[实用新型]一种空气分离设备的原料空气纯化系统

说明书

一种空气分离设备的原料空气纯化系统，包括冷箱、氮水预冷系统、泄压电动调节阀、控制器、两个吸附器和两个压力传感器，每个吸附器的顶部通过两个截止阀分别与冷箱和再生气体连接，底部通过两个截止阀分别与氮水预冷系统和放散管路连接；所述泄压电动调节阀安装在放散管路上并与控制器的输出端口连接，第一压力传感器和第二压力传感器安装在泄压电动调节阀的两端管路上并与控制器的不同输入端口连接。本实用新型利用压力传感器实时测量调节阀两侧气压，控制器根据调节阀两侧压差精确控制电动调节阀的开度，使调节阀两侧压差按设定曲线变化，在保证泄压速度的同时，防止吸附器因压力骤降而受损，从而保证了吸附器的安全，提高了工作效率。

技术领域

本实用新型涉及一种空气分离设备(空分设备)，用于清除空分空气中的水分、二氧化碳和大部分碳氢化合物的纯化系统，属于分离技术领域。

背景技术

“纯化系统”是第六代空分设备的重要组成部分，其核心作用是：利用纯化系统中吸附剂的选择吸附特性净除原料空气中的水分(露点≤-65℃)、二氧化碳(＜1ppm)和大部分碳氢化合物。

主流空分机组纯化系统中的卧式双层床结构，由两个吸附器罐体(以下简称吸附器)组成，每个吸附器内上层装填分子筛吸附剂(吸附空气中二氧化碳、碳氢化合物)；下层装填活性氧化铝吸附剂(吸附原料空气中水分)。工作时原料空气在吸附器内由下至上穿过吸附剂完成水分、二氧化碳和大部分碳氢化合物的吸附清除。再生时加温污氮气由上至下穿过吸附剂完成解析再生，一般一个吸附器进行正常的吸附工作，另一个再生(包含：泄压、加温、冷吹)，两个吸附器交替使用，满足空分设备连续运行的需要。

“纯化系统”的核心工作物质是吸附剂(活性氧化铝和分子筛)，吸附剂是多孔性并具有一定强度的物质，吸附是由于被吸附组分直径小于吸附剂内空穴孔径而被吸入空穴内部完成的，大于空穴孔径的气体分子将被挡在空穴外不被吸附。吸附过程是一个放热过程，宏观表现为：原料空气出吸附器温度比进口温度高；相反：再生过程中的加温(解析过程)是一个吸热过程。因吸附工作温度一定时吸附剂吸附被吸附组分的容量随着被吸附组分分压力的升高而变大，因此在较高工作压力下(0.48Mpa)吸附饱和被吸附组分的吸附剂，泄压后由于吸附剂外界被吸附组分分压力降低将使大量被吸附组分解析，由于解析过程是一个吸热过程，因此再生的吸附器泄压到常压后会导致吸附器内吸附剂温度急剧下降(可达到-7℃以下)。

吸附剂吸附饱和被吸附组分以后，就失去了吸附能力。必须采取一定措施，将被吸附组分从吸附剂表面赶走，恢复吸附剂吸附能力，这一过程称为“再生”。再生有两种方法:一是利用吸附剂高温时吸附容量降低的原理，把加温气体通入吸附剂层，使吸附剂温度升高，被吸附组分解析，然后由被加温气体带出吸附器，这种方法叫加温再生或热交变再生。另一种再生叫降压再生或压力交变再生，再生时降低吸附器内压力，甚至抽成真空，使被吸附组分分压力降低，被吸附组分浓度减少，则吸附在吸附剂表面的分子数目也相应减少，达到再生的目的。吸附系统再生用气体是空分系统上塔中上部分离出来的污氮气(氧气含量2-3％、其余含少量氩气和大部分氮气)，污氮气从上塔出来后经“过冷器”、“主换热器”复热后以12-15℃左右的温度出冷箱，这股压力10Kpa左右的污氮气出冷箱后分成两股:一股进入氮水预冷系统为冷冻水进行初步降温；另一股进入纯化系统对吸附饱和被吸附组分且泄压至常压的吸附剂进行解析再生，一般解析再生过程是先利用电加热器将污氮气加温到180-200℃，再将这股高温污氮气引入吸附剂床层给吸附剂升温，电加热器启动一段时间后停运(被加温吸附器出口温度＞20℃)，这时利用常温污氮气对加温进口处加温好的吸附剂进行冷吹降温恢复吸附剂吸附被吸附组分能力，同时继续利用吸附剂床层电加热器启动时所蓄热量对污氮气流向出口处的吸附剂继续进行加温，一直到这个吸附剂床层全部经历一次超过140℃的过程并恢复至常温(＜25℃)。