一种空气分离单元及方法技术

本发明专利技术涉及一种空气分离单元及方法，所述装置包括中压塔(1)和低压塔(2)、但不包括生产氩的塔，所述低压塔包括至少四个蒸馏区段(24，25，26，27，28)，其中该低压塔的至少第一中间蒸馏区段(25)被辅助外壳所包绕，围绕该辅助外壳限定了空间，该空间沿着该塔的径向方向被划分成下部部段和上部部段，所述一个或多个中间区段被定位在该低压塔的中间部分中，该第一中间区段的容量大于至少一个相邻区段(24，26)的容量。

【技术实现步骤摘要】
一种空气分离单元及方法
本专利技术涉及一种空气分离单元及方法。
技术介绍
在空气分离单元的设计过程中，通常需要根据客户要求的改变来修改其设计。例如，客户可能在该单元已经被设计成不生产氩、或者甚至已经以没有氩塔的形式存在时意识到他需要生产氩。解决该问题的一种方式是设计具有能够生产氩但在不需要氩时将富氩气体排放到残余氮中的塔的单元。另外，还可能增大低压塔的尺寸。这两种解决方案意味着会增加投资成本。允许进行氩生产的空气蒸馏设施一般由中压塔构成，该中压塔典型地在约6巴的绝对压力下运行、上部安装了典型地在稍微高于大气压下运行的并且联接到不纯氩生产塔上的低压塔。蒸发器-冷凝器使蒸气位于中压塔的顶部处，该蒸气基本上由与来自低压塔的基本上由纯氧组成的底部液体处于热交换关系的纯氮组成。该低压塔包括蒸馏区段、正好在其上方的第一中间蒸馏区段、以及在该第一个中间蒸馏区段上方的若干(通常为两个或三个)区段。这些蒸馏区段各自是由“交叉波纹”型结构填料包块构成的。如众所周知的，交叉波纹填料包块是由一捆波纹塔板制成的，这些波纹塔板各自被安排在大致竖直的平面中并且彼此相抵靠包装，每个塔板具有大致矩形的形状。这些塔板是倾斜成波纹状的，并且这些波纹的倾斜方向从一个塔板到下一个塔板反向。所有这些塔板都具有相同的高度，而所有这些塔板的长度或水平尺寸从一端塔板情况下的最小值增大至中间塔板情况下的最大值再减小至另一端塔板的相同最小值。这些区段各自是连续的填料区段，即是由直接堆叠在彼此顶部上的多个基本包块而没有中间流体再分配设备的区段，每个基本包块绕该塔的轴线相对于两个相邻层旋转90°。如EP-A-0664144中描述的第一中间蒸馏区段具有比其他区段更小的截面并且因此在该低压塔的中间在该区段的边缘与该塔的主要外壳之间具有环形截面的空间。EP-A-1108965和US-A-5339648也描述了一种根据权利要求1的前序部分所述的单元。在EP-A-0664144中，该塔被设计成使得可以将大多数富氩蒸气从挡板下方的该环形截面的空间中抽出，该挡板将该空间划分成下部部段和竖直方向上部部段。然后该蒸气被供给至氩塔中。还使该氩塔中的底部液体返回到该下部部段，在该下部部段大部分富氩蒸气被抽出。来自该氩塔顶部处的冷凝器的汽化富液被输送到该空间的上部部段。该第一中间蒸馏区段是通过多个分配器与相邻区段分离开的。因此，与氩的生产相关联的从该塔抽取气体以及将气体供应给该塔对该塔的高度没有任何要求。可以实现这个第一中间蒸馏区段的较小直径而无需增大该塔的直径，因为这个区段的大小不是设计关键。确切地，相当大量的气体流动到该氩塔中，并且因此不通过这一区段。根据现有技术，当该设施被设计成不生成氩时，不安装该截面减小的区段。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是设计一种适用于生产或不生产氩的低压塔。理念是使用具有截面减小的第一中间蒸馏区段、带或不带氩生产的塔，并且更改这一区段中的填料的密度，其中在不包括氩生产的情况下，填料密度较低并且在包括氩生产的情况下，填料密度较高。本专利技术能够使用用于具有带或不带氩生产的低压塔的标准模型。这意味着可能使包括流体供应管线的冷箱的架构进一步标准化。因此可以缩短交付给客户的提货时间，因为在决定是否需要生产氩之前就能够制造该塔。已知的做法是通过改变填料的几何形状来增加填料区段的容量，如文件EP-A-0707885所述。根据本专利技术的一个目的，提供了一种使用低温蒸馏的空气分离单元，包括与低压塔热联通的中压塔，该低压塔具有一个外壳和至少四个蒸馏区段，每个蒸馏区段是由一叠交叉波纹型结构填料包块构成的，每个包块包括一捆矩形波纹塔板，该低压塔的至少一个第一中间蒸馏区段被辅助外壳所包绕，围绕该辅助外壳界定了一个空间，该空间在该塔的径向方向上被划分成下部部段和上部部段，该一个或多个中间区段被定位在该低压塔的中间部分中，其特征在于，该第一中间区段的容量大于至少一个相邻区段的容量、或甚至大于该塔的其他区段的容量，并且不包括用于将一种流体从该低压塔的一个中间高度输送至另一塔以在该另一塔中进行分离的装置。根据本专利技术的另一个目的，该单元包括：-在该外壳中的、旨在将该上部部段和该下部部段与该塔的外部联通的多个开口，这些开口已经被封堵。-第二和第三中间蒸馏区段，该第二和第三中间蒸馏区段以一种方式安排成使得在使用时，该第二区段位于该第一中间区段上方并且该第三区段位于该第二中间区段上方，并且包括处于该第一和第二中间区段之间的空间内的第一开口、处于该第二和第三中间区段之间的空间内的第二开口、以及处于该第三区段上方的空间内的第三开口，该第一、第二和第三开口被设计成有待连接到液体输入管上，该第一或该第三开口是封堵的并且该第二开口是打开的。-如以上权利要求之一所述的单元，其中，该第一中间区段中的填料具有的密度比这些相邻区段中的至少一者的密度小了至少50m2/m3。-该第一中间区段中的填料具有的几何形状与这些相邻区段中的至少一者的几何形状不同。-该中压塔是通过在该低压塔的底部中的冷凝器-再沸器与该低压塔热联通的。根据本专利技术的另一目的，提供了一种空气分离单元，该空气分离单元包括与如上所述的低压塔热联通的中压塔，该中压塔不包括用于将一种流体从该低压塔的中间高度输送至另一塔以在该另一塔中进行分离的装置。根据本专利技术的另一个目的，提供了一种通过低温蒸馏来分离空气的方法，其中将有待分离的空气输送至如以上权利要求之一所述的单元的中压塔，将富含氧的液体和富含氮的液体从该中压塔输送至该低压塔，将富含氮的流体从该低压塔的顶部抽取出来并且将富含氧的流体从该低压塔的底部抽取出来，并且在该低压塔的中间高度处不抽取流体来输送到另一个塔。在此所使用的术语“富液”是专业术语，是指一种与空气相比富含氧的液体。在一般情况下，有利的是设计出与所要求的产品无关的中压塔和低压塔的底部(至少一个区段)的标准化版本，并且根据客户要求来设计该低压塔的其余部分。附图说明图1示意性地描绘了根据本专利技术的被适配成不生产氩地使用的空气蒸馏单元低压塔，图2示意性地描绘了被适配成在生产氩的情况下使用的空气蒸馏单元低压塔。具体实施方式空气蒸馏设施(在图1中描绘出其低压塔)是由中压塔1构成的，该中压塔典型地在约6巴的绝对压力下运行、上部安装了典型地在稍微高于大气压下运行的低压塔2。注意，不存在用于生产不纯的或纯的氩的任何塔。蒸发器-冷凝器4将蒸气维持在塔1的顶部，该蒸气基本上由与来自塔2底部的基本上由纯氧组成的液体处于热交换关系的纯氮组成。塔1接收有待分离的经加压且净化的空气并且产生富含氧的液体流和富含氮的液体流，这两者都被输送至低压塔2。图1中的图示是高度示意性的并且本质上目的是示出该设施的流体入口/出口以及其限定的蒸馏区段。低压塔2的主要外壳包括六个蒸馏区段，即：·包括在该塔的液体出口10的底部与第一中间蒸馏区段25之间的下部蒸馏区段24·正好在区段24上方的第一中间蒸馏区段25，两者之间具有分配器(未示出)，该第一中间蒸馏区段在液体入口6的下方，该第一中间蒸馏区段的截面小于下部区段的截面·在第一和第三中间蒸馏区段之间的第二中间蒸馏区段26·在第二中间区段与上部蒸馏区段28之间的第三中间蒸馏区段27，·包括在第三中间蒸馏区段与尖塔区段之间的上部蒸馏区段28·尖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气分离单元，包括与低压塔(2)热连接的中压塔(1)，该低压塔(2)具有椭圆形外壳和至少四个蒸馏区段(24，25，26，27，28，29)，每个蒸馏区段由一叠交叉波纹型结构填料包块构成，每个包块包括一捆矩形波纹塔板，该低压塔的至少一个第一中间蒸馏区段(25)被辅助椭圆形外壳所包绕，围绕该辅助椭圆形外壳界定了空间，该空间在该塔的径向方向上被划分成下部部段和上部部段，该一个或多个中间区段位于该低压塔的中间部分中，其特征在于，该第一中间区段的容量大于至少一个相邻区段的容量、或甚至大于该塔的其他区段的容量，并且不包括用于将流体从该低压塔的一个中间高度输送至另一塔以在该另一塔中进行分离的装置。

【技术特征摘要】
1.一种空气分离单元，包括与低压塔(2)热连接的中压塔(1)，该低压塔(2)具有椭圆形外壳和至少四个蒸馏区段(24，25，26，27，28，29)，每个蒸馏区段由一叠交叉波纹型结构填料包块构成，每个包块包括一捆矩形波纹塔板，该低压塔的至少一个第一中间蒸馏区段(25)被辅助椭圆形外壳所包绕，围绕该辅助椭圆形外壳界定了空间，该空间在该塔的径向方向上被划分成下部部段和上部部段，该一个或多个中间区段位于该低压塔的中间部分中，其特征在于，该第一中间区段的容量大于至少一个相邻区段的容量、或甚至大于该塔的其他区段的容量，并且不包括用于将流体从该低压塔的一个中间高度输送至另一塔以在该另一塔中进行分离的装置。2.如权利要求1所述的空气分离单元，包括在该椭圆形外壳中的、旨在将该上部部段和该下部部段与该塔的外部连接的多个开口，这些开口已经被封堵。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪条英，
申请(专利权)人：汪条英，
类型：发明
国别省市：浙江,33