[其他]用液相熱進(jìn)行化學(xué)氣體分離

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86105327
• 申請日: 1986-08-26
• 公開（公告）號: CN86105327A
• 公開（公告）日: 1987-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐納德·C·埃里克森
• 申請（專利權(quán)）人: 氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司
• 主分類號: C01B13/02
• 分類號: C01B13/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希

本發(fā)明是關(guān)于利用熱轉(zhuǎn)換工藝系統(tǒng)分離氧，也可以有選擇地分離氮。當(dāng)應(yīng)用于含包括至少約0.25%氧化物的堿金屬硝酸鹽和亞硝鹽混合物的液相氧接受體時(shí)，該系統(tǒng)提供了極好的、預(yù)想不到的效果。

過去主要有兩種化學(xué)氣體分離方法：一種是利用固相BaO作為氧接受體的白林氏法;一種是用苛性MnO₂的Du Motay法。原來這些方法不是利用溫度，就是利用壓力間歇式進(jìn)行。用溫度進(jìn)行，解吸劑的溫度高于吸收劑;用壓力進(jìn)行，吸收劑壓力高于解吸劑。

最近，白林氏和Du Motay兩種方法的連續(xù)轉(zhuǎn)換工藝已公開。美國專利第3，121，611和4，089，938號公開了MnO₂的連續(xù)循環(huán)。其中MnO₂包含在絕熱環(huán)中的吸收劑與解吸劑混合物，由于沒有間接熱輸入或輸出氧接受體，所以吸收劑與解吸劑幾乎處于相同的溫度。壓力的輸送不需用惰性解吸氣體（蒸汽）的總壓力差便可獲得，而該解吸氣體若要減低氧氣部分壓力，可很容易地從O₂產(chǎn)品中分離出來。

美國專利3，310，381公開了白林氏的連續(xù)轉(zhuǎn)換方法，該方法是以壓力和溫度結(jié)合為傳送形式。在溫度約600℃，空氣與氧氣在熱交換吸收器中并流（即非絕熱吸收器），而壓力略高于大氣壓。氧化接受體在火焰加熱器加熱至溫度為800℃，降壓以解吸O₂，并導(dǎo)致溫度下降至約720℃。由于固態(tài)Ba O和純液態(tài)Ba O始終存在于接受體，整個(gè)系統(tǒng)是恒定的，即部分氧氣壓力受溫度嚴(yán)格限制。

美國專利3，766，718公開了利用液體K₂O₂作為氧接受體的連續(xù)壓力轉(zhuǎn)換方法。

美國專利4，340，578、4，287，170和4，521，398公開了利用堿性硝酸鹽和亞硝酸鹽混合液作為氧接受體的連續(xù)壓力轉(zhuǎn)換的空氣分離方法。接受體在整個(gè)工藝過程也處于液體狀態(tài)，并在絕熱環(huán)中循環(huán)，即無意的間接熱交換。美國專利4，132，766公開了在等溫環(huán)中基本上相同的接受體，即該環(huán)把解吸器的熱間接地傳送到吸收器。

以上所有的方法，要求吸收器與解吸器之間有較大的壓差，要求大量投資于壓縮和膨脹設(shè)備。或者利用大量熱氣流的大熱量轉(zhuǎn)換（相當(dāng)于200℃的溫度變化）或供應(yīng)不合乎需要的大量惰性解吸氣體（即產(chǎn)生每1摩爾氧氣需要多于10摩爾蒸氣。）

在化學(xué)氣體分離法中，為了使加壓設(shè)備費(fèi)用減至最小，吸收器和解吸器之間的壓差必須小于3;其中不需要容易分離的惰性解吸氣體，且不需巨大熱流進(jìn)出接受體便可獲得高回收率（空氣中部份O₂最后作為O₂產(chǎn)物）。

只要液相堿性硝酸鹽-亞硝酸鹽接受體從屬于已公開的先有技術(shù)中的連續(xù)熱交換方法，例如美國專利3，330，381，上述頭兩個(gè)目的容易達(dá)到。若要求80%或更好的合理回收率，那么，鹽傳入或放出的熱必須極大過量。低回收率同樣不合乎需要，因?yàn)殡S后為提供O₂產(chǎn)量必須生產(chǎn)更多的空氣，因而需要更多的裝置和資金。使用堿性亞硝酸鹽-硝酸鹽接受體比用白林氏接受體的熱轉(zhuǎn)換方法所要求的熱流比預(yù)期的高，這是由于前一接受體的反應(yīng)熱更高。約需46千卡/摩爾解吸的O₂，而BaO₂只需39千卡/摩爾解吸氧。

在先有技術(shù)中，白林氏方法使接受體加熱至200℃至800℃，然后瞬即釋放氧，冷卻接受體至720℃。冷卻的80℃相當(dāng)于39千卡/摩爾產(chǎn)生的氧反應(yīng)熱，所以總熱量需200/80×39或97.5千卡/摩爾O₂。如果液態(tài)硝酸鹽接受體應(yīng)用于同一方法中，預(yù)期所需熱量則為200/80×46或115千卡/摩爾O₂。相反，這里公開的方法只需少于80千卡/摩爾O₂。