[發明專利]移動床變壓吸附氣體分離裝置

無效

• 申請號: 201210272917.8
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102755811A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 羅義佳;孔學標
• 申請（專利權）人: 南京圣火水泥新技術工程有限公司
• 主分類號: B01D53/08
• 分類號: B01D53/08
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水;周曉梅

技術領域

本發明是一種移動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用行業，也可用于其它氣體分離提純工業，屬氣體分離提純、富氧和純氧應用技術領域。

背景技術???????????????????????????????????????????

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，利用不同氣體沸點的差異進行精餾使氮氧氣體分離。該方法是林德教授1902年發明的，是大規模制氧的傳統工藝也是目前大規模工業制氧的主要方法，我國制氧量的80%是由該方法完成的。特點是氣體純度高制氣規模大，但壓縮冷卻耗能大投資大，開機復雜。

膜分離制氧技術是依靠不同氣體在膜中溶解和擴散系數的差異來實現氣體分離。當空氣在一定的驅動力（膜兩側的壓力差）作用下，滲透速率快的氧氣透過膜后，在膜的滲透側被富集，滲透率相對低的氮氣分子被滯留在膜的滯留側從而達到空氣中氧氣和氮氣分離的目的。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能耗高，同時制氧濃度有限。

變壓吸附氣體分離技術是上世紀六十年代發展起來的，由美國聯合碳化物公司（UCC）首次實現變壓吸附四床工藝技術的工業化。該技術是依靠分子篩對特定氣體選擇性吸附并隨著壓力變化實現吸附和再生的，因而再生速度快、能耗低，隨著吸附劑技術的發展近年來發展非常迅速。單個固定吸附塔操作，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甚至多達數十個吸附塔并聯組成，使吸附床的吸附和解吸再生交替進行，典型的四塔變壓吸附氣體分離裝置結構組成見附圖1。由于需要多個吸附塔之間頻繁切換輪流工作使得變壓吸附裝置產能有限，耗能增加，占地面積大，系統復雜。

目前窯爐多使用的是氧濃度為21%的空氣，其中含78%不參與燃燒的氮氣帶走大量燃燒熱能，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設備放大而增加投資，另一方面由于大量氮氣進入燃燒區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。實現工業窯爐富氧燃燒，需要制氧規模大，運行能耗低、運行簡單的富氧制氣技術。

發明內容

?本發明提出的是一種移動床變壓吸附氣體分離裝置，所屬移動床是針對現有變壓吸附氣體分離裝置的吸附塔內的吸附劑是不移動(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，單機產氣量大等優點，很適合如水泥窯、工業鍋爐等大規模工業富氧燃燒。

本發明的技術解決方案：其特征是包括吸附塔和解析塔，解析塔串聯于吸附塔之上，吸附塔和解析塔進出料口均有鎖風器，以維持吸附塔和解析塔所需要的不同工作壓力；吸附塔出料鎖風器與解析塔進料鎖風器間通過提升裝置相接，工作時，吸附塔和解析塔內吸附劑以整體流方式自上而下移動，通過提升裝置形成吸附劑在吸附塔和解吸塔連續移動并循環；在吸附塔內由于新鮮吸附劑的連續移入和已飽和吸附劑連續移出，使原料氣被連續分離提純，同樣已飽和吸附劑在解吸塔被連續減壓或/和沖洗再生，實現連續穩定產生產品氣。

本發明的優點：在吸附塔內,吸附劑以整體流方式自上而下連續移動，原料氣以逆流方式穿過吸附塔內的吸附劑層，同時吸附劑在解吸塔內以同樣方式被連續減壓或/和沖洗再生后循環進入吸附塔，因此在吸附塔內由于新鮮吸附劑的連續補充和已飽和吸附劑的連續移出，使原料氣提純分離過程連續進行，實現連續穩定產生產品氣。避免了現有變壓吸附氣體分離裝置頻繁切換吸附塔弊病，進而降低運行能耗，增加產氣量，同時具有吸附劑用量小，投資低等優點。很適合如水泥窯、工業鍋爐等富氧燃燒和富氧、純氧應用領域，也可用于其它氣體分離提純工業。

附圖說明

附圖1是典型的四塔變壓吸附氣體分離裝置結構組成示意圖。

附圖2移動床變壓吸附氣體分離裝置結構示意圖。

圖中1是吸附塔，2是吸附劑，3是吸附塔椎體透氣層，4是原料氣進口，5吸附塔出料鎖風器，6是產品氣出口，7是吸附塔壓力調節閥，8是鼓風機，9是旁路閥門，10是提升裝置，11是解析塔進料鎖風器，12是解析塔，13是解吸塔椎體透氣層，14是沖洗氣進口，15是吸附塔進料鎖風器，16是廢氣排放口，17是排風機，18是解析塔壓力調節閥。

具體實施方式