一种固体吸附剂的再生工艺的制作方法
一种固体吸附剂的再生工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及吸附剂再生工艺技术领域，具体地，涉及一种固体吸附剂的再生工艺。
【背景技术】
[0002]对于气体中含有的二氧化碳的脱除通常采用湿法脱碳和干法脱碳。
[0003]湿法脱碳是指利用具有二氧化碳吸收能力的液体吸收剂(通常为醇胺类溶液，在一定温度范围内，随着溶液温度升高，二氧化碳吸收能力减弱，溶液温度降低，二氧化碳吸收能力增强。吸收过程可逆。)吸收气体中的二氧化碳，从而达到脱除二氧化碳的目的。对吸收过二氧化碳的液体吸收剂采用加热的方式，将其中的二氧化碳解吸出，达到液体吸收剂再生的目的，从而使液体吸收剂可循环利用。
[0004]湿法脱碳的核心设备为吸附塔和再生塔，吸附塔的功能是吸收气体中的二氧化碳，再生塔的功能是将吸收了二氧化碳的液体吸收剂进行再生。在其他条件相同的情况下，吸附塔和再生塔的塔径与需要处理的气体的流量成正比。即需要处理的气体流量越大，吸附塔和再生塔的塔径越大，反之需要处理的气体流量越小，吸附塔和再生塔的塔径越小。但对于处理气量较小的工况而言，理论计算出的吸附塔和再生塔的塔径过小，不利于吸附塔和再生塔的设计，且可操作性差。故在设计过程中，人为地将吸附塔和再生塔的塔径放大，同时因为放大了塔径，为保证塔内填料的持液量及在吸附塔内液体吸收剂的分布良好，故同时也将液体吸收剂的循环量增加了。故对于气量较小的情况而言，湿法脱碳装置的设计负荷远远的超过了实际工况所需要的负荷。
[0005]干法脱碳是指利用具有二氧化碳吸收能力的固体吸附剂(通常为分子筛、硅胶等。在一定温度范围内，随着吸附剂温度升高，对二氧化碳的吸附能力减弱，吸附剂温度降低，对二氧化碳的吸附能力增强。在一定压力范围内，在高压下吸附剂对二氧化碳的吸附能力增加，在低压下吸附剂对二氧化碳的吸附能力减弱。吸附过程可逆。)吸附气体中的二氧化碳，从而达到脱除二氧化碳的目的。对吸附过二氧化碳的固体吸附剂采用热吹(引入一股气体作为再生气，再生气在一定温度下气体对固体吸附剂进行吹扫)或降压(包括抽真空)的方式，将其中的二氧化碳解吸出，达到固体吸附剂再生的目的，从而使固体吸附剂可再次利用。
[0006]无论是湿法脱碳还是干法脱碳，如果要求脱碳后的气体中，二氧化碳的摩尔组分越低，则要求液体吸收剂或固体吸附剂在再生过程中，将吸收(吸附)的二氧化碳越多的解吸出，即再生的程度越高。
[0007]目前应用在三氯氢硅尾气回收中的变温变压吸附技术，其再生过程是将吸附后的固体吸附剂先进行加热，再用降压(包括抽真空)的方式进行再生。在此过程中，加热固体吸附剂的目的并不是为达到固体吸附剂再生的目的，而是将吸附的三氯氢硅变为气体(三氯氢硅的沸点为33°C，在常温下为液体)以保证能够用降压(包括抽真空)的方式进行再生。其再生过程属于降压(包括抽真空)再生方式。
[0008]目前应用在分子筛脱水技术中的减压再生。其再生过程是将吸附后的固体吸附剂先进行降低压力，再用加热的方式进行再生。在此过程中，降低固体吸附剂压力的目的并不是为了达到固体吸附剂再生的目的，而是在较低压力下，固体吸附剂的再生温度可以比较高压力的再生温度略低(固体吸附剂的再生程度一样)，且较容易选择相应设备。其再生过程属于热吹方式。
[0009]对于采用降压(包括抽真空)方式再生的干法脱碳装置而言，由于受到设备的限制，降压(包括抽真空)时的极限真空度不够，故在再生过程中，固体吸附剂中的二氧化碳只能大部分被解吸出来，导致再生后的固体吸附剂利用时，气体中的二氧化碳脱出深度不高(即气体中的二氧化碳的摩尔含量控制到较低的数字)。在化工行业应用的较多。
[0010]对于采用热吹的方式再生的干法脱碳装置而言，需要再生气用来加热固体吸附剂床层，在热吹过程中，固体吸附剂床层吸附的二氧化碳不断地解吸出来，进入到再生气中。再生气通常采用以下三种气体作为再生气，原料气(未经处理的气体)，产品气(经过处理的气体)，外来气(从界外引入一股气体。当采用原料气或产品气作为再生气的时候，为有限的利用再生气，再生气再次需要返回到原料气入口，这样就构成了一个循环。但再生循环的过程中，二氧化碳无法从再生循环的过程中分离出，导致整个系统中二氧化碳的总量不断升高，最后产品气中的二氧化碳含量与原料气中的二氧化碳含量相同，达不到脱碳的效果。当采用外来气作为再生气，再生气来自界外，再生气热吹固体吸附剂床层后，直接去界外，不再参与循环，能够很好的再生，从而达到脱碳的目的。但目前除了在空分行业的脱碳装置中可以引入污氮气作为再生气外，在其他工况很难寻找到合适的界外气作为再生气。
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于产品气中要求二氧化碳百分含量较低的工况的固体吸附剂的再生工艺。
[0012]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
一种固体吸附剂的再生工艺，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括:
A)使含有二氧化碳的原料气通过第一吸附塔，由第一吸附塔吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；
B)采用再生气使第二吸附塔再生，包括以下子步骤:
a)降压阶段，对第二吸附塔进行降压，，
b )热吹阶段，使经过加热器加热的气体进入第二吸附塔，将第二吸附塔加热，c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入第二吸附塔，将第二吸附塔冷却至常温，便于第二吸附塔再次进行吸附，
步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) —b) 一c)或b) —a) 一C)，
当步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) — b) — c)时，步骤a)还包括降压后对第二吸附塔进行抽真空的操作，步骤b)中经过加热器加热的气体为再生气，使加热后的再生气进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，
当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) —a) 一c)时，步骤b)中经过加热器加热的气体为从第二吸附塔内导出的气体或再生气，此时步骤b)的作用是通过热风吹扫的方式将第二吸附塔加热到一定温度，因此既可以采用加热后的再生气进行热吹，也可以采用将第二吸附塔内的空气抽出、加热后再重新吹入第二吸附塔的方式对第二吸附塔进行加热，固体吸附剂的温度升高利于后续的降压解吸附和再生气吹扫解吸附。
[0013]在步骤a)后的b)或c)带有升压的功能。
[0014]本发明先通过降压、抽真空的方式将吸附塔内固体吸附剂中吸附的大部分二氧化碳解吸出吸附塔，再用再生气对固体吸附剂床层进行吹扫，在一定的温度下将固体吸附剂残余的二氧化碳吹扫解吸出来，从而达到对固体吸附剂再生的目的。
[0015]所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0016]当步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) — b) — c)时，步骤b)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳，步骤c)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。
[0017]当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，步骤a)还包括降压后对第二吸附塔进行抽真空的操作。
[0018]当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，步骤b)中吹扫完第二吸附塔的气体经加热器加热后再次进入第二吸附塔中，形成循环，直至吹扫完第二吸附塔的气体的温度达到设定温度，步骤c)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。由于步骤b)的作用在于将第二吸附塔通过热气流吹扫的方式来提升第二吸附塔的温度，因而为了提高热能的利用效率、避免热能损失，将完成吹扫的气体再次加热后重新利用，充分利用了完成吹扫的气体的余热，避免了热能的浪费。
[0019]可选的，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，在步骤a)与步骤c)之间，还包括一个二次热吹的步骤，即再生气经加热器加热后进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。当步骤a)与步骤c)之间不设置二次热吹的步骤时，由于降压阶段后第二吸附塔仍维持经热吹阶段获得的较高温度，故常温的再生气刚开始吹扫时，常温再生气被第二吸附塔加热，从而常温的再生气刚开始吹扫时具有热风吹扫的效果，能够有效脱去当第二吸附塔残留的二氧化碳，完成对第二吸附塔的再生，然后又将第二吸 附塔冷却至常温，因而，步骤c)带有将第二吸附塔中残余的二氧化碳吹除使其进一步再生的目的；当在步骤a)与步骤c)之间设置有二次热吹的步骤，二次热吹的步骤完成对降压解吸后的第二吸附塔的再生，步骤c)仅具有将第二吸附塔冷却至常温的作用，而不再有再生第二吸附塔的作用。
[0020]将第二吸附塔中的绝大部分二氧化碳通过降压、抽真空的方式释放到界外，而将二氧化碳浓度较低的再生气重新循环回系统，避免了再生气的浪费。
[0021]综上，本发明的有益效果是:
因为在整个再生的过程中，通过降压、抽真空的方式将大部分二氧化碳分离出装置，所以在加热解吸的过程中，再生气中存在的二氧化碳只占总共被吸附的二氧化碳的一小部分，此时再生气回到第一吸附塔的进口和原料气混合进行再处理，不会导致混合后气体中二氧化碳的百分含量无限上升，解决了采用干法脱碳装置采用加热再生(热吹)过程中再生气无法循环利用的问题，避免了再生气的浪费。
[0022]本发明采用降压的方式将大部分被吸附的二氧化碳解吸出来，然后通过热吹的方式将吸附的残余二氧化碳解吸出来以保证二氧化碳吸附剂的再生程度满足再次吸附的产品中二氧化碳百分含量的要求。
[0023]通过以上方法可以让干法脱碳应用于二氧化碳含量较低，处理气量较小，且对处理后的气体二氧化碳含量指标要求较高的工况，例如小型井口气液化装置。
[0024]本工艺与现有工艺相比:装置投资更省，采用本工艺的装置投资大约只有采用现有工艺装置投资的50% ;装置更加的紧凑，便于装置的二次搬迀；装置的操作更加简便，易于检修；再生的程度高，运行成本低，采用现有工艺难以将吸附塔解吸附到与本发明相当的再生程度，并且采用现有工艺获得的再生程度越高，其耗费的运行成本会成倍增加，远远高于本发明的运行成本。
【附图说明】
[0025]图1是采用本发明工艺的装置的结构示意图；
图2是采用本发明工艺的装置的另一种结构示意图；
图3是采用本发明工艺的装置的第三种结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0027]吸附塔可含有任何合适的吸附剂或吸附剂组合，以对二氧化碳具有所需选择性。合适的吸附剂可包括一种或多种结晶分子筛、活性炭、活性粘土、硅胶、活性氧化铝及其组合物。分子筛包括例如各种形式的硅铝酸盐和铝磷酸盐，可用作吸附剂的沸石包括菱沸石、斜发沸石、毛沸石、八面沸石、丝光沸石、沸石A、沸石P。可适用的其他沸石可以为具有高二氧化硅含量的沸石，即二氧化硅:氧化铝比大于10的那些沸石。吸附塔可在任何本领域公知常识认为合适的温度和压力下操作，吸附期间的温度可以为0~70°C，优选15~50°C。通常吸附期间原料气一般以向下流的方向通过吸附塔。
[0028]在降压阶段，第二吸附塔内的气体由于含有较高浓度的二氧化碳而被直接排入大气中，通过抽真空可以将第二吸附塔的压力降至任何合适的值，优选的，将第二吸附塔的压力降至绝对压力lOkPa。降压抽真空的操作既可在热吹阶段前进行，也可在通过热吹将第二吸附塔的温度升高至预定温度设定点后再进行。先热吹再加压抽真空时，由于降压抽真空前第二吸附塔内二氧化碳浓度较高，该热吹气流不宜重新导入系统中，因而为了提高热吹气流的热能的利用率，将热吹后的气体再次加热后重新用于对第二吸附塔进行热吹，当第二吸附塔的温度升高至预定温度设定点后，该热吹气流排放于外界，并不进行回收。对第二吸附塔升温后再进行降压抽真空，能够更大限度的解吸出更多的二氧化碳。
[0029]脱碳气可部分通过管路输送至吸附塔使吸附塔再生。作为再生气的该部分脱碳气可进入加热器中被加热，加热器可使用任何合适的热源，例如炉、电热器、换热器或其他组合。脱碳气可以被加热至任意合适的温度，如120~320°C，优选的加热至120°C ~250°C。另外该部分脱碳气可经由压缩机提升至任意合适的压力，优选的，加压至600~12000kPa，优选600~6000kPao
[0030]所述的再生气也可为含有二氧化碳的原料气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0031]再生气进入第二吸附塔中的流向通常与吸附时流向相反，如再生气以向上流的方向通过吸附塔，在降压抽真空后再采用加热后的再生气吹扫第二吸附塔时，能够充分解吸出第二吸附塔中残留的二氧化碳，而使第二吸附塔再生；在热吹阶段过后的冷吹阶段，第二吸附塔的温度随着常温再生气流的通过而逐渐降低，直至达到预定温度设定点，此时，第二吸附塔可适于吸附以产生脱碳气。
[0032]由于第二吸附塔内吸附的二氧化碳大部分经降压阶段释放，因而经过降压阶段后，对第二吸附塔进行吹扫的再生气中的二氧化碳的浓度会很低，故将此气流降温至常温后重新回流至第一吸附塔，避免了再生气的浪费。
[0033]实施例1:
如图1所示，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，本实施例中的吸附塔A和吸附塔B交替作为第一吸附塔，当其中一个吸附塔作为第一吸附塔时，另一个吸附塔则为第二吸附塔，吸附塔A和吸附塔B都经历吸附、降压、热吹、冷吹几个阶段。
[0034]以吸附塔A为第一吸附塔、吸附塔B为第二吸附塔为例，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括:
A)使含有二氧化碳的原料气通过吸附塔A，由吸附塔A吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；
B)采用再生气使吸附塔B再生，包括以下子步骤:
a)降压阶段，对吸附塔B进行降压，并对吸附塔B进行抽真空操作，本实施例中，将吸附塔B的压力降至绝对压力lOkPa，在此过程中，抽出的气体释放到外界；
b)热吹阶段，其包括:
bl)用加热器加热再生气，本实施例中，再生气是经压缩机压缩后再经加热器加热到220 °C,
b2)使加热后的再生气进入吸附塔B中对吸附塔B进行热吹，将第二吸附塔加热，以使吸附塔B再生，吹扫完吸附塔B的再生气经冷却器冷却降温后进入吸附塔A进行脱碳，当吸附塔B再生气出口温度达到180°C后，热吹结束，步骤b)带有升压的功能；
c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入吸附塔B中以使吸附塔B降温，未经过加热器加热的再生气可以通过将加热器停止工作获得，也可以通过再生气走旁路绕开加热器而获得，由常温的再生气对吸附塔B进行冷吹，当吸附塔B的再生气出口温度降到40°C后，冷吹结束，此时吸附塔B的温度降至常温，可以进行下一次吸附，吹扫完吸附塔B的再生气经降温后进入吸附塔A进行脱碳。
[0035]如上所述，步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) — b) — C)。
[0036]所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0037]实施例2
如图2所示，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，本实施例中的吸附塔A和吸附塔B交替作为第一吸附塔，当其中一个吸附塔作为第一吸附塔时，另一个吸附塔则为第二吸附塔，吸附塔A和吸附塔B都经历吸附、热吹、降压、冷吹几个阶段。
[0038]以吸附塔A为第一吸附塔、吸附塔B为第二吸附塔为例，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括:
A)使含有二氧化碳的原料气通过吸附塔A，由吸附塔A吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；
B)采用再生气使吸附塔B再生，包括以下子步骤:
b)热吹阶段，将吸附塔B中的气体导出用加热器加热后再吹入吸附塔B，也可以如图2所示，选用再生气用加热器加热后再吹入吸附塔B，对吸附塔B进行热吹，以加热吸附塔B，本实施例中，气流是经压缩机压缩后再经加热器加热到220°C ;吹扫完吸附塔B的气流经加热器加热到220°C后再次进入吸附塔B中，形成循环，直至吹扫完第二吸附塔的再生气的温度达到设定温度，本实施例中当吸附 塔B再生气出口温度达到180°C后，热吹结束，
a)降压阶段，对吸附塔B进行降压，可选的，可对吸附塔B进行抽真空操作，也可以不进行抽真空操作，本实施例中，将吸附塔B的压力降至绝对压力lOkPa，在此过程中，抽出的气体释放到外界，
c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入吸附塔B中以使吸附塔B降温，未经过加热器加热的再生气可以通过将加热器停止工作获得，也可以通过再生气走旁路绕开加热器而获得，由常温的再生气对吸附塔B进行冷吹。由于降压阶段后吸附塔B仍维持经热吹阶段获得的较高温度，故常温的再生气刚开始吹扫时，常温再生气被吸附塔B加热，从而常温的再生气刚开始吹扫时具有热风吹扫的效果，能够有效脱去当吸附塔B残留的二氧化碳，完成对吸附塔B的再生，因而，步骤c)带有将第二吸附塔中残余的二氧化碳吹除使其进一步再生的目的，然后又将吸附塔B冷却，当再生气出口温度降到40°C后，冷吹结束，此时吸附塔B冷却至常温，可以进行下一次吸附，吹扫完吸附塔B的再生气经降温后进入吸附塔A进行脱碳，步骤c)带有升压的功能；
如上所述，步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一C)。
[0039]可选的，可在步骤a)与步骤c)之间增设一个二次热吹的步骤，即再生气经加热器加热后进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。当吹扫至满足再次吸附的要求后，转入步骤c)冷吹阶段。当增设该二次热吹步骤后，冷吹阶段的常温再生气的吹扫则仅具有将吸附塔B冷却至常温的作用。
[0040]所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0041]实施例3
如图3所示，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，本实施例中的吸附塔A和吸附塔B交替作为第一吸附塔，吸附塔C和吸附塔D交替作为第一吸附塔，当其中一个吸附塔作为第一吸附塔时，另一个吸附塔则为第二吸附塔，并且吸附塔A和吸附塔B构成一段粗吸附，吸附塔C和吸附塔D构成二段精吸附，原料气先经过一段粗吸附后再进行二段精吸附，实现两级吸附。
[0042]吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C、吸附塔D都经历吸附、降压、热吹、冷吹几个阶段。但由于吸附塔A和吸附塔B为粗吸附，故对于吸附塔A和吸附塔B的再生可以仅通过降压阶段即可，当然优选的仍是经过降压、热吹、冷吹几个阶段完成其再生。
[0043]以吸附塔C为第一吸附塔、吸附塔D为第二吸附塔为例，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括:
A)使经过粗吸附后的原料气通过吸附塔C，由吸附塔C吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；
B)采用再生气使吸附塔D再生，包括以下子步骤:
a)降压阶段，对吸附塔D进行降压，并对吸附塔D进行抽真空操作，本实施例中，将吸附塔D的压力降至绝对压力lOkPa，在此过程中，抽出的气体释放到外界，
b)热吹阶段，其包括:
bl)用加热器加热再生气，本实施例中，再生气是经压缩机压缩后再经加热器加热到220 °C,
b2)使加热后的再生气进入吸附塔D中对吸附塔D进行热吹，以使吸附塔D再生，吹扫完吸附塔D的再生气经冷却器冷却降温后进入吸附塔A以进行脱碳，当吸附塔D的再生气出口温度达到180°C后，热吹结束，步骤b)带有升压的功能；
c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入吸附塔D中以使吸附塔D降温，未经过加热器加热的再生气可以通过将加热器停止工作获得，也可以通过再生气走旁路绕开加热器而获得，由常温的再生气对吸附塔D进行冷吹，当吸附塔D的再生气出口温度降到40°C后，冷吹结束，此时吸附塔B的温度降至常温，可以进行下一次吸附，吹扫完吸附塔D的再生气经降温后进入吸附塔C进行脱碳，
步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) —b) 一C)。
[0044]所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0045]如上所述，可较好的实现本发明。
【主权项】
1.一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括: A)使含有二氧化碳的原料气通过第一吸附塔，由第一吸附塔吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气； B)采用再生气使第二吸附塔再生，包括以下子步骤: a)降压阶段，对第二吸附塔进行降压， b )热吹阶段，使经过加热器加热的气体进入第二吸附塔，将第二吸附塔加热， c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入第二吸附塔，将第二吸附塔冷却至常温， 步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) —b) 一c)或b) —a) 一C)， 当步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) — b) — c)时，步骤a)还包括降压后对第二吸附塔进行抽真空的操作，步骤b)中经过加热器加热的气体为再生气，使加热后的再生气进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生， 当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) —a) 一c)时，步骤b)中经过加热器加热的气体为从第二吸附塔内导出的气体或再生气。2.根据权利要求1所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。3.根据权利要求1或2所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为a)— b) — c)时，步骤b)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳，步骤c)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。4.根据权利要求1所述的一种固体吸附-剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b)-a) 一c)时，步骤a)还包括降压后对第二吸附塔进行抽真空的操作。5.根据权利要求1或2或4所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，步骤b)中吹扫完第二吸附塔的气体经加热器加热后再次进入第二吸附塔中，形成循环，直至吹扫完第二吸附塔的气体的温度达到设定温度，步骤c)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。6.根据权利要求1或2或4所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，在步骤a)与步骤c)之间，还包括一个二次热吹的步骤，即再生气经加热器加热后进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。7.根据权利要求5所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，在步骤a)与步骤c)之间，还包括一个二次热吹的步骤，即再生气经加热器加热后进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。
【专利摘要】本发明公开了一种固体吸附剂的再生工艺，具体包括：A）使含有二氧化碳的原料气通过第一吸附塔，由第一吸附塔吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；B）采用再生气使第二吸附塔再生：a）降压阶段，对第二吸附塔进行降压，b）热吹阶段，使经过加热器加热的气体进入第二吸附塔，将第二吸附塔加热，c）冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入第二吸附塔中，将第二吸附塔冷却至常温。本发明的有益效果是：采用降压的方式将大部分被吸附的二氧化碳解吸出来，然后通过热吹的方式将吸附的残余二氧化碳解吸出来，适用于产品气中要求二氧化碳百分含量较低的工况。
【IPC分类】B01J20/34
【公开号】CN104888741
【申请号】CN201510250908
【发明人】曾杨
【申请人】曾杨
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日
【技术领域】
[0001]本发明涉及吸附剂再生工艺技术领域，具体地，涉及一种固体吸附剂的再生工艺。
【背景技术】
[0002]对于气体中含有的二氧化碳的脱除通常采用湿法脱碳和干法脱碳。
[0003]湿法脱碳是指利用具有二氧化碳吸收能力的液体吸收剂(通常为醇胺类溶液，在一定温度范围内，随着溶液温度升高，二氧化碳吸收能力减弱，溶液温度降低，二氧化碳吸收能力增强。吸收过程可逆。)吸收气体中的二氧化碳，从而达到脱除二氧化碳的目的。对吸收过二氧化碳的液体吸收剂采用加热的方式，将其中的二氧化碳解吸出，达到液体吸收剂再生的目的，从而使液体吸收剂可循环利用。
[0004]湿法脱碳的核心设备为吸附塔和再生塔，吸附塔的功能是吸收气体中的二氧化碳，再生塔的功能是将吸收了二氧化碳的液体吸收剂进行再生。在其他条件相同的情况下，吸附塔和再生塔的塔径与需要处理的气体的流量成正比。即需要处理的气体流量越大，吸附塔和再生塔的塔径越大，反之需要处理的气体流量越小，吸附塔和再生塔的塔径越小。但对于处理气量较小的工况而言，理论计算出的吸附塔和再生塔的塔径过小，不利于吸附塔和再生塔的设计，且可操作性差。故在设计过程中，人为地将吸附塔和再生塔的塔径放大，同时因为放大了塔径，为保证塔内填料的持液量及在吸附塔内液体吸收剂的分布良好，故同时也将液体吸收剂的循环量增加了。故对于气量较小的情况而言，湿法脱碳装置的设计负荷远远的超过了实际工况所需要的负荷。
[0005]干法脱碳是指利用具有二氧化碳吸收能力的固体吸附剂(通常为分子筛、硅胶等。在一定温度范围内，随着吸附剂温度升高，对二氧化碳的吸附能力减弱，吸附剂温度降低，对二氧化碳的吸附能力增强。在一定压力范围内，在高压下吸附剂对二氧化碳的吸附能力增加，在低压下吸附剂对二氧化碳的吸附能力减弱。吸附过程可逆。)吸附气体中的二氧化碳，从而达到脱除二氧化碳的目的。对吸附过二氧化碳的固体吸附剂采用热吹(引入一股气体作为再生气，再生气在一定温度下气体对固体吸附剂进行吹扫)或降压(包括抽真空)的方式，将其中的二氧化碳解吸出，达到固体吸附剂再生的目的，从而使固体吸附剂可再次利用。
[0006]无论是湿法脱碳还是干法脱碳，如果要求脱碳后的气体中，二氧化碳的摩尔组分越低，则要求液体吸收剂或固体吸附剂在再生过程中，将吸收(吸附)的二氧化碳越多的解吸出，即再生的程度越高。
[0007]目前应用在三氯氢硅尾气回收中的变温变压吸附技术，其再生过程是将吸附后的固体吸附剂先进行加热，再用降压(包括抽真空)的方式进行再生。在此过程中，加热固体吸附剂的目的并不是为达到固体吸附剂再生的目的，而是将吸附的三氯氢硅变为气体(三氯氢硅的沸点为33°C，在常温下为液体)以保证能够用降压(包括抽真空)的方式进行再生。其再生过程属于降压(包括抽真空)再生方式。
[0008]目前应用在分子筛脱水技术中的减压再生。其再生过程是将吸附后的固体吸附剂先进行降低压力，再用加热的方式进行再生。在此过程中，降低固体吸附剂压力的目的并不是为了达到固体吸附剂再生的目的，而是在较低压力下，固体吸附剂的再生温度可以比较高压力的再生温度略低(固体吸附剂的再生程度一样)，且较容易选择相应设备。其再生过程属于热吹方式。
[0009]对于采用降压(包括抽真空)方式再生的干法脱碳装置而言，由于受到设备的限制，降压(包括抽真空)时的极限真空度不够，故在再生过程中，固体吸附剂中的二氧化碳只能大部分被解吸出来，导致再生后的固体吸附剂利用时，气体中的二氧化碳脱出深度不高(即气体中的二氧化碳的摩尔含量控制到较低的数字)。在化工行业应用的较多。
[0010]对于采用热吹的方式再生的干法脱碳装置而言，需要再生气用来加热固体吸附剂床层，在热吹过程中，固体吸附剂床层吸附的二氧化碳不断地解吸出来，进入到再生气中。再生气通常采用以下三种气体作为再生气，原料气(未经处理的气体)，产品气(经过处理的气体)，外来气(从界外引入一股气体。当采用原料气或产品气作为再生气的时候，为有限的利用再生气，再生气再次需要返回到原料气入口，这样就构成了一个循环。但再生循环的过程中，二氧化碳无法从再生循环的过程中分离出，导致整个系统中二氧化碳的总量不断升高，最后产品气中的二氧化碳含量与原料气中的二氧化碳含量相同，达不到脱碳的效果。当采用外来气作为再生气，再生气来自界外，再生气热吹固体吸附剂床层后，直接去界外，不再参与循环，能够很好的再生，从而达到脱碳的目的。但目前除了在空分行业的脱碳装置中可以引入污氮气作为再生气外，在其他工况很难寻找到合适的界外气作为再生气。
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于产品气中要求二氧化碳百分含量较低的工况的固体吸附剂的再生工艺。
[0012]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
一种固体吸附剂的再生工艺，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括:
A)使含有二氧化碳的原料气通过第一吸附塔，由第一吸附塔吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；
B)采用再生气使第二吸附塔再生，包括以下子步骤:
a)降压阶段，对第二吸附塔进行降压，，
b )热吹阶段，使经过加热器加热的气体进入第二吸附塔，将第二吸附塔加热，c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入第二吸附塔，将第二吸附塔冷却至常温，便于第二吸附塔再次进行吸附，
步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) —b) 一c)或b) —a) 一C)，
当步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) — b) — c)时，步骤a)还包括降压后对第二吸附塔进行抽真空的操作，步骤b)中经过加热器加热的气体为再生气，使加热后的再生气进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，
当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) —a) 一c)时，步骤b)中经过加热器加热的气体为从第二吸附塔内导出的气体或再生气，此时步骤b)的作用是通过热风吹扫的方式将第二吸附塔加热到一定温度，因此既可以采用加热后的再生气进行热吹，也可以采用将第二吸附塔内的空气抽出、加热后再重新吹入第二吸附塔的方式对第二吸附塔进行加热，固体吸附剂的温度升高利于后续的降压解吸附和再生气吹扫解吸附。
[0013]在步骤a)后的b)或c)带有升压的功能。
[0014]本发明先通过降压、抽真空的方式将吸附塔内固体吸附剂中吸附的大部分二氧化碳解吸出吸附塔，再用再生气对固体吸附剂床层进行吹扫，在一定的温度下将固体吸附剂残余的二氧化碳吹扫解吸出来，从而达到对固体吸附剂再生的目的。
[0015]所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0016]当步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) — b) — c)时，步骤b)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳，步骤c)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。
[0017]当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，步骤a)还包括降压后对第二吸附塔进行抽真空的操作。
[0018]当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，步骤b)中吹扫完第二吸附塔的气体经加热器加热后再次进入第二吸附塔中，形成循环，直至吹扫完第二吸附塔的气体的温度达到设定温度，步骤c)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。由于步骤b)的作用在于将第二吸附塔通过热气流吹扫的方式来提升第二吸附塔的温度，因而为了提高热能的利用效率、避免热能损失，将完成吹扫的气体再次加热后重新利用，充分利用了完成吹扫的气体的余热，避免了热能的浪费。
[0019]可选的，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，在步骤a)与步骤c)之间，还包括一个二次热吹的步骤，即再生气经加热器加热后进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。当步骤a)与步骤c)之间不设置二次热吹的步骤时，由于降压阶段后第二吸附塔仍维持经热吹阶段获得的较高温度，故常温的再生气刚开始吹扫时，常温再生气被第二吸附塔加热，从而常温的再生气刚开始吹扫时具有热风吹扫的效果，能够有效脱去当第二吸附塔残留的二氧化碳，完成对第二吸附塔的再生，然后又将第二吸 附塔冷却至常温，因而，步骤c)带有将第二吸附塔中残余的二氧化碳吹除使其进一步再生的目的；当在步骤a)与步骤c)之间设置有二次热吹的步骤，二次热吹的步骤完成对降压解吸后的第二吸附塔的再生，步骤c)仅具有将第二吸附塔冷却至常温的作用，而不再有再生第二吸附塔的作用。
[0020]将第二吸附塔中的绝大部分二氧化碳通过降压、抽真空的方式释放到界外，而将二氧化碳浓度较低的再生气重新循环回系统，避免了再生气的浪费。
[0021]综上，本发明的有益效果是:
因为在整个再生的过程中，通过降压、抽真空的方式将大部分二氧化碳分离出装置，所以在加热解吸的过程中，再生气中存在的二氧化碳只占总共被吸附的二氧化碳的一小部分，此时再生气回到第一吸附塔的进口和原料气混合进行再处理，不会导致混合后气体中二氧化碳的百分含量无限上升，解决了采用干法脱碳装置采用加热再生(热吹)过程中再生气无法循环利用的问题，避免了再生气的浪费。
[0022]本发明采用降压的方式将大部分被吸附的二氧化碳解吸出来，然后通过热吹的方式将吸附的残余二氧化碳解吸出来以保证二氧化碳吸附剂的再生程度满足再次吸附的产品中二氧化碳百分含量的要求。
[0023]通过以上方法可以让干法脱碳应用于二氧化碳含量较低，处理气量较小，且对处理后的气体二氧化碳含量指标要求较高的工况，例如小型井口气液化装置。
[0024]本工艺与现有工艺相比:装置投资更省，采用本工艺的装置投资大约只有采用现有工艺装置投资的50% ;装置更加的紧凑，便于装置的二次搬迀；装置的操作更加简便，易于检修；再生的程度高，运行成本低，采用现有工艺难以将吸附塔解吸附到与本发明相当的再生程度，并且采用现有工艺获得的再生程度越高，其耗费的运行成本会成倍增加，远远高于本发明的运行成本。
【附图说明】
[0025]图1是采用本发明工艺的装置的结构示意图；
图2是采用本发明工艺的装置的另一种结构示意图；
图3是采用本发明工艺的装置的第三种结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0027]吸附塔可含有任何合适的吸附剂或吸附剂组合，以对二氧化碳具有所需选择性。合适的吸附剂可包括一种或多种结晶分子筛、活性炭、活性粘土、硅胶、活性氧化铝及其组合物。分子筛包括例如各种形式的硅铝酸盐和铝磷酸盐，可用作吸附剂的沸石包括菱沸石、斜发沸石、毛沸石、八面沸石、丝光沸石、沸石A、沸石P。可适用的其他沸石可以为具有高二氧化硅含量的沸石，即二氧化硅:氧化铝比大于10的那些沸石。吸附塔可在任何本领域公知常识认为合适的温度和压力下操作，吸附期间的温度可以为0~70°C，优选15~50°C。通常吸附期间原料气一般以向下流的方向通过吸附塔。
[0028]在降压阶段，第二吸附塔内的气体由于含有较高浓度的二氧化碳而被直接排入大气中，通过抽真空可以将第二吸附塔的压力降至任何合适的值，优选的，将第二吸附塔的压力降至绝对压力lOkPa。降压抽真空的操作既可在热吹阶段前进行，也可在通过热吹将第二吸附塔的温度升高至预定温度设定点后再进行。先热吹再加压抽真空时，由于降压抽真空前第二吸附塔内二氧化碳浓度较高，该热吹气流不宜重新导入系统中，因而为了提高热吹气流的热能的利用率，将热吹后的气体再次加热后重新用于对第二吸附塔进行热吹，当第二吸附塔的温度升高至预定温度设定点后，该热吹气流排放于外界，并不进行回收。对第二吸附塔升温后再进行降压抽真空，能够更大限度的解吸出更多的二氧化碳。
[0029]脱碳气可部分通过管路输送至吸附塔使吸附塔再生。作为再生气的该部分脱碳气可进入加热器中被加热，加热器可使用任何合适的热源，例如炉、电热器、换热器或其他组合。脱碳气可以被加热至任意合适的温度，如120~320°C，优选的加热至120°C ~250°C。另外该部分脱碳气可经由压缩机提升至任意合适的压力，优选的，加压至600~12000kPa，优选600~6000kPao
[0030]所述的再生气也可为含有二氧化碳的原料气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0031]再生气进入第二吸附塔中的流向通常与吸附时流向相反，如再生气以向上流的方向通过吸附塔，在降压抽真空后再采用加热后的再生气吹扫第二吸附塔时，能够充分解吸出第二吸附塔中残留的二氧化碳，而使第二吸附塔再生；在热吹阶段过后的冷吹阶段，第二吸附塔的温度随着常温再生气流的通过而逐渐降低，直至达到预定温度设定点，此时，第二吸附塔可适于吸附以产生脱碳气。
[0032]由于第二吸附塔内吸附的二氧化碳大部分经降压阶段释放，因而经过降压阶段后，对第二吸附塔进行吹扫的再生气中的二氧化碳的浓度会很低，故将此气流降温至常温后重新回流至第一吸附塔，避免了再生气的浪费。
[0033]实施例1:
如图1所示，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，本实施例中的吸附塔A和吸附塔B交替作为第一吸附塔，当其中一个吸附塔作为第一吸附塔时，另一个吸附塔则为第二吸附塔，吸附塔A和吸附塔B都经历吸附、降压、热吹、冷吹几个阶段。
[0034]以吸附塔A为第一吸附塔、吸附塔B为第二吸附塔为例，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括:
A)使含有二氧化碳的原料气通过吸附塔A，由吸附塔A吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；
B)采用再生气使吸附塔B再生，包括以下子步骤:
a)降压阶段，对吸附塔B进行降压，并对吸附塔B进行抽真空操作，本实施例中，将吸附塔B的压力降至绝对压力lOkPa，在此过程中，抽出的气体释放到外界；
b)热吹阶段，其包括:
bl)用加热器加热再生气，本实施例中，再生气是经压缩机压缩后再经加热器加热到220 °C,
b2)使加热后的再生气进入吸附塔B中对吸附塔B进行热吹，将第二吸附塔加热，以使吸附塔B再生，吹扫完吸附塔B的再生气经冷却器冷却降温后进入吸附塔A进行脱碳，当吸附塔B再生气出口温度达到180°C后，热吹结束，步骤b)带有升压的功能；
c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入吸附塔B中以使吸附塔B降温，未经过加热器加热的再生气可以通过将加热器停止工作获得，也可以通过再生气走旁路绕开加热器而获得，由常温的再生气对吸附塔B进行冷吹，当吸附塔B的再生气出口温度降到40°C后，冷吹结束，此时吸附塔B的温度降至常温，可以进行下一次吸附，吹扫完吸附塔B的再生气经降温后进入吸附塔A进行脱碳。
[0035]如上所述，步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) — b) — C)。
[0036]所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0037]实施例2
如图2所示，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，本实施例中的吸附塔A和吸附塔B交替作为第一吸附塔，当其中一个吸附塔作为第一吸附塔时，另一个吸附塔则为第二吸附塔，吸附塔A和吸附塔B都经历吸附、热吹、降压、冷吹几个阶段。
[0038]以吸附塔A为第一吸附塔、吸附塔B为第二吸附塔为例，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括:
A)使含有二氧化碳的原料气通过吸附塔A，由吸附塔A吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；
B)采用再生气使吸附塔B再生，包括以下子步骤:
b)热吹阶段，将吸附塔B中的气体导出用加热器加热后再吹入吸附塔B，也可以如图2所示，选用再生气用加热器加热后再吹入吸附塔B，对吸附塔B进行热吹，以加热吸附塔B，本实施例中，气流是经压缩机压缩后再经加热器加热到220°C ;吹扫完吸附塔B的气流经加热器加热到220°C后再次进入吸附塔B中，形成循环，直至吹扫完第二吸附塔的再生气的温度达到设定温度，本实施例中当吸附 塔B再生气出口温度达到180°C后，热吹结束，
a)降压阶段，对吸附塔B进行降压，可选的，可对吸附塔B进行抽真空操作，也可以不进行抽真空操作，本实施例中，将吸附塔B的压力降至绝对压力lOkPa，在此过程中，抽出的气体释放到外界，
c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入吸附塔B中以使吸附塔B降温，未经过加热器加热的再生气可以通过将加热器停止工作获得，也可以通过再生气走旁路绕开加热器而获得，由常温的再生气对吸附塔B进行冷吹。由于降压阶段后吸附塔B仍维持经热吹阶段获得的较高温度，故常温的再生气刚开始吹扫时，常温再生气被吸附塔B加热，从而常温的再生气刚开始吹扫时具有热风吹扫的效果，能够有效脱去当吸附塔B残留的二氧化碳，完成对吸附塔B的再生，因而，步骤c)带有将第二吸附塔中残余的二氧化碳吹除使其进一步再生的目的，然后又将吸附塔B冷却，当再生气出口温度降到40°C后，冷吹结束，此时吸附塔B冷却至常温，可以进行下一次吸附，吹扫完吸附塔B的再生气经降温后进入吸附塔A进行脱碳，步骤c)带有升压的功能；
如上所述，步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一C)。
[0039]可选的，可在步骤a)与步骤c)之间增设一个二次热吹的步骤，即再生气经加热器加热后进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。当吹扫至满足再次吸附的要求后，转入步骤c)冷吹阶段。当增设该二次热吹步骤后，冷吹阶段的常温再生气的吹扫则仅具有将吸附塔B冷却至常温的作用。
[0040]所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0041]实施例3
如图3所示，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，本实施例中的吸附塔A和吸附塔B交替作为第一吸附塔，吸附塔C和吸附塔D交替作为第一吸附塔，当其中一个吸附塔作为第一吸附塔时，另一个吸附塔则为第二吸附塔，并且吸附塔A和吸附塔B构成一段粗吸附，吸附塔C和吸附塔D构成二段精吸附，原料气先经过一段粗吸附后再进行二段精吸附，实现两级吸附。
[0042]吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C、吸附塔D都经历吸附、降压、热吹、冷吹几个阶段。但由于吸附塔A和吸附塔B为粗吸附，故对于吸附塔A和吸附塔B的再生可以仅通过降压阶段即可，当然优选的仍是经过降压、热吹、冷吹几个阶段完成其再生。
[0043]以吸附塔C为第一吸附塔、吸附塔D为第二吸附塔为例，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括:
A)使经过粗吸附后的原料气通过吸附塔C，由吸附塔C吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；
B)采用再生气使吸附塔D再生，包括以下子步骤:
a)降压阶段，对吸附塔D进行降压，并对吸附塔D进行抽真空操作，本实施例中，将吸附塔D的压力降至绝对压力lOkPa，在此过程中，抽出的气体释放到外界，
b)热吹阶段，其包括:
bl)用加热器加热再生气，本实施例中，再生气是经压缩机压缩后再经加热器加热到220 °C,
b2)使加热后的再生气进入吸附塔D中对吸附塔D进行热吹，以使吸附塔D再生，吹扫完吸附塔D的再生气经冷却器冷却降温后进入吸附塔A以进行脱碳，当吸附塔D的再生气出口温度达到180°C后，热吹结束，步骤b)带有升压的功能；
c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入吸附塔D中以使吸附塔D降温，未经过加热器加热的再生气可以通过将加热器停止工作获得，也可以通过再生气走旁路绕开加热器而获得，由常温的再生气对吸附塔D进行冷吹，当吸附塔D的再生气出口温度降到40°C后，冷吹结束，此时吸附塔B的温度降至常温，可以进行下一次吸附，吹扫完吸附塔D的再生气经降温后进入吸附塔C进行脱碳，
步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) —b) 一C)。
[0044]所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。当采用含有二氧化碳的原料气作为再生气时，在热吹过程中，吸附剂的温度逐渐升高，吸附剂中所吸附的二氧化碳逐渐被解吸出，至到达到要求。在冷吹的过程中，吸附床层逐渐地吸附再生气中的二氧化碳，至到冷吹结束。此时吸附床层进口段吸附饱和，但吸附床层中间段及出口段未吸附饱和，仍然可以满足再次吸附的要求(可参见变温吸附脱水湿法再生工艺原理)。而当采用脱碳气作为再生气时，则全部的吸附材料均可由脱碳气解吸附。
[0045]如上所述，可较好的实现本发明。
【主权项】
1.一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，采用至少两个吸附塔对原料气进行脱二氧化碳加工，所述的吸附塔中包括吸附二氧化碳的第一吸附塔和完成吸附后进行再生的第二吸附塔，所述的固体吸附剂的再生工艺具体包括: A)使含有二氧化碳的原料气通过第一吸附塔，由第一吸附塔吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气； B)采用再生气使第二吸附塔再生，包括以下子步骤: a)降压阶段，对第二吸附塔进行降压， b )热吹阶段，使经过加热器加热的气体进入第二吸附塔，将第二吸附塔加热， c)冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入第二吸附塔，将第二吸附塔冷却至常温， 步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) —b) 一c)或b) —a) 一C)， 当步骤a)、b)、c)的操作顺序为a) — b) — c)时，步骤a)还包括降压后对第二吸附塔进行抽真空的操作，步骤b)中经过加热器加热的气体为再生气，使加热后的再生气进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生， 当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) —a) 一c)时，步骤b)中经过加热器加热的气体为从第二吸附塔内导出的气体或再生气。2.根据权利要求1所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，所述的再生气为未经过吸附处理含有二氧化碳的原料气或经过吸附处理的脱碳气。3.根据权利要求1或2所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为a)— b) — c)时，步骤b)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳，步骤c)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。4.根据权利要求1所述的一种固体吸附-剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b)-a) 一c)时，步骤a)还包括降压后对第二吸附塔进行抽真空的操作。5.根据权利要求1或2或4所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，步骤b)中吹扫完第二吸附塔的气体经加热器加热后再次进入第二吸附塔中，形成循环，直至吹扫完第二吸附塔的气体的温度达到设定温度，步骤c)中吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。6.根据权利要求1或2或4所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，在步骤a)与步骤c)之间，还包括一个二次热吹的步骤，即再生气经加热器加热后进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。7.根据权利要求5所述的一种固体吸附剂的再生工艺，其特征在于，当步骤a)、b)、c)的操作顺序为b) -a) 一c)时，在步骤a)与步骤c)之间，还包括一个二次热吹的步骤，即再生气经加热器加热后进入第二吸附塔中以使第二吸附塔再生，吹扫完第二吸附塔的再生气经降温后进入第一吸附塔进行脱碳。
【专利摘要】本发明公开了一种固体吸附剂的再生工艺，具体包括：A）使含有二氧化碳的原料气通过第一吸附塔，由第一吸附塔吸附原料气中的二氧化碳，以得到除去二氧化碳的脱碳气；B）采用再生气使第二吸附塔再生：a）降压阶段，对第二吸附塔进行降压，b）热吹阶段，使经过加热器加热的气体进入第二吸附塔，将第二吸附塔加热，c）冷吹阶段，使未经过加热器加热的再生气进入第二吸附塔中，将第二吸附塔冷却至常温。本发明的有益效果是：采用降压的方式将大部分被吸附的二氧化碳解吸出来，然后通过热吹的方式将吸附的残余二氧化碳解吸出来，适用于产品气中要求二氧化碳百分含量较低的工况。
【IPC分类】B01J20/34
【公开号】CN104888741
【申请号】CN201510250908
【发明人】曾杨
【申请人】曾杨
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日
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