[发明专利]一种加压氧化化学链空分制氧装置及制氧方法

权利要求书

1.一种加压氧化化学链空分制氧装置，其特征在于，包括空压机(1)、换热器(2)、第一反应器(3)、第二反应器(4)、第一外部加热装置(5)、第二外部加热装置(6)、气涡轮机(17)、减压阀(18)，其中空压机(1)通过第一高压空气流量控制阀(9)、第二高压空气流量控制阀(10)分别为反应器输送高压空气，反应后得到的欠氧空气经第一欠氧气流量控制阀(13)、第二欠氧气流量控制阀(14)进入气涡轮机(17)和换热器(2)降温排放，高压惰性气体分别通过第一高压流量控制阀(11)、第二高压流量控制阀(12)进入反应器内，常压惰性气体也分别通过第一常压流量控制阀(7)、第二常压流量控制阀(8)进入反应器，反应器内制备得到的富氧气通过第一富氧气流量控制阀(15)、第二富氧气流量控制阀(16)以及减压阀(18)进行收集处理，所述第一外部加热装置(5)和第二外部加热装置(6)分别设置在第一反应器(3)和第二反应器(4)上。

2.如权利要求1所述的加压氧化化学链空分制氧装置，其特征在于，所述加压氧化化学链空分制氧装置还包括与减压阀(18)相连的冷却器(19)以及气液分离器(20)。

3.一种加压氧化化学链空分制氧方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)空气经空压机(1)加压、换热器(2)换热后，通过第一高压空气流量控制阀(9)进入第一反应器(3)内与还原态载氧体反应，反应后的欠氧空气经第一欠氧气流量控制阀(13)、气涡轮机(17)和换热器(2)排出，待还原态载氧体氧化完全后停止向反应器内通入高压空气；

(b)将高压惰性气体经由第一高压流量控制阀(11)通入到第一反应器(3)中，待残余的欠氧空气被完全赶走后停止通入高压惰性气体；

(c)打开第一富氧气流量控制阀(15)、减压阀(18)对第一反应器(3)进行降压，待第一反应器(3)内压力降至大气压时，通过第一常压流量控制阀(7)向第一反应器(3)中输入常压惰性气体进行还原反应，释放出的氧气被惰性气体经由第一富氧气流量控制阀(15)和减压阀(18)带出；

(d)待第一反应器(3)降至设定温度时启动第一外部加热装置(5)使载氧体在设定温度下继续释氧，载氧体完全反应后停止通入常压惰性气体；

(e)第二反应器(4)及相关第二装置按照步骤a-d进行制氧；

(f)第一反应器(3)和第二反应器(4)按照上述步骤交替操作制氧；

其中所述还原态载氧体为锰基载氧体、钴基载氧体、铜基载氧体或钙钛型氧化物中的一种，还原态载氧体附着的惰性单体为镁氧化物、铝氧化物、硅氧化物、锆氧化物、钛氧化物中的一种或其络合氧化物；所述惰性气体为CO₂或水蒸气中的一种；

向反应器内通入高压空气进行氧化反应时，压力控制在3-40个标准大气压，氧化反应温度控制在600-1300℃。

4.如权利要求3所述的加压氧化化学链空分制氧方法，其特征在于：还原态载氧体与惰性单体的质量比为0.1-3：1。

5.如权利要求3所述的加压氧化化学链空分制氧方法，其特征在于：向反应器内通入常压惰性气体进行还原反应时，还原反应温度比氧化反应温度低30-150℃，步骤(d)所述设定温度为500-1250℃。

6.如权利要求3所述的加压氧化化学链空分制氧方法，其特征在于：高压惰性气体的压力比通入反应器内的高压空气压力高1-5atm。