用于通过低温蒸馏来分离空气的方法技术

一种在塔系统中通过低温蒸馏来分离空气的方法，该塔系统包括第一塔(K1)和第二塔(K2)，该第一塔在第一压力下操作，该第二塔在低于第一塔的第二压力下操作，空气流(11)在冷却后通过升向热交换器的冷端而离开所述热交换器并进入第一塔时的温度T1比空气流的露点高至少1℃、优选地高至少2℃。优选地高至少2℃。优选地高至少2℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过低温蒸馏来分离空气的方法
[0001]本专利技术涉及一种通过低温蒸馏来分离空气的方法。
[0002]分离设备通常包括：交换管线，其中，待蒸馏的空气被至少两种蒸馏产物冷却；以及塔系统，该塔系统包括第一塔和第二塔，该第一塔在第一压力下操作，该第二塔在比第一塔中的压力低的第二压力下操作。
[0003]第一塔的顶部热联接至第二塔的底部。
[0004]WO 19126927描述了一种用于通过低温蒸馏来分离空气的设备，其中，主交换管线位于蒸馏塔系统的下方，并且交换器的热端朝向底部定位。
[0005]旨在用于第一塔的空气在交换管线中冷却，然后被送至第一塔。
[0006]在冷却期间，该空气在主交换管线中自底向上部分地冷凝。必须确保所获得的液体被气体恰当地输送，以避免液体滞留在交换管线中，并且因此避免氧气和空气次要杂质(典型地为C
n
H
m
)局部富集的任何可能性，局部富集会带来安全风险。
[0007]获得足够的气体速度(包括在减少操作期间)涉及使旨在用于第一塔的空气产生显著的压力降，这就能量而言成本高昂。
[0008]在空气分离设备中，来自第一塔的底部液体(RL)膨胀并且被送至第二塔的中间点。来自第一塔的顶部液体(PL)膨胀并且被送至第二塔的顶部。两种液体在热交换器中被来自第二塔的顶部气体过冷。
[0009]在该交换器(被称为过冷却器、特别是呈交叉流构型)中，被称为贫液体PL的富氮顶部液体和被称为富液体RL的富氧底部液体在两个不同的区段中被冷却，仿佛存在两个串联的交换器。这意味着富氧液体被冷却到的温度高于来自第一塔的顶部液体的进入温度。在此构型中，残余氮气中可用的冷并非完全被提取。
[0010]CRC出版社2007出版的Kerry的Industrial Gas Handbook[工业气体手册]的第96页展示了常规过冷却器。简化附图起见，并不总是在专利或其他文献中展示流体的精确定位。
[0011]此外，简单起见，来自鼓风机涡轮的排气被直接送到第二塔中。相对较热的气体被送到第二塔中。
[0012]这样的结果是减少了冷流体的冷却回收、并且使得必须对离开主交换管线并去向第一塔的底部的空气进行部分冷凝(典型地大约1％到2％)。
[0013]本专利技术包括向塔馈送至少一个空气流(包括在设备的减少操作期间)，该至少一个空气流的温度比空气流的露点高1℃或甚至2℃。这种实施方式使得可以避免旨在用于第一塔的空气在主交换管线中冷凝。因此，空气以比其露点高1℃或甚至2℃的温度离开主交换管线。
[0014]确保旨在用于第一塔的空气足够高于露点的一种方式是对进入蒸馏系统中的某些流体以及蒸馏系统内部的流体加深冷却。在这种情况下，可以设计出具有非常小的压力降的交换管线，而无需考虑与安全相关的液体输送标准。
[0015]这关系到从蒸馏产生的流体(残余的氮气、氧气、在第二压力下的比残余的氮气更纯的氮气)中回收尽可能多的冷。
[0016]确保旨在用于第一塔的空气足够高于露点的一个变体在于修改过冷，以便降低液体进入第二塔时的温度。
[0017]在过冷却器中，对富氧液体加深冷却，使得富氧液体以比该富氧液体的进入温度更低的温度离开。因此，在过冷却器中存在共享区域，在该共享区域中，两种液体同时被来自第二塔的至少一个氮气流冷却。
[0018]根据另一变体，在交换管线中，来自涡轮的排气被送回到交换管线，以便冷却残余的氮气(并且可选地来自第二塔的更纯的氮气)和氧气。
[0019]根据本专利技术的一个目的，提供了一种在塔系统中通过低温蒸馏来分离空气的方法，该塔系统包括第一塔和第二塔，第一塔在第一压力下操作，第二塔在低于第一压力的第二压力下操作，第一塔的顶部热联接至第二塔的底部，其中：
[0020]i)在热交换器中冷却被纯化为水和二氧化碳的空气流并且将其以气态形式送至第一塔
[0021]ii)从第一塔的底部抽取富氧液体并且将其在过冷却器中过冷之后送至第二塔
[0022]iii)从第一塔的上部抽取富氮液体并且将其在过冷却器中过冷之后送至第二塔
[0023]iv)从第二塔抽取富氮气体和富氧流体并且将其在热交换器中加热
[0024]v)热交换器定位在第一塔下方，第一塔进而定位在第二塔下方，空气流通过在热交换器中上升而冷却，其特征在于，
[0025]vi)空气流离开热交换器并进入第一塔时的温度T1比该空气流的露点高至少1℃、优选地高至少2℃。
[0026]根据其他可选方面：
[0027]·
被纯化为水和二氧化碳的另一个空气流在热交换器中被冷却，以温度T2离开热交换器，在涡轮中膨胀，以温度T3返回热交换器并且在该交换器中被冷却至温度T4，然后以气态形式被送至第二塔，温度T2高于T1。
[0028]·
T4比膨胀的流的露点高至少1℃、优选地高至少2℃
[0029]·
T4高于、低于或等于T1
[0030]·
在第二压力下被纯化为水和二氧化碳的另一个空气流在热交换器中被冷却至比其露点高至少1℃、优选地高至少2℃的温度并且在未膨胀的情况下被送至第二塔
[0031]·
富氧液体在过冷却器中被冷却至比富氮液体进入该过冷却器时的温度低的温度，这两种被过冷的液体各自在相应的阀中膨胀，然后被送至第二塔
[0032]·
第一塔以及潜在地第二塔仅通过气态空气流被馈送空气
[0033]·
第一塔和第二塔仅产生气态流作为最终产物
[0034]·
热交换器和过冷却器由钎焊在一起的铝板的单个本体构成
[0035]·
旨在用于第一塔的、通过在热交换器中冷却而被纯化为水和二氧化碳的空气流的压力降不超过120mbar、或甚至不超过100mbar
[0036]·
在第一塔的中间高度处抽取的液体流在过冷却器中被过冷至中间温度并且被送至第二塔，该中间温度介于富氧液体在过冷却器的出口处的温度与富氮液体在过冷却器的出口处的温度之间。
[0037]本专利技术将参考附图以更详细的方式进行描述。
[0038][图1]示出了根据本专利技术的方法。
[0039]该方法使用包括第一塔K1和第二塔K2的塔系统，该第一塔在第一压力下操作，该第二塔在低于该第一压力的第二压力下操作。第一塔K1通过第二塔K2的底部蒸发器热联接至第二塔。
[0040]第一塔定位在第二塔K2的下方，并且第一塔的顶部热联接至第二塔的底部。铝钎焊板式热交换器E定位在第一塔K1的下方。
[0041]空气流1被压缩机3压缩至第一压力、被冷却器5冷却并且在纯化单元7中被纯化为水和二氧化碳。为了被冷却，空气被送至热交换器E的热端(在交换器的底部处)并且升向顶部，因为交换器的冷端位于顶部处。
[0042]纯化后的空气9在热交换器E中冷却并且以温度T2被一分为二，该温度是交换器E的中间温度。空气的一部分11继续在交换器中冷却至温度T1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在塔系统中通过低温蒸馏来分离空气的方法，该塔系统包括第一塔(K1)和第二塔(K2)，该第一塔在第一压力下操作，该第二塔在低于该第一压力的第二压力下操作，该第一塔的顶部热联接至该第二塔的底部，其中：i)在热交换器(E)中冷却已经被纯化为水和二氧化碳的空气流(11)并且将其以气态形式送至该第一塔ii)从该第一塔的底部抽取富氧液体(10)并且将其在过冷却器(S)中过冷之后送至该第二塔iii)从该第一塔的上部抽取富氮液体(12)并且将其在该过冷却器中过冷之后送至该第二塔iv)从该第二塔抽取富氮气体(15)和富氧流体(17)并且将其在该热交换器中加热v)该热交换器定位在该第一塔下方，该第一塔进而定位在该第二塔下方，该空气流通过在该热交换器中上升而冷却，其特征在于，vi)该空气流(11)离开该热交换器并进入该第一塔时的温度T1比该空气流的露点高至少1℃。2.如权利要求1所述的方法，其中，该空气流(11)离开该热交换器并进入该第一塔时的温度T1比该空气流的露点高至少2℃。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，已经被纯化为水和二氧化碳的另一个空气流(13)在该热交换器(E)中被冷却，以温度T2离开该热交换器，在涡轮(T)中膨胀，以温度T3返回该热交换器并且在该交换器中被冷却至温度T4，然后以气态形式被送至该第二塔(K2)，该温度T2高于T1。4.如权利要求3所述的方法，其中，T4比膨胀的流(13)的露点高至少1℃。5.如权利要求4所述的方法，其中，T4比该膨胀的流(13)的露点高至少2℃。6.如权利要求1所述的方法，其中，在该第二压力下被纯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯诺瓦，
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：