[發明專利]具有脈沖管冷凍作用的低溫精餾體系

無效

• 申請號: 01122320.0
• 申請日: 2001-06-27
• 公開（公告）號: CN1330257A
• 公開（公告）日: 2002-01-09
• 發明（設計）人: J·H·羅亞爾;A·阿查亞;C·F·戈茨曼;D·P·博納奎斯特;B·阿曼;J·A·韋伯
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;F25J3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王其灝

本發明一般涉及低溫精餾，具體可用于進行低溫空氣分離。

低溫精餾(如進料空氣的低溫精餾)要求提供冷凍作用以推動分離的進行。一般通過工藝流如一部分進料空氣進行汽輪膨脹來提供這種冷凍作用。雖然這種常規實踐是有效的，但卻是有限的，因所需量的冷凍作用的任何變化都會內在地影響整個工藝的操作。因而我們需要一個低溫精餾體系，其中所需冷凍作用的提供與體系工藝流的流量無關。

為與內體系工藝流流量無關的低溫精餾體系提供冷凍作用的一個方法是提供進入體系的冷凍液體形式的所需冷凍作用。然而遺憾的是這種方法相當昂貴。

因此本發明的一個目的是提供一個改進的低溫精餾體系，其中至少一些用于分離的冷凍作用的提供與工藝流的汽輪膨脹無關，并且不要求為體系提供外界的低溫液體。

通過本發明來實現在閱讀本公開后對本領域技術人員顯而易見的上述及其他目的，本發明的一方面是：

一種用于進行低溫精餾的方法，它包括：

(A)將進料送入包括至少一個塔的低溫精餾設備；

(B)將壓縮力施用于脈沖管體系氣體以壓縮該脈沖管體系氣體，將壓縮后的脈沖管體系氣體送往脈沖管，并在脈沖管內膨脹該脈沖管體系氣體以產生冷凍作用；

(C)將通過脈沖管體系氣體所產生的冷凍作用送入低溫精餾設備；和

(D)采用由脈沖管體系氣體所產生的冷凍作用在低溫精餾設備內通過低溫精餾分離進料。

本發明的另一方面是：

用于進行低溫精餾的裝置，它包括：

(A)包括至少一個塔的低溫精餾設備以及用于將進料送入低溫精餾設備的裝置；

(B)脈沖管冷凍體系，包括預冷卻裝置、脈沖管、用于將脈沖管體系氣體從預冷卻裝置送往脈沖管的裝置，以及將壓縮力施用于脈沖管體系氣體的裝置；

(C)用于將來自脈沖管冷凍體系的冷凍作用送往低溫精餾設備的裝置；和

(D)用于從低溫精餾設備中回收產品的裝置。

如此處所用的術語“塔”指的是蒸餾或分餾塔或區，也即接觸塔或區，其中液相與汽相逆流接觸，如通過使汽相與液相在一系列安裝在塔內的垂直放置的塔盤或塔板和/或填充單元如結構填料或無規填料上進行接觸來完成流體混合物的分離。對于蒸餾塔進一步的討論可參見Chemical?Engineer’s?Handbook，第5版，R.H.Perry和C.H.Chilton編，McGraw-Hill?Book?Company，New?York，第13節，連續蒸餾法。

術語“雙塔”用來指高壓塔的上部與低壓塔的下部具有熱交換關系。關于雙塔的進一步討論可參見Ruheman的“氣體分離”，OxfordUniversity出版社，1949年，第VII章，工業氣體分離。

蒸氣與液體接觸分離法取決于各組分的蒸氣壓差。高蒸氣壓(或易揮發或低沸點)的組分將傾向濃縮于汽相，而低蒸氣壓(或不易揮發或高沸點)組分則傾向濃縮于液相。蒸餾是可利用加熱液體混合物來將易揮發組分濃縮于汽相因而不易揮發的組分濃縮于液相的分離方法。部分冷凝是可利用冷卻蒸氣混合物來將易揮發組分濃縮于汽相因而不易揮發的組分濃縮于液相的分離方法。精餾(或連續蒸餾)是通過對汽相及液相進行逆流處理獲得連續部分汽化和部分冷凝的分離方法。汽相與液相的逆流接觸可以是絕熱的，也可以是非絕熱的，并且可以包括各相之間的積分(分階段的)接觸或微分(連續的)接觸。利用精餾的原理分離混合物的分離工藝設備通常可互換地稱為精餾塔、蒸餾塔或分餾塔。低溫精餾是一種至少部分在不超過150°開爾文(K)的溫度下進行的精餾方法。

如此處所用的術語“間接熱交換”指的是各種流體之間在沒有任何物理接觸或相互混合的情況下使兩種流體具有熱交換關系。

如此處所用的術語“產品氮”指的是氮的濃度至少為95％(摩爾)的流體。

如此處所用的術語“產品氧”指的是氧的濃度至少為85％(摩爾)的流體。

如此處所用的術語“產品氬”指的是氬的濃度至少為90％(摩爾)的流體。

如此處所用的術語“進料空氣”指的是主要包括氧、氮和氬的混合物，如環境空氣。

如此處所用的術語“上部”和“下部”分別指高于和低于塔中點的塔的部分。

圖1為本發明一個優選實施方案的示意圖，其中低溫精餾設備為雙塔空氣分離設備，并且將冷凍作用從脈沖管體系送入使用高壓塔貯藏蒸氣(shelf?vapor)的設備中。

圖2為本發明另一個優選實施方案的示意圖，其中低溫精餾設備為雙塔空氣分離設備，并且將冷凍作用從脈沖管體系送入使用進料空氣的設備中。