，设备电耗小，更加节能。
[0021]优选地，处于冲洗升压状态时，真空管二上的程控阀关闭，真空管一上的程控阀打开，吸附塔通过与真空管一的压力差，快速回收一次均压降的吸附塔内剩余气体。
[0022]由于单纯吸附塔间的均压，在均压后期的塔间压差变小会导致均压速度变慢，且不能完全回收一次均压降的吸附塔内剩余气体，本专利技术通过打开冲洗升压吸附塔与真空管一的控制阀门，让处于一次均压降的吸附塔、处于冲洗升压的吸附塔和正在抽真空的真空管一之间形成高压差，加快塔间均压的速度，让冲洗升压的吸附塔内吸附剂等到更好的冲
洗，并使一次均压降吸附塔内剩余氧气能几乎全部回收到冲洗升压的吸附塔内，杂质解析更透彻，同时高压差使均压速度更快，让一次均压降吸附塔内二氧化碳回收更高效。并且由于在5秒内就可完成均压过程，通过该控制阀门打开时间的快速控制，可使吸附塔内剩余气体全部被回收而几乎不会被真空泵抽走。
[0023]优选地，一个所述循环周期的时间为T＝n
×
(t1+t2+t3)，并按照t1、t2、t3的时间段顺序依次循环；所述吸附塔的数量为n，所述二次均压降的时间为ED2＝t1，所述三次均压降/ 抽真空解吸的时间为ED3/V＝t2，所述一次均压降为ED1，所述冲洗升压的时间为ER，且 ED1＝ER＝t3，所述吸附的时间为A＝(n
‑
1)
×
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA系统，其特征在于，包括进风管、排风管、均压管、真空管一、真空管二、真空泵一、真空泵二和至少3个吸附塔，所述吸附塔分别通过程控阀一连接所述进风管，所述吸附塔分别通过程控阀二连接所述排风管，所述吸附塔分别通过程控阀三连接所述均压管，所述吸附塔分别通过程控阀四连接所述真空管一，所述真空管一的出风口连接所述真空泵一，所述真空管一连通所述真空管二，所述真空管二的出风口连接所述真空泵二，所述真空泵二的出风口连接产品缓冲罐；所述真空管一上设置有真空缓冲罐一，所述真空管二上设置有真空缓冲罐二。2.根据权利要求1所述高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA系统，其特征在于，所述真空缓冲罐一串联在所述真空管一上，所述真空缓冲罐二通过分管连接所述真空管二，所述分管上设置有程控阀七。3.根据权利要求1所述高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA系统，其特征在于，所述真空缓冲罐一和真空缓冲罐二的体积是所述吸附塔体积的至少两倍。4.根据权利要求1所述高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA方法，其特征在于，各个吸附塔顺序循环处于吸附、一次均压降、二次均压降、三次均压降/抽真空解吸和冲洗升压的状态，单个吸附塔的一个循环周期具体为：A、吸附：将二氧化碳混合气送入吸附塔，吸附塔内的二氧化碳吸附剂吸附气体中的二氧化碳，排放吸附处理后的气体；B、一次均压降：吸附塔完成吸附后，停止进气，将本吸附塔剩余气体放入抽真空解吸完成后进入冲洗升压的吸附塔；C、二次均压降：吸附塔与真空缓冲罐一连通进行二次均压，真空泵一抽出吸附塔内残余气体并排放；D、三次均压降/抽真空解吸：真空缓冲罐二和吸附塔内压力快速均压，真空泵二对吸附塔抽真空，解吸回收吸附剂中吸附的二氧化碳；E、冲洗升压：本吸附塔回收处于一次均压降的吸附塔内剩余气体。5.根据权利要求4所述高效利用吸附剂的二氧化碳回收VPSA方法，其特征在于，所述吸附塔在二次均压降后的压力为
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10～
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5Kpa。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李袆，杨波，苏为民，陈洪会，周勇，廖晓红，李群，
申请(专利权)人：成都华西堂投资有限公司，
类型：发明
国别省市：