空气分离制造技术

本发明专利技术涉及空气分离的方法和设备。将经冷却和纯化的空气以至少部分为蒸气态的形式引入高压精馏器６中并在其中分离成富氧液态空气和氮。将如此分离的氮的一部分在再沸器－冷凝器１２中冷凝并将另一部分在再沸器－冷凝器１６中冷凝。将一些冷凝液在精馏器６中用作回流液，并将其余的冷凝液在低压精馏器４中用作回流液。富氧液态空气由精馏器６的底部取出并在精馏器４中被分离成氧和氮。富氩液态氧流由精馏器４通过出口４２排出并在另一个精馏器１８中被分离成氩和氧馏分。精馏器１８由再沸器－冷凝器１６再沸。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及分离空气的方法和设备。工业上分离空气的最重要的方法是精馏法。最常用的空气分离循环包括以下步骤将空气流压缩，通过除去水蒸汽和二氧化碳而将得到的压缩空气流纯化，和通过与返回产物流进行热交换将压缩空气流预冷却至适于对其进行精馏的温度。精馏在所谓“双精馏塔”中进行，所述双精馏塔包括高压精馏塔和低压精馏塔，即两个塔之一在比另一个高的压力下工作。如果不是全部，也是大部分的空气被引入高压塔中，并被分离成富氧液态空气和液态氮蒸气。将氮蒸气冷凝。将部分冷凝液在高压塔中用作液态回流液。将富氧液体由高压塔的底部排出、低温冷却并通过节流阀或减压阀引入低压塔的中间区域。富氧液体在低压塔中被分离成基本纯的氧和氮产品。这些产品以蒸气态从低压塔中排出并形成回流，通过该工艺，输入空气流被热交换。低压塔的液态回流液通过利用来自高压塔的冷凝液的余部、将其低温冷却并通过节流阀或减压阀使其流入低压塔的顶部来提供。按常规，在低压塔底部的液态氧用来在高压塔顶部进行冷凝。因此，来自高压塔顶部的氮蒸气与低压塔底中的液态氧进行热交换。足够的液态氧能被蒸发，从而满足低压塔再沸的需要，并能以良好收率获得纯气态氧产品。此常规方法的替代方法是用部分原料空气来为在低压塔底部的第一再沸器-冷凝器中使液体再沸提供所需的热量。该替代法消除了高压塔顶部和低压塔底部之间的连接。因此可以降低两个塔之间的操作压力比，因而降低了空气分离过程的能量要求。在高压塔中分离的氮通过在第二再沸器-冷凝器中与从低压精馏塔的中间物质交换区排出的液体进行热交换而被冷凝。此种替换法称作“双再沸器”法。双再沸器法的一个缺点是难于通过将由低压精馏塔排出的富氩氧流精馏获得氩产品。为了有效地制备这样的氩产品，最好是以较高的再沸速率处理低压精馏塔的底部部分，使得达到在其中接近于最低回流的条件。要达到这样的高再沸速率，需将空气用能将空气高速冷凝的辅助设备在第一再沸器-冷凝器中以较高的速率冷凝。将这样的液态空气引入高压塔中会降低可用于低压塔的液态氮回流液的生成的速率。结果，通过将再沸速率增加至超过某一限度来达到足够的氩回收率的努力将变得自使无效。本专利技术的目的是提供能解决此问题的方法和设备。本专利技术提供从空气中分离氩的方法，它包括以下步骤将经压缩并冷却的原料空气流以至少部分为蒸气态的形式引入高压精馏器中并将此流体分离成富氧液态空气和氮；将如此分离的氮冷凝并用一部分冷凝液在高压精馏器中作回流液，而将冷凝液的另一部分在低压精馏器中作回流液；将直接或间接得自高压精馏器的富氧液态空气流在低压精馏器中分离；用原料空气的蒸气流使低压精馏器再沸；从低压精馏器中排出富氩液态氧流并通过在另一个精馏器中精馏将其分离以制备氩产品；其中至少一部分所述的氮通过用于使所述另一个精馏器再沸而被冷凝。本专利技术还提供用于分离空气的设备，它包括用于将经压缩和冷却的原料空气分离成富氧液态空气和氮的高压精馏器；用于将如此分离的氮冷凝使得能在使用时将一部分冷凝的氮在该高压精馏器中用作回流液且冷凝的氮的另一部分也能在低压精馏器中用作回流液的一个或多个冷凝器；用于将富氧液态空气从高压精馏器中取出并将其直接或通过另外的分离设备引入用于分离的低压精馏器中的设备；与具有与以蒸气态形式存在的经压缩和冷却的原料空气源相连通的冷凝通道的低压精馏器相连的再沸器；和用于制备氩产品的具有与所述低压精馏器的出口相连的富氩液态氧流的入口的另一个精馏器；其中所述的冷凝器或所述的冷凝器之一用作所述另一个精馏器的再沸器。本文所用的“精馏器”一词是指分馏或精馏塔，其中，在使用时，将上升蒸气相与下降液相接触，或通常在彼此相同的压力下工作的多个这样的塔。本文中将精馏器“再沸”是指将液态原料或得自与精馏器中的上升蒸气有关的物质交换的液体至少部分再沸以使得产生通过该精馏器的向上流动的蒸气流。所述再沸通常通过与冷凝器-再沸器中的冷凝蒸气间接的热交换来进行。所述冷凝器-再沸器可以位于精馏器之内或之外。若液体取自精馏器的中间物质交换区，则再沸可被认为是在“中间”再沸器中进行。所述分离氩产品的另一个精馏器的再沸的意义在于减少在将低压精馏器再沸时需要冷凝的空气的量(与加至所述另一个精馏器的进料以蒸气态取自低压精馏器因而无所述另一个精馏器的再沸发生的类似方法相比较)。因此，根据本专利技术方法和设备制得的大部分氧产品可具有较高的纯度(即氧含量99％(体积)以上)，并能达到较高的氩的收率或回收率。最好是，将加至所述另一个精馏器的富氩液态氧通常通过使其流过节流阀在其被引入所述另一个精馏器的上游而将其压力降低。所述另一个塔最好使用不规则填料或结构化填料使液体-蒸气在其中接触。最好使用低压降填料(例如商标为MELLAPAK的那些)。所谓低压降填料是指每理论塔板级具有小于2毫巴的压降的填料。通过降低加至所述另一个精馏器的进料的压力并在所述另一个精馏器中使用低压降填料，可以扩大所述另一个精馏器的底部和顶部之间的温差，因而能够增大氩的回收率。液体-蒸气接触装置最好在将富氩液体进料引入所述另一个精馏器中的位置之下以及之上使用。最好是将液流由所述另一个精馏器的底部作为氧产品排出。此氧产品的纯度取决于在富氩液体进料被引入的位置之下的所述另一个精馏器中进行的氧与氩的分离的程度。尽管可以向低压精馏器供给“直接”得自高压精馏器的富氧液态空气，也就是说，富氧液态空气在它被引入低压塔的上游组成不变，即使它通常被低温冷却和减压并且其一部分通常被用来将在所述另一个精馏塔中分离的氩冷凝，但优选的做法是，将富氧液流引入富氮蒸气在其中被分离的中压精馏器中并使用氧得到进一步富集的液流作加至低压精馏器的进料。运用中压精馏器能提高可将液态氮回流液供给高压和低压精馏器的速率，因而能够进一步提高在可被回收的输入空气中的氩的比例，并能进一步增加可以高于99％(体积)的纯度制得的氧产品的比例。氧得到进一步富集的另一液态空气流最好从中压精馏器塔的底部取出，将其减压并用于冷凝在中压精馏器中分离的富氮蒸气。冷凝最好在冷凝器-再沸器中进行，并将得到的再沸的被进一步富集的液体引入低压精馏器中作进料。最好是将一部分经冷凝的富氮蒸气在中压精馏器中用作回流液，而另一部分冷凝的富氮蒸气最好是纯度基本上与在高压精馏器中分得的相同的氮。若期望，可将又一部分冷凝的富氮蒸气作为氮产品。最好将从中压精馏器送入低压精馏器中的一部分氧被进一步富集的液态空气流用来冷凝在所述另一个精馏器中分离的氩，使一部分得到的氩冷凝液返回到所述另一个精馏器中作回流液，另一部分最好作为产品(或者，氩产品可以蒸气态取出)。低压精馏器除用所述原料空气流再沸外，最好还将其在中间水平再沸。在按照本专利技术的方法和设备的一些实施例中，该中间再沸采用在高压精馏器中分离的氮蒸气来进行，该氮因而被冷凝。在这样的实施例中，高压精馏器分离的氮还可用于将中压精馏器再沸，此氮也被冷凝。因此，在这样的实施例中，存在几种不同来源的液态氮回流液，结果，在送入该方法的空气中的大大超过40％的氩可作为产品回收，并且大大超过30％的氧产品可以99.5％的纯度生产出。然而，在这样的实施例中，通常不可能均以99.5％的纯度生产出所有的氧产品，必须取出一些较低纯度的氧产品。在按照本专利技术的方法和设备的其它的实施例(其中，低压精馏器除本文档来自技高网...

【技术保护点】
从空气中分离氩的方法，它包括以下步骤：将经压缩并冷却的原料空气流以至少部分为蒸气态的形式引入高压精馏器中并将此流体分离成富氧液态空气和氮；将如此分离的氮冷凝并用一部分冷凝液在高压精馏器中作回流液，而将冷凝液的另一部分在低压精馏器中作回流液；将直接或间接得自高压精馏器的富氧液态空气流在低压精馏器中分离；用原料空气的蒸气流使低压精馏器再沸；从低压精馏器中排出富氩液态氧流并通过在另一个精馏器中精馏将其分离以制备氩产品；其中至少一部分所述的氮通过用于使所述另一个精馏器再沸而被冷凝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T拉恩伯恩，
申请(专利权)人：英国氧气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]