[發(fā)明專利]用于通過低溫蒸餾分離空氣的方法和單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080055693.4
• 申請日: 2010-10-05
• 公開（公告）號: CN102652247A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·達(dá)維迪安
• 申請（專利權(quán)）人: 喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 牛曉玲;吳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于通過低溫蒸餾分離空氣的方法和單元。

背景技術(shù)

已知在包括一個中壓塔和在相同壓力下操作的兩個低壓塔的單元中分離空氣，其中一個低壓塔在頂部被供給以來自另一塔的塔底液體，并且每個低壓塔均具有底部冷凝器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是降低用于生產(chǎn)純氧的分離能量，特別是在其中不共同生產(chǎn)氮的情況下。

本發(fā)明的另一目的是減少單元的至少一些元件的成本。

涉及純度的所有百分比都是摩爾百分比。

本發(fā)明涉及冷壓縮機(jī)的使用，該冷壓縮機(jī)用于壓縮源自在低于低壓塔壓力的壓力下操作的腔室的富氧氣體，該氣體將用于低壓塔的底部。這使得可以將中壓塔底部處的壓力與低壓塔的頂部分離。

本發(fā)明對于以下情形尤其有利：其中空氣在以低于低壓塔的壓力下操作的腔室的冷凝器中部分地冷凝。

根據(jù)本發(fā)明的一個主題，提供了一種用于通過低溫蒸餾分離空氣的方法，其中：

i）經(jīng)過壓縮和凈化的空氣流在熱交換器中冷卻并被傳送至在中壓下操作的塔；

ii）所述空氣流被分離成富含氮的流和富含氧的流；

iii）富含氮的流的一部分被傳送至低壓塔；

iv）富含氧的流的至少一部分被傳送至低壓塔；

v）從低壓塔的頂部抽取出富氮流；

vi）從低壓塔的底部抽取出富氧流并將其傳送至容納有至少一個冷凝器-再沸器的腔室;

vii）從腔室抽取出源自腔室的氣態(tài)流并將其傳送回低壓塔，優(yōu)選地傳送至低壓塔的底部；

viii）來自步驟ii）的富含氮的流的一部分在被供給以源自低壓塔的塔底液的冷凝器中至少部分地冷凝并被傳送至中壓塔和/或低壓塔;

ix）加熱氣體流、可選地來自步驟i）的在熱交換器中冷卻的經(jīng)過壓縮、凈化的空氣的至少一部分在腔室的冷凝器-再沸器中至少部分地冷凝；

x）從腔室抽取的流是比從低壓塔的底部抽取的流更加富含氧的流體；

其特征在于，從低壓塔底部抽取的富氧流在腔室的上游膨脹并且來自腔室的氣態(tài)流在第一低壓塔的上游被加壓。

優(yōu)選地：

-源自腔室的氣態(tài)流在進(jìn)口溫度低于-50℃的壓縮機(jī)中被壓縮，優(yōu)選地，在腔室和壓縮機(jī)之間不發(fā)生加熱步驟；

-從低壓塔抽取的富氧流膨脹至比低壓塔底部處的壓力低至多1bar、優(yōu)選地至多0.5bar、或者甚至比該壓力低至多0.2bar的壓力，和/或源自腔室的氣態(tài)流被壓縮以便在低壓塔的上游使其壓力增加至多1bar、優(yōu)選地至多0.5bar、或者甚至至多0.2bar；

-腔室不容納任何質(zhì)量交換裝置，也不容納任何填料或蒸餾板；

-腔室構(gòu)成第二低壓塔并且容納有至少布置在冷凝器上方的質(zhì)量交換裝置，諸如填料或蒸餾板。

根據(jù)本發(fā)明的另一個主題，提供了一種空氣分離單元，包括中壓塔，低壓塔，腔室，熱交換器，低壓塔的底部冷凝器和布置在腔室中的冷凝器，將在熱交換器中冷卻的經(jīng)過壓縮、凈化的空氣傳送至中壓塔的管線，將加熱氣體傳送至布置在腔室中的冷凝器的管線，將來自中壓塔的富含氮的氣體傳送至低壓塔的冷凝器的管線，將來自中壓塔底部的富含氧的流傳送至低壓塔的管線，將來自低壓塔底部的富氧液體傳送至腔室的管線，用于從腔室抽取比被傳送至腔室的流體更加富含氧的流體的管線，用于將來自腔室的氣體傳送回低壓塔的管線，用于從低壓塔抽取頂部氣體的管線，其特征在于，所述單元包括膨脹裝置和壓縮機(jī)，所述膨脹裝置用于使低壓塔底部的下游和腔室的上游的富氧液體膨脹，所述壓縮機(jī)用于壓縮來自腔室的氣體，其位于腔室的下游和低壓塔的上游。

可選地：

-腔室包括位于冷凝器之上的質(zhì)量交換裝置；

-腔室在冷凝器之上不包括任何質(zhì)量交換裝置；

-所述單元包括渦輪機(jī)和用于將來自中壓塔的富氮氣體傳送至渦輪機(jī)的管線；

-所述單元包括位于熱交換器上游的泵，所述泵用于對源自低壓塔和/或源自腔室的液氧流加壓。

附圖說明

下面參照代表根據(jù)本發(fā)明的單元的附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。

具體實施方式

在圖1中，空氣1在壓縮機(jī)3中被壓縮至3至5bar，在凈化單元5中凈化并分為兩部分。一部分9在熱交換器13中冷卻并被傳送至腔室141的底部冷凝器15，該部分9在該冷凝器中部分地冷凝然后被傳送至雙塔的中壓塔39。

雙塔包括中壓塔39和位于中壓塔之上的低壓塔41，兩個塔之間的熱聯(lián)接通過低壓塔41的底部中的冷凝器25提供。