【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、通过在空气分离设备中进行空气低温分离来制备液态或气态的空气产物是已知的，并且例如在h.-w.(主编)，工业气体处理，wiley-vch，2006中，具体地在第2.2.5节“低温精馏”中进行描述。
2、空气分离设备具有可以进行不同设计的精馏塔装置。除了用于获得液态和/或气态氮和/或氧的精馏塔(即用于氮-氧分离的精馏塔，尤其可以组合在已知的双塔中)之外，还可以提供用于获得其它空气组分(尤其是稀有气体)或纯氧的精馏塔。
3、典型精馏塔装置中的精馏塔在不同的压力水平下操作。已知的双塔具有所谓的压力塔(也称为高压塔、中压塔或下塔)和所谓的低压塔(也称为上塔)。高压塔通常在4巴至7巴，具体地在大约5.3巴的压力水平下操作；另一方面低压塔通常在1巴至2巴，具体地在大约1.4巴的压力下操作。在某些情况下，特别是也在本专利技术的实施方案的范围内(参见下文)，在这种精馏塔中也可以使用更高的压力水平。此处和下面指示的压力是相应指示的精馏塔的顶部的绝对压力。
4、空气分离设备可根据待递送的空气产物及其所需的聚集和压力状态而被不同地设计。例如，已知所谓的内部压缩用于提供气态压力产物。在这种情况下，从精馏塔装置中取出低温液体，在液态下进行压力升高，并通过在加热而转化成气态或超临界状态。例如，以此方式，可以产生内部压缩的气态氧、内部压缩的气态氮或内部压缩的气态氩。内部压缩提供了相对于可替代的、同样可能的外部压缩的一系列优点，并且例如在(参见上文)的第2.2.5.2节“内部压缩”中进行了说明。
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6、本专利技术的目的是提供一种装置，该装置进一步改进空气产物的供应，特别是根据所描述的要求分布，并且使它们更有效和更简单。特别地，本专利技术提供了一种解决方案，通过该解决方案，除了所指定的空气产物之外，还可以获得液态或气态的(超)高纯度氧。
技术实现思路
1、在此背景下，本专利技术提出了一种具有相应独立专利技术权利要求的特征的用于空气低温分离的方法和空气分离设备。实施方案中的每一个实施方案都是从属权利要求和以下描述的主题。
2、在下文中，将首先更详细地解释用于描述本专利技术及其优点的一些术语以及基本的技术背景。
3、空气分离设备中使用的装置在所引用的技术文献，例如在的第2.2.5.6节“装置”中进行了描述。除非以下定义不同，因此关于在本申请的框架内使用的术语明确地参考引用的技术文献。
4、“冷凝器蒸发器”是其中第一冷凝流体流与第二蒸发流体流间接换热的换热器。每个冷凝器蒸发器都具有液化室和蒸发室。液化室和蒸发室具有液化通道或蒸发通道。在液化室中执行第一流体流的冷凝(液化)，并且在蒸发室中执行第二流体流的蒸发。通过相互间存在换热关系的通道组形成蒸发室和液化室。冷凝器蒸发器根据其功能也被称为“顶部冷凝器”和“贮槽蒸发器”，其中顶部冷凝器是其中精馏塔的塔顶气体被冷凝的冷凝器蒸发器，且贮槽蒸发器是其中精馏塔的贮槽液体被蒸发的冷凝器蒸发器。然而，贮槽液体也可以在顶部冷凝器中蒸发，例如如在本专利技术的上下文中所使用的。
5、“膨胀涡轮”或“膨胀机”可经由公共轴联接到另外的膨胀涡轮或能量转换器，诸如油制动器、发电机或压缩机，“膨胀涡轮”或“膨胀机”被配置为用于膨胀气态或至少部分液态材料流。特别地，用于本专利技术的膨胀涡轮可以设计为涡轮膨胀机。在这种情况下，特别可以使用所谓的残余气体涡轮，该残余气体涡轮使来自精馏塔装置的不纯氮膨胀以获得冷态。
6、在本文所用的术语中，流体(即液体和气体)可以富含或缺乏一种或多种组分，其中“富含”可以指至少50％、75％、90％、95％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的含量，“缺乏(low)”可以指至多50％、25％、10％、5％、1％、0.1％或0.01％的含量，基于摩尔、重量或体积。术语“主要”可对应于“富含”的定义。流体还可被一种或多种组分富集或贫化，其中这些术语涉及获得该流体的起始流体中的含量。如果流体基于初始液体含有至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍或1,000倍的对应组分的含量，则为“富集”，而如果流体含有最多0.9倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍或0.001倍的对应组分的含量，则为“贫化”。例如，如果在此提及“氧”或“氮”，则这也被理解为是指富含氧或氮的流体，但不必一定仅由其组成。
7、术语“高纯度氧”(或“氧6.0”)在本文中应理解为意指氧含量为至少99.9999摩尔％的液态氧(hlox)或气态氧(hgox)。换句话说，此时存在总计最多1ppm的杂质(主要是氩和甲烷)。因此，术语“超高纯度氧”相应地是指具有甚至更高氧含量、特别是至少99.99999摩尔％的氧。如果提到高纯度氧的形成，则这也可以包括超高纯度氧的形成。
8、本公开使用术语“压力范围”和“温度范围”来表征压力和温度，其意味着不必为了实现本专利技术构思而将对应设备中的对应的压力和温度以精确的压力或温度值的形式来使用。例如，在压力和低压塔内的不同位置处存在不同的压力，但是它们在特定压力范围内，也被称为操作压力范围。相应的压力范围和温度范围可以是不相交的范围或彼此重叠的范围。
9、下面使用的绝对和/或相对空间指示，诸如具体地“之上”、“之下”、“在……上方”、“在……下方”、“相邻”和“彼此相邻”在这里具体地是指空气分离设备的相应指定的元件(例如精馏塔、多部分精馏塔的子塔或精馏塔的精馏区域)在正常操作中的空间取向。两个元件“一个在另一个上方”的布置在此被理解为具体地是指两个元件中的较低的那个元件的上端与两个元件中的较高的那个元件的下端相比处于较低或相同的测地学高度，并且两个元件的投影在水平面上重合。具体地，这两个元件可以恰好一个在另一个上方布置，即这两个元件的竖直中心轴线在同一竖直直线上延伸。“彼此相邻”的布置具体地应是指两个元件的投影在水平平面中不重叠。在设计成多部分的精馏塔的情况下，术语诸如“功能上在……下方”或“功能上在……上方”是指如果精馏塔具有单部分设计则它们将具有的精馏区或子塔的布置。
10、术语“精馏区”在本文中是指多部分精馏塔的精馏塔或子塔内的任何节段，其被配置为进行精馏并且为此目的而设计，具体地具有对应的物质交换结构，诸如分离板或有序或无序填料。具体地，流体出口或进料点(例如侧进料点)可以设置在精馏区之间。在(功能上)最下面的精馏区下方是精馏塔的“贮槽”；在(功能上)上精馏区的上方是其“塔顶(head)”。“氮气节段”是低压塔(如果提供的话)的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种使用空气分离设备(100,200)进行空气低温分离的方法，所述空气分离设备包括具有压力塔(11)、低压塔(12,12a,12b)和氩塔(13a,13b)的精馏塔装置(10)，其中：
2.根据权利要求1所述的方法，其中设置在用于将所述第一转移量馈送到所述氩塔中的管线中的阀在所述第二操作模式中关闭，或者在所述第二操作模式中比在所述第一操作模式中更紧密地关闭。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述压力塔(11)和所述低压塔(12,12a,12b)借助于主冷凝器(16)以换热的方式连接，其中使用来自所述低压塔(12,12a,12b)的塔顶气体形成再循环流，所述再循环流被加热、压缩、再次冷却、部分或完全通过所述主冷凝器(16)并且/或者部分或完全通过所述纯氧塔(14)的贮槽蒸发器(15)，在那里至少部分冷凝，并且被馈送回到所述压力塔(11)和/或所述低压塔(12,12a,12b)中。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中在所述第二操作模式中从所述空气分离设备(100,200)排出的所述氮产物的产物量比在所述第一操作模式中少至少2.5％、
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在所述第一操作模式和所述第二操作模式之间，所述低压塔(12,12a,12b)中的压力改变不超过100毫巴。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述低压塔(12)的所述第一精馏区(A)和所述第二精馏区(B)容纳在共同的塔壳(12')中，其中所述低压塔(12)的所述第二精馏区(B)布置在所述低压塔(12)的所述第一精馏区(A)上方。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区和所述第二精馏区(C,D)容纳在分开的塔壳(13a',13b')中，并且其中容纳所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区(C)的所述塔壳(13a')具体地布置在所述纯氧塔(14)的塔壳(14')上方并且与所述纯氧塔的塔壳连接或与所述纯氧塔的塔壳一体地设计。
8.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中所述低压塔(12a,12b)的所述第一精馏区(A)容纳在第一塔壳(12a')中，所述低压塔(12a,12b)的所述第二精馏区(B)容纳在第二塔壳(12b')中，并且所述第一塔壳和所述第二塔壳(12a',12b')彼此相邻地布置。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一塔壳(12a')和所述压力塔(11)的塔壳(11')一个在另一个上方地布置并且是以双塔的形式设计的。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述氩塔(13a,13b)的所述第二精馏区(D)被细分为第一子区(D1)和第二子区(D2)，其中所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区(C)容纳在第三塔壳(13a')中，所述氩塔(13a,13b)的所述第二精馏区(D)的所述第一子区(D1)在所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区(C)上方容纳在所述第三塔壳(13a')中，并且所述氩塔(13a,13b)的所述第二精馏区(D)的所述第二子区(D1)容纳在第四塔壳(13b')中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述低压塔(12a,12b)的所述第一精馏区(A)上方的气体从所述第一塔壳(12a')中取出，并且在所述低压塔(12a,12b)的所述第二精馏区(B)下方的第一部分中馈送到所述第二塔壳(12b')中并且在所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区(C)下方的第二部分中馈送到所述第三塔壳(13b')作为第一转移流体，其中将液体从所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区(C)下方的所述第三塔壳(13b')中取出，并且在所述低压塔(12a,12b)的所述第一精馏区(A)上方馈送到所述第一塔壳(12a')中作为第二转移流体，并且其中将液体从所述低压塔(12a,12b)的所述第二精馏区(B)下方的所述第二塔壳(12b')中取出，并且在所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区(C)下方馈送到所述第三塔壳(13a')中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二塔壳(12b')的下端在测地线上位于所述第一转移流体进入所述第三塔壳(13a')的入口位置上方，所述第一转移流体被纯粹地转移到所述第三塔壳(13a')中。
13.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述压力塔(11)在9巴至14.5巴的操作压力范围内的压力下操作，并且其中所述低压塔(12,12a,12b)在2巴至5巴的操作压力范围内的压力下操作。
14.一种空气分离设备(100,200)，所述空气分...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种使用空气分离设备(100,200)进行空气低温分离的方法，所述空气分离设备包括具有压力塔(11)、低压塔(12,12a,12b)和氩塔(13a,13b)的精馏塔装置(10)，其中：
2.根据权利要求1所述的方法，其中设置在用于将所述第一转移量馈送到所述氩塔中的管线中的阀在所述第二操作模式中关闭，或者在所述第二操作模式中比在所述第一操作模式中更紧密地关闭。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述压力塔(11)和所述低压塔(12,12a,12b)借助于主冷凝器(16)以换热的方式连接，其中使用来自所述低压塔(12,12a,12b)的塔顶气体形成再循环流，所述再循环流被加热、压缩、再次冷却、部分或完全通过所述主冷凝器(16)并且/或者部分或完全通过所述纯氧塔(14)的贮槽蒸发器(15)，在那里至少部分冷凝，并且被馈送回到所述压力塔(11)和/或所述低压塔(12,12a,12b)中。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中在所述第二操作模式中从所述空气分离设备(100,200)排出的所述氮产物的产物量比在所述第一操作模式中少至少2.5％、少至少10％或少10％至60％。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在所述第一操作模式和所述第二操作模式之间，所述低压塔(12,12a,12b)中的压力改变不超过100毫巴。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述低压塔(12)的所述第一精馏区(a)和所述第二精馏区(b)容纳在共同的塔壳(12')中，其中所述低压塔(12)的所述第二精馏区(b)布置在所述低压塔(12)的所述第一精馏区(a)上方。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区和所述第二精馏区(c,d)容纳在分开的塔壳(13a',13b')中，并且其中容纳所述氩塔(13a,13b)的所述第一精馏区(c)的所述塔壳(13a')具体地布置在所述纯氧塔(14)的塔壳(14')上方并且与所述纯氧塔的塔壳连接或与所述纯氧塔的塔壳一体地设计。
8.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中所述低压塔(12a,12b)的所述第一精馏区(a)容纳在第一塔壳(12a')中，所述低压塔(12a,12b)的所述第二精馏区(b)容纳在第二塔壳(12b')中，并且所述第一塔壳和所述第二塔壳(12a...
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