[發明專利]空氣分離方法

無效

• 申請號: 200810095195.7
• 申請日: 2008-03-13
• 公開（公告）號: CN101266095A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: N·M·普羅塞爾;R·J·吉布
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;韋欣華

技術領域

[0001]一種分離空氣的方法，其中通過在主熱交換器中伴隨著液化空氣流蒸發泵送的液氧流而生產加壓氧氣產品，以及氬產品在連接到低壓力塔的氬分離區中生產，低壓力塔與高壓力塔以熱傳遞方式操作連接。更具體地，本發明涉及一種方法，其中到高壓力塔的主進料空氣流從主熱交換器在比所述液態空氣流高的溫度下抽取，以低溫冷卻所述液態空氣流，從而增加氬回收率。

背景技術

[0002]將空氣分為氮氣、氧氣和氬氣組分的分離已經在空氣分離裝置中進行，其中空氣被壓縮、純化并在主熱交換器中冷卻到其精餾的合適溫度。所述空氣被引入到還配置有與高壓力塔處于熱傳遞關系的低壓力塔的雙塔設備中的高壓力塔中。氮氣和氧氣產品可以從高和低壓力塔中提取出來。

[0003]富氬流可以從低壓力塔中移除，并且被引入到氬塔中以產生富氬塔頂餾分。富氬塔頂餾分被冷凝(通常利用全部或部分的粗液氧流，所述粗液氧流作為高壓塔的塔底餾分產生)以產生氬塔的液體回流。一部分富氬塔頂餾分作為氬氣產品提出。

[0004]通過泵送由在低壓力塔中制備的液體氧塔底餾分構成的富氧流而對其進行加壓，并在在主熱交換器中蒸發該流，伴隨著液化構成已經被壓縮至高壓的空氣的一部分的空氣流，而在這樣的設備中生產高壓氧氣產品，也是眾所周知的。所得到的液態空氣流膨脹并被引入到低壓塔中或高壓塔和低壓塔兩者中。

[0005]在美國專利號6,293,126中公開了這樣裝置的實例。在該專利中，主進料空氣流從主熱交換器中離開，其溫度高于被進一步壓縮并液化以生產液態空氣流的空氣流的溫度高。為了簡化該裝置的構造，粗液氧流在被用來冷凝氬氣回流或被引入到低壓力塔之前沒有低溫冷卻。因此，比起如果將粗液氧流低溫冷卻而會發生的情況來說，在膨脹后有更多蒸氣部分的粗液氧流進入到低壓力塔中。因此，在低壓力塔中的高于在該處富氬流被提取以在氬塔中進一步精煉的位點的位點處，液體/蒸氣比小于以其它方式可能的值。此外，在高于液態空氣流的溫度下提取主空氣流，將液態空氣流的溫度降至可達到用于冷卻進入空氣的回流溫度的程度。因此，對進一步壓縮并液化的空氣流的壓縮要求通常大于如果主進料空氣流沒有從該較高溫度下取出而會需要的流量和/或壓力。進一步低溫冷卻所述液態空氣流旨在補償低壓力塔中減少的液氣比。這樣就導致在這種的裝置中不增加任何氬氣的回收卻耗費更多的能量。

[0006]如即將討論的，本發明提供了分離空氣的方法，其中相對于現有技術的空氣分離系統，如上文提到的，所能實現的，提高了氬氣的回收率，同時將提高氬氣回收率所必須使用的過量功率量降到最小。

發明內容

[0007]本發明提供分離空氣的方法。

[0008]依照本方法，生產第一壓縮凈化空氣流和第二壓縮凈化空氣流。第二壓縮凈化空氣流比第一壓縮凈化空氣流具有更高的壓力。這些流在主熱交換器內通過與在空氣分離單元中產生的返回流(return?stream)間接熱交換冷卻。所述的返回流包含至少部分泵送的液氧流(pumped?liquid?oxygen?stream)，和由于間接熱交換，由所述壓縮凈化空氣制備了主進料空氣流和液態空氣。

[0009]主進料空氣流被引入到所述空氣分離單元的高壓力塔中，液態空氣流膨脹，以及至少部分所述液態空氣流被引入到空氣分離單元的低壓力塔中。來自低壓力塔的富氬流被引入到由至少一個塔形成的氬氣分離區，以產生含氬氣的塔頂餾分(column?overhead)和由所述含氬氣的塔頂餾分構成的含氬產品流。需要說明的是，在此處和在權利要求中使用的術語″氬分離區″包括單個的氬塔，本領域通常指粗氬氣塔，以及串聯的塔以提供足夠數量的分離級以使所述氬產品具有極低的氧含量，一般小于約10ppm。

[0010]由高壓力塔的液體塔底餾分構成的粗液氧流，以及由高壓力塔的液化氮塔頂餾分構成的富氮液流被低溫冷卻(subcool)。至少部分所述粗液氧流和至少部分所述富氮液流被引入到所述低壓力塔中。

[0011]主進料空氣流在比液態空氣流高的溫度下從主熱交換器中引出，并至少在大約該溫度下被引入到高壓力塔中。優選地，主進料空氣流的溫度高于液態空氣流約6K至約25K，更優選地，比液態空氣流高約8K至約15K。