[其他]階式熱量回收及其氣體聯產品的生產方法

無效

• 申請號: 86105412
• 申請日: 1986-08-26
• 公開（公告）號: CN86105412A
• 公開（公告）日: 1987-05-13
• 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
• 主分類號: C01B13/02
• 分類號: C01B13/02;F25J3/04
• 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，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分離空氣中的氧和氮，該熔融液流由一種含有堿金屬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號已提出這種基本化學氣體分離法。在分離過程中，使已耗氧的氣體膨脹，至少能回收少許供料氣體的壓縮能量。

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。在美國專利第4，287，170號說明，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耗氧的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）并不能很好地綜合燃燒過程的熱交換來共同產生一種高溫的生產用的氧和氮氣流。

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已耗氧的流出物，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便提升供氣至吸收條件。熔鹽吸收液經減壓后，可逆地放出所含的氧，制得氧氣。

用低溫從空氣中分離出氧，然后把廢氮和一部分供氣一起燃燒進行低溫分離，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，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，以壓縮供氣為低溫分離，對氧加壓和產生能量。燃燒后的流出物也可用作生產蒸氣，并提高能量的產生。

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。低壓燃燒過程經熱交換后產生一種高溫壓縮的生產用氣流，然后在能量回收渦輪機中膨脹，以便從生產用氣流中回收能量。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，因為高墻溫度管不能承受高壓。使用由20至170不同的大氣壓力，橫過熱交換器金屬管，從大氣壓燃燒氣體可以有效的回收蒸氣產生的熱。

美國專利第3，310，381公開了一個使用懸浮液從空氣中回收氧氣的方法。該懸浮液是由固體吸收劑置于液態載體中而形成，以便吸收劑和空氣進行同向接觸。這系統使用氧化鋇和過氧化鋇，溫度為932°F以上。

本發明是使用氣壓和溫度交替循環的連續轉換的白林法。供氣在吸收器內和氧化鋇/過氧化鋇懸浮液進行同向接觸，而吸收器內的熱交換是用外部的熱交換流體。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。高溫氧化接受體在減壓及減溫至1328°F后解吸氧氣。在接受體中的氧氣的部份壓力是決定于溫度，因為氧化鋇和過氧化鋇經常存在于接受體的懸浮液中。

本發明是關于一個使用高溫可逆吸收及解吸過程從空氣中分離出氧氣和從燃燒過程中回收熱量的方法。把在階式熱交換中的空氣分離過程和燃燒過程相結合，能在不低于700°F的溫度下，生產氧氣及排出熱量。其步驟包括：把空氣壓縮至高溫及高壓后，把至少部份預先洗凈及干燥的空氣和一種液體化學吸收劑接觸，這種吸收劑在氣溫接近燃燒過程的熱量時釋放其氧氣，以便從上述空氣中用化學方法吸收一部分氧氣。把氧化的液體化學吸收劑和燃燒過程進行熱交換，使吸收劑的溫度增加至不低于900°F，這過程生成1000°F或以上的高質熱量，并把這些高質熱量從燃燒過程轉移到液體化學吸收液，用這些熱量從上述吸收劑解吸氧氣以生產氧和還原吸收劑。把還原后的吸收劑用生產用的氣流進行熱交換冷卻。在氣溫較以往熱交換溫度（不低于700°F）為低的條件下排出熱量和生產一般高溫生產用氣流。將吸收劑再循環，以便和空氣進一步接觸，最好從高溫生產用氣流中回收熱量和（或）能量。并使用氧氣增強整個燃燒過程。

最好是把經壓縮的空氣分成兩股氣流，一股氣流供燃燒過程使用，另一股供分離過程使用。