借助于焓轮和吸附轮净化空气的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于净化相对湿度大于50％的空气流的装置，该装置在该空气流的方向上包括：至少一个旋转焓轮，该焓轮包括分布在至少一个适用于接收相对湿度大于0％的空气流的第一扇区和至少一个适用于接收再生气体的第二扇区中的第一吸附剂；至少一个旋转吸附轮，该吸附轮包括分布在一个吸附扇区、一个再生扇区和一个清洗扇区中的第二吸附剂；和空气蒸馏单元。

Method and device for purifying air by means of enthalpy wheel and adsorption wheel

The invention relates to a device for purifying air flow over 50% of relative humidity in the direction of the air flow: at least one rotary enthalpy wheel, which includes at least one of the first sectors suitable for receiving air flow with relative humidity greater than 0% and one less suitable for receiving regenerated gases. The first adsorbent in the second sector; at least one rotating adsorption wheel, which includes second adsorbents distributed in an adsorption sector, a regeneration sector, and a cleaning sector; and an air distillation unit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助于焓轮和吸附轮净化空气的方法和装置本专利技术涉及一种借助于吸附剂轮净化空气的装置和方法。通常通过吸附方法来净化空气，其中使用氧化铝和沸石13X分别捕获水和CO2。这种方法是不连续的，因为吸附剂必须定期再生。因此需要两个气瓶来连续生产净化空气。它们在交替的生产和再生模式下运行：当一个气瓶处于生产模式(其中它净化空气)时，第二个气瓶经历再生。该方法的操作条件如下：空气和CO2在5-6巴的压力下和在5℃与15℃之间的温度下被吸附。然后通过在150℃下加热并通过将压力降低至大气压来使吸附剂再生。如果希望在低压下，也就是说在1与2巴之间的压力下净化空气，则吸附剂的体积和再生流量会急剧增加。除了两个气瓶之外，还必须具有用于根据不同的流处于吸附阶段还是再生阶段而将这些不同的流引导到一个或另一个气瓶内的换向系统。这些换向系统由大量阀门组成，并且已被证明是昂贵的。这些换向系统也是系统故障的来源。因此，尽管吸附方法对于净化气体是有效的，但该方法的不连续性质使得必须具有两倍量的设备(气瓶和吸附剂)并提供复杂的换向系统。本专利技术提出了简化通过吸附净化空气的方法。本专利技术提供的一种解决方案是一种用于净化相对湿度大于50％的空气流的装置，该装置在该空气流的循环方向上包括：-至少一个包含第一吸附剂的旋转焓轮，该焓轮被分成至少一个用于接收相对湿度大于50％的空气流的第一扇区和至少一个用于接收再生气体的第二扇区，-至少一个包含第二吸附剂的旋转吸附轮，该吸附轮被分成吸附扇区、再生扇区和清洗扇区，以及-空气蒸馏单元，其中：-该焓轮可以按这样的方式旋转，使得该第一吸附剂的位于该第一扇区中的部分通过该第二扇区，并且该第一吸附剂的位于该第二扇区中的部分通过该第一扇区，并且-该吸附轮可以按这样的方式旋转，使得该第二吸附剂的位于该吸附扇区中的部分通过该再生扇区，该第二吸附剂的位于该再生扇区中的部分通过该清洗扇区，并且该第二吸附剂的位于该清洗扇区中的部分通过该吸附扇区。应该注意的是，第一和第二吸附剂可以是相同的。还应该注意的是再生扇区中的再生通常通过加热进行。焓轮是用于将来自干燥再生气体的制冷量转移到湿工艺气体的轮。焓轮通过使用干燥且未加热的再生气体解吸吸附水来进行冷却。再生气体变热。被冷却的轮旋转，并在被冷却的轮接触工艺空气时冷却工艺空气。工艺气体的湿气也被部分吸附。因此，这种类型的轮可用于冷却和预干燥工艺空气。视情况而定，根据本专利技术的装置可以具有以下特征中的一项或多项：-该吸附轮的清洗扇区可以接收该再生气体，并且该吸附轮的再生扇区可以接收离开该清洗扇区的在通过加热器之后的再生气体。-所述装置包括在该蒸馏单元与该吸附轮之间的导管，使得来自该蒸馏单元的残余气体可以用作该第二吸附剂的再生气体，-所述装置包括在该焓轮上游或在该焓轮与该吸附轮之间、或在该吸附轮与该空气蒸馏单元之间的压缩机。-所述装置包括用于循环空气流的第一风扇和用于循环再生流的第二风扇。-所述装置包括用于同时循环空气流和再生流的风扇。-该焓轮和该吸附轮被组装在单个模块中。本专利技术还涉及一种用于使用净化装置，例如本专利技术中所述的净化装置，净化含有作为杂质的水和CO2的空气流的方法，该方法包括以下步骤：a)使该空气流在平行于该焓轮的旋转轴线的方向上通过该焓轮的清洗扇区，以便将该空气流冷却至小于30℃的温度，b)使冷却的空气流通过该吸附轮的吸附扇区，以便从该空气流中除去至少一些水，c)使干燥的空气流通过该空气蒸馏单元，并且d)回收氧气和/或氮气流。视情况而定，根据本专利技术的方法可以具有以下特征中的一项或多项：-所述方法包括使第一再生气体通过该吸附轮的再生扇区并使第二再生气体通过该焓轮的第二扇区。-该第一再生气体选自由步骤b)产生的空气、从该空气蒸馏单元的出口回收的残余氮气以及从该焓轮的第二扇区出现的残余氮气或第二再生气体。-该第一再生气体在通过该吸附轮的再生扇区之前被加热至在100℃与250℃之间的温度。-该第二再生气体选自从该空气蒸馏单元的出口回收的残余氮气和由步骤b)产生的空气。-该第二再生气体在小于30℃的温度下进入该焓轮的第二扇区，以便通过热交换冷却通过该焓轮的第一扇区的空气流。-当该第二再生气体通过该焓轮的第二扇区时，该吸附剂释放水，使得水的解吸冷却通过该焓轮的第一扇区的空气流。-所述方法使用在该空气流的循环中串联放置的第一和第二吸附轮，并且该第一再生气体依次通过该第一和第二吸附轮的清洗扇区，然后依次通过该第二和第一吸附轮的再生扇区(图8)。类似地，根据本专利技术的方法可以使用串联放置的第一、第二和第三吸附轮，其中该第一再生气体依次通过该第一、第二和第三吸附轮的清洗扇区并且然后依次通过该第三、第二和第一吸附轮的再生扇区(图9)。应该注意的是，再生气体在其进入该吸附轮中之前可以被冷却或加热。因此，在本专利技术的范围内，为了改善吸附性能，在适当地所谓的吸附步骤之前冷却空气流。这使得轮的吸附能力能够得到改善，因为吸附的气体量在低温下增加。而且，有待被吸附轮吸附的水的量更少，从而避免了在吸附阶段过程中轮和工艺气体的过度加热(这对吸附性能将是不利的)。净化前，焓轮冷却(并预干燥)空气流。吸附轮不仅吸附水：它还吸附工艺空气中的CO2和二次杂质。这些杂质可以通过添加串联放置的多个吸附轮来完全或部分地捕获。在本专利技术范围内使用的吸附系统的区别特征不仅可见于将吸附剂成形为轮，而且还可见于其再生系统中：轮具有用于再生(R)的一个扇区，而剩余的扇区用于处理空气(A)(图1)。待净化的空气流和第一再生气体以逆流方式循环，并且使用热(也就是说在100℃与250℃之间的温度下)的第一再生气体来使轮中的吸附剂再生。轮绕其自身轴线旋转以从一个扇区移动到另一个扇区。因此，该装置可以以连续的方式产生净化空气。该系统不需要在常规吸附方法中发现的设备的重复。应该注意的是，在再生气体被加热之前，它可以通过“清洗”扇区(P)。这使得有可能冷却吸附轮并预加热再生气体。吸附轮由复合材料或纤维素或玻璃纤维或金属(例如铝或不锈钢)的基质构成，在该基质上沉积干燥剂材料，例如硅胶、氧化铝或沸石如沸石13X。为了解吸水的目的，离开吸附轮的第一再生气体可被送至焓轮。相反地，并且优选地，离开焓轮的第二再生气体可以用于使吸附轮的吸附剂再生。这在下面参考图9和10详述。吸附轮和焓轮的风扇可以共同使用。因此，对于每种类型的气体(供应的空气流和再生气体)来说，单个风扇可能足以使这种气体循环通过吸附轮和焓轮。工艺空气的压力在1与1.5巴之间。压缩可能发生在清洗和干燥之前或之后。应该注意的是，如果空气被压缩，为了使供应的空气流和用于再生和清洗的再生气体循环通过吸附轮和焓轮，具有风扇并不是必需的。焓轮和吸附轮可以组装在同一模块中。可以在一个或多个焓轮与一个或多个吸附轮之间插入冷却单元和/或交换器，以进一步冷却空气。类似地，可以在具有相同功能(焓或吸附)的两个轮之间提供清洗。现在将参照图2至图10详细描述根据本专利技术的装置的各种配置。应该注意的是，在这些图中，焓轮有时被称为“具有轮的冷却系统”或“冷却轮”，并且吸附轮有时被称为“具有轮的净化系统”或“净化轮”。图2描绘了根据本专利技术的装置。在这种情况下，举例而言，空气的压缩在净化之后进行。再生气体是氮气。再生气体回路是并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化相对湿度大于50％的空气流的装置，该装置在该空气流的循环方向上包括：‑至少一个包含第一吸附剂的旋转焓轮，该焓轮被分成至少一个用于接收相对湿度大于50％的空气流的第一扇区和至少一个用于接收再生气体的第二扇区，‑至少一个包含第二吸附剂的旋转吸附轮，该吸附轮被分成吸附扇区、再生扇区和清洗扇区，以及‑空气蒸馏单元，其中：‑该焓轮可以按这样的方式旋转，使得该第一吸附剂的位于该第一扇区中的部分通过该第二扇区，并且该第一吸附剂的位于该第二扇区中的部分通过该第一扇区，并且‑该吸附轮可以按这样的方式旋转，使得该第二吸附剂的位于该吸附扇区中的部分通过该再生扇区，该第二吸附剂的位于该再生扇区中的部分通过该清洗扇区，并且该第二吸附剂的位于该清洗扇区中的部分通过该吸附扇区，‑该吸附轮的清洗扇区可以接收该再生气体，并且该吸附轮的再生扇区可以接收离开该清洗扇区的在通过加热器之后的再生气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.10 FR 15583941.一种用于净化相对湿度大于50％的空气流的装置，该装置在该空气流的循环方向上包括：-至少一个包含第一吸附剂的旋转焓轮，该焓轮被分成至少一个用于接收相对湿度大于50％的空气流的第一扇区和至少一个用于接收再生气体的第二扇区，-至少一个包含第二吸附剂的旋转吸附轮，该吸附轮被分成吸附扇区、再生扇区和清洗扇区，以及-空气蒸馏单元，其中：-该焓轮可以按这样的方式旋转，使得该第一吸附剂的位于该第一扇区中的部分通过该第二扇区，并且该第一吸附剂的位于该第二扇区中的部分通过该第一扇区，并且-该吸附轮可以按这样的方式旋转，使得该第二吸附剂的位于该吸附扇区中的部分通过该再生扇区，该第二吸附剂的位于该再生扇区中的部分通过该清洗扇区，并且该第二吸附剂的位于该清洗扇区中的部分通过该吸附扇区，-该吸附轮的清洗扇区可以接收该再生气体，并且该吸附轮的再生扇区可以接收离开该清洗扇区的在通过加热器之后的再生气体。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括在该蒸馏单元与该吸附轮之间的导管，使得来自该蒸馏单元的残余气体可以用作该第二吸附剂的再生气体。3.如权利要求1和2中任一项所述的用于净化空气流的装置，其特征在于，所述装置包括在该焓轮上游或在该焓轮与该吸附轮之间、或在该吸附轮与该空气蒸馏单元之间的压缩机。4.如权利要求1至3中任一项所述的用于净化空气流的装置，其特征在于，所述装置包括用于循环该空气流的第一风扇和用于循环再生流的第二风扇。5.如权利要求1至3中任一项所述的用于净化空气流的装置，其特征在于，所述装置包括用于同时循环该空气流和再生流的风扇。6.如权利要求1至5中任一项所述的用于净化空气流的装置，其特征在于，该焓轮和该吸附轮被组装在单个模块中。7.一种用于使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯诺瓦·达维迪安，尤恩·勒古卢德可，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR