用于生产多种纯度氧气的深冷精馏体系制造技术

一种用于生产低纯度和高纯度氧气的深冷精馏体系，它在双塔中的低压塔内或在旁路塔内，采用两个平行的精馏部段。（*该技术在2018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】
本专利技术总的涉及由原料气深冷精馏而生产氧气，更具体地说涉及生产低纯度及高纯度氧气。在一些应用中，例如制玻璃、制钢及能量生产中，对低纯度氧气的需求正在增大。低纯度氧气通常通过在双蒸馏塔中深冷精馏原料气而大量生产，其中处于高压塔压力下的原料气被用于使低压塔中的底液再沸腾，然后被通入高压塔中。一些低纯度氧气的用户，例如大型钢厂，除了低纯度氧气外，还常需要一些高纯度氧气。通常的低纯度氧气工厂不能高效率地完成这种双纯度生产。因此，本专利技术的一个目的，是提供一种深冷精馏体系，它能有效地和高效率地生产低纯度氧气及高纯度氧气。上述目的和其他目的(本领域熟练技术人员通过阅读本公开说明书将会清楚这些目的)被本专利技术达到了，本专利技术的一个方面是一种生产高纯度氧气和低纯度氧气的方法，它包括(A)把原料气冷凝并将由此所得的原料气送入高压塔中；(B)在高压塔内用深冷精馏法将原料气分离为经富集的氧液体和经富集的氮蒸汽；(C)从高压塔把经富集的氧液体送入低压塔内，并在低压塔内生成富氮蒸汽及富氧液体；(D)把含氧液体送入一个被纵向隔离板隔开成第一产品区段和第二产品区段的旁路塔中，用深冷精馏法在旁路塔第一产品区段和第二产品区段中分别对含氧液体加工，在第一产品区段中生成高纯度氧气，在第二产品区段中生成低纯度氧气；(E)用该冷凝原料气的第一部分将第一产品区段再沸腾，又用该冷凝原料气的第二部分将第二产品区段再沸腾；及(F)从第一产品区段回收高纯度氧气，又从第二产品区段回收低纯度氧气。本专利技术的另一方面是一种生产高纯度氧气及低纯度氧气的设备，它包括(A)第一塔；(B)第二塔，其塔部位包括被纵向隔离板隔开的第一产品区段及第二产品区段；(C)位于第一产品区段中的第一再沸腾器及位于第二产品区段中的第二再沸腾器；(D)把原料氧送入第一再沸腾器及把原料气从第一再沸腾器送入第二再沸腾器的装置；(E)把原料气从第二再沸腾器送入第一塔的装置；及(F)从第一产品区段回收高纯度氧气的装置及从第二产品区段回收低纯度氧气的装置。本专利技术的再一方面是一种生产高纯度氧气及低纯度氧气的方法，它包括(A)把原料气冷凝及把由此所得的原料气送入高压塔；(B)在高压塔中用深冷精馏法把原料气分离为经富集的氧液体及经富集的氮蒸汽；(C)把经富集的氧液体从高压塔送入具有被纵向隔离板隔开的第一产品区段和第二产品区段的低压塔；(D)在低压塔的第一产品区段及第二产品区段中分别用深冷精馏法加工经富集的氧液体，而在第一产品区段生成高纯度氧气及在第二产品区段生成低纯度氧气；(E)用该冷凝原料气的第一部分使第一产品区段再沸腾，又用该冷凝原料气的第二部分使第二产品区段再沸腾；(F)从第一产品区段回收高纯度氧气及从第二产品区段回收低纯度氧气。如本文所用的，术语“原料气”指的是主要包含氧气和氮气的一种混合物，例如环境大气。如本文所用的，术语”低纯度氧气”指的是一种氧气浓度在50～99摩尔％范围之中的液体。如本文所用的，术语“高纯度氧气”指的是一种氧气浓度大于99摩尔％的液体。如本文所用的，术语“塔”指的是一种蒸馏或分馏柱或区带，即接触柱或区带，其中，液体和蒸汽相逆向接触以进行液体混合物的分离，例如，在一系列垂直安置在塔中的分隔开的盘或板上，或在填充元件例如构筑填充物或无规填充物上使汽液相接触。关于蒸馏塔的进一步讨论见the Chemical Engineer′s Handbook，第5版，R．H．Perry和C．H．Chilton编，McGraw-Hill Book Company，New York，第13节，The Continuous Distillation Process。所谓“双塔”指一个高压塔，它的上端与低压塔的下端处于热交换关系。关于双塔的进一步讨论见Ruheman著，“The Separation of Gases”，Oxford UniversityPress，1949，第VII章，Commercial Air Separation。蒸汽与液体接触分离过程取决于各组分的蒸汽压差。高蒸汽压(或高挥发性或低沸点)组分将倾向于在蒸汽相中聚集，而低蒸汽压(或低挥发性或高沸点)组分，则倾向于在液相中聚集。部分凝聚是这样一种分离过程，即可利用蒸汽混合物的冷却作用来浓缩蒸汽相中的易挥发组分，并浓缩液相中的低挥发组分。精馏或连续蒸馏是这样一种分离过程，即它联合了因蒸汽相和液体相的逆向处理而获得的连续部分蒸发和冷凝。蒸汽相和液相的逆向接触通常是绝热的，可以包括相间的积分(分步的)或微分(连续的)接触。利用精馏原理分离混合物的分离加工装置常可有多种称呼如精馏塔，蒸馏塔或分馏塔。深冷精馏是至少部分地在150卡尔文(K)度或低于150卡尔文(K)度温度下进行的精馏过程。如本文所用的，术语“间接热交换”指的是在没有任何物理接触或液体彼此之间混合的情况下使两种液流处于热交换关系之中。如本文所用的，“再沸腾器”指的是一种热交换设备，它产生来自塔液的塔上流蒸汽。如本文所用的，“再沸腾”指用冷却和／或冷凝液体通过间接热交换而汽化塔液。如本文所用的，术语塔或塔区段的“上部”和“下部”分别指高于或低于塔或塔区段中间点的塔或塔区段的这些部位。如本文所用的，术语“旁路塔”指的是加工取自双塔之一或二者的液体的塔。如本文所用的，术语“构筑填充物”指的是这样一种填充料，其中，个体成员彼此之间，或相对于塔的轴具有特定的取向。如本文所用的，术语“平衡阶段”指的是这样一种汽-液接触阶段，在此阶段内汽和液处于质量传递平衡，例如塔板具有100％效率，或填充元件高度等于理论塔板高度(HETP)。如本文所用的，术语“纵向取向的”指的是沿塔的主轴方向。如本文所用的，术语“液汽比”和“L／V”指的是流下塔的液体数量与升入塔中蒸汽量的比值。附图简要说明附图说明图1是本专利技术一种优选实施方案的简化示意描述图。图2是本专利技术的另一种优选实施方案的简化示意描述图。图3是本专利技术的又一种优选实施方案的简化示意描述图。通常，本专利技术包括在旁路塔中或在双塔装置的低压塔中使用两个平行的汽提部位，该两个汽提部位加工含氧液体、并且均被高压原料气再沸腾。一个汽提部位在比另一汽提部位低的液汽比，和／或在较多平衡阶数条件下进行操作，因此通过将含氧液体进行深冷精馏而生产高纯度氧气。下面将参考附图对本专利技术作更详细描述。现参看图2，将已洗去高沸点杂质例如水蒸汽和二氧化碳，并处于高压〔通常在50～150磅／平方英寸绝对值(psia)的范围内〕的原料气150分为第一部分100和第二部分160。把第一部分100通入第一再沸腾器10中，如下面将更详述的，在其中第一部分通过与底液的不直接热交换而被冷凝。把所得的部分冷凝原料气102通入第二再沸腾器12中，在其中通过与底液的不直接热交换，另一部分又被冷凝。把所得的至少部分冷凝原料气25通入第一或高压塔20中，此塔20是双塔体系(它还包括第二或低压塔21)的一部分。将第二原料气部分160直接通入高压塔20。如果需要，此气流25中的部分原料气可以直接通入低压塔中。一般高压塔20在50～150psia压力范围内操作。在高压塔内，通过深冷精馏，原料气被分离为经富集的氧液体及经富集的氮蒸汽。经富集的氧液体(其氧气浓度通常在30～55摩尔％的范围内)被从高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产高纯度氧气和低纯度氧气的方法，它包括： （Ａ）把原料气冷凝并把由此所得的原料气送入高压塔内； （Ｂ）在高压塔内用深冷精馏法将原料气分离为经富集的氧液体和经富集的氮蒸汽； （Ｃ）从高压塔把经富集的氧液体送入低压塔内，并在低压塔内生成富氮蒸汽及富氧液体； （Ｄ）把含氧液体送入一个具有被纵向阻离板隔开的第一产品区段和第二产品区段的旁路塔中，用深冷精馏法在旁路塔第一产品区段和第二产品区段中分别把含氧液体加工，在第一产品区段生成高纯度氧气，在第二产品区段生成低纯度氧气； （Ｅ）用该冷凝原料气的第一部分将第一产品区段再沸腾，又用该冷凝原料气的第二部分将第二产品区段再沸腾；及 （Ｆ）从第一产品区段回收高纯度氧气，又从第二产品区段回收低纯度氧气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1997-5-30 8662631．一种生产高纯度氧气和低纯度氧气的方法，它包括(A)把原料气冷凝并把由此所得的原料气送入高压塔内；(B)在高压塔内用深冷精馏法将原料气分离为经富集的氧液体和经富集的氮蒸汽；(C)从高压塔把经富集的氧液体送入低压塔内，并在低压塔内生成富氮蒸汽及富氧液体；(D)把含氧液体送入一个具有被纵向阻离板隔开的第一产品区段和第二产品区段的旁路塔中，用深冷精馏法在旁路塔第一产品区段和第二产品区段中分别把含氧液体加工，在第一产品区段生成高纯度氧气，在第二产品区段生成低纯度氧气；(E)用该冷凝原料气的第一部分将第一产品区段再沸腾，又用该冷凝原料气的第二部分将第二产品区段再沸腾；及(F)从第一产品区段回收高纯度氧气，又从第二产品区段回收低纯度氧气。2．权利要求1的方法，其中在第一产品区段中的液汽比小于在第二产品区段中的液汽比。3．权利要求1的方法，其中含氧液体含有得自低压塔的富氧液体。4．权利要求1的方法，其中含氧液体含有得自低压塔的富氧液体和来自高压塔的经富集的氧液体，而且其中把经富集的氧液体送入第一产品区段，又把富氧液体送入第二产品区段。5．一种生产高纯度氧气及低纯度氧气的方法，它包括(A)把原料气冷凝及把由此所得的原料气送入高压塔内；(B)在高压塔中用深冷精馏法把原料气分离为经富集的氧液体及经富集的氮蒸汽；(C)把经富集...

【专利技术属性】
技术研发人员：JF比林哈姆，MJ罗克特，DP波纳奎斯特，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]