CN1772344A - 用于空分系统的纯化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空分系统的纯化装置。它具有依次连接的压缩机、冷却器、水洗塔、水分离器、第一纯化器、油泵、加热炉，第一纯化器并接有第二纯化器，第一纯化器、第二纯化器与过滤器相连，水洗塔接有水泵，第一纯化器、第二纯化器为流化床。本发明采用流化床代替固定床，这样不仅能够快速完成吸附剂与进料气体之间的传热、传质要求，提高了系统运行效率，利用液体加热介质加热纯化器，为纯化器提供了稳定的热源，将压缩空气产生的热量预热将进入脱附阶段流化床的气体，充分利用了废热。

Description

用于空分系统的纯化装置

技术领域

本发明涉及一种用于空分系统的纯化装置，将流化床应用到空分系统的纯化装置中，通过进料气吹送吸附剂颗粒在流化床内流动，迅速完成传热和传质过程，提高了系统运行效率；利用液体加热介质加热纯化器，为纯化器提供了稳定的热源，将压缩空气产生的热量预热将进入脱附阶段流化床的气体，充分利用了废热，提高了系统的能源利用率。

背景技术

空气分离是国内外工业生产中一项比较成熟的技术。60年代以前一直采用深冷分离法获取空分产品，在这之后，随着对变压吸附分离(PSA)技术研究的不断深入，该项技术在工业上也得到了广泛的应用，就目前而言，大型的空分设备主要应用深冷分离法，小型的设备则主要倾向于采用变压分离技术。空分系统的结构一般较为复杂，纯化装置作为空分系统的一个前处理系统，在整个空分系统中占有非常重要的地位，纯化装置效率的高低不仅直接影响着空分系统最终产品纯度的高低，而且还影响系统操作的安全和稳定运行。纯化装置的核心部件为纯化器，传统的纯化器一般为两个交替工作的固定床，一个床吸附，另一个床脱附，固定床操作的缺点在于系统运行效率较低，吸附和脱附过程进行的缓慢，而且吸附剂的利用率较低。脱附过程是将来自空分塔的废气经加热炉加热后送到床内，进行升温脱附，加热炉一般有几个交替使用。这种纯化器所采用的加热方式为，在加热炉内，加热丝是直接加热流经加热炉内的气体，而且功率比较大，这种加热方法的缺点在于：不仅加热丝很容易损坏，而且根据实际应用的经验，系统中容易产生过热现象。加热炉的控制系统不仅要考虑气体的流速、加热丝的功率、加热温度等参数，而且还要考虑各参数之间的影响，以及由于控制系统采集数据的滞后，给系统带来的影响等因素。这样加热炉控制系统很难保证加热炉长时间正常工作，因为只要控制系统的某一环节出现微小的偏差，就有可能导致加热丝烧毁及加热炉过热。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于空分系统的纯化装置。

它具有依次连接的压缩机、冷却器、水洗塔、水分离器、第一纯化器、油泵、加热炉，第一纯化器并接有第二纯化器，第一纯化器、第二纯化器与过滤器相连，水洗塔接有水泵，第一纯化器、第二纯化器为流化床。

压缩机气体出口与冷却器的第一端口相连，冷却器第二端口的管道末端分为两路，冷却器的第二端口的管道末端分出的一路经第二阀门、第一气体循环泵与第一纯化器相连，冷却器的第二端口的管道末端分出的另一路经第三阀门、第二气体循环泵与第二纯化器相连，冷却器的第三端口与水洗塔的第一端口相连，冷却器的第四端口与空分塔的废气出口相连，水洗塔的第二端口经管道与水分离器相连，水洗塔的第三端口经管道与水泵相连，水洗塔的第四端口与第一阀门相连，水分离器的气体出口管道末端分为两路，水分离器的气体出口管道末端分出的一路经第四阀门、第一气体循环泵与第一纯化器相连，水分离器的气体出口管道末端分出的另一路第五阀门、第二气体循环泵与第二纯化器相连，加热炉的第一端口与油泵相连，加热炉的第二端口的管路末端分为两路，加热炉的第二端口的管路末端分出的一路经第九阀门与第二纯化器相连，加热炉的第二端口的管路末端分出的另一路经第八阀门与第一纯化器相连，油泵出口末端的管路分成两路，油泵出口末端的管路分出的一路经第六阀门与第一纯化器相连，油泵出口末端的管路分出的另一路经第七阀门与第二纯化器相连，第一纯化器经第一旋风分离器的出口管道末端分成三路，第一纯化器经第一旋风分离器的出口管道末端分出的第一路经第十阀门与过滤器相连，第一纯化器经第一旋风分离器的出口管道末端分出的第二路经第十二阀门、第十三阀门和第二旋风分离器的管道出口末端相连，第一纯化器经第一旋风分离器的出口管道末端分第三路经第十四阀门与大气相通，第二纯化器经第二旋风分离器的出口管道末端分成三路，第二纯化器经第二旋风分离器的出口管道末端分出的第一路经第十一阀门与过滤器相连，第二纯化器经第二旋风分离器的出口管道末端分出的第二路经第十三阀门、第十二阀门和第一旋风分离器的管道出口末端相连，第二纯化器经第二旋风分离器的出口管道末端分第三路经第十五阀门与大气相通。

本发明将流化技术应用于空分系统的纯化装置中。它针对固定床纯化器操作的过程中所出现的系统运行效率低、吸附和脱附过程进行的缓慢、吸附剂的利用率较低、加热丝容易损坏及加热炉容易产生过热现象等缺点，采用流化床代替固定床，用带有油泵的加热系统，通过导热油加热脱附颗粒，这样不仅能够快速完成吸附剂与进料气之间的传热、传质要求，为脱附过程提供稳定的热源，降低了能源消耗，而且简化了控制系统、增加了系统运行的寿命。

附图说明

图1为用于空分系统的纯化装置结构示意图；

图2为本发明的纯化器结构示意图。

具体实施方式

用于空分系统的纯化装置具有依次连接的压缩机1、冷却器2、水洗塔5、水分离器10、第一纯化器18、油泵33、加热炉35，第一纯化器18并接有第二纯化器19，第一纯化器18、第二纯化器19与过滤器36相连，水洗塔5接有水泵7，第一纯化器18、第二纯化器19为流化床。

压缩机1气体出口与冷却器2的第一端口40相连，冷却器2第二端口3的管道末端分为两路，冷却器2的第二端口3的管道末端分出的一路经第二阀门12、第一气体循环泵16与第一纯化器18相连，冷却器2的第二端口3的管道末端分出的另一路经第三阀门13、第二气体循环泵17与第二纯化器19相连，冷却器2的第三端口4与水洗塔5的第一端口41相连，冷却器2的第四端口37与空分塔的废气出口相连，水洗塔5的第二端口9经管道与水分离器10相连，水洗塔5的第三端口8经管道与水泵7相连，水洗塔5的第四端口42与第一阀门6相连，水分离器10的气体出口管道11末端分为两路，水分离器10的气体出口管道11末端分出的一路经第四阀门14、第一气体循环泵16与第一纯化器18相连，水分离器10的气体出口管道11末端分出的另一路第五阀门15、第二气体循环泵17与第二纯化器19相连，加热炉35的第一端口34与油泵33相连，加热炉35的第二端口32的管路末端分为两路，加热炉35的第二端口32的管路末端分出的一路经第九阀门25与第二纯化器19相连，加热炉35的第二端口32的管路末端分出的另一路经第八阀门24与第一纯化器18相连，油泵33出口末端的管路分成两路，油泵33出口末端的管路分出的一路经第六阀门22与第一纯化器18相连，油泵33出口末端的管路分出的另一路经第七阀门23与第二纯化器19相连，第一纯化器18经第一旋风分离器20的出口管道末端分成三路，第一纯化器18经第一旋风分离器20的出口管道末端分出的第一路经第十阀门26与过滤器36相连，第一纯化器18经第一旋风分离器20的出口管道末端分出的第二路经第十二阀门28、第十三阀门29和第二旋风分离器21的管道出口末端相连，第一纯化器18经第一旋风分离器20的出口管道末端分第三路经第十四阀门30、管道39与大气相通，第二纯化器19经第二旋风分离器21的出口管道末端分成三路，第二纯化器19经第二旋风分离器21的出口管道末端分出的第一路经第十一阀门27与过滤器36相连，第二纯化器19经第二旋风分离器21的出口管道末端分出的第二路经第十三阀门29、第十二阀门28和第一旋风分离器20的管道出口末端相连，第二纯化器19经第二旋风分离器21的出口管道末端分第三路经第十五阀门31、管道39与大气相通。

来自开空分塔的废气从冷却器2的第四端口37进入冷却器，从冷却器2的第二端口3流出。

自压缩机1出来的气体，从冷却器2的第一端口40进入冷却器，从冷却器2的第三端口4流出。从冷却器(2)第三端口4流出的被预热的气体，经过第二阀门12、第一气体循环泵18进入第一纯化器18或经过第三阀门13、第二气体循环泵17进入第二纯化器19。

自加热炉35流出的高温导热油经油泵33、第六阀门22进入第一纯化器18的换热盘管内，后经第八阀门24流回加热炉35，或经第七阀门23进入第二纯化器19的换热盘管内，后经第九阀门25流回加热炉35。

如图1所示，空气被压缩机1压缩后，经过冷却器2与从冷却器2的第四端口37进入的，来自开空分塔的废气进行换热后，进入水洗塔5、水分离器10，去除其中的灰尘及游离的水，假定第一纯化器18吸附，则气体通过管道11，经第四阀门14、第一气体循环泵16进入第一纯化器18，净化后的气体经第十阀门26、过滤器36由管道38去空分塔。

第一纯化器18吸附饱和以后，此时第四阀门14、第十阀门26关闭，第十二阀门28打开，第十三阀门29关闭，两纯化器均压几秒钟，然后关闭十二阀门28，打开第二阀门12、第十四阀门30进行放空脱附过程，同时，打开第六阀门22、第八阀门24，启动油泵33，加热第一纯化器18内的颗粒。第二纯化19的吸附、脱附过程跟第一纯化器18相同。其中，第十二阀门28、第十三阀门29为逆向通电磁隔膜阀。

如图2所示，第一纯化器18(或第二纯化器19)盘管内流动的为热流体，从加热炉35流出的热流体被油泵33加压后自热流体入口流入第一纯化器18(或第二纯化器19)盘管内，与第一纯化器18(或第二纯化器19)内沸腾的颗粒进行换热，被冷却后的热流体从热流体出口回到加热炉35；吸附剂颗粒始终停留在第一纯化器18(或第二纯化器19)内；预热后的气体被气体循环泵自气体入口送入第一纯化器18(或第二纯化器19)内，吹送吸附剂颗粒在第一纯化器18(或第二纯化器19)内作湍流流动，与换热盘管内的热流体进行对流换热，当吸附剂颗粒的温度达到脱附温度时，被吸附的气体从吸附剂内脱附出来；流经第一纯化器18(或第二纯化器19)的进料气体经第一旋风分离器20(或第二旋风分离器21)自气体出口流出第一纯化器18(或第二纯化器19)。

Claims (3)

1.一种用于空分系统的纯化装置，其特征在于，它具有依次连接的压缩机(1)、冷却器(2)、水洗塔(5)、水分离器(10)、第一纯化器(18)、油泵(33)、加热炉(35)，第一纯化器(18)并接有第二纯化器(19)，第一纯化器(18)、第二纯化器(19)与过滤器(36)相连，水洗塔(5)接有水泵(7)，第一纯化器(18)、第二纯化器(19)为流化床。

2.根据权利要求1，所述的一种用于空分系统的纯化装置，其特征在于，所说的压缩机(1)气体出口与冷却器(2)的第一端口(40)相连，冷却器(2)第二端口(3)的管道末端分为两路，冷却器(2)的第二端口(3)的管道末端分出的一路经第二阀门(12)、第一气体循环泵(16)与第一纯化器(18)相连，冷却器(2)的第二端口(3)的管道末端分出的另一路经第三阀门(13)、第二气体循环泵(17)与第二纯化器(19)相连，冷却器(2)的第三端口(4)与水洗塔(5)的第一端口(41)相连，冷却器(2)的第四端口(37)与空分塔的废气出口相连，水洗塔(5)的第二端口(9)经管道与水分离器(10)相连，水洗塔(5)的第三端口(8)经管道与水泵(7)相连，水洗塔(5)的第四端口(42)与第一阀门(6)相连，水分离器(10)的气体出口管道(11)末端分为两路，水分离器(10)的气体出口管道(11)末端分出的一路经第四阀门(14)、第一气体循环泵(16)与第一纯化器(18)相连，水分离器(10)的气体出口管道(11)末端分出的另一路第五阀门(15)、第二气体循环泵(17)与第二纯化器(19)相连，加热炉(35)的第一端口(34)与油泵(33)相连，加热炉(35)的第二端口(32)的管路末端分为两路，加热炉(35)的第二端口(32)的管路末端分出的一路经第九阀门(25)与第二纯化器(19)相连，加热炉(35)的第二端口(32)的管路末端分出的另一路经第八阀门(24)与第一纯化器(18)相连，油泵(33)出口末端的管路分成两路，油泵(33)出口末端的管路分出的一路经第六阀门(22)与第一纯化器(18)相连，油泵(33)出口末端的管路分出的另一路经第七阀门(23)与第二纯化器(19)相连，第一纯化器(18)经第一旋风分离器(20)的出口管道末端分成三路，第一纯化器(18)经第一旋风分离器(20)的出口管道末端分出的第一路经第十阀门(26)与过滤器(36)相连，第一纯化器(18)经第一旋风分离器(20)的出口管道末端分出的第二路经第十二阀门(28)、第十三阀门(29)和第二旋风分离器(21)的管道出口末端相连，第一纯化器(18)经第一旋风分离器(20)的出口管道末端分第三路经第十四阀门(30)、管道(39)与大气相通，第二纯化器(19)经第二旋风分离器(21)的出口管道末端分成三路，第二纯化器(19)经第二旋风分离器(21)的出口管道末端分出的第一路经第十一阀门(27)与过滤器(36)相连，第二纯化器(19)经第二旋风分离器(21)的出口管道末端分出的第二路经第十三阀门(29)、第十二阀门(28)和第一旋风分离器(20)的管道出口末端相连，第二纯化器(19)经第二旋风分离器(21)的出口管道末端分第三路经第十五阀门(31)、管道(39)与大气相通。

3.根据权利要求1所述的一种用于空分系统的纯化装置，其特征在于，所述的第十二阀门(28)、第十三阀门(29)为逆向通电磁隔膜阀。

Images