[0001] 本发明属于废气资源化处理技术领域，具体涉及多物理场强化变温变压吸附分离纯化废气的方法及装置。

[0002] 工业气体的回收最先使用的方法是深冷分离法，上世纪九十年代和八十年代先后研发成功了变压吸附法和膜分离技术。其中变压吸附法作用机理是恒温下利用吸附剂对某种特定气体吸附或解吸能力的差异进行分离。气体分压增大吸附剂的吸附量随之增加，而当减压时吸附剂则解吸气体，从而达到分离特定气体并使吸附剂再生的目的，但提纯的目标气体浓度通常不太高，导致产品气使用范围局限。因此，针对传统变压吸附法，开发一个气体分离纯化效率更高、操作更简便的方法尤为关键。

[0003] 研究显示外加电磁场对选择性吸附剂的吸附解吸性能具有一定的促进作用，一方面电磁场下使气体体系温度升高，导致吸附剂的吸附势阱深度降低，降低了吸附性能，吸附量减小，因此也可用于吸附剂的解吸；另一方面电磁场使得分子内凝聚力减小，使气体混合物粘度降低，促进气体分子流动，增大了气体解吸扩散速度，提高了气体在吸附剂中的渗透率。但目前尚无将电磁场和温度场作用于变压吸附过程中对气体进行分离纯化的相关专利。

[0012] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

[0013] 如图1所示，下述实施例中使用的多物理场强化变温变压吸附分离纯化装置包括反应罐1、进气口2、储液斗3、喷淋系统4、挡流板5、气泵6、抽气管7、吸附层8、电极9、螺线圈10、带可调节气阀11的隔板、排气口12、加热履带13；反应罐1底部设置有储液斗3，进气口2设置在反应罐1底部并位于储液斗3中心处，反应罐1内腔由带可调节气阀11的隔板分隔为3个腔室，挡流板5倾斜固定在隔板底部并位于进气口2上方，喷淋系统4设置在反应罐1内并位于挡流板5两侧，带可调节气阀11的隔板上方腔室中固定有吸附层8，加热履带13设置在吸附层8下方，中部腔室和上部腔室上均设置有带阀门的排气口12，吸附层8内从内到外依次设置有阴电极9、螺线圈10、阳电极14、螺线圈、阳电极，且其间填充有吸附剂；阴电极为柱状电极，阳电极为中空圆筒电极，螺线圈为中空圆筒状，设置有吸附层的腔室内底部设置有带阀门的抽气管7，抽气管与气泵6连通，阴电极9、螺线圈10、阳电极14均与电源连接；
实施例1：对来自某工厂中发酵沼气中CH4和CO2进行变压吸附分离纯化，发酵沼气原料气中CH4占73.2%，CO2占21.5%，H2S占0.6%，H2占1.3%，其他气体占4.9%，调节进气口压力至2.5MPa将气体通入该装置中，吸收单元喷淋液为浓度0.05g/L为PDS溶液（去除H2S）；喷淋后气体通入中部腔室内，该腔室内吸附层中填充有CO2吸附剂‑PEG包覆的碳气凝胶（参照Jiang H  , Hou Y  ,Zengwei LiuRuizhe YuanYu DuXiaofei JiZhizhi ShengXuetong Zhang.Liquid‐in‐Aerogel Porous Composite Allows Efficient CO2 Capture and CO2/N2 Separation[J].Small, 2023.中方法制备，使用的离子液体为PEG）；上部腔室内吸附剂层中填充有H2吸附剂‑‑‑5A沸石分子筛/MgMOF‑74（参照AL ‑NADDAF Q，THAKKAR H ，REZAEI F. Novel Zeolite 5A@MOF ‑74 Composite Adsorbents with Core ‑Shell Structure for H2 Purification[J].ACS Applied Materials & Interfaces ，2018，10(35)：29656‑
29666.中方法制备）；调整中、上部腔室内压力，压力控制在2.5MPa，电极电压设置为6.5 V，磁场为0.5mT，对气体中CO2和H2进行吸附，此时收集顶部排气口气体（CH4），CH4气体浓度为
99.85%；吸附280s后，开始解吸操作，关闭所有单向的可调节气阀11、排气口，通过气泵将中、上部腔室内气压在150s内降至0.05MPa，电压与磁场强度不变，通过加热履带将温度升高至200℃，收集解吸气体，经变压解吸后的CO2浓度为99.95%，H2浓度为98.85%。

[0014] 实施例2：对瓦斯气体中的CH4、CO2和N2进行变压吸附分离纯化，瓦斯原料气中CH4占53.2%，CO2占25.1%，N2占9%，H2S占2.6%，其他气体占19.1%，调节进气口压力至3.0 MPa将瓦斯原料气通入该装置中，喷淋系统喷淋浓度1.5g/L PDS+栲胶溶液（质量比1:1，去除H2S）；喷淋后气体通入中部腔室内，该腔室内吸附层中填充有CO2吸附剂AspCu‑CCA（参考张家伟,左莉莉,王淇,等.金属有机骨架/碳气凝胶复合吸附剂对模拟烟气中CO2的吸附性能[J].低碳化学与化工,1‑7.中方法合成），上部腔室内吸附剂层中填充有N2吸附剂‑‑‑改性斜发沸石分子筛（参照郝小非.改性斜发沸石分子筛制备及其CH4/N2吸附分离性能研究[D].中国地质大学, 2020.中方法制备）；调整中、上部腔室内压力，压力控制在2.8 3.2MPa，电~极电压设置为8.5 V，磁场为2.5 mT，对N2和CO2进行吸附，收集出口气体（CH4），CH4气体浓度为99.95%，吸附250s后开始解吸操作，关闭所有单向的关闭所有单向的可调节气阀11、排气口，通过气泵将中、上部腔室内气压在150s内降至0.03 MPa，电压与磁场强度不变，通过加热履带将温度升高至250℃，收集解吸气体，经变压解吸后的CO2浓度为99.993%，N2浓度为
99.83%。

[0015] 实施例3：本实施例装置同上，不同在于带可调节气阀11的隔板设置4个，对黄磷尾气中CO、COS、PH3、H2、CO2进行变压吸附分离纯化，黄磷尾气中CO占88.2%，PH3浓度为3000 3 3
mg/m，COS浓度为1300 mg/m，H2占1.5%，CO2占4.1%，H2S占2.3%，调节进气口压力至4.0MPa将气体通入该装置中，吸收单元喷淋液为浓度3.5g/L络合铁溶液（去除H2S）；喷淋后气体通入第一个吸附腔室内，该腔室内吸附层中填充有PH3吸附剂Cu‑CoSPc改性活性炭（参照师雁,宁平,王学谦,等.Cu‑磺化酞菁钴负载型活性炭的制备及其对PH3的催化氧化净化[J].中南大学学报(自然科学版),2011,42(12):3923‑3928.中方法制备），第2个吸附腔室内填充H2吸附剂13X‑Ca/Mg 沸石分子筛（参照BREA P，DELGADO J A，ÁGUEDA  V I，et al. Multicomponent Adsorption of H2，CH4，CO and CO2 in Zeolites NaX， CaX and MgX. Evaluation of Performance in PSA Cycles for Hydrogen Purification[J]
.Microporous and Mesoporous Materials，2019，286：187‑198.中方法制备），第3个吸附腔室内填充COS吸附剂Cu‑MOF（参照王涛虹,王超,李政,等.固载Cu(I)的π络合MOF吸附剂用于乙烷/乙烯的选择性分离[J].化工学报,1‑15.中方法制备），第4个吸附腔室内填充CO2吸附剂TEPA功能离子液体包覆的SiO2气凝胶（参照Jiang H  , Hou Y  ,Zengwei LiuRuizhe YuanYu DuXiaofei JiZhizhi ShengXuetong Zhang.Liquid‐in‐Aerogel Porous Composite Allows Efficient CO2 Capture and CO2/N2 Separation[J].Small, 2023:, e2302627.中方法制备）；
调整腔室内压力在3.8~4.2MPa，电极电压设置为10.0 V，磁场为10mT，对PH3、H2、COS、CO2进行吸附，吸附过程中收集尾端气体，收集气体中CO浓度为99.999%；吸附300s后开始解吸操作，关闭所有单向的可调节气阀11、排气口，通过气泵将所有吸附腔室内气压在
200s内降至0.01MPa，电压与磁场强度不变，通过加热履带将温度升高至380℃，收集解吸气体，经变压解吸后的PH3浓度为99.85%，H2浓度为99.995%，COS浓度为99.991%，CO2浓度为
99.999%。