[其他]用液相熱進行化學氣體分離

無效

• 申請號: 86105327
• 申請日: 1986-08-26
• 公開（公告）號: CN86105327A
• 公開（公告）日: 1987-03-18
• 發明（設計）人: 唐納德·C·埃里克森
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: C01B13/02
• 分類號: C01B13/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希

本發明是關于利用熱轉換工藝系統分離氧，也可以有選擇地分離氮。當應用于含包括至少約0.25%氧化物的堿金屬硝酸鹽和亞硝鹽混合物的液相氧接受體時，該系統提供了極好的、預想不到的效果。

過去主要有兩種化學氣體分離方法：一種是利用固相BaO作為氧接受體的白林氏法;一種是用苛性MnO₂的Du Motay法。原來這些方法不是利用溫度，就是利用壓力間歇式進行。用溫度進行，解吸劑的溫度高于吸收劑;用壓力進行，吸收劑壓力高于解吸劑。

最近，白林氏和Du Motay兩種方法的連續轉換工藝已公開。美國專利第3，121，611和4，089，938號公開了MnO₂的連續循環。其中MnO₂包含在絕熱環中的吸收劑與解吸劑混合物，由于沒有間接熱輸入或輸出氧接受體，所以吸收劑與解吸劑幾乎處于相同的溫度。壓力的輸送不需用惰性解吸氣體（蒸汽）的總壓力差便可獲得，而該解吸氣體若要減低氧氣部分壓力，可很容易地從O₂產品中分離出來。

美國專利3，310，381公開了白林氏的連續轉換方法，該方法是以壓力和溫度結合為傳送形式。在溫度約600℃，空氣與氧氣在熱交換吸收器中并流（即非絕熱吸收器），而壓力略高于大氣壓。氧化接受體在火焰加熱器加熱至溫度為800℃，降壓以解吸O₂，并導致溫度下降至約720℃。由于固態Ba O和純液態Ba O始終存在于接受體，整個系統是恒定的，即部分氧氣壓力受溫度嚴格限制。

美國專利3，766，718公開了利用液體K₂O₂作為氧接受體的連續壓力轉換方法。

美國專利4，340，578、4，287，170和4，521，398公開了利用堿性硝酸鹽和亞硝酸鹽混合液作為氧接受體的連續壓力轉換的空氣分離方法。接受體在整個工藝過程也處于液體狀態，并在絕熱環中循環，即無意的間接熱交換。美國專利4，132，766公開了在等溫環中基本上相同的接受體，即該環把解吸器的熱間接地傳送到吸收器。

以上所有的方法，要求吸收器與解吸器之間有較大的壓差，要求大量投資于壓縮和膨脹設備。或者利用大量熱氣流的大熱量轉換（相當于200℃的溫度變化）或供應不合乎需要的大量惰性解吸氣體（即產生每1摩爾氧氣需要多于10摩爾蒸氣。）

在化學氣體分離法中，為了使加壓設備費用減至最小，吸收器和解吸器之間的壓差必須小于3;其中不需要容易分離的惰性解吸氣體，且不需巨大熱流進出接受體便可獲得高回收率（空氣中部份O₂最后作為O₂產物）。

只要液相堿性硝酸鹽-亞硝酸鹽接受體從屬于已公開的先有技術中的連續熱交換方法，例如美國專利3，330，381，上述頭兩個目的容易達到。若要求80%或更好的合理回收率，那么，鹽傳入或放出的熱必須極大過量。低回收率同樣不合乎需要，因為隨后為提供O₂產量必須生產更多的空氣，因而需要更多的裝置和資金。使用堿性亞硝酸鹽-硝酸鹽接受體比用白林氏接受體的熱轉換方法所要求的熱流比預期的高，這是由于前一接受體的反應熱更高。約需46千卡/摩爾解吸的O₂，而BaO₂只需39千卡/摩爾解吸氧。

在先有技術中，白林氏方法使接受體加熱至200℃至800℃，然后瞬即釋放氧，冷卻接受體至720℃。冷卻的80℃相當于39千卡/摩爾產生的氧反應熱，所以總熱量需200/80×39或97.5千卡/摩爾O₂。如果液態硝酸鹽接受體應用于同一方法中，預期所需熱量則為200/80×46或115千卡/摩爾O₂。相反，這里公開的方法只需少于80千卡/摩爾O₂。