一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置制造方法
【專利摘要】一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，該裝置包括依次連接的空氣過濾器、空氣壓縮機(jī)、空氣預(yù)冷塔、空氣純化裝置和空氣增壓機(jī)，空氣純化裝置包括相間隔的空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道，還包括轉(zhuǎn)輪型吸附器以及與轉(zhuǎn)輪型吸附器連接并控制其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動電機(jī)，空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道將轉(zhuǎn)輪型吸附器分別分為吸附區(qū)、再生加熱區(qū)和再生冷卻區(qū)，吸附區(qū)、再生加熱區(qū)和再生冷卻區(qū)中均勻布置有多個倉格板，倉格板間裝有吸附劑；本實(shí)用新型還提供了空分純化的方法，通過優(yōu)化空分純化系統(tǒng)的工藝流程從而簡化其程控系統(tǒng)來降低故障發(fā)生率，以保持吸附劑優(yōu)良的吸附性能，提高空分純化系統(tǒng)工作效率，延長空分設(shè)備壽命。
【專利說明】一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于空氣分離【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]空氣分離系統(tǒng)在煤化工、潔凈煤發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域中占有至關(guān)重要的地位?，F(xiàn)代大型空分工藝所應(yīng)用的原理是利用低溫下空氣中各組分沸點(diǎn)的不同，通過一系列的工藝過程將空氣液化，利用精餾塔精餾工藝分離各組分，并得到高純度氣體產(chǎn)品。為了避免空氣中水分和二氧化碳等物質(zhì)在進(jìn)入空氣分離設(shè)備低溫區(qū)后形成冰和干冰從而阻塞換熱器通道和塔板上的小孔，在氣體進(jìn)入分餾塔之前，先通入純化系統(tǒng)。空分純化系統(tǒng)，是一種去除空氣中水分、二氧化碳及碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)的裝置，從而提升空分過程穩(wěn)定性和效率，防止進(jìn)塔空氣中的水分和二氧化碳影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?？諝饧兓b置是空氣純化系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其空氣處理規(guī)模與效果直接影響到整個空分系統(tǒng)的規(guī)模、運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
[0003]現(xiàn)有的空分設(shè)備純化系統(tǒng)一般由兩臺切換使用的吸附器(即空氣純化裝置)、再生加熱設(shè)備以及閥門、管路、儀電控等組成。正常運(yùn)行時(shí)一臺吸附器吸附，另一臺則進(jìn)行再生。待一臺吸附飽和后，另一臺再生好的吸附器便投入使用。由于吸附器吸附環(huán)境與再生環(huán)境差異較大，其由飽和切換至再生時(shí)需要進(jìn)行至少包含減壓、加熱、冷卻、升壓在內(nèi)的4個步驟，操控點(diǎn)多，管道布置和程控系統(tǒng)復(fù)雜，因此這種兩臺吸附器交替使用的工藝及其控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中存在不少問題。閥門的誤操作、程控閥故障、邏輯誤判、純化系統(tǒng)不正常切換以及管道布置不合理，會導(dǎo)致分子篩帶水、吸附不完全、再生不徹底、放空管道積水等情況發(fā)生，對生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和安全性都帶來巨大影響。可見，優(yōu)化空分純化工藝、精簡純化程控步驟是保持吸附劑優(yōu)良吸附性能，提高空分純化系統(tǒng)工作效率和經(jīng)濟(jì)性，減少事故發(fā)生的有效途徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，通過優(yōu)化空分純化系統(tǒng)的工藝流程從而簡化其程控系統(tǒng)來降低故障發(fā)生率，以保持吸附劑優(yōu)良的吸附性能，提高空分純化系統(tǒng)工作效率，延長空分設(shè)備壽命。
[0005]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，包括依次連接的空氣過濾器1、空氣壓縮機(jī)2、空氣預(yù)冷塔3、空氣純化裝置4和空氣增壓機(jī)5，所述空氣純化裝置4包括相間隔的空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道，還包括轉(zhuǎn)輪型吸附器6以及與轉(zhuǎn)輪型吸附器6連接并控制其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動電機(jī)7，所述轉(zhuǎn)輪型吸附器6將空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道分為上下兩部分，同時(shí)空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道將轉(zhuǎn)輪型吸附器6分別分為吸附區(qū)14、再生加熱區(qū)15和再生冷卻區(qū)16，所述吸附區(qū)14、再生加熱區(qū)15和再生冷卻區(qū)16中均勻布置有多個倉格板17，所述倉格板17間裝有吸附劑18 ;所述空氣管道的下部分為和空氣預(yù)冷塔3連接的空氣入口管道8，上部分為和空氣增壓機(jī)5連接的空氣出口管道9，所述再生熱風(fēng)管道的上部分為再生熱風(fēng)入口管道10，下部分為再生熱風(fēng)出口管道11，所述再生冷風(fēng)管道的上部分為再生冷風(fēng)入口管道12，下部分為再生冷風(fēng)出口管道13。
[0007]所述轉(zhuǎn)輪型吸附器6為單層或雙層結(jié)構(gòu)。
[0008]所述轉(zhuǎn)輪型吸附器6為雙層結(jié)構(gòu)，下層設(shè)置活性氧化鋁；上層設(shè)置分子篩。
[0009]所述吸附區(qū)14、再生加熱區(qū)15和再生冷卻區(qū)16的面積為2:1:1。
[0010]所述空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道與轉(zhuǎn)輪型吸附器6間采用旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封。
[0011]所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封采用柔性接觸式密封、雙密封或刷式密封。
[0012]所述空氣過濾器I為自潔式空氣過濾器。
[0013]本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)本實(shí)用新型屬于去除空氣中雜質(zhì)的裝置，通過物理吸附、再生等過程實(shí)現(xiàn)空氣中二氧化碳、碳水化合物及水蒸汽大量、高效率地脫除，保證空氣的純凈干燥。
[0015]2)通過將吸附器設(shè)置成轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)輪周圍形成吸附區(qū)、再生加熱區(qū)和再生冷卻區(qū)，轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)過程中依次緩慢通過這三個區(qū)域。相比于兩臺吸附劑切換使用的工藝流程，本實(shí)用新型將吸附劑的吸附、再生過程變成連續(xù)進(jìn)行的，某吸附區(qū)面積大小的吸附劑從完全的吸附環(huán)境進(jìn)入到完全再生環(huán)境有一個緩慢適應(yīng)的過程，無需進(jìn)行升、降壓操作，從而簡化了程控步驟，減少了程控閥門數(shù)量，降低了因閥門誤操作、程控閥故障、邏輯誤判或管道布置不合理所造成的分子篩帶水、吸附不完全、再生不徹底、放空管道積水等情況發(fā)生的幾率，極大地提高了空分系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，從而延長設(shè)備壽命。
[0016]3)本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)緊湊，吸附區(qū)、再生加熱區(qū)和再生冷卻區(qū)在空間上緊密相連，無需復(fù)雜的旁路管道及放空管道連接，既提高了空分純化系統(tǒng)工作效率，又節(jié)省了空分純化系統(tǒng)的占地空間以及制造成本。
[0017]4)結(jié)構(gòu)簡單，簡化了工藝操作和控制流程，便于運(yùn)行人員理解和操控，可有效降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，增加生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)輪空分純化裝置結(jié)構(gòu)及流程示意圖。
[0019]圖2為空氣純化裝置俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為空氣純化裝置仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中，
[0022]I——空氣過濾器；2——空氣壓縮機(jī)；3——空氣預(yù)冷塔；4——空氣純化裝置；5——空氣增壓機(jī)；6——轉(zhuǎn)輪型吸附器；7——轉(zhuǎn)動電機(jī)；8——空氣入口管道；9——空氣出口管道；10—再生熱風(fēng)入口管道；11—再生熱風(fēng)出口管道；12—再生冷風(fēng)入口管道；13—再生冷風(fēng)出口管道；14—吸附區(qū)；15—再生加熱區(qū)；16—再生冷卻區(qū)；17——倉格板；18——吸附劑。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0024]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，包括依次連接的空氣過濾器1、空氣壓縮機(jī)2、空氣預(yù)冷塔3、空氣純化裝置4和空氣增壓機(jī)5，所述空氣純化裝置4包括相間隔的空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道，還包括轉(zhuǎn)輪型吸附器6以及與轉(zhuǎn)輪型吸附器6連接并控制其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動電機(jī)7，所述轉(zhuǎn)輪型吸附器6將空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道分為上下兩部分，同時(shí)空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道將轉(zhuǎn)輪型吸附器6分別分為吸附區(qū)14、再生加熱區(qū)15和再生冷卻區(qū)16，所述吸附區(qū)14、再生加熱區(qū)15和再生冷卻區(qū)16中均勻布置有多個倉格板17，所述倉格板17間裝有吸附劑18 ；所述空氣管道的下部分為和空氣預(yù)冷塔3連接的空氣入口管道8，上部分為和空氣增壓機(jī)5連接的空氣出口管道9，所述再生熱風(fēng)管道的上部分為再生熱風(fēng)入口管道10，下部分為再生熱風(fēng)出口管道11，所述再生冷風(fēng)管道的上部分為再生冷風(fēng)入口管道12，下部分為再生冷風(fēng)出口管道13。空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)2增壓到0.6MPa后自下而上穿過空氣預(yù)冷塔3，在溫度由350K冷卻至310K的同時(shí)，又得到清洗。之后空氣進(jìn)入純化裝置4空氣入口管道，通過轉(zhuǎn)輪型吸附器6，空氣中的二氧化碳、碳水化合物及殘留的水蒸汽被吸附。凈化后的空氣經(jīng)空氣增壓機(jī)5增壓后去往空分系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)
[0025]所述轉(zhuǎn)輪型吸附器6為單層或雙層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，對于大型空分純化系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)輪型吸附器6為雙層結(jié)構(gòu)，下層裝填500mm活性氧化鋁，利用其對空氣進(jìn)行初步干燥；上層填裝100mm分子篩，可以有選擇性地吸附二氧化碳、水分及碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)。下層氧化鋁床層代替分子篩吸附水分，可以有效地保護(hù)分子篩，增大分子篩吸附其它雜質(zhì)的容量，延長分子篩使用壽命。
[0026]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述吸附區(qū)14、再生加熱區(qū)15和再生冷卻區(qū)16的面積為2:1:1。
[0027]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道與轉(zhuǎn)輪型吸附器6間采用旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封。
[0028]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封采用柔性接觸式密封、雙密封或刷式密封。
[0029]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述空氣過濾器I為自潔式空氣過濾器。
[0030]本實(shí)用新型的工作原理為:空氣經(jīng)空氣過濾器I過濾并經(jīng)空氣壓縮機(jī)2增壓后，自下而上穿過空氣預(yù)冷塔3，從空氣入口管道8進(jìn)入吸附區(qū)14，先由活性氧化鋁吸附水分，再由分子篩吸附二氧化碳、乙炔雜質(zhì)，空氣中的二氧化碳、碳水化合物及水蒸汽被吸附從而變?yōu)榧儍舻目諝?，純凈的空氣通過空氣出口管道9進(jìn)入空氣增壓機(jī)5 ;與此同時(shí)，轉(zhuǎn)輪型吸附器6在轉(zhuǎn)動電機(jī)7的帶動下以緩慢的速度不停轉(zhuǎn)動，當(dāng)吸收二氧化碳、碳水化合物及水蒸汽的吸附劑18隨轉(zhuǎn)輪型吸附器6轉(zhuǎn)動到再生加熱區(qū)15時(shí)，自再生熱風(fēng)入口管道10來的熱風(fēng)會對吸附劑18進(jìn)行加溫解吸，從而將吸附劑18吸附的雜質(zhì)帶走，通過再生熱風(fēng)出口管道11排出；脫吸后的吸附劑18隨轉(zhuǎn)輪型吸附器6轉(zhuǎn)動到再生冷卻區(qū)16，自再生冷風(fēng)入口管道12來的冷風(fēng)會對其進(jìn)行冷吹，從而將吸附劑18冷卻下來；冷卻風(fēng)則穿過吸附劑18通過再生冷風(fēng)出口管道13排出，吸附器18完成一個吸附與再生周期。
[0031]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述轉(zhuǎn)輪型吸附器6在轉(zhuǎn)動電機(jī)7的帶動下以0.25 rad/h的角速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動周期為8h。
[0032]所述熱風(fēng)成分為高溫干燥的氮?dú)?、氧氣和氬氣中的一種或多種混合氣，溫度在150°C至200°C之間；所述冷風(fēng)成分為常溫干燥的氮?dú)?、氧氣和氬氣中的一種或多種混合氣，溫度在10°c至20°C之間。
[0033]本實(shí)用新型方法通過優(yōu)化空氣純化工藝流程來簡化空氣純化系統(tǒng)的程控系統(tǒng)及管道閥門布置。與常規(guī)空氣純化方法相比，該方法不僅減少了占地空間、簡化了管道布置、節(jié)約了成本，還在保持良好吸附性能的前提下減少了因閥門誤操作、程控閥故障、邏輯誤判或管道布置不合理所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用該方法運(yùn)行足夠長一段時(shí)間后，無任何分子篩帶水、吸附不完全、再生不徹底、放空管道積水等情況的發(fā)生，經(jīng)純化后的空氣二氧化碳等雜質(zhì)含量一直低于lppm。由于可以一直運(yùn)行在這種良好狀況下，本實(shí)用新型方法可將分子篩及相關(guān)設(shè)備壽命延長I至2年。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，包括依次連接的空氣過濾器(I)、空氣壓縮機(jī)(2)、空氣預(yù)冷塔(3)、空氣純化裝置(4)和空氣增壓機(jī)(5)，其特征在于:所述空氣純化裝置(4)包括相間隔的空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道，還包括轉(zhuǎn)輪型吸附器￠)以及與轉(zhuǎn)輪型吸附器(6)連接并控制其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動電機(jī)(7)，所述轉(zhuǎn)輪型吸附器(6)將空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道分為上下兩部分，同時(shí)空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道將轉(zhuǎn)輪型吸附器(6)分別分為吸附區(qū)(14)、再生加熱區(qū)(15)和再生冷卻區(qū)(16)，所述吸附區(qū)(14)、再生加熱區(qū)(15)和再生冷卻區(qū)(16)中均勻布置有多個倉格板(17)，所述倉格板(17)間裝有吸附劑(18);所述空氣管道的下部分為和空氣預(yù)冷塔(3)連接的空氣入口管道(8)，上部分為和空氣增壓機(jī)(5)連接的空氣出口管道(9)，所述再生熱風(fēng)管道的上部分為再生熱風(fēng)入口管道(10)，下部分為再生熱風(fēng)出口管道(11)，所述再生冷風(fēng)管道的上部分為再生冷風(fēng)入口管道(12)，下部分為再生冷風(fēng)出口管道(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪型吸附器(6)為單層或雙層結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，其特征在于:對于大型空分純化系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)輪型吸附器￠)為雙層結(jié)構(gòu)，下層設(shè)置活性氧化鋁；上層設(shè)置分子篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，其特征在于:所述吸附區(qū)(14)、再生加熱區(qū)(15)和再生冷卻區(qū)(16)的面積為2:1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，其特征在于:所述空氣管道、再生熱風(fēng)管道和再生冷風(fēng)管道與轉(zhuǎn)輪型吸附器￠)間采用旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封采用柔性接觸式密封、雙密封或刷式密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)輪空分純化裝置，其特征在于:所述空氣過濾器(I)為自潔式空氣過濾器。
【文檔編號】B01D53/06GK204147734SQ201420478812
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】閆姝, 穆延非, 史紹平, 陳新明, 周賢, 方芳 申請人:中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司, 中國華能集團(tuán)公司