[发明专利]空气分离方法

说明书

技术领域

[0001]一种分离空气的方法，其中通过在主热交换器中伴随着液化空气流蒸发泵送的液氧流而生产加压氧气产品，以及氩产品在连接到低压力塔的氩分离区中生产，低压力塔与高压力塔以热传递方式操作连接。更具体地，本发明涉及一种方法，其中到高压力塔的主进料空气流从主热交换器在比所述液态空气流高的温度下抽取，以低温冷却所述液态空气流，从而增加氩回收率。

背景技术

[0002]将空气分为氮气、氧气和氩气组分的分离已经在空气分离装置中进行，其中空气被压缩、纯化并在主热交换器中冷却到其精馏的合适温度。所述空气被引入到还配置有与高压力塔处于热传递关系的低压力塔的双塔设备中的高压力塔中。氮气和氧气产品可以从高和低压力塔中提取出来。

[0003]富氩流可以从低压力塔中移除，并且被引入到氩塔中以产生富氩塔顶馏分。富氩塔顶馏分被冷凝(通常利用全部或部分的粗液氧流，所述粗液氧流作为高压塔的塔底馏分产生)以产生氩塔的液体回流。一部分富氩塔顶馏分作为氩气产品提出。

[0004]通过泵送由在低压力塔中制备的液体氧塔底馏分构成的富氧流而对其进行加压，并在在主热交换器中蒸发该流，伴随着液化构成已经被压缩至高压的空气的一部分的空气流，而在这样的设备中生产高压氧气产品，也是众所周知的。所得到的液态空气流膨胀并被引入到低压塔中或高压塔和低压塔两者中。

[0005]在美国专利号6,293,126中公开了这样装置的实例。在该专利中，主进料空气流从主热交换器中离开，其温度高于被进一步压缩并液化以生产液态空气流的空气流的温度高。为了简化该装置的构造，粗液氧流在被用来冷凝氩气回流或被引入到低压力塔之前没有低温冷却。因此，比起如果将粗液氧流低温冷却而会发生的情况来说，在膨胀后有更多蒸气部分的粗液氧流进入到低压力塔中。因此，在低压力塔中的高于在该处富氩流被提取以在氩塔中进一步精炼的位点的位点处，液体/蒸气比小于以其它方式可能的值。此外，在高于液态空气流的温度下提取主空气流，将液态空气流的温度降至可达到用于冷却进入空气的回流温度的程度。因此，对进一步压缩并液化的空气流的压缩要求通常大于如果主进料空气流没有从该较高温度下取出而会需要的流量和/或压力。进一步低温冷却所述液态空气流旨在补偿低压力塔中减少的液气比。这样就导致在这种的装置中不增加任何氩气的回收却耗费更多的能量。

[0006]如即将讨论的，本发明提供了分离空气的方法，其中相对于现有技术的空气分离系统，如上文提到的，所能实现的，提高了氩气的回收率，同时将提高氩气回收率所必须使用的过量功率量降到最小。

发明内容

[0007]本发明提供分离空气的方法。

[0008]依照本方法，生产第一压缩净化空气流和第二压缩净化空气流。第二压缩净化空气流比第一压缩净化空气流具有更高的压力。这些流在主热交换器内通过与在空气分离单元中产生的返回流(return stream)间接热交换冷却。所述的返回流包含至少部分泵送的液氧流(pumped liquid oxygen stream)，和由于间接热交换，由所述压缩净化空气制备了主进料空气流和液态空气。

[0009]主进料空气流被引入到所述空气分离单元的高压力塔中，液态空气流膨胀，以及至少部分所述液态空气流被引入到空气分离单元的低压力塔中。来自低压力塔的富氩流被引入到由至少一个塔形成的氩气分离区，以产生含氩气的塔顶馏分(column overhead)和由所述含氩气的塔顶馏分构成的含氩产品流。需要说明的是，在此处和在权利要求中使用的术语″氩分离区″包括单个的氩塔，本领域通常指粗氩气塔，以及串联的塔以提供足够数量的分离级以使所述氩产品具有极低的氧含量，一般小于约10ppm。

[0010]由高压力塔的液体塔底馏分构成的粗液氧流，以及由高压力塔的液化氮塔顶馏分构成的富氮液流被低温冷却(subcool)。至少部分所述粗液氧流和至少部分所述富氮液流被引入到所述低压力塔中。

[0011]主进料空气流在比液态空气流高的温度下从主热交换器中引出，并至少在大约该温度下被引入到高压力塔中。优选地，主进料空气流的温度高于液态空气流约6K至约25K，更优选地，比液态空气流高约8K至约15K。