[发明专利]通过低温蒸馏分离空气的方法和装置

说明书

本发明涉及通过低温蒸馏(cryogenicdistillation)分离空气的方法和装置。

在由中等压力塔(medium-pressurecolumn)和低压塔构成的双塔中分离空气是已知做法，中等压力塔的顶部经由再沸器-冷凝器热连接到低压塔的底部。中等压力塔可以例如在5至6barabs的压力下运行，低压塔在1.2至1.5barabs的压力下运行。如果低压塔在高于2barabs的压力下运行，通常说该装置“在压力下”或“在高压下”运行。其中该装置在压力下运行的蒸馏过程——无论产生不纯氧气(通常95摩尔％)还是纯氧(通常至少99.5摩尔％)——与传统低压设计相比可以节省大约20％能量，条件是将生成的所有氮气投入使用：

加压设计的应用因此提出两个要求：

·所有氮气必须被利用

·一些氮气必须不纯。

使用在相同低压(LP)下运行的两个空气分离单元(ASUs)并因此具有在小于2巴下运行的低压塔的气态氧(GOX)和气态氮(GAN)的生产可以如下陈述：

就具有几个并联的空气分离单元的生产单元(被称作“多运程(multi-train)”单元)而言，本发明提出将对至少一个运程(train)使用加压设计与对至少一个运程(train)使用低压设计相结合。

所需氮气可以首先由加压组产生，如果需求高于加压组的最大生产，则再由低压组产生。

源自加压组的那部分不纯氮气在低压组中净化或在加压组中使用源自低压组的流体净化和生成。

可以使用来自低压组的残余气体实现加压组的再生。

这种布置可以产生所需量的所需纯度(优选纯)的氮气并通过对一些运程(trains)使用低压设计而在氧气生产中享有一定的节能。

EP-A-2489968描述了根据权利要求1的导言的方法。

根据本发明，将使用其中在最低压力下运行的塔在大于2barabs的压力下运行的至少一组塔(被称作“加压组)。这组优选除一些氧气外还产生所需氮气。

一组包含至少一个由中等压力塔和低压塔构成的双塔，中等压力塔的顶部经由再沸器-冷凝器热连接到低压塔的底部。

一组可选地可包含至少三塔，其由三个塔——中等压力塔、中间压力塔(intermediate-pressurecolumn)和低压塔——构成，中等压力塔的顶部经由再沸器-冷凝器热连接到中间压力塔的底部，中间压力塔的顶部经由再沸器-冷凝器热连接到低压塔的底部。

一组可选地可包含至少三塔，其由三个塔——中等压力塔、中间压力塔和低压塔——构成，中等压力塔的顶部经由再沸器-冷凝器热连接到中间压力塔的底部并经由另一再沸器-冷凝器热连接到低压塔的底部。

根据本发明的一个主题，提供在一种装置中通过低温蒸馏分离空气的方法，所述装置包含：

i)第一组蒸馏塔，其至少包含在被称作高压的第一压力下运行的第一塔和在低于第一压力的第二压力下运行的第二塔，其中第一塔的顶部经由再沸器-冷凝器热连接到第二塔的底部，第一净化单元和第一热交换线路，和

ii)第二组蒸馏塔，其至少包含在低于第一压力的第三压力下运行的第三塔和在低于第一、第二和第三压力的第四压力下运行的第四塔，其中第三塔的顶部经由再沸器-冷凝器热连接到第四塔的底部，第二净化单元和第二热交换线路，其中将压缩空气送往第一净化单元，将净化空气从第一净化单元送往第一交换线路，将冷却空气从第一交换线路送往第一塔，将压缩空气送往第二净化单元，将净化空气从第二净化单元送往第二交换线路并将冷却空气从第二交换线路送往在第三压力下运行的第三塔，

其特征在于将顶部流体(headfluid)从第三塔送往第二塔或将来自第三塔的顶部气体与来自第二塔的顶部气体混合，并将来自第二塔的中间流体送往第三塔。

根据其它任选特征:

-第三压力高于、低于或等于第二压力。

-第三压力等于第二压力并将顶部流体在未将其膨胀的情况下从第三塔送往第二塔和/或将中间流体在未将其加压的情况下从第二塔送往第三塔。

-第三压力大于第二压力并将顶部流体在将其膨胀后从第三塔送往第二塔和/或将来自第二塔的中间流体在将其加压后送往第三塔。

-将气体，可能中间气体，从第四塔送往第一净化单元和送往第二净化单元以用作再生气体。

-没有气体作为再生气体从第二塔送往第一净化单元。

-从第二塔的底部取出富氧流体和从第四塔的底部取出富氧流体。