[发明专利]一种气体分离系统以及使用该系统分离气体的方法

权利要求书

1.一种气体分离系统，包括：

至少一个吸附塔和至少一个吸附-脱附塔，二者通过管道相连通，以使吸附-脱附介质在所述吸附塔和吸附-脱附塔之间循环，

其特征在于：所述吸附-脱附介质在达到吸附饱和前，吸附-脱附塔作为吸附塔对气体混合物中的气体进行吸附，以便充分吸附气体提高吸附效率；而在所述吸附-脱附介质达到吸附饱和或接近饱和后，吸附-脱附塔作为脱附塔对吸附的气体进行脱附，以便提高气体脱附效率。

2.根据权利要求1所述的系统，其中用直接加热或间接加热的方式对达到吸附饱和或吸附接近饱和的所述吸附-脱附介质进行加热，以使被吸附在所述吸附-脱附介质中的吸附气体脱附。

3.根据权利要求2所述的系统，其中直接加热指用热交换器、电加热、微波加热、和/或辐射加热的方式直接加热所述吸附-脱附介质；而间接加热指先加热解吸气体，而后将解吸气体作为热载体使之与所述吸附-脱附介质接触进行加热。

4.根据权利要求3所述的系统，其中热交换器指热交换介质流经其中的盘管式热交换器。

5.根据权利要求1所述的系统，其中经所述吸附-脱附塔脱附的至少一部分产物气体作为解吸气体回流至吸附-脱附塔中。

6.根据权利要求1所述的系统，其中在吸附和/或脱附气体时使所述气体混合物与所述吸附-脱附介质进行顺流或逆流接触和/或使吸附饱和或接近饱和的吸附-脱附介质与解吸气体进行顺流或逆流接触。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附塔之间以及所述吸附-脱附塔之间的连接方式为串联或并联。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附气体为CO₂、CO、CH₄、SO_X、NO_X、H₂S或NH₄中的一种或多种气体。

9.根据权利要求1所述的系统，其中从所述系统外部通入所述吸附-脱附塔中的解吸气体是与所述产物气体相同的气体。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附-脱附介质是选自以下物质中的一种或多种吸附剂：氧化钙、氧化镁、氧化铝、硅胶、活性炭、纳米碳管、沸石、硅藻土、分子筛、离子交换树脂、含金属化合物的改性材料、含胺官能基的改性材料或含腈官能基的改性材料。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附-脱附塔通过管道和阀实现吸附塔和脱附塔之间的转变。

12.一种用根据前述权利要求1-11任何之一所述的系统分离气体的方法，该方法按顺序包括以下步骤：

1)将含所述吸附气体的气体混合物通入所述吸附塔和所述吸附-脱附塔中，从而使所述吸附气体吸附到在吸附塔和吸附-脱附塔之间循环的吸附-脱附介质中；

2)在所述吸附-脱附介质达到吸附饱和或吸附接近饱和后，将吸附-脱附塔中的气体混合物和/或新鲜吸附-脱附介质移入吸附塔中，并对气体混合物中的所述吸附气体继续进行吸附，同时将吸附饱和或吸附接近饱和的吸附-脱附介质从吸附塔中移至吸附-脱附塔中，并将吸附-脱附塔中的吸附-脱附介质加热至吸附气体解吸温度以上，从而对吸附在吸附-脱附介质中的所述吸附气体进行脱附；

3)将脱附后的气体作为产物气体移出系统外；

4)将经吸附分离出吸附气体的气体混合物移出系统外。

13.根据权利要求12所述的方法，其中对吸附-脱附介质加热是通过向吸附-脱附塔中通入解吸气体来实现的。

14.根据权利要求13所述的方法，其中至少一部分产物气体作为解吸气体回流至所述吸附-脱附塔中。

15.根据权利要求14所述的方法，其中回流的产物气体占产物气体总量的10～60(体积)％。

16.根据权利要求15所述的方法，其中回流的产物气体在回流至所述吸附-脱附塔中前被加热到解吸温度以上。

17.根据权利要求12所述的方法，其中使所述产物气体进一步通过至少一个旋风机、气体过滤器、干燥器和/或气体压缩机，从而形成纯度更高的产物气体。