一种节能降耗的双氧水生产工艺及其装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种节能降耗的双氧水生产工艺及其装置和系统，包括如下步骤：在双氧水生产过程中通过使用压缩空气进行氧化反应生产双氧水，并排放出氧化尾气；将双氧水氧化反应后氧化尾气系统中剩余的能量通过涡轮膨胀压缩机进行能量利用，涡轮膨胀压缩机包括通过机械轴连接的膨胀端和压缩端，膨胀端将氧化尾气减压膨胀释放的能量通过机械轴传递给压缩端，压缩端利用传递过来的能量将压缩空气进一步压缩，以减少外部能量输入，降低能量消耗，通过本工艺技术减少原有装置的不合理性使生产更节能，更低消耗。本发明专利技术将涡轮膨胀压缩机和空气压缩机在生产工艺中有机结合使每吨双氧水生产空气压缩部分消耗电能降至60～85KWh，具有非常实用的经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种节能降耗的双氧水生产工艺及其装置和系统
本专利技术涉及双氧水生产及尾气处理领域，特别是涉及一种节能降耗的双氧水生产工艺及其装置和系统。
技术介绍
目前双氧水生产工艺空气系统流程如下，采用空压机将大气压缩至压力0.45-0.7MPa(表压，以下压力除注明意外均代表表压)，再降至室温并分离出水，过滤后送至氧化反应器反应后，排出压力为0.15-0.25MPa的氧化尾气(其中含水和工作液溶剂组分等)，氧化尾气经循环水冷却分离液体后与膨胀机膨胀端出口的空气换热后进入膨胀机膨胀端膨胀减压减温后分离液体经换热去膨胀机压气端压缩后再经气液分离后如活性炭纤维机组吸附工作液溶剂组分达标后放空。该技术中空压机消耗电能较大，氧化尾气富余压力对炭纤维系统不利，膨胀机压气端为了平衡不得不被动将原有低压氧化尾气再压缩升温(0.08-0.12MPa,温度大于50℃)，进而降低尾气吸附系统使用效果(尾气吸附剂吸附压力一般不大于5KPa，温度20-30℃最佳),整体系统能量过剩，每吨双氧水(27.5％)生产空气压缩部分消耗电能约125KWh。现有技术中，有技术人员使用膨胀机膨胀端冷却尾气后，压缩端再将冷却尾气压缩以平衡能量，致使进后段碳纤维尾气吸附装置的超温超压，需要设置减压减温相关设备，投资大，能耗高，效果不明显，同样温度高导致碳纤维吸附效果差，装置芳烃消耗高。而且现有双氧水装置工艺压缩机一般采用三级压缩，其压力可至1.2MPa，使用压力仅为0.45～0.5MPa，大量设计富余，同时需配用三级冷却器，冷却水消耗大，能量利用效率低，能耗较高。相关专利中采用涡轮膨胀发电技术，相对发电机投资较高，投资在本技术的数倍以上，且输出电能受工艺操作影响极不稳定，无法直接利用，输入电网较繁琐，且回收效率相对较低；在现有装置的应用效果均不够理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能源利用率高、整个系统有机结合，系统运行平稳、能耗低、装置建设固定资产投资少和大幅度降低运行能源和物料消耗的节能降耗且操作简单的双氧水生产工艺及其装置和系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种节能降耗的双氧水生产工艺，包括如下步骤：在双氧水生产过程中通过使用压缩空气进行氧化反应生产双氧水，并排放出氧化尾气；将双氧水氧化反应后氧化尾气系统中剩余的能量通过涡轮膨胀压缩机进行能量利用，所述涡轮膨胀压缩机包括通过机械轴连接的膨胀端和压缩端，所述膨胀端将氧化尾气减压膨胀释放的能量通过机械轴传递给压缩端，所述压缩端利用传递过来的能量将空气系统中的压缩空气进一步压缩作为氧化反应用的压缩空气，从而将双氧水氧化反应后氧化尾气系统中剩余的能量通过回收再输入至工艺空气系统内进行再利用。具体地，包括如下步骤：1)通过空气压缩机抽取大气中的空气，对空气压缩，输出压缩空气；2)将所述压缩空气输入涡轮膨胀压缩机的压缩端，所述压缩端将压缩空气进一步压缩，输出较高压力的压缩空气；3)将较高压力的压缩空气输入氧化反应器，在氧化反应器中进行双氧水氧化反应，并从氧化反应器中排出氧化尾气；4)将氧化尾气的液相分离后输入涡轮膨胀压缩机的膨胀端，膨胀端将氧化尾气减温降压，得到低温膨胀尾气，膨胀端将膨胀尾气产生的能量通过机械轴传递给压缩端，成为压缩端的动能；5)将低温膨胀尾气中的液相分离后输入吸附装置，吸附回收90％以上的工作液组分后达到国家废气排放标准的废气直排大气。进一步地，所述步骤1)中将空气压缩至0.20-0.45Mpa。进一步地，所述步骤2)中将空气进一步压缩至0.25-0.55Mpa。进一步地，所述步骤3)中将氧化尾气减温降压到0-25℃，1-50Kpa。进一步地，所述步骤1)中压缩空气从空气压缩机中排出后储存在气体缓冲罐中留待输入压缩端。进一步地，所述步骤3)、4)中氧化尾气通过气液分离器将氧化尾气中的液相分离。进一步地，所述步骤2)中压缩端输出的高压缩空气部分或全部经过热交换器进行换热至25-65℃；同时步骤4)中的低温膨胀尾气也经过该热交换器，与高压缩空气换热，并调节低温膨胀尾气的温度至20-30℃，将其输入吸附装置。进一步地，所述步骤3)中，氧化反应器顶压控制在0.15-0.35MPa，排出氧化尾气压力0.10-0.3MPa，温度40-60℃。另一方面，提供一种涡轮膨胀压缩机，用于双氧水生产工艺进行能量回收利用，包括通过机械轴连接的膨胀端和压缩端，所述压缩端的输入口用于与所述空气压缩机连接，所述压缩端用于将压缩空气进一步压缩，所述膨胀端用于将输入的氧化尾气减压膨胀并排出，所述膨胀端将氧化尾气膨胀过程中所释放的能量回收转化为机械能并通过机械轴传递给压缩端作为压缩端的动能；进一步地，所述膨胀端为透平膨胀机，所述透平膨胀机内设有与所述机械轴的一端连接的膨胀机叶轮；所述压缩端为离心增压机，所述离心增压机内设有与所述机械轴另一端连接的增压机叶轮；所述膨胀机叶轮、机械轴和增压机叶轮同轴旋转；所述膨胀机叶轮由于氧化尾气膨胀产生的能量旋转，驱动机械轴旋转并将能量传递给增压机叶轮，并通过所述增压机叶轮旋转进行空气压缩。进一步地，所述机械轴与膨胀端、压缩端的连接处均有轴封。进一步地，所述透平膨胀机还包括用于安装所述膨胀机叶轮的蜗壳，所述蜗壳内还设有用于调节进入膨胀叶轮的空气流量的可调喷嘴。进一步地，所述离心增压机还包括用于安装所述增压机叶轮的增压蜗壳，所述增压蜗壳内还设有进气室、无叶扩压器和排气管，所述膨胀机叶轮发出的机械功驱动增压机叶轮旋转并进入无叶扩压器进一步减速增压，通过排气管排出压缩空气。进一步地，所述增压机叶轮的压缩比为1.4～1.7。再一方面，提供一种节能降耗的双氧水生产系统，包括所述的涡轮膨胀压缩机，还包括空气压缩机和氧化反应器；所述涡轮膨胀压缩机的压缩端的输入口与空气压缩机连接，用于将压缩空气进一步压缩，所述压缩端的输出口与所述氧化反应器的输入口连接；所述氧化反应器的排出口与所述涡轮膨胀压缩机的膨胀端的输入口连接，所述氧化反应器排出的氧化尾气进入所述膨胀端，所述膨胀端用于将输入的氧化尾气减压膨胀并排出，所述膨胀端将膨胀氧化尾气释放的能量回收转化为机械能并通过机械轴传递给压缩端作为压缩端的动能。进一步地，还包括吸附装置，所述吸附装置用于吸附膨胀端输出的膨胀氧化尾气中的工作液使氧化尾气达到排放标准。进一步地，所述氧化反应器的输出口和膨胀端之间还连接有第一气液分离器，所述第一气液分离器用于将氧化尾气中的液相分离将氧化尾气输入所述膨胀端。进一步地，所述压缩端和空气压缩机之间还连接有压缩气体缓冲罐。进一步地，所述压缩端和氧化反应器之间还连接有空气过滤器。进一步地，所述压缩端的输入口、输出口之间还直连有设有阀门的通管。进一步地，所述膨胀端的输入口、输出口之间还直连有设有阀门的通管。进一步地，所述膨胀端和吸附装置之间连接有第二气液分离器，用于将膨胀端输出的膨胀氧化尾气中的液相分离并输入到吸附装置。进一步地，所述第二气液分离器和吸附装置之间的连接管道为设有第一阀门的直通管，所述直通管上连接有与所述第一阀门并联的热交换器，形成热交换器的主路和旁路。进一步地，所述直通管上还设有位于第一阀门和吸附装置之间的第二阀门，所述直通管连接有与所述第二阀门并联的温度调节器。进一步地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能降耗的双氧水生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：在双氧水生产过程中通过使用压缩空气进行氧化反应生产双氧水，并排放出氧化尾气；将双氧水氧化反应后氧化尾气系统中剩余的能量通过涡轮膨胀压缩机进行能量利用，所述涡轮膨胀压缩机包括通过机械轴连接的膨胀端和压缩端，所述膨胀端将氧化尾气减压膨胀释放的能量通过机械轴传递给压缩端，所述压缩端利用传递过来的能量将空气系统中的压缩空气进一步压缩作为氧化反应用的压缩空气，从而将双氧水氧化反应后氧化尾气系统中剩余的能量通过回收再输入至工艺空气系统内进行再利用。

【技术特征摘要】
1.一种节能降耗的双氧水生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：在双氧水生产过程中通过使用压缩空气进行氧化反应生产双氧水，并排放出氧化尾气；将双氧水氧化反应后氧化尾气系统中剩余的能量通过涡轮膨胀压缩机进行能量利用，所述涡轮膨胀压缩机包括通过机械轴连接的膨胀端和压缩端，所述膨胀端将氧化尾气减压膨胀释放的能量通过机械轴传递给压缩端，所述压缩端利用传递过来的能量将空气系统中的压缩空气进一步压缩作为氧化反应用的压缩空气，从而将双氧水氧化反应后氧化尾气系统中剩余的能量通过回收再输入至工艺空气系统内进行再利用。2.根据权利要求1所述的节能降耗的双氧水生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)通过空气压缩机抽取大气中的空气，对空气压缩，输出压缩空气；2)将所述1)中的压缩空气输入涡轮膨胀压缩机的压缩端，所述压缩端将压缩空气进一步压缩，输出较高压力的压缩空气；3)将2)中较高压力的压缩空气输入氧化反应器，在氧化反应器中进行双氧水氧化反应，并从氧化反应器中排出氧化尾气；4)将氧化尾气的液相分离后输入涡轮膨胀压缩机的膨胀端，膨胀端将氧化尾气减温降压，得到低温膨胀尾气，膨胀端将膨胀尾气中过剩的能量通过机械轴传递给压缩端，成为压缩端的动能；5)将低温膨胀尾气中的液相分离后输入吸附装置，吸附回收90％以上的工作液组分后达到国家废气排放标准的废气直排大气。3.根据权利要求2所述的节能降耗的双氧水生产工艺，其特征还在于，所述步骤1)中将空气压缩至0.20-0.45Mpa；和/或，所述步骤2)中将空气进一步压缩至0.25-0.55Mpa；和/或，所述步骤3)中将氧化尾气减温降压到0-25℃，1-50Kpa；和/或，所述步骤1)中压缩空气从空气压缩机中排出后储存在气体缓冲罐中留待输入压缩端；和/或，所述步骤3)、4)中氧化尾气通过气液分离器将氧化尾气中的液相分离。4.根据权利要求2至3任一所述的节能降耗的双氧水生产工艺，其特征在于，所述步骤2)中压缩端输出的较高压力的压缩空气部分或全部经过热交换器进行换热至25-65℃；同时步骤4)中的低温膨胀尾气也经过该热交换器，与高压缩空气换热，并调节低温膨胀尾气的温度至20-30℃，将其输入吸附装置；和/或，所述步骤3)中，氧化反应器顶压控制在0.15-0.35MPa，排出氧化尾气压力0.10-0.3MPa，温度40-60℃。5.一种涡轮膨胀压缩机，其特征在于，用于双氧水生产工艺进行能量回收利用，包括通过机械轴连接的膨胀端和压缩端，所述压缩端的输入口用于与所述空气压缩机连接，所述压缩端用于将压缩空气进一步压缩，所述膨胀端用于将输入的氧化尾气减压膨胀并排出，所述膨胀端将氧化尾气膨胀过程中所释放的能量回收转化为机械能并通过机械轴传递给压缩端作为压缩端的动能。6.根据权利要求5所述的涡轮膨胀压缩机，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿光宗，覃立波，付立华，王鄢建，
申请(专利权)人：北京凯迪森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11