[发明专利]通过低温空气分离制备氧的设备

说明书

本发明涉及用于通过低温分离空气产生氧的设备。所述设备包括高压塔(1)，低压塔(2)和主冷凝器(3)。氩排出塔(31)与所述低压塔(2)的中间点流体连通，并且与氩排出塔顶部冷凝器(17)相连。辅助塔(140)包括贮槽区域，从所述氩排出塔顶部冷凝器(17)将气体通入所述贮槽区域中。所述辅助塔(140)的顶部与回流液管道(136b)相连，以从所述高压塔或顶部冷凝器引入液体流。所述液体流具有至少与空气相等的氮含量。来自所述高压塔(1)的贮槽的液态粗氧(16c)的至少一部分在第一中间点被送入辅助塔。辅助塔顶部的压力高于低压塔(2)的顶部的压力至少50mbar。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的低温分离空气制备氧的方法。

背景技术

Hausen/Linde(2nd Edition,1985)的专著“Tieftemperaturtechnik”[低温技术]和Latimer在Chemical Engineering Progress(Vol.63,No.2,1967,page 35)一篇文章中特别地描述了通用的低温分离空气的原理和双塔装置的构造。双塔中的高压塔与低压塔之间的热交换关系通常通过主冷凝器来实现，其中来自高压塔的顶部气体通过从低压塔蒸发底部液体而被液化。

本发明的蒸馏塔系统原则上可以配置为具有高压塔和低压塔的经典双塔系统。除了用于氮-氧分离的两个分离塔之外，其还可以包括用于获得其它空气组分，特别是惰性气体的其它装置，例如获得氪-氙的装置。

“氩排出塔”是指用于氩-氧分离的分离塔，其不用于获得纯氩产物，而是用于从在高压塔和低压塔中待分馏的空气中排出氩。它的互连仅仅稍微不同于经典的粗氩塔的互连，但是它包含少得多的理论塔板，即少于40，特别是15-30。类似于粗氩塔，氩排出塔的底部区域连接到低压塔上的中间点，氩排出塔由蒸发侧的顶部冷凝器冷却，其中引入了来自高压塔的经压缩的底部液体；氩排出塔不包括底部蒸发器。

在本发明中，主冷凝器和氩排出塔的顶部冷凝器被配置为冷凝器-蒸发器。术语“冷凝器-蒸发器”是指热交换器，在其中第一冷凝流体流与第二蒸发流体流进行间接热交换。每个冷凝器-蒸发器都具有液化空间和蒸发空间，所述液化空间和蒸发空间分别由液化通道和蒸发通道组成。第一流体流的冷凝(液化)发生在液化空间中，第二流体流的蒸发发生在蒸发空间中。蒸发空间和液化空间由处于热交换相互关系中的通道组构成。

主冷凝器可以被配置为单级或多级浴式蒸发器，特别是级联式蒸发器(如例如EP1287302 B1＝US 6748763 B2中所述)，或者降膜式蒸发器。所述冷凝器可以由单个热交换器块形成，或者由布置在常压容器中的多个热交换器块形成。

空气分离设备的蒸馏塔系统布置在一个或多个冷箱中。“冷箱”在本文中被理解为意味着用外壁完全包围绝热内部的绝热外壳；要被绝热的设备部件，例如一个或多个分离塔和/或热交换器，布置在内部。可以通过外壁的适当构造和/或通过用绝热材料填充设备部件和外壁之间的间隙来实现绝缘效果。后一情况优选使用粉状材料例如珍珠岩。不仅在低温空气分离设备中进行氮-氧分离的蒸馏塔系统，还有主热交换器和其它冷设备部件都必须被一个或多个冷箱包围。冷箱的外部尺寸通常决定了预制设备的在途尺寸。

“主热交换器”用于冷却与来自蒸馏塔系统的回流间接热交换的进料空气。所述热交换器可以由单个热交换器部分或多个并联和/或串联连接的热交换器部分形成，例如来自一个或多个板式热交换器块。专门用于单一液体或超临界流体的蒸发或伪蒸发而不加热和/或蒸发另一种流体的独立的热交换器不属于主热交换器。

相对空间术语“顶部”、“底部”、“之上”、“之下”、“上面”、“下面”、“旁边”、“并排”、“垂直”、“水平”等是涉及正常操作中分离塔的空间排列。两个塔或装置部件“一个在另一个之上”的布置在本文中理解为两个装置部件中较下部的部件的上端相对于两个装置部件中较上部的部件的下端位于较低或相同的测量高度处，并且两个装置部件在水平面上的投影重叠。特别地，两个装置部件精确地布置为一个在另一个之上，即两个塔的轴线在相同的垂直直线上排列。