專利名稱：空氣分離浮法玻璃裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及空氣分離裝置和浮法玻璃制造。在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，低溫空氣分離裝置或變壓吸附裝置和薄膜分離裝置的組合裝置與浮法玻璃制造裝置形成一個(gè)整體。
通過浮法玻璃工藝來制備平板玻璃包括在熔化爐中熔化玻璃和將熔融玻璃從熔爐中移到浮法玻璃成型室中。熔融玻璃被注入到浮法玻璃成型室內(nèi)的熔融錫槽上。為了防止熱的錫槽的表面被氧化，在浮法玻璃成型室里使用氮?dú)夥铡夥罩羞€含有與任何存在的氧反應(yīng)從而形成水蒸氣、以及玻璃中產(chǎn)生的硫反應(yīng)從而形成硫化氫的氫氣。這進(jìn)一步保證了在浮法玻璃成型室中熱錫槽和熔融玻璃的整體性。
在玻璃制造的過程中，當(dāng)在玻璃熔爐中處理玻璃原料時(shí)、需要大量的熱來熔融玻璃原料。一般，這種熱由燃料和氧化劑(迄今為止通常是空氣)的燃燒來獲得。
氧化氮(NOx)被認(rèn)為是污染物并且希望工業(yè)生產(chǎn)中減少NOx排出。NOx是在空氣基燃燒中產(chǎn)生的，這主要是因?yàn)樵谌紵磻?yīng)的高溫下空氣中的氮與氧發(fā)生了結(jié)合。
近來，對NOx問題的反應(yīng)是許多工業(yè)生產(chǎn)開始采用純氧或富氧空氣來燃燒，因?yàn)檫@能減少或完全除去由氧化劑帶入到燃燒反應(yīng)區(qū)中的氮。然而，采用純氧或富氧空氣作為氧化劑增加了玻璃熔融的費(fèi)用并因此增加了整個(gè)玻璃制造的成本。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種浮法玻璃制造系統(tǒng)，它采用氧氣作為燃燒的氧化劑來產(chǎn)生用于玻璃熔爐的熱，并且它比傳統(tǒng)的浮法玻璃制造系統(tǒng)操作更有效。
本發(fā)明能達(dá)到上述的和其它目的，對于熟悉本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)的專業(yè)人員來說在閱讀了本公開內(nèi)容后，這些目的將變得顯而易見。它的一個(gè)方面是一種浮法玻璃設(shè)備，包括(A)一個(gè)熔爐、一個(gè)浮法玻璃成型室和一個(gè)熔融玻璃從熔爐中進(jìn)入浮法玻璃成型室的通道；(B)一個(gè)低溫空氣分離裝置和一個(gè)將喂入空氣送入低溫空氣分離裝置中的裝置；(C)將氧氣從低溫空氣分離裝置中通入熔爐中的裝置；(D)將氮?dú)鈴牡蜏乜諝夥蛛x裝置中通入浮法玻璃成型室中的裝置；和(E)一個(gè)氫氣源容器和將氫氣從氫氣源容器中通入浮法玻璃成型室中的裝置；本發(fā)明的另外一個(gè)方面是一種浮法玻璃設(shè)備，包括(A)一個(gè)熔爐、一個(gè)浮法玻璃成型室、和一個(gè)將熔融玻璃從熔爐中通入到浮法玻璃成型室中的通道；(B)一個(gè)變壓吸附裝置、將喂入空氣導(dǎo)入變壓吸附裝置中的裝置、和將氧氣從變壓吸附裝置中通入熔爐中的裝置；(C)一個(gè)薄膜分離裝置、一個(gè)催化去氧裝置(deoxo unit)、一個(gè)將喂入空氣通入薄膜分離裝置中的裝置、和將氮?dú)鈴谋∧し蛛x裝置中通入催化去氧裝置中的裝置；(D)一個(gè)氫氣源容器、將氫氣從氫氣源容器中通入浮法玻璃成型室中的裝置、和將氫氣從氫氣源容器中通入催化去氧裝置中的裝置；和(E)將氮?dú)鈴拇呋パ跹b置中通入浮法玻璃成型室中的裝置。
這里使用的“喂入空氣”是指一個(gè)主要由氧氣和氮?dú)饨M成的混合物，例如大氣中的空氣。
這里使用的“氧氣”是指至少有22(mol)％氧氣濃度的氣體。
這里使用的“氮?dú)狻笔侵钢辽儆?5(mol)％氮?dú)鉂舛鹊臍怏w。
這里使用的“氫氣”是指至少有75(mol)％氫氣濃度的氣體。
這里使用的“柱”是指蒸餾或分餾柱或區(qū)，即，接觸柱或區(qū)，其中液相和氣相是逆流接觸以促進(jìn)流體混合物的分離，例如，氣相和液相一系列垂直排列在柱中的盤或碟中，和/或在如按一定結(jié)構(gòu)填充的填充部件中接觸。對于蒸餾柱的進(jìn)一步討論，見R.H.Perry和C.H.Chilton主編的《化學(xué)工程手冊》，第15版，McGraw-Hill Book Company，紐約，第13章，連續(xù)蒸餾法。
這里使用的“低溫空氣分離裝置”是指至少包括一個(gè)柱的裝置，該柱處理輸入的空氣并產(chǎn)生氧氣和氮?dú)猓移渲兄辽俨糠痔幚硎窃?50K或低于150K的溫度下進(jìn)行。本發(fā)明所采用的低溫空氣分離裝置的實(shí)例可在Howard的美國專利US5,596,886、Bonaquist的美國專利US5,611,219、Bonaquist等的美國專利US5,664,438、Bonaquist的美國專利US5,666,824、和Bonaquist等的美國專利US5,678,427中找到。
這里使用的“變壓吸附裝置”是指用吸附劑從氣體混合物中分離出氣體組分的裝置，其包括吸附步驟，在吸附過程中混合物中的同種或同類物質(zhì)優(yōu)先吸附在吸附劑上，并再生或脫附，其中優(yōu)先吸附的這種物質(zhì)通過減壓從吸附劑中除去。本發(fā)明所采用的變壓吸附裝置的實(shí)例可在Leavitt的美國專利US5,415683、Baksh等的美國專利US5,518,526、和Girard等的美國專利US5,536,299中找到。
這里使用的“薄膜分離裝置”是指使用聚合物膜并沿膜形成氣體濃度梯度從而從氣體混合物中分離出氣體組分的裝置。本發(fā)明所采用的薄膜分離裝置的實(shí)例可在Prasad的美國專利US5,226,932、Prasad的美國專利US5,378,263和Prasad的美國專利US5,425,801中找到。
這里使用的“催化去氧裝置”是指通過與氫的催化反應(yīng)從混合氣體中分離出氧氣的裝置。本發(fā)明所采用的催化去氧裝置的實(shí)例可在Golovko的美國專利US4,137,056和Agrawal等的美國專利US4,817,392中找到。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的簡圖，其中浮法玻璃裝置的氣體源包括低溫空氣分離裝置。
圖2是表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的簡圖，其中浮法玻璃裝置的氣體源包括變壓吸附裝置和薄膜分離裝置。
本發(fā)明包括一個(gè)浮法玻璃裝置和喂入空氣分離裝置的組合裝置、以便用一種裝置提供用于浮法玻璃裝置熔爐中的氧氣、和用于浮法玻璃裝置浮法玻璃成型室中的氮?dú)猓@樣就減輕了為降低NOx而需要供給熔爐熱的燃燒中使用氧氣而造成的多余費(fèi)用。
參考附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明。參考圖1，說明本發(fā)明的浮法玻璃制造設(shè)備的一個(gè)具體實(shí)施方案，圖1說明的設(shè)備包括一個(gè)熔爐2和一個(gè)具有將熔爐2和室3連通的通道20的浮法玻璃成型室3、其中熔融玻璃可以從爐2進(jìn)入室3中。喂入的空氣61進(jìn)入低溫空氣分離裝置1中，其中喂入的空氣通過低溫精餾分成氧氣和氮?dú)庖约皬U氣流82，廢氣流82從裝置中除去。低溫空氣分離裝置中的氧氣通入熔爐2中并在其中與燃料一起燃燒以便提供熔化熔爐中玻璃形成材料的熱從而形成熔融玻璃。優(yōu)選氧氣是氧氣濃度至少為80(mol)％，特別優(yōu)選至少為90(mol)％的流體。在圖1描述的具體實(shí)施方案中，低溫空氣分離裝置1中的氧氣63與燃料64、甲烷等一起燃燒以形成進(jìn)入爐2中的燃燒氣流65。另外，氧氣和燃料可分別進(jìn)入熔爐2并在此處進(jìn)行燃燒。將燃燒反應(yīng)產(chǎn)物，如，水蒸氣和二氧化碳從爐2中抽入到氣流22中。
低溫空氣分離裝置1中的氮?dú)馔ㄈ敫》úＡС尚褪?中。優(yōu)選氮?dú)鉂舛戎辽贋?9(mol)％，更優(yōu)選至少為(mol)99.9％。在圖1所描述的具體方案中，低溫空氣分離裝置1中的氮?dú)?2與氣流73結(jié)合以形成通入室3中的氣流74下面將有更加完全的描述。氫氣供給裝置5、如位于管形物尾部的盒或管中的氫氣通入浮法玻璃成型室3中。在圖1所描述的具體方案中，氫氣67與氣流71以下將更詳細(xì)地描述結(jié)合以形成上述氣流73，氣流73形成通入室3中的氣流74。
甚至低溫空氣分離裝置1產(chǎn)生的氮?dú)夂械难鯕鉂舛缺认Ｍ囊?，來自裝置1的部分或全部氮?dú)饪山?jīng)氣流80通入到催化去氧裝置6中。來自氫氣源容器5的部分氫氣69也被通入到催化去氧裝置6中。在催化去氧裝置6中氫氣與氮?dú)饬?0中氧氣反應(yīng)形成水而被除去，這樣留下從催化去氧裝置6中氣流81中并和來自凈化裝置4的氣流21結(jié)合以形成氣流71的高純氮?dú)?、氣?1形成氣流73，而氣流74通入室3中。
在室3中氮?dú)?氫氣保護(hù)氣氛被諸如水蒸氣、硫化氫、氧化亞錫和硫化亞錫這樣的污染物污染。浮法玻璃成型室3中抽出作為氣流70的污染氣氛并通入純化裝置4中，在其中污染物在吸附劑上吸附而從氣流中除去，并通過氣流84和104離開所示的裝置。保護(hù)氣氛的一部分也被抽出并釋放到氣流103中。來自純化裝置4的最終純凈的氮?dú)?氫氣氣體21與上述新鮮的氮?dú)夂蜌錃庖黄鹧h(huán)到浮法玻璃成型室3中。與空氣分離裝置結(jié)合的氮?dú)庋h(huán)能使空氣分離裝置在較低的氮氧產(chǎn)物比下操作，因此改善了空氣分離裝置專門用于向浮法玻璃生產(chǎn)提供產(chǎn)物的操作效率。浮法玻璃產(chǎn)品從浮法玻璃成型室3中取出并通過閥門75回收。
圖2表示本發(fā)明浮法玻璃制造裝置的另一具體方案。圖2中的數(shù)字與圖1中代表常規(guī)部件的數(shù)字相同、并且常規(guī)部件和操作就不再詳述。參考圖2，喂入空氣24通入薄膜空氣分離裝置7中，在其中它被分成氮?dú)夂脱鯕?氮?dú)鈿堄辔?。氧?氮?dú)鈿堄辔镒鳛槲谷肟諝鈴谋∧し蛛x裝置7中作為氣流23通入變壓吸附裝置8中。另外除氣流23之外，喂入空氣經(jīng)氣流77可通入變壓吸附裝置中。
在變壓吸附裝置8中喂入空氣通過變壓吸附分離成氧氣和廢氣25，廢氣25從裝置中除去。變壓吸附裝置中的氧氣通入爐2中用于燃燒。在圖2描述的具體實(shí)施方案中，來自裝置8中的氧氣如圖1所示的技術(shù)方案那樣在進(jìn)入爐2之前與燃料64結(jié)合。裝置8優(yōu)選是真空變壓吸附裝置。
在薄膜分離裝置7中產(chǎn)生的氮?dú)饪偤幸恍┭鯕?。因此，來自裝置7中的氮?dú)庾饬?7進(jìn)入催化去氧裝置6中。氫氣流69也被通入催化去氧裝置6中，在其中氧氣通過與氫氣反應(yīng)形成水而除去，留下如上所述的經(jīng)處理的高純氮?dú)?1。還有，在低溫空氣分離裝置技術(shù)方案的情況下，氧化和循環(huán)浮法玻璃成型室中的氮?dú)獯_保了空氣在較低的氮氧產(chǎn)物比條件下分離確保了用于熔爐氧燃料燃燒的氧氣高效地生產(chǎn)，導(dǎo)致空氣分離與空氣分離產(chǎn)物專門用于本發(fā)明實(shí)現(xiàn)高效而又有利的結(jié)合。
現(xiàn)通過應(yīng)用本發(fā)明能提供一種浮法玻璃制造裝置，其使用了氧氣而不是空氣來燃燒卻仍能低成本且有效。盡管參考某些優(yōu)選實(shí)施方案詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但熟悉本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)的專業(yè)人員應(yīng)意識到本發(fā)明的其它技術(shù)方案在權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種浮法玻璃設(shè)備，包括(A)一個(gè)熔爐、一個(gè)浮法玻璃成型室和使熔融玻璃從熔爐進(jìn)入浮法玻璃成型室的通道；(B)一個(gè)低溫空氣分離裝置和使喂入空氣進(jìn)入低溫空氣分離裝置中的裝置；(C)使氧氣從低溫空氣分離裝置中進(jìn)入熔爐中的裝置；(D)使氮?dú)鈴牡蜏乜諝夥蛛x裝置中進(jìn)入浮法玻璃成型室中的裝置；和(E)一個(gè)氫氣源容器和使氫氣從氫氣源容器中進(jìn)入浮法玻璃成型室中的裝置。
2.權(quán)利要求1的浮法玻璃設(shè)備，還包括凈化裝置、使氣體從浮法玻璃爐室中進(jìn)入凈化裝置中的裝置，和使氣體從凈化裝置中進(jìn)入浮法玻璃成型室中的裝置。
3.權(quán)利要求1的浮法玻璃設(shè)備，還包括催化去氧裝置(deoxo unit)，其中從低溫空氣分離裝置中傳送氮?dú)獾难b置包括催化去氧裝置，并且還包括使氫氣從氫氣源容器中進(jìn)入催化去氧裝置中的裝置。
4.浮法玻璃設(shè)備，包括(A)熔爐、浮法玻璃成型室和使熔融玻璃從熔爐中進(jìn)入浮法玻璃成型室的通道；(B)變壓吸附裝置、使喂入空氣進(jìn)入變壓吸附裝置中的裝置，和使氧氣從變壓吸附裝置中進(jìn)入熔爐中的裝置；(C)薄膜分離裝置、催化去氧裝置、使喂入空氣進(jìn)入薄膜分離裝置中的裝置，和使氮?dú)鈴谋∧し蛛x裝置中進(jìn)入催化去氧裝置中的裝置；(D)一個(gè)氫氣源容器、使氫氣從氫氣源容器進(jìn)入浮法玻璃成型室的裝置，和使氫氣從氫氣源容器中進(jìn)入催化去氧裝置中的裝置；和(E)使氮?dú)鈴拇呋パ跹b置中進(jìn)入浮法玻璃成型室的裝置。
5.權(quán)利要求4的浮法玻璃設(shè)備，其中使喂入空氣進(jìn)入變壓吸附裝置中的裝置接收包括來自薄膜分離裝置中的氧氣和氮?dú)獾臍怏w。
6.權(quán)利要求4的浮法玻璃設(shè)備，還包括凈化裝置、使氣體從浮法玻璃成型室進(jìn)入凈化裝置中的裝置，和使氣體從凈化裝置中進(jìn)入浮法玻璃成型室的裝置。
全文摘要
本發(fā)明將低溫空氣分離裝置或變壓吸附裝置和薄膜分離裝置的組合裝置與浮法玻璃制造裝置結(jié)合為一體、其中來自該裝置的氧氣用于熔爐中氧燃料的燃燒并且來自該裝置的氮?dú)庥米鞲》úＡС尚褪抑械谋Ｗo(hù)氣氛。
文檔編號F25J3/04GK1226521SQ9812694
公開日1999年8月25日 申請日期1998年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
發(fā)明者D·P·波納奎斯特, J·A·維伯, T·F·菲舍 申請人:普拉塞爾技術(shù)有限公司