[发明专利]以烟气为热源的化学链空气分离制氧装置及方法

说明书

本发明是一种以烟气为热源的空气分离制氧装置，属于化学链技术及化学链空气制氧领域。该发明的总体结构由固定床反应器、两个旋风分离器、快速流化床反应器、冷凝器、余热锅炉和过滤器组成。烟气由烟气入口进入固定床内对固定床进行加热，加热结束后由排气口排出，载氧体由进料口进入床内，反应产生的气体由气体出口排出至旋风分离器中进行分离，被还原后的载氧体经过螺旋送料机，再由另外一个进料口重新进入固定床，进行循环。该流程以烟气为热源，降低了制氧成本，且效率较高，所产氧气纯度较高。

技术领域

本发明涉及化学链燃烧领域，是一种的化学链制氧装置及方法。

背景技术

化学链燃烧技术是一种很好的燃烧方式，同时化学链燃烧系统具有更好的燃烧效率、更小的耗散的特点，化学链燃烧技术可以有效的减少CO2这一温室气体的排放。氧气是重要的空气组成部分，在化工等工业生产以及人们的日常生活中的应用较为广泛。但是传统的空气分离制氧方法在耗能、设备及工艺流程、生产成本控制等诸多方面存在缺陷。

利用化学链的空气分离制氧技术是一种新颖实用的制氧方法，其原理是利用化学链中载氧体的连续氧化还原反应来制取氧气。与普通制氧方法相比，该技术理论能耗较低，是一种非常有效的制氧方法，该技术的应用前景很好。

发明内容

化学链空气分离制备氧气装置，包括固定床反应器、两个旋风分离器、快速流化床反应器、冷凝器、余热锅炉和过滤器。

该发明所包含的工艺及设备以烟气为热源，为化学链制氧反应过程提供反应过程中所需的热能，其原理是：以化学链空气分离技术的制氧气，该技术的优点是制氧效率较高、其产物氧气的纯度高、工艺过程具有先进性。原理示意图如图1所示。

本发明的目的是为了解决传统化学链制氧装置存在的问题，对传统设备进行一体化改进，最大限度的提高制氧反应速率和燃烧效率。通过重新设计的化学链空气分离制备氧气装置，使传统制氧设备实现了一体化；同时也可以保证化学链制氧系统的连续反应，反应的连续性提高制氧的反应速率，该工艺的设计也可以减少了反应过程的热量损失，可以实现烟气中废热利用的最大化。

本发明的技术方案如下：

化学链空气分离制氧装置由三部分构成，即反应器部分、旋风分离器部分、产物收集提纯部分，具体工艺流程如原理示意图1所示。

反应器部分

该部分包括固定床反应器1、快速流化床反应器4。其中固定床1（如图2，固定床反应器示意图所示）由床体和气体入口（1）、气体出口（2）、进料口1、进料口2五部分组成。烟气由烟气入口a进入床内对固定床进行加热，加热结束后由烟气出口a’排出，载氧体由进料口1进入床内，反应产生的气体由气体出口（2）进入旋风分离器3中，被还原后的载氧体经过螺旋送料机c，再由进料口2重新进入固定床，进行循环。

其中，c部分为螺旋送料机，其作用为连接固定床与旋风分离器2并在两者间进行载氧体传送，固定床、旋风分离器与c部分存在一定角度关系，角度关系示意图如图3所示，在此角度下的传送速率与能耗与反应吻合较好，螺旋送料机的速率根据实际载氧体的重量来确定。

旋风分离器部分

该部分由旋风分离器2和旋风分离器3组成。

产物收集提纯部分

燃烧产物收集部分由冷凝器5、过滤器组件6、余热锅炉7组成。

系统原理及具体实施方式

设计装置工作方式如下：

本作品设计了一套化学链连续制氧装置，其具体工艺流程如图1所示，以下参照装置图对其结构及工作方式进行具体说明。化学链连续制氧装置实施步骤如下：