空气分离制造技术

一种双塔空气分离法，其中，第一压缩空气流与从低压精馏塔２２顶部抽出的氮流呈逆流从主热交换器６热端８通过被冷却。第一压缩空气流通过进口２１从主热交换器６流入高压精馏塔２０。使第二压缩空气流液通入主热交换器６的热端８并在其中冷却。与氮流热交换的第二压缩空气流在比所述第一压缩空气流排出温度低的温度并且在比进口２１处常用的压力下的空气的泡点温度低至少５Ｋ的温度下流出。富氧液流恒焓从高压塔２０流到低压塔２２中。（*该技术在2020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。通过精馏进行空气分离实际上是众所周知的。精馏是一种在其中下降的液流与上升的蒸气流之间进行物质交换，使得上升的蒸气流中富集待分离混合物中更容易挥发的成分(氮)，下降的液流富集待分离混合物中更不容易挥发的成分(氧)的方法。特别地，在一个包含高压塔和低压塔的精馏塔装置中分离已经在主热交换器中冷却的空气是已知的。在所述高压塔中进行初始分离，结果在其底部形成富氧液体馏分，在其顶部形成氮蒸气馏分。所述氮蒸气馏分被冷凝。一部分冷凝物为所述高压塔提供回流，另一部分冷凝物为低压塔提供回流。从所述高压塔中排出富氧液体流，使其通过膨胀装置，通常是阀，进入所述低压塔。这里它可以被分离成纯的或不纯的氧和氮馏分。氮和氧产物一般从所述低压塔中排出，并且返回通过所述主热交换器与第一压缩空气流进行逆流热交换。通常通过与从所述低压塔中排出的氮气产物流的间接热交换使在所述膨胀装置上游的富氧液流过冷。这种过冷减少了在所述富氧液流膨胀时形成的闪蒸气体量。结果，在所述低压塔中低于引入富氧液流的那些区域可以获得更高的回流比，从而促进所述低压塔的高效率运行。此外，所述过冷有提高通过所述过冷器的氮产物流温度的作用。这趋于具有减小在所述主热交换器中被冷却的空气流与被加热的产物流之间温度差的优点，从而导致更有效的热交换。但是，增加过冷器确实增加了所述空气分离装置的复杂性。例如，EP-A-0 848 220在图8中表示了一种空气分离装置，其中，使从所述高压塔中取出的富氧液流在所述主热交换器中过冷。US-A-5275 004公开了使用所述主热交换器执行通常放在与所述低压塔底部有热交换关系的所述高压塔顶部的再沸器-冷凝器的作用。在US-A-5275 004中还公开了所述方法包括在过冷器中过冷一种工艺液流，所述过冷器的热交换作用可以在所述主热交换器中进行。本专利技术的一个目的是提供一种能够简化空气分离装置而不必过分损失运行效率的方法。根据本专利技术，有一种分离空气的方法，其中，在包含高压塔和低压塔的精馏塔装置中冷却第一压缩空气流并精馏所述冷却的下游气流；从所述高压塔中抽出富氧液流、使其膨胀并引入到所述低压塔中；在比所述第一压缩空气流高的压力下冷却第二压缩空气流；所述第一和第二压缩空气流在与从所述低压塔抽出的氮气流的间接逆流热交换中冷却；与所述气态氮流有热交换关系的第一压缩空气流在比所述第二气流高的温度下流出；使至少部分与所述氮气流热交换的下游第二空气流膨胀并引入到所述低压塔中；所述富氧液流基本恒焓地从所述高压柱通过转到其膨胀，一种分离空气的方法，其中，在热交换器中冷却第一压缩空气流并使所冷却的下游气流在包含高压塔和低压塔的精馏塔装置中精馏；从所述高压塔中抽出富氧液流、使其膨胀并引入到所述低压塔中；在比所述第一压缩空气流高的压力下冷却第二压缩空气流；所述第一和第二压缩空气流在与从所述低压塔抽出的氮气流的间接逆流热交换中冷却；与所述气态氮流有热交换关系的第一压缩空气流在比所述第二压缩空气流高的温度下流出；使至少部分与所述氮气流热交换的下游第二空气流膨胀并引入到所述低压塔中；所述富氧液流基本恒焓地从所述高压塔通过转到其膨胀，其中，第二压缩空气流从0℃开始的全部冷却在与所述第一压缩空气流的冷却相同的热交换器中进行，与所述氮流热交换的第二空气流在至少比第一压缩空气流进入所述高压塔的进口处常用压力下的空气泡点温度低5K的温度下流出。因为所述富氧液流恒焓通过第一膨胀装置，所以，它不通过过冷器。取消用于所述富氧液流的过冷器有利于空气分离装置的制造，因为把所述富氧液流从所述高压塔引向所述低压塔的导管可以更靠近所述塔布置，不必通过与所述主热交换器分开的传统过冷器，也不必以EP-A-0 848 220的图8所示的相应导管的方式通过所述主热交换器本身。而且，通过第二压缩空气流冷却到比第一压缩空气流低的温度大大降低了由于不过冷所述富氧液流对所述低压塔运行的不利影响。优选地，与所述氮流热交换的第二压缩空气流在至少比通向所述高压塔的进口压力下的空气泡点温度低5K，更优选至少低10K的温度流出。如果在低于其临界压力的压力下提供，第二压缩空气流在与所述氮气流的热交换中被液化并过冷。而且，由于许多空气分离法利用液体空气，该空气的过冷一般几乎不需附加成本。实际上，第二压缩空气流从0℃开始的全部冷却优选在与冷却第一压缩空气流相同的热交换器中进行。所述第一和第二压缩空气流优选也通过与从所述低压塔中抽出的氧流的间接热交换而冷却。氧的纯度可以根据向其中供氧的任何过程的要求选择。如果所述氧流以液态形式从所述低压塔中抽出并且提高在其与所述第一和第二压缩空气流的热交换的上游的压力，可以进行特别有效的热交换。典型地，所述精馏塔装置包含双精馏塔，其中，通过重沸器-冷凝器将高压塔的上部区域以与所述低压塔的下部区域成热交换关系安置。在使用双精馏塔的根据本专利技术的方法和装置的这些实施例中，优选从所述重沸器-冷凝器抽出液氮流并过冷、通过第三个膨胀装置膨胀、并引入到所述低压塔中作为回流。这种附加的过冷优选在与所述气态氮流的间接热交换中进行。因此，避免了要求有用于所述液氮的单独的过冷器。优选地，所述气态氮流基本恒焓地从所述低压塔进入主热交换器，在其中进行它与所述第一和第二压缩空气流的间接逆流热交换。作为一种选择，某些热交换可以在所述气态氮流与进入主热交换器的气态氮流上游的液态氮流之间的独立的热交换器中进行。优选地，不是把所有冷却的第二压缩空气流引入到所述低压精馏塔中。其中一些可以引入到所述高压精馏塔中，以便提高该塔下部区域的液-气比。典型地，所述热交换装置还通过第四个膨胀装置与所述高压塔相通。优选地，每个膨胀装置是一个膨胀阀。作为一种选择，一个或多个所述膨胀装置，特别是第二个膨胀装置，可以是一种透平膨胀机。在另一种替换的装置中，第二个膨胀装置可以包含透平膨胀机和位于所述透平膨胀机下游的膨胀阀，所述透平膨胀机还作为第四个膨胀装置。在一种方便的装置中，在主压缩机中压缩全部进料空气流，所得的压缩空气通过吸附净化，第一压缩空气流取自所净化的进料空气，剩余的净化进料空气在增压器-压缩机中进一步压缩，来形成第二压缩空气流。可以用任何方便的方法提供根据本专利技术的空气分离方法和装置用的制冷。例如，如果需要，第三压缩空气流可以在合适的温度取自第一或第二压缩空气流，用外功，一般在透平膨胀机中膨胀，并引入到所述精馏塔之一中，典型的是引入到所述低压塔中。如果收集液体产物，可以使用第二个透平膨胀机提供附加的冷冻。现在通过实施例并参考附图描述根据本专利技术的方法，所述附图是根据本专利技术的空气分离装置的示意流程图。所述附图不按比例。参看附图的附图说明图1，空气流在主空气压缩机2中压缩。在主空气压缩机2附带的后冷却器(未表示)中从所得的压缩空气中排出压缩热。在吸附单元4中净化所压缩的空气流。所述净化包括从所述空气中除去较高沸点的杂质，特别是水蒸气和二氧化碳，否则它们会在所述装置的低温部分结冰。一般也要除去不饱和碳氢化合物等其它杂质。单元4可以通过变压吸附或变温吸附进行净化。单元4还可以另外包括一层或多层分别把一氧化碳和氢气杂质氧化成二氧化碳和水的催化剂。通过吸附可以除去氧化后的杂质。在EP-A438 282中描述了一氧化碳和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离空气的方法，其中，在交换器中冷却第一压缩空气流，该冷却的下游气流在一种包含高压塔和低压塔的精馏塔装置中精馏；从所述高压塔中抽出一种富氧液流，使其膨胀并引入到所述低压塔中；在高于所述第一压缩空气流的压力下冷却第二压缩空气流；所述第一和第二压缩空气流在与从所述低压塔中取出的气态氮流的间接逆流热交换中被冷却；与所述气态氮流有热交换关系的第一压缩空气流在高于所述第二压缩空气流的温度下流出；至少部分与所述氮流热交换的下游的第二空气流膨胀并引入到所述低压塔中；所述富氧液流基本恒焓从所述高压塔通过转到其膨胀，其中，在与所述第一压缩空气流的冷却相同的热交换器中进行所述第二压缩空气流从０℃开始的全部冷却，与所述氮流热交换的第二空气流以比第一压缩空气流进入所述高压塔进口处常用的压力下的空气泡点温度低至少５Ｋ的温度下流出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P希金波塔姆，
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[]