[發明專利]使用補充制冷循環的分離空氣方法及系統

有效

• 申請號: 201380074648.7
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN105008836B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: J.J.勞赫;A.M.瓦塔;H.吳;D.R.帕斯尼克;S.J.多德
• 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72001
• 代理人: 王瑋,胡斌

1.一種分離空氣的方法，包括以下步驟：

在空氣分離設備中進行低溫精餾工藝，所述空氣分離設備包括將壓縮和凈化的進料空氣流冷卻至適用于所述進料空氣流精餾的溫度的主換熱器，以及構造成精餾壓縮、凈化和冷卻的空氣來產生至少一個液體產物流的蒸餾塔系統；

經由補充制冷回路提供所述空氣分離設備所需的制冷的一部分來產生所述至少一個液體產物流，所述補充制冷回路包括將壓縮和凈化的進料空氣流的一部分作為工作流體的填充流；構造成進一步壓縮所述工作流體的壓縮機區段；以及構造成使壓縮的所述工作流體膨脹來生成冷卻的工作流體流的渦輪膨脹器區段，所述補充制冷回路構造成引導所述冷卻的工作流體流經過所述主換熱器；

在所述主換熱器中加熱所述冷卻的工作流體來給予所述空氣分離設備所需的部分的制冷；

在經過所述主換熱器之后，將所述工作流體再循環至所述補充制冷回路的壓縮機區段；以及

除去所述渦輪膨脹器區段上游的補充制冷回路中的工作流體的一部分，從而減小由所述補充制冷回路給予的制冷以及至少一個液體產物流的產量；而且將工作流體加入所述壓縮機區段上游的補充制冷回路，從而增加由所述補充制冷回路給予的制冷以及所述至少一個液體產物流的產量；

其中以使所述補充制冷回路內的入口壓力調整為與所述液體產物流的期望產量相當的方式進行從所述補充制冷回路除去所述工作流體和將所述工作流體加入所述補充制冷回路，所述工作流體于所述補充制冷回路內在大致恒定的體積流量下循環，且跨越所述壓縮機區段的壓力比保持大致恒定。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，除去所述渦輪膨脹器區段上游的補充制冷回路中的工作流體的一部分的步驟還包括排放所述補充制冷回路中的所述工作流體的一部分來將所述補充制冷回路中的工作流體保持為處于或低于規定的最高壓力。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：排放所述補充制冷回路的渦輪膨脹器區段下游的所述補充制冷回路中的所述工作流體的一部分來將所述補充制冷回路中的工作流體保持為處于或低于規定的最高壓力且保持引導至所述主換熱器的冷卻的工作流體處于或低于規定的最高溫度。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將工作流體加至所述壓縮機區段上游的所述補充制冷回路的步驟還包括將補充的工作流體流加至所述補充制冷回路來保持所述壓縮機區段的入口壓力處于或高于規定的最低壓力。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將工作流體加入所述壓縮機區段上游的補充制冷回路的步驟還包括調制填充到所述補充制冷回路的工作流體的供應來調整所述壓縮機區段的入口壓力。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：調整所述壓縮機區段中的壓縮機導葉來保持跨越所述壓縮機區段的大致恒定的壓力比。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括調整所述渦輪膨脹器區段中的渦輪噴嘴來保持所述補充制冷回路中的大致恒定的體積流量的步驟。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：通過控制器控制所述工作流體的除去、所述工作流體的加入、壓縮機導葉的調整，以及渦輪噴嘴的調整來可操作地控制所述空氣分離設備所需的補充制冷量來產生所述至少一個液體產物流，以保持跨越所述壓縮機區段的大致恒定的壓力比，以及所述補充制冷回路中的大致恒定的體積流量。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進行所述低溫精餾工藝的步驟還包括以下步驟：

壓縮和凈化空氣進料流來產生所述壓縮和凈化的進料空氣流；

將所述壓縮和凈化的進料空氣流分成第一壓縮空氣流和第二壓縮空氣流；

進一步壓縮、冷卻和膨脹所述第一壓縮空氣流和第二壓縮空氣流來分別形成第一進入液流和第二進入液流，且將所述第一進入液流和第二進入液流引入所述蒸餾塔系統中；以及

在蒸餾塔系統中將所述進入流分餾成其構成部分，以產生多個產物流和廢物流，包括所述至少一個液體產物流。