CN109420405A - 一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统及方法，包括第一纯化器、第二纯化器、电加热器、流量计、CO2分析仪和换热器，第一纯化器和第二纯化器的顶端其中一个共同连接的管道上安装有CO2分析仪和换热器，第一纯化器和第二纯化器的顶端另一个共同连接的管道上安装有电加热器，本发明的具有分步吸附再生技术的空分纯化系统及方法，增加了预加热步骤，延长了纯化器的工作时间，不仅降低了纯化系统电耗和阀门频繁动带来的故障，纯化系统分步吸附再生技术应用节约电加热炉电耗约70%，提高设备综合能力。
Description
技术领域
本发明涉及空分化技术领域，具体为一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统及方法。
背景技术
空分纯化系统是清除空气中所含有的H2O、C2O2、CO2等杂质相继被吸附清除，净化后的空气进入冷箱。纯化器的再生一般分为4步进行。第一步：泄压；第二步：加热（用加热的干燥气体吸入纯化器）；第三步：冷吹（用未经加热的干燥气体吹扫纯化器）；第四步：升压；纯化系纯每4小时切换一次，每8小时一周期。纯化系统采用电加热炉进行，加温时电加热炉工作温度达到约180℃。这样，纯化系统阀门切换周期频繁，电加热炉工作时间相继较长，显然就造成了能源的极度浪费，而且也增加了氧气单位电耗。所以这对一个企业来说是一种对企业浪费，限制了空分行业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统及方法，具有节约能源加快企业空分行业发展的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统，包括第一纯化器、第二纯化器、电加热器、流量计、CO2分析仪和换热器，所述第一纯化器和第二纯化器的上端和下端连接的管道上均安装有阀门，第一纯化器和第二纯化器的下端连接的其中一个管道上还连接有空气入口，第一纯化器和第二纯化器的下端连接的另一个管道上还连接有再生气放空口，所述第一纯化器和第二纯化器的顶端其中一个共同连接的管道上安装有CO2分析仪和换热器，第一纯化器和第二纯化器的顶端另一个共同连接的管道上安装有电加热器，电加热器和换热器之间安装有流量计，所述换热器上分别连接空气出口和再生气入口。
优选的，空分纯化系统还包括分子筛吸附器、时间控制单元、温度传感器、放空单元、气体质量分析单元和控制单元。
优选的，第一纯化器和第二纯化器一个用于工作，另一个用于再生。
一种具有分步吸附再生技术的空分纯化方法，步骤如下：
第一步、均压：打开阀门13´、阀门16´和阀门10´，第一纯化器和第二纯化器压力相平后，时间控制单元为15分钟；
第二步、并联：均压结束后关闭阀门13´，阀门1´、阀门3´、阀门2´、阀门4´、阀门16´和阀门10´处于开启状态，时间为3分钟，时间达到后，控制单元将阀门2和阀门4关闭；
第三步、泄压：阀门1´、阀门2´、阀门16´和阀门10´处于开启状态，关闭阀门2´和阀门4´， 打开阀门12´泄压，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；
第四步、预加热：阀门1´和阀门3´为第一纯化器工作状态；阀门12´关闭，阀门6´和阀门8´开启，此时换热器开始，打开阀门15´和阀门14´，关闭阀门10´和阀门16´，预热器工作温度达到60℃控制再生气流量对第二纯化器进行再生工作，时间控制单元进行对时间的控制，控制时间为94分钟；
第五步、加热：阀门1´和阀门3´为第一纯化器工作状态；阀门15´、阀门6´和阀门8´开启着，打开阀门9´此时电加热器投入工作，第二纯化器进行加温，用加热的干燥气体吸入第二纯化器，温度达到180℃，控制时间为110分钟；
第六步、冷吹：阀门1´和阀门3´为第一纯化器工作状态；阀门6´、阀门8´开启着打开阀门16´和阀门14´，关闭阀门15´、阀门9´阀门关闭电加热器，用未经加热的干燥气体对第二纯化器进行冷吹，温度达到25℃，控制时间为150分钟；
第七步、均压：关闭阀门6´、阀门8´，阀门14´和阀门15´，打开阀门10´、阀门16´和阀门13´进行均压，第二纯化器与第一纯化器压力相平后，时间控制单元为15分钟；
第八步、并联：均压结束后关闭阀门13´，打开阀门2´、阀门4´处于开启状态，时间控制单元3分钟；
第九步、泄压：阀门2´、阀门4´、阀门16´、阀门10´处于开启状态，关闭阀门1´和阀门3´，打开阀门11´泄压，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；此时第二纯化器进行工作，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；
第十步、预加热：阀门2´和阀门4´，为第一纯化器工作状态；阀门11´关闭，阀门5´和阀门7´开启，此时换热器开始，打开阀门15´和阀门14´，关闭阀门10´和阀门16´，预热器工作温度达到60℃控制再生气流量对第一纯化器进行再生工作，时间控制单元进行对时间的控制，控制时间为94分钟；
第十一步、加热：阀门2´和阀门4´为第二纯化器工作状态；阀门15´、阀门5´和阀门7´开启着，打开阀门9´此时电加热器投入工作，第一纯化器进行加温，用加热的干燥气体吸入第一纯化器，温度达到180℃，控制时间为110分钟；
第十二步、冷吹：阀门2´和阀门4´为第二纯化器工作状态；阀门5´、阀门7´开启着打开阀门16´和阀门14´，关闭阀门15´和阀门9´，关闭电加热器，用未经加热的干燥气体对第一纯化器进行冷吹，温度达到25℃，控制时间为150分钟；重复此类工作。
优选的，步骤四和步骤十的预加热，利用干燥气体吸入纯化系统，时间可长可短，根据出纯化系统CO2含量<1PPm进行确定。
优选的，纯化系纯在6~7小时切换一次，每12~14小时一周期。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的具有分步吸附再生技术的空分纯化系统及方法，改造后，增加了预加热，延长了纯化器的工作时间，使纯化器工作起来更加平稳，纯化系统分步吸附再生技术应用，不仅降低了纯化系统电耗和阀门频繁动带来的故障，而且对空分氧、氮工况，特别对氩的提取的稳定起到了很好的作用。纯化系统分步吸附再生技术应用节约电加热炉电耗约70% ，提高设备综合能力。
附图说明
图1为本发明的装置流程图；
图2为本发明的流程框图。
图中：1第一纯化器、2第二纯化器、3空气出口、4电加热器、5流量计、6 CO2分析仪、7换热器、8空气入口、9再生气放空口、10再生气入口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统，包括第一纯化器1、第二纯化器2、电加热器4、流量计5、CO2分析仪6和换热器7，空分纯化系统还包括分子筛吸附器、时间控制单元、温度传感器、放空单元、气体质量分析单元和控制单元，通过控制单元实现吸附和再生功能，并且在DCS上直观显示整个纯化系统16个仪表阀门和电加热器4的运行状态，通过该系统对原料空气进行净化，吸收空气内的杂质从而满足生产所需要的合格空气，这样后系统才能分馏出氧、氮、氩等合格气体，第一纯化器1和第二纯化器2的上端和下端连接的管道上均安装有阀门，第一纯化器1和第二纯化器2一个用于工作，另一个用于再生，第一纯化器1和第二纯化器2的下端连接的其中一个管道上还连接有空气入口8，第一纯化器1和第二纯化器2的下端连接的另一个管道上还连接有再生气放空口9，第一纯化器1和第二纯化器2的顶端其中一个共同连接的管道上安装有CO2分析仪6和换热器7，第一纯化器1和第二纯化器2的顶端另一个共同连接的管道上安装有电加热器4，电加热器4和换热器7之间安装有流量计5，换热器7上分别连接空气出口3和再生气入口10。
一种具有分步吸附再生技术的空分纯化方法，步骤如下：
第一步、均压：打开阀门13´、阀门16´和阀门10´，第一纯化器1和第二纯化器2压力相平后，时间控制单元为15分钟；
第二步、并联：均压结束后关闭阀门13´，阀门1´、阀门3´、阀门2´、阀门4´、阀门16´和阀门10´处于开启状态，时间为3分钟，时间达到后，控制单元将阀门2和阀门4关闭；
第三步、泄压：阀门1´、阀门2´、阀门16´和阀门10´处于开启状态，关闭阀门2´和阀门4´， 打开阀门12´泄压，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；
第四步、预加热：阀门1´和阀门3´为第一纯化器1工作状态；阀门12´关闭，阀门6´和阀门8´开启，此时换热器7开始，打开阀门15´和阀门14´，关闭阀门10´和阀门16´，预热器工作温度达到60℃控制再生气流量对第二纯化器2进行再生工作，利用干燥气体吸入纯化系统，时间可长可短，根据出纯化系统CO2含量<1PPm进行确定。时间控制单元进行对时间的控制，控制时间为94分钟；
第五步、加热：阀门1´和阀门3´为第一纯化器1工作状态；阀门15´、阀门6´和阀门8´开启着，打开阀门9´此时电加热器4投入工作，第二纯化器2进行加温，用加热的干燥气体吸入第二纯化器2，温度达到180℃，控制时间为110分钟；
第六步、冷吹：阀门1´和阀门3´为第一纯化器1工作状态；阀门6´、阀门8´开启着打开阀门16´和阀门14´，关闭阀门15´、阀门9´阀门关闭电加热器4，用未经加热的干燥气体对第二纯化器2进行冷吹，温度达到25℃，控制时间为150分钟；
第七步、均压：关闭阀门6´、阀门8´，阀门14´和阀门15´，打开阀门10´、阀门16´和阀门13´进行均压，第二纯化器2与第一纯化器1压力相平后，时间控制单元为15分钟；
第八步、并联：均压结束后关闭阀门13´，打开阀门2´、阀门4´处于开启状态，时间控制单元3分钟；
第九步、泄压：阀门2´、阀门4´、阀门16´、阀门10´处于开启状态，关闭阀门1´和阀门3´，打开阀门11´泄压，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；此时第二纯化器2进行工作，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；
第十步、预加热：阀门2´和阀门4´，为第一纯化器1工作状态；阀门11´关闭，阀门5´和阀门7´开启，此时换热器7开始，打开阀门15´和阀门14´，关闭阀门10´和阀门16´，预热器工作温度达到60℃控制再生气流量对第一纯化器1进行再生工作，利用干燥气体吸入纯化系统，时间可长可短，根据出纯化系统CO2含量<1PPm进行确定，时间控制单元进行对时间的控制，控制时间为94分钟；
第十一步、加热：阀门2´和阀门4´为第二纯化器2工作状态；阀门15´、阀门5´和阀门7´开启着，打开阀门9´此时电加热器4投入工作，第一纯化器1进行加温，用加热的干燥气体吸入第一纯化器1，温度达到180℃，控制时间为110分钟；
第十二步、冷吹：阀门2´和阀门4´为第二纯化器2工作状态；阀门5´、阀门7´开启着打开阀门16´和阀门14´，关闭阀门15´和阀门9´，关闭电加热器4，用未经加热的干燥气体对第一纯化器1进行冷吹，温度达到25℃，控制时间为150分钟；重复此类工作，纯化系纯一般在6~7小时切换一次，每12~14小时一周期。
增加第二步原理：利用空压机压缩空气温度高的特性，使得进入纯化器系统的干燥气体温度相对升高并保持一种恒温状态，纯化系统利用恒温状态的气体进行低温解吸，而此方法进行的前期加热也叫预加热。这样以来，虽然纯化系统电加热炉工作温度仍是约180℃，但是纯化系统电加热炉加温工作时间缩短，纯化系统阀门切换周期延长，冷吹峰值升高、CO2含量<1PPm，纯化系统工作周期增加，使得氧气单位电耗降低，节约了纯纯系统切换周期短带来的工况变化等等。
综上所述：本发明的具有分步吸附再生技术的空分纯化系统及方法，将空分纯化系统增加了预加热步骤，延长了纯化器的工作时间，使纯化器工作起来更加平稳，纯化系统分步吸附再生技术应用，不仅降低了纯化系统电耗和阀门频繁动带来的故障，而且对空分氧、氮工况，特别对氩的提取的稳定起到了很好的作用。纯化系统分步吸附再生技术应用节约电加热炉电耗约70% ，提高设备综合能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统，其特征在于，包括第一纯化器（1）、第二纯化器（2）、电加热器（4）、流量计（5）、CO2分析仪（6）和换热器（7），所述第一纯化器（1）和第二纯化器（2）的上端和下端连接的管道上均安装有阀门，第一纯化器（1）和第二纯化器（2）的下端连接的其中一个管道上还连接有空气入口（8），第一纯化器（1）和第二纯化器（2）的下端连接的另一个管道上还连接有再生气放空口（9），所述第一纯化器（1）和第二纯化器（2）的顶端其中一个共同连接的管道上安装有CO2分析仪（6）和换热器（7），第一纯化器（1）和第二纯化器（2）的顶端另一个共同连接的管道上安装有电加热器（4），电加热器（4）和换热器（7）之间安装有流量计（5），所述换热器（7）上分别连接空气出口（3）和再生气入口（10）。
2.根据权利要求1所述的一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统，其特征在于，空分纯化系统还包括分子筛吸附器、时间控制单元、温度传感器、放空单元、气体质量分析单元和控制单元。
3.根据权利要求1所述的一种具有分步吸附再生技术的空分纯化系统，其特征在于，第一纯化器（1）和第二纯化器（2）一个用于工作，另一个用于再生。
4.一种如根据权利要求1所述的具有分步吸附再生技术的空分纯化方法，其特征在于，步骤如下：
第一步、均压：打开阀门13´、阀门16´和阀门10´，第一纯化器（1）和第二纯化器（2）压力相平后，时间控制单元为15分钟；
第二步、并联：均压结束后关闭阀门13´，阀门1´、阀门3´、阀门2´、阀门4´、阀门16´和阀门10´处于开启状态，时间为3分钟，时间达到后，控制单元将阀门2和阀门4关闭；
第三步、泄压：阀门1´、阀门2´、阀门16´和阀门10´处于开启状态，关闭阀门2´和阀门4´， 打开阀门12´泄压，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；
第四步、预加热：阀门1´和阀门3´为第一纯化器（1）工作状态；阀门12´关闭，阀门6´和阀门8´开启，此时换热器（7）开始，打开阀门15´和阀门14´，关闭阀门10´和阀门16´，预热器工作温度达到60℃控制再生气流量对第二纯化器（2）进行再生工作，时间控制单元进行对时间的控制，控制时间为94分钟；
第五步、加热：阀门1´和阀门3´为第一纯化器（1）工作状态；阀门15´、阀门6´和阀门8´开启着，打开阀门9´此时电加热器（4）投入工作，第二纯化器（2）进行加温，用加热的干燥气体吸入第二纯化器（2），温度达到180℃，控制时间为110分钟；
第六步、冷吹：阀门1´和阀门3´为第一纯化器（1）工作状态；阀门6´、阀门8´开启着打开阀门16´和阀门14´，关闭阀门15´、阀门9´阀门关闭电加热器（4），用未经加热的干燥气体对第二纯化器（2）进行冷吹，温度达到25℃，控制时间为150分钟；
第七步、均压：关闭阀门6´、阀门8´，阀门14´和阀门15´，打开阀门10´、阀门16´和阀门13´进行均压，第二纯化器（2）与第一纯化器（1）压力相平后，时间控制单元为15分钟；
第八步、并联：均压结束后关闭阀门13´，打开阀门2´、阀门4´处于开启状态，时间控制单元3分钟；
第九步、泄压：阀门2´、阀门4´、阀门16´、阀门10´处于开启状态，关闭阀门1´和阀门3´，打开阀门11´泄压，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；此时第二纯化器（2）进行工作，在时间控制单元控制下8分钟后关闭；
第十步、预加热：阀门2´和阀门4´，为第一纯化器（1）工作状态；阀门11´关闭，阀门5´和阀门7´开启，此时换热器（7）开始，打开阀门15´和阀门14´，关闭阀门10´和阀门16´，预热器工作温度达到60℃控制再生气流量对第一纯化器（1）进行再生工作，时间控制单元进行对时间的控制，控制时间为94分钟；
第十一步、加热：阀门2´和阀门4´为第二纯化器（2）工作状态；阀门15´、阀门5´和阀门7´开启着，打开阀门9´此时电加热器（4）投入工作，第一纯化器（1）进行加温，用加热的干燥气体吸入第一纯化器（1），温度达到180℃，控制时间为110分钟；
第十二步、冷吹：阀门2´和阀门4´为第二纯化器（2）工作状态；阀门5´、阀门7´开启着打开阀门16´和阀门14´，关闭阀门15´和阀门9´，关闭电加热器（4），用未经加热的干燥气体对第一纯化器（1）进行冷吹，温度达到25℃，控制时间为150分钟；重复此类工作。
5.根据权利要求4所述的一种具有分步吸附再生技术的空分纯化方法，其特征在于，步骤四和步骤十的预加热，利用干燥气体吸入纯化系统，时间可长可短，根据出纯化系统CO2含量<1PPm进行确定。
6.根据权利要求4所述的一种具有分步吸附再生技术的空分纯化方法，其特征在于，纯化系纯在6~7小时切换一次，每12~14小时一周期。
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| 王远继等: "《钢铁企业氧气站设计与设备操作》", 30 September 2012, 冶金工业出版社 * |
| 边瑾: "《深冷技术 故障处理专辑》", 30 November 2006, 杭州出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110420539A (zh) * | 2019-07-14 | 2019-11-08 | 杭州杭氧股份有限公司 | 一种空分纯化系统的自动适应控制方法 |
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