专利名称：转子式变压吸附气体分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种转子式变压吸附气体分离装置，用于富氧燃烧或其他富氧和纯氧应用行业，也可用于其它气体分离提纯工业，属气体分离提纯、富氧和纯氧应用技术领域。
背景技术：
目前制取富氧空气主要有三种方法深冷法、膜分离法和变压吸附法。深冷法原理 为低温精馏，把空气压缩、冷却、液化，利用不同气体沸点的差异进行精馏使氮氧气体分离。该方法是林德教授1902年发明的，是大规模制氧的传统工艺也是目前大规模工业制氧的主要方法，我国制氧量的80%是由该方法完成的。特点是气体纯度高制气规模大，但压缩冷却耗能大投资大，开机复杂。膜分离制氧技术是依靠不同气体在膜中溶解和扩散系数的差异来实现气体分离。当空气在一定的驱动力(膜两侧的压力差)作用下，渗透速率快的氧气透过膜后，在膜的渗透侧被富集，渗透率相对低的氮气分子被滞留在膜的滞留侧从而达到空气中氧气和氮气分离的目的。膜材料通常为高分子聚合纤维滤层，目前主要问题是膜透气阻力大因而系统能耗高，同时制氧浓度有限。变压吸附气体分离技术是上世纪六十年代发展起来的，由美国联合碳化物公司(UCC)首次实现变压吸附四床工艺技术的工业化。该技术是依靠分子筛对特定气体选择性吸附并随着压力变化实现吸附和再生的，因而再生速度快、能耗低，随着吸附剂技术的发展近年来发展非常迅速。单个固定吸附塔操作，由于吸附剂需要解吸再生，吸附都是间歇式的。因此变压吸附装置至少由两个甚至多达数十个吸附塔并联组成，使吸附床的吸附和解吸再生交替进行。由于需要多个吸附塔之间频繁切换轮流工作使得变压吸附装置产能有限,耗能增加，占地面积大,系统复杂。目前窑炉多使用的是氧浓度为21%的空气，其中含78%不参与燃烧的氮气带走大量燃烧热能，降低燃烧温度，更重要的是由于助燃空气量大和烟气量大使窑炉系统设备放大而增加投资，另一方面由于大量氮气进入燃烧区而增加了氧化氮的排放量，也因氧气浓度不足增加了二氧化硫的排放。实现工业窑炉富氧燃烧，需要制氧规模大，运行能耗低、运行简单的富氧制气技术。
发明内容本实用新型提出的是一种转子式变压吸附气体分离装置，旨在克服现有变压吸附气体分离装置所存在的上述缺陷，具有能耗低，占地面积小，吸附剂用量小，单机产气量大，运行简单，投资低等优点，很适合如水泥窑、工业锅炉等大规模工业富氧燃烧。本实用新型的技术解决方案其结构包括壳体和转子、吸附区和解吸区，其中转子安装在壳体内，所述的转子由转轴和固定于转轴上的中空圆盘组成，圆盘内由多个隔板隔成多个空格，该空格内填满的是吸附剂，封闭轴向两端的是多孔板或网。[0008]本实用新型的优点工作时转子转动，带动吸附剂在吸附区和解吸区连续移动并循环，原料气以交叉于吸附剂移动方向在吸附区穿过吸附剂层，因此在吸附区由于新鲜附剂连续被移入和已饱和吸附剂被连续移出，使原料气提纯分离过程连续进行，同时已饱和吸附剂在解吸区以同样方式被连续减压或/和冲洗再生，实现连续稳定产生产品气。避免了现有变压吸附气体分离装置的频繁切换吸附塔弊病，进而降低运行能耗，增加产气量，易于运行操作，同时具有系统简单，占地面积小，吸附剂用量小，投资低等优点。很适合如水泥窑、工业锅炉等富氧燃烧和富氧、纯氧应用领域，也可用于其它气体分离提纯工业。
附图I是转子式变压吸附气体分离装置的系统示意图。附图2是转子的结构示意图。附图3是图2的俯视剖面结构示意图。图中I是转子式变压吸附气体分离装置，2是原料气进口，3是成品气出口，4是冲洗气进口，5是废气排放口，6是转子，7是吸附剂，8是吸附区，9是解吸区，10是鼓风机，11是吸附区压力调节阀，12是解吸区压力调节阀，13是排风机，14是转轴，15是空心圆盘，16是隔板，17是多孔板或网，18是均流层。
具体实施方式
对照附图1，其结构包括壳体和转子6组成，转子6安装在壳体内，依据所形成的不同压力分为吸附区8和解吸区9 ;所述的转子6由转轴14和固定于转轴上的中空圆盘15组成，圆盘15内由若干个隔板16形成多个空格，空格内填满吸附剂7，并沿轴向两端用多孔板或网17封闭。为使气流分布均匀和保护吸附剂不受强气流冲击，在空格进气侧设有均流层18，这样转子圆盘沿轴向是透气的，并可随转轴转动。所述的壳体上安装原料气进口 2、成品气出口 3、冲洗气进口 4、废气排放口 5。转子式变压吸附装置内依据压力不同分为吸附区8和解吸区9，相互间依靠转子隔板16隔离维持两个区的不同工作压力。所述的吸附区8由于和鼓风机10相连产生高压，使原料气特定成分在此区被吸附剂选择性吸收，形成产品气经产品气出口 3排出，为维持吸附区吸附剂工作所需高压，产品气出口管路上设有调节阀11，减小调节阀11开度吸附区8压力升高。所述的解吸区9由于和排风机13相连，经过滤干燥的冲洗气通过冲洗气进口 4进入解吸区9，对已饱和吸附剂进行冲洗解吸后通过废气出口 5由排风机13排出。冲洗气进口处设有调节阀12，通过调节该阀门开度可维持解吸区负压或常压，以保证对已饱和吸附剂有效的减压或/和冲洗解吸再生，当强调负压解吸效果时可减少或不用冲洗气。工作时转子6转动，带动吸附剂7在吸附区8和解吸区9周期循环通过，原料气和/或冲洗气以交叉于吸附剂移动方向分区穿过吸附剂层，使原料气在吸附区被连续分离提纯和已饱和吸附剂在解吸区被连续减压和/或冲洗解吸再生，从而连续稳定地产生产品气。
权利要求1.转子式变压吸附气体分离装置，其特征是包括壳体和转子、吸附区和解吸区，其中转子安装在壳体内，所述的转子由转轴和固定于转轴上的中空圆盘组成，圆盘内由多个隔板隔成多个空格，该空格内填满的是吸附剂，封闭轴向两端的是多孔板或网。
2.根据权利要求I所述的转子式变压吸附气体分离装置，其特征是所述的壳体上安装原料气进口、成品气出口、冲洗气进口、废气排放口。
3.根据权利要求I所述的转子式变压吸附气体分离装置，其特征是所述的吸附区和鼓风机相连。
4.根据权利要求I所述的转子式变压吸附气体分离装置，其特征是所述的解吸区和排风机相连。
专利摘要本实用新型是转子式变压吸附气体分离装置，转子安装在壳体内，依据所形成的不同压力分为吸附区和解吸区；所述的转子包括由若干个隔板所形成的多个空格的圆盘，空格内填满吸附剂，沿轴向两端用多孔板或网封闭；工作时转子转动，带动吸附剂在吸附区和解吸区连续移动并循环，原料气和/或冲洗气以交叉于吸附剂移动方向分区穿过吸附剂层，使原料气在吸附区被连续分离提纯，已饱和吸附剂在解吸区被连续减压或/和冲洗再生，实现连续稳定产生产品气。优点避免了现有变压吸附气体分离装置频繁切换吸附塔弊病，具有能耗低，产能大，易于运行操作，占地少，吸附剂用量小。很适合工业窑炉富氧燃烧和富氧、纯氧应用领域，也可用于其它气体分离提纯工业。
文档编号B01D53/06GK202778207SQ201220380598
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者罗义佳, 孔学标 申请人:南京圣火水泥新技术工程有限公司