[发明专利]一种可回收潜热的三吸附器空分纯化装置及其方法

说明书

本发明公开了一种可回收潜热的三吸附器空分纯化装置及其方法。空分纯化装置包括三台并联工作的分子筛吸附器、电加热器、开式直接接触式换热箱、换热器、循环水泵、消音器、污氮气加热控制阀、污氮气冷吹控制阀等。分子筛吸附器一侧分别连接污氮气加热通道、污氮气冷吹通道、空气出口通道，另一侧分别连接空气进口通道、污氮气放空通道、污氮气余热回收通道。在吸附器与管道间还设有卸压阀、增压阀、自动控制阀等。通过设置两循环水通道，分别回收吸附器的吸附热以及排出的冷吹污氮余热，进而降低吸附剂温度，延长吸附器运行时间，直接接触时换热箱可有效回收冷吹污氮中水汽的潜热，降低电加热器能耗。

技术领域

本发明涉及分子筛设计领域，特别是设计一种可回收潜热的三吸附器空分纯化装置。

背景技术

在低温空分系统中，将原料空气中杂质，如水汽、二氧化碳和碳氢化合物含量降到规定水平的过程称为空分纯化过程，采用的装置称为空分纯化装置。但该纯化过程的能耗较高，约占空分系统总能耗的16％左右。对整个空分纯化系统进行分析可知，其没有利用的余热主要有两部分，一是吸附器内活性氧化铝和分子筛的吸附热，二是在吸附器冷吹段排出的高温、高湿污氮气。对于吸附热，会恶化吸附剂的工作环境，如水汽作为强吸附相，其吸附热又高于二氧化碳，床层温度将迅速升高而导致部分已经被吸附的二氧化碳解析出来，使得二氧化碳浓度增加。对于排出的冷吹污氮气，除显热外，其内部还包含着大量水汽，若能将其潜热回收，则可大幅增加系统可用余热量。但常规空分纯化系统中，吸附热的影响均被忽略；而系统结构上只设置两台分子筛吸附器，一台吸附工作，另一台解吸再生，时间上的差异导致冷吹污氮气所包含的热量很难利用，通常直接放空，造成了能量浪费。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可回收潜热的三吸附器空分纯化装置，将常规系统中的双吸附器改为三吸附器系统，在吸附器内部安装换热盘管，通过循环水冷却吸附剂，此外，设置开式直接接触式换热箱，在回收冷吹污氮气显热的同时，回收其内部水汽的潜热。充分利用吸附热和冷吹污氮气余热，延长吸附器的运行时间，减少加热器的能量投入，实现空分纯化系统的节能降耗。

本发明拟用如下技术方案实现本发明的目的：

一种可回收潜热的三吸附器空分纯化装置，其包括第一分子筛吸附器、第二分子筛吸附器、第三分子筛吸附器、第一换热器、第一循环水泵、电加热器、第二换热器、开式直接接触式换热箱、第二循环水泵、污氮气加热通道第一支路、污氮气加热通道第二支路、污氮气加热通道、污氮气冷吹通道、污氮气余热回收通道、污氮气放空通道、空气出口通道、空气进口通道、第一循环水通道、第二循环水通道；

所述的第一分子筛吸附器一端的管路分为三条支路，其中第一支路连接污氮气加热通道，且第一支路上设有第一自动控制阀，第二支路连接污氮气冷吹通道，且第二支路上设有第二自动控制阀，第三支路连接空气出口通道，且第三支路上设有第三自动控制阀；第一分子筛吸附器的另一端的管路分为四条支路，第一支路和第二支路分别连接空气进口通道，且第一支路上设有第十自动控制阀，第二支路上设有第一增压阀，第三支路上设有第一卸压阀，第四支路上设有第十一自动控制阀，第三支路和第四支路汇合后连接第一三通阀的进口通道，第一三通阀的另外两个出口通道分别连接污氮气余热回收通道和污氮气放空通道；第二分子筛吸附器和第三分子筛吸附器的两端以与第一分子筛吸附器相同的方式连接各通道；

进入空分纯化装置的污氮进气管道被分成两路，一路接入污氮气冷吹通道，污氮气冷吹通道上设有污氮气冷吹控制阀；另一路经过污氮气加热控制阀后分为两条支路，污氮气加热通道第一支路连接第二换热器，污氮气加热通道第二支路连接第一换热器，两条支路汇合后接入污氮气加热通道，污氮气加热通道上依次连接第十六自动控制阀和电加热器；