[发明专利]通过吸附净化CO2的装置和方法

说明书

本发明涉及CO₂的净化装置和方法。

其特别涉及包含氢气和水以及任选一氧化碳和/或甲烷的富含CO₂的 气体混合物的净化装置。

在干燥的基础上，富含CO₂的气体包含至少35摩尔％的二氧化碳， 甚至至少65摩尔％的二氧化碳。

该气体混合物优选包含至少2000ppm氢气。其还可包含至少2000 ppm一氧化碳和/或至少2000ppm甲烷。

本文中提到的所有纯度为摩尔纯度。

在一个实例中，CO₂净化装置处理富含CO₂的进料气，从中净化掉某 些对食品用途不合意的成分并通过传热流体，通常氨的蒸发将其液化。

在进料气中存在的杂质中，一些成分比CO₂更具挥发性并因此在最终 蒸馏过程中在废气中除去。

这种废气通常用作位于最终蒸馏塔上游的通过吸附进行的净化系统 (干燥器)的再生气体。

当这些挥发性成分主要是H₂和CO(甚至CH₄)时，已用于再生该净化 系统的富集这些成分的再生气体在与空气接触时进入可燃范围。

在这种情况下，该废气不能再循环到进料气中，因为这种再循环不排 出这些成分并因此累积可燃成分。

可能可以考虑排出这种废气，而不将其用于再生以避免与可燃气体的 使用有关的风险和额外成本(ATEX分类)。然后使用来自液体输出物储罐 并由在该液面上方天然形成的或如果没有的话，来自有意蒸发的液体的气 体构成的纯CO₂进行。

在这两种情况下，这种配置都损害该装置的净生产量，损害总量等于 再生所需的流量，即大约5至6％。

US-A-4952223描述了在吸附单元上游和在蒸馏塔下游的分离装置以 改变再生气体的组成。该进料流不含氢气，并且不排出再生流和/或不脱氢。

WO07/126972也描述了在吸附单元上游和在蒸馏塔下游的分离装置， 其是相分离器，但表1中给出的组成值不符合附图，因为来自该相分离器 的气体必须脱除CO₂，而该表所示相反。此文献中的教导因此不清楚。

根据本发明的一个主题，提供由包含至少35摩尔％CO₂、氢气和水 以及至少一种，甚至两种下列杂质：一氧化碳和甲烷的富含CO₂的气体为 原料净化CO₂的装置，其包含：

i)至少一个用于将所述富含CO₂的气体压缩到第一压力P的压缩机，

ii)至少一个净化系统，其能运行在基本等于P的压力下的吸附阶段和 在低于P的压力下的再生，以在源自所述至少一个压缩机的第一压力下净 化所述气体以产生至少净化掉水的气体，

iii)用于经净化气体的塔系统，包含至少一个蒸馏塔，能在基本等于P 的压力下运行，以产生富集CO₂并脱除氢气和任选脱除一氧化碳和/或脱除 甲烷的液体和富集氢气和任选富集一氧化碳和/或富集甲烷并脱除二氧化 碳的气体，

iv)分离设备，

其特征在于所述装置包含用于将所述富集氢气和任选富集一氧化碳和/或 富集甲烷并脱除二氧化碳的气体从所述塔系统传送到所述分离设备的第一 管道和连接到所述分离设备上以送回脱除氢气和任选脱除一氧化碳和/或 脱除甲烷的气体的第二管道，第二管道连向所述通过吸附进行的净化系统 以向其传送仅由至少一部分所述脱除氢气和任选脱除一氧化碳和/或脱除 甲烷的气体构成或由与另一气体混合的至少一部分所述脱除氢气和任选脱 除一氧化碳和/或脱除甲烷的气体构成的再生气体，且所述净化系统包含用 于排出已用于再生的再生气体的工具。

根据其它任选主题：

-该分离设备是渗透设备，

-由所述分离设备生成的脱除氢气并任选脱除CO的气体的组成不处 于在空气中的可燃范围内，

-所述塔系统位于隔离室内且所述分离设备位于任何隔离室外，

-所述装置包含在所述分离设备上游的用于加热脱除二氧化碳的气体 的工具，

-所述加热气体的工具能够实现所述气体和氨和/或在第一压力下的 富含CO₂的气体之间的热交换，