[其他]階式熱量回收及其氣體聯產品的生產方法

在審

• 申請號: 101986000005412
• 申請日: 1986-08-26
• 公開（公告）號: CN1003366B
• 公開（公告）日: 1989-02-22
• 發明（設計）人: 威廉·羅伯特·布朗;安東尼·安東尼·卡薩諾;布賴恩·雷·鄧博賓;普拉迪普·拉奧;唐納德·C·埃里克森
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希

本發明涉及將燃燒過程和以化學吸收法從空氣中分離出氧和氮相結合的綜合方法。從燃燒過程所得之剩余溫度可更有效地用于解吸吸收劑的氧產品，然后顯熱和吸收反應熱可進一步用于生產高溫工藝氣流。氧氣可強化燃燒過程，其中用作解吸的高溫熱在熱交換中傳熱，最好在壓差小于１０個大氣壓下進行，以在熱交換中提供足夠的靈活性。

本發明是關于氧和氮的制備，并在制備過程中完成獨特的階式有效熱量回收。具體來說，本發明是關于生產氧、氮和高溫熱量的回收，其中的燃燒過程所產生的剩余溫度可更有效的用于可逆液相反應以分離空氣中的氧和氮。

眾所周知，先有技術是利用氧接受體的熔融液流來分離空氣中的氧和氮，該熔融液流由一種含有堿金屬的亞硝酸鹽和硝酸鹽的液體所組成。美國專利說明書第4，132，766號已提出這種基本的空氣化學分離法。在分離過程中，使貧氧的氣體膨脹，至少能回收供料氣的部分壓縮能量。

利用亞硝酸和硝酸的堿金屬鹽進行化學分離制得較純凈的氧和氮，亦屬已知技術。美國專利第4，287，170號使用這類堿金屬鹽與空氣連續接觸，然后用一種吸收介質如氧化錳從流出的貧氧氣體中除去剩余的氧氣。將氮產品膨脹至較低的壓力至少能回收供料氣的部分壓縮能量。

這些已知技術（美國專利第4，132，766及4，287，170）并不能很好地結合燃燒過程的熱交換來同時產生一種高溫的氧和氮工藝氣流。

美國專利第4，340，578號公開了一種使用化學吸收性的溶液來制備氧氣的方法，其中的溶液含熔堿金屬的亞硝酸鹽和硝酸鹽。其中的鹽溶液含低濃度的附加氧化物。用燃料燃燒來自化學分離過程的貧氧流出物，使其膨脹，分兩階段回收能量。燃燒后的流出物與供氣和氧氣進行熱交換以提高供氣溫度達到吸收條件。熔鹽吸收液經減壓后，可逆地放出所含的氧而制得氧產品。

用低溫技術從空氣中分離出氧，然后把廢氮和一部分低溫分離用的供氣一起燃燒并膨脹燃燒后的流出物，以回收用作生產用的能量。這方法已在美國專利第4，224，045號中提出。

在美國專利第4，382，366號公開了能量的凈生產和氧的制備。過程為：空氣經壓縮后，用低溫技術，在低溫蒸餾柱中分離。廢氮氣經燃料燃燒后，在渦輪機中膨脹，回收能量，以壓縮供低溫分離用的原料空氣并對氧產品加壓和產生能量。燃燒后的流出物也可用作生產蒸氣，以強化能量的生產。

先有技術（美國專利第4，340，578號，第4，224，045號、第4，382，366號）提供了從空氣分離過程中回收能量的方法。其方法是用燃料直接燃燒廢氮，然后把燃燒后的流出物膨脹以回收能量。

著名的蘭金循環正好說明能量的凈生產。以熱交換在低壓燃燒過程生產一種高溫壓縮的工藝氣流，然后在能量回收渦輪機中膨脹，從工藝氣流中回收能量。蒸汽是最好工作流體。為了達到有效的高溫熱量回收，必須使用較高的蒸汽壓力，約400psia至2500psia，以便在蘭金循環的等熵膨脹階段中提供最大的能量回收。熱交換器金屬管的冶金強度限制成為難題，因為高溫管壁不能承受高壓。為有效地回收燃燒帶壓氣體得到的蒸汽熱量，熱交換器的金屬管內外壁的壓力差為20～170個大氣壓。

美國專利第3，310，381公開了一種使用懸浮液從空氣中回收氧氣的方法。該懸浮液是由固態吸收劑置于液態載體中而形成，其中吸收劑和空氣是在并流中接觸。該系統使用氧化鋇和過氧化鋇，溫度為932°F以上。

本發明是使用變壓和變溫循環的連續轉換的林白法。供氣在吸收器內和氧化鋇/過氧化鋇懸浮液進行并流接觸，而吸收器則與外部的熱交換流體進行換熱。吸收器的操作溫度約1112°F，壓力則稍高于常壓。把氧化接受體在加熱器中進一步加熱至約1472°F。高溫氧化接受體經減壓解吸出氧氣，同時溫度降至1328°F。在接受體中的氧氣分壓決定于溫度，因為氧化鋇和過氧化鋇始終存在于接受體的懸浮液中。