[发明专利]具有电晕放电进料空气预处理的低温精馏系统

说明书

本发明一般涉及低温精馏，更具体地涉及用于低温精馏的进料空气预处理。

操作低温空气分离装置要求进料空气进入精馏塔之前除去其高沸点杂质，如水、二氧化碳和烃。水和二氧化碳在与空气分离有关的低温下冻洁。而烃若潜在积累于沸腾氧池中，则能构成安全危害。

为了从低温空气分离装置的进料空气流中除去高沸点的杂质，优选使用吸附净化器。有两种类型的净化器可以使用：变温吸附(TSA)和变压吸附(PSA)。正如名称的含义，TSA主要取决于热量驱动吸附的杂质脱离吸附剂，而PSA则利用吸附床内在绝对压力上的差值去使杂质解吸。以断续方式运转TSA和PSA时，进料空气流经清洁的吸附床后，该床就负载上杂质，这种杂质在解吸段被除去。一般说来，使用两个或两个以上的吸附床，至少有一个床处于吸附态而至少有一个床处于解吸态。

尽管这种吸附净化器在去除低温空气分离装置进料空气流中的二氧化碳和水蒸汽是极好的，但是去除进料空气流中的烃一般不完全有效。这就需要采取另外的手段，如使用冷端凝胶捕集器和/或塔液排流口，以保证阻止烃在低温空气分离装置的一个塔或多个塔内的富氧液体中的积累。非常希望的是其有能改进从低温空气分离装置的进料空气流中去除烃的效率的系统。

由此，本发明的目的在于提供一种能更有效地去除低温空气分离装置进料空气流中烃的系统，该系统使用适于装置进料空气预净化的吸附剂净化手段。

由本发明完成的上述和其它目的，对所属领域的一般技术人员来说根据阅读本发明书会明了的，其一个方面是：

用于低温精馏的进料空气的处理方法，包括：

(A)使含烃的进料空气通过电场，使进料空气中的氧离子化而产生离子化氧，和使离子化氧与烃在进料空气内反应产生二氧化碳和水蒸汽；

(B)进料空气中的二氧化碳和水蒸汽吸附在吸附剂上产生预净化的进料空气；

(C)使预净化的进料空气流入低温空气分离装置和使预净化的进料空气通过低温精馏分离产生产品氧和产品氮中的至少一种；和

(D)从低温空气分离装置中回收产品氧和产品氮中的至少一种。

本发明另一方面是：

用于处理进料空气的设备，包括：

(A)电晕放电反应器和用于使含烃的进料空气流入该电晕放电反应器的装置；

(B)吸附预净化器和用于使来自电晕放电反应器的进料空气流入吸附预净化器的装置；

(C)低温空气分离装置和用于使来自吸附预净化器的进料空气流入低温空气分离装置的装置；和

(D)用于从低温空气分离装置中回收产品氧和产品氮中至少一种装置。

当用于本发明中时，术语“进料空气”指的是主要含氧和氮的混合物，如环境空气。

当用于本发明中时，术语“塔”指的是蒸馏或分馏塔或区，即接触塔或区，其中液相和汽相逆流接触以进行流体混合物的分离，例如，通过汽相和液相在一系列安装在塔内竖直，有间距的盘或板上和/或填充元件如结构的或无规则的填料上接触。为了进一步讨论蒸馏塔，可参考由R.H.佩里和C.H.奇尔顿编辑的化学工程师手册，第五版，纽约麦格劳一希尔图书公司出版，第13节，连续蒸馏工艺(See theChemical Engineer′s Handbook fifth edition，edited by R.H.Perry and C.H.Chilton，McGraw-Hill Book Company，New YorkSection 13，The Continuous Distillation Process)。

汽相和液相接触分离过程取决于各成分蒸汽压的差。高蒸汽压(或更易挥发或低沸点的成分倾向于在汽相中浓集，而低蒸汽压1或不易挥发或高沸点)的成分倾向于在液相中浓集。部分冷凝是一种分离过程，它把蒸汽混合物的冷却用于一种或多种挥发性成分浓集于汽相中，由此减少液相中的一种或多种挥发性成分。精馏，或连续蒸馏，也是一种分离过程，它把汽相和液相逆流处理时所获得的部分蒸发和冷凝依次结合起来。通常汽液相的逆流接触是绝热的且可以包括相间的积分(分段)或微分(连续)接触。利用精馏原理分离混合物的分离工艺装置经常被互换称作精馏塔、蒸馏塔或分馏塔。低温精馏是一种至少部分在或低于150℃开氏(K)温度下完成的精馏工艺。

当用于本发明中时，术语“间接热交换”意指使两股流体呈热交换关系但无任何物理接触或流体彼此的混合。

当用于本发明中时，术语“低温空气分离装置”意指一塔或多塔，其中流体如进料空气靠低温精馏在塔中以及相互结合的管道、阀、热交换器等被分离。