專利名稱：用于錦綸切片干噪的循環(huán)氮?dú)鉄o氫脫氧凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體的凈化，特別涉及一種錦綸切片干燥的氮?dú)鈨艋到y(tǒng)。
錦綸切片干燥是錦綸紡絲生產(chǎn)中不可缺少的關(guān)鍵工序。其干燥過程通常是將加熱到一定溫度的干燥惰性氣體(通常為氮?dú)?通入干燥塔中與含水錦綸切片直接接觸，加熱切片并帶走其中的水分，從而達(dá)到切片干燥的目的。干燥的氮?dú)庠谒袛y帶了水分而排出塔外，在循環(huán)回用前必須將水分脫除。此外，含水錦綸切片在進(jìn)塔時(shí)及氮?dú)庠谘h(huán)過程中都會(huì)有少量氧從外界進(jìn)入系統(tǒng)，這些氧在進(jìn)入干燥塔高溫干燥區(qū)前也必須除去。因此，用于錦綸切片干燥的循環(huán)氮?dú)獾膬艋?，即脫氧、除濕便成為干燥工序中十分重要的環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)引進(jìn)裝置所用的凈化技術(shù)是在循環(huán)惰性氣體中配入適量氫氣作為脫氧劑，使其與氧反應(yīng)而生成水，達(dá)到脫氧的目的，然后再用冷卻及吸附劑將水脫除。廣東新會(huì)錦綸廠及湖南長(zhǎng)沙錦綸廠的錦綸切片連續(xù)干燥系統(tǒng)便是一例。這種配氫除氧的方法必須嚴(yán)格控制配氫量，在確保能將殘氧除至5ppm級(jí)的前提下，殘氫應(yīng)盡量低。因此，在系統(tǒng)中就需要精確度極高的氫、氧自動(dòng)跟蹤檢測(cè)及氣體流量精密測(cè)量、調(diào)控裝置(目前國(guó)內(nèi)尚難做到)。這樣，必然影響凈化系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，導(dǎo)致設(shè)備造價(jià)高昂;此外，由于氫是易燃易爆氣體，因此，在貯運(yùn)、使用時(shí)均需按甲類危險(xiǎn)品對(duì)待，存在不安全隱患。
本發(fā)明的目的在于提供一種氮?dú)鉄o氫脫氧凈化方法，由此而設(shè)計(jì)的用于錦綸切片干燥的循環(huán)氮?dú)鉄o氫脫氧凈化系統(tǒng)，具有操作維護(hù)簡(jiǎn)便、設(shè)備成本低、安全可靠的特點(diǎn)，成套設(shè)備可立足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造。
本發(fā)明用于錦綸切片干燥的循環(huán)氮?dú)鉄o氫脫氧凈化系統(tǒng)，采用如下方法進(jìn)行除濕脫氧(a)將含氧含水氮?dú)饫鋬?，除去大部分水分，然后用吸附劑進(jìn)一步吸附干燥，使氮?dú)庵械乃浚?8ppm，(b)干燥后的氮?dú)庠?.01～0.8MPa，常溫～400℃的條件下不需配氫，直接用脫氧劑進(jìn)行脫氧，使氮?dú)庵械难鹾浚?ppm。
本發(fā)明所說的需要凈化的氮?dú)庖徊糠质窍到y(tǒng)中從干燥塔上部排出的含濕含氧氮?dú)猓徊糠质茄a(bǔ)充進(jìn)入系統(tǒng)的氮?dú)狻：笳呖梢允强辗值?，也可以是分子篩變壓吸附制備的氮?dú)?，其氧含量?.1%。所述冷凍后所用的吸附劑可以是硅膠、分子篩、氧化鋁等。干燥后的含氧氮?dú)獠恍枰錃涠苯佑妹撗鮿┻M(jìn)行脫氧，所述的脫氧劑可以是除氫以外的其它可與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，如金屬或其低價(jià)氧化物、碳等等。本發(fā)明優(yōu)選碳作載體的3093系列催化脫氧劑，該脫氧劑脫氧效果好，使用方便，價(jià)廉，可直接從市場(chǎng)上購(gòu)買。這種脫氧劑利用碳載體本身的還原性質(zhì)可將氮?dú)庵械难趺摮剑?ppm，使氧轉(zhuǎn)化為二氧化碳，后者在錦綸切片干燥過程中不會(huì)產(chǎn)生有害影響。所述系統(tǒng)壓力最好是0.01～0.03MPa，脫氧溫度最好是260～360℃。
附圖
所示為根據(jù)上述方法而設(shè)計(jì)的循環(huán)氮?dú)鉄o氫脫氧凈化系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖。圖中1錦綸切片干燥，2除塵，3增壓，4冷卻，5冷凍，6干燥，7二次增壓，8加熱(1)，9脫氧，10終端除塵，11流量計(jì)(1)，12加熱(2)，13加熱(3)，14流量計(jì)(2)。
如圖所示，凈化系統(tǒng)與干燥塔1連接，為干燥塔提供含氧含濕合格的循環(huán)氮?dú)?。干燥塔頂出來的含水含氧氮?dú)庠诔龎m2、增壓3后分兩個(gè)循環(huán)回路自塔的中部(小循環(huán))和下部(大循環(huán))返回干燥塔1。兩個(gè)循環(huán)回路氣體的入塔位置、氣量、溫度和壓力取決于干燥塔的工藝要求。小循環(huán)的氮?dú)庵恍枵{(diào)溫13、計(jì)量14，入塔前不需凈化，其作用是使入塔濕切片予熱到干燥所需的溫度并脫除一部分水分;而大循環(huán)氮?dú)鈩t須經(jīng)過除濕干燥、除氧、除塵。其程序是前述除塵1、增壓2后的待凈化氣體與補(bǔ)充氮?dú)鈪R合，冷卻4至室溫后，經(jīng)冷凍5，除去所含大部分水，進(jìn)入干燥器6除去剩余水分。其后增壓7、加熱8入脫氧器9，在催化脫氧劑存在下，將所含氧脫至＜5ppm。為防止灰塵帶入系統(tǒng)，干燥脫氧后的氮?dú)忭氝M(jìn)一步除塵10，在經(jīng)計(jì)量11、調(diào)溫12后從下部進(jìn)入干燥塔1。在塔內(nèi)與自上而下運(yùn)動(dòng)的切片直接接觸，逆向流動(dòng)，將切片干燥后攜帶著脫除的水分和少量氧從塔頂排出;嗣后又經(jīng)除塵2、增壓3并分別進(jìn)入大、小循環(huán)回路，如此反復(fù)，即構(gòu)成本發(fā)明的循環(huán)氮?dú)鉄o氫脫氧凈化系統(tǒng)。本發(fā)明凈化后的氮?dú)庵醒鹾浚?ppm，露點(diǎn)一50℃，粉塵含量1μ級(jí)＜3顆/升。
本發(fā)明用于錦綸切片干燥的氮?dú)鉄o氫凈化系統(tǒng)，采用無氫脫氧劑脫除氮?dú)庵械难?。由于氮?dú)庵袩o須配入氫氣，故可省去高精確度氫、氧自動(dòng)跟蹤檢測(cè)和氣體流量精密測(cè)量、調(diào)控裝置，不僅使操作及維護(hù)簡(jiǎn)化，且全套設(shè)備可立足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，因而大量節(jié)省投資，也消除了不安全隱患。
本發(fā)明不僅可以用于氮?dú)鈨艋?，還可用于其它惰性氣體的脫氧凈化。
實(shí)施例1干燥塔采用中國(guó)專利90218528.4提供的錦綸切片干燥塔配以切片自動(dòng)加入系統(tǒng)，該塔上部是氮?dú)馀懦隹?，中、下部各有一個(gè)氮?dú)膺M(jìn)口。凈化系統(tǒng)中，分別采用不銹鋼絲網(wǎng)過濾器和纖維蜂房式過濾器作為粗過濾和終端除塵器。增壓用旋渦泵。冷卻器為熱管換熱器，進(jìn)一步冷卻用冷凍機(jī)。干燥器內(nèi)裝適量硅膠與分子篩。脫氧劑采用以碳為載體的3093催化脫氧劑(該脫氧劑曾獲1984年國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng)，可從中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所買到)。氣體入塔前用加熱器調(diào)溫。
主要操作參數(shù)從干燥塔出來的氮?dú)?，流?100～1200nm3/hr，溫度60～85℃，壓力0.001～0.0015MPa，并帶有30～60g/m3的水分、切片粉塵和＜50ppm的氧氣。小循環(huán)氣量700～800nm3/hr，不經(jīng)凈化處理，加熱調(diào)溫至100～110℃后進(jìn)入干燥塔的中部;入塔壓力0.01～0.02MPa，露點(diǎn)-50℃，氧含量＜50ppm，粉塵含量0.001%。大循環(huán)氣量200～400nm3/hr，氧含量500～1000ppm，經(jīng)冷卻器、冷凍機(jī)冷至3～8℃除去冷凝水后，在干燥器內(nèi)脫除剩余水分，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓，加熱，入脫氧反應(yīng)器，在350℃下脫除其中的氧，再用終端除塵器除去微塵，經(jīng)計(jì)量、加熱調(diào)溫后進(jìn)入干燥塔的下部;入塔氮?dú)鈮毫?.02MPa，溫度105～120℃，露點(diǎn)＜-50℃，氧含量＜5ppm，粉塵含量1μ級(jí)＜3顆/升，完全達(dá)到引進(jìn)設(shè)備的指標(biāo)，滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。
實(shí)施例2采用錳的低價(jià)氧化物作為脫氧劑(脫氧劑代號(hào)401，可從中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所買到)。其余同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種用于錦綸切片干燥的循環(huán)氮?dú)鉄o氫脫氧凈化系統(tǒng)，其特征是采用如下方法進(jìn)行除濕除氧(a)含氧含水氮?dú)庥美鋬龇ǔ凉瘢絼┥疃雀稍铮?b)干燥后的氮?dú)庠?.01～0.8MPa，常溫～400℃的條件下用脫氧劑脫氧。
2.如權(quán)利要求1所述的凈化系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng)壓力最好是0.01～0.3MPa。
3.如權(quán)利要求1所述的凈化系統(tǒng)，其特征是所述的脫氧劑溫度為260～360℃。
4.如權(quán)利要求1所述的凈化系統(tǒng)，其特征是采用上述除濕脫氧方法而設(shè)計(jì)的凈化系統(tǒng)具有兩個(gè)回路小循環(huán)的氣量為干燥塔排出氣量的60～80%，這部分含濕含氧氮?dú)饨?jīng)除塵、增壓、調(diào)溫、計(jì)量后不經(jīng)凈化處理進(jìn)干燥塔;大循環(huán)的氣量為干燥塔排出量的20～40%，這部分含濕含氧氮?dú)饧跋到y(tǒng)補(bǔ)充氮?dú)饨?jīng)冷卻、冷凍、干燥、增壓、脫氧，再經(jīng)除塵、計(jì)量、調(diào)溫后進(jìn)入干燥塔內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1至4所述的凈化系統(tǒng)，其特征是所述的脫氧劑可以是除氫以外的其它脫氧劑。
6.如權(quán)利要求1至4所述的凈化系統(tǒng)，其特征是所述的脫氧劑最好是碳載體的3093系列脫氧劑。
7.如權(quán)利要求1至4所述的凈化系統(tǒng)，其特征是所述的凈化系統(tǒng)不僅可以用于凈化氮?dú)?，也可以用于凈化其它惰性氣體。
8.如權(quán)利要求1至4所述的凈化系統(tǒng)，其特征是所述的凈化系統(tǒng)不僅可以用于錦綸切片干燥，也可以用于其它物料的無氧干燥保護(hù)系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1至4所述的凈化系統(tǒng)，其特征是所述的脫氧凈化系統(tǒng)為循環(huán)無氫脫氧凈化系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于錦綸切片干燥的循環(huán)氮?dú)鉄o氫脫氧凈化系統(tǒng)，采用如下方法進(jìn)行除濕脫氧(a)將含氧含水氮?dú)饫鋬?，除去大部分水分，然后用吸附劑進(jìn)一步吸附干燥，使氮?dú)庵械乃浚?8ppm；(b)干燥后的氮?dú)庠?.01－0.8MPa，常溫～400℃的條件下不需配氫，直接用脫氧劑進(jìn)行脫氧，使氮?dú)庵械难鹾浚?ppm。該無氫凈化系統(tǒng)由于氮?dú)庵袩o須配入氫氣，故可省去高精確度氫、氧自動(dòng)跟蹤檢測(cè)和氣體流量精密測(cè)量、調(diào)控裝置，不僅使操作及維護(hù)簡(jiǎn)化，還可大量節(jié)省投資，也消除了不安全隱患。
文檔編號(hào)F25J3/00GK1099718SQ9410702
公開日1995年3月8日 申請(qǐng)日期1994年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月8日
發(fā)明者鄭質(zhì)文, 黃哲, 蘇化東, 孟崇志, 韓存田, 田璠, 楊增堂, 王麗雅, 楊振興, 劉豐豐, 蘆銀全 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所, 山西省化學(xué)纖維研究所