[其他]阶式热量回收及其气体联产品的生产方法

说明书

本发明涉及将燃烧过程和以化学吸收法从空气中分离出氧和氮相结合的综合方法。从燃烧过程所得之剩余温度可更有效地用于解吸吸收剂的氧产品，然后显热和吸收反应热可进一步用于生产高温工艺气流。氧气可强化燃烧过程，其中用作解吸的高温热在热交换中传热，最好在压差小于１０个大气压下进行，以在热交换中提供足够的灵活性。

本发明是关于氧和氮的制备，并在制备过程中完成独特的阶式有效热量回收。具体来说，本发明是关于生产氧、氮和高温热量的回收，其中的燃烧过程所产生的剩余温度可更有效的用于可逆液相反应以分离空气中的氧和氮。

众所周知，先有技术是利用氧接受体的熔融液流来分离空气中的氧和氮，该熔融液流由一种含有碱金属的亚硝酸盐和硝酸盐的液体所组成。美国专利说明书第4，132，766号已提出这种基本的空气化学分离法。在分离过程中，使贫氧的气体膨胀，至少能回收供料气的部分压缩能量。

利用亚硝酸和硝酸的碱金属盐进行化学分离制得较纯净的氧和氮，亦属已知技术。美国专利第4，287，170号使用这类碱金属盐与空气连续接触，然后用一种吸收介质如氧化锰从流出的贫氧气体中除去剩余的氧气。将氮产品膨胀至较低的压力至少能回收供料气的部分压缩能量。

这些已知技术（美国专利第4，132，766及4，287，170）并不能很好地结合燃烧过程的热交换来同时产生一种高温的氧和氮工艺气流。

美国专利第4，340，578号公开了一种使用化学吸收性的溶液来制备氧气的方法，其中的溶液含熔碱金属的亚硝酸盐和硝酸盐。其中的盐溶液含低浓度的附加氧化物。用燃料燃烧来自化学分离过程的贫氧流出物，使其膨胀，分两阶段回收能量。燃烧后的流出物与供气和氧气进行热交换以提高供气温度达到吸收条件。熔盐吸收液经减压后，可逆地放出所含的氧而制得氧产品。

用低温技术从空气中分离出氧，然后把废氮和一部分低温分离用的供气一起燃烧并膨胀燃烧后的流出物，以回收用作生产用的能量。这方法已在美国专利第4，224，045号中提出。

在美国专利第4，382，366号公开了能量的净生产和氧的制备。过程为：空气经压缩后，用低温技术，在低温蒸馏柱中分离。废氮气经燃料燃烧后，在涡轮机中膨胀，回收能量，以压缩供低温分离用的原料空气并对氧产品加压和产生能量。燃烧后的流出物也可用作生产蒸气，以强化能量的生产。

先有技术（美国专利第4，340，578号，第4，224，045号、第4，382，366号）提供了从空气分离过程中回收能量的方法。其方法是用燃料直接燃烧废氮，然后把燃烧后的流出物膨胀以回收能量。

著名的兰金循环正好说明能量的净生产。以热交换在低压燃烧过程生产一种高温压缩的工艺气流，然后在能量回收涡轮机中膨胀，从工艺气流中回收能量。蒸汽是最好工作流体。为了达到有效的高温热量回收，必须使用较高的蒸汽压力，约400psia至2500psia，以便在兰金循环的等熵膨胀阶段中提供最大的能量回收。热交换器金属管的冶金强度限制成为难题，因为高温管壁不能承受高压。为有效地回收燃烧带压气体得到的蒸汽热量，热交换器的金属管内外壁的压力差为20～170个大气压。

美国专利第3，310，381公开了一种使用悬浮液从空气中回收氧气的方法。该悬浮液是由固态吸收剂置于液态载体中而形成，其中吸收剂和空气是在并流中接触。该系统使用氧化钡和过氧化钡，温度为932°F以上。

本发明是使用变压和变温循环的连续转换的林白法。供气在吸收器内和氧化钡/过氧化钡悬浮液进行并流接触，而吸收器则与外部的热交换流体进行换热。吸收器的操作温度约1112°F，压力则稍高于常压。把氧化接受体在加热器中进一步加热至约1472°F。高温氧化接受体经减压解吸出氧气，同时温度降至1328°F。在接受体中的氧气分压决定于温度，因为氧化钡和过氧化钡始终存在于接受体的悬浮液中。