專利名稱：移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型是一種移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置，用于富氧燃燒或其他富氧和純氧應(yīng)用行業(yè)，也可用于其它氣體分離提純工業(yè)，屬氣體分離提純、富氧和純氧應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]目前制取富氧空氣主要有三種方法深冷法、膜分離法和變壓吸附法。深冷法原理為低溫精餾，把空氣壓縮、冷卻、液化，利用不同氣體沸點(diǎn)的差異進(jìn)行精餾使氮氧氣體分離。 該方法是林德教授1902年發(fā)明的，是大規(guī)模制氧的傳統(tǒng)工藝也是目前大規(guī)模工業(yè)制氧的主要方法，我國(guó)制氧量的80%是由該方法完成的。特點(diǎn)是氣體純度高制氣規(guī)模大，但壓縮冷卻耗能大投資大，開機(jī)復(fù)雜。[0003]膜分離制氧技術(shù)是依靠不同氣體在膜中溶解和擴(kuò)散系數(shù)的差異來實(shí)現(xiàn)氣體分離。 當(dāng)空氣在一定的驅(qū)動(dòng)力(膜兩側(cè)的壓力差)作用下，滲透速率快的氧氣透過膜后，在膜的滲透?jìng)?cè)被富集，滲透率相對(duì)低的氮?dú)夥肿颖粶粼谀さ臏魝?cè)從而達(dá)到空氣中氧氣和氮?dú)夥蛛x的目的。膜材料通常為高分子聚合纖維濾層，目前主要問題是膜透氣阻力大因而系統(tǒng)能耗高，同時(shí)制氧濃度有限。[0004]變壓吸附氣體分離技術(shù)是上世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的，由美國(guó)聯(lián)合碳化物公司 (UCC)首次實(shí)現(xiàn)變壓吸附四床工藝技術(shù)的工業(yè)化。該技術(shù)是依靠分子篩對(duì)特定氣體選擇性吸附并隨著壓力變化實(shí)現(xiàn)吸附和再生的，因而再生速度快、能耗低，隨著吸附劑技術(shù)的發(fā)展近年來發(fā)展非常迅速。單個(gè)固定吸附塔操作，由于吸附劑需要解吸再生，吸附都是間歇式的。因此變壓吸附裝置至少由兩個(gè)甚至多達(dá)數(shù)十個(gè)吸附塔并聯(lián)組成，使吸附床的吸附和解吸再生交替進(jìn)行，典型的四塔變壓吸附氣體分離裝置結(jié)構(gòu)組成見附圖I。由于需要多個(gè)吸附塔之間頻繁切換輪流工作使得變壓吸附裝置產(chǎn)能有限，耗能增加，占地面積大，系統(tǒng)復(fù)雜。[0005]目前窯爐多使用的是氧濃度為21%的空氣，其中含78%不參與燃燒的氮?dú)鈳ё叽罅咳紵裏崮?，降低燃燒溫度，更重要的是由于助燃空氣量大和煙氣量大使窯爐系統(tǒng)設(shè)備放大而增加投資，另一方面由于大量氮?dú)膺M(jìn)入燃燒區(qū)而增加了氧化氮的排放量，也因氧氣濃度不足增加了二氧化硫的排放。實(shí)現(xiàn)工業(yè)窯爐富氧燃燒，需要制氧規(guī)模大，運(yùn)行能耗低、運(yùn)行簡(jiǎn)單的富氧制氣技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型提出的是一種移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置，所屬移動(dòng)床是針對(duì)現(xiàn)有變壓吸附氣體分離裝置的吸附塔內(nèi)的吸附劑是不移動(dòng)(稱固定床)而言，旨在克服后者所存在的上述缺陷，具有能耗低，吸附劑用量小，單機(jī)產(chǎn)氣量大等優(yōu)點(diǎn)，很適合如水泥窯、工業(yè)鍋爐等大規(guī)模工業(yè)富氧燃燒。[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案其特征是包括吸附塔和解析塔，解析塔串聯(lián)于吸附塔之上，并設(shè)有解析塔進(jìn)料鎖風(fēng)器、吸附塔進(jìn)料鎖風(fēng)器和吸附塔出料鎖風(fēng)器，吸附塔出料鎖風(fēng)器與解析塔進(jìn)料鎖風(fēng)器間通過提升裝置相接，所述的提升裝置是機(jī)械提升機(jī)或氣力輸送栗。[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在吸附塔內(nèi)，吸附劑以整體流方式自上而下連續(xù)移動(dòng)，原料氣以逆流方式穿過吸附塔內(nèi)的吸附劑層，同時(shí)吸附劑在解吸塔內(nèi)以同樣方式被連續(xù)減壓或 /和沖洗再生后循環(huán)進(jìn)入吸附塔，因此在吸附塔內(nèi)由于新鮮吸附劑的連續(xù)補(bǔ)充和已飽和吸附劑的連續(xù)移出，使原料氣提純分離過程連續(xù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生產(chǎn)品氣。避免了現(xiàn)有變壓吸附氣體分離裝置頻繁切換吸附塔弊病，進(jìn)而降低運(yùn)行能耗，增加產(chǎn)氣量，同時(shí)具有吸附劑用量小，投資低等優(yōu)點(diǎn)。很適合如水泥窯、工業(yè)鍋爐等富氧燃燒和富氧、純氧應(yīng)用領(lǐng)域， 也可用于其它氣體分離提純工業(yè)。


[0009]附圖I是典型的四塔變壓吸附氣體分離裝置結(jié)構(gòu)組成示意圖。[0010]附圖2移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]圖中I是吸附塔，2是吸附劑，3是吸附塔椎體透氣層，4是原料氣進(jìn)口，5吸附塔出料鎖風(fēng)器，6是產(chǎn)品氣出口，7是吸附塔壓力調(diào)節(jié)閥，8是鼓風(fēng)機(jī)，9是旁路閥門，10是提升裝置，11是解析塔進(jìn)料鎖風(fēng)器，12是解析塔，13是解吸塔椎體透氣層，14是沖洗氣進(jìn)口，15是吸附塔進(jìn)料鎖風(fēng)器，16是廢氣排放口，17是排風(fēng)機(jī)，18是解析塔壓力調(diào)節(jié)閥。
具體實(shí)施方式
[0012]對(duì)照附圖2，其結(jié)構(gòu)包括吸附塔I和解析塔12，解析塔12串聯(lián)于吸附塔I之上，并設(shè)有解析塔進(jìn)料鎖風(fēng)器11、吸附塔進(jìn)料鎖風(fēng)器15和吸附塔出料鎖風(fēng)器5，以維持吸附塔和解析塔所需要的不同工作壓力。吸附塔出料鎖風(fēng)器5與解析塔進(jìn)料鎖風(fēng)器11間通過提升裝置10相接，所述的提升裝置10可以是機(jī)械提升機(jī)或氣力輸送泵，用于將來自吸附塔卸出的已飽和吸附劑送入解析塔。[0013]工作時(shí)，吸附塔和解析塔內(nèi)劑以整體流方式自上而下移動(dòng)，通過提升裝置10形成吸附劑在吸附塔和解吸塔連續(xù)移動(dòng)并循環(huán)。[0014]在吸附塔內(nèi)由于新鮮吸附劑的連續(xù)補(bǔ)充和已飽和吸附劑的連續(xù)移出，使原料氣被連續(xù)分離提純；同樣，吸附劑在解吸塔被連續(xù)減壓或/和沖洗再生，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生產(chǎn)品氣。[0015]所述的吸附塔I內(nèi)，吸附劑自上而下連續(xù)移動(dòng)，新鮮吸附劑的連續(xù)補(bǔ)充和已飽和吸附劑連續(xù)移出，使原料氣被連續(xù)分離提純；區(qū)別于現(xiàn)有變壓吸附氣體分離裝置的吸附塔中的吸附劑是不移動(dòng)的(稱固定床)，因而吸附和解吸過程是間斷交替進(jìn)行的。[0016]所述的提升裝置10可以采用機(jī)械輸送機(jī)或氣力輸送裝置，此氣力輸送裝置可設(shè)計(jì)成同時(shí)具有對(duì)吸附劑解析功能，因而可取消解吸塔12。[0017]所述的吸附塔I的底部設(shè)吸附塔椎體透氣層3和原料氣進(jìn)口 4，吸附塔椎體透氣層 3和原料氣進(jìn)口 4相接，吸附塔I通過產(chǎn)品氣出口 6和吸附塔壓力調(diào)節(jié)閥7相連，來自鼓風(fēng)機(jī)8的高壓原料氣經(jīng)進(jìn)口 4，通過吸附塔椎體透氣層3均勻逆流穿過吸附劑層，并維持吸附劑對(duì)原料氣特定成分吸附所需的高壓力，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥7可以控制吸附塔壓力。[0018]來自鼓風(fēng)機(jī)8的原料氣也可以通過旁路閥門9直接混入產(chǎn)品氣以調(diào)節(jié)產(chǎn)品氣濃[0019]所述的解析塔12的底部設(shè)有解析塔椎體透氣層13和沖洗氣進(jìn)口 14，解析塔椎體透氣層13和沖洗氣進(jìn)口 14相接，解析塔12通過廢氣排放口 16和排風(fēng)機(jī)17相連，沖洗氣通過解析塔椎體透氣層13均勻逆流穿過吸附劑層。通過調(diào)節(jié)解析塔壓力調(diào)節(jié)閥18開度可維持解吸塔負(fù)壓或常壓，以保證對(duì)吸附劑有效的減壓或/和沖洗解吸再生，當(dāng)強(qiáng)調(diào)負(fù)壓解吸效果時(shí)可減少或不用沖洗氣。[0020]通過優(yōu)化吸附塔和解析塔錐體角度和透氣層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使吸附劑在塔內(nèi)形成整體流以達(dá)到吸附劑吸附和解吸均勻的目的。[0021]原料氣和/或沖洗氣以逆流方式分別穿過吸附塔和解析塔的吸附劑層，使原料氣在吸附塔內(nèi)被連續(xù)分離提純和已飽和吸附劑在解吸塔內(nèi)被連續(xù)減壓和/或沖洗解吸再生， 從而連續(xù)穩(wěn)定地產(chǎn)生產(chǎn)品氣。
權(quán)利要求1.移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置，其特征是包括吸附塔和解析塔，解析塔串聯(lián)于吸附塔之上，并設(shè)有解析塔進(jìn)料鎖風(fēng)器、吸附塔進(jìn)料鎖風(fēng)器和吸附塔出料鎖風(fēng)器，吸附塔出料鎖風(fēng)器與解析塔進(jìn)料鎖風(fēng)器間通過提升裝置相接，所述的提升裝置是機(jī)械提升機(jī)或氣力輸送栗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置，其特征是所述的提升裝置是機(jī)械輸送機(jī)或氣力輸送裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置，其特征是所述的吸附塔的底部設(shè)吸附塔椎體透氣層和原料氣進(jìn)口，吸附塔椎體透氣層和原料氣進(jìn)口相接，吸附塔通過產(chǎn)品氣出口和吸附塔壓力調(diào)節(jié)閥相連，鼓風(fēng)機(jī)的高壓原料出氣口連接吸附塔椎體透氣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置，其特征是所述的解析塔的底部設(shè)有解析塔椎體透氣層和沖洗氣進(jìn)口，解析塔椎體透氣層和沖洗氣進(jìn)口相接，解析塔通過廢氣排放口和排風(fēng)機(jī)相連，沖洗氣出氣口通過解析塔椎體透氣層穿過吸附劑層。
專利摘要本實(shí)用新型是移動(dòng)床變壓吸附氣體分離裝置，其特征是包括吸附塔和解析塔，解析塔串聯(lián)于吸附塔之上，吸附塔和解析塔進(jìn)出料口均有鎖風(fēng)器，以維持吸附塔和解析塔所需要的不同工作壓力；吸附塔出料鎖風(fēng)器與解析塔進(jìn)料鎖風(fēng)器間通過提升裝置相接，工作時(shí)吸附塔和解析塔內(nèi)吸附劑以整體流方式自上而下移動(dòng)，通過提升裝置形成吸附劑在吸附塔和解吸塔連續(xù)移動(dòng)并循環(huán)。優(yōu)點(diǎn)在吸附塔內(nèi)由于新鮮吸附劑的連續(xù)移入和已飽和吸附劑的連續(xù)移出，使原料氣被連續(xù)分離提純，同樣已飽和吸附劑在解吸塔被連續(xù)減壓或/和沖洗再生，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生產(chǎn)品氣。避免了現(xiàn)有變壓吸附氣體分離裝置頻繁切換吸附塔弊病，降低運(yùn)行能耗，增加產(chǎn)氣量，同時(shí)具有吸附劑用量小，投資低優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/08GK202740982SQ201220380308
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者羅義佳, 孔學(xué)標(biāo) 申請(qǐng)人:南京圣火水泥新技術(shù)工程有限公司