[發明專利]通過低溫蒸餾分離空氣的方法和設備

在審

• 申請號: 201310062495.6
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103292576A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: B·哈;J-R·布呂格羅勒
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明涉及一種用于通過低溫蒸餾來分離空氣的方法和設備。特別地，本發明涉及一種使用用于生產氣態氧的三個低溫蒸餾塔來分離空氣的方法。

背景技術

該方法對于在介于30bar?abs與45bar?abs之間的壓力下生產氣態氧特別有效，其中通過從蒸餾塔取出液氧、對氧加壓和通過與空氣換熱使加壓液體氣化來生產氧。

發明內容

根據本發明的一個目的，提供了一種用于通過低溫蒸餾來分離空氣的方法，其中空氣被凈化、冷卻并輸送到塔系統的第一蒸餾塔，在所述第一蒸餾塔中，空氣被分離成氧增濃液體和氮增濃氣體，氧增濃液體或從其衍生的液體從第一塔被輸送到在比第一塔的壓力低的壓力下工作的第二塔的頂部冷凝器并在其中被部分地氣化，第二塔的底部經由底部再沸器加溫，來自第二塔的底部的液體被輸送到在比第二塔的壓力低的壓力下工作的第三塔的中間位置，來自第二塔的頂部的氮增濃液體被輸送到第三塔的頂部，氧增濃液體從第三塔的底部被取出、加壓并通過與空氣換熱而氣化，所述方法的特征在于，來自第二塔的頂部冷凝器的氧增濃液體被輸送到第二塔的中間位置以在其中分離。

根據其它可選特征：

-所有被輸送到第二塔中進行分離的流體都來自頂部冷凝器或來自頂部冷凝器和第三塔。

-所有從第一塔的底部被取出的氧增濃流體都被輸送到頂部冷凝器。

-氧增濃液體或從其衍生的液體在從頂部冷凝器被取出之后并在被輸送到第二塔之前被加壓。

-液體通過泵和/或通過流體靜壓力加壓。

-被輸送進行分離的液體由所述氧增濃液體通過在比第二塔的壓力低的壓力下工作的第四塔中的低溫分離而獲得，以使所述富氧液體更進一步增濃氧。

-第四塔在頂部處被供給來自第一塔的氮增濃液體。

-第四塔在底部處被供給給送空氣。

-該方法包括使經凈化和經冷卻的空氣膨脹并將其輸送到第四塔。

-富氧液體被加壓到介于30bar?abs與45bar?abs之間的壓力。

-沒有氣態氮流作為氣態產品從第一塔被取出。

-空氣在熱交換器中從0℃以上的溫度被冷卻到-150℃以下的溫度，空氣的至少一部分從熱交換器的中間位置被取出，在冷壓縮機中被壓縮，被輸送回到熱交換器，并且在塔系統中分離。

-被輸送到塔系統的空氣的至少35%、優選至少40%、或甚至至少50%在第一渦輪中膨脹到第三塔或第四塔的壓力。

-第一渦輪的入口溫度低于冷壓縮機的入口溫度。

根據本發明的另一個目的，提供了一種通過低溫蒸餾來分離空氣的設備，該設備包括：塔系統，其具有第一塔、第二塔和第三塔；熱交換器；用于將經凈化、冷卻后的空氣從熱交換器輸送到第一蒸餾塔的裝置，所述空氣在第一蒸餾塔中被分離成氧增濃液體和氮增濃氣體；用于將氧增濃液體或從其衍生的液體從第一塔輸送到在比第一塔的壓力低的壓力下工作的第二塔的頂部冷凝器的管道，所述第二塔具有底部再沸器；用于將液體從第二塔的底部輸送到在比第二塔的壓力低的壓力下工作的第三塔的中間位置的管道；用于將氮增濃液體從第二塔的頂部輸送到第三塔的頂部的管道；用于從第三塔的底部取出富氧液體的管道；用于對富氧液體加壓的泵；用于將加壓富氧液體輸送到熱交換器以通過與空氣換熱而氣化的管道，所述設備的特征在于，其包括用于將氧增濃液體從第二塔的頂部冷凝器輸送到第二塔的中間位置以在其中進行分離的管道。

該設備還可包括

-加壓裝置，其可以是泵和/或流體靜壓力，用于在第二塔的中間位置上游對來自頂部冷凝器的液體加壓。

-渦輪以及用于將空氣從熱交換器輸送到渦輪的管道和用于將膨脹空氣從渦輪輸送到第三塔和/或第四塔的管道。

-第四塔，其適于將氧增濃液體從第四塔輸送到頂部冷凝器。

-第四塔定位在第三塔上方或第二塔上方。

本發明的一個優點在于，通過將大量膨脹空氣輸送到第二塔或（在存在的情況下）第四塔，使輸送到第二塔的液體回流量減小。因此，由于所產生的氣態氮的量是恒定的，應理解的是，通往低壓塔的給料流和回流與通常情況相比將被較大程度地過冷卻，以使得存在較少的閃蒸。

與輸送到第二塔或（在存在的情況下）第四塔的空氣的高渦輪流量有關的另一個優點在于，渦輪溫度可以較低且因此可在渦輪出口處形成液體。在這種情況下，大約4.5%的膨脹空氣在渦輪中液化。這意味著更多給送空氣能以氣態形式被輸送到蒸餾塔。

附圖說明

將參照附圖更詳細地描述本發明。