CN115074546A - 一种富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C21C5/52技术领域，具体涉及到一种富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺及应用；一种富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，如果侧吹炉的压力值等于常压，则将所述富氧直接送入所述侧吹炉；如果所述侧吹炉的压力值大于常压，所述侧吹炉的压力值提供至加压装置，所述富氧通过所述加压装置后，将加压后的所述富氧再送入所述侧吹炉。本发明中的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺未使用深冷法工艺分离空气或膜法分离工艺，而是利用VPSA变压吸附空分设备，避免对压力高的富氧需要进行降压处理，从而减少有效能损失。
Description
技术领域
本发明涉及C21C5/52技术领域，具体涉及到一种富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺及应用。
背景技术
中国专利公开了底吹炉高铅渣液态直接还原炼铅的方法(CN03126234.1)，在采用氧气底吹炉-鼓风炉氧化还原法炼铅时，高铅渣熔体在液态下直接还原的底吹炉高铅渣液态直接还原炼铅的方法，但没有公开解决供氧时需先对氧气进行减压的问题。因此，急需提供新的供氧工艺满足发展的需求。
中国专利公开了一种用于直接炼铅熔炼还原炉喷吹气体的方法与装置(CN201310168861.6)，将直接炼铅熔炼还原炉靠近放渣口的喷枪改用透气砖替代，将一定压力和温度的气体通过透气砖进入还原炉形成具有一定动量的上升气泡群，均匀的搅拌熔池，但没有公开解决供氧时需先对氧气进行减压的问题。因此，急需提供新的供氧工艺满足发展的需求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺。
本发明第一个方面提供了一种富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，包括如下步骤：首先空气进入制氧装置得到富氧；如果侧吹炉的压力值等于常压，则将所述富氧直接送入所述侧吹炉；如果所述侧吹炉的压力值大于常压，所述侧吹炉的压力值提供至加压装置，所述富氧通过所述加压装置后，将加压后的所述富氧再送入所述侧吹炉；所述制氧装置是VPSA变压吸附空分设备，所述VPSA变压吸附空分设备包括吸附塔，所述吸附塔内设置有吸附剂，所述吸附剂为分子筛，所述分子筛的材质为铝硅酸盐，所述分子筛粒径为0.4-6mm，堆积密度为0.6-0.75g/cm3。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述分子筛的堆积密度为0.62-0.7g/cm3。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述分子筛的堆积密度为0.68g/cm3。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述制氧装置是VPSA变压吸附空分设备。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述VPSA变压吸附空分设备还包括鼓风机、缓冲罐、储气罐、真空泵、排氮消声器。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述吸附塔的数量至少是2个。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述吸附塔是碳钢制造的容器。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述富氧的压力值范围是60kPa～160kPa。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述富氧的压力值范围是5kPa～50kPa。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述富氧的体积浓度范围是90％～93％。
本发明的第二个方面提供了富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺的应用，该工艺应用于常压供氧工艺、加压供氧工艺。
本发明的有益效果如下：
1、本发明中的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺未使用深冷法工艺分离空气或膜法分离工艺，而是利用VPSA变压吸附空分设备，避免对压力高的富氧需要进行降压处理，从而减少有效能损失。
2、本发明避免得到高压力的氧气，降低安全隐患。
3、本发明中VPSA变压吸附空分设备的能耗为0.38～0.42KWh/m3，与深冷制氧工艺相比，降低了4倍，从本质上降低了成本。
4、本发明中吸附剂为分子筛，所述分子筛的材质为铝硅酸盐，所述分子筛粒径为0.4-6mm，堆积密度为0.6-0.75g/cm3，提升了制氧的效果。
附图说明
图1是富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺的示意图。
图2是VPSA变压吸附空分设备的制氧工艺示意图。
图3是VPSA制氧系统。
图4为制氧装置是VPSA变压吸附空分设备的富氧侧吹炉炼铅供氧工艺的示意图。
图5为制氧装置是现行深冷工艺或膜法分离工艺的富氧侧吹炉炼铅供氧工艺的示意图。
具体实施方式
实施例1
参见图1-5，一种富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，包括如下步骤：首先空气进入制氧装置得到富氧；如果侧吹炉的压力值等于常压，则将所述富氧直接送入所述侧吹炉；如果所述侧吹炉的压力值大于常压，所述侧吹炉的压力值提供至加压装置，所述富氧通过所述加压装置后，将加压后的所述富氧再送入所述侧吹炉，如图1所示。本发明有效地克服了采用深冷工艺分离空气制氧或膜法工艺分离空气制氧得到的高压氧气，再给高压氧气降压所带来的有效能损失，并保证在侧吹炉炼铅的过程中及时供应富氧。
所述制氧装置是VPSA变压吸附空分设备，所述VPSA变压吸附空分设备包括吸附塔，所述吸附塔内设置有吸附剂，所述吸附剂为分子筛，所述分子筛的材质为铝硅酸盐，所述分子筛粒径为2.5mm，堆积密度为0.68g/cm3。
如图2所示，首先空气通过鼓风机分别送入吸附塔A和吸附塔B，经过吸附塔的处理后，所制备的氧气进入缓冲罐中，再由氧压机送入储气罐里，得到侧吹炉中所需要的富氧。另一方面，吸附塔A和吸附塔B中的氮气，经过真空泵，再通过排氮消声器将氮气排出。
吸附塔是一种垂直放置的由碳钢制造储存吸附剂的容器，将空气进行分离成氧气和废气的过程就是在吸附塔中完成的。如果吸附塔的结构设计不合理，容易造成分子筛受潮、气流分布不均匀、死空间过大、沿壁效应、吸附层提前“穿透”和分子筛粉化等现象，使吸附效率下降，产氧浓度降低。特别是气流分布不均匀，必然导致某些区域流速较大，其他区域流速过小，流速大的地方空气容易直接穿透，并且分子筛容易粉化甚至失效。合理的吸附器结构能够保证气流的均匀分布，流下蠕动并发生粉化；合理的结构设计可以节约分子筛的用量，降低能耗，提高产品纯度。
VPSA是英文VACUUM PRESSURE SWING ADSORPTION的缩写，即穿透大气压真空解吸流程，VPSA是利用吸附材料实现气体的分离，这种吸附材料通常是分子筛，对不同的气体有不同的吸附力，在不同的工作压力下有不同的吸附量。VPSA制氧用的分子筛对氮气、二氧化碳、水蒸气有吸附作用，而且在较高压力下分子筛的吸附容量很大，在低压或负压时其吸附容量则很小。
利用上述原理，通过空气吸入—加压吸附—减压解吸—负压再生等步骤，VPSA可生产出一定纯度的单一气体。下面以一种双床VPSA制氧系统为例，说明VPSA的制氧循环过程。如图3所示VPSA制氧系统为例，系统在两个吸附塔中装有吸附剂，所述吸附剂为分子筛，该分子筛选择性地吸收氮气、水、二氧化碳和碳氢化合物，而让氧气(微量的氧气分子被吸收)和氩气分子通过分子筛表面获得产品气体。当分子筛遇到有压力的环境空气时，它就开始吸附。过了一些时间后，分子筛将被所吸附的分子添满(主要是氮分子筛)，称为饱和。此时必须再生，也就是将分子筛中的废气排除，使分子筛活化。分子筛的再生是通过降低吸附塔的压力，将其解析出来排至大气中。
所述分子筛的材质为铝硅酸盐，所述分子筛粒径为2.5mm，堆积密度为0.68g/cm3。
如图4所示是所述制氧装置是VPSA变压吸附空分设备。在常温条件下，利用分子筛选择性吸附空气中的氮气，降低吸附塔压力以解除吸附于分子筛的氮气，连续制取纯度为91％的氧气，压力值为25kPa。VPSA变压吸附空分设备得到的富氧经过加压装置，所得氧气的压力是1.6MPa，再送入侧吹炉。在制氧过程中所使用的吸附和解吸的气压为-50～+50KPa，因此可以将能耗控制在0.38～0.42KWh/m3。
如图5所示是深冷制氧工艺。以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，在经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。所使用的压力范围在6～10MPa，通过减压装置将压力减至1.6MPa，再送入侧吹炉。在整个制氧的过程中，氧气处于高压状态，因此氧气制备所需要的能耗是1.5～1.7KWh/m3。由于深冷法制氧量不可调节，一般情况下都有部分氧气处于放空状态，长期使用存在能耗大量浪费。所以，采用VPSA制氧工艺可以有效的节约能源，从而降低成本。
本发明中的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺未使用深冷法工艺分离空气或膜法分离工艺，而是利用VPSA变压吸附空分设备，避免对压力高的富氧需要进行降压处理，从而减少有效能损失。本发明避免得到高压力的氧气，降低安全隐患。本发明中VPSA变压吸附空分设备的能耗为0.38～0.42KWh/m3，与深冷制氧工艺相比，降低了4倍，从本质上降低了成本。
Claims (10)
1.一种富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：包括如下步骤：首先空气进入制氧装置得到富氧；如果侧吹炉的压力值等于常压，则将所述富氧直接送入所述侧吹炉；如果所述侧吹炉的压力值大于常压，所述侧吹炉的压力值提供至加压装置，所述富氧通过所述加压装置后，将加压后的所述富氧再送入所述侧吹炉；所述制氧装置是VPSA变压吸附空分设备，所述VPSA变压吸附空分设备包括吸附塔，所述吸附塔内设置有吸附剂，所述吸附剂为分子筛，所述分子筛的材质为铝硅酸盐，所述分子筛粒径为0.4-6mm，堆积密度为0.6-0.75g/cm3。
2.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：所述分子筛的堆积密度为0.62-0.7g/cm3。
3.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：所述分子筛的堆积密度为0.68g/cm3。
4.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：所述VPSA变压吸附空分设备还包括鼓风机、缓冲罐、储气罐、真空泵、排氮消声器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：所述吸附塔的数量至少是2个。
6.根据权利要求3所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：所述吸附塔是碳钢制造的容器。
7.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：所述富氧的压力值范围是60kPa～160kPa。
8.根据权利要求7所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：所述富氧的压力值范围是5kPa～50kPa。
9.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺，其特征在于：所述富氧的体积浓度范围是90％～93％。
10.根据权利要求1-9任一项所述的富氧侧吹炉炼铅的供氧工艺在常压供氧工艺、加压供氧工艺中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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