空气分离制造技术

本发明专利技术提供一种空气分离方法，包括使用含高压精馏塔４和低压精馏塔６的双精馏塔将压缩空气流分离成富氧馏分和富氮馏分，和一副精馏塔５２从由塔６出口７０排出的富氩氧气蒸气中分离氩，其中至少部分富氧液态空气流经再沸腾和分离，形成进一步富含氧的液态空气流和贫氧的蒸气，用蒸气流间接热交换实现所述再沸腾。本发明专利技术还提供用于实现本方法的装置。本方法和装置与常规相比，可降低总能耗、增加氩的产率和增加富氧馏分的产率。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分离空气的方法和装置。工业上用于分离空气的最重要方法是通过精馏。在这种方法中，典型地包括以下步骤在包括高压精馏塔和低压精馏塔的双精馏塔的高压塔中压缩并提纯空气，分馏被压缩，净化了空气；通过用低压塔中分离的富氧流体间接热交换，冷凝高压精馏塔中分离的氮蒸气；用所得第一冷凝物流作为高压精馏塔中的回流，用所得第二冷凝物流作为低压精馏塔中的回流；从高压精馏塔中排出富氧液体空气流，将富氧的气态空气流引入低压精馏塔，并在此将该富氧的气态空气流分离成富氧和富氮馏分。进行空气提纯以去除相对低挥发性的杂质，特别是水蒸汽和二氧化碳。如需要也可去除烃。典型地使从高压精馏塔中排出的富氧液态空气至少部分完全气化，以形成引入低压精馏塔的气态富氧空气。局部最大氩浓度产生在引入气态富氧空气流的水平面之下的低压精馏塔的中间水平面处。如要生产氩产品，从低于气态富氧空气入口的低压精馏塔附近取出富氩氧气流，此处氩浓度典型地在5至15％(vol)的范围内，将富氩氧气流引入副精馏塔底部，在此分离出氩产品。副精馏塔的回流由该塔前面的冷凝器提供。该冷凝器由从高压精馏塔排出的部分或所有富氧液态空气冷却，从而该富氧液态空气被气化。这种方法例如在EP-A-377，117中说明了。从空气中分离氩产品的副精馏塔的此种部署趋于降低低压精馏塔的热力学的效率。此热力学效率的降低不仅趋于增加该方法的总能耗，在一定情况下还可导致氩和氧产品之一或两者的回收(即收率)下降。这些情况包括要求这些精馏塔除分离第一气态进料空气流之外还分离第二液态进料空气流。当氧产品以液态从低压精馏塔排出加压，并通过热交换用加入的空气气化以形成升压的气态氧产品时，需要此第二液态空气流。液态空气进料还典型地用于低压精馏塔的氧和氮产品之一或两者以液态取出的情况中。本专利技术的目的是提供一种能使上述问题，或至少之一得到改善的方法和装置根据本专利技术，提供一种空气分离方法，包括使用含高压精馏塔和低压精馏塔的双精馏塔以将压缩空气流分离成富氧馏分和富氮馏分，和一副精馏塔从由低压精馏塔的中间出口排出的富氩氧气蒸汽流中分离氩馏分，其中将富氧液态空气流从高压精馏塔中取出，通过位于所述中间出口之上的入口将气态富氧空气流引入低压精馏塔，其特征在于至少部分所述富氧液态空气流在高压精馏塔底部压力和低压精馏塔所述入口压力之间的一压力下部分地再沸腾和分离，从而形成进一步富含氧的液态空气流和贫氧的蒸气，用从所述中间出口至所述入口延伸的低压精馏塔区域排出的蒸气流或从副精馏塔的中间区域排出的蒸气流间接热交换实现所述部分再沸腾，使所述进一步富集的液体至少之一流气化以形成部分或所有所述气态富氧空气流，冷凝贫氧蒸气流，和将至少部分冷凝的贫氧蒸气引入低精馏塔或作为产品取出。本专利技术还提供一种空气分离装置，包括含高压精馏塔和低压精馏塔的双精馏塔用于将压缩空气流分离成富氧馏分和富氮馏分，和一副精馏塔用于分离从低压精馏塔中间出口排出的富氩氧蒸气，其中高压精馏塔有一富氧液态空气流出口，低压精馏塔有一位于所述中间出口之上的富氧气态空气流入口，其特征在于该设备还包括用于在高压精馏塔底部压力和低压精馏塔的所述入口压力之间的一压力下使所述富氧液态空气流部分再沸腾的再沸腾器和使之至少部分分离的容器，从而形成进一步富含氧的液态空气流和贫氧蒸气；用于使所述进一步富氧的液态空气流气化以形成加入到低压精馏塔的部分或所有气态富氧空气进料的热交换器，和用于冷凝贫氧蒸气流的冷凝器，有一冷凝液出口与低压精馏塔的另一入口或与产品收集容器相连；和所述再沸腾器有热交换通道与从所述中间入口至所述富氩氧蒸气出口延伸的低压精馏塔区域的出口或所述副精馏塔中间区域的出口相连。本专利技术的方法和装置与可比的常规方法和装置相比，可降低总能耗、增加氩的产率和增加富氧馏分的产率。改善的程度趋于大于高压精馏塔接收部分液态压缩空气流的方法和装置。本专利技术方法和装置取得这些优点的能力取决于富氧液态空气流的部分再沸腾及其分离形成贫氧蒸气，和该蒸气的冷凝以形成的用于提供在低压精馏塔的所述区域中比可比的常规方法和装置中高的回流比的液体。通常将冷凝的贫氧蒸气引入低压精馏塔。但如果在本专利技术方法和装置的一实施例中，该贫氧蒸气是产品纯的氮，则该冷凝的贫氧蒸气可优先于典型地在高压精馏塔顶部形成的部分氮蒸气直接作为产品。因此，在这种实施例中，可用更大比例的高压精馏塔中分离的氮蒸气(其冷凝下流)作为低压精馏塔中的回流。从而，即使在此实施例中，低压精馏塔从富氩氧蒸气中间出口至富氧空气蒸气入口间延伸的区域中回流比也可增加。本文中所用术语“精馏塔”意指蒸馏或分馏塔、一个或多个区，即液相和气相在其证逆流接触以实现流体混合物分离的接触塔，一个或多个区，例如通过气相和液相在安装在该塔中的一个或多个区中的填料上或一系列垂直间隔的塔盘或塔板上接触。一个精馏塔可包括在分开的容器中的多个区，例如在这样的情况下如果所有塔盘，塔板或填料均装在单个容器中，所得精馏塔的高度则可能不希望地太高。例如，已知在氩精馏塔中包括的填料高度总计达200理论板。如果所有这些填料均包括在一个容器中，典型地该容器可有超过50m的高度。因此，要将该氩精馏塔构造成两个分开的容器，以避免不能不应用单个不期望地高的容器。优选与所述部分富氧液态空气间接热交换的所述蒸气流与富氩氧气流组成相同，从而从由富氩氧气流的中间出口至富氧气态空气流间延伸的区间的底部取出。因此，装置的组成比热交换物流从所述区域中间位置取出的简单，一般在富氧液态空气流的再沸器和贫氧蒸气的冷凝器中能得到更便利的温差。但从所述区域的中间位置取热交换物流也有优点，即该物流的量可能较大。优选使总的富氧液态空气流部分地再沸腾。该富氧液态空气流优选为与从低压精馏塔的所述区域排出的蒸气流热交换的过冷的上游。富氧液态空气流可以是完成进一步富集的液体与贫氧蒸气的分离的容器的部分再沸的上游。或者，完成此再沸的再沸器可位于此容器中。使进一步富集的液体与贫氧蒸气分离的容器可简单地为相分离器。在本专利技术方法和装置的此种实施例中，贫氧蒸气仍含有一些氧而不是产品纯的氮。因此，优选进行进一步富集的液体与贫氧蒸气分离的容器本身是另一个有足够的液-气接触元件(例如塔盘、塔板或填料)以能生产产品纯氮的精馏塔。优先使进一步富集的液体流通过例如节流阀减压，再与贫氧蒸气间接热交换以冷凝该蒸气。在此容器形成另一个精馏塔的情况下，将部分冷凝液返回完成贫氧蒸气与进一步富集液体的分离的容器。从而为此精馏塔提供回流。优选使其余的进一步富集的液流减压而用于冷凝富氩蒸气。富氩蒸气的冷凝温度由副塔顶部压力和富氩蒸气的组成确定。如果用进一步富集的液体冷凝富氩蒸气，则必须选择副塔顶部的压力以确保与富氩蒸气热交换的减压的进一步富集的液态空气流和富氩蒸气本身之间有适当的温差。仅部分地再沸部分富氧液态空气流而用另一部分冷凝富氩蒸气在本专利技术的范围内。用减压的、进一步富集的单一液流冷凝贫氧蒸气和富氩蒸气也在本专利技术的范围内。在这种实施例中，进一步富集的蒸气的冷凝可在氩蒸气冷凝的上游或下游完成。根据本专利技术，贫氧蒸气或富氩蒸气或两者的冷凝中形成的进一步富集的液体的蒸气，形成通过所述入口引入低压精馏塔的气态富氧空气。如果双精馏塔是那种附有冷凝器-再沸器用于通过低压精馏塔分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气分离方法，包括使用含高压精馏塔和低压精馏塔的双精馏塔以将压缩空气流分离成富氧馏分和富氮馏分，和一副精馏塔从由低压精馏塔的中间出口排出的富氩氧气流中分离氩馏分，其中将富氧液态空气流从高压精馏塔中取出，通过位于所述中间出口之上的入口将气态富氧空气流引入低压精馏塔，其特征在于至少部分所述富氧液态空气流在高压精馏塔底部压力和低压精馏塔所述入口压力之间的一压力下部分地再沸腾和分离，从而形成进一步富氧的液态空气流和贫氧的蒸气，用从所述中间出口至所述入口间延伸的低压精馏塔区域排出的蒸气流间接热交换实现所述部分再沸腾，使所述至少一种进一步富集的液体流气化以形成部分或全部所述气态富氧空气流，冷凝贫氧蒸气流，和将至少部分冷凝的贫氧蒸气引入低压精馏塔或作为产品取出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JD奥基，P希金博特姆，
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]