專利名稱：空氣分離時純化空氣的方法
技術領域：
本發明涉及空氣分離時純化空氣的方法。
在低溫法分離空氣的分子篩純化空氣流程中，空氣經除塵、空氣壓縮機壓縮后(一般氣溫在100℃以上，壓力在0.45～0.6Mpa)在空冷塔中被冷卻到8～10℃，再進入到分子篩吸附器以除掉空氣中的水分及二氧化碳，以得到符合空氣分離要求的純凈空氣，吸附水分及二氧化碳后的分子篩需要用高溫氣體再生，其氣源多采用裝置放空的污氮氣，污氮氣經加熱器加熱使污氮氣的溫度由出裝置的4～8℃升至165～175℃，再進入到分子篩吸附器中使分子篩再生，待分子篩吸附器出口的污氮氣達95～105℃時停止加溫，繼續用冷污氮氣冷吹至下一個切換周期(參見附圖3)。
從上述對現有技術的描述中可看出，進空冷塔的空氣溫度越低對空冷塔越有利，而進加熱器的污氮氣溫度越高對加熱器越有利。
為達到上述目的，本發明提供了一種空氣分離時純化空氣的方法，其特征在于先將從空氣壓縮機來的熱空氣與污氮氣在換熱器中進行間接熱交換，然后將冷卻后的空氣送入空冷塔進一步冷卻，再將空冷塔冷卻后的空氣送入水分離器以除掉空氣中的游離水，最后將經過水分離器除水的空氣送入分子篩吸附器以除去空氣中的二氧化碳和水，得到符合空氣分離要求的純凈空氣；將與空氣熱交換后的污氮氣送入加熱器，經加熱器加熱后送入分子篩吸附器，使分子篩再生后放空；未經過換熱器的污氮氣直接送入再生后的分子篩吸附器中，使再生后的分子篩降溫后放空。
本發明所述的污氮氣為來自精餾塔上部并經過冷器以及主換熱器加熱后的污氮氣。
已有技術公開的各種換熱器均可用于本發明，如可選板翅式換熱器或管式換熱器。從節能和節省空間的角度考慮，本發明優選板翅式換熱器。
已有技術公開的各種加熱器均可用于本發明，如可選電加熱器或蒸汽加熱器。
空分裝置停車時或大檢修后，冷箱內的設備需要加溫時，可將純凈空氣送入主換熱器前先經過換熱器與從空氣壓縮機來的熱空氣進行換熱，用加熱后的純凈空氣對冷箱內的設備加溫時，可大大加快加溫速度。
本發明充分利用了污氮氣的冷量與來自空氣壓縮機的熱空氣的熱量，提高了污氮氣進加熱器的溫度，減少了加熱器的能耗；同時，降低了空氣進空冷塔的溫度，減少了冷凍機的耗電量。
本發明還可將純凈空氣先經過換熱器加熱后再送入冷箱內對需要加熱的設備進行加熱，可大大加快加溫速度，同時節省能耗或電耗。
本發明的這些和其他目的、特征和優點在參考以下附圖及實施例閱讀完本說明書后將變得更加明了。
圖1為本發明的空氣凈化工藝流程示意2為本發明的空氣凈化工藝流程示意3為現有技術的空氣凈化工藝流程圖。
在圖1中，來自空氣壓縮機的熱空氣(一般溫度為100℃以上)通過閥14沿管線30進入到換熱器101內，熱空氣被冷卻至65～75℃，冷卻后的空氣經過閥15進入空冷塔102被冷卻水冷卻至8～10℃，繼續沿管線32進入水分離器103，以除掉空氣中殘存的游離的水，水通過閥16放出，除水后的空氣通過管線33、閥17及閥3進入到分子篩吸附器1#中或通過管線33、閥17及閥4進入分子篩吸附器2#中，以除去空氣中的二氧化碳和水，除去水和二氧化碳的空氣(即純凈空氣)通過管線36、管線37，再經閥11及管線38送入空分裝置的主換熱器中。
來自精餾塔上部并經過冷器以及主換熱器加熱后的污氮氣(溫度為4～6℃左右，通過閥9和管線40進入換熱器101內被熱空氣加熱到60℃以上，然后通過管線41、閥10、管線42進入加熱器104(加熱器可為電加熱器或蒸汽加熱器)，污氮氣在其中被加熱至165～175℃，繼續沿管線43通過閥8進入分子篩吸附器2#或沿管線43通過閥7進入分子篩吸附器1#，使分子篩1#或2#再生后通過閥1、管線46或通過閥2、管線46放空。冷污氮氣通過管線40、閥18和閥7進入分子篩1#或通過管線40、閥18和閥8進入分子篩吸附器2#，使再生后的1#或2#分子篩冷卻后再通過閥1、管線46或通過閥2、管線46放空放空。此外，在分子篩切換過程中，可通過閥19將暫時不用的污氮氣臨時放空。
在圖2中，來自空氣壓縮機的熱空氣通過14閥與污氮氣在換熱器101內進行間接熱交換，熱空氣被冷卻至65～75℃，冷卻后的空氣通過閥15進入空冷塔102被冷卻水冷卻至8～9℃，繼續沿管線32進入水分離器103，以除掉空氣中殘存的游離的水分，水通過閥16放出，除水后的空氣通過管線33、閥17及閥3進入到分子篩吸附器1#中或通過管線33、閥17及閥4進入分子篩吸附器2#中，以除去空氣中的二氧化碳和水，除去水和二氧化碳的空氣(即純凈空氣)通過管線36、37，再經閥12(閥11關閉)、管線50、管線40送入換熱器101中，空氣被加熱到50～80℃左右，然后再通過管線41、閥13及管線51、38送入空分裝置的主換熱器中。此時，閥9關閉，用一部分除去水和二氧化碳的空氣(即純凈空氣)作為分子篩再生的氣源。從安全生產出發，一年裝置需要停車加溫一次，當裝置停車時或裝置大檢修后需要加溫設備時，可采用上述流程對壓縮凈化后的空氣進行加熱，然后再送入冷箱內加溫設備，這樣可大大加快加溫速度，提高生產效率，節約能耗。
圖1和圖2中所述的閥14、15、16、17等優選為普通的截止閥；所述的閥1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、18、19優選為自控閥，以節省人力，降低成本。
實施例1以KDON-3200/6500空分裝置(即氧氣的產出量為3200立方米、氮氣的產出量為6500立方米)為例，分別按圖1(本發明的方法，用蒸汽加熱器加熱污氮氣)和圖3(現有技術的方法，用蒸汽加熱器加熱污氮氣)所示的方法凈化空氣，由于本發明的方法提高了污氮氣進加熱器溫度，比現有技術的方法減少了蒸汽加熱器耗蒸汽量2312噸/年(采用現有技術方法時，蒸汽加熱器的耗蒸汽量為7629噸/年；采用本發明的方法時，蒸汽加熱器的耗蒸汽量為5317噸/年)，每年節約費用在28.9萬元；本發明的方法進空冷塔空氣溫度降低，比現有技術的方法減少了空冷塔中冷凍機的耗電量576923度/年，每年節約費用30萬元左右。
實施例2以KDON-3200/6500空分裝置(即氧氣的產出量為3200立方米、氮氣的產出量為6500立方米)為例，按圖2(本發明的方法，用蒸汽加熱器加熱空氣)所示的方法加溫冷箱內的設備，可大大加快加溫速度，一次可節省電能在3-4萬元(與純凈空氣不經換熱器101而直接去加溫冷箱內的設備相比)。
權利要求
1.一種空氣分離時純化空氣的方法，其特征在于先將從空氣壓縮機來的熱空氣與污氮氣在換熱器中進行間接熱交換，然后將冷卻后的空氣送入空冷塔進一步冷卻，再將空冷塔冷卻后的空氣送入水分離器以除掉空氣中的游離水，最后將經過水分離器除水的空氣送入分子篩吸附器以除去空氣中的二氧化碳和水，得到符合空氣分離要求的純凈空氣；將與空氣熱交換后的污氮氣送入加熱器，經加熱器加熱后送入分子篩吸附器，使分子篩再生后放空；未經過換熱器的污氮氣直接送入再生后的分子篩吸附器中，使再生后的分子篩降溫后放空。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的污氮氣為來自精餾塔上部并經過冷器以及主換熱器加熱后的污氮氣。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的換熱器為板翅式換熱器。
4.如權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于所述的加熱器為電加熱器或蒸汽加熱器。
5.如權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于空分裝置停車時或大檢修后，將純凈空氣送入主換熱器前先經過換熱器與從空氣壓縮機來的熱空氣進行換熱。
全文摘要
本發明涉及一種利用空氣分離時純化空氣的方法，其特點是先將從空氣壓縮機來的熱空氣與污氮氣在換熱器中進行間接熱交換，然后再將交換后的空氣送入空冷塔冷卻，進入水分離器除掉空氣中的水，最后進入分子篩吸附器脫除二氧化碳和水，得到滿足空分要求的純凈空氣；將與空氣熱交換后污氮氣送入加熱器，進行加熱后進入分子篩吸附器使分子篩再生，再生后的分子篩用冷污氮氣進行降溫。本發明充分利用了污氮氣的冷量與來自空氣壓縮機的熱空氣的熱量，提高了污氮進加熱器的溫度，減少了加熱器的能耗；同時，降低了空氣進空冷塔的溫度，減少了冷凍機的耗電量。
文檔編號B01D53/04GK1436994SQ0210059
公開日2003年8月20日 申請日期2002年2月7日 優先權日2002年2月7日
發明者常興路 申請人:北京燕化高新技術股份有限公司