[发明专利]低温分离空气的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及低温分离空气的方法和相应的设备。

背景技术

此类方法经常被设计为双塔过程，其中尤其是将低压塔设置在高压塔上方。替代性地，低压塔和高压塔可以是用于空气分离的三塔或多塔体系的部件。除了氮-氧分离塔以外额外地还可以设置其他用于获得高纯度产物和/或其他空气组分特别是稀有气体的装置，例如获得氩和/或获得氪-氙的装置。

术语“低压塔”和“高压塔”在此一般以通常的语言习惯使用。这些术语是指用于氮-氧分离的两个任意的分离塔，其中高压塔的工作压力高于低压塔的工作压力。在传统的双塔体系的情况下，其符合通常的语言习惯。例如在三塔体系中，“低压塔”既可以代表具有最低压力的塔，也可以代表中间压力的塔(通常称作中间压力塔)；“高压塔”是具有最高压力的塔，或者是中间压力的塔。

所述双塔的两个塔的优选排列方式是所谓的“塔彼此上下”排列(重叠塔)，在此低压塔位于高压塔的顶部。该排列方式特别节省空间。更有价值的是，为了将液体(来自高压塔下部的粗制氧、来自高压塔上部的洗涤-LIN、任选来自高压塔中部位置的额外的流体等)从高压塔输送到低压塔(直接或经过氩部件)，不使用泵，只通过压力差(一般地，在高压塔中约为6巴，在低压塔中约为1.5巴)输送液体。

但是在更大(例如具有大于50,000Nm³/h的氧产物或大于250,000Nm³/h的原料空气)的装置的情况下，塔的大小导致该压力差不足以将液体送至低压塔的高度。在此情况下，为了输送液体，使用一个或多个额外的机械泵。

但是，该方法具有严重的缺点。由于该额外的硬件组件，导致显著的额外成本。此外，整个空气分离装置的可用性和可靠性由于这些旋转且因此基本上易受干扰的机器而产生负面影响；旋转的机器的数量越多，则由于机器故障导致该装置失效的概率就越高。由此会损害总体规划的经济性。

通常的技术方案在于，将所有的泵都安装在双层包装中。在此，只有一台泵正常运行，多余的第二台机器以无负载的方式同步运行(待机运行)，但是在第一台机器失效时可以立即取而代之并承担起所需的功能。虽然该方案改善了可用性，但是显著提高了装置的费用。

发明内容

因此，本发明是基于提供开始所述类型的方法的目的，其中可靠地将液体从高压塔输送至低压塔，并以此方式构成具有塔彼此上下排列的大的空气分离设备。

该目的是通过使用第一液体喷射泵(Flüssigkeitsstrahlpumpe)以将第一流体从高压塔输送至低压塔中而解决的。

代替机械泵还使用液体喷射泵。使用在设备中已经存在的高压流(节流流和内压缩流innenverdichtete)来驱动液体喷射泵，因此不需要额外的机械泵。

液体喷射泵不包括机械运动部件，因此特别地可靠且耐用。此外，液体喷射泵的成本明显低于机械泵，这是因为该设备相当简单，只包括少量的构件，并且例如不需要马达驱动。

在本发明的范畴内，还可以使用两个或更多个液体喷射泵，以将第二流体和任选其他的流体从高压塔输送至低压塔中。

此外，本发明还涉及低温分离空气的设备。

附图说明

下面依照在附图中所图示的实施例更详细地阐述本发明以及本发明的其他细节。

具体实施方式

在图中没有显示出空气压缩装置、空气净化装置、主热交换器和中压涡轮机，通过其使一部分原料空气从高压减压至高压塔的压力；这些方法步骤以通常的方式构成。将来自主热交换器的气态空气1(GAP)导入设置在低压塔3下方的高压塔2中。可以使用一部分空气43以加热在用于获得氪-氙的装置35中的粗制-氪-氙塔。主冷凝器4即冷凝器-蒸发器位于两者之间，通过该主冷凝器以热交换的方式连接高压塔和低压塔。

高压空气流5即焦耳-汤姆逊-空气(JL)(JT)处于比高压塔2明显更高的压力下，并在节流阀6和/或发生器涡轮机7中减压到约为高压塔的压力。经减压的绝大部分液态的高压空气流在本实施例中在高压塔与低压塔之间进行分配。第一部分经过管线8流至高压塔2的中部位置。其余部分流至低压塔的一个或多个中部位置是经过管线9和10通过过冷-逆流管12和节流阀11，或者经过管线13和14、过冷-逆流管12和第一液体喷射泵15，其发挥该第一液体喷射泵的驱动流的作用。