通過低溫蒸餾空氣生產增壓淨化空氣和液體產品的裝置的製作方法

2023-06-07 02:13:56

專利名稱：通過低溫蒸餾空氣生產增壓淨化空氣和液體產品的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通過低溫蒸餾生產增壓淨化空氣和液體產品的裝置。
背景技術：
由EP-A-1027913已知通過淨化壓縮空氣並然後使淨化後的空氣在渦輪機中膨脹
以產生能量來生產潔淨乾燥空氣。

實用新型內容本實用新型使用淨化後的壓縮空氣膨脹時產生的冷卻效果來生產液體產品。與將膨脹後的空氣送到大氣中相反，在該情況中，膨脹後的空氣在至少3bars abs、優選至少5bars abs的壓力下被移走，因為意在將其作為一種純空氣產品。根據本實用新型，提供了一種通過低溫蒸餾空氣生產增壓淨化空氣和液體產品的方法，其中:i)將空氣壓縮到第一壓力下並對其淨化以形成第一壓力下的淨化空氣ii)將第一壓力下的淨化空氣分為第一部分和第二部分iii)使第一部分在熱交換器中冷卻，然後送至蒸餾塔系統的第一塔iv)使第二部分在熱交換器中冷卻到一中間溫度，從第一壓力膨脹到第二壓力，在該熱交換器中在第二壓力下被加熱，並作為產品流被移走V)第一壓力比第二壓力高至少3bars且第二壓力大於3bars absvi)使來自第一塔的富氧液體在第一塔的頂部冷凝器中汽化，並作為第一富氧氣體被移走vii)從第一塔中移走富氮流體，以及vi ii)從蒸懼塔系統移走至少一種液體產品。可選地:-至少一種液體產品是從第一塔移走的液氮。-第一富氧氣體被壓縮並送回至第一塔。-將富氧液體從第一塔的頂部冷凝器中移走並送至蒸餾塔系統的第二塔的頂部，將富氧液體從第二塔底部作為液體產品移走。-使來自第一塔的冷凝器的富氧氣體在渦輪機中膨脹。根據本實用新型的另一方面，提供了一種通過低溫蒸餾空氣生產增壓淨化空氣和液體產品的裝置，該裝置包括:一至少具有一第一塔的蒸餾塔系統，該第一塔具有至少一個頂部冷凝器；一熱交換器；一渦輪機；一用於壓縮至第一壓力的壓縮機；用於淨化第一壓力下的空氣的淨化裝置；用於將第一壓力下的淨化後的空氣分成第一部分和第二部分的管道裝置；一用於將第一部分送至熱交換器中以進行冷卻的管道；一用於將在熱交換器中冷卻後的第一部分送至蒸餾塔系統的第一塔的管道；一用於將第二部分送至熱交換器中以冷卻至中間溫度的管道；一用於將第二部分在中間溫度下從熱交換器中移走和用於將第二部分在第一壓力下送至渦輪機的管道；一用於將膨脹後的第二部分在第二壓力下送至熱交換器中以在第二壓力下被加熱的管道；和一用於將加熱後的第二部分作為產品流在第二壓力下移走的管道；其中，第一壓力比第二壓力高至少3bars且第二壓力大於3barsabs ;該裝置還具有一用於將富氧液體從第一塔送至第一塔的一個所述頂部冷凝器中以進行汽化的管道、一用於將汽化後的富氧液體作為第一富氧氣體移走的管道、一用於將富氮流體從第一塔移走的管道、和一用於將至少一種液體產品從蒸餾塔系統移走的管道。可選地，該裝置包括第二蒸餾塔和用於向第二蒸餾塔提供來自第一塔和/或一所述頂部冷凝器的富氧液體的裝置。所述至少一種液體產品可包括液氮和液氧中的至少一種。

下面將根據附圖更詳細地說明本實用新型，這些附圖示出了按照本實用新型的方法，其中:圖1示出了本實用新型的最簡單的實施方式的流程圖；圖2示出了本實用新型的使用較複雜的氮蒸餾塔和冷壓縮機及廢氣渦輪機的實施方式的流程圖；圖3示出了本實用新型的使用氮蒸餾塔和氧蒸餾塔的實施方式的流程圖；圖4示出了本實用新型的使用兩個冷增壓器和兩個渦輪機的實施方式的流程圖。
具體實施方式
圖1示出了本實用新型最簡單的形式，其中，在壓縮機V中被壓縮至9到IObars的第一壓力的空氣I在淨化單元P中被淨化以除去水和二氧化碳，並被分為第一部分5和第二部分3。第一部分5在銅焊鋁製熱交換器9中被完全冷卻並送至單塔式氮蒸餾系統。A塔用來分離空氣，在底部形成富氧液體11和在頂部形成富氮氣體。富氮氣體在頂部冷凝器C中冷凝並作為回流被送回該塔。富氧液體11被膨脹並送至頂部冷凝器C以形成汽化液體15，該汽化液體隨後在熱交換器9中被加熱。液氮13作為產品被移走，氣態的氮17優選也作為產品被移走以在交換器9中被加熱。第二空氣部分3在交換器9中被冷卻至一中間溫度，在渦輪機7中膨脹從9到IObars降至5bars並被送回交換器9中以在5bars下被加熱。加熱後的空氣4構成在5bars下的潔淨空氣產品。在圖2中，氮蒸餾塔稍更複雜一些，具有兩個頂部冷凝器Cl和C2，且所述方法使用冷壓縮機25和廢氣渦輪機23。在圖2中，被壓縮至9到IObars並在淨化單元(圖未顯示)中淨化的空氣I被分為第一部分5和第二部分3。第一部分5在銅焊鋁製熱交換器9中被完全冷卻並送至單塔式氮蒸餾系統。A塔用來分離空氣，在底部形成富氧液體11和在頂部形成富氮氣體。富氮氣體在頂部冷凝器Cl和C2中冷凝並作為回流被送回該塔。富氧液體11被膨脹並送至頂部冷凝器Cl以形成汽化液體15，該汽化液體隨後在冷壓縮機25中被壓縮並送至A塔。來自冷凝器Cl的液體被送至下部的冷凝器C2，所產生的汽化氣體21在渦輪機23中膨脹並在熱交換器9中被加熱。液氮13作為產品被移走，氣態的氮17優選也作為產品被移走以在交換器9中被加熱。第二空氣部分3在交換器9中被冷卻至一中間溫度，在渦輪機7中膨脹從9到IObars降至5bars,並被送回交換器9中以在5bars下被加熱。加熱後的空氣4構成在5bars下的潔淨空氣產品。圖3示出一氮發生器，其具有在8.5bars g和200ppb氧純度下的43，000Nm3/h的氣態氮產品流17和4，000Nm3/h的液氮流13。來自淨化單元的在9bars g、30°C下84，000Nm3/h的乾燥潔淨大氣空氣流5 (大體上不含水和二氧化碳)在進入第一蒸餾塔A的中間階段前，在交換器9中被冷卻至_164°C的溫度。在9bars g、30°C下136，000Nm3/h的乾燥潔淨大氣空氣流3(大體上不含水和二氧化碳)在交換器9中被冷卻至-153.5°C的溫度,並由潤輪機7膨脹至4bars g下的_174°C的溫度成為流4。該流4然後重新進入主交換器9，在那裡被加熱到28°C並作為增壓乾燥空氣增壓產品(下文簡稱CDA)被輸送。潤輪機7產生的能量由發電機(generator)重新獲得。包含37%mol.氧的78，000Nm3/h的富氧液體流11被從氮蒸餾塔A的底部抽出，分為兩股流(流IlA和流11B)。47，000Nm3/h的富氧液體流IlA通過一閥門膨脹並被供應給氮蒸餾塔A的頂部冷凝器Cl。31，000Nm3/h的富氧液體流IlB (流19)被用作第二蒸餾塔B的再沸器R的熱源，並和流IlA混合併被供應給氮蒸餾塔A的頂部。具有41，000Nm3/h流量並包含27%氧的氣態富氧循環流27在4.7barsg和_172°C下從氮蒸餾塔A的頂部冷凝器Cl排出，然後在循環增壓器25中被壓縮至8.9bars g，並在交換器9中過冷至-164.5°C後被供應給蒸餾塔A的靠下的部段。來自冷凝器C2的在3.7bars g和_172°C下的31，100Nm3/h的氣態富氧廢氣21在主交換器9中被加熱到_135°C，在渦輪機23中膨脹，然後重新進入主交換器9並在那裡被加熱至IJ 28。。。渦輪機23和冷增壓器25相連。廢氣流21具有35，380Nm3/h的流量並包含45.2%的氧；包含68%氧的5，900Nm3/h的富氧液體流15在經過閥門膨脹後被從頂部冷凝器C2
供給至氧蒸餾塔B。具有4，280Nm3/h流量並包含56.1%氧的廢氣流28在0.5bar g和-183 °C下從氧蒸餾塔B的上部排出，並在主交換器9中被加熱至28°C。從02蒸餾塔B的集液池中，I, 620Nm3/h的液氧流29作為產品被抽出。圖4與圖3的不同之處在於使用了兩個冷增壓器23A、23B以及兩個渦輪機25A、25B。富氧流21被分為流2IA和流21B，流2IA和流2IB分別被送至渦輪機23A、23B中的一個。富氧流27被分為流27A和流27B，流27A和流27B分別被送至冷壓縮機23A、23B中的一個。膨脹後的流然後在熱交換器中被混合和加熱，壓縮後的流在過冷後被混合併送至蒸餾塔A。
權利要求1.通過低溫蒸餾空氣生產增壓淨化空氣和液體產品的裝置，包括:一至少具有一第一塔(A)的蒸餾塔系統，該第一塔具有至少一個頂部冷凝器(C，Cl, C2);一熱交換器(9);一渦輪機(23);—用於將空氣壓縮至第一壓力的壓縮機(V);用於在第一壓力下淨化空氣的淨化裝置(P);用於將在第一壓力下的淨化後的空氣分成第一部分和第二部分的管道裝置；一用於將第一部分送至熱交換器以進行冷卻的管道；一用於將在熱交換器中冷卻後的第一部分送至蒸餾塔系統的第一塔的管道；一用於將第二部分送至熱交換器以冷卻至一中間溫度的管道；一用於將第二部分在中間溫度下從熱交換器中移走和用於將第二部分在第一壓力下送至渦輪機的管道；一用於將膨脹後的第二部分在第二壓力下送至熱交換器以在第二壓力下被加熱的管道；和一用於將加熱後的第二部分作為產品流在第二壓力下移走的管道；其中，第一壓力比第二壓力高至少3bars且第二壓力大於3bars abs ;該裝置還具有一用於將富氧液體從第一塔送至第一塔的其中一個頂部冷凝器中以進行汽化的管道、一用於將汽化後的富氧液體作為第一富氧氣體移走的管道、一用於將富氮流體從第一塔移走的管道和一用於將至少一種液體產品從蒸餾塔系統移走的管道。
2.根據權利要求1所述的通過低溫蒸餾空氣生產增壓淨化空氣和液體產品的裝置，該裝置還包括一第二蒸餾塔(B)和用於向第二蒸餾塔供給來自第一塔和/或一頂部冷凝器的富氧液體的裝置。
3.根據權利要求1或2所述的通過低溫蒸餾空氣生產增壓淨化空氣和液體產品的裝置，其特徵在於，所述至少一種液體產品包括液氮和液氧中的至少一種。
專利摘要本實用新型涉及通過低溫蒸餾空氣生產增壓淨化空氣和液體產品的裝置，包括蒸餾塔系統；熱交換器；渦輪機；空氣壓縮機；空氣淨化裝置；將淨化後空氣分成第一和第二部分的管道；將第一部分送至熱交換器冷卻和冷卻後將其送至蒸餾塔系統的管道；將第二部分送至熱交換器冷卻至中間溫度後從熱交換器移走並在第一壓力下送至渦輪機、在膨脹後將其在第二壓力下送至熱交換器加熱、和加熱後將其作為產品流在第二壓力下移走的管道；第一比第二壓力高至少3bar且第二壓力大於3bar abs；還具有將富氧液體從蒸餾塔系統送至一頂部冷凝器進行汽化並在汽化後將其作為第一富氧氣體移走、將富氮流體從第一塔移走和將至少一種液體產品從蒸餾塔系統移走的管道。
文檔編號F25J3/04GK203011074SQ20122054074
公開日2013年6月19日 申請日期2012年10月22日 優先權日2011年10月28日
發明者F·伯恩, A·吉亞爾, L·若瓦尼, P·勒博, 津田和隆 申請人:喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司