通过低温蒸馏分离空气的方法和装置制造方法及图纸

在使用由在第一压力下运行的第一塔(101)和在第二压力下运行的第二塔(102)组成的塔系统通过低温蒸馏分离空气的方法中，将压缩到高于第一压力的第三压力的构成送往所述塔系统的空气的75％至98％的第一空气流(1)送往第一塔，将构成送往所述塔系统的空气的5％至25％的第二空气流(33)压缩到高于第二压力但低于第三压力的第四压力，送往第二塔，第三塔(103)分离富氩料流，且送往第二塔的空气(20)构成送往所述塔系统的总空气的10％至25％。往所述塔系统的总空气的10％至25％。往所述塔系统的总空气的10％至25％。

【技术实现步骤摘要】
通过低温蒸馏分离空气的方法和装置
[0001]本专利技术涉及通过低温蒸馏分离空气的方法和装置。
[0002]关于杂质的所有百分比是摩尔百分比。
[0003]已知的是，在由在第一压力下运行的第一塔和在低于第一压力的第二压力下运行的第二塔组成的塔系统中分离空气。来自第一塔的塔顶气体用于加热第二塔的底部。第二塔可为两段并可连向氩气分离塔。
[0004]通常，将所有空气压缩到高于第一压力的压力，通过与水直接接触冷却，在这一压力下纯化并一分为二。将一部分送往第一塔，另一部分在增压泵中增压并通过与塔系统的液体产物的热交换液化，该液体产物被汽化，并送往第一塔和任选送往第二塔。在这种配置中，只有单个吸附单元用于纯化以除去水和二氧化碳和其它次要杂质。
[0005]通过将气态或液态空气送往第一塔的涡轮机和/或通过将空气送往第二塔的涡轮机使该装置保持冷。
[0006]US4964901描述了一种方法，其中单个空气压缩机产生在两种不同压力下的空气，其在这些不同压力下纯化并送往塔系统。
[0007]该方法产生相对较低纯度的氧气并且没有产生氩气。
[0008]EP1357342 A1描述了一种三塔法，其具有氩气塔，向其供给在两种不同压力下的纯化空气，所用压力明显高于根据本专利技术使用的压力。
[0009]根据本专利技术，通过使用氩气分离塔和生产纯(>99％，优选>99.5％)氧，令本领域技术人员惊讶的是，已经发现，空气分离装置仍可具有低压空气直接进入塔系统的低压塔的高注入，所述塔系统包括一个在比另一个塔低的压力下运行的塔。
[0010]根据本专利技术的一个主题，提供一种使用塔系统通过低温蒸馏分离空气的方法，所述塔系统由在第一压力下运行的第一塔和在低于第一压力的第二压力下运行的第二塔组成，第一塔的顶部热耦合到第二塔的底部，其中：i)将构成送往所述塔系统的空气的75％至98％的第一空气流压缩到在5至6bar abs之间并高于第一压力的第三压力、冷却并在第三压力下送往第一吸附单元以纯化除去水和二氧化碳，并将纯化的第一料流送往第一塔和任选送往第二塔；
[0011]ii)将构成送往所述塔系统的空气的2％至25％或甚至5％至25％的第二空气流压缩到在1.2至2bar abs之间并高于第二压力但低于第三压力的第四压力，优选在空气冷却塔中通过直接接触冷却、在第四压力下送往第二吸附单元以纯化除去水和二氧化碳，并将纯化的第二料流送往第二塔；
[0012]iii)在第一塔中分离空气以形成富氧液体(liquid)和富氮气体(gas)
[0013]iv)将富氧液体和富氮液体从第一塔送往第二塔；
[0014]v)从所述塔系统取出具有大于99％，优选99.5％氧纯度的液体、压缩、然后通过与至少一部分第一空气流的热交换汽化；
[0015]vi)将富氩气体从第二塔送往第三塔并从第三塔的顶部取出富氩流体(fluid)；
[0016]vii)送往第二塔的空气构成送往所述塔系统的总空气的10％至25％；和
[0017]viii)富氩流体含有第一和第二空气流中所含的氩气的20％至80％。
[0018]根据其它任选方面：
[0019]·
富氩流体含有第一和第二空气流中所含的氩气的45％至75％；
[0020]·
所述装置的氧气产率大于95％；
[0021]·
第一空气流通过在第一冷却塔中与第一水流直接接触冷却，且第二空气流通过在第二冷却塔中与第二水流直接接触冷却，将源自所述塔系统的氮气送往水冷却塔并将水冷却塔中的冷却水送往第一和第二空气冷却塔；
[0022]·
冷却水在水冷却塔和第二空气冷却塔之间冷却，以使送往第二空气冷却塔的水比送往第一空气冷却塔的水冷；
[0023]·
空气在第一空气冷却塔中冷却到比空气在第二空气冷却塔中冷却到的温度高至少5℃，优选至少8℃的温度；
[0024]·
空气在第一冷却塔中冷却到比空气在第二冷却塔中冷却到的温度高最多30℃，优选最多12℃的温度；
[0025]·
第一纯化流在所述塔系统上游在第一热交换器中通过与源自塔系统的第一氮气流的热交换冷却，且第二纯化流在所述塔系统上游在第二热交换器中通过与源自塔系统的第二氮气流的热交换冷却；
[0026]·
第二纯化流在所述塔系统上游在第二热交换器中通过仅与源自塔系统的第二氮气流的热交换冷却；
[0027]·
第二氮气流在其离开塔后没有经过另一热交换器的温度下引入第二热交换器；
[0028]·
第一纯化流在所述塔系统上游在第一热交换器中通过与源自塔系统的第一氮气流以及与从塔系统取出的加压液体的热交换冷却，并且所述液体在第一热交换器中汽化；
[0029]·
第二空气流在第二吸附单元和第二塔之间没有膨胀或增压；
[0030]·
第一空气流的至少一部分在第一吸附单元和第一塔之间没有膨胀或增压；
[0031]·
第一空气流的一部分在第一吸附单元和第一塔之间增压，然后膨胀；
[0032]·
第一空气流的一部分在涡轮机中膨胀，然后以气体和/或液体形式送往第一塔；
[0033]·
将总空气的至少14摩尔％送往第二塔；
[0034]·
在与源自第一塔的富氧液体流相同的塔位(level of column)将纯化的第二料流送往第二塔以供分离；
[0035]·
在与源自第一塔并在第三塔的塔顶冷凝器中汽化的富氧液体流相同的塔位将纯化的第二料流送往第二塔以供分离；
[0036]·
将全部纯化的第一料流送往第一塔和任选送往第二塔；
[0037]·
将全部纯化的第二料流送往第二塔；
[0038]·
将全部在第二塔的顶部取出的氮气通过与空气的热交换加热；
[0039]·
所述塔系统不包含在低于第二塔的压力下运行的塔；
[0040]·
第三压力在5至6bars abs之间。
[0041]根据本专利技术的另一主题，提供一种通过低温蒸馏分离空气的装置，其使用由在第一压力下运行的第一塔和在低于第一压力的第二压力下运行的第二塔组成的塔系统，第一塔的顶部热耦合到第二塔的底部；第一吸附单元；第二吸附单元；用于将压缩到高于第一压力的第三压力的构成送往所述塔系统的空气的75％至98％的第一空气流送往冷却设备、然
后在第三压力下送往第一吸附单元以纯化除去水和二氧化碳的设备(means)和用于将全部纯化的第一料流送往第一塔和任选送往第二塔的设备；用于将压缩到在1.2至2bar abs之间并高于第二压力但低于第三压力的第四压力的构成送往所述塔系统的空气的5％至25％的第二空气流在第四压力下送往第二吸附单元以纯化除去水和二氧化碳的设备和用于将全部纯化的第二料流送往第二塔的设备，第一塔包含热和质量交换设备以分离空气以形成富氧液体和富氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.使用塔系统通过低温蒸馏分离空气的方法，所述塔系统由在第一压力下运行的第一塔(101)和在低于第一压力的第二压力下运行的第二塔(102)组成，第一塔的顶部热耦合到第二塔的底部，其中：i.将构成送往所述塔系统的空气的75％至98％的第一空气流(1)压缩到高于第一压力的第三压力、冷却并在第三压力下送往第一吸附单元(6)以纯化除去水和二氧化碳，并将纯化的第一料流送往第一塔和任选送往第二塔；ii.将构成送往所述塔系统的空气的2％至25％的第二空气流(33)压缩到在1.2至2bar abs之间并高于第二压力但低于第三压力的第四压力，优选在空气冷却塔(36)中通过直接接触冷却、在第四压力下送往第二吸附单元(38)以纯化除去水和二氧化碳，并将纯化的第二料流送往第二塔；iii.在第一塔中分离空气以形成富氧液体(41)和富氮气体；iv.将富氧液体(41)和富氮液体(49、53)从第一塔送往第二塔；v.从所述塔系统取出具有大于99％，优选99.5％氧纯度的液体(59)、压缩、然后通过与至少一部分第一空气流(22、29)的热交换汽化；vi.将富氩气体(58)从第二塔送往第三塔(103)并从第三塔的顶部取出富氩流体；vii.送往第二塔的空气(120)构成送往所述塔系统的总空气的10％至25％；和viii.富氩流体含有第一和第二空气流(1、33)中所含的氩气的20％至80％。2.根据权利要求1的方法，其中所述富氩流体含有第一和第二空气流(1、33)中所含的氩气的45％至75％。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述装置的氧气产率大于95％。4.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于第一空气流(1)通过在第一冷却塔(4)中与第一水流直接接触冷却，且第二空气流(33)通过在第二冷却塔(36)中与第二水流直接接触冷却，将源自所述塔系统的氮气(63)送往水冷却塔(91)并将水冷却塔中的冷却水(94、95)送往第一和第二空气冷却塔。5.根据权利要求4的方法，其中冷却水在水冷却塔(91)和第二空气冷却塔(36)之间冷却，以使送往第二空气冷却塔的水比送往第一空气冷却塔的水冷。6.根据权利要求4或5的方法，其中空气在第一空气冷却塔(4)中冷却到比空气在第二空气冷却塔(36)中冷却到的温度高至少5℃，优选至少8℃的温度。7.根据权利要求4、5或6的方法，其中空气在第一冷却塔(4)中冷却到比空气在第二冷却塔(36)中冷却到的温度高最多30℃，优选最多12℃的温度。8.根据前述权利要求之一的方法，其中第一纯化流在所述塔系统上游在第一热交换器(80)中通过与源自塔系统的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：