空氣分離方法和設備的製作方法
2023-11-30 21:34:21
專利名稱：空氣分離方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種空氣分離的方法和設備。
通過精餾來分離空氣是已知的。在這樣一種適於生產液態產品的分離空氣的方法和設備中，對已壓縮的空氣流執行再壓縮步驟，通過與至少一個分離產品間的熱交換，冷卻再壓縮空氣的一個第一物流和至少部分液化的冷卻的第一物流之，通過對外做功使至少一個再壓縮空氣的第二物流膨脹，精餾至少一部分液化空氣和至少一部分膨脹的第二空氣流，因此，形成氧氣餾分和氮氣餾分，從精餾過程中採出氧氣和氮氣產品。進料空氣的部分液化能生產液態氧氣或液態氮氣產品，或同時生產液態氧氣和液態氮氣。如果另外需要氣態氧氣產品，可以從精餾過程中以蒸氣的形式採出，或者以液態的形式採出並蒸發，這一蒸發通常是與進料空氣進行換熱來實現的。
第二空氣流的膨脹滿足了該方法和設備在冷凍方面的要求。大部分的冷凍需要是由於必須以不同於氣態產品的方式採出液態產品。通常，每一種產品都是以恆定的速率生產的。有時，需要改變產品的生產速率，該速率不能通過提高或降低進入設備的空氣流量簡單地實現。例如，雖然稱之為「可變定值」的從空氣中分離氧氣的方法是已知的，它們能滿足氧氣周期波動的需要，但不是長期變化的需要。
本發明的目的是提供一種方法和設備，它能提供作為液態產品採出的空氣流比例的寬變化範圍，以滿足長期變化的需要。
按照本發明提供了一種分離空氣的方法，包括執行多個壓縮步驟以壓縮和再壓縮空氣流，通過與至少一個分離產品之間的熱交換，冷卻再壓縮空氣的第一物流和至少部分液化冷卻的第一再壓縮空氣流，通過對外做功使至少一個第二再壓縮空氣流膨脹，精餾至少一部分液化空氣和至少一部分膨脹的第二空氣流，因此形成氧氣餾分和氮氣餾分，從精餾過程中採出液態氧和/或液化氮產品，使一部分膨脹的第二空氣流流過精餾和一個壓縮步驟下遊與另一個壓縮步驟上遊之間的位置中間的換熱通道，調節液態氧和/或液態氮產品與採出的總氧產品的比率，優選地轉換通過所述換熱通道流動的方向來輔助調節循環的膨脹的第二物流的比例。
本發明還提供了一種分離空氣的設備，包括一個形成壓縮空氣流的主壓縮機，多個再壓縮已壓縮空氣流的增壓壓縮機，一個通過與至少一個分離產品之間的熱交換，冷卻再壓縮空氣的第一物流的主換熱器，一個使冷卻的再壓縮空氣的第一物流膨脹的膨脹裝置，在使用中，再壓縮空氣的第一物流至少一部分以液態的形式流出膨脹裝置，至少一個用來使再壓縮空氣的第二物流對外做功而膨脹的膨脹透平，一個與所述膨脹裝置的出口以及所述膨脹透平的出口相連的用來將空氣分離成氧餾分和氮餾分的精餾塔或精餾塔組，從精餾塔或精餾塔組中採出液態氧和/或液態氮的裝置，多個在主壓縮機出口與精餾塔或精餾塔組之間中間的第二物流通過主換熱器的通道，調節液態氧和/或液態氮產品與總的氧產品之間的比率的裝置，通過轉換通過所述通道流動的方向來輔助調節優選地循環的膨脹的第二物流的比例的裝置。
膨脹的第二空氣流的循環比例越高，能產生的冷凍量就越大，因此，能夠實現的所述比例越高，同時還能維持質量和熱量的平衡。與沒有這種反向流動的同樣的方法和設備相比，在再壓縮和精餾中間的反向流動使得以液態產品形式排放的空氣流的比例能較大地變動。
按照本發明的方法和裝置特別適於用在以下的場合通過從精餾中排放液態氧，將所排放的液態氧加壓，並與再壓縮空氣的第一物流進行熱交換蒸發加壓液態氧來生產氣態氧產品的場合。
一部分第二空氣流優選通過在第一膨脹透平中經對外做功膨脹一股再壓縮空氣流來形成。另一部分優選通過經與至少一個分離產品進行熱交換從而冷卻另一再壓縮空氣流到一中間溫度，從換熱器中排放冷卻的空氣流，並在第二膨脹透平中對外做功膨脹冷卻的空氣流來形成。在所述中間換熱溫度下從所述再壓縮空氣的第一物流排放另一物流通常是方便的。
在本發明的優選設備中，第一膨脹透平的出口與主換熱器中的所述換熱通道的中間區域連接。優選地，換熱通道在主換熱器的冷端與精餾塔或精餾塔組中的一個相連，在主換熱器的熱端與主壓縮機和增壓壓縮機中間的管道相連。本發明設備的優選形式的優點是它在循環物流為零或為最大的不同方式下都能有效地操作。因此，膨脹的空氣流優選從第一膨脹透平以一中間溫度下引入到所述換熱通道。在一種流動方式下，空氣循環流量小於最大值，從第一膨脹透平以中間溫度引入所述換熱通道的膨脹空氣流被分為在所述換熱通道中冷卻並送去精餾的一個支流和在所述換熱通道中加熱並形成循環物流的另一支流。在第二種流動方式中，循環物流量為最大值，從第一膨脹透平以中間溫度引入換熱通道的膨脹空氣流結合一部分來自第二膨脹透平的膨脹空氣流並在換熱通道中加熱形成循環物流。來自第二透平的膨脹空氣流的那一部分可以經精餾塔採出。在第三種流動方式中，沒有循環空氣，從第一膨脹透平以中間溫度引入一組換熱通道的膨脹空氣流與所述再壓縮上遊的所述壓縮空氣支流結合，並在換熱通道中冷卻後再引入到精餾中。
本發明方法可以在任何兩種或所有三種方式下操作。因為通過至少一部分前述換熱通道的流動方向可經從一種方式轉換為另一種方式而換向，這些換熱通道可以被描述成換向換熱通道。主換熱器包括一組冷卻通道、一組加熱通道和一組換向通道。每一個換向通道都夾(即放置)在一對加熱通道之間。通道的這種設置方式有利於良好的熱傳導，並與流動方式無關。
空氣優選在包括一個高壓精餾塔和一個低壓精餾塔的雙精餾塔中進行精餾。第一和第二膨脹透平都優選將空氣膨脹到高壓精餾塔的操作壓力。在通常情況下，第二膨脹透平的出口直接與高壓精餾塔相連，而第一膨脹透平的出口與所述換向換熱通道的中間區域相連。
優選在再壓縮的上遊從壓縮空氣流中抽出水蒸汽和二氧化碳。因此不必將循環空氣通過純化單元。
可以應用多種不同的增壓壓縮機的排列方式。在一種優選的排列方式中，上遊壓縮機的出口與一對並聯的增壓壓縮機相連。這樣就可以使得一個下遊增壓壓縮機與第一膨脹透平連接，而另一個下遊增壓壓縮機與第二膨脹透平連接。其結果是所做的外功是壓縮空氣流的再壓縮的一部分。通常是將兩個下遊增壓壓縮機與採出第一和第二壓縮空氣的公用管線相連。
循環流量在選擇的流動方式內的調節或通過改變流動方式的調節通常是經適當地調節形成本發明設備的一部分中的一部機器來實現的。例如，主空氣壓縮機和/或上遊增壓壓縮機可以具有一個可調進口導葉，可以變化其位置以改變循環流量。在這一實例中，主空氣壓縮機和上遊增壓壓縮機的進口導葉可以用來設定通過每一機器的流動。如果通過上遊增壓壓縮機的流量小於通過主空氣壓縮機的流量，則沒有循環，如果通過上遊增壓壓縮機的流量大於通過主空氣壓縮機的流量，則有循環。有多種可以改變液態氧和/或液態氮產品的生產流量與總氧生產流量的比率的方法。例如，生產氣態氧的速率可以通過改變與再壓縮空氣的第一物流的換熱中的液態氧的蒸發速率來改變。
本發明的方法和設備將根據實施例參考附圖進行描述。其中
圖1是空氣分離設備的流程簡圖；圖2是圖1設備中的主換熱器的橫截面的示意圖，所取的橫截面垂直於通過主換熱器的流動方向。這些附圖不是按比例繪製的。
參看圖1，空氣流在主空氣壓縮機2中通常壓縮到5-6巴的壓力。壓縮後的空氣在冷卻器4中通過與水直接蒸發接觸而冷卻。所得空氣輸入純化單元6中，有效地除去水蒸汽、二氧化碳和與空氣相比揮發度相對低的其它雜質。空氣在單元6中通常是通過吸附來純化的。吸附空氣純化器的構造和操作在本領域內是已知的，不需進一步描述。純化後的空氣從單元6進入上遊增壓壓縮機8，將已純化、壓縮的空氣流再壓縮到超過精餾的壓力。在圖1所示設備的一種操作實例中，增壓壓縮機8將純化的、壓縮過的空氣流升壓到27巴。增壓後的空氣流從增壓壓縮機8流出，在增壓壓縮機8中產生的壓縮熱由於通過換熱器10而被除去，例如，換熱器10可以用水冷卻。如此冷卻的空氣流分流。一股流送入第一下遊增壓壓縮機12並升壓到更高的壓力。在前面提及的圖1所示設備的操作實例中，這一壓力通常是49巴。另一股來自換熱器10的空氣流進入與第一個增壓壓縮機12並聯連接的第二下遊增壓壓縮機14。進入增壓壓縮機14的空氣流通常壓縮到與進入增壓壓縮機12的氣流相同的壓力。離開增壓壓縮機12和14的空氣分別在換熱器16和18中冷卻以除去壓縮熱。來自換熱器16和18的空氣流在公用管道20中匯合形成單一再壓縮空氣流，壓力通常為49巴。
再壓縮空氣的第一物流在接近環境溫度下從公用管線20中採出並經熱端24到冷端26流過主換熱器22，當其通過時與返回的產品物流間接換熱而冷卻。冷卻的再壓縮空氣的第一物流以液態或以能由膨脹而轉換成液體的溫度離開主換熱器22的冷端26。冷卻的再壓縮空氣的第一物流流過膨脹裝置28，將壓力降到高壓精餾塔30的操作壓力，高壓精餾塔30與低壓精餾塔32形成了雙精餾塔34。如圖1所示的膨脹裝置28可以是Joule-Thomson閥。此外，它可以是一個膨脹透平。膨脹後的再壓縮空氣的第一物流以液態經第一進口36進入高壓精餾塔30。
一部分再壓縮空氣的第二物流在接近室溫下從公用管線20採出，並由於對外做功在第一膨脹透平38中膨脹到180K的溫度和比高壓精餾塔30底部壓力高出幾個毫巴的壓力。儘管在圖1中沒有示出，第一膨脹透平38的轉子優選與增壓壓縮機12的轉子安裝在同一驅動軸上。通過這種方式，第一膨脹透平38中的空氣膨脹可以用來驅動增壓壓縮機12。膨脹後的空氣從透平38流入一個中間溫度區域。如此引入的空氣可以以兩種不同方向中的一種或兩種流過主換熱器22的一組換熱通道(在圖1中未示出)。在這些方向的一種中，空氣流出主換熱器22的冷端26經第二進口39流入高壓精餾塔30。在這些方向的另一種中，空氣流出主換熱器22的熱端24，在管線42中與單元6和上遊增壓壓縮機8中間的純化壓縮空氣物流混合。
除在第二膨脹透平38中膨脹的空氣之外，從再壓縮空氣的第一物流中在約150K的溫度下取出第二空氣物流的第二部分，第二部分從主換熱器22的中間取出。第二部分在第二膨脹透平44中由於對外做功而膨脹。儘管在圖1中沒有示出，第二膨脹透平44的轉子優選與增壓壓縮機14的轉子安裝在同一驅動軸上。因此，在第二膨脹透平44中空氣膨脹所做的功用於下遊增壓壓縮機14對空氣的壓縮。膨脹後的空氣基本上在高壓精餾塔30底部的操作壓力和它的飽和溫度下離開膨脹透平44。膨脹的空氣從第二膨脹透平44流出經第三進口46流入高壓精餾塔30，第三進口46類似於進口39，位於塔30中的所有液體-蒸氣接觸裝置(未示出)的下方。
引入高壓精餾塔30的空氣通過精餾分離成富氧液體和氮蒸氣。氮蒸氣在位於低壓精餾塔32底部的冷凝器-再沸器48中被冷凝。氮蒸氣的冷凝是通過與沸騰的液態氧間接換熱來實現的。一部分所得冷凝物用作高壓精餾塔30的液氮回流。另一部分則由於流經再換熱器50的一部分而被過冷，再由於流經一個Joule-Thomson閥52而被膨脹，然後作為液氮回流引入到低壓精餾塔32的頂部。富氧液體物流從高壓精餾塔30的底部排出，由於流經再換熱器50的一部分而被過冷，再由於流經一個Joule-Thomson54閥而被膨脹，然後經進口56引入到低壓精餾塔32的中間質量交換區域。
在低壓精餾塔32中富氧液體被分離成塔32底部的氧餾分和塔32頂部的氮餾分。分離是上升蒸氣(在冷凝器一再沸器48的再沸通道中形成的)和下降液體之間質量交換的結果。質量換熱發生在塔32中的如規整填料或蒸餾塔板的氣液接觸裝置上(未示出)。通常在低壓精餾塔32中被分開的氧餾分和氮餾分可以含有小於0.1％(體積)的雜質，但這不是必要的。氣態氮物流從低壓精餾塔32的頂部經出口58排出，流經再換熱器50，在那裡向富氧液體和液態氮物流提供過冷。在再換熱器50的下遊，氮蒸氣物流從冷端26到熱端24流過主換熱器22。氮氣通常是在接近環境溫度和壓力下離開主換熱器22的熱端。
形成設備的整個氧氣生產的液態氧物流，從低壓精餾塔32的底部利用泵62經出口60排出。液態氧送到儲缸64，該儲缸有一出口68與第二液氧泵70相連，它提升液態氧的壓力，使高壓液態氧從冷端26到熱端24通過換熱器22。通過與再壓縮空氣的第一物流進行間接換熱，該高壓液氧被蒸發和加熱到接近環境溫度。液態氧從儲缸64經一出口(未示出)連續流入一容器(未示出)。選擇下遊增壓壓縮機12和14的出口壓力以維持主換熱器22中被冷卻物流和被加熱物流的溫度-焓曲線之間的精密匹配。通常，在增壓壓縮機12和14的出口壓力為49巴的實例中，泵70將液態氧的壓力提高到36巴。根據所需的氣態氧產品的壓力，泵70可以將流過的液態氧提升到超臨界壓力。應當理解，這裡所用的「氣態氧產品，，一詞在其規模內包括已被加壓到超過其臨界壓力並被加熱到超過冷凍溫度的液態氧。
圖1所示設備能在多個不同流動方式下操作。在第一種流動方式中，從第一膨脹透平38引入主換熱器22的中間溫度區域的膨脹空氣分流。一部分物流經進口40送入高壓精餾塔30，剩餘的物流以相反的方向流到主換熱器22的熱端，並循環到管線42。因此，這一部分空氣在增壓壓縮機8、12和14中再次壓縮。循環增加了通過膨脹透平38和44的空氣流量，從而提高了冷凍的生產量。生產的冷凍量越大，則能以液態形式生產的氧產品的比例就越高。(在圖1所示的設備中，液態氧的生產速率是通過泵62的氧流量和通過泵70的氧流量的差，氣態氧的生產速率是通過泵70的物流。)應當理解，在圖1所示的設備中，雖然沒有液氮的生產，但是，如果必要的話，可以生產液態氮。
在第一種流動方式中，從第一膨脹透平38進入主換熱器22的氣體以兩種方向流動，所有這些在第二膨脹透平44中膨脹的空氣在沒有任何循環的情況下在雙精餾塔34中分離。在第二種流動方式中，調節上遊增壓壓縮機8使得不僅來自第一膨脹透平38的所有空氣循環到增壓壓縮機10，而且來自第二膨脹透平44的空氣經進口39被抽出高壓精餾塔30，並從主換熱器22的冷端26流到中間區域，在該區域來自第一膨脹透平38的空氣與這一空氣混合。其結果是空氣的循環流量大於第一種流動方式的循環流量。因此，在膨脹透平38和44中能產生更多的冷凍量，所以液態氧的生產速率與氣態氧的生產速率的比值明顯地比第一種流動方式中大。在第三種流動方式中，來自第一膨脹透平38的所有空氣都流進高壓精餾塔30，沒有空氣的循環。
設計主空氣壓縮機2的進口導葉(未示出)和上遊增壓壓縮機8的進口導葉(未示出)以確定通過每一機器和特定流動方式的流量。在第一種流動方式中，一部分來自第一膨脹透平38的的空氣被循環，通過上遊增壓壓縮機8的流量大於通過主壓縮機2的流量，在主換熱器22的引入來自第一膨脹透平38的膨脹空氣物流的區域的壓力最大。這一最大壓力高於上遊增壓壓縮機8的進口處的壓力和高壓精餾塔30的進口39處的壓力。操縱主空氣壓縮機2，使得純化單元6的下遊壓力與主換熱器22的熱端24的壓力相匹配，循環空氣和來自壓縮機2的空氣一起形成到增壓壓縮機8的抽吸流。
在第二種流動方式中，在反向通道中——在主換熱器22的冷端26的壓力高於反向通道的引入來自第一膨脹透平38的膨脹空氣的區域的壓力，同時也高於在反向通道中——在主換熱器22的熱端24的壓力。而且，主空氣壓縮機的排放壓力是在一個適當的水平，以便與被循環到增壓壓縮機8的物流的壓力相匹配。
在第三種流動方式中，沒有循環，在反向通道中——在主換熱器22的熱端24的壓力大於引入高壓精餾塔30的入口39處的壓力。
在每一流動方式中，實際壓力以及其相關數量級當然都是流量大小和方向決定的，而且可以通過適當調節主壓縮機2和增壓機8的進口導葉來確定。
在圖1所示的一種操作模式中，來自泵70並通過主換熱器22的壓縮氧的流量通常保持一個常數，而且生產液態氧的速率與生產氣態氧速率的比值僅通過改變液態氧在儲缸64液面的上升速度來改變。在第三種流動方式中，多達50％總氧產品可以以液體(不管是氧還是氮，或兩者)採出；在第一種流動方式中，多達80％的總氧產品可以以液體採出。在第二種流動方式中，甚至得到更高的液體產量。
主換熱器22中的不同組的換熱通道的設置示於圖2中。其中有三組通道。第一組冷卻通道C用於冷卻來自管線20的再壓縮空氣的第一空氣流。第二組加熱通道W置於氮蒸氣物流和壓縮氧物流之間。第三組反向通道R用於來自第一膨脹透平38的膨脹空氣流。每一個反向通道R都夾在一對加熱通道W之間。圖2所示的通道設置是常用的。中心線80右邊的通道是其左邊通道的鏡像。樣式WCWRWCWWCW，從最左邊起一直重複到中心線80。通常10-12％的通道是反向通道。通道的這種設置使得不管經過反向通道R的物流是分流，是從主換熱器22的熱端24到冷端26，或者是從其冷端26到熱端24，在被冷卻的物流和被加熱的物流之間都能進行有效的熱傳導。最右邊的通道和最左邊的通道都是加熱通道，防止「邊緣效應」太大。
可以對圖1所示設備作大量的變動和改進。如果必要的話，可以用一個下遊增壓壓縮機代替增壓壓縮機12和14。必要時，可以將該唯一的下遊增壓壓縮機的轉子與相應的第一和第二膨脹透平38和44的轉子安裝在同一軸上。在另一可選方案中，下遊增壓壓縮機12和14中的一個可以專用於向第一膨脹透平38供氣，而另一個則提供再壓縮空氣的第一物流和進入第二膨脹透平的物流，該物流是從第一物流上分支出來的。在再一可選方案中，所有增壓壓縮機可用馬達驅動，而膨脹透平用來驅動發電機。
如果必要的話，可以通過從低壓精餾塔32中排放富含氬氣的氧氣物流，再在另一精餾塔中分離以生產氬氣。所述另一精餾塔的冷凝可以用至少一部分流入低壓精餾塔32的富氧空氣物流來提供。也可以利用更複雜的精餾塔設備，如我們的共同待審專利申請No(GB)9505645中所公開的那種。
可以進行的其它改進包括包括通過給液態氮物流加壓和與進料空氣換熱來蒸發以排出液態氮產品，或形成具有提高壓力的氣態氮產品。進一步的改進是生產兩種不同壓力的高壓氣態氧產品。例如，除生產36巴的氧產品外還可以生產壓力約為11巴的氧產品。在這一實例中，空氣物流可以直接從換熱器10的下遊採出，通過與低壓氧產品換熱被冷卻和冷凝。所得液態空氣經另一膨脹透平引入高壓精餾塔30。
權利要求
1.一種分離空氣的方法，包括執行多個壓縮步驟以壓縮和再壓縮空氣流，通過與至少一個分離產品之間的熱交換，冷卻再壓縮空氣的第一物流和至少部分液化冷卻的第一再壓縮空氣流，通過對外做功使至少一個第二再壓縮空氣流膨脹，精餾至少一部分液化空氣和至少一部分膨脹的第二空氣流，從而形成氧氣餾分和氮氣餾分，從精餾過程中採出液態氧和/或液態氮產品，使一部分膨脹的第二空氣流流過精餾和一個壓縮步驟下遊與另一個壓縮步驟上遊之間的位置中間的換熱通道，調節液態氧和/或液態氮產品與採出的總氧產品的比率，轉換通過所述換熱通道流動的方向，輔助調節循環的膨脹的第二物流的比例。
2.根據權利要求1的方法，其中所述第二空氣物流包括兩部分，其中一部分包括一個再壓縮空氣流，它在第一膨脹透平中由於對外做功而膨脹，另一部分是使另一再壓縮空氣流與至少一個空氣分離產品進行換熱並冷卻到一中間溫度後形成的，從換熱器中排出冷卻的空氣流，冷卻的空氣流在第二膨脹透平中由於對外做功而膨脹。
3.根據權利要求2的方法，其中所述另一空氣流是從所述再壓縮空氣的第一物流中在一中間換熱溫度下採出的。
4.根據權利要求2或3的方法，其中膨脹空氣物流在中間溫度下從第一膨脹透平引入所述換熱通道；在一種流動方式下，分為在所述換熱通道中冷卻並送去精餾的一個支流和在所述換熱通道中加熱並循環到所述區域的另一支物流，在第二種流動方式中，從所述第一膨脹透平以中間溫度引入換熱通道的膨脹空氣流結合一部分來自第二膨脹透平的膨脹空氣流並在換熱通道中加熱，並循環到所述區域。
5.根據權利要求4的方法，其中來自第二膨脹透平的循環膨脹空氣流的一部分流過精餾塔。
6.根據權利要求4或5的方法，其中在第三種流動方式中，從第一膨脹透平以中間溫度引入所述換熱通道的膨脹空氣流與來自所述再壓縮上遊的所述壓縮空氣支流結合，並在換熱通道中冷卻，再引入到精餾中，因而在第三種流動方式中，沒有循環空氣。
7.一種分離空氣的設備，包括一個形成壓縮空氣流的主壓縮機，多個再壓縮已壓縮空氣流的增壓壓縮機，一個通過與至少一個分離產品之間的熱交換，冷卻再壓縮空氣的第一物流的主換熱器，一個使冷卻的再壓縮空氣的第一物流膨脹的膨脹裝置，在使用中，再壓縮空氣的第一物流至少一部分以液態的形式流出膨脹裝置，至少一個用來使再壓縮空氣的第二物流對外做功而膨脹的膨脹透平，一個與所述膨脹裝置的出口以及所述膨脹透平的出口相連的用來將空氣分離成氧餾分和氮餾分的精餾塔或精餾塔組，從精餾塔或精餾塔組中採出液態氧和/或液態氮的裝置，多個使一部分在主壓縮機出口與精餾塔或精餾塔組之間中間的第二物流通過主換熱器的通道，調節液態氧和/或液態氮產品與總的氧產品之間的比率的裝置，使通過所述通道流動的方向換向來輔助調節循環的膨脹的第二物流的比例的裝置。
8.根據權利要求7的設備，其中所述至少一個膨脹透平包括具有一個與至少一個增壓壓縮機的出口相連的進口的第一膨脹透平，和具有一個與再壓縮空氣流通過主換熱器流道的中間區域相連的進口的第二膨脹透平。
9.根據權利要求8的設備，其中第二膨脹透平的進口與所述再壓縮空氣流的第一物流的流道相連。
10.根據權利要求8或9的設備，其中所述第一膨脹透平的出口與一組通過主換熱器的反向流動通道的中間區域相連，該組換向流動通道在主換熱器的冷端與精餾塔或精餾塔中的一個相連，在主換熱器的熱端與主壓縮機和增壓壓縮機中間的管線相連，其設置是這樣的在使用中，在一種流動方式中，來自第一透平的膨脹氣流分流成一個在所述換向換熱通道中冷卻並送入精餾塔或所述精餾塔組中的一個的支流，和在所述換向換熱通道中加熱並形成循環流的另一支流，在第二種流動方式中，從第一膨脹透平以中間溫度引入該組換向換熱通道的膨脹氣流與一部分來自第二膨脹透平的膨脹氣流結合，並在換向換熱通道中被加熱，形成循環物流，在第三種流動方式中，從第一膨脹透平在中間溫度下引入該組換向換熱通道的膨脹空氣流與從所述再壓縮上遊採出的所述壓縮氣流的支流結合，並在換熱通道中冷卻，再引入精餾塔或所述精餾塔中的一個，在第三種流動方式中沒有循環空氣。
11.根據權利要求7-9任何一項的設備，其中增壓壓縮機包括一個上遊增壓壓縮機，其出口與一對並聯設置的下遊增壓壓縮機中的每一個的進口相連。
12.根據權利要求11的設備，其中下遊增壓壓縮機都與一公用管線相連，該公用管線與再壓縮空氣的第一物流所通過的主換熱器的通道相連，並與第一膨脹透平的進口相連。
13.根據權利要求7-12任何一項的設備，其中主壓縮機和上遊增壓壓縮機具有用於調節所通過的空氣流量的可調進口葉片。
全文摘要
空氣在壓縮機2、8、12和14中壓縮。該壓縮空氣的第一物流經閥28液化。採出壓縮空氣的兩股第二物流。一股在膨脹透平44中膨脹，另一股在膨脹透平38中膨脹。第一和第二物流在雙精餾塔34中分離。液態氧產品從出口60中抽出，其一部分汽化並作為氣態氧產品採出。兩股第二空氣流以選擇而可調的比例流入雙精餾塔34，兩股第二空氣流以選擇而可調的比例在壓縮機2和8的中間區域返回壓縮機2、8、12和14組成的設備。
文檔編號F25J3/04GK1153896SQ9611221
公開日1997年7月9日 申請日期1996年8月3日 優先權日1996年8月3日
發明者T·拉思本 申請人:英國氧氣集團有限公司