本發(fā)明涉及從混合氣體輸入料流(stream)中精煉二氧化碳的方法和系統(tǒng)，特別是使用正變壓吸附法。更具體而言，本發(fā)明涉及包括在變壓吸附過程的排出(venting)階段取出中間級分(intermediate?fraction)的方法以及被配置為執(zhí)行此方法的系統(tǒng)。中間級分可以與輸入混合氣體料流相結(jié)合，以增加輸入混合氣體料流中的二氧化碳的濃度。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)、燃燒以及其他碳密集型過程產(chǎn)生的尾氣(exhaust?gas)包含混合有其他氣體(例如氮氣)的不同含量的二氧化碳。眾所周知，二氧化碳排放是氣候變化的主要驅(qū)動因素，但二氧化碳一經(jīng)排放就會迅速擴散到大氣中，二氧化碳的濃度會被稀釋，以至于去除它在技術(shù)和經(jīng)濟上都具有挑戰(zhàn)性。因此，期望的是在二氧化碳被釋放到大氣中之前，從各種混合氣體來源中精煉(即濃縮)并收集二氧化碳，然后加以利用或封存。

2、雖然從某些意義上講，從混合廢氣料流中完全去除二氧化碳顯然是期望的，但費用可能昂貴到令人望而卻步，而且其并不總是必要的。此外，雖然許多二氧化碳去除技術(shù)旨在提供二氧化碳濃度非常高的精制二氧化碳料流，但這并不總是期望的。例如，在精制的二氧化碳輸出將用于下游行業(yè)(例如建筑業(yè)或農(nóng)業(yè))的情況下，可能需要的是較低濃度的二氧化碳，這就需要對精制的二氧化碳進行重新稀釋，因此，在將二氧化碳精煉到不必要的高濃度時，浪費了資源。

3、此外，目前的許多二氧化碳精煉技術(shù)體積龐大(bulky)、重量高、占地面積大，這限制了它們在需要緊湊輕便系統(tǒng)的應用中的適用性。對于需要濃重的胺水溶液的胺水洗滌系統(tǒng)(aqueous?amine?scrubbing?system)來說尤其如此。胺洗滌過程也是高能耗過程，因為其需要將胺水溶液加熱到高溫，以便釋放化學吸附(chemisorbed)的二氧化碳。

4、變壓吸附(psa)過程則不依賴于加熱。在psa過程中，二氧化碳會優(yōu)先于輸入氣體料流中的非極性氣體(諸如，氮氣和氧氣)在高壓下被固體吸附劑吸附。非極性氣體被分開地排出后，二氧化碳才會在較低的壓強下從吸附劑中解吸(desorb)出來，然后被收集起來。在吸附循環(huán)中，用于吸附二氧化碳的典型壓強為10-30巴。

5、與變溫法相比，psa是一種低能耗技術(shù)，在吸附或解吸過程中不需要高溫。

6、由于沒有熱滯后(thermal?lag)，psa也是一種比變溫技術(shù)快得多的技術(shù)，這意味著吸附/解吸循環(huán)可以在幾秒到幾分鐘的時間尺度內(nèi)相對快速地進行。

7、然而，psa仍然需要在對氣體進行壓縮時所消耗的能量。此外，還期望的是提高psa系統(tǒng)的吞吐量，并且減小其重量和占地面積，以拓寬可以對其進行部署的應用的范圍。

8、fr?2890575?a1公開了一種用于真空變壓吸附的裝置，其中，真空壓強用于在排放過程中進一步降低吸附容器中的壓強。該裝置包括與由廢氣驅(qū)動的渦輪共用一個軸(axle)的通用壓縮機。然而，就過程的其他方面而言，其公開內(nèi)容很寬泛，并且沒有很好地進行限定或定義。

9、因此，需要一種結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、速度快且節(jié)能的從混合氣體輸入料流中精煉二氧化碳的裝置，其在輸入濃度的范圍上提供可調(diào)諧的二氧化碳輸出濃度，以滿足要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種從包含二氧化碳的輸入混合氣體料流中精煉二氧化碳的方法。所述方法包括將壓縮后的輸入混合氣體料流的第一部分引入到含有二氧化碳吸附劑材料的第一吸附容器中，以在第一吸附容器內(nèi)提供第一壓縮氣體混合物。方法還包括從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分(depletedfraction)，二氧化碳貧化級分的二氧化碳濃度低于輸入混合氣體料流的二氧化碳濃度。方法還包括從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的中間級分。方法還包括從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分(enriched?fraction)，二氧化碳富集級分的二氧化碳濃度高于輸入混合氣體料流的二氧化碳濃度。第一壓縮氣體混合物的中間級分的二氧化碳濃度高于輸入氣體混合物的二氧化碳濃度，但低于第一壓縮氣體混合物的富集級分的二氧化碳濃度。收集第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分。將第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分引入到含有二氧化碳吸附劑材料的第二吸附容器中，以在第二吸附容器內(nèi)提供第二壓縮氣體混合物。從第二吸附容器中排出第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分。從第二吸附容器中排出第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分；以及收集第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分。

2、由于中間級分的二氧化碳濃度高于輸入混合氣體料流的二氧化碳濃度，因此，在后續(xù)psa循環(huán)中，中間級分通過與輸入混合氣體料流混合，使進料到系統(tǒng)的吸附容器中的壓縮后的氣體混合物中的二氧化碳的濃度富集化(即增加)。特別是，在后續(xù)psa循環(huán)中，中間級分與輸入混合氣體料流的一部分相結(jié)合或混合，以提供壓縮后的氣體混合物。以這種方式排出和使用中間(intermediate)(或“中部(middle)”)級分可以稱為“階段式”變壓吸附。

3、可以理解的是，吸附容器可以被有效地鏈接以形成鏈條/循環(huán)，其中，來自一個吸附容器的中間級分與用于鏈條/循環(huán)中的下一個吸附容器的輸入混合氣體料流一起使用。

4、使用來自前一個psa循環(huán)中的排出的中間級分對psa循環(huán)中使用的輸入混合氣體料流進行富集化可以提供許多優(yōu)點。

5、首先，雖然中間級分的二氧化碳濃度高于輸入混合氣體料流的二氧化碳濃度，但如果將中間級分納入富集級分中，則中間級分會稀釋富集級分的濃度。但是，在不捕獲二氧化碳的情況下簡單地釋放排出的中間級分則會影響系統(tǒng)的效率。通過系統(tǒng)來回收中間級分避免了稀釋富集級分，同時還避免了系統(tǒng)中二氧化碳的損失。

6、其次，可以根據(jù)需要來調(diào)整在其間(between?which)排出中間級分的吸附容器內(nèi)的壓強限值，以及在其間排出其他級分的壓強限值，以便定制(tailor)由系統(tǒng)輸出的富集級分的二氧化碳濃度。例如，可以降低停止排出中間級分的壓強下限，以提高富集級分的二氧化碳濃度，或者可以提高停止排出中間級分的壓強下限，以降低富集級分的二氧化碳濃度。由于中間級分在整個系統(tǒng)中循環(huán)使用，而不是被排出到大氣中，因此，這提供了定制由系統(tǒng)輸出的富集級分的二氧化碳濃度的靈活性，而不會降低由系統(tǒng)捕獲的二氧化碳的量。這使得所述方法可以用于優(yōu)化富集級分中的二氧化碳的濃度，以滿足富集級分的最終應用。在富集級分待被用于不需要高濃度二氧化碳的應用(諸如，礦化和農(nóng)業(yè))的情況下，這可以提高整個過程的效率(例如，通過降低能耗)。

7、第三，雖然可以簡單地將富集級分反饋回系統(tǒng)或進入另一個吸附容器中，以執(zhí)行另一吸附/解吸循環(huán)，從而進一步提高其二氧化碳濃度，但這仍然涉及在每個循環(huán)中排出二氧化碳貧化級分時部分二氧化碳的無法挽回的損失，并且需要在系統(tǒng)中加入更多的吸附容器，或者重復使用同一吸附容器來執(zhí)行另一吸附/解吸循環(huán)。這要么增加了系統(tǒng)的占地面積、尺寸以及復雜性，因為需要更多的吸附容器和氣體壓縮機來執(zhí)行第二個循環(huán)，要么導致唯一的吸附容器必須執(zhí)行兩個循環(huán)，才能獲得與利用中間級分的循環(huán)使用時可以在單個循環(huán)中獲得的相同的輸出，從而增加了輸出最終富集級分所需的時間，并且降低了系統(tǒng)的生產(chǎn)能力(capacity)。

8、第四，用排出的中間級分使輸入混合氣體料流富集化，導致在輸入二氧化碳濃度較高的情況下，二氧化碳的捕獲和精煉效率更高，從而使過程的效率更高。

9、第五，將中間級分與輸入混合氣體料流重新組合用于后續(xù)循環(huán)，能夠提高富集級分中可達到的最大二氧化碳濃度和/或增加在預定濃度下生產(chǎn)的富集級分的總體積。

10、發(fā)明人已經(jīng)確定，以這種方式使用中間級分能夠提高方法的效率、產(chǎn)率(yield)和/或速度，和/或減小用于執(zhí)行方法的裝置的占地面積。

11、值得注意的是，收集到的第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分可以(直接或間接)充入后續(xù)容器中。

12、在第一吸附容器和第二吸附容器是不同的容器的情況下，優(yōu)選地，第一吸附容器中的吸附和/或解吸與第二吸附容器中的吸附和/或解吸在時間上相互補償(offset?intime)?？商娲鼗蛄硗猓痉椒ㄟ€可以采用兩個或更多個第一吸附容器和/或第二吸附容器(以及可選的后續(xù)吸附容器)，其中各分開的吸附容器中的吸附和/或解吸在時間上相互補償。與只有一個吸附容器和/或所有吸附容器基本上在同一時間吸附的實施方式相比，這可以提供相對平滑的輸入和/或輸出料流。

13、本方法可以包括在方法或其階段過程中控制(例如，通過順序調(diào)整(sequentialadjustment))一個或更多個壓強和/或二氧化碳濃度，例如，以控制方法的效率和/或富集級分中的二氧化碳的濃度。

14、例如，方法可以包括控制壓縮后的氣體混合物的壓強和/或排出二氧化碳貧化級分、中間級分和/或富集級分的壓強范圍。方法可以包括控制壓縮后的氣體混合物的二氧化碳濃度，和/或排出二氧化碳貧化級分和/或中間級分的二氧化碳濃度的范圍。

15、特別是，在排出二氧化碳貧化級分的壓強范圍的下端點(lower?endpoint)進一步降低的情況下，二氧化碳貧化級分的二氧化碳濃度將增加。同樣，在排出中間級分的壓強范圍的上端點(upper?endpoint)升高的情況下，中間級分的二氧化碳濃度會降低。在排出中間級分的壓強范圍的下端點進一步降低的情況下，中間級分的二氧化碳濃度將增加。類似地，在排出二氧化碳富集級分的壓強范圍的上端點升高的情況下，二氧化碳富集級分的二氧化碳濃度會降低。

16、此外，提高壓縮后的氣體混合物中二氧化碳的二氧化碳濃度(例如，通過將輸入混合氣體料流與中間級分混合)可以提高過程的效率和/或富集級分。在排出中間級分的二氧化碳濃度范圍的上端點進一步升高的情況下，中間級分的二氧化碳濃度也會增加。類似地，在排出二氧化碳富集級分的二氧化碳濃度范圍的下端點降低的情況下，二氧化碳富集級分的二氧化碳濃度也會降低。在排出中間級分的二氧化碳濃度范圍的上端點進一步升高的情況下，中間級分的二氧化碳濃度將增加。類似地，在排出二氧化碳富集級分的二氧化碳濃度范圍的下端點降低的情況下，二氧化碳富集級分的二氧化碳濃度也會降低。

17、因此，可以控制方法中使用的壓強和/或二氧化碳濃度，例如，以便控制方法的效率和/或富集級分中的二氧化碳的濃度。

18、方法可以包括對排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分進行減壓，并且從第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能(以及可選的由動能產(chǎn)生的熱能)。從第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能可以包括使排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過能量回收系統(tǒng)，以從第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能。

19、能量回收系統(tǒng)可以包括能量回收單元，排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過單元，以從第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能。能量回收單元可以包括渦輪和/或活塞。能量回收單元(例如，活塞和/或渦輪)可以用于發(fā)電。優(yōu)選地，能量回收單元包括活塞，活塞被配置為從二氧化碳貧化級分中回收能量。

20、從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分可以包括從第一吸附容器中排出在環(huán)境大氣壓強或更低壓強下從吸附劑材料中解吸出的二氧化碳。第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分可以包括在環(huán)境大氣壓強或更低壓強下從第一吸附容器內(nèi)的二氧化碳吸附劑材料中解吸出的二氧化碳。從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分可以包括將第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分排出至環(huán)境大氣壓強或更低壓強下。從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分可以包括將第一吸附容器內(nèi)的壓強降至環(huán)境大氣壓強或更低壓強。

21、方法還可以包括對輸入混合氣體料流的第一部分進行壓縮。輸入混合氣體料流的第一部分可以由氣體壓縮系統(tǒng)進行壓縮，例如，由氣體壓縮系統(tǒng)的氣體壓縮機(諸如，泵)進行壓縮。

22、壓縮后的輸入混合氣體料流的第一、第二和/或后續(xù)部分可以被引入到第一吸附容器中，以在第一/第二/后續(xù)吸附容器內(nèi)提供第一/第二/后續(xù)壓縮氣體混合物，第一/第二/后續(xù)吸附容器內(nèi)的壓強超過環(huán)境大氣壓強，例如，超過10巴。

23、方法可以在接近環(huán)境溫度的條件下執(zhí)行，即執(zhí)行方法的裝置周圍為正常大氣溫度，因此，可以在不加熱和/或冷卻(例如，主動加熱和/或冷卻)的情況下執(zhí)行。例如，方法可以在-10℃至50℃(諸如，0℃至40℃，或5℃至35℃，例如，10℃至30℃，諸如，15℃至30℃，或者20℃至25℃)的環(huán)境溫度下執(zhí)行。這樣做的好處是不需要加熱/冷卻設備，而且方法比需要加熱/冷卻的方法更節(jié)能。

24、可以理解的是，第二吸附容器中所含的二氧化碳吸附劑材料會吸附第二壓縮氣體混合物中的二氧化碳?？梢岳斫獾氖牵诙嚎s氣體混合物的二氧化碳貧化級分的二氧化碳濃度低于輸入混合氣體料流的二氧化碳濃度，而第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分的二氧化碳濃度高于輸入混合氣體料流的二氧化碳濃度。

25、方法還可以包括對排出的第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分進行減壓，并且從第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收因其減壓產(chǎn)生或由其減壓所賦予的動能。

26、從第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能可以包括使排出的第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過能量回收系統(tǒng)，以從第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能。

27、能量回收系統(tǒng)可以包括第二能量回收單元，排出的第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過單元，以從第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能。第二能量回收單元可以包括渦輪和/或活塞。第一能量回收單元和第二能量回收單元可以是同一個能量回收單元。下文將詳細討論能量回收單元。

28、方法還可以包括，(例如，由氣體壓縮系統(tǒng))對輸入混合氣體料流的第二部分進行壓縮。

29、方法可以包括，(例如，由氣體壓縮系統(tǒng))對輸入混合氣體料流的第二部分進行壓縮。

30、方法可以包括，(例如，由氣體壓縮系統(tǒng))對第一壓縮氣體混合物的中間級分進行壓縮。

31、第一/第二/后續(xù)壓縮氣體混合物的壓強可以超過環(huán)境大氣壓強，例如，大于或等于10bara，或大于或等于11bara，諸如，大于或等于12bara，或大于或等于15bara。較高的壓強是有益的，因為它們減少了分離一定量二氧化碳所需的吸附劑材料的量。因此，較高的壓強可以減小裝置的占地面積。

32、壓強可以小于或等于40bara，或小于或等于30bara，例如，小于或等于25bara，優(yōu)選為小于或等于20bara。由于二氧化碳在超過約40bara時為液態(tài)，因此，超過約40bara的壓強一般沒有用處。壓強可以是10bara至40bara，諸如，12bara至40bara，或12bara至30bara，優(yōu)選為15bara至20bara。

33、方法還可以包括將排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分引入到壓縮氣體緩沖容器中。方法還可以包括將排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分存儲在壓縮氣體緩沖容器中。方法還可以包括將第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分從壓縮氣體緩沖容器引入到第二吸附容器中。

34、方法還可以包括對排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分進行壓縮，并且將壓縮后的排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分引入到壓縮氣體緩沖容器中。排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分可以由氣體壓縮系統(tǒng)進行壓縮。排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分可以由氣體壓縮系統(tǒng)的氣體壓縮機進行壓縮。

35、第一吸附容器與第二吸附容器可以是同一個吸附容器。第一吸附容器和第二吸附容器可以稱為“吸附容器”，意指它們既可以是同一個吸附容器，也可以是不同的吸附容器，沒有限制。

36、方法可以被定義為包括執(zhí)行多個變壓吸附(psa)循環(huán)。多個變壓吸附循環(huán)中的每個循環(huán)可以包括：對輸入混合氣體料流的一部分進行壓縮；將壓縮后的輸入混合氣體料流的部分引入到含有二氧化碳吸附劑材料的吸附容器中，以在吸附容器內(nèi)提供壓縮后的氣體混合物；由二氧化碳吸附劑材料吸附壓縮后的氣體混合物中的二氧化碳；從吸附容器中排出壓縮后的氣體混合物的二氧化碳貧化級分，二氧化碳貧化級分的二氧化碳重量百分比濃度(percentage?by?weight?concentration)低于輸入混合氣體料流的二氧化碳重量百分比濃度；從吸附容器中排出壓縮后的氣體混合物的二氧化碳富集級分，二氧化碳富集級分的二氧化碳濃度高于輸入混合氣體料流的二氧化碳濃度；以及收集壓縮后的氣體混合物的二氧化碳富集級分。psa循環(huán)中的每個循環(huán)可以包括通過能量回收單元對排出的壓縮后的氣體混合物的二氧化碳貧化級分進行減壓，以從壓縮后的氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能。

37、變壓吸附循環(huán)的第一子集中的每個循環(huán)還可以包括從吸附容器中排出壓縮后的氣體混合物的中間(intermediate)或中部(middle)級分，中間級分的二氧化碳濃度高于輸入氣體混合物的二氧化碳濃度，但低于壓縮后的氣體混合物的富集級分的二氧化碳濃度。從變壓吸附循環(huán)的第一子集中的每個循環(huán)中排出的中間級分可以與壓縮后的輸入混合氣體料流的部分一起被引入到吸附容器中，以在多個變壓吸附循環(huán)中的隨后的一個循環(huán)中在吸附容器內(nèi)提供壓縮后的氣體混合物。

38、變壓吸附循環(huán)的第二子集中的每個循環(huán)還可以包括將來自變壓吸附循環(huán)的第一子集中的一個循環(huán)的中間級分與壓縮后的輸入混合氣體料流的部分一起引入到吸附容器中，以在吸附容器內(nèi)提供壓縮后的氣體混合物。

39、第一子集可以包括多個變壓吸附循環(huán)中除最后一個循環(huán)之外的所有循環(huán)。第二子集可以包括多個變壓吸附循環(huán)中除第一個循環(huán)之外的所有循環(huán)。除了多個變壓吸附循環(huán)外，方法還可以包括更多的變壓吸附循環(huán)。

40、根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種變壓吸附系統(tǒng)，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，例如，上文所描述的方法。系統(tǒng)能夠執(zhí)行這樣的方法，因此，可以根據(jù)需要包括本文系統(tǒng)的任何組成部分或所有組成部分。

41、根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種變壓吸附系統(tǒng)，用于從包含二氧化碳的輸入混合氣體料流中精煉二氧化碳。系統(tǒng)可以包括用于接收輸入混合氣體料流的氣體入口。系統(tǒng)可以包括與氣體入口流體連通的氣體壓縮系統(tǒng)。系統(tǒng)可以包括含有二氧化碳吸附劑材料的第一吸附容器。第一吸附容器可以與氣體壓縮系統(tǒng)流體連通，并且被配置為接收由氣體壓縮系統(tǒng)壓縮的氣體。系統(tǒng)包括含有二氧化碳吸附劑材料的第二吸附容器，第二吸附容器與氣體壓縮系統(tǒng)流體連通，并且被配置為接收由氣體壓縮機壓縮的氣體。系統(tǒng)被配置為：從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的中間級分，中間級分的二氧化碳濃度高于輸入氣體混合物的二氧化碳濃度，但低于第一壓縮氣體混合物的富集級分的二氧化碳濃度；使用氣體壓縮系統(tǒng)對輸入混合氣體料流的第二部分進行壓縮；將第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分引入到第一吸附容器或第二吸附容器中，以在第一吸附容器或第二吸附容器內(nèi)提供第二壓縮氣體混合物；從第一吸附容器或第二吸附容器中排出第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分；以及從第一吸附容器或第二吸附容器中排出第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分。根據(jù)第三方面的系統(tǒng)可以被配置為執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法。

42、根據(jù)第二方面和/或第三方面的系統(tǒng)可以包括用于確定二氧化碳濃度的一個或更多個取樣容器。確定的二氧化碳濃度可以用于優(yōu)化系統(tǒng)，例如，通過優(yōu)化富集級分中的二氧化碳的濃度。取樣容器或每個取樣容器可以與一個或更多個吸附容器和/或取樣容器或每個取樣容器的一個或更多個輸出端流體連通。

43、根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的變壓吸附系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比占地面積較小。例如，系統(tǒng)每天可以輸出1噸或更多的富集級分，諸如，10噸或更多的富集級分，占地面積與20英尺(6米)iso海運集裝箱相當。系統(tǒng)可以是便攜式的，從而縮短建造和安裝時間。

44、系統(tǒng)可以包括與第一吸附容器流體連通的能量回收系統(tǒng)。能量回收系統(tǒng)可以被配置為回收因從第一吸附容器中排出的壓縮氣體的減壓而產(chǎn)生的動能。

45、能量回收系統(tǒng)可以被配置為回收因從第一吸附容器中排出的壓縮氣體的二氧化碳貧化部分的減壓而產(chǎn)生的動能。

46、系統(tǒng)還可以包括控制器，控制器被配置為控制系統(tǒng)執(zhí)行本文的根據(jù)本發(fā)明的方法的任何或所有步驟。特別是，控制器可以被配置為控制系統(tǒng)來：使用氣體壓縮系統(tǒng)對輸入混合氣體料流的第一部分進行壓縮；將壓縮后的輸入混合氣體料流的第一部分引入到第一吸附容器中，以在第一吸附容器內(nèi)提供第一壓縮氣體混合物；從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分；以及從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分?？刂破骺梢员慌渲脼榭刂葡到y(tǒng)來：對排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分進行減壓，并且使排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過能量回收系統(tǒng)，以從第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能。

47、控制器可以被配置為控制系統(tǒng)，來進行：從第一吸附容器中排出第一壓縮氣體混合物的中間級分，中間級分的二氧化碳濃度高于輸入氣體混合物的二氧化碳濃度，但低于第一壓縮氣體混合物的富集級分的二氧化碳濃度；使用氣體壓縮系統(tǒng)對輸入混合氣體料流的第二部分進行壓縮；使用氣體壓縮系統(tǒng)對第一壓縮氣體混合物的中間級分進行壓縮；將第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分引入到第一吸附容器或第二吸附容器中，以在第一吸附容器或第二吸附容器內(nèi)提供第二壓縮氣體混合物；從第一吸附容器或第二吸附容器中排出第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分；以及從第一吸附容器或第二吸附容器中排出第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分。

48、系統(tǒng)還可以包括與第一吸附容器和氣體壓縮系統(tǒng)的入口流體連通的第一氣體回流路徑。第一氣體回流路徑可以被布置成在將第一壓縮氣體混合物的中間級分引入到第一吸附容器或第二吸附容器中之前，使第一壓縮氣體混合物的中間級分回流至用于進行壓縮的氣體壓縮機。

49、控制器可以被配置為控制系統(tǒng)對排出的第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分進行減壓，并且使排出的第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過能量回收系統(tǒng)，以從第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能。

50、系統(tǒng)還可以包括與氣體壓縮系統(tǒng)和第一吸附容器流體連通的壓縮氣體緩沖容器。壓縮氣體緩沖容器可以被配置為或布置成在壓縮氣體被引入到第一吸附容器中之前接收并且存儲由氣體壓縮系統(tǒng)壓縮的壓縮氣體。

51、第一氣體回流路徑可以被布置成在將第一壓縮氣體混合物的中間級分引入到第一吸附容器或第二吸附容器中之前使第一壓縮氣體混合物的中間級分回流至壓縮氣體緩沖容器。

52、系統(tǒng)可以包括多個吸附容器，每個吸附容器與相應的氣體回流路徑流體連通，氣體回流路徑與氣體壓縮系統(tǒng)的入口和/或壓縮氣體緩沖容器流體連通。

53、本發(fā)明提及二氧化碳的濃度。技術(shù)人員會明白的是，這是指樣品中二氧化碳相對于其他氣體的比例，即樣品中二氧化碳的摩爾分數(shù)?？梢杂胿ol％來表示。技術(shù)人員會理解的是，在本發(fā)明的上下文中，樣品中二氧化碳濃度的增加并不包括，例如，簡單地壓縮樣品。

54、本發(fā)明提供了以下條款的主題：

55、1.一種從包含二氧化碳的輸入混合氣體料流中精煉二氧化碳的方法，所述方法包括以下步驟：將壓縮后的輸入混合氣體料流的第一部分引入到含有二氧化碳吸附劑材料的第一吸附容器中，以在所述第一吸附容器內(nèi)提供第一壓縮氣體混合物；從所述第一吸附容器中排出所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分；對排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分進行減壓；從所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收因所述排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分的減壓而產(chǎn)生的動能；從所述第一吸附容器中排出所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分；以及收集所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分。

56、2.根據(jù)條款1所述的方法，其中，從所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能包括使所述排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過能量回收系統(tǒng)，以從所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收所述動能。

57、3.根據(jù)條款2所述的方法，其中，所述能量回收系統(tǒng)包括能量回收單元，所述排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過所述能量回收單元，以從所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收所述動能。

58、4.根據(jù)條款3所述的方法，其中，所述能量回收單元包括渦輪。

59、5.根據(jù)前述條款中任一項所述的方法，還包括對所述輸入混合氣體料流的第一部分進行壓縮。

60、6.根據(jù)條款5所述的方法，其中，所述輸入混合氣體料流的第一部分由氣體壓縮系統(tǒng)進行壓縮。

61、7.根據(jù)前述條款中任一項所述的方法，其中，從所述第一吸附容器中排出所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分包括從所述第一吸附容器中排出在環(huán)境大氣壓強或更低壓強下從所述吸附劑材料中解吸出的二氧化碳。

62、8.根據(jù)前述條款中任一項所述的方法，其中，所述壓縮后的輸入混合氣體料流的第一部分被引入到所述第一吸附容器中，以在所述第一吸附容器內(nèi)提供所述第一壓縮氣體混合物，所述第一吸附容器中的壓強超過環(huán)境大氣壓強。

63、9.根據(jù)前述條款中任一項所述的方法，還包括以下步驟：從所述第一吸附容器中排出所述第一壓縮氣體混合物的中間級分，所述第一壓縮氣體混合物的中間級分的二氧化碳濃度高于輸入氣體混合物的二氧化碳濃度，但低于所述第一壓縮氣體混合物的富集級分的二氧化碳濃度；將所述第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分引入到含有二氧化碳吸附劑材料的第二吸附容器中，以在所述第二吸附容器內(nèi)提供第二壓縮氣體混合物；從所述第二吸附容器中排出所述第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分；從所述第二吸附容器中排出所述第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分；以及收集所述第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分。

64、10.根據(jù)條款9所述的方法，還包括以下步驟：將排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分引入到壓縮氣體緩沖容器中；以及將所述第一壓縮氣體混合物的中間級分和所述壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分從所述壓縮氣體緩沖容器引入到所述第二吸附容器中。

65、11.根據(jù)條款10所述的方法，還包括以下步驟：對所述排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分進行壓縮，并且將壓縮后的排出的第一壓縮氣體混合物的中間級分引入到所述壓縮氣體緩沖容器中。

66、12.根據(jù)條款9至11中任一項所述的方法，其中，所述第一吸附容器與所述第二吸附容器是同一個吸附容器。

67、13.一種變壓吸附系統(tǒng)，用于執(zhí)行根據(jù)前述條款中任一項所述的方法。

68、14.一種變壓吸附系統(tǒng)，用于從包含二氧化碳的輸入混合氣體料流中精煉二氧化碳，所述系統(tǒng)包括：氣體入口，用于接收輸入混合氣體料流；氣體壓縮系統(tǒng)，與所述氣體入口流體連通；第一吸附容器，含有二氧化碳吸附劑材料，所述第一吸附容器與所述氣體壓縮系統(tǒng)流體連通，并且被配置為接收由所述氣體壓縮系統(tǒng)壓縮的氣體；以及能量回收系統(tǒng)，與所述第一吸附容器流體連通，所述能量回收系統(tǒng)被配置為回收因從所述第一吸附容器中排出的壓縮氣體的減壓而產(chǎn)生的動能。

69、15.根據(jù)條款14所述的系統(tǒng)，其中，所述能量回收系統(tǒng)被配置為回收因從所述第一吸附容器中排出的壓縮氣體的二氧化碳貧化部分的減壓而產(chǎn)生的動能。

70、16.根據(jù)條款14或15所述的系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器被配置為控制所述系統(tǒng)，來進行：使用所述氣體壓縮系統(tǒng)對所述輸入混合氣體料流的第一部分進行壓縮；將壓縮后的輸入混合氣體料流的第一部分引入到所述第一吸附容器中，以在所述第一吸附容器內(nèi)提供第一壓縮氣體混合物；從所述第一吸附容器中排出所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分；對排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分進行減壓；使所述排出的第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過所述能量回收系統(tǒng)，以從所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能；以及從所述第一吸附容器中排出所述第一壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分。

71、17.根據(jù)條款16所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)可選地包括含有二氧化碳吸附劑材料的第二吸附容器，所述第二吸附容器與所述氣體壓縮系統(tǒng)流體連通，并且被配置為接收由所述氣體壓縮機壓縮的氣體；并且其中所述控制器被配置為控制所述系統(tǒng)，來進行：從所述第一吸附容器中排出所述第一壓縮氣體混合物的中間級分，所述第一壓縮氣體混合物的中間級分的二氧化碳濃度高于所述輸入氣體混合物的二氧化碳濃度，但低于所述第一壓縮氣體混合物的富集級分的二氧化碳濃度；使用所述氣體壓縮系統(tǒng)對所述輸入混合氣體料流的第二部分進行壓縮；將所述第一壓縮氣體混合物的中間級分和壓縮后的輸入混合氣體料流的第二部分引入到所述第一吸附容器或第二吸附容器中，以在所述第一吸附容器或第二吸附容器內(nèi)提供第二壓縮氣體混合物；從所述第一吸附容器或第二吸附容器中排出所述第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分；以及從所述第一吸附容器或第二吸附容器中排出所述第二壓縮氣體混合物的二氧化碳富集級分。

72、18.根據(jù)條款17所述的系統(tǒng)，還包括與所述第一吸附容器和所述氣體壓縮系統(tǒng)的入口流體連通的第一氣體回流路徑，所述第一氣體回流路徑被配置為在將所述第一壓縮氣體混合物的中間級分引入到所述第一吸附容器或第二吸附容器中之前使所述第一壓縮氣體混合物的中間級分回流至用于壓縮的所述氣體壓縮機。

73、19.根據(jù)條款17或條款18所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為控制所述系統(tǒng)，來進行：對排出的第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分進行減壓；以及使所述排出的第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分穿過所述能量回收系統(tǒng)，以從所述第二壓縮氣體混合物的二氧化碳貧化級分中回收動能。

74、20.根據(jù)條款14至19中任一項所述的系統(tǒng)，還包括：與所述氣體壓縮系統(tǒng)和所述第一吸附容器流體連通的壓縮氣體緩沖容器，所述壓縮氣體緩沖容器被配置為在所述壓縮氣體被引入到所述第一吸附容器中之前接收并且存儲由所述氣體壓縮系統(tǒng)壓縮的壓縮氣體。