本发明专利技术涉及生产高纯度氧气的方法和装置，所述方法包括化学回路，在所述化学回路中通过在400℃-700℃的温度下降低氧气分压循环具有释放气态氧能力的流化床材料。这样生产的氧气可以在以下应用中使用：例如氧燃烧方法、压力下合成气的生产或FCC催化剂再生。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的领域是氧气的生产方法，更具体地是在捕获的(X)2的范围内生产氧气。本专利技术涉及一种氧气生产方法，所述方法包括在流化床条件下操作并采用化学回路，载氧固体在所述化学回路中循环。尽管不到二十年之前，人类对气候变化的影响仅仅是假设，现在科学家坚持认为人类活动导致全球变暖的可能性超过90%。备受专家质疑的是二氧化碳(CO2),这种基本上由于烃的燃烧造成的强大的温室气体释放到大气中的比例在过去30年内基本上翻了一番。全世界认识到这一事实，世界性政治团体对这一问题比以前更加敏感。
技术介绍
一种被认为可降低二氧化碳释放量的解决方案是捕获并存储来自化石燃料发电厂的co2。目前认为有三种二氧化碳的捕获方法-燃烧后，该方法是通过胺洗脱柱的作用分离(X)2；这种方法是最成熟的，但是是高耗能的方法。-燃烧前，首先将化石燃料气化成二氧化碳和氢的混合物。分离(X)2之后，用氢气来发电和/或产生热量。仍需要克服很多技术难关来使得这种燃烧方法得以应用；-氧燃烧，该方法是在纯氧气而非空气的存在下进行燃烧。这种燃烧方式能得到基本上由CO2和水组成的烟气。所使用的氧气是通过高耗能的低温蒸馏得到的。氧燃烧装置由于使用纯氧进行燃烧，具有从燃烧空气制得不含氮气的燃烧烟气的优点。氧气通常是由空气分离装置(ASU)制得的。这种燃烧方法和特别是ASU的一个缺点是该方法高耗能，高投资成本使得总捕获成本增加。美国专利文献US-6，059，858描述了用于氧气生产的PSA (变压吸附)方法。使用的吸附剂是在300°C和1400°C之间操作使用的钙钛矿或CMS(碳-基分子筛)型固体。解吸的压力水平为10_3至5巴(绝对压力(abs))。该专利文献描述了使用颗粒形式的钙钛矿氧化物作为固体吸附剂的PSA方法，其颗粒大小为l_3mm，在900°C吸附压力为10巴，解吸压力为0. 1巴条件下进行操作。要处理的气体是空气，一方面该方法制得纯度高于98%的氮气，另一方面制得纯度高于99. 9%的氧气。但是，该方法的实施需要用几个截然不同的反应器，所述反应器交替地在吸附或解吸状态下进行操作。为了制得连续的氧气流，必须使用大量反应器(5-15个)并且精确设定每个反应器的操作顺序。结果是该方法实施起来相对复杂，导致很高的操作和维护成本。此外，解吸阶段所需的压力水平一定要低，因此更增加成本。使用本专利技术的化学回路氧气生产方法能克服这些缺点，尤其是在与从空气中分离氧气有关的能量损失方面的缺陷，同时在提高能量效率和降低成本方面的潜力很大。此外，生产得到氧气的数量和质量(纯度)在例如氧燃烧方法、压力下合成气的生产或FCC催化剂再生的应用中认为具有优势。本专利技术方法的另一个优点是氧气在以下的条件下生产在大气压或低压下，温度为400°C至700°C，通常在可能布置在本专利技术氧气生产方法的下游的装置中使用。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种用于生产高纯度氧气的方法，该方法在流化床条件下进行操作并且包括化学回路，在化学回路中进行以下步骤-在氧化反应区(Rl)氧化载氧固体，-在流化床条件下将处于最高氧化态的所述固体运送至氧气产生区(R2)。-在生产区中通过在400°C至700°C的温度下降低氧气分压由所述固体释放氧气，-在流化床条件下将氧化态降低的所述固体循环至氧化区，-生产含氧气的气态料流，通过设置在生产区(似)出口的排出管线排出。 可以将贫氧气态料流注入氧气生产区。载氧固体可以是以下通式表示的化合物AxMn02_syH20，式中0<x彡2，0彡y彡2 和-0. 4 < δ ^ 0. 4，A是碱金属离子或碱土金属离子，或碱金属和/或碱土金属离子的混合物。所述载氧固体可以选自下组0MS型锰氧化物，它包括至少一种通式为AxMny0z_s 的锰氧化物，具有以多边形截面通道形式布置的分子筛结构，式中0 < χ < 2，5 < y < 8， 10 彡 ζ 彡 16,-0. 4 彡 δ 彡 0· 4，Α 是至少一种选自 Li、Na、K、Pb、Mg、Ca、Sr、Ba、Co、Cu、Ag、 Tl、Y的元素，或者通式为(MnJe1J2O3的混合型铁-锰氧化物，式中χ为0. 10至0. 99，其氧化形式具有方铁锰矿和/或赤铁矿结构。载氧颗粒可属于Geldart分类中的A类和/或B类。氧化反应区和氧气生产区可以在500°C _600°C的温度范围进行操作。所述载氧固体在氧化区(Rl)的停留时间为10至600秒，在氧气生产区(R2)的停留时间为1至360秒。注入氧气生产区的贫氧气态料流可以选自下组二氧化碳、水蒸气和其混合物。本专利技术还涉及用于生产高纯度氧气的装置，所述装置在流化床条件下进行操作并且包括化学回路，所述化学回路包括-氧化反应区(Rl)，它包含载氧固体并包括富氧料流的输送管线，贫氧料流的排出管线和在流化床条件下将处于最大氧化态的所述固体运送至氧气产生区(似)的设备，-氧气生产区，其包括在400°C至700°C的温度下降低氧气分压的设备，富含所产生氧气的气态料流的排出管线和在流化床条件下将氧化态降低的所述固体运送至氧化区的设备。所述装置中，降低氧气分压的设备包括将贫氧料流送入所述生产区的管线。在流化床条件下将处于最高氧化态的所述固体运送至氧气产生区的设备可以包括至少一个气体/固体分离设备。所述方法和装置可以用于将富氧料流送入氧燃烧装置、压力下生产合成气的装置或FCC催化剂再生装置。“载氧”固体表示任一种金属氧化物，其金属氧化程度可根据其氧含量而不同。这种不同可以用来在两种活性介质之间运送氧气。在富A氧化介质中，金属氧化的程度为其最高的氧化程度，即固体具有最大的氧含量。在贫氧介质中和/或还原介质中，以前氧化的固体会放出其部分氧气，与初始最大氧化程度相比其氧化态会降低。载氧固体也通过其载氧能力来限定，即载体中的氧含量能在其最高氧化态和最低氧化态之间可逆地转换。X定义为保留在氧化物中的氧转移的总能力分数，ΔΧ定义为总的氧转移能力分数的变化。可以用于本专利技术的载氧体是除其载氧性能之外，主要能自发地在反应介质中释放气体形式的氧气的固体，所述反应介质不必是还原介质。本专利技术的方法使用氧转移能力为0. 1-15质量％，优选0.3-3质量％的固体作为载氧体。通过有益和优选的实例，根据本专利技术的方法可使用具有以下通式的化合物作为载氧体AxMn02_syH20式中，0<x彡2，0彡y彡2和-0. 4彡δ彡0. 4，优选0 < χ彡1，A是碱金属离子或碱土金属离子(元素周期表中IA或IIA族元素)，或碱金属和/或碱土金属离子的混合物。这些具有层状结构的化合物也称为“钠水锰矿(birnessites)”，所述层状结构由通过边彼此连接的八面体的顺序产生的片构成。申请人提交的法国专利申请第09/06，013号描述了这些化合物。本专利技术的方法也可以使用OMS (八面体分子筛)型锰氧化物，它包括至少一种通式 *AxMny0z_s的锰氧化物，所述锰氧化物具有以多边形截面通道形式布置的分子筛结构，式中0 < χ彡2，5彡y彡8，10彡ζ彡16，-0· 4彡δ彡0. 4，A是至少一种选自Li、Na、K、Pb、 Mg、Ca、Sr、Ba、Co、Cu、Ag、Tl、Y的元素(如申请人提交的第09本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于生产高纯度氧气的方法，该方法在流化床条件下运行并且包括化学回路，在化学回路中进行以下步骤：－在氧化反应区（Ｒ１）氧化载氧固体，－在流化床条件下将处于最高氧化态的所述固体运送至氧气生产区（Ｒ２）。－在所述生产区通过在４００℃至７００℃的温度下降低氧气分压释放来自所述固体的氧气，－在流化床条件下将氧化态降低的所述固体循环至氧化区，－生产含氧气的气态料流，通过设置在生产区（Ｒ２）出口的排出管线排出，其中，所述载氧固体是用以下通式表示的化合物：ＡｘＭｎＯ２－δｙＨ２Ｏ，式中０＜ｘ≤２，０≤ｙ≤２和－０．４≤δ≤０．４，Ａ是碱金属离子或碱土金属离子，或碱金属和／或碱土金属离子的混合物，或选自下组的化合物：ＯＭＳ型锰氧化物，它包括至少一种通式为ＡｘＭｎｙＯｚ－δ的锰氧化物，具有以多边形截面通道形式布置的分子筛结构，式中０＜ｘ≤２，５≤ｙ≤８，１０≤ｚ≤１６，－０．４≤δ≤０．４，Ａ是至少一种选自Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｌ、Ｙ的元素，或者通式为（ＭｎｘＦｅ１－ｘ）２Ｏ３的混合型铁－锰氧化物，式中ｘ为０．１０至０．９９，其氧化形式具有方铁锰矿和／或赤铁矿结构。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·格尤鲁，A·霍特，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：FR
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