[发明专利]通过低温蒸馏分离空气的方法和装置

说明书

在使用由在第一压力下运行的第一塔(101)和在第二压力下运行的第二塔(102)组成的塔系统通过低温蒸馏分离空气的方法中，将压缩到高于第一压力的第三压力的构成送往所述塔系统的空气的75％至98％的第一空气流(1)送往第一塔，将构成送往所述塔系统的空气的5％至25％的第二空气流(33)压缩到高于第二压力但低于第三压力的第四压力，送往第二塔，第三塔(103)分离富氩料流，且送往第二塔的空气(20)构成送往所述塔系统的总空气的10％至25％。

本发明涉及通过低温蒸馏分离空气的方法和装置。

关于杂质的所有百分比是摩尔百分比。

已知的是，在由在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组成的塔系统中分离空气。来自第一塔的塔顶气体用于加热第二塔的底部。第二塔可为两段并可连向氩气分离塔。

通常，将所有空气压缩到高于第一压力的压力，通过与水直接接触冷却，在这一压力下纯化并一分为二。将一部分送往第一塔，另一部分在增压泵中增压并通过与塔系统的液体产物的热交换液化，该液体产物被汽化，并送往第一塔和任选送往第二塔。在这种配置中，只有单个吸附单元用于纯化以除去水和二氧化碳和其它次要杂质。

通过将气态或液态空气送往第一塔的涡轮机和/或通过将空气送往第二塔的涡轮机使该装置保持冷。

US4964901描述了一种方法，其中单个空气压缩机产生在两种不同压力下的空气，其在这些不同压力下纯化并送往塔系统。

该方法产生相对较低纯度的氧气并且没有产生氩气。

EP1357342 A1描述了一种三塔法，其具有氩气塔，向其供给在两种不同压力下的纯化空气，所用压力明显高于根据本发明使用的压力。

根据本发明，通过使用氩气分离塔和生产纯(99％，优选99.5％)氧，令本领域技术人员惊讶的是，已经发现，空气分离装置仍可具有低压空气直接进入塔系统的低压塔的高注入，所述塔系统包括一个在比另一个塔低的压力下运行的塔。

根据本发明的一个主题，提供一种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和在低于第一压力的第二压力下运行的第二塔组成，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％的第一空气流压缩到在5至6bar abs之间并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％或甚至5％至25％的第二空气流压缩到在1.2至2bar abs之间并高于第二压力但低于第三压力的第四压力，优选在空气冷却塔中通过直接接触冷却、在第四压力下送往第二吸附单元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(liquid)和富氮气体(gas)

iv)将富氧液体和富氮液体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、压缩、然后通过与至少一部分第一空气流的热交换汽化；

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

vii)送往第二塔的空气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中所含的氩气的20％至80％。

根据其它任选方面：

·富氩流体含有第一和第二空气流中所含的氩气的45％至75％；

·所述装置的氧气产率大于95％；