[发明专利]一种转轮空分纯化装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于空气分离技术领域，具体涉及一种转轮空分纯化装置及方法。

背景技术

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。

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

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种转轮空分纯化装置及方法，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。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

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。

所述转轮型吸附器6为单层或双层结构。

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。

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。

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。

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。

所述空气过滤器1为自洁式空气过滤器。

采用上述所述装置进行空分纯化的方法，空气经空气过滤器1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。