[发明专利]移动床变压吸附气体分离装置

说明书

技术领域

本发明是一种移动床变压吸附气体分离装置，用于富氧燃烧或其他富氧和纯氧应用行业，也可用于其它气体分离提纯工业，属气体分离提纯、富氧和纯氧应用技术领域。

背景技术                                           

目前制取富氧空气主要有三种方法：深冷法、膜分离法和变压吸附法。深冷法原理为低温精馏，把空气压缩、冷却、液化，利用不同气体沸点的差异进行精馏使氮氧气体分离。该方法是林德教授1902年发明的，是大规模制氧的传统工艺也是目前大规模工业制氧的主要方法，我国制氧量的80%是由该方法完成的。特点是气体纯度高制气规模大，但压缩冷却耗能大投资大，开机复杂。

膜分离制氧技术是依靠不同气体在膜中溶解和扩散系数的差异来实现气体分离。当空气在一定的驱动力（膜两侧的压力差）作用下，渗透速率快的氧气透过膜后，在膜的渗透侧被富集，渗透率相对低的氮气分子被滞留在膜的滞留侧从而达到空气中氧气和氮气分离的目的。膜材料通常为高分子聚合纤维滤层，目前主要问题是膜透气阻力大因而系统能耗高，同时制氧浓度有限。

变压吸附气体分离技术是上世纪六十年代发展起来的，由美国联合碳化物公司（UCC）首次实现变压吸附四床工艺技术的工业化。该技术是依靠分子筛对特定气体选择性吸附并随着压力变化实现吸附和再生的，因而再生速度快、能耗低，随着吸附剂技术的发展近年来发展非常迅速。单个固定吸附塔操作，由于吸附剂需要解吸再生，吸附都是间歇式的。因此变压吸附装置至少由两个甚至多达数十个吸附塔并联组成，使吸附床的吸附和解吸再生交替进行，典型的四塔变压吸附气体分离装置结构组成见附图1。由于需要多个吸附塔之间频繁切换轮流工作使得变压吸附装置产能有限，耗能增加，占地面积大，系统复杂。

目前窑炉多使用的是氧浓度为21%的空气，其中含78%不参与燃烧的氮气带走大量燃烧热能，降低燃烧温度，更重要的是由于助燃空气量大和烟气量大使窑炉系统设备放大而增加投资，另一方面由于大量氮气进入燃烧区而增加了氧化氮的排放量，也因氧气浓度不足增加了二氧化硫的排放。实现工业窑炉富氧燃烧，需要制氧规模大，运行能耗低、运行简单的富氧制气技术。

发明内容

 本发明提出的是一种移动床变压吸附气体分离装置，所属移动床是针对现有变压吸附气体分离装置的吸附塔内的吸附剂是不移动(称固定床)而言，旨在克服后者所存在的上述缺陷，具有能耗低，吸附剂用量小，单机产气量大等优点，很适合如水泥窑、工业锅炉等大规模工业富氧燃烧。

本发明的技术解决方案：其特征是包括吸附塔和解析塔，解析塔串联于吸附塔之上，吸附塔和解析塔进出料口均有锁风器，以维持吸附塔和解析塔所需要的不同工作压力；吸附塔出料锁风器与解析塔进料锁风器间通过提升装置相接，工作时，吸附塔和解析塔内吸附剂以整体流方式自上而下移动，通过提升装置形成吸附剂在吸附塔和解吸塔连续移动并循环；在吸附塔内由于新鲜吸附剂的连续移入和已饱和吸附剂连续移出，使原料气被连续分离提纯，同样已饱和吸附剂在解吸塔被连续减压或/和冲洗再生，实现连续稳定产生产品气。

本发明的优点：在吸附塔内,吸附剂以整体流方式自上而下连续移动，原料气以逆流方式穿过吸附塔内的吸附剂层，同时吸附剂在解吸塔内以同样方式被连续减压或/和冲洗再生后循环进入吸附塔，因此在吸附塔内由于新鲜吸附剂的连续补充和已饱和吸附剂的连续移出，使原料气提纯分离过程连续进行，实现连续稳定产生产品气。避免了现有变压吸附气体分离装置频繁切换吸附塔弊病，进而降低运行能耗，增加产气量，同时具有吸附剂用量小，投资低等优点。很适合如水泥窑、工业锅炉等富氧燃烧和富氧、纯氧应用领域，也可用于其它气体分离提纯工业。

附图说明

附图1是典型的四塔变压吸附气体分离装置结构组成示意图。

附图2移动床变压吸附气体分离装置结构示意图。

图中1是吸附塔，2是吸附剂，3是吸附塔椎体透气层，4是原料气进口，5吸附塔出料锁风器，6是产品气出口，7是吸附塔压力调节阀，8是鼓风机，9是旁路阀门，10是提升装置，11是解析塔进料锁风器，12是解析塔，13是解吸塔椎体透气层，14是冲洗气进口，15是吸附塔进料锁风器，16是废气排放口，17是排风机，18是解析塔压力调节阀。

具体实施方式