專利名稱：通過(guò)低溫蒸餾空氣生產(chǎn)增壓凈化空氣和液體產(chǎn)品的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通過(guò)低溫蒸餾生產(chǎn)增壓凈化空氣和液體產(chǎn)品的裝置。
背景技術(shù)：
由EP-A-1027913已知通過(guò)凈化壓縮空氣并然后使凈化后的空氣在渦輪機(jī)中膨脹
以產(chǎn)生能量來(lái)生產(chǎn)潔凈干燥空氣。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型使用凈化后的壓縮空氣膨脹時(shí)產(chǎn)生的冷卻效果來(lái)生產(chǎn)液體產(chǎn)品。與將膨脹后的空氣送到大氣中相反，在該情況中，膨脹后的空氣在至少3bars abs、優(yōu)選至少5bars abs的壓力下被移走，因?yàn)橐庠趯⑵渥鳛橐环N純空氣產(chǎn)品。根據(jù)本實(shí)用新型，提供了一種通過(guò)低溫蒸餾空氣生產(chǎn)增壓凈化空氣和液體產(chǎn)品的方法，其中:i)將空氣壓縮到第一壓力下并對(duì)其凈化以形成第一壓力下的凈化空氣ii)將第一壓力下的凈化空氣分為第一部分和第二部分iii)使第一部分在熱交換器中冷卻，然后送至蒸餾塔系統(tǒng)的第一塔iv)使第二部分在熱交換器中冷卻到一中間溫度，從第一壓力膨脹到第二壓力，在該熱交換器中在第二壓力下被加熱，并作為產(chǎn)品流被移走V)第一壓力比第二壓力高至少3bars且第二壓力大于3bars absvi)使來(lái)自第一塔的富氧液體在第一塔的頂部冷凝器中汽化，并作為第一富氧氣體被移走vii)從第一塔中移走富氮流體，以及vi ii)從蒸懼塔系統(tǒng)移走至少一種液體產(chǎn)品?？蛇x地:-至少一種液體產(chǎn)品是從第一塔移走的液氮。-第一富氧氣體被壓縮并送回至第一塔。-將富氧液體從第一塔的頂部冷凝器中移走并送至蒸餾塔系統(tǒng)的第二塔的頂部，將富氧液體從第二塔底部作為液體產(chǎn)品移走。-使來(lái)自第一塔的冷凝器的富氧氣體在渦輪機(jī)中膨脹。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種通過(guò)低溫蒸餾空氣生產(chǎn)增壓凈化空氣和液體產(chǎn)品的裝置，該裝置包括:一至少具有一第一塔的蒸餾塔系統(tǒng)，該第一塔具有至少一個(gè)頂部冷凝器；一熱交換器；一渦輪機(jī)；一用于壓縮至第一壓力的壓縮機(jī)；用于凈化第一壓力下的空氣的凈化裝置；用于將第一壓力下的凈化后的空氣分成第一部分和第二部分的管道裝置；一用于將第一部分送至熱交換器中以進(jìn)行冷卻的管道；一用于將在熱交換器中冷卻后的第一部分送至蒸餾塔系統(tǒng)的第一塔的管道；一用于將第二部分送至熱交換器中以冷卻至中間溫度的管道；一用于將第二部分在中間溫度下從熱交換器中移走和用于將第二部分在第一壓力下送至渦輪機(jī)的管道；一用于將膨脹后的第二部分在第二壓力下送至熱交換器中以在第二壓力下被加熱的管道；和一用于將加熱后的第二部分作為產(chǎn)品流在第二壓力下移走的管道；其中，第一壓力比第二壓力高至少3bars且第二壓力大于3barsabs ;該裝置還具有一用于將富氧液體從第一塔送至第一塔的一個(gè)所述頂部冷凝器中以進(jìn)行汽化的管道、一用于將汽化后的富氧液體作為第一富氧氣體移走的管道、一用于將富氮流體從第一塔移走的管道、和一用于將至少一種液體產(chǎn)品從蒸餾塔系統(tǒng)移走的管道?？蛇x地，該裝置包括第二蒸餾塔和用于向第二蒸餾塔提供來(lái)自第一塔和/或一所述頂部冷凝器的富氧液體的裝置。所述至少一種液體產(chǎn)品可包括液氮和液氧中的至少一種。

下面將根據(jù)附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型，這些附圖示出了按照本實(shí)用新型的方法，其中:圖1示出了本實(shí)用新型的最簡(jiǎn)單的實(shí)施方式的流程圖；圖2示出了本實(shí)用新型的使用較復(fù)雜的氮蒸餾塔和冷壓縮機(jī)及廢氣渦輪機(jī)的實(shí)施方式的流程圖；圖3示出了本實(shí)用新型的使用氮蒸餾塔和氧蒸餾塔的實(shí)施方式的流程圖；圖4示出了本實(shí)用新型的使用兩個(gè)冷增壓器和兩個(gè)渦輪機(jī)的實(shí)施方式的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了本實(shí)用新型最簡(jiǎn)單的形式，其中，在壓縮機(jī)V中被壓縮至9到IObars的第一壓力的空氣I在凈化單元P中被凈化以除去水和二氧化碳，并被分為第一部分5和第二部分3。第一部分5在銅焊鋁制熱交換器9中被完全冷卻并送至單塔式氮蒸餾系統(tǒng)。A塔用來(lái)分離空氣，在底部形成富氧液體11和在頂部形成富氮?dú)怏w。富氮?dú)怏w在頂部冷凝器C中冷凝并作為回流被送回該塔。富氧液體11被膨脹并送至頂部冷凝器C以形成汽化液體15，該汽化液體隨后在熱交換器9中被加熱。液氮13作為產(chǎn)品被移走，氣態(tài)的氮17優(yōu)選也作為產(chǎn)品被移走以在交換器9中被加熱。第二空氣部分3在交換器9中被冷卻至一中間溫度，在渦輪機(jī)7中膨脹從9到IObars降至5bars并被送回交換器9中以在5bars下被加熱。加熱后的空氣4構(gòu)成在5bars下的潔凈空氣產(chǎn)品。在圖2中，氮蒸餾塔稍更復(fù)雜一些，具有兩個(gè)頂部冷凝器Cl和C2，且所述方法使用冷壓縮機(jī)25和廢氣渦輪機(jī)23。在圖2中，被壓縮至9到IObars并在凈化單元(圖未顯示)中凈化的空氣I被分為第一部分5和第二部分3。第一部分5在銅焊鋁制熱交換器9中被完全冷卻并送至單塔式氮蒸餾系統(tǒng)。A塔用來(lái)分離空氣，在底部形成富氧液體11和在頂部形成富氮?dú)怏w。富氮?dú)怏w在頂部冷凝器Cl和C2中冷凝并作為回流被送回該塔。富氧液體11被膨脹并送至頂部冷凝器Cl以形成汽化液體15，該汽化液體隨后在冷壓縮機(jī)25中被壓縮并送至A塔。來(lái)自冷凝器Cl的液體被送至下部的冷凝器C2，所產(chǎn)生的汽化氣體21在渦輪機(jī)23中膨脹并在熱交換器9中被加熱。液氮13作為產(chǎn)品被移走，氣態(tài)的氮17優(yōu)選也作為產(chǎn)品被移走以在交換器9中被加熱。第二空氣部分3在交換器9中被冷卻至一中間溫度，在渦輪機(jī)7中膨脹從9到IObars降至5bars,并被送回交換器9中以在5bars下被加熱。加熱后的空氣4構(gòu)成在5bars下的潔凈空氣產(chǎn)品。圖3示出一氮發(fā)生器，其具有在8.5bars g和200ppb氧純度下的43，000Nm3/h的氣態(tài)氮產(chǎn)品流17和4，000Nm3/h的液氮流13。來(lái)自凈化單元的在9bars g、30°C下84，000Nm3/h的干燥潔凈大氣空氣流5 (大體上不含水和二氧化碳)在進(jìn)入第一蒸餾塔A的中間階段前，在交換器9中被冷卻至_164°C的溫度。在9bars g、30°C下136，000Nm3/h的干燥潔凈大氣空氣流3(大體上不含水和二氧化碳)在交換器9中被冷卻至-153.5°C的溫度,并由潤(rùn)輪機(jī)7膨脹至4bars g下的_174°C的溫度成為流4。該流4然后重新進(jìn)入主交換器9，在那里被加熱到28°C并作為增壓干燥空氣增壓產(chǎn)品(下文簡(jiǎn)稱CDA)被輸送。潤(rùn)輪機(jī)7產(chǎn)生的能量由發(fā)電機(jī)(generator)重新獲得。包含37%mol.氧的78，000Nm3/h的富氧液體流11被從氮蒸餾塔A的底部抽出，分為兩股流(流IlA和流11B)。47，000Nm3/h的富氧液體流IlA通過(guò)一閥門膨脹并被供應(yīng)給氮蒸餾塔A的頂部冷凝器Cl。31，000Nm3/h的富氧液體流IlB (流19)被用作第二蒸餾塔B的再沸器R的熱源，并和流IlA混合并被供應(yīng)給氮蒸餾塔A的頂部。具有41，000Nm3/h流量并包含27%氧的氣態(tài)富氧循環(huán)流27在4.7barsg和_172°C下從氮蒸餾塔A的頂部冷凝器Cl排出，然后在循環(huán)增壓器25中被壓縮至8.9bars g，并在交換器9中過(guò)冷至-164.5°C后被供應(yīng)給蒸餾塔A的靠下的部段。來(lái)自冷凝器C2的在3.7bars g和_172°C下的31，100Nm3/h的氣態(tài)富氧廢氣21在主交換器9中被加熱到_135°C，在渦輪機(jī)23中膨脹，然后重新進(jìn)入主交換器9并在那里被加熱至IJ 28。。。渦輪機(jī)23和冷增壓器25相連。廢氣流21具有35，380Nm3/h的流量并包含45.2%的氧；包含68%氧的5，900Nm3/h的富氧液體流15在經(jīng)過(guò)閥門膨脹后被從頂部冷凝器C2
供給至氧蒸餾塔B。具有4，280Nm3/h流量并包含56.1%氧的廢氣流28在0.5bar g和-183 °C下從氧蒸餾塔B的上部排出，并在主交換器9中被加熱至28°C。從02蒸餾塔B的集液池中，I, 620Nm3/h的液氧流29作為產(chǎn)品被抽出。圖4與圖3的不同之處在于使用了兩個(gè)冷增壓器23A、23B以及兩個(gè)渦輪機(jī)25A、25B。富氧流21被分為流2IA和流21B，流2IA和流2IB分別被送至渦輪機(jī)23A、23B中的一個(gè)。富氧流27被分為流27A和流27B，流27A和流27B分別被送至冷壓縮機(jī)23A、23B中的一個(gè)。膨脹后的流然后在熱交換器中被混合和加熱，壓縮后的流在過(guò)冷后被混合并送至蒸餾塔A。
權(quán)利要求1.通過(guò)低溫蒸餾空氣生產(chǎn)增壓凈化空氣和液體產(chǎn)品的裝置，包括:一至少具有一第一塔(A)的蒸餾塔系統(tǒng)，該第一塔具有至少一個(gè)頂部冷凝器(C，Cl, C2);一熱交換器(9);一渦輪機(jī)(23);—用于將空氣壓縮至第一壓力的壓縮機(jī)(V);用于在第一壓力下凈化空氣的凈化裝置(P);用于將在第一壓力下的凈化后的空氣分成第一部分和第二部分的管道裝置；一用于將第一部分送至熱交換器以進(jìn)行冷卻的管道；一用于將在熱交換器中冷卻后的第一部分送至蒸餾塔系統(tǒng)的第一塔的管道；一用于將第二部分送至熱交換器以冷卻至一中間溫度的管道；一用于將第二部分在中間溫度下從熱交換器中移走和用于將第二部分在第一壓力下送至渦輪機(jī)的管道；一用于將膨脹后的第二部分在第二壓力下送至熱交換器以在第二壓力下被加熱的管道；和一用于將加熱后的第二部分作為產(chǎn)品流在第二壓力下移走的管道；其中，第一壓力比第二壓力高至少3bars且第二壓力大于3bars abs ;該裝置還具有一用于將富氧液體從第一塔送至第一塔的其中一個(gè)頂部冷凝器中以進(jìn)行汽化的管道、一用于將汽化后的富氧液體作為第一富氧氣體移走的管道、一用于將富氮流體從第一塔移走的管道和一用于將至少一種液體產(chǎn)品從蒸餾塔系統(tǒng)移走的管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)低溫蒸餾空氣生產(chǎn)增壓凈化空氣和液體產(chǎn)品的裝置，該裝置還包括一第二蒸餾塔(B)和用于向第二蒸餾塔供給來(lái)自第一塔和/或一頂部冷凝器的富氧液體的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過(guò)低溫蒸餾空氣生產(chǎn)增壓凈化空氣和液體產(chǎn)品的裝置，其特征在于，所述至少一種液體產(chǎn)品包括液氮和液氧中的至少一種。
專利摘要本實(shí)用新型涉及通過(guò)低溫蒸餾空氣生產(chǎn)增壓凈化空氣和液體產(chǎn)品的裝置，包括蒸餾塔系統(tǒng)；熱交換器；渦輪機(jī)；空氣壓縮機(jī)；空氣凈化裝置；將凈化后空氣分成第一和第二部分的管道；將第一部分送至熱交換器冷卻和冷卻后將其送至蒸餾塔系統(tǒng)的管道；將第二部分送至熱交換器冷卻至中間溫度后從熱交換器移走并在第一壓力下送至渦輪機(jī)、在膨脹后將其在第二壓力下送至熱交換器加熱、和加熱后將其作為產(chǎn)品流在第二壓力下移走的管道；第一比第二壓力高至少3bar且第二壓力大于3bar abs；還具有將富氧液體從蒸餾塔系統(tǒng)送至一頂部冷凝器進(jìn)行汽化并在汽化后將其作為第一富氧氣體移走、將富氮流體從第一塔移走和將至少一種液體產(chǎn)品從蒸餾塔系統(tǒng)移走的管道。
文檔編號(hào)F25J3/04GK203011074SQ20122054074
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者F·伯恩, A·吉亞爾, L·若瓦尼, P·勒博, 津田和隆 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司