[发明专利]生产高纯度氮气的CLC方法和设备

权利要求书

1.用于通过化学回路燃烧对烃进料进行燃烧的方法，其中，颗粒形式的氧化还原活性物质在以流化床模式操作的至少一个还原区和两个氧化区之间循环，其中：

(a)通过在至少一个还原区中与进料接触的氧化还原活性物质进行还原来实施所述烃进料的燃烧，

(b)在第一氧化区中，对步骤(a)结束时获得的经还原的氧化还原活性物质进行氧化的第一步骤通过与氧损耗空气流的第一部分接触来进行，以产生含有100ppmv或更低量氧分子的氮分子流以及部分再氧化的氧化还原活性物质流；

(c)在第二氧化区中，对步骤(b)结束时获得的部分再氧化的氧化还原活性物质流进行氧化的第二步骤通过与空气接触来进行，以产生氧损耗空气流和用于在步骤(a)中使用的经再氧化的氧化还原活性物质流；

(d)对步骤(c)结束时获得的所述氧损耗空气流进行分割，以形成在步骤(b)中使用的所述氧损耗空气流的第一部分、以及从化学回路中提取的氧损耗空气流剩余的第二部分。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以一定方式，将步骤(d)中氧损耗空气流的第一部分调整为步骤(a)获得的经还原的氧化还原活性物质的量、并且送入第一氧化区中，以获得含有给定分数氧分子的氮分子流。

3.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述氮分子流包含10ppmv或更低量的氧分子。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第二氧化步骤(c)期间施加超化学计量比的氧气，从而以一定方式获得包含约2％氧分子的氧损耗空气流。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，氧化还原活性物质包含氧化锰，氧损耗空气流包含约2％的氧分子，并且氧损耗空气流的第一部分小于氧损耗空气流的7.4％，从而以一定方式产生含有少于10ppmv氧分子的氮分子流。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一氧化区是包括设置有热交换装置的容器的反应器，所述热交换装置包括传热流体，并且其中，在第一氧化步骤(b)期间：

-氧化还原活性物质颗粒的流化床通过将氧损耗空气流的第一部分注入所述容器中来产生；

-热交换在颗粒的流化床和传热流体之间进行；

-所述氮分子流经过位于容器上部的第一出口排出；以及

-部分再氧化的氧化还原活性物质流经过位于容器下部的第二出口排出，以将其送入第二氧化区。

7.如上述权利要求6所述的方法，其特征在于，所述部分再氧化的氧化还原活性物质流经过位于容器下部的第二出口排出，以将其送入第二氧化区的步骤是通过气动阀进行的。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，第一氧化区以一定方式进行操作，以使得容器中氧损耗空气的表面速度是氧化还原活性物质颗粒的最终下降速度的2倍至10倍。

9.如上述权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一和第二氧化步骤(b)和(c)分别在第一氧化反应器和第二氧化反应器中进行，第一氧化反应器和第二氧化反应器都是提升器型的，并且，其中：

-在步骤(b)中，以一定方式操作所述第一氧化反应器，以使得在所述第一氧化反应器中氧损耗空气的表面速度为2至15米/秒；

-从第一氧化反应器顶部离开的混合物在气/固分离器中分离为氮分子流和部分再氧化的氧化还原活性物质流；

-将部分再氧化的氧化还原活性物质流通过包括虹吸管的输送管线送入第二氧化反应器，以在所述第一氧化反应器和第二氧化反应器之间提供对于气体的密封；以及

-在步骤(c)中，以一定方式操作所述第二氧化容器，以使得在所述第二氧化容器中空气的表面速度为3至10米/秒。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所气/固分离器是旋流器。

11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在进入第一氧化区之前，氧损耗空气流的第一部分的压力升高。