[發明專利]一種加壓氧化化學鏈空分制氧裝置及制氧方法

有效

• 申請號: 201611020067.7
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106629607B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 史彬;吳二東;鄢烈祥;吳煒
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C01B13/02
• 分類號: C01B13/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明涉及一種加壓氧化化學鏈空分制氧裝置及制氧方法，首先將空氣通過空壓機加壓后通入反應器，與還原態載氧體發生反應，載氧體完全氧化后停止通入加壓空氣；接著將反應器內壓力降至大氣壓，然后通入常壓惰性氣體進行還原反應放出氧氣，制備的氧氣被惰性氣體帶出，兩個反應器交替循環工作連續生產。本發明方法與現有化學鏈制氧技術相比能顯著降低制氧功耗，同時提高化學鏈空分制氧效率。

技術領域

本發明屬于空分制氧技術領域，具體涉及一種加壓氧化化學鏈空分制氧裝置及制氧方法。

背景技術

化學鏈制氧技術是一種新的制氧方法，相比于深冷法分離空氣制氧，它具有能耗低、成本低、操作簡捷等優點，其原理是利用載氧體在釋氧反應器中發生釋氧反應生成氧氣，釋氧后的載氧體在氧化反應器中與空氣反應實現氧化再生。根據釋氧反應器中載氣類型不同，可以產生富氧氣體或純氧等。然而傳統的化學鏈制氧技術多集中于常壓下操作，載氧體還原時需要外部的熱能供應來維持反應進行，導致整個過程能源消耗大。在節能減排的倡導下，有必要開發一種低能耗、經濟高效的化學鏈空分制氧裝置及方法。

發明內容

本發明針對現有常規化學鏈高溫分離空氣制氧技術載氧體還原時所需的外部熱能供應過大等不足，提出了一種加壓氧化化學鏈分離空氣制氧的設備和方法，采用該方法可以顯著降低載氧體還原時所需的外部熱能。為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種加壓氧化化學鏈空分制氧裝置，包括空壓機(1)、換熱器(2)、第一反應器(3)、第二反應器(4)、第一外部加熱裝置(5)、第二外部加熱裝置(6)、氣渦輪機(17)、減壓閥(18)，其中空壓機(1)通過第一高壓空氣流量控制閥(9)、第二高壓空氣流量控制閥(10)可分別為反應器輸送高壓空氣，反應后得到的欠氧空氣經第一欠氧氣流量控制閥(13)、第二欠氧氣流量控制閥(14)后進入氣渦輪機(17)和換熱器(2)降溫排放，高壓惰性氣體可分別通過第一高壓流量控制閥(11)、第二高壓流量控制閥(12)進入反應器內，常壓惰性氣體也可分別通過第一常壓流量控制閥(7)、第二常壓流量控制閥(8)進入反應器，反應器內制備得到的富氧氣通過第一富氧氣流量控制閥(15)、第二富氧氣流量控制閥(16)以及減壓閥(18)進行收集處理，所述第一外部加熱裝置(5)和第二外部加熱裝置(6)分別設置在第一反應器(3)和第二反應器(4)上。

上述方案中，所述加壓氧化化學鏈空分制氧裝置還包括與減壓閥(18)相連的冷卻器(19)以及氣液分離器(20)。

一種加壓氧化化學鏈空分制氧方法，包括以下步驟：

(a)新鮮空氣經空壓機(1)加壓、換熱器(2)換熱后，通過第一高壓空氣流量控制閥(9)進入第一反應器(3)內與還原態載氧體反應，反應后的欠氧空氣經第一欠氧氣流量控制閥(13)、氣渦輪機(17)和換熱器(2)排出，待還原態載氧體氧化完全后停止向反應器內通入高壓空氣；

(b)將高壓惰性氣體經由第一高壓流量控制閥(11)通入到第一反應器(3)中，待殘余的欠氧空氣被完全趕走后停止通入高壓惰性氣體；

(c)打開第一富氧氣流量控制閥(15)、減壓閥(18)對第一反應器(3)進行降壓，待第一反應器(3)內壓力降至大氣壓時，通過第一常壓流量控制閥(7)向第一反應器(3)中輸入常壓惰性氣體進行還原反應，釋放出的氧氣被惰性氣體經由第一富氧氣流量控制閥(15)和減壓閥(18)帶出；

(d)待第一反應器(3)降至設定溫度時啟動第一外部加熱裝置(5)使載氧體在設定溫度下繼續釋氧，載氧體完全反應后停止通入常壓惰性氣體；

(e)第二反應器(4)及相關第二裝置按照步驟a-d進行制氧；

(f)第一反應器(3)和第二反應器(4)按照上述步驟交替操作制氧。