[发明专利]变温吸附方法

说明书

一种用于从气态混合物(111)中除去目标组分的变温吸附(TSA)方法，所述方法在多个反应器)中进行，其中每个反应器执行以下步骤：吸附步骤(a)，其中使所述气态混合物(111)的输入流与针对所述目标组分选择的固体吸附剂接触，以产生贫化目标组分的第一废物流(112)；加热步骤(b)，用于使负载的吸附剂再生，以产生含有目标组分的第一输出流(115)；冷却再生的吸附剂的冷却步骤(c)；所述TSA方法还包括：i)在所述冷却步骤(c)之前的预冷却步骤(b1)，其中使再生的吸附剂与由另一个反应器的吸附步骤(a)产生的废物流(137)接触并产生目标组分的第二输出流(116)；ii)在所述吸附步骤(a)之后且在所述加热步骤(b)之前的预加热步骤(a1)，其中使负载的吸附剂与由另一个反应器的预冷却步骤产生的冲洗流(126)接触。

技术领域

本发明涉及一种用于从还含有一种或多种副组分的气态混合物中分离目标组分，例如用于从还含氮的烟气中分离二氧化碳的方法。特别地，本发明涉及一种包括将所述目标组分在固体吸附剂上进行变温吸附的方法。

背景技术

对包含在气态混合物中的目标组分进行分离在多个领域，例如化学品、燃料、食品、电力生产中是非常重要的。在环境问题和/或在工业过程中使用这种目标组分作为原材料可能是期望的。

可以通过化学洗涤从气态混合物中分离目标组分(例如来自烟气的二氧化碳)，其中使气态混合物与含有适于选择性去除所述目标组分的化合物的液体溶液接触。所述方法需要吸收剂，其中该溶液选择性地吸收目标组分；和解吸剂，其中该溶液通过供应热能而再生。但是，化学洗涤具有需要通常有毒、有害且易于降解的溶液的缺点。当降解时，需要更换溶液，涉及大量成本。

另一种方法是变温吸附(TSA)。所述方法使用固体吸附剂并且需要加热和冷却固体吸附剂的交替阶段以分别进行吸附和再生(解吸)。

用于从气态混合物中的至少一种副组分分离目标组分的TSA方法基本上包括：(a)吸附步骤，其中将目标组分吸附在吸附床上并产生富含副产物的流；(b)负载吸附剂的加热步骤，在该期间，将目标组分从吸附床中释放并产生富含目标产物的流；(c)冷却步骤，在该期间，将吸附剂冷却回到吸附温度。

TSA方法非常受关注，但仍然具有一些缺点。

第一个缺点是分离性能差，因此目标产物的回收率低并且纯度低。为了实现目标组分的成功分离，已经测试了新型吸附剂，但迄今为止已经取得的结果不佳。

第二个缺点是高能量输入(以MJ/kg的回收目标产物测量)。所述能量输入包括再生吸附剂和解吸目标组分所需的热能。在大多数情况下，气态混合物和获得的目标组分含有一些水，并且所述能量输入还包括干燥目标产物所需的热能。

所述两个缺点是相关的。具体地，目标产物的低回收率意味着干燥操作的能量需求更高，因为对于相同的目标产物生产率必须干燥更多的气体。

另一个缺点是目标产物的生产率低，因此资本成本高。术语“生产率”是指每单位吸附剂质量产生的目标产物的质量流量，并且以相对于数吨吸附剂的kg/h的回收CO2来测量。

特别是关于二氧化碳的分离，强烈感受到对高性能、低能耗和低成本的需求。从烟气中回收的CO2可以用作化学原料以生产尿素或甲醇或提高石油采收率；从燃烧过程的烟雾中捕获CO2使二氧化碳排放到大气中最小化；从空气中去除CO2对于许多工业用途也是有吸引力的。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺点。更详细地说，本发明旨在提供一种能够实现目标组分的高纯度和高回收率、低能耗、高生产率和低资本成本的方法。

该目的通过根据权利要求1所述的用于从气态混合物中除去目标成分的变温吸附方法来实现。