[发明专利]分离塔、低温空气分离设备和用于空气低温分离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低温空气分离设备的低压塔。

背景技术

这样的塔通常由双塔系统的低压塔形成，所述双塔系统具有高压塔和低压塔。“供应管线”然后由低压塔的进口形成，来自压力塔底部的富含氧气的液体经由所述进口进入到低压塔。经由用于富含空气组分的馏分（fraction）的“产物管线”，富含氧气的流体被从塔的下部区段抽取并作为液态产物或气态产物被直接地或间接地引导走。在这种情况下，产物管线优选地被直接地布置在底部上或在所述底部正上方，其中，低压塔的底部包括主冷凝器的蒸发室，经由所述蒸发室，低压塔与高压塔热交换连通；可替代地，在其中使富含氧气的产物与供应空气间接热交换的主热交换器上，或者，在被布置在低压塔外部的主冷凝器蒸发室上，产物管线被布置在用于富含氧气的产物的蒸发的辅助冷凝器上。

通常在空气分离设备中、特别地在低压塔中使用具有从250m²/m³至750m²/m³的比表面积（specific surface）（填料密度）的规整填料。偶尔地也提出使用更高的填料密度，从而通过减少每理论塔板的高度（HETP）来提高填料的效率。通过这种方式，可以获得相对小的总高度。术语“填料的比表面积”和“填料密度”在下文中当作相同的含义来使用。特别“致密”的填料因此具有特别高的比表面积。

此外，空气分离设备例如可以具有粗氩塔，在所述粗氩塔中的粗氩从氧气-氩气混合物中获得，所述氧气-氩气混合物抽取自低压塔；产物管线被布置在上部区域中，从氧气中分离出的粗氩气被经由所述产物管线抽取。粗氩塔可以具有如EP 377117 B2 = US 5019145中所示出的单部分设计，或者具有如EP 628777 B1 = US 5426946中所示出的多部分设计，例如两部分设计。

此外，空气分离设备可以具有甲烷提取塔，所述甲烷提取塔被连接到低压塔；甲烷与气态氧气产物一起被从其顶部提取，并且富含氪气和氙气的氧气馏分被在底部抽取。致密铜填料当然也可以被使用在一个或多个以上所述的分离塔中。

在开始所述类型的低压塔从EP 636237 B1 = WO 9319336 A1 = US 5613374中知晓。

用于空气分离设备的规整填料直至现在还是由铝制成。考虑到安全性（参见EIGA的《Safe Use Of Aluminium-Structured Packing For Oxygen Distillation》的IGC文件144/08/E），至少在氧气区域中的填料板的厚度为0.2mm。在高填料密度处，其所具有的缺点是每塔横截面的容量明显地低于在低填料密度处的每塔横截面的容量；因此，在相等容量处，塔必须具有相对大的直径。相应的分离塔和整个空气分离设备的生产成本存在相对大的提升。

术语“上方”和“下方”在这里指的是在设备正常操作的情况下低压塔的空间布置。

发明内容

本发明待解决的问题是提供在开始所述类型的低压塔，所述低压塔使得相对低的制造费用、特别是相对低的生产成本成为可能。

该问题由下面方案中中所描述的特性来解决：一种用于低温空气分离设备的低压塔具有：容器，所述容器具有大致圆柱形的壳体；供应管线，所述供应管线用于空气组分的混合物；氧气产物管线，所述氧气产物管线用于从所述低压塔的底部抽取氧气产物；以及质量转移元件，所述质量转移元件被布置在所述容器中，其中所述质量转移元件由规整填料的下部区段形成在所述低压塔的底部的正上方，液体分配器被布置在所述规整填料的顶部上，其中至少一定比例的所述填料由打褶金属片材形成，并且具有大于750 m²/m³的比表面积，其特征在于：在所述下部区段的最下部分中，所述填料的金属片材由铜组成并且具有0.1mm或更小的片材厚度，并且在所述最下部分上方的下部区段的一部分中，所述填料的金属片材由铝组成且具有小于0.2mm的片材厚度。

使用如铜等相对昂贵的材料一开始似乎与上述的问题相矛盾；EIGA明确建议不使用薄的铝填料。然而，发现的是，在本发明的上下文中，由于铜的机械和化学材料特性，可以相对经济地生产具有非常小片材厚度的非常致密的填料。在对这种填料实施的测试中，进一步地发现，与迄今为止所知的致密填料相比较，每塔横截面的塔容量可以获得大得惊人的增加。