[實用新型]大規模變壓吸附梯級空氣分離裝置

有效

• 申請號: 201921161127.6
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN211585920U
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 喬英云;田一良;田原宇
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;B01D53/02;B01D53/26;C01B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供一種大規模變壓吸附梯級空氣分離裝置。空氣加壓風機出口通過脫水脫二氧化碳吸附塔與徑向沸石分子篩變壓吸附塔組的入口相連，塔組出入口均裝有程控閥，并在徑向沸石分子篩變壓吸附塔組的入口接有減壓泵；徑向沸石分子篩變壓吸附塔組的出口通過程控閥與碳分子篩變壓吸附塔組的入口相連，塔組的出口接有減壓泵；變壓吸附塔組通過程控閥實現部分吸附塔吸附分離、部分吸附塔解吸再生循環使用。

1.技術領域

本發明提供大規模變壓吸附梯級空氣分離裝置，屬于空氣分離技術領域。

2.背景技術

現代煤化工、冶金工業、石油煉制和硫酸工業等生產需要消耗大量的氧氣，而對氮氣的需求量較小?，F有氧氣生產方法中，空氣分離法是最經濟的工業制氧方法。目前，在空氣分離領域中，低溫精餾法(深冷分離)是傳統的制氧方法，變壓吸附法和膜分離法是新興的制氧方法。低溫精餾法技術成熟、適宜于大規模生產高壓氧氣和高壓氮氣、能夠得到高純度的氧氣和氮氣，且回收率很高，但氧氣和氮氣產量比過小，僅有21：78(體積比)，難以滿足高耗氧低耗氮的工業過程需要。變壓吸附法技術較成熟，適宜于中小規模生產氧氣、能夠得到中等純度的低壓氧氣，氮氣低壓排出，但由于氬氣、氦氣和氖氣等惰性氣體未能分離影響氧氣純度的進一步提高且回收率有待提高。膜分離法技術正在開發，適宜于小和超小規模生產氧氣、能夠得到低濃度的氧氣，投資較高且尚無大規模工業化應用的分離膜。

但對于煤炭富氧燃燒、半焦氧熱法制取乙炔、金屬氧熱還原法冶煉、重油熱解氣化耦合和硫酸工業等生產過程需要消耗大量的低壓氧氣，而對氮氣的需求量較小，采用深冷分離投資和能耗過大且損失氧氣壓力勢能，急需開發大規模變壓吸附法空氣分離工藝和裝備，滿足現代工業對低壓高純度氧氣的需求。

3.發明內容

為了克服現有空氣變壓吸附分離技術存在的不足，本發明的目的是開發一種大規模變壓吸附梯級空氣分離裝置，該裝置能夠大幅度提高空氣變壓吸附分離的規模和氧氣的純度，降低高純氧制取的能耗和大規模制氧的投資以及金屬材料的用量。

本發明所采用的裝置，利用徑向變壓吸附塔大幅度提高空氣變壓吸附分離的規模、降低高純氧分離能耗，通過沸石分子篩變壓吸附塔組選擇性吸附氮氣、碳分子篩變壓吸附塔組選擇性吸附氧氣的組合措施大幅度降低了氧氣中的氬氣、氦氣和氖氣等惰性氣體含量，從而提高了氧氣的純度和回收率，同時還可得到高純度的氮氣，從而實現了空氣大規模、低壓、高純度、低能耗的梯級變壓吸附分離。

本發明的大規模變壓吸附梯級空氣分離裝置特征是：空氣加壓風機出口通過脫水脫二氧化碳吸附塔與徑向沸石分子篩變壓吸附塔組的入口相連，塔組出入口均裝有程控閥，并在徑向沸石分子篩變壓吸附塔組的入口接有減壓泵；徑向沸石分子篩變壓吸附塔組的出口通過程控閥與碳分子篩變壓吸附塔組的入口相連，塔組的出口接有減壓泵；變壓吸附塔組通過程控閥實現部分吸附塔吸附分離、部分吸附塔解吸再生循環使用。

在本發明中，徑向沸石分子篩變壓吸附塔組中裝填的沸石分子篩為5A分子篩、鋰X型分子篩、鋰A型分子篩、13X型分子篩及其堿土金屬改性分子篩中的一種。

在本發明中，變壓吸附分離裝置為真空變壓吸附或低壓變壓吸附操作。

在本發明中，碳分子篩變壓吸附塔為徑向變壓吸附塔或軸向變壓吸附塔。

在本發明中，徑向變壓吸附塔由塔壁、隔離筒和中心管由外向內依次按同心圓布置，隔離筒和中心管的頂部通過吸附劑壓緊板形成吸附段上部封閉；塔壁與隔離筒形成上部封死的氣室，隔離筒與隔離筒形成輔助吸附室，隔離筒與中心管形成吸附室，中心管內底部設置防死區導向錐筒；塔壁底部側面連接切向進氣口，吸附尾氣出口連接中心管設置在塔頂部；塔壁、中心管和隔離筒與底板密封連接；輔助吸附室和吸附室底部分別安裝輔助吸附劑卸料口和吸附劑卸料口。

在本發明中，空氣徑向沸石分子篩變壓吸附塔組分離得到的富氧空氣濃度為50％-85％。

4.附圖說明