【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多组分气体提浓领域，特别涉及一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法。
技术介绍
1、在我国的碳排放格局中，能源活动，即化石燃料的燃烧以及化石燃料开采时的温室气体排碳占比为85.4％。近中期内，我国以化石、煤炭能源为主的结构形式难以发生根本变化。开展大规模co2捕集、利用与封存(ccus)技术已成为当务之急。现阶段，我国碳排放尚未达峰，碳捕集需市场缺口仍然很大。在目前现有的碳捕集技术当中，碱性溶液(如naoh、koh与ca(oh)2)吸收联合电化学再生法因具有原料易得、吸收容量大、再生能耗低等优势表现显著。例如：中国专利申请号“202110911758.0”公开了“一种实现制氢、有机物氧化、二氧化碳吸收解吸和氢氧化物再生的方法和系统”。该专利采用电化学再生方式，通过电解碳酸盐溶液实现吸收富液再生，阳极上实现co2浓缩，阴极上得到再生的氢氧化物吸收液并副产出氢气。中国专利申请号“202210184705.8”公开了“一种co2捕集与电再生同步转化系统及方法”。该专利采用电化学再生装置实现碱液吸收剂的再生，同时将阳极再生的co2引入到阴极室与阴极h2发生电化学反应，实现co2向甲烷、甲醇、甲酸等不同高附加值产物的定向制备。然而，碳捕集成本较高仍是制约行业发展的关键挑战，如何进一步降低成本已成为当务之急。
2、天然气提氦的主要方法有变压吸附法、吸收法、膜渗透分离法和深冷法。深冷法是是最成熟、最常用的天然气提氦方法，也是目前天然气提氦的主要方法。但存在的问题是，采用深冷法从天然气中提取粗氦，这种方法需要耗费大
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，包括：
2、收集天然气燃烧后的烟气，并以碱性氢氧化物对所述烟气脱碳，得到脱碳尾气与富碳溶液；
3、对所述脱碳尾气进行脱水，得到脱水尾气；
4、对所述脱水尾气进行吸附分离，得到氮气；
5、对所述脱氮尾气进行吸附分离，得到氦气；
6、对所述富碳溶液进行电化学再生，阴极产生氢气，阳极产生混合气体；
7、对所述混合气体进行膜分离，得到co2和o2。
8、其进一步的优选技术方案为：吸附分离，包括第一次吸附分离、第二次吸附分离和第三次吸附分离，第一次吸附分离，为脱除水气，得到脱水尾气，第二次吸附分离，为对脱水尾气进行氮气分离，得到氮气和脱氮尾气。
9、其进一步的优选技术方案为：第三次吸附分离，为对脱氮尾气进行氦气分离，得到氦气。
10、其进一步的优选技术方案为：碱性氢氧化物选自氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液中的任一种。
11、其进一步的优选技术方案为：第一次吸附分离，为利用nax或nay进行分子筛脱水。
12、其进一步的优选技术方案为：第二次吸附分离，为利用分子筛或mofs进行脱氮。
13、其进一步的优选技术方案为：第三次吸附分离，为利用活性炭或mofs进行提氦。
14、其进一步的优选技术方案为：电化学再生，即耦合电解水制氢。
15、其进一步的优选技术方案为：膜分离中，所用分离膜选自聚二甲基硅氧烷薄膜、固有微孔聚合物膜和聚酰亚胺膜中的一种。
16、其进一步的优选技术方案为：应用是在含氦天然气燃烧后烟气回收上的应用。
17、本专利技术的有益效果：
18、(1)相比于空气中氮气含量(约为78％)，吸收尾气中氮气的含量更高，干基浓度高于90％。由此，用吸附分离法提纯分离尾气中的氮气可节约12％制氮成本。
19、(2)提氦成本低。相比于传统的天然气直接提氦和bog尾气直接提氦，燃气锅炉烟气经脱碳脱氮后气体中氦气的浓度高达95％，因此降低提氦成本；相比于传统的天然气直接提氦，节省了脱酸、脱氢等处理环节，因此可节省设备投资和运行成本。更为重要的是，不仅可以变废为宝，而且可为我国开拓新型的氦气获取渠道，提高我国氦气产量。
20、(3)制氢成本低。电化学再生工艺实质上是通过耦合电解水制氢过程实现吸收富液再生及co2浓缩。电解过程中阴极生成h2，具有产品纯度高的特点。与现有的单一电解水制氢技术相比，在碳捕集过程联产制备的氢气具有显著的经济价值。
21、(4)提纯回收氧气。电解过程中阳极生成co2和o2，结合混合气体特征(co2浓度约占67％)，采用膜分离法获取高浓度co2与o2。
22、本专利技术适用于包括燃气锅炉烟气的co2捕集过程。因其可以在co2再生的同时，可以实现n2、he、h2和o2的回收利用，实现碳捕集和提氦成本的降低，开拓新一种提氦方式，具有较好的应用前景。
23、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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1.一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述吸附分离，包括第一次吸附分离、第二次吸附分离和第三次吸附分离，所述第一次吸附分离，为脱除水气，得到脱水尾气，所述第二次吸附分离，为脱除氮气，得到脱氮尾气。
3.根据权利要求2所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述第三次吸附分离，为对所述脱氮尾气进行第三次吸附分离，得到氦气。
4.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述碱性氢氧化物选自氢氧化钾溶液、氢氧化钠、氢氧化钙溶液中的任一种。
5.根据权利要求2所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述第一次吸附分离，为利用NaX或NaY进行分子筛脱水。
6.根据权利要求2所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述第二次吸附分离，为利用分子筛或MOFs进行第一次吸附分离。
7.根据权利要求2所述的一种利用二
8.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述电化学再生，即耦合电解水制氢。
9.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述膜分离中，所用分离膜选自聚二甲基硅氧烷薄膜、固有微孔聚合物膜和聚酰亚胺膜中的一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法的应用，其特征在于，所述应用是在含氦天然气燃烧后烟气回收上的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述吸附分离，包括第一次吸附分离、第二次吸附分离和第三次吸附分离，所述第一次吸附分离，为脱除水气，得到脱水尾气，所述第二次吸附分离，为脱除氮气，得到脱氮尾气。
3.根据权利要求2所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述第三次吸附分离，为对所述脱氮尾气进行第三次吸附分离，得到氦气。
4.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述碱性氢氧化物选自氢氧化钾溶液、氢氧化钠、氢氧化钙溶液中的任一种。
5.根据权利要求2所述的一种利用二氧化碳捕集过程制备高纯气体的方法，其特征在于，所述第一次吸附分离，为利用nax或nay进行分子筛...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨川箬，赵兴雷，叶舣，李兴春，蔡明玉，杨术刚，薛明，张晓飞，郑家乐，陈宏坤，
申请(专利权)人：中国石油集团安全环保技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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