以烟气为热源的化学链空气分离制氧装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术是一种以烟气为热源的空气分离制氧装置，属于化学链技术及化学链空气制氧领域。该发明专利技术的总体结构由固定床反应器、两个旋风分离器、快速流化床反应器、冷凝器、余热锅炉和过滤器组成。烟气由烟气入口进入固定床内对固定床进行加热，加热结束后由排气口排出，载氧体由进料口进入床内，反应产生的气体由气体出口排出至旋风分离器中进行分离，被还原后的载氧体经过螺旋送料机，再由另外一个进料口重新进入固定床，进行循环。该流程以烟气为热源，降低了制氧成本，且效率较高，所产氧气纯度较高。

【技术实现步骤摘要】
以烟气为热源的化学链空气分离制氧装置及方法
本专利技术涉及化学链燃烧领域，是一种的化学链制氧装置及方法。
技术介绍
化学链燃烧技术是一种很好的燃烧方式，同时化学链燃烧系统具有更好的燃烧效率、更小的耗散的特点，化学链燃烧技术可以有效的减少CO2这一温室气体的排放。氧气是重要的空气组成部分，在化工等工业生产以及人们的日常生活中的应用较为广泛。但是传统的空气分离制氧方法在耗能、设备及工艺流程、生产成本控制等诸多方面存在缺陷。利用化学链的空气分离制氧技术是一种新颖实用的制氧方法，其原理是利用化学链中载氧体的连续氧化还原反应来制取氧气。与普通制氧方法相比，该技术理论能耗较低，是一种非常有效的制氧方法，该技术的应用前景很好。
技术实现思路
化学链空气分离制备氧气装置，包括固定床反应器、两个旋风分离器、快速流化床反应器、冷凝器、余热锅炉和过滤器。该专利技术所包含的工艺及设备以烟气为热源，为化学链制氧反应过程提供反应过程中所需的热能，其原理是：以化学链空气分离技术的制氧气，该技术的优点是制氧效率较高、其产物氧气的纯度高、工艺过程具有先进性。原理示意图如图1所示。本专利技术的目的是为了解决传统化学链制氧装置存在的问题，对传统设备进行一体化改进，最大限度的提高制氧反应速率和燃烧效率。通过重新设计的化学链空气分离制备氧气装置，使传统制氧设备实现了一体化；同时也可以保证化学链制氧系统的连续反应，反应的连续性提高制氧的反应速率，该工艺的设计也可以减少了反应过程的热量损失，可以实现烟气中废热利用的最大化。本专利技术的技术方案如下：化学链空气分离制氧装置由三部分构成，即反应器部分、旋风分离器部分、产物收集提纯部分，具体工艺流程如原理示意图1所示。反应器部分该部分包括固定床反应器1、快速流化床反应器4。其中固定床1（如图2，固定床反应器示意图所示）由床体和气体入口（1）、气体出口（2）、进料口1、进料口2五部分组成。烟气由烟气入口a进入床内对固定床进行加热，加热结束后由烟气出口a’排出，载氧体由进料口1进入床内，反应产生的气体由气体出口（2）进入旋风分离器3中，被还原后的载氧体经过螺旋送料机c，再由进料口2重新进入固定床，进行循环。其中，c部分为螺旋送料机，其作用为连接固定床与旋风分离器2并在两者间进行载氧体传送，固定床、旋风分离器与c部分存在一定角度关系，角度关系示意图如图3所示，在此角度下的传送速率与能耗与反应吻合较好，螺旋送料机的速率根据实际载氧体的重量来确定。旋风分离器部分该部分由旋风分离器2和旋风分离器3组成。产物收集提纯部分燃烧产物收集部分由冷凝器5、过滤器组件6、余热锅炉7组成。系统原理及具体实施方式设计装置工作方式如下：本作品设计了一套化学链连续制氧装置，其具体工艺流程如图1所示，以下参照装置图对其结构及工作方式进行具体说明。化学链连续制氧装置实施步骤如下：（1）根据反应温度的不同，来选择和制备载氧体。通过进料口将载氧体加入至固定床1中。固定床1内的载氧体种类根据固定床内温度的不同来进行选择，当烟气温度大于1000°选择的载氧体是Pb2O3；当温度大于1000°时，选择的载氧体是铁矿石颗粒。（2）含有高温废热的烟气由烟气入口a进入固定床1内直至达到反应温度、反应进行。反应方程式为:2MexOy+H2O(g)=2MexOy-1+O2+H2O(g)。（3）将余热锅炉7产生的水蒸气经过管道b通入至固定床1，通入一定时间，固定床1内空气将全部排空，在固定床1内，载氧体与水蒸气发生反应2MexOy+H2O(g)=2MexOy-1+O2+H2O(g)，生产氧气。（4）固定床1内反应后的产物为氧气、水蒸气、载氧体。经过旋风分离器3分离后，载氧体进入快速流化床反应器4，管道m通入高速流化风，对快速流化床反应器内的载氧体进行流化，载氧体与高速空气在快速流化床反应器内进行氧化反应MexOy-2+O2=MexOy。（5）经过旋风分离器3分离后，水蒸气与氧气的混合气体经过管道h流入冷凝器5，在冷凝器5内水蒸气被冷却成液态水，管道i通入冷却水对混合气体进行冷却。冷却水由管道f流入余热锅炉7中。（6）氧气与水蒸气经过冷却作用的分离后，氧气经过管道k进入过滤器6中，过滤后得到的纯净氧气经由管道l排出并收集。（7）高速流化空气与载氧体反应：MexOy-2+O2=MexOy，产物经过管道e进入旋风分离器2中，气固分离后，气体进入余热锅炉并有余热锅炉排气口排出，固体由管道c进入固定床1中，管道c为加有传送带的倾斜管道。该过程结束后，反应重新进入循环状态。附图说明图1为工艺流程和原理图，其中，1为固定床反应器、2为旋风分离器2、3为旋风分离器3、4为快速流化床反应器、5为冷凝器、6为过滤器组件、7为余热锅炉。图2为固定床反应器示意图，其中，（1）为气体入口、（2）为气体出口、（3）为进料口1、（4）为进料口2，a为烟气入口，a’为烟气出口图3为螺旋送料机c与旋风分离器及固定床反应器三者间角度关系示意图该专利技术的优点如下（1）该专利技术是一种新型的化学链制氧气装置。该装置的利用烟气余热，降低了制氧成本，提高了废物利用率。（2）通过对传统化学链制氧工艺及装置的整合，新专利技术实现了一体化，提高了产率。（3）重新设计了载氧体输送装置，提高了载氧体运输效率，促进反应快速进行。（4）在该装置中，通过废热气体的引入，提供反应所需的热量，保证化学链制氧系统的连续进行，以此来提高反应速率，也减少了反应过程的热量损失，从而实现能源利用的最大化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以烟气为热源的化学链空气分离制氧装置，总体结构由固定床反应器、两个旋风分离器、快速流化床反应器、冷凝器、余热锅炉和过滤器组成。

【技术特征摘要】
1.以烟气为热源的化学链空气分离制氧装置，总体结构由固定床反应器、两个旋风分离器、快速流化床反应器、冷凝器、余热锅炉和过滤器组成。2.根据权利要求1所述的一体式固定床化学链燃烧装置，其特征在于，所述装置的固定床反应器部分由由床体和气体入口（1）、气体出口（2）、进料口1、进料口2、烟气入口a、烟气出口a’组成，烟气由烟气入口a进入床内对固定床进行加热，加热结束后由烟气出口a’排出，载氧体由进料口1进入床内，反应产生的气体由气体出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李九如，李想，陈巨辉，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23