CN1546205A - 一种改进的两段变压吸附脱碳方法 - Google Patents

Abstract

一种改进的两段变压吸附脱碳方法，属变压吸附分离技术，采用两段变压吸附装置串联操作，合成氨变换气首先进入第一段，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段的吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放ED、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。

Description

一种改进的两段变压吸附脱碳方法

一、技术领域

本发明涉及一种改进的两段变压吸附脱碳方法，采用改进的两段变压吸附气体分离技术，属于变压吸附气体分离领域。

二、背景技术

我们知道，在合成氨尿素生产工艺中，需要将变换气中的二氧化碳提纯，同时还需将变换气中的氢、氮气分离出来，满足合成氨(或联醇)尿素生产要求，因此，尿素脱碳实际上就是从变换气中提纯二氧化碳和分离氢、氮气。本发明还应用于液氨生产、甲醇生产和纯碱生产中。

目前，采用两段变压吸附技术从变换气中脱除二氧化碳的方法，国内外已有公开的专利文献和资料报道。如中国专利公开CN1235862A、CN1248482A、CN1357404A等采用两段变压吸附装置脱除变换气中的二氧化碳，该方法在合适的压力下，能将变换气中的二氧化碳提纯用于尿素生产，上述现有技术氢气的回收率一般为95-98％(随吸附压力的升高而提高)，一氧化碳的回收率一般为80-87％(随吸附压力的升高而提高)，氮气的回收率一般为85-89％(随吸附压力的升高而提高)，二氧化碳的回收率一般为65-70％，每吨合成氨电耗80-138度(随吸附压力的升高而减少)，对于上述中国专利公开，当吸附压力小于或等于0.8MPa(G)时，该方法与湿法脱碳相比可以节省投资和能耗，具有较大优势。中国专利公开CN1347747A、CN1342509A、CN1334135A、CN1334136A等也采用两段变压吸附装置脱除变换气中的二氧化碳，该四个中国专利公开与前三个中国专利公开相比大幅度节省投资、能耗和提高有效气体的回收率，适用压力范围很宽。本发明是对中国专利公开CN1347747A、CN1342509A、CN1334135A、CN1334136A等两段变压吸附脱除变换气中二氧化碳装置的改进，进一步节省投资、能耗和提高有效气体的回收率。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种投资经济合理，运行费用很低的两段变压吸附脱碳方法，采用不同的设备及吸附剂组合。使之具有与现有技术相比节省操作费用，减少装置的有效气体损失。

本发明的技术解决方案如下：本发明采用两段变压吸附装置串联操作，合成氨变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A之后增加顺向均压降压ED。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤产品二氧化碳降压D之后增加吹扫CP步骤。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤产品二氧化碳降压D之后增加抽真空VC步骤。

在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，可用抽真空VC步骤代替产品二氧化碳降压D步骤，以组成另一基本方案。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加混合气降压D1步骤。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加置换P步骤，置换吸附塔的出口气进入其它***或放空。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔进行置换P步骤时，置换吸附塔的出口气对第一段变压吸附气体分离装置的另一吸附塔升压，同时在两端均压升压2ER′之前进行置换气升压PR。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤混合气降压D1之后增加置换P步骤，置换吸附塔的出口气进入其它***或放空。

第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤抽真空VC步骤之后增加二段气升压2ER步骤，上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

在第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，用回收RG步骤代替逆放BD步骤，以组成另一基本方案。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4，再放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，最后放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳置换气缓冲罐V5。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入产品二氧化碳气柜V，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4，其次放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入产品二氧化碳气柜V，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳置换气缓冲罐V5。

第一段变压吸附装置吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶，第二段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，或分子筛。

第一段变压吸附装置吸附步骤出口气中二氧化碳的平均浓度为7～15％(V)。

本发明解决了现有技术中存在的问题。与现有技术相比节省操作费用，减少装置的有效气体损失。

四、附图说明：

图1是本发明实施例1第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图2是本发明实施例1第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图3是本发明实施例1的工艺流程图。

图4是本发明实施例2第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图5是本发明实施例2第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图6是本发明实施例2的工艺流程图。

图7是本发明实施例3第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图8是本发明实施例3第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图9是发明实施例3的工艺流程图。

图10是本发明实施例4第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图11是本发明实施例4第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图12是本发明实施例4的工艺流程图。

图13是本发明实施例5第一段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图14是本发明实施例5第二段变压吸附装置吸附塔的工艺步骤运行程序表。

图15是发明实施例5的工艺流程图。

五、具体实施方式：

本发明原料气是合成氨变换气，包括以煤、天然气、油及其它为原料的合成氨变换气，其典型组成如下表：

组份	H2	N2	CO2	CO	CH1	O2+Ar	总硫	H2O(汽)
									浓度(％)(V)	46～62	0～20	17～38	0.3～8	1～2	≤0.8	≤100mg/Nm3	饱和

本发明采用两段变压吸附装置操作，合成氨变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，产品二氧化碳最高含量可达99.99％(V)，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段。第一段变压吸附装置吸附塔出口气中二氧化碳的平均浓度为7～15％(V)(根据合成氨变换气中的二氧化碳含量确定具体的实际操作浓度)，吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶，第二段变压吸附装置用于将第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳(平均浓度为7～15％(V))脱除到下一工段需要的水平，或将氢气提纯到99.999％，吸附塔内装填的吸附利为细孔硅胶，制纯氢为分子筛，两段变压吸附装置的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。

第一段变压吸附装置：

(1)吸附A

将变换气送入处于吸附步骤的吸附塔进料口，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束。出口气中二氧化碳浓度最好控制在7～15％(V)，当然也可以把二氧化碳浓度控制在其他范围内。

(2)两端均压降压2ED

吸附A结束后，吸附塔内死空间气体中氢、氮气浓度较高和二氧化碳浓度较低，一方面这部分氢、氮气需回收利用，另一方面吸附塔内二氧化碳浓度需要提高，为此，必须把吸附塔内的气体放出进行降压解吸。死空间气体分次从吸附塔两端排出进入本段已完成抽空步骤的相应吸附塔升压，每排一次气体，就均压一次，随着均压次数的增加，吸附塔两端出口处的二氧化碳浓度不断增高，同时氢、氮气得到回收利用。均压次数由吸附压力和吸附结束后吸附塔两端出口处的二氧化碳浓度决定，一般均压次数最好能满足均压结束后吸附塔出口处的二氧化碳浓度大于75％(V)，在进行上述均压降压时，最好两端同时进行，也可以先顺向均压降压，在顺向均压降压平衡前的后期同时向同一个吸附塔进行逆向均压降压，目的是提高吸附塔内二氧化碳浓度和回收氢、氮气，也可以先进行顺向均压降压，两塔压力平衡前，停止顺向均压降压，然后再进行逆向均压降压，前一种情况可提高吸附剂利用率。在进行均压降压时，从底部放出的气体应少于从顶部放出的气体。本发明吸附塔均压降压2ED步骤与通常的吸附塔均压降压ED步骤有所不同，通常的吸附塔均压降压ED步骤气体是从吸附塔的出口端放出，即本发明所说的顺向均压降压，而本发明吸附塔均压降压2ED气体是从吸附塔的进出口两端放出。

吸附A结束后，吸附塔在均压降压时，前几次均压采用顺向均压降压ED，而后几次均压或最后一次均压采用两端均压降压2ED，均压降压结束后，产品二氧化碳浓度仍然能满足尿素生产要求。

(3)混合气降压D1

均压降压2ED结束后，为了进一步提高吸附塔内二氧化碳浓度，同时顺向和逆向降压将吸附塔内的混合气体放出，放入的气量决定于吸附塔内二氧化碳要达到的浓度，也可以先顺向降压后逆向降压或先逆向降压后顺向降压，但同时顺向和逆向降压可提高吸附剂利用率。当均压降压2ED结束后，吸附塔内二氧化碳浓度已经满足要求，可不进行混合气降压D1这一步骤。

(4)产品二氧化碳置换P

当混合气降压D1或两端均压降压2ED结束后，吸附塔内二氧化碳浓度仍不能满足要求时，可将一部分产品二氧化碳经动力设备加压后，从吸附塔底部进口进入吸附塔，顺着吸附方向通过吸附塔置换其它组分，置换出口气可直接放空，也可以进入另一个吸附塔升压并回收氢氮气和二氧化碳，置换压力为两端均压降压2ED或混合气降压D1结束后吸附塔内压力。当置换P步骤连续时，动力设备之后可以不设缓冲罐，当置换P步骤不连续时，则动力设备之后必须设置缓冲罐。当混合气降压D1或两端均压降压2ED结束后，产品二氧化碳浓度达到要求时，产品二氧化碳置换P步骤可以不要。

(5)产品二氧化碳降压D

当置换P步骤结束后，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4，平衡后，再放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，平衡后，最后放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳置换气缓冲罐V5。产品二氧化碳降压D可以顺着吸附方向，也可以逆着吸附方向。当吸附压力较低时，可直接放入气柜V或与缓冲罐均压后再放入气柜V。若产品二氧化碳降压D步骤实施前，吸附塔内的压力较低，则可不要产品二氧化碳降压D步骤，而直接用真空泵抽出吸附剂吸附的二氧化碳。

当混合气降压D1或两端均压降压2ED步骤结束后，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，平衡后，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。当吸附压力较低时，可直接放入气柜V或与缓冲罐均压后再放入气柜V。若产品二氧化碳降压D步骤实施前，吸附塔内的压力较低，则可不要产品二氧化碳降压D步骤，而直接用真空泵抽出吸附剂吸附的二氧化碳。

(6)抽真空VC

产品二氧化碳降压D结束后，从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳缓冲罐V3，当吸附压力较低时，可进入气柜V。产品二氧化碳降压D结束后，若不采用抽真空VC步骤，可采用吹扫CP步骤，吹扫采用的气体为干燥的产品二氧化碳或其它气体。

(7)二段气升压2ER

抽真空VC结束后，利用第二段变压吸附装置吸附塔均压降ED完成后进入混合气缓冲罐的气体从第一段变压吸附装置吸附塔出口端对已完成抽真空步骤的吸附塔升压。增加这一步骤可提高装置的有效气体回收率。

(8)置换气升压PR

二段气升压2ER结束后，利用本段变压吸附装置其它吸附塔置换P步骤的出口气体对吸附塔升压。

(9)两端均压升压2ER′

置换气升压PR结束后，利用本段两端均压降压2ED步骤排出的气体，从进出口端进入吸附塔，使吸附塔逐步升高压力，两端均压升压2ER′与两端均压降压2ED的次数相等。每次两端均压升压2ER′的气体来自不同吸附塔的两端均压降压2ED气体。本段吸附塔两端均压升压2ER′步骤与通常的均压升压ER步骤有所不同，通常的吸附塔均压升压ER步骤气体是从吸附塔的出口端进入，而本段吸附塔两端均压升压2ER′步骤气体是从吸附塔的进出口两端进入。

(10)最终升压FR

两端均压升压2ER′步骤结束后，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对吸附塔进行升压，直至升到吸附压力，也可以利用原料气对已完成均压升ER步骤的吸附塔升压。

第二段变压吸附装置

(1)吸附A

将第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔出口气送入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入合成氨的压缩工段。随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，停止进气，此时吸附结束，出口气中二氧化碳浓度根据生产需要来控制，最低可到几十个ppm出口气也可以将氢气提纯至99.999％(V)。

(2)均压降压ED

吸附结束后，吸附塔内死空间气体中氢、氮气浓度较高，这部分氢、氮气需回收利用。死空间气体分次从吸附塔出口排出进入本段已完成抽空步骤的相应吸附塔升压，每排一次气体，就均压一次，随着均压次数的增加，吸附塔出口处的二氧化碳浓度不断增高。均压次数由吸附压力和吸附结束后吸附塔出口处的二氧化碳浓度决定。

(3)回收RG

均压降压ED结束后，把吸附塔内气体顺向，或逆向，或先顺放后逆放放入缓冲罐，此后再将缓冲罐与第一段变压吸附装置已完成抽真空VC或置换气升压PR步骤的吸附塔连通，对第二段变压吸附装置的氢、氮气加以回收。

(4)逆放BD

回收RG结束后，若吸附塔内气体压力较高，须逆着吸附方向将气体降至常压；若回收RG结束后，吸附塔内气体压力很低，可取消逆放BD步骤。

(5)抽真空VC

回收RG或逆放BD结束后，从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的二氧化碳及其它组分抽出来放空，使吸附剂得到再生。

(6)均压升压ER

抽真空结束后，利用均压降压步骤排出的气体，从出口端进入已完成抽真空步骤的吸附塔，使吸附塔逐步升高压力，均压升压与均压降压的次数相等。每次均压升压的气体来自不同吸附塔的均压降压气体

(7)最终升压FR

均压升压结束后，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对吸附塔进行升压，直至升到吸附压力。

本发明的实施例1：

本发明原料气是合成氨变换气，包括以煤、天然气、油及其它为原料的合成氨变换气。

本实施例的合成氨变换气组成如下：

组  份    H2  N2    CO2   CO   CH4 O2+Ar 总硫    水(汽)

浓度V％ 52～53 17～18  25～28  ≤1～6  1～2    ≤0.8  150mg/Nm3  饱和

温度：≤40℃

压力：0.8MPa(G)

如图3所示，吸附塔A～I共9台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附五次均压程序；吸附塔a～g共7台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附四次均压程序。V为第一段变压吸附装置产品二氧化碳气柜，P1和P2分别为第一段和第二段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～g上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、产品二氧化碳置换P、产品二氧化碳降压D、抽真空VC、置换气升压PR、二段气升压2ER、隔离I、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、回收RG、逆放BD、抽真空VC、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。现以A塔为例，对照图1和图3，说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，A塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在A吸附塔中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在10～13％(V)。

(2)第一次两端均压降步骤，简称两端一均降2E1D′

吸附结束后，打开程控阀3A、3C、7A和7C，A塔内的气体经管道G13和G17进入C塔对C塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A、7C。

(3)第二次两端均压降步骤，简称两端二均降2E2D′

两端一均降2E1D′结束后，打开程控阀4A、4D、7A和7D，A塔内的气体经管道G14和G17进入D塔对D塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D、7A和7D。

(4)第三次两端均压降步骤，简称两端三均降2E3D′

两端二均降2E2D′结束后，打开程控阀4E、11A和11E，A塔内的气体经管道G14和G111进入E塔对E塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4E和11E。

(5)第四次两端均压降步骤，简称两端四均降2E4D′

两端三均降2E3D′结束后，打开程控阀5A、5F和11F，A塔内的气体经管道G15和G111进入F塔对F塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、11A和11F。

(6)第五次两端均压降步骤，简称两端五均降2E5D′

两端四均降2E4D′结束后，打开程控阀5G、12A和12G，A塔内的气体经管道G15和G112进入G塔对G塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G、12A和12G。

(7)产品二氧化碳置换P

两端五均降2E5D′结束后，打开程控阀8A、10A、KV-12a和6I，此时产品二氧化碳经压缩机C、缓冲罐V6、管道G18从A塔底部进口进入吸附塔A，顺着吸附方向对吸附塔A进行置换，被置换出来的气体进入吸附塔I进行升压，当置换出口气中二氧化碳达到规定要求时，关闭程控阀8A、10A、KV-12a和6I，置换压力为0.08MPa(G)。

(8)产品二氧化碳降压D

产品二氧化碳置换P结束后，先打开程控阀8A、KV13b，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳气柜V，当A塔的压力接近气柜V压力时，关闭程控阀8A、KV13b。

(9)抽真空VC

产品二氧化碳降压D结束后，打开程控阀9A，经管道G19、真空泵P1从A塔底部把塔内的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳气柜V，抽真空结束后，关闭程控阀9A。

(10)置换气升压PR

抽真空VC结束后，打开程控阀8C、10C、KV-12a和6A，此时产品二氧化碳经压缩机C、缓冲罐V6、管道G18从A塔底部进口进入吸附塔C，顺着吸附方向对吸附塔C进行置换，被置换出来的气体进入吸附塔A进行升压，当置换出口气中二氧化碳达到规定要求时，关闭程控阀8C、10C、KV-12a和6A。

(11)二段气升压2ER

置换气升压PR结束后，打开程控阀KV-15和10A，缓冲罐V1内的气体进入A塔对A塔进行升压，当缓冲罐V1与吸附塔A的压力基本平衡后，升压结束后，关闭程控阀KV-15和10A。

(12)隔离I

二段气升压2ER结束后，关闭A塔的所有程控阀。也可以通过增加9个程控阀来取消隔离I步骤。

(13)第五次两端均压升步骤，简称两端五均升2E5R′

隔离I结束后，打开程控阀5A、5E、12A和12E，E塔内的气体经管道G15和G112进入A塔对A塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5E、12A和12E。

(14)第四次两端均压升步骤，简称两端四均升2E4R′

两端五均升2E5R′结束后，打开程控阀5A、5F、11A和11F，F塔内的气体经管道G15和G111进入A塔对A塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5F和11F。

(15)第三次两端均压升步骤，简称两端三均升2E3R′

两端四均升2E4R′结束后，打开程控阀4A、4G和11G，G塔内的气体经管道G14和G111进入A塔对A塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀4G、11A和11G。

(16)第二次两端均压升步骤，简称两端二均升2E2R′

两端三均升2E3R′结束后，打开程控阀4H、7A和7H，H塔内的气体经管道G14和G17进入A塔对A塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4H和7H。

(17)第一次两端均压升步骤，简称两端一均升2E1R′

两端二均升2E2R′结束后，打开程控阀3A、3I和7I，I塔内的气体经管道G13和G17进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀3I、7A和7I。

(18)最终升压FR

两端一均升2E1R′结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。

至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～I吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图1。

现以a塔为例，对照图2和图3，说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)回收RG

四均降E4D结束后，打开程控阀KV-15a，将a塔内的气体顺向放入缓冲罐V1，使a塔内的气体压力降到接近缓冲罐V1压力，完成之后，关闭程控阀KV-15a。也可以从吸附塔a的底部将气体放入缓冲罐V1。

(7)逆放BD

回收RG结束后，打开程控阀7a，将a塔内的气体逆向放空，当a塔内的气体降到接近常压时，关闭程控阀7a。

(8)抽真空VC

逆放BD结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(9)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

抽真空VC结束后，打开程控阀5a、5c，c塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5c。

(10)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4d，d塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(11)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4e，e塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4e、4a。

(12)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3f，f塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3f。

(13)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-16，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV 16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～g吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图2。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，氢气回收率大于98.5％(V)，氮气回收率大于95％(V)，二氧化碳回收率大于70％(V)。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为0.8MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降15％，脱碳初始设备投资可节约2.5％，有效气体的回收率提高0.5％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。在本实施例的第二段变压吸附装置工艺步骤中，也可以取消回收RG步骤，但有效气体(氢气、氮气和一氧化碳)的回收率将降低，当第二段变压吸附装置的均压次数够多时，还可取消逆放BD步骤。在此，不一一详述。

本发明的实施例2：

本实施例的变换气组成、温度、吸附剂种类及比例、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)。

如图6所示，吸附塔A～J共10台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附七次均压程序；吸附塔a～i共9台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附六次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。P1和P2分别为第一段和第二段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到99.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～i上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、产品二氧化碳降压D、抽真空VC、二段气升压2ER、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、回收RG、逆放BD、抽真空VC、六均升E6R、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。现以A塔为例，对照图4和图6，说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，A塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在A吸附塔中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在8～13％(V)。

(2)第一次两端均压降步骤，简称两端一均降2E1D′

吸附结束后，打开程控阀3A、3C、7A和7C，A塔内的气体经管道G13和G17进入C塔对C塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A、7C。

(3)第二次两端均压降步骤，简称两端二均降2E2D′

两端一均降2E1D′结束后，打开程控阀4A、4D和7D，A塔内的气体经管道G14和G17进入D塔对D塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D、7A和7D。

(4)第三次两端均压降步骤，简称两端三均降2E3D′

两端二均降2E2D′结束后，打开程控阀4E、11A和11E，A塔内的气体经管道G14和G111进入E塔对E塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4E和11E。

(5)第四次两端均压降步骤，简称两端四均降2E4D′

两端三均降2E3D′结束后，打开程控阀5A、5F和11F，A塔内的气体经管道G15和G111进入F塔对F塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、11A和11F。

(6)第五次两端均压降步骤，简称两端五均降2E5D′

两端四均降2E4D′结束后，打开程控阀5G、12A和12G，A塔内的气体经管道G15和G112进入G塔对G塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G、12A和12G。

(7)第六次两端均压降步骤，简称两端六均降2E6D′

两端五均降2E5D′结束后，打开程控阀6A、6H和12H，A塔内的气体经管道G16和G112进入H塔对H塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6H、12A和12H。

(8)第七次两端均压降步骤，简称两端七均降2E7D′

两端六均降2E6D′结束后，打开程控阀6A、6I、8A和8I，A塔内的气体经管道G16和G18进入I塔对I塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6I、8A和8I。

(9)产品二氧化碳降压D

两端七均降2E7D′结束后，先打开程控阀8A、KV13b，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，当A塔的压力接近V2压力时，关闭程控阀KV13b，再打开程控阀KV13c，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳缓冲罐V3，当A塔的压力接近V3压力时，关闭程控阀8A和KV13c。

(10)抽真空VC

产品二氧化碳降压D结束后，打开程控阀9A，经管道G19、真空泵P1从A塔底部把塔内的二氧化碳抽出来进入产品二氧化碳缓冲罐V3，抽真空结束后，关闭程控阀9A。

(11)二段气升压2ER

抽真空VC结束后，打开程控阀KV-15和10A，缓冲罐V1内的气体进入A塔对A塔进行升压，当缓冲罐V1与吸附塔A的压力基本平衡后，升压结束后，关闭程控阀KV-15和10A。

(12)第七次两端均压升步骤，简称两端七均升2E7R′

二段气升压2ER结束后，打开程控阀6A、6C、8A和8C，C塔内的气体经管道G16和G18进入A塔对A塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀6C、8A和8C。

(13)第六次两端均压升步骤，简称两端六均升2E6R′

两端七均升2E7R′结束后，打开程控阀6D、12A和12D，D塔内的气体经管道G16和G112进入A塔对A塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6D和12D。

(14)第五次两端均压升步骤，简称两端五均升2E5R′

两端六均升2E6R′结束后，打开程控阀5A、5E和12E，E塔内的气体经管道G15和G112进入A塔对A塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀5E、12A和12E。

(15)第四次两端均压升步骤，简称两端四均升2E4R′

两端五均升2E5R′结束后，打开程控阀5F、11A和11F，F塔内的气体经管道G15和G111进入A塔对A塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5F和11F。

(16)第三次两端均压升步骤，简称两端三均升2E3R′

两端四均升2E4R′结束后，打开程控阀4A、4G和11G，G塔内的气体经管道G14和G111进入A塔对A塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀4G、11A和11G。

(17)第二次两端均压升步骤，简称两端二均升2E2R′

两端三均升2E3R′结束后，打开程控阀4H、7A和7H，H塔内的气体经管道G14和G17进入A塔对A塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4H和7H。

(18)第一次两端均压升步骤，简称两端一均升2E1R′

两端二均升2E2R′结束后，打开程控阀3A、3I和7I，I塔内的气体经管道G13和G17进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀3I、7A和7I。

(19)最终升压FR

两端一均升2E1R′结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～J吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图4和图6。

现以a塔为例，对照图5和图6，说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)第五次均压降步骤，简称五均降E5D

四均降E4D结束后，打开程控阀5a、5g，a塔内的气体经管道G25进入g塔对g塔进行五均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(7)第六次均压降步骤，简称六均降E6D

五均降E5D结束后，打开程控阀6a、6h，a塔内的气体经管道G26进入h塔对h塔进行六均升，当a和h塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和5h。

(8)回收RG

六均降E6D结束后，打开程控阀KV-15a，将a塔内的气体顺向放入缓冲罐V1，使a塔内的气体压力降到接近缓冲罐V1压力，完成之后，关闭程控阀KV-15a。也可以从吸附塔a的底部将气体放入缓冲罐V1。

(9)逆放BD

回收RG结束后，打开程控阀7a，将a塔内的气体逆向放空，当a塔内的气体降到接近常压时，关闭程控阀7a。

(10)抽真空VC

逆放BD结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(11)第六次均压升步骤，简称六均升E6R

抽真空VC结束后，打开程控阀6a、6c，c塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a、6c。

(12)第五次均压升步骤，简称五均升E5R

六均升E6R结束后，打开程控阀5a、5d，d塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行五均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5d。

(13)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

五均升E5R结束后，打开程控阀5a、5e，e塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5e。

(14)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4f，f塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4f。

(15)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4g，g塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当g和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4e、4a。

(16)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3h，h塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当h和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3h。

(17)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-16，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～i吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图5和图6。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，氢气回收率大于98.5％(V)，氮气回收率大于95％(V)，二氧化碳回收率大于70％(V)。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降10％，脱碳初始设备投资可节约5％，有效气体的回收率提高0.5％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。在本实施例的第二段变压吸附装置工艺步骤中，也可以取消回收RG步骤，但有效气体(氢气、氮气和一氧化碳)的回收率将降低，当第二段变压吸附装置的均压次数够多时，还可取消逆放BD步骤。在此，不一一详述。

本发明的实施例3：

本实施例的变换气组成、温度、吸附剂种类、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为3.0MPa(G)。

如图9所示，吸附塔A～K共11台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附9次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附七次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。P2为第二段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、吹扫CP、二段气升压2ER、两端九均升2E9R′、隔离I、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、回收RG、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。现以A塔为例，对照图7和图9，说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，A塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在吸附塔A中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在7～10％(V)。

(2)第一次两端均压降步骤，简称两端一均降2E1D′

吸附结束后，打开程控阀3A、3C、11A和11C，A塔内的气体经管道G13和G111进入C塔对C塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A、11C。

(3)第二次两端均压降步骤，简称两端二均降2E2D′

两端一均降2E1D′结束后，打开程控阀4A、4D和11D，A塔内的气体经管道G14和G111进入D塔对D塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D、11A和11D。

(4)第三次两端均压降步骤，简称两端三均降2E3D′

两端二均降2E2D′结束后，打开程控阀4E、12A和12E，A塔内的气体经管道G14和G112进入E塔对E塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4E和12E。

(5)第四次两端均压降步骤，简称两端四均降2E4D′

两端三均降2E3D′结束后，打开程控阀5A、5F和12F，A塔内的气体经管道G15和G112进入F塔对F塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、12A和12F。

(6)第五次两端均压降步骤，简称两端五均降2E5D′

两端四均降2E4D′结束后，打开程控阀5G、13A和13G，A塔内的气体经管道G15和G113进入G塔对G塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G和13G。

(7)第六次两端均压降步骤，简称两端六均降2E6D′

两端五均降2E5D′结束后，打开程控阀6A、6H和13H，A塔内的气体经管道G16和G113进入H塔对H塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀6H、13A和13H。

(8)第七次两端均压降步骤，简称两端七均降2E7D′

两端六均降2E6D′结束后，打开程控阀6I、8A和8I，A塔内的气体经管道G16和G18进入I塔对I塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6I和8I。

(9)第八次两端均压降步骤，简称两端八均降2E8D′

两端七均降2E7D′结束后，打开程控阀7A、7J和8J，A塔内的气体经管道G17和G18进入J塔对J塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀7J、8A和8J。

(10)第九次两端均压降步骤，简称两端九均降2E9D′

两端八均降2E8D′结束后，打开程控阀7K、9A和9K，A塔内的气体经管道G17和G19进入K塔对K塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、7K和9K。

(11)产品二氧化碳降压D

两端九均降2E9D′结束后，先打开程控阀KV-14a，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，当A塔的压力接近V2压力时，关闭程控阀KV14a，再打开程控阀KV14，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳缓冲罐V3，当A塔的压力接近V3压力时，关闭程控阀KV-14。

(12)吹扫CP

产品二氧化碳降压D结束后，打开程控阀10A、KV-16b和KV-14b，经管道G19和G10将A塔内的二氧化碳吹扫出来进入产品二氧化碳缓冲罐V3，当吹扫出来的二氧化碳浓度不能满足生产要求时，关闭程控阀KV-14b，打开程控阀KV-16a，将吹出来的混合气放空，吹扫CP结束后，关闭程控阀9A、10A、KV-16b和KV-16a。

(13)二段气升压2ER

吹扫CP结束后，打开程控阀KV-15和10A，缓冲罐V1内的气体进入A塔对A塔进行升压，当缓冲罐V1与吸附塔A的压力基本平衡后，关闭程控阀KV-15和10A。

(14)第九次两端均压升步骤，简称两端九均升2E9R′

二段气升压2ER结束后，打开程控阀7A、7B、9A和9B，B塔内的气体经管道G19和G17进入A塔对A塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和B塔压力基本平衡后，关闭程控阀7B、9A和9B。

(15)隔离I

两端九均升2E9R′结束后，关闭A塔的所有程控阀。也可以通过增加11个程控阀来取消隔离I步骤。

(16)第八次两端均压升步骤，简称两端八均升2E8R′

隔离I结束后，打开程控阀7A、7C、8A和8C，C塔内的气体经管道G17和G18进入A塔对A塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、、7C和8C。

(17)第七次两端均压升步骤，简称两端七均升2E7R′

两端八均升2E8R′结束后，打开程控阀6A、6D和8D，D塔内的气体经管道G16和G18进入A塔对A塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀6D、8A和8D。

(18)第六次两端均压升步骤，简称两端六均升2E6R′

两端七均升2E7R′结束后，打开程控阀6E、13A和13E，E塔内的气体经管道G16和G113进入A塔对A塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6E和13E。

(19)第五次两端均压升步骤，简称两端五均升2E5R′

两端六均升2E6R′结束后，打开程控阀5A、5F和13F，F塔内的气体经管道G15和G113进入A塔对A塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、13A和13F。

(20)第四次两端均压升步骤，简称两端四均升2E4R′

两端五均升2E5R′结束后，打开程控阀5G、12A和12G，G塔内的气体经管道G15和G112进入A塔对A塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G和12G。

(21)第三次两端均压升步骤，简称两端三均升2E3R′

两端四均升2E4R′结束后，打开程控阀4A、4H和12H，H塔内的气体经管道G14和G112进入A塔对A塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀4H、12A和12H。

(22)第二次两端均压升步骤，简称两端二均升2E2R′

两端三均升2E3R′结束后，打开程控阀4I、11A和11I，I塔内的气体经管道G14和G111进入A塔对A塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4I和11I。

(23)第一次两端均压升步骤，简称两端一均升2E1R′

两端二均升2E2R′结束后，打开程控阀3A、3J和11J，J塔内的气体经管道G13和G111进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀3J、11A和11J。

(24)最终升压FR

两端一均升2E1R′结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～K吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图7和图9。

现以a塔为例，对照图8和图9，说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)第五次均压降步骤，简称五均降E5D

四均降E4D结束后，打开程控阀5a、5g，a塔内的气体经管道G25进入g塔对g塔进行五均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(7)第六次均压降步骤，简称六均降E6D

五均降E5D结束后，打开程控阀6a、6h，a塔内的气体经管道G26进入h塔对h塔进行六均升，当a和h塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和6h。

(8)第七次均压降步骤，简称七均降E7D

六均降E6D结束后，打开程控阀6a、6i，a塔内的气体经管道G26进入i塔对i塔进行七均升，当a和i塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和6i。

(9)回收RG

七均降E7D结束后，打开程控阀9a、KV-15a，将a塔内的气体顺向放入缓冲罐V1，使a塔内的气体压力降到接近缓冲罐V1压力，完成之后，关闭程控阀9a、KV-15a。也可以从吸附塔a的底部将气体放入缓冲罐V1。

(10)逆放BD

回收RG结束后，打开程控阀7a，将a塔内的气体逆向放空，当a塔内的气体降到接近常压时，关闭程控阀7a。

(11)抽真空VC

逆放BD结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(12)第七次均压升步骤，简称七均升E7R

抽真空VC结束后，打开程控阀6a、6c，c塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6c。

(13)第六次均压升步骤，简称六均升E6R

七均升E7R结束后，打开程控阀6d，d塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a、6d。

(14)第五次均压升步骤，简称五均升E5R

六均升E6R结束后，打开程控阀5a、5e，e塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行五均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5e。

(15)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

五均升E5R结束后，打开程控阀5f，f塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5f。

(16)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4g，g塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当g和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4g。

(17)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4h，h塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当h和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4h、4a。

(18)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3i，i塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当i和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3i。

(19)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-l6，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～i吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图8和图9。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，氢气回收率大于98.5％(V)，氮气回收率大于95％(V)，二氧化碳回收率大于70％(V)。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降10％，脱碳初始设备投资可节约5％，有效气体的回收率提高0.5％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。在本实施例的第二段变压吸附装置工艺步骤中，也可以取消回收RG步骤，但有效气体(氢气、氮气和一氧化碳)的回收率将降低，当第二段变压吸附装置的均压次数够多时，还可取消逆放BD步骤。在此，不一一详述。

本发明的实施例4：

本实施例的变换气组成、温度、吸附剂种类、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)。

如图12所示，吸附塔A～K共11台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附9次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附七次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。P2为第二段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。现以A塔为例，对照图10和图12，说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，A塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在吸附塔A中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在9～10％(V)。

(2)第一次两端均压降步骤，简称两端一均降2E1D′

吸附结束后，打开程控阀3A、3C、11A和11C，A塔内的气体经管道G13和G111进入C塔对C塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A、11C。

(3)第二次两端均压降步骤，简称两端二均降2E2D′

两端一均降2E1D′结束后，打开程控阀4A、4D和11D，A塔内的气体经管道G14和G111进入D塔对D塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D、11A和11D。

(4)第三次两端均压降步骤，简称两端三均降2E3D′

两端二均降2E2D′结束后，打开程控阀4E、12A和12E，A塔内的气体经管道G14和G112进入E塔对E塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4E和12E。

(5)第四次两端均压降步骤，简称两端四均降2E4D′

两端三均降2E3D′结束后，打开程控阀5A、5F和12F，A塔内的气体经管道G15和G112进入F塔对F塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、12A和12F。

(6)第五次两端均压降步骤，简称两端五均降2E5D′

两端四均降2E4D′结束后，打开程控阀5G、13A和13G，A塔内的气体经管道G15和G113进入G塔对G塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G和13G。

(7)第六次两端均压降步骤，简称两端六均降2E6D′

两端五均降2E5D′结束后，打开程控阀6A、6H和13H，A塔内的气体经管道G16和G113进入H塔对H塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀6H、13A和13H。

(8)第七次两端均压降步骤，简称两端七均降2E7D′

两端六均降2E6D′结束后，打开程控阀6I、8A和8I，A塔内的气体经管道G16和G18进入I塔对I塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6I和8I。

(9)第八次两端均压降步骤，简称两端八均降2E8D′

两端七均降2E7D结束后，打开程控阀7A、7J和8J，A塔内的气体经管道G17和G18进入J塔对J塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀7J、8A和8J。

(10)第九次两端均压降步骤，简称两端九均降2E9D′

两端八均降2E8D′结束后，打开程控阀7K、9A和9K，A塔内的气体经管道G17和G19进入K塔对K塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、7K和9K。

(11)产品二氧化碳降压D

两端九均降2E9D′结束后，先打开程控阀KV-15b，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，当A塔的压力接近V2压力时，关闭程控阀KV15b，再打开程控阀KV15a，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳缓冲罐V3，当A塔的压力接近V3压力时，关闭程控阀KV-15a和9A。

(12)第九次两端均压升步骤，简称两端九均升2E9R′

产品二氧化碳降压D结束后，打开程控阀7A、7B、9A和9B，B塔内的气体经管道G19和G17进入A塔对A塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和B塔压力基本平衡后，关闭程控阀7B、9A和9B。

(13)第八次两端均压升步骤，简称两端八均升2E8R′

两端九均升2E9R′结束后，打开程控阀7A、7C、8A和8C，C塔内的气体经管道G17和G18进入A塔对A塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、、7C和8C。

(14)第七次两端均压升步骤，简称两端七均升2E7R′

两端八均升2E8R′结束后，打开程控阀6A、6D和8D，D塔内的气体经管道G16和G18进入A塔对A塔进行两端七次均压升压(简称2E7R′)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀6D、8A和8D。

(15)第六次两端均压升步骤，简称两端六均升2E6R′

两端七均升2E7R′结束后，打开程控阀6E、13A和13E，E塔内的气体经管道G16和G113进入A塔对A塔进行两端六次均压升压(简称2E6R′)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A、6E和13E。

(16)第五次两端均压升步骤，简称两端五均升2E5R′

两端六均升2E6R′结束后，打开程控阀5A、5F和13F，F塔内的气体经管道G15和G113进入A塔对A塔进行两端五次均压升压(简称2E5R′)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F、13A和13F。

(17)第四次两端均压升步骤，简称两端四均升2E4R′

两端五均升2E5R′结束后，打开程控阀5G、12A和12G，G塔内的气体经管道G15和G112进入A塔对A塔进行两端四次均压升压(简称2E4R′)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A、5G和12G。

(18)第三次两端均压升步骤，简称两端三均升2E3R′

两端四均升2E4R′结束后，打开程控阀4A、4H和12H，H塔内的气体经管道G14和G112进入A塔对A塔进行两端三次均压升压(简称2E3R′)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀4H、12A和12H。

(19)第二次两端均压升步骤，简称两端二均升2E2R′

两端三均升2E3R′结束后，打开程控阀4I、11A和11I，I塔内的气体经管道G14和G111进入A塔对A塔进行两端二次均压升压(简称2E2R′)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A、4I和11I。

(20)第一次两端均压升步骤，简称两端一均升2E1R′

两端二均升2E2R′结束后，打开程控阀3A、3J和11J，J塔内的气体经管道G13和G111进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称2E1R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀3J、11A和11J。

(21)最终升压FR

两端一均升2E1R′结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～K吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图10和图12。

现以a塔为例，对照图11和图12，说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)第五次均压降步骤，简称五均降E5D

四均降E4D结束后，打开程控阀5a、5g，a塔内的气体经管道G25进入g塔对g塔进行五均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(7)第六次均压降步骤，简称六均降E6D

五均降E5D结束后，打开程控阀6a、6h，a塔内的气体经管道G26进入h塔对h塔进行六均升，当a和h塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和6h。

(8)第七次均压降步骤，简称七均降E7D

六均降E6D结束后，打开程控阀6a、6i，a塔内的气体经管道G26进入i塔对i塔进行七均升，当a和i塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和6i。

(9)逆放BD

回收RG结束后，打开程控阀7a，将a塔内的气体逆向放空，当a塔内的气体降到接近常压时，关闭程控阀7a。

(10)抽真空VC

逆放BD结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(11)第七次均压升步骤，简称七均升E7R

抽真空VC结束后，打开程控阀6a、6c，c塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6c。

(12)第六次均压升步骤，简称六均升E6R

七均升E7R结束后，打开程控阀6d，d塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a、6d。

(13)第五次均压升步骤，简称五均升E5R

六均升E6R结束后，打开程控阀5a、5e，e塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行五均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5e。

(14)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

五均升E5R结束后，打开程控阀5f，f塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5f。

(15)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4g，g塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当g和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4g。

(16)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4h，h塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当h和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4h、4a。

(17)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3i，i塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当i和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3i。

(18)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-16，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～i吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图11和图12。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，氢气回收率大于98.5％(V)，氮气回收率大于95％(V)，二氧化碳回收率大于70％(V)。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降10％，脱碳初始设备投资可节约5％，有效气体的回收率提高3％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。在本实施例的第二段变压吸附装置工艺步骤中，也可以取消回收RG步骤，但有效气体(氢气、氮气和一氧化碳)的回收率将降低，当第二段变压吸附装置的均压次数够多时，还可取消逆放BD步骤。在此，不一一详述。

本发明的实施例5：

本实施例的变换气组成、温度、吸附剂种类、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为2.0MPa(G)。

如图15所示，吸附塔A～K共11台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附9次均压程序；吸附塔a～j共10台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附七次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。P2为第二段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～j上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、两端八均降2E8D′、两端九均降2E9D′、产品二氧化碳降压D、两端九均升2E9R′、两端八均升2E8R′、七均升E7R、六均升E6R、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均降E6D、七均降E7D、逆放BD、抽真空VC、七均升E7R、六均升E6R、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。现以A塔为例，对照图13和图15，说明本实施例第一段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，A塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1A、2A，变换气经管道G11进入吸附塔A，在吸附塔A中，吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2A流出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，随着时间的推移，吸附剂吸附的水、有机硫和无机硫及二氧化碳等组分的总量不断增加，当吸附剂吸附上述组分饱和时，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1A、2A，出口气中二氧化碳浓度控制在9～10％(V)。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附结束后，打开程控阀3A和3C，A塔内的气体经管道G13进入C塔对C塔进行一次均压升压(简称E1R)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀3A。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4A和4D，A塔内的气体经管道G14进入D塔对D塔进行二次均压升压(简称E2R)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀4D。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4E，A塔内的气体经管道G14进入E塔对E塔进行三次均压升压(简称E3R)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A和4E。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5A和5F，A塔内的气体经管道G15进入F塔对F塔进行四次均压升压(简称E4R)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F。

(6)第五次均压降步骤，简称五均降E5D

四均降E4D结束后，打开程控阀5G，A塔内的气体经管道G15进入G塔对G塔进行五次均压升压(简称E5R)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A和5G。

(7)第六次均压降步骤，简称六均降E6D

五均降E5D结束后，打开程控阀6A和6H，A塔内的气体经管道G16进入H塔对H塔进行六次均压升压(简称E6R)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀6H。

(8)第七次均压降步骤，简称七均降E7D

六均降E6D结束后，打开程控阀6I，A塔内的气体经管道G16进入I塔对I塔进行七次均压升压(简称E7R)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A和6I。

(9)第八次两端均压降步骤，简称两端八均降2E8D′

七均降E7D结束后，打开程控阀7A、7J、8A和8J，A塔内的气体经管道G17和G18进入J塔对J塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀7J和8J。

(10)第九次两端均压降步骤，简称两端九均降2E9D′

两端八均降2E8D′结束后，打开程控阀7K和8K，A塔内的气体经管道G17和G18进入K塔对K塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和K塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、7K、8A和8K。

(11)产品二氧化碳降压D

两端九均降2E9D′结束后，先打开程控阀9A和KV-15b，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，当A塔的压力接近V2压力时，关闭程控阀KV15b，再打开程控阀KV15a，将A塔内的产品二氧化碳降压放入产品二氧化碳缓冲罐V3，当A塔的压力接近V3压力时，关闭程控阀KV-15a和9A。

(12)第九次两端均压升步骤，简称两端九均升2E9R′

产品二氧化碳降压D结束后，打开程控阀7A、7B、8A和8B，B塔内的气体经管道G18和G17进入A塔对A塔进行两端九次均压升压(简称2E9R′)，当A和B塔压力基本平衡后，关闭程控阀7B和8B。

(13)第八次两端均压升步骤，简称两端八均升2E8R′

两端九均升2E9R′结束后，打开程控阀7C和8C，C塔内的气体经管道G17和G18进入A塔对A塔进行两端八次均压升压(简称2E8R′)，当A和C塔压力基本平衡后，关闭程控阀7A、、7C、8A和8C。

(14)第七次均压升步骤，简称七均升E7R

两端八均升2E8R′结束后，打开程控阀6A和6D，D塔内的气体经管道G16进入A塔对A塔进行七次均压升压(简称E7R)，当A和D塔压力基本平衡后，关闭程控阀6D。

(15)第六次均压升步骤，简称六均升E6R

七均升E7R结束后，打开程控阀6E，E塔内的气体经管道G16进入A塔对A塔进行六次均压升压(简称E6R)，当A和E塔压力基本平衡后，关闭程控阀6A和6E。

(16)第五次均压升步骤，简称五均升E5R

六均升E6R结束后，打开程控阀5A和5F，F塔内的气体经管道G15进入A塔对A塔进行五次均压升压(简称E5R)，当A和F塔压力基本平衡后，关闭程控阀5F。

(17)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

五均升E5R结束后，打开程控阀5G，G塔内的气体经管道G15进入A塔对A塔进行四次均压升压(简称E4R)，当A和G塔压力基本平衡后，关闭程控阀5A和5G。

(18)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4A和4H，H塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行三次均压升压(简称E3R)，当A和H塔压力基本平衡后，关闭程控阀4H。

(19)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4I，I塔内的气体经管道G14进入A塔对A塔进行二次均压升压(简称E2R)，当A和I塔压力基本平衡后，关闭程控阀4A和4I。

(20)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3A和3J，J塔内的气体经管道G13进入A塔对A塔进行两端一次均压升压(简称E1R)，当A和J塔压力基本平衡后，关闭程控阀3J。

(21)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-12，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对A塔进行升压，当A塔压力升至接近吸附压力时，关闭程控阀KV-12、3A。也可以用原料气对A塔进行最终升压FR。至此，A塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。B～K吸附塔与A塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图13和图15。

现以a塔为例，对照图14和图15，说明本实施例第二段变压吸附装置吸附塔在一个循环过程中的工艺步骤：

(1)吸附A

此时，a塔已完成最终升压FR步骤，打开程控阀1a、2a，中间混合气经管道G21进入吸附塔a，在a吸附塔中，吸附剂选择性地吸附第一段变压吸附装置出口气中的二氧化碳等组分，未吸附的少量二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端经程控阀2a流出进入合成氨的压缩工段，随着时间的推移，吸附剂吸附的二氧化碳总量不断增加，当吸附剂吸附二氧化碳饱和时，出口气中二氧化碳浓度控制在0.2％(V)以下，关闭程控阀1a、2a，停止进气，此时吸附结束，关闭程控阀1a、2a。

(2)第一次均压降步骤，简称一均降E1D

吸附A结束后，打开程控阀3a、3c，a塔内的气体经管道G23进入c塔对c塔进行一均升，当a和c塔压力基本平衡后，关闭程控阀3a。

(3)第二次均压降步骤，简称二均降E2D

一均降E1D结束后，打开程控阀4a、4d，a塔内的气体经管道G24进入d塔对d塔进行二均升，当a和d塔压力基本平衡后，关闭程控阀4d。

(4)第三次均压降步骤，简称三均降E3D

二均降E2D结束后，打开程控阀4e，a塔内的气体经管道G24进入e塔对e塔进行三均升，当a和e塔压力基本平衡后，关闭程控阀4a。

(5)第四次均压降步骤，简称四均降E4D

三均降E3D结束后，打开程控阀5a、5f，a塔内的气体经管道G25进入f塔对f塔进行四均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(6)第五次均压降步骤，简称五均降E5D

四均降E4D结束后，打开程控阀5a，5g，a塔内的气体经管道G25进入g塔对g塔进行五均升，当a和f塔压力基本平衡后，关闭程控阀5f。

(7)第六次均压降步骤，简称六均降E6D

五均降E5D结束后，打开程控阀6a、6h，a塔内的气体经管道G26进入h塔对h塔进行六均升，当a和h塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和6h。

(8)第七次均压降步骤，简称七均降E7D

六均降E6D结束后，打开程控阀6a、6i，a塔内的气体经管道G26进入i塔对i塔进行七均升，当a和i塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a和6i。

(9)逆放BD

回收RG结束后，打开程控阀7a，将a塔内的气体逆向放空，当a塔内的气体降到接近常压时，关闭程控阀7a。

(10)抽真空VC

逆放BD结束后，打开程控阀8a，经管道G27、真空泵P2从a塔底部把塔内的气体抽出来放空，抽真空结束后，关闭程控阀8a。

(11)第七次均压升步骤，简称七均升E7R

抽真空VC结束后，打开程控阀6a、6c，c塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当c和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6c。

(12)第六次均压升步骤，简称六均升E6R

七均升E7R结束后，打开程控阀6d，d塔内的气体经管道G26进入a塔对a塔进行六均升，当d和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀6a、6d。

(13)第五次均压升步骤，简称五均升E5R

六均升E6R结束后，打开程控阀5a、5e，e塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行五均升，当e和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5e。

(14)第四次均压升步骤，简称四均升E4R

五均升E5R结束后，打开程控阀5f，f塔内的气体经管道G25进入a塔对a塔进行四均升，当f和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀5a、5f。

(15)第三次均压升步骤，简称三均升E3R

四均升E4R结束后，打开程控阀4a、4g，g塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行三均升，当g和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4g。

(16)第二次均压升步骤，简称二均升E2R

三均升E3R结束后，打开程控阀4h，h塔内的气体经管道G24进入a塔对a塔进行二均升，当h和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀4h、4a。

(17)第一次均压升步骤，简称一均升E1R

二均升E2R结束后，打开程控阀3a、3i，i塔内的气体经管道G23进入a塔对a塔进行一均升，当i和a塔压力基本平衡后，关闭程控阀3i。

(18)最终升压FR

一均升E1R结束后，打开程控阀KV-16，利用处于吸附步骤的吸附塔出口气从顶端对a塔进行升压，当a塔压力升至吸附压力时，关闭程控阀KV-16、3a。

至此，a塔完成了一个循环，又可进入下一个循环。b～i吸附塔与a塔的循环步骤一样，只是时间上是相互错开的，见图14和图15。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，氢气回收率大于98.5％(V)，氮气回收率大于95％(V)，二氧化碳回收率大于70％(V)。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为2.0MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降10％，脱碳初始设备投资可节约5％，有效气体的回收率提高0.5％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。在本实施例的第二段变压吸附装置工艺步骤中，也可以取消回收RG步骤，但有效气体(氢气、氮气和一氧化碳)的回收率将降低，当第二段变压吸附装置的均压次数够多时，还可取消逆放BD步骤。在此，不一一详述。

本发明的实施例6：

本实施例的变换气组成、温度、吸附剂种类、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为0.8MPa(G)。

吸附塔A～I共9台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附7次均压程序；吸附塔a～g共7台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附四次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。P2为第二段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～g上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′，两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、抽真空VC、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、逆放BD、抽真空VC、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，氢气回收率大于98.5％(V)，氮气回收率大于95％(V)，二氧化碳回收率大于70％(V)。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为0.8MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降10％，脱碳初始设备投资可节约5％，有效气体的回收率提高0.5％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。在本实施例的第二段变压吸附装置工艺步骤中，也可以取消回收RG步骤，但有效气体(氢气、氮气和一氧化碳)的回收率将降低，当第二段变压吸附装置的均压次数够多时，还可取消逆放BD步骤。在此，不一一详述。

本发明的实施例7：

本实施例的变换气组成、温度、吸附剂种类、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命等条件与实施例1完全一致，本实施例的吸附压力为0.8MPa(G)。

吸附塔A～I共9台组成第一段变压吸附装置，吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及细孔硅胶，运行单塔吸附7次均压程序；吸附塔a～g共7台组成第二段变压吸附装置，吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，运行单塔吸附四次均压程序，通过真空泵P2利用真空管线G27对吸附塔抽真空。P2为第二段变压吸附装置真空泵。本实施例第一段变压吸附装置把二氧化碳提纯到98.5％(V)以上，用于合成尿素，第二段变压吸附装置作用是把第一段变压吸附装置的出口气进一步净化，使第二段变压吸附装置吸附塔a～g上端出口的氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，以满足合成氨下一步工序的需要。

变换气进入第一段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附变换气中的水、有机硫、无机硫及二氧化碳等组分，未吸附的部分二氧化碳和不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入第二段变压吸附装置处于吸附步骤的吸附塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳，不易吸附的一氧化碳、甲烷、氮、氢气等组分从出口端排出进入压缩工段。第一段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端一均降2E1D′、两端二均降2E2D′、两端三均降2E3D′、两端四均降2E4D′、两端五均降2E5D′、两端六均降2E6D′、两端七均降2E7D′、抽真空VC、二段升2ER、两端七均升2E7R′、两端六均升2E6R′、两端五均升2E5R′、两端四均升2E4R′、两端三均升2E3R′、两端二均升2E2R′、两端一均升2E1R′、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第一段变压吸附装置在产品二氧化碳降压D步骤获得的气体即为产品二氧化碳，第二段变压吸附装置的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、一均降E1D、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、回收RC、抽真空VC、四均升E4R、三均升E3R、二均升E2R、一均升E1R、最终升压FR变压吸附工艺步骤，第二段变压吸附装置正处于吸附步骤的吸附塔出口排出的混合气主要为氮、氢气产品，其中还含有少量的一氧化碳和甲烷。

本实施例结果为产品二氧化碳纯度为98.5％(V)，产品氢、氮气中二氧化碳浓度小于0.2％(V)，氢气回收率大于98.5％(V)，氮气回收率大于95％(V)，二氧化碳回收率大于70％(V)。

对于本实施例，采用本发明的特定吸附剂组合，在其它条件(吸附压力为0.8MPa(G)、变换气组成及温度、吸附循环时间、动力设备性能、仪器仪表及控制功能、专用程控阀及液压***结构和寿命)相同的情况下，每吨合成氨脱碳电耗平均下降10％，脱碳初始设备投资可节约5％，有效气体的回收率提高0.5％(V)左右。根据合成氨生产工艺需要，也可以在本实施例第二段变压吸附装置中将氢气提纯到99.999％(V)以上。在本实施例的第二段变压吸附装置工艺步骤中，当第二段变压吸附装置的均压次数够多时，还可取消逆放BD步骤。在此，不一一详述。

Claims (30)

1、一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于此方法采用两段变压吸附装置串联操作，合成氨变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。

2、根据权利要求1所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤吸附A之后增加顺向均压降压ED。

3、根据权利要求1所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤产品二氧化碳降压D之后增加吹扫CP步骤。

4、根据权利要求1所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤产品二氧化碳降压D之后增加抽真空VC步骤。

5、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加混合气降压D1步骤。

6、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加置换P步骤，置换吸附塔的出口气进入其它***或放空。

7、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔进行置换P步骤时，置换吸附塔的出口气对第一段变压吸附气体分离装置的另一吸附塔升压，同时在两端均压升压2ER′之前进行置换气升压PR。

8、根据权利要求6所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤混合气降压D1之后增加置换P步骤，置换吸附塔的出口气进入其它***或放空。

9、根据权利要求4所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤抽真空VC步骤之后增加二段气升压2ER步骤，上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

10、根据权利要求4所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤抽真空VC步骤之后增加二段气升压2ER步骤，以及两端均压降压2ED′之后增加混合气降压D1步骤；上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

11、根据权利要求4所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤抽真空VC步骤之后增加二段气升压2ER步骤以及两端均压降压，上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

12、根据权利要求4所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤抽真空VC步骤之后增加二段气升压2ER步骤，以及两端均压降压2ED′之后增加置换P步骤，置换吸附塔的出口气对第一段变压吸附气体分离装置的另一吸附塔升压，同时在两端均压升压2ER′之前进行置换气升压PR；上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

13、根据权利要求4所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第二段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤均压降压ED之后增加回收RG步骤，同时在第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤抽真空VC步骤之后增加二段气升压2ER步骤；以及两端均压降压2ED′之后顺次增加混合气降压D1步骤和置换P步骤，置换吸附塔的出口气进入其它***或放空；上述第二段变压吸附气体分离装置吸附塔回收RG步骤与第一段变压吸附气体分离装置吸附塔二段气升压2ER步骤之间通过缓冲罐V1连接。

14、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

15、根据权利要求5所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

16、根据权利要求9所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

17、根据权利要求6所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4，再放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，最后放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳置换气缓冲罐V5。

18、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入产品二氧化碳气柜V，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

19、根据权利要求6所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4，其次放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，最后放入产品二氧化碳气柜V，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳置换气中间缓冲罐V4的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳置换气缓冲罐V5。

20、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附装置吸附塔内由下到上装填的吸附剂为活性氧化铝及细孔硅胶，或活性氧化铝、活性炭及细孔硅胶，第二段变压吸附装置吸附塔内装填的吸附剂为细孔硅胶，或分子筛。

21、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附装置吸附步骤出口气中二氧化碳的平均浓度为7～15％(V)。

22、一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于此方法采用两段变压吸附装置串联操作，合成氨变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、抽真空VC、两端均压升压2ER′，最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、逆放BD、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。

23、根据权利要求22所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加混合气降压D1步骤。

24、根据权利要求22所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加置换P步骤，置换吸附塔的出口气进入其它***或放空。

25、一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于此方法采用两段变压吸附装置串联操作，合成氨变换气首先进入第一段变压吸附气体分离装置，变换气中的二氧化碳部分被脱除并提浓为产品二氧化碳，从第一段变压吸附气体分离装置吸附塔出口得到的中间混合气进入第二段变压吸附气体分离装置，将中间混合气中的杂质吸附下来，未被吸附的气体作为产品气进入下一工段，第一段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、两端均压降压2ED′、产品二氧化碳降压D、两端均压升压2ER′、最终升压FR工艺步骤，第二段变压吸附气体分离装置吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降压ED、回收RG、抽真空VC、均压升压ER、最终升压FR工艺步骤。

26、根据权利要求25所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加混合气降压D1步骤。

27、根据权利要求25所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤两端均压降压2ED′之后增加置换P步骤，置换吸附塔的出口气进入其它***或放空。

28、根据权利要求27所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔进行置换P步骤时，置换吸附塔的出口气对第一段变压吸附气体分离装置的另一吸附塔升压，同时在两端均压升压2ER′之前进行置换气升压PR。

29、根据权利要求25所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤混合气降压D1之后增加置换P步骤，置换吸附塔的出口气进入其它***或放空。

30、根据权利要求25所述的一种改进的两段变压吸附脱碳方法，其特征在于第一段变压吸附气体分离装置吸附塔工艺循环步骤中，产品二氧化碳降压D步骤执行时，将产品二氧化碳首先放入产品二氧化碳中间缓冲罐V2，再放入产品二氧化碳缓冲罐V3，产品二氧化碳中间缓冲罐V2的气体通过压力或流量调节放入产品二氧化碳缓冲罐V3。

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