一种转轮空分纯化装置制造方法
【专利摘要】一种转轮空分纯化装置，该装置包括依次连接的空气过滤器、空气压缩机、空气预冷塔、空气纯化装置和空气增压机，空气纯化装置包括相间隔的空气管道、再生热风管道和再生冷风管道，还包括转轮型吸附器以及与转轮型吸附器连接并控制其旋转的转动电机，空气管道、再生热风管道和再生冷风管道将转轮型吸附器分别分为吸附区、再生加热区和再生冷却区，吸附区、再生加热区和再生冷却区中均匀布置有多个仓格板，仓格板间装有吸附剂；本实用新型还提供了空分纯化的方法，通过优化空分纯化系统的工艺流程从而简化其程控系统来降低故障发生率，以保持吸附剂优良的吸附性能，提高空分纯化系统工作效率，延长空分设备寿命。
【专利说明】一种转轮空分纯化装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于空气分离【技术领域】，具体涉及一种转轮空分纯化装置。
【背景技术】
[0002]空气分离系统在煤化工、洁净煤发电等工业领域中占有至关重要的地位。现代大型空分工艺所应用的原理是利用低温下空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程将空气液化，利用精馏塔精馏工艺分离各组分，并得到高纯度气体产品。为了避免空气中水分和二氧化碳等物质在进入空气分离设备低温区后形成冰和干冰从而阻塞换热器通道和塔板上的小孔，在气体进入分馏塔之前，先通入纯化系统。空分纯化系统，是一种去除空气中水分、二氧化碳及碳氢化合物等杂质的装置，从而提升空分过程稳定性和效率，防止进塔空气中的水分和二氧化碳影响设备的正常运转。空气纯化装置是空气纯化系统中的核心设备，其空气处理规模与效果直接影响到整个空分系统的规模、运行的稳定性和经济性。
[0003]现有的空分设备纯化系统一般由两台切换使用的吸附器(即空气纯化装置)、再生加热设备以及阀门、管路、仪电控等组成。正常运行时一台吸附器吸附，另一台则进行再生。待一台吸附饱和后，另一台再生好的吸附器便投入使用。由于吸附器吸附环境与再生环境差异较大，其由饱和切换至再生时需要进行至少包含减压、加热、冷却、升压在内的4个步骤，操控点多，管道布置和程控系统复杂，因此这种两台吸附器交替使用的工艺及其控制系统在实际运行过程中存在不少问题。阀门的误操作、程控阀故障、逻辑误判、纯化系统不正常切换以及管道布置不合理，会导致分子筛带水、吸附不完全、再生不彻底、放空管道积水等情况发生，对生产的经济性和安全性都带来巨大影响。可见，优化空分纯化工艺、精简纯化程控步骤是保持吸附剂优良吸附性能，提高空分纯化系统工作效率和经济性，减少事故发生的有效途径。
【发明内容】
[0004]为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种转轮空分纯化装置，通过优化空分纯化系统的工艺流程从而简化其程控系统来降低故障发生率，以保持吸附剂优良的吸附性能，提高空分纯化系统工作效率，延长空分设备寿命。
[0005]为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种转轮空分纯化装置，包括依次连接的空气过滤器1、空气压缩机2、空气预冷塔3、空气纯化装置4和空气增压机5，所述空气纯化装置4包括相间隔的空气管道、再生热风管道和再生冷风管道，还包括转轮型吸附器6以及与转轮型吸附器6连接并控制其旋转的转动电机7，所述转轮型吸附器6将空气管道、再生热风管道和再生冷风管道分为上下两部分，同时空气管道、再生热风管道和再生冷风管道将转轮型吸附器6分别分为吸附区14、再生加热区15和再生冷却区16，所述吸附区14、再生加热区15和再生冷却区16中均匀布置有多个仓格板17，所述仓格板17间装有吸附剂18 ;所述空气管道的下部分为和空气预冷塔3连接的空气入口管道8，上部分为和空气增压机5连接的空气出口管道9，所述再生热风管道的上部分为再生热风入口管道10，下部分为再生热风出口管道11，所述再生冷风管道的上部分为再生冷风入口管道12，下部分为再生冷风出口管道13。
[0007]所述转轮型吸附器6为单层或双层结构。
[0008]所述转轮型吸附器6为双层结构，下层设置活性氧化铝；上层设置分子筛。
[0009]所述吸附区14、再生加热区15和再生冷却区16的面积为2:1:1。
[0010]所述空气管道、再生热风管道和再生冷风管道与转轮型吸附器6间采用旋转机械密封。
[0011]所述旋转机械密封采用柔性接触式密封、双密封或刷式密封。
[0012]所述空气过滤器I为自洁式空气过滤器。
[0013]本实用新型和现有技术相比，具有如下优点:
[0014]I)本实用新型属于去除空气中杂质的装置，通过物理吸附、再生等过程实现空气中二氧化碳、碳水化合物及水蒸汽大量、高效率地脱除，保证空气的纯净干燥。
[0015]2)通过将吸附器设置成转轮结构，在转轮周围形成吸附区、再生加热区和再生冷却区，转轮在旋转过程中依次缓慢通过这三个区域。相比于两台吸附剂切换使用的工艺流程，本实用新型将吸附剂的吸附、再生过程变成连续进行的，某吸附区面积大小的吸附剂从完全的吸附环境进入到完全再生环境有一个缓慢适应的过程，无需进行升、降压操作，从而简化了程控步骤，减少了程控阀门数量，降低了因阀门误操作、程控阀故障、逻辑误判或管道布置不合理所造成的分子筛带水、吸附不完全、再生不彻底、放空管道积水等情况发生的几率，极大地提高了空分系统可靠性和经济性，从而延长设备寿命。
[0016]3)本实用新型装置结构紧凑，吸附区、再生加热区和再生冷却区在空间上紧密相连，无需复杂的旁路管道及放空管道连接，既提高了空分纯化系统工作效率，又节省了空分纯化系统的占地空间以及制造成本。
[0017]4)结构简单，简化了工艺操作和控制流程，便于运行人员理解和操控，可有效降低运行风险，增加生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型转轮空分纯化装置结构及流程示意图。
[0019]图2为空气纯化装置俯视结构示意图。
[0020]图3为空气纯化装置仰视结构示意图。
[0021]其中，
[0022]I——空气过滤器；2——空气压缩机；3——空气预冷塔；4——空气纯化装置；5——空气增压机；6——转轮型吸附器；7——转动电机；8——空气入口管道；9——空气出口管道；10—再生热风入口管道；11—再生热风出口管道；12—再生冷风入口管道；13—再生冷风出口管道；14—吸附区；15—再生加热区；16—再生冷却区；17——仓格板；18——吸附剂。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。
[0024]如图1、图2和图3所示，本实用新型一种转轮空分纯化装置，包括依次连接的空气过滤器1、空气压缩机2、空气预冷塔3、空气纯化装置4和空气增压机5，所述空气纯化装置4包括相间隔的空气管道、再生热风管道和再生冷风管道，还包括转轮型吸附器6以及与转轮型吸附器6连接并控制其旋转的转动电机7，所述转轮型吸附器6将空气管道、再生热风管道和再生冷风管道分为上下两部分，同时空气管道、再生热风管道和再生冷风管道将转轮型吸附器6分别分为吸附区14、再生加热区15和再生冷却区16，所述吸附区14、再生加热区15和再生冷却区16中均匀布置有多个仓格板17，所述仓格板17间装有吸附剂18 ；所述空气管道的下部分为和空气预冷塔3连接的空气入口管道8，上部分为和空气增压机5连接的空气出口管道9，所述再生热风管道的上部分为再生热风入口管道10，下部分为再生热风出口管道11，所述再生冷风管道的上部分为再生冷风入口管道12，下部分为再生冷风出口管道13。空气经空气压缩机2增压到0.6MPa后自下而上穿过空气预冷塔3，在温度由350K冷却至310K的同时，又得到清洗。之后空气进入纯化装置4空气入口管道，通过转轮型吸附器6，空气中的二氧化碳、碳水化合物及残留的水蒸汽被吸附。净化后的空气经空气增压机5增压后去往空分系统其他环节
[0025]所述转轮型吸附器6为单层或双层结构。优选地，对于大型空分纯化系统，所述转轮型吸附器6为双层结构，下层装填500mm活性氧化铝，利用其对空气进行初步干燥；上层填装100mm分子筛，可以有选择性地吸附二氧化碳、水分及碳氢化合物等杂质。下层氧化铝床层代替分子筛吸附水分，可以有效地保护分子筛，增大分子筛吸附其它杂质的容量，延长分子筛使用寿命。
[0026]作为本实用新型的优选实施方式，所述吸附区14、再生加热区15和再生冷却区16的面积为2:1:1。
[0027]作为本实用新型的优选实施方式，所述空气管道、再生热风管道和再生冷风管道与转轮型吸附器6间采用旋转机械密封。
[0028]作为本实用新型进一步的优选实施方式，所述旋转机械密封采用柔性接触式密封、双密封或刷式密封。
[0029]作为本实用新型的优选实施方式，所述空气过滤器I为自洁式空气过滤器。
[0030]本实用新型的工作原理为:空气经空气过滤器I过滤并经空气压缩机2增压后，自下而上穿过空气预冷塔3，从空气入口管道8进入吸附区14，先由活性氧化铝吸附水分，再由分子筛吸附二氧化碳、乙炔杂质，空气中的二氧化碳、碳水化合物及水蒸汽被吸附从而变为纯净的空气，纯净的空气通过空气出口管道9进入空气增压机5 ;与此同时，转轮型吸附器6在转动电机7的带动下以缓慢的速度不停转动，当吸收二氧化碳、碳水化合物及水蒸汽的吸附剂18随转轮型吸附器6转动到再生加热区15时，自再生热风入口管道10来的热风会对吸附剂18进行加温解吸，从而将吸附剂18吸附的杂质带走，通过再生热风出口管道11排出；脱吸后的吸附剂18随转轮型吸附器6转动到再生冷却区16，自再生冷风入口管道12来的冷风会对其进行冷吹，从而将吸附剂18冷却下来；冷却风则穿过吸附剂18通过再生冷风出口管道13排出，吸附器18完成一个吸附与再生周期。
[0031]作为本实用新型的优选实施方式，所述转轮型吸附器6在转动电机7的带动下以0.25 rad/h的角速度顺时针匀速转动，转动周期为8h。
[0032]所述热风成分为高温干燥的氮气、氧气和氩气中的一种或多种混合气，温度在150°C至200°C之间；所述冷风成分为常温干燥的氮气、氧气和氩气中的一种或多种混合气，温度在10°c至20°C之间。
[0033]本实用新型方法通过优化空气纯化工艺流程来简化空气纯化系统的程控系统及管道阀门布置。与常规空气纯化方法相比，该方法不仅减少了占地空间、简化了管道布置、节约了成本，还在保持良好吸附性能的前提下减少了因阀门误操作、程控阀故障、逻辑误判或管道布置不合理所带来的安全风险。应用该方法运行足够长一段时间后，无任何分子筛带水、吸附不完全、再生不彻底、放空管道积水等情况的发生，经纯化后的空气二氧化碳等杂质含量一直低于lppm。由于可以一直运行在这种良好状况下，本实用新型方法可将分子筛及相关设备寿命延长I至2年。
【权利要求】
1.一种转轮空分纯化装置，包括依次连接的空气过滤器(I)、空气压缩机(2)、空气预冷塔(3)、空气纯化装置(4)和空气增压机(5)，其特征在于:所述空气纯化装置(4)包括相间隔的空气管道、再生热风管道和再生冷风管道，还包括转轮型吸附器￠)以及与转轮型吸附器(6)连接并控制其旋转的转动电机(7)，所述转轮型吸附器(6)将空气管道、再生热风管道和再生冷风管道分为上下两部分，同时空气管道、再生热风管道和再生冷风管道将转轮型吸附器(6)分别分为吸附区(14)、再生加热区(15)和再生冷却区(16)，所述吸附区(14)、再生加热区(15)和再生冷却区(16)中均匀布置有多个仓格板(17)，所述仓格板(17)间装有吸附剂(18);所述空气管道的下部分为和空气预冷塔(3)连接的空气入口管道(8)，上部分为和空气增压机(5)连接的空气出口管道(9)，所述再生热风管道的上部分为再生热风入口管道(10)，下部分为再生热风出口管道(11)，所述再生冷风管道的上部分为再生冷风入口管道(12)，下部分为再生冷风出口管道(13)。
2.根据权利要求1所述的一种转轮空分纯化装置，其特征在于:所述转轮型吸附器(6)为单层或双层结构。
3.根据权利要求2所述的一种转轮空分纯化装置，其特征在于:对于大型空分纯化系统，所述转轮型吸附器￠)为双层结构，下层设置活性氧化铝；上层设置分子筛。
4.根据权利要求1所述的一种转轮空分纯化装置，其特征在于:所述吸附区(14)、再生加热区(15)和再生冷却区(16)的面积为2:1:1。
5.根据权利要求1所述的一种转轮空分纯化装置，其特征在于:所述空气管道、再生热风管道和再生冷风管道与转轮型吸附器￠)间采用旋转机械密封。
6.根据权利要求5所述的一种转轮空分纯化装置，其特征在于:所述旋转机械密封采用柔性接触式密封、双密封或刷式密封。
7.根据权利要求1所述的一种转轮空分纯化装置，其特征在于:所述空气过滤器(I)为自洁式空气过滤器。
【文档编号】B01D53/06GK204147734SQ201420478812
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】闫姝, 穆延非, 史绍平, 陈新明, 周贤, 方芳 申请人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司, 中国华能集团公司