[发明专利]通过低温蒸馏分离空气的方法和装置

权利要求书

1.使用塔系统通过低温蒸馏分离空气的方法，所述塔系统由在第一压力下运行的第一塔(101)和在低于第一压力的第二压力下运行的第二塔(102)组成，第一塔的顶部热耦合到第二塔的底部，其中：

i.将构成送往所述塔系统的空气的75％至98％的第一空气流(1)压缩到高于第一压力的第三压力、冷却并在第三压力下送往第一吸附单元(6)以纯化除去水和二氧化碳，并将纯化的第一料流送往第一塔和任选送往第二塔；

ii.将构成送往所述塔系统的空气的2％至25％的第二空气流(33)压缩到在1.2至2barabs之间并高于第二压力但低于第三压力的第四压力，优选在空气冷却塔(36)中通过直接接触冷却、在第四压力下送往第二吸附单元(38)以纯化除去水和二氧化碳，并将纯化的第二料流送往第二塔；

iii.在第一塔中分离空气以形成富氧液体(41)和富氮气体；

iv.将富氧液体(41)和富氮液体(49、53)从第一塔送往第二塔；

v.从所述塔系统取出具有大于99％，优选99.5％氧纯度的液体(59)、压缩、然后通过与至少一部分第一空气流(22、29)的热交换汽化；

vi.将富氩气体(58)从第二塔送往第三塔(103)并从第三塔的顶部取出富氩流体；

vii.送往第二塔的空气(120)构成送往所述塔系统的总空气的10％至25％；和

viii.富氩流体含有第一和第二空气流(1、33)中所含的氩气的20％至80％。

2.根据权利要求1的方法，其中所述富氩流体含有第一和第二空气流(1、33)中所含的氩气的45％至75％。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述装置的氧气产率大于95％。

4.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于第一空气流(1)通过在第一冷却塔(4)中与第一水流直接接触冷却，且第二空气流(33)通过在第二冷却塔(36)中与第二水流直接接触冷却，将源自所述塔系统的氮气(63)送往水冷却塔(91)并将水冷却塔中的冷却水(94、95)送往第一和第二空气冷却塔。

5.根据权利要求4的方法，其中冷却水在水冷却塔(91)和第二空气冷却塔(36)之间冷却，以使送往第二空气冷却塔的水比送往第一空气冷却塔的水冷。

6.根据权利要求4或5的方法，其中空气在第一空气冷却塔(4)中冷却到比空气在第二空气冷却塔(36)中冷却到的温度高至少5℃，优选至少8℃的温度。

7.根据权利要求4、5或6的方法，其中空气在第一冷却塔(4)中冷却到比空气在第二冷却塔(36)中冷却到的温度高最多30℃，优选最多12℃的温度。

8.根据前述权利要求之一的方法，其中第一纯化流在所述塔系统上游在第一热交换器(80)中通过与源自塔系统的第一氮气流(65)的热交换冷却，且第二纯化流在所述塔系统上游在第二热交换器(81)中通过与源自塔系统的第二氮气流(67)的热交换冷却。

9.根据权利要求8的方法，其中第二纯化流在所述塔系统上游在第二热交换器中通过仅与源自塔系统的第二氮气流的热交换冷却。

10.根据权利要求8或9的方法，其中第二氮气流(67)在其离开塔后没有经过另一热交换器的温度下引入第二热交换器(81)。

11.根据前述权利要求之一的方法，其中第二空气流(33)在第二吸附单元(36)和第二塔(102)之间没有膨胀或增压。

12.根据前述权利要求之一的方法，其中第一空气流的至少一部分在第一吸附单元(6)和第一塔(101)之间没有膨胀或增压。

13.根据前述权利要求之一的方法，其中第一空气流的一部分(12)在第一吸附单元和第一塔(101)之间增压，然后膨胀。