專利名稱：用于空分系統(tǒng)的純化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于空分系統(tǒng)的純化裝置，將流化床應用到空分系統(tǒng)的純化裝置中，通過進料氣吹送吸附劑顆粒在流化床內流動，迅速完成傳熱和傳質過程，提高了系統(tǒng)運行效率；利用液體加熱介質加熱純化器，為純化器提供了穩(wěn)定的熱源，將壓縮空氣產(chǎn)生的熱量預熱將進入脫附階段流化床的氣體，充分利用了廢熱，提高了系統(tǒng)的能源利用率。
背景技術：
空氣分離是國內外工業(yè)生產(chǎn)中一項比較成熟的技術。60年代以前一直采用深冷分離法獲取空分產(chǎn)品，在這之后，隨著對變壓吸附分離(PSA)技術研究的不斷深入，該項技術在工業(yè)上也得到了廣泛的應用，就目前而言，大型的空分設備主要應用深冷分離法，小型的設備則主要傾向于采用變壓分離技術?？辗窒到y(tǒng)的結構一般較為復雜，純化裝置作為空分系統(tǒng)的一個前處理系統(tǒng)，在整個空分系統(tǒng)中占有非常重要的地位，純化裝置效率的高低不僅直接影響著空分系統(tǒng)最終產(chǎn)品純度的高低，而且還影響系統(tǒng)操作的安全和穩(wěn)定運行。純化裝置的核心部件為純化器，傳統(tǒng)的純化器一般為兩個交替工作的固定床，一個床吸附，另一個床脫附，固定床操作的缺點在于系統(tǒng)運行效率較低，吸附和脫附過程進行的緩慢，而且吸附劑的利用率較低。脫附過程是將來自空分塔的廢氣經(jīng)加熱爐加熱后送到床內，進行升溫脫附，加熱爐一般有幾個交替使用。這種純化器所采用的加熱方式為，在加熱爐內，加熱絲是直接加熱流經(jīng)加熱爐內的氣體，而且功率比較大，這種加熱方法的缺點在于不僅加熱絲很容易損壞，而且根據(jù)實際應用的經(jīng)驗，系統(tǒng)中容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。加熱爐的控制系統(tǒng)不僅要考慮氣體的流速、加熱絲的功率、加熱溫度等參數(shù)，而且還要考慮各參數(shù)之間的影響，以及由于控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的滯后，給系統(tǒng)帶來的影響等因素。這樣加熱爐控制系統(tǒng)很難保證加熱爐長時間正常工作，因為只要控制系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)微小的偏差，就有可能導致加熱絲燒毀及加熱爐過熱。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于空分系統(tǒng)的純化裝置。
它具有依次連接的壓縮機、冷卻器、水洗塔、水分離器、第一純化器、油泵、加熱爐，第一純化器并接有第二純化器，第一純化器、第二純化器與過濾器相連，水洗塔接有水泵，第一純化器、第二純化器為流化床。
壓縮機氣體出口與冷卻器的第一端口相連，冷卻器第二端口的管道末端分為兩路，冷卻器的第二端口的管道末端分出的一路經(jīng)第二閥門、第一氣體循環(huán)泵與第一純化器相連，冷卻器的第二端口的管道末端分出的另一路經(jīng)第三閥門、第二氣體循環(huán)泵與第二純化器相連，冷卻器的第三端口與水洗塔的第一端口相連，冷卻器的第四端口與空分塔的廢氣出口相連，水洗塔的第二端口經(jīng)管道與水分離器相連，水洗塔的第三端口經(jīng)管道與水泵相連，水洗塔的第四端口與第一閥門相連，水分離器的氣體出口管道末端分為兩路，水分離器的氣體出口管道末端分出的一路經(jīng)第四閥門、第一氣體循環(huán)泵與第一純化器相連，水分離器的氣體出口管道末端分出的另一路第五閥門、第二氣體循環(huán)泵與第二純化器相連，加熱爐的第一端口與油泵相連，加熱爐的第二端口的管路末端分為兩路，加熱爐的第二端口的管路末端分出的一路經(jīng)第九閥門與第二純化器相連，加熱爐的第二端口的管路末端分出的另一路經(jīng)第八閥門與第一純化器相連，油泵出口末端的管路分成兩路，油泵出口末端的管路分出的一路經(jīng)第六閥門與第一純化器相連，油泵出口末端的管路分出的另一路經(jīng)第七閥門與第二純化器相連，第一純化器經(jīng)第一旋風分離器的出口管道末端分成三路，第一純化器經(jīng)第一旋風分離器的出口管道末端分出的第一路經(jīng)第十閥門與過濾器相連，第一純化器經(jīng)第一旋風分離器的出口管道末端分出的第二路經(jīng)第十二閥門、第十三閥門和第二旋風分離器的管道出口末端相連，第一純化器經(jīng)第一旋風分離器的出口管道末端分第三路經(jīng)第十四閥門與大氣相通，第二純化器經(jīng)第二旋風分離器的出口管道末端分成三路，第二純化器經(jīng)第二旋風分離器的出口管道末端分出的第一路經(jīng)第十一閥門與過濾器相連，第二純化器經(jīng)第二旋風分離器的出口管道末端分出的第二路經(jīng)第十三閥門、第十二閥門和第一旋風分離器的管道出口末端相連，第二純化器經(jīng)第二旋風分離器的出口管道末端分第三路經(jīng)第十五閥門與大氣相通。
本發(fā)明將流化技術應用于空分系統(tǒng)的純化裝置中。它針對固定床純化器操作的過程中所出現(xiàn)的系統(tǒng)運行效率低、吸附和脫附過程進行的緩慢、吸附劑的利用率較低、加熱絲容易損壞及加熱爐容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象等缺點，采用流化床代替固定床，用帶有油泵的加熱系統(tǒng)，通過導熱油加熱脫附顆粒，這樣不僅能夠快速完成吸附劑與進料氣之間的傳熱、傳質要求，為脫附過程提供穩(wěn)定的熱源，降低了能源消耗，而且簡化了控制系統(tǒng)、增加了系統(tǒng)運行的壽命。


圖1為用于空分系統(tǒng)的純化裝置結構示意圖；圖2為本發(fā)明的純化器結構示意圖。
具體實施例方式
用于空分系統(tǒng)的純化裝置具有依次連接的壓縮機1、冷卻器2、水洗塔5、水分離器10、第一純化器18、油泵33、加熱爐35，第一純化器18并接有第二純化器19，第一純化器18、第二純化器19與過濾器36相連，水洗塔5接有水泵7，第一純化器18、第二純化器19為流化床。
壓縮機1氣體出口與冷卻器2的第一端口40相連，冷卻器2第二端口3的管道末端分為兩路，冷卻器2的第二端口3的管道末端分出的一路經(jīng)第二閥門12、第一氣體循環(huán)泵16與第一純化器18相連，冷卻器2的第二端口3的管道末端分出的另一路經(jīng)第三閥門13、第二氣體循環(huán)泵17與第二純化器19相連，冷卻器2的第三端口4與水洗塔5的第一端口41相連，冷卻器2的第四端口37與空分塔的廢氣出口相連，水洗塔5的第二端口9經(jīng)管道與水分離器10相連，水洗塔5的第三端口8經(jīng)管道與水泵7相連，水洗塔5的第四端口42與第一閥門6相連，水分離器10的氣體出口管道11末端分為兩路，水分離器10的氣體出口管道11末端分出的一路經(jīng)第四閥門14、第一氣體循環(huán)泵16與第一純化器18相連，水分離器10的氣體出口管道11末端分出的另一路第五閥門15、第二氣體循環(huán)泵17與第二純化器19相連，加熱爐35的第一端口34與油泵33相連，加熱爐35的第二端口32的管路末端分為兩路，加熱爐35的第二端口32的管路末端分出的一路經(jīng)第九閥門25與第二純化器19相連，加熱爐35的第二端口32的管路末端分出的另一路經(jīng)第八閥門24與第一純化器18相連，油泵33出口末端的管路分成兩路，油泵33出口末端的管路分出的一路經(jīng)第六閥門22與第一純化器18相連，油泵33出口末端的管路分出的另一路經(jīng)第七閥門23與第二純化器19相連，第一純化器18經(jīng)第一旋風分離器20的出口管道末端分成三路，第一純化器18經(jīng)第一旋風分離器20的出口管道末端分出的第一路經(jīng)第十閥門26與過濾器36相連，第一純化器18經(jīng)第一旋風分離器20的出口管道末端分出的第二路經(jīng)第十二閥門28、第十三閥門29和第二旋風分離器21的管道出口末端相連，第一純化器18經(jīng)第一旋風分離器20的出口管道末端分第三路經(jīng)第十四閥門30、管道39與大氣相通，第二純化器19經(jīng)第二旋風分離器21的出口管道末端分成三路，第二純化器19經(jīng)第二旋風分離器21的出口管道末端分出的第一路經(jīng)第十一閥門27與過濾器36相連，第二純化器19經(jīng)第二旋風分離器21的出口管道末端分出的第二路經(jīng)第十三閥門29、第十二閥門28和第一旋風分離器20的管道出口末端相連，第二純化器19經(jīng)第二旋風分離器21的出口管道末端分第三路經(jīng)第十五閥門31、管道39與大氣相通。
來自開空分塔的廢氣從冷卻器2的第四端口37進入冷卻器，從冷卻器2的第二端口3流出。
自壓縮機1出來的氣體，從冷卻器2的第一端口40進入冷卻器，從冷卻器2的第三端口4流出。從冷卻器(2)第三端口4流出的被預熱的氣體，經(jīng)過第二閥門12、第一氣體循環(huán)泵18進入第一純化器18或經(jīng)過第三閥門13、第二氣體循環(huán)泵17進入第二純化器19。
自加熱爐35流出的高溫導熱油經(jīng)油泵33、第六閥門22進入第一純化器18的換熱盤管內，后經(jīng)第八閥門24流回加熱爐35，或經(jīng)第七閥門23進入第二純化器19的換熱盤管內，后經(jīng)第九閥門25流回加熱爐35。
如圖1所示，空氣被壓縮機1壓縮后，經(jīng)過冷卻器2與從冷卻器2的第四端口37進入的，來自開空分塔的廢氣進行換熱后，進入水洗塔5、水分離器10，去除其中的灰塵及游離的水，假定第一純化器18吸附，則氣體通過管道11，經(jīng)第四閥門14、第一氣體循環(huán)泵16進入第一純化器18，凈化后的氣體經(jīng)第十閥門26、過濾器36由管道38去空分塔。
第一純化器18吸附飽和以后，此時第四閥門14、第十閥門26關閉，第十二閥門28打開，第十三閥門29關閉，兩純化器均壓幾秒鐘，然后關閉十二閥門28，打開第二閥門12、第十四閥門30進行放空脫附過程，同時，打開第六閥門22、第八閥門24，啟動油泵33，加熱第一純化器18內的顆粒。第二純化19的吸附、脫附過程跟第一純化器18相同。其中，第十二閥門28、第十三閥門29為逆向通電磁隔膜閥。
如圖2所示，第一純化器18(或第二純化器19)盤管內流動的為熱流體，從加熱爐35流出的熱流體被油泵33加壓后自熱流體入口流入第一純化器18(或第二純化器19)盤管內，與第一純化器18(或第二純化器19)內沸騰的顆粒進行換熱，被冷卻后的熱流體從熱流體出口回到加熱爐35；吸附劑顆粒始終停留在第一純化器18(或第二純化器19)內；預熱后的氣體被氣體循環(huán)泵自氣體入口送入第一純化器18(或第二純化器19)內，吹送吸附劑顆粒在第一純化器18(或第二純化器19)內作湍流流動，與換熱盤管內的熱流體進行對流換熱，當吸附劑顆粒的溫度達到脫附溫度時，被吸附的氣體從吸附劑內脫附出來；流經(jīng)第一純化器18(或第二純化器19)的進料氣體經(jīng)第一旋風分離器20(或第二旋風分離器21)自氣體出口流出第一純化器18(或第二純化器19)。
權利要求
1.一種用于空分系統(tǒng)的純化裝置，其特征在于，它具有依次連接的壓縮機(1)、冷卻器(2)、水洗塔(5)、水分離器(10)、第一純化器(18)、油泵(33)、加熱爐(35)，第一純化器(18)并接有第二純化器(19)，第一純化器(18)、第二純化器(19)與過濾器(36)相連，水洗塔(5)接有水泵(7)，第一純化器(18)、第二純化器(19)為流化床。
2.根據(jù)權利要求1，所述的一種用于空分系統(tǒng)的純化裝置，其特征在于，所說的壓縮機(1)氣體出口與冷卻器(2)的第一端口(40)相連，冷卻器(2)第二端口(3)的管道末端分為兩路，冷卻器(2)的第二端口(3)的管道末端分出的一路經(jīng)第二閥門(12)、第一氣體循環(huán)泵(16)與第一純化器(18)相連，冷卻器(2)的第二端口(3)的管道末端分出的另一路經(jīng)第三閥門(13)、第二氣體循環(huán)泵(17)與第二純化器(19)相連，冷卻器(2)的第三端口(4)與水洗塔(5)的第一端口(41)相連，冷卻器(2)的第四端口(37)與空分塔的廢氣出口相連，水洗塔(5)的第二端口(9)經(jīng)管道與水分離器(10)相連，水洗塔(5)的第三端口(8)經(jīng)管道與水泵(7)相連，水洗塔(5)的第四端口(42)與第一閥門(6)相連，水分離器(10)的氣體出口管道(11)末端分為兩路，水分離器(10)的氣體出口管道(11)末端分出的一路經(jīng)第四閥門(14)、第一氣體循環(huán)泵(16)與第一純化器(18)相連，水分離器(10)的氣體出口管道(11)末端分出的另一路第五閥門(15)、第二氣體循環(huán)泵(17)與第二純化器(19)相連，加熱爐(35)的第一端口(34)與油泵(33)相連，加熱爐(35)的第二端口(32)的管路末端分為兩路，加熱爐(35)的第二端口(32)的管路末端分出的一路經(jīng)第九閥門(25)與第二純化器(19)相連，加熱爐(35)的第二端口(32)的管路末端分出的另一路經(jīng)第八閥門(24)與第一純化器(18)相連，油泵(33)出口末端的管路分成兩路，油泵(33)出口末端的管路分出的一路經(jīng)第六閥門(22)與第一純化器(18)相連，油泵(33)出口末端的管路分出的另一路經(jīng)第七閥門(23)與第二純化器(19)相連，第一純化器(18)經(jīng)第一旋風分離器(20)的出口管道末端分成三路，第一純化器(18)經(jīng)第一旋風分離器(20)的出口管道末端分出的第一路經(jīng)第十閥門(26)與過濾器(36)相連，第一純化器(18)經(jīng)第一旋風分離器(20)的出口管道末端分出的第二路經(jīng)第十二閥門(28)、第十三閥門(29)和第二旋風分離器(21)的管道出口末端相連，第一純化器(18)經(jīng)第一旋風分離器(20)的出口管道末端分第三路經(jīng)第十四閥門(30)、管道(39)與大氣相通，第二純化器(19)經(jīng)第二旋風分離器(21)的出口管道末端分成三路，第二純化器(19)經(jīng)第二旋風分離器(21)的出口管道末端分出的第一路經(jīng)第十一閥門(27)與過濾器(36)相連，第二純化器(19)經(jīng)第二旋風分離器(21)的出口管道末端分出的第二路經(jīng)第十三閥門(29)、第十二閥門(28)和第一旋風分離器(20)的管道出口末端相連，第二純化器(19)經(jīng)第二旋風分離器(21)的出口管道末端分第三路經(jīng)第十五閥門(31)、管道(39)與大氣相通。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于空分系統(tǒng)的純化裝置，其特征在于，所述的第十二閥門(28)、第十三閥門(29)為逆向通電磁隔膜閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于空分系統(tǒng)的純化裝置。它具有依次連接的壓縮機、冷卻器、水洗塔、水分離器、第一純化器、油泵、加熱爐，第一純化器并接有第二純化器，第一純化器、第二純化器與過濾器相連，水洗塔接有水泵，第一純化器、第二純化器為流化床。本發(fā)明采用流化床代替固定床，這樣不僅能夠快速完成吸附劑與進料氣體之間的傳熱、傳質要求，提高了系統(tǒng)運行效率，利用液體加熱介質加熱純化器，為純化器提供了穩(wěn)定的熱源，將壓縮空氣產(chǎn)生的熱量預熱將進入脫附階段流化床的氣體，充分利用了廢熱。
文檔編號B01D50/00GK1772344SQ20051006110
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權日2005年10月14日
發(fā)明者陳光明, 徐敬玉, 王勤 申請人:浙江大學