專利名稱：空氣分離的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于分離空氣的方法和裝置。
工業(yè)上分離空氣最重要的方法是采用精餾。在典型的空氣精餾過程中采用的步驟有壓縮空氣物流、除去得到的壓縮空氣中的水蒸汽和二氧化碳使它純化和通過與返回的產(chǎn)物物流熱交換預(yù)冷卻壓縮空氣物流至適于精餾的溫度。精餾在所謂“雙精餾塔”中進(jìn)行，該雙精餾塔包括一個(gè)高壓塔和一個(gè)低壓塔，即其中一個(gè)塔在較另一個(gè)塔高的壓力下運(yùn)行。大部分進(jìn)入空氣被送入高壓塔且被分離成氧增濃(oxygen-enriched)液體空氣和氮蒸汽。將氮蒸汽冷凝。部分冷凝液用作高壓塔的液體回流液。氧增濃液體從高壓塔的底部采用，并用于形成低壓塔的進(jìn)料物流。氧增濃液體物流一般被過冷卻并通過節(jié)流閥或減壓閥送入低壓塔的中部。氧增濃液體空氣在低壓塔內(nèi)分離成基本上純的氧和氮。氣態(tài)氧和氮產(chǎn)物從低壓塔引出并且通常形成與進(jìn)入空氣進(jìn)行熱交換的返回物流。以來自高壓塔的冷凝液中的剩余部分作為低壓塔的液體回流物，過冷卻之并通過節(jié)流閥將它送入低壓塔的頂部。通過使液體氧再沸騰，在低壓塔內(nèi)形成從底部上升的蒸汽流。再沸騰通過使低壓塔底部的液體氧與來自高壓塔的氮熱交換實(shí)現(xiàn)。結(jié)果形成冷凝的氮蒸汽。
局部濃度最高的氬形成于低壓塔的中部位置，氧增濃液體空氣從該位置之下送入。如果希望得到氬產(chǎn)物，則氬增濃氧蒸汽物流從低壓塔中氬體積濃度一般在5％至15％范圍的位置附近采出，并送入一個(gè)側(cè)塔(side column)的底部，氬產(chǎn)物在該側(cè)塔中分離出來。氬塔的回流物由此塔塔頂冷凝器提供。冷凝器由至少一部分氧增濃液體空氣冷卻，這部分氧增濃液體空氣然后送入低壓塔。
EP-B-0377117說明了上述方法的一個(gè)實(shí)例。在趨于降低低壓精餾塔中液/氣比例的某些條件下實(shí)施此方法出現(xiàn)的問題是氬的產(chǎn)率往往低于不降低液/氣比例的情況。造成此現(xiàn)象發(fā)生的條件的實(shí)例有將比例相當(dāng)大的原料空氣直接送入低壓精餾塔、直接從高壓塔中采出氮產(chǎn)物和向雙精餾塔中送入比例相當(dāng)大的液態(tài)原料空氣。造成不希望的氬低產(chǎn)率的另一原因是低壓精餾塔的塔板數(shù)不足或填料高度不夠。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣一種方法和裝置，使得在這些情況下或至少在其中一些情況下，比EP-B-0377117所述方法更能保持氬的產(chǎn)率。
按照本發(fā)明提供的分離空氣方法包括壓縮和純化空氣；在包括一個(gè)高壓塔和一個(gè)低壓塔的雙精餾塔中精制第一部分壓縮純化的空氣物流；從雙精餾塔中采出富氧產(chǎn)物和富氮產(chǎn)物物流；在氬精餾塔中精制采自低壓塔的氬增濃流體，從而在氬精餾塔塔頂獲得富氬蒸汽；至少冷凝一部分所述富氬蒸汽且在氬精餾塔中至少采用一部分形成的冷凝液作為回流液；和從氬精餾塔中采出富氬產(chǎn)物物流，本方法的特征在于使第二部分液態(tài)壓縮純化的空氣物流在高于低壓塔塔頂壓力但低于高壓塔塔頂壓力的壓力下部分再沸騰，從而形成氧增濃液體和貧氧蒸汽；使氧增濃液體與貧氧蒸汽分離；冷凝貧氧蒸汽物流和將冷凝的貧氧蒸氣物流送入低壓精餾塔，其中通過使第二部分空氣物流與所述冷凝富氬蒸汽過程間接換熱進(jìn)行第二部分空氣物流的部分再沸騰。
本發(fā)明還提供了這樣一種空氣分離裝置，它包括包括一個(gè)高壓塔和一個(gè)低壓塔、用于精制第一部分壓縮純化的空氣物流的雙精餾塔，所述雙精餾塔有一個(gè)富氧產(chǎn)物物流出口和一個(gè)富氮產(chǎn)物物流出口；氬精餾塔，它有一個(gè)與低壓塔中所述氬增濃流體物流的出口相連通的氬增濃流體物流入口、一個(gè)氬精餾塔中富氬產(chǎn)物的出口；和第一冷凝器，用于冷凝在氬精餾塔中分離出的富氬蒸汽并將至少一部分冷凝液送到氬精餾塔作為回流液，其特征在于第一冷凝器包括一套熱交換管，用于在比低壓塔塔頂壓力高但比高壓塔塔頂壓力低的壓力下使第二部分液態(tài)壓縮純化的空氣物流部分再沸騰，從而形成所用的氧增濃液體和貧氧蒸汽；此裝置還包括一個(gè)相分離器，用于分離氧增濃液體和貧氧蒸汽，和一個(gè)第二冷凝器，它具有用于冷凝貧氧蒸汽物流的熱交換管，所述第一冷凝器的再沸騰管與低壓塔相連通。
所述分離的氧增濃液體優(yōu)選用于冷凝作用。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，分離的氧增濃液體物流過適宜設(shè)備如節(jié)流閥而壓力降低，所形成壓力降低的氧增濃液體物流在冷凝所述富氬蒸汽過程中補(bǔ)充第二部分空氣物流。因此，此例中的第一冷凝器還有另一套供壓力降低的氧增濃液體物流用的再沸騰管。壓力降低的氧增濃液體物流本身與冷凝富氬蒸汽過程間接換熱而再沸騰，所形成的再沸騰物流優(yōu)選送入低壓精餾塔。分離出的氧增濃液體也可用來起不同的冷凝作用，例如在位于氬塔中兩個(gè)中間質(zhì)量交換面(intermediate mass exchange levels)之間的冷凝器中起冷凝作用。在本發(fā)明方法的這樣一個(gè)實(shí)例中，分離出的氧增濃液體物流可在與所述分離進(jìn)行過程基本相同的壓力下進(jìn)入所述中間冷凝器，并且所得的再沸騰氧增濃液體優(yōu)選返回低壓精餾塔。如果能夠獲得特別高的液體空氣生成率，則有時(shí)也可能采用另一種方案，即使用分離出的氧增濃液體第二部分物流冷凝貧氧蒸汽，而第二部分物流本身再沸騰，并優(yōu)選送入低壓精餾塔。
貧氧蒸汽物流優(yōu)選通過與來自高壓塔的氧增濃液體物流間接換熱而被冷凝。這種熱交換之后，所得再沸騰的氧增濃液體優(yōu)選送入低壓精餾塔。
例如通過使壓縮、純化的空氣物流與液態(tài)富氧產(chǎn)物物流換熱并使已換熱的壓縮純化的空氣物流通過節(jié)流閥可形成第二部分液態(tài)壓縮純化的空氣物流。
如果需要，第二部分壓縮純化的空氣物流也可以液態(tài)從高壓塔的中間質(zhì)量交換面采出，該面幾乎與前體壓縮純化的空氣物流以液態(tài)送入的中間質(zhì)量交換面相同。此方案是使第二部分壓縮純化的空氣物流生成速率不同于例如通過與液體氧氣產(chǎn)物換熱而使空氣液化的速度的一個(gè)實(shí)例。如果第二部分空氣物流的來源是高壓塔的所述中間面，則第二部分空氣物流的組成近似于前體空氣物流的組成，但可以含有例如22％或23％(體積)的氧。
現(xiàn)在參照附圖，以實(shí)施例說明本發(fā)明的方法和裝置，其中

圖1為本發(fā)明的第一種空氣分離裝置的示意流程圖；和圖2為本發(fā)明的第二種空氣分離裝置的示意流程圖。
示意圖不是按比例的。
參照附圖1，原料空氣物流于壓縮機(jī)2中壓縮，得到的壓縮原料空氣物流通過純化單元4，有效地除去其中的水蒸汽和二氧化碳。單元4采用吸附劑床(未示出)除去水蒸汽和二氧化碳。各床層的運(yùn)行并不同步，這樣，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)床純化原料空氣物流時(shí)，則其余的床例如用熱氮?dú)馕锪髟偕?。這種純化單元和它們的操作是本領(lǐng)域公知的，無需進(jìn)一步說明。
從純化空氣中取出第一部分空氣物流并從主換熱器6的暖端8流入此主熱交換器到達(dá)它的冷端10。這樣第一部分空氣物流的溫度從大約室溫降至適于精餾分離的溫度(例如它的露點(diǎn))。冷卻的第一部分空氣物流經(jīng)位于高壓塔14上的比所有液-氣質(zhì)量交換設(shè)備(未示出)位置都低的入口16送入高壓塔14。高壓塔14構(gòu)成還包括低壓精餾塔18的雙精餾塔12的一個(gè)部分。在高壓精餾塔14中，上升蒸汽與下降液體密切接觸，并可能在填料或塔板形式的液-氣質(zhì)量交換設(shè)備上發(fā)生質(zhì)量交換。從高壓精餾塔14頂部采出氮蒸汽，在冷凝器一再沸騰20的冷凝管中冷凝蒸汽并將所得冷凝液的一部分送回塔14頂部，這樣就產(chǎn)生了下降液體，并作為回流液而向下流經(jīng)高壓塔。隨著蒸汽沿高壓塔14上升，它逐漸被氮增濃。
與經(jīng)入口16進(jìn)入高壓塔14的空氣接近于平衡，并因此而多少被氧增濃的液體在高壓精餾塔14的底部聚集。這種氧增濃的液體空氣物流通過出口22從高壓精餾塔14采出并流經(jīng)熱交換器24被過冷卻。過冷卻的氧增濃液體空氣物流分成兩股支物流。一股支物流經(jīng)節(jié)流閥26并通過入口28進(jìn)入低壓精餾塔18。第二股過冷卻的氧增濃液體空氣的支物流的流程將在下面敘述。
通過入口28進(jìn)入低壓精餾塔18的氧增濃液體空氣在其中分為氧和氮。在低壓精餾塔18中采用液-氣接觸設(shè)備(未示出)使下降液體和上升蒸汽進(jìn)行質(zhì)量交換。由于這種質(zhì)量交換，上升蒸汽逐漸變得更加富氮，而下降液體逐漸變得更加富氧。液-氣接觸設(shè)備(未示出)可以是蒸餾塔板或填料的形式。為了給低壓精餾塔18提供液體氮回流液，從冷凝器-再沸器20采出一股液體氮冷凝液物流，并且不是和其余的冷凝液一起送回高壓塔，而是流經(jīng)換熱器24被過冷卻。過冷卻的液體氮物流分成兩股支物流。其中一股支物流流經(jīng)節(jié)流閥30并通過入口32送入低壓精餾塔18塔頂。液體氮的另一股支物流流經(jīng)節(jié)流閥34，作為產(chǎn)物收集于絕熱貯罐(未示出)中。
冷凝器-再沸器20在低壓精餾塔18底部使液體氧再沸騰，并以此提供塔18內(nèi)的上升蒸汽流。通過泵36的運(yùn)轉(zhuǎn)使液體氧的壓力升至選定的、一般高于高壓精餾塔14塔頂壓力的高壓，從而經(jīng)出口34從低壓精餾塔18的底部采出液體氧物流。如果需要，泵36可將氧升壓至超臨界壓力。獲得的加壓氧物流從熱交換器6的冷端10到暖端8流過交換器6，因此被暖熱至大約室溫。若需要，也可采出液體氧產(chǎn)物的第二部分物流，并作為液體產(chǎn)物收集。
通過出口38從低壓精餾塔18的塔頂采出氣態(tài)氮產(chǎn)物，并在熱交換器24內(nèi)通過與正被過冷卻的物流逆流換熱被升溫，并且從主熱交換器6的冷端10到暖端8流過主熱交換器6而被進(jìn)一步升溫至大約室溫。如果此氮產(chǎn)物沒有用處，則可排入大氣。
為了生產(chǎn)氬產(chǎn)物，通過低于入口28平面并且低于塔的質(zhì)量交換面的出口39從低壓精餾塔18采出氬增濃的氧蒸汽物流，出口39平面處的氬濃度最大。一般含有5％至15％(體積)氬的氬增濃氧蒸汽物流通過入口42送入氬精餾塔40。液-氣接觸設(shè)備(未示出)位于氬精餾塔40中，并使上升蒸汽相與下降液體相之間在塔40中發(fā)生質(zhì)量傳遞。液-氣接觸設(shè)備一般為低壓降填料形態(tài)，如由Sulzer Brothers出售的商標(biāo)為MELLAPAK的結(jié)構(gòu)填料。根據(jù)塔40內(nèi)的填料高度，可生產(chǎn)出一般含氧雜質(zhì)例如最高達(dá)2％的氬產(chǎn)物。如果采用足夠高的填料，氬中氧雜質(zhì)的含量可降至少于10ppm(體積)。貧氬的氧物流從氬精餾塔40的底部采出并通過入口44返回低壓精餾塔18。根據(jù)氬精餾塔40塔底高度與入口44高度的相對關(guān)系，可采用泵46將貧氬液體氧從氬精餾塔40底部傳送至低壓精餾塔18。
氬精餾塔40的回流液通過在第一冷凝器48的冷凝管中冷卻采自塔40塔頂?shù)母粴逭羝峁?。所得冷凝液的一部分作為回流液返回?0塔頂，而其余部分通過導(dǎo)管50作為液氬產(chǎn)物取出。若需要，在另一工藝中，可將一部分富氬蒸汽作為氬產(chǎn)物取出而來自第一冷凝器48的全部冷凝液則作為回流液返回氬塔40的塔頂。另一工藝是在氬塔塔頂以下幾個(gè)理論塔板的質(zhì)量交換面處取出氬產(chǎn)物，從而使氬產(chǎn)物中氮含量最低。另外，若需要，可采用單獨(dú)的分餾塔來從氬中分離氮雜質(zhì)。
為了向冷凝器48提供冷卻作用，來自單元4的不作為第一部分空氣物流的那部分純化空氣在三個(gè)串連的壓縮機(jī)52、54和56中進(jìn)一步被壓縮。離開壓縮機(jī)56的一部分壓縮空氣當(dāng)作第二部分空氣物流并使它從主熱交換器的暖端8流到冷端10而在其中冷卻。這樣冷卻的第二部分空氣物流流過熱交換器24而被進(jìn)一步冷卻。第二部分空氣物流從熱交換器24出來流過節(jié)流閥58，使它降壓至大約2.3巴。如果第二部分空氣物流在節(jié)流閥58的入口處不是液態(tài)(因?yàn)樗幱诔R界壓力)，那么流經(jīng)節(jié)流閥58將使它轉(zhuǎn)變成基本上液態(tài)，盡管也可能生成一些閃蒸氣體(flashgas)。第二部分液體空氣物流離開節(jié)流閥58，流經(jīng)第一冷凝器48，并提供一部分在冷凝器48中冷凝富氬蒸汽所需的冷卻作用。通過與富氬蒸汽的冷凝過程間接換熱，第二部分空氣物流部分再沸騰。一般而言，第一冷凝器48的熱交換管入口的第二部分空氣物流中的40％至60％(體積)的液態(tài)空氣在流經(jīng)這些熱交換管過程中汽化。因?yàn)檠醣鹊y揮發(fā)，故而在冷凝器48中的部分再沸騰具有使液相富氧而氣相貧氧的效果。部分再沸騰的第二部分空氣物流離開第一冷凝器48后液相和氣相在相分離器60中彼此分離。所得氧增濃液體例如含氧約32％(體積)，從相分離器60的底部采出，流經(jīng)節(jié)流閥62而降壓，并流經(jīng)第一冷凝器48的另一套熱交換管，從而提供在其中冷凝氬蒸汽所需的其余冷卻作用。氧增濃液體物流在通過第一冷凝器48的過程中再沸騰，并且所得到的蒸汽通過在入口44之上，入口28之下的低壓精餾塔質(zhì)量交換面上的入口64，送入低壓精餾塔18而在其中分離。一般而言，節(jié)流閥62使來自相分離器60的氧增濃液體的壓力降至接近低壓精餾塔18在入口64平面上的操作壓力。
貧氧蒸汽物流例如含氧約13％(體積)，從相分離器60的頂部采出并流過第二冷凝器66的冷凝熱交換管而冷凝。所得到的貧氧冷凝液流過節(jié)流閥68并通過在低壓精餾塔18入口32之下、入口28之上的質(zhì)量交換面上的入口70送入低壓精餾塔18。第二冷凝器66的冷卻作用通過下述方式提供取出由出口22從高壓塔14采出的過冷卻氧增濃液態(tài)空氣的第二股支物流(即不是通過入口28送入低壓精餾塔18的那部分過冷卻氧增濃液態(tài)空氣)，并使它流過另一節(jié)流閥72。得到的減壓氧增濃液態(tài)空氣流過第二冷凝器66的再沸管并通過與貧氧蒸汽間接換熱而在冷凝器66中再沸騰。來自第二冷凝器66的再沸騰物流通過通常在與入口64近似相同的質(zhì)量交換面上的入口74送入低壓精餾塔18。
通過入口44、64、70和74送入低壓精餾塔18的各種物流在其中分離，而氧增濃液態(tài)空氣物流通過入口28送入。一般在塔18中產(chǎn)生雜質(zhì)含量基本上小于1％(體積)的氧和氮產(chǎn)物。
如同在本領(lǐng)域中眾所周知的一樣，圖1中所示裝置的制冷作用的產(chǎn)生速度取決于液體產(chǎn)物的生產(chǎn)速度。圖1所示裝置用以以高于氧氣總產(chǎn)量15％的速度生產(chǎn)液體產(chǎn)物。因此，需要相當(dāng)大的制冷量，所以采用兩臺(tái)膨脹渦輪機(jī)(expansion turbine)來產(chǎn)生必要的制冷作用?！盁帷睖u輪機(jī)76在接近于室溫溫度下從壓縮機(jī)56的出口取空氣，使它隨著對外做功膨脹至稍高于高壓精餾塔14底部壓力的壓力。使產(chǎn)生的膨脹空氣物流以約為160K溫度離開渦輪機(jī)76，并從主熱交換器6的中部送入其中。膨脹的空氣物流從熱交換器6的中部流至其冷端10，并在主熱交換器6冷端10下游的第一部分空氣物流區(qū)與第一部分空氣物流混合。進(jìn)一步致冷作用通過下列方式提供從壓縮機(jī)52出口取出一部分壓縮空氣物流，并使它從主熱交換器6的暖端8到其中部流經(jīng)主熱交換器6，一般在約160K溫度從中部采出，使它隨著對外做功在第二膨脹渦輪機(jī)中膨脹。使得形成的膨脹空氣在適于其精餾的溫度及在接近于高壓塔14底部壓力的壓力下離開渦輪機(jī)78。來自膨脹渦輪機(jī)78的膨脹空氣在主熱交換器6冷端10下游的第一部分空氣物流區(qū)與第一部分空氣物流混合。
現(xiàn)參照附圖2，所示裝置除一部分外其余部分與圖1所示的裝置相類似。因此，兩圖中相同的部分用同一代碼表示。此外，在此僅說明圖2所示裝置與圖1所示裝置的不同部分及其操作。此不同之處涉及第二部分空氣物流的形成。在圖1所示裝置中，第二部分空氣物流取自壓縮機(jī)56。在圖2所示裝置中，第二部分空氣物流取自高壓塔14中間質(zhì)量交換面上的出口80。為了使得第二部分空氣物流能這樣以液態(tài)從高壓塔14采出而不對塔的工作效率產(chǎn)生不利的影響，將前體物流經(jīng)在與出口80相同的質(zhì)量交換面上的入口82引入到高壓精餾塔14中。前體物流由一部分離開壓縮機(jī)56出口的空氣構(gòu)成。前體物流通過從主熱交換器6的暖端8到冷端10流經(jīng)該主熱交換器冷卻至適于其精餾的溫度。這樣冷卻的前體物流流經(jīng)節(jié)流閥84到達(dá)入口82。
在圖1和2所示裝置中，存在許多易于降低低壓精餾塔18上部液/氣(L/V)比的因素。這些因素包括將液態(tài)空氣引入低壓精餾塔18(由于要使加壓液態(tài)氧汽化形成氣態(tài)氧產(chǎn)物故而形成液態(tài)空氣)和用一部分在高壓塔14分離出的氮?dú)庑纬傻獨(dú)猱a(chǎn)物而非雙精餾塔12的液體氮回流物。這種降低的L/V比率的效應(yīng)將.降低氬產(chǎn)物的產(chǎn)率。與氬塔冷凝器僅以采自高壓精餾塔底部的一部分氧增濃液體冷卻的常規(guī)方法相比，本發(fā)明方法能夠提供更高的L/V比率，使得能在常規(guī)產(chǎn)物不能獲得此結(jié)果時(shí)保持氬的高產(chǎn)率，因此比較而言，本發(fā)明的方法對于給定的能源消耗能夠得到更高的氬產(chǎn)率。與此相類似，在本發(fā)明方法的另一實(shí)例中(未在附圖示出)，通過采用利用出口直接與低壓精餾塔中間質(zhì)量交換區(qū)相連通的膨脹渦輪機(jī)的制冷系統(tǒng)，可使得更大比例的總原料空氣流過渦輪機(jī)，從而在可不降低氬產(chǎn)率的情況下，降低總能耗(與常規(guī)工藝相比)，或者說例如能以更高的速度從高壓精餾塔分離的氮中采出氮產(chǎn)物。
從本發(fā)明獲取確實(shí)的經(jīng)濟(jì)利益的另一方法是利用“理論塔板”數(shù)比常規(guī)方法少而不降低氬產(chǎn)率的低壓精餾塔。因此可降低低壓精餾塔的投資費(fèi)。
上述優(yōu)點(diǎn)因氬塔頂部冷凝器內(nèi)的汽化流體與冷凝流體之間較高的溫度差而獲得，此溫度差由選擇向氬冷凝器提供冷凝作用的流體而產(chǎn)生。
在附圖2所示裝置的典型操作實(shí)例中，壓縮機(jī)2出口壓力約6巴，壓縮機(jī)52出口壓力約23巴，壓縮機(jī)56出口壓力約65巴，膨脹渦輪機(jī)76出口壓力約6巴，膨脹渦輪機(jī)78出口壓力約6巴，液態(tài)氧泵36出口壓力為30巴。此外，雖然在圖2未示出，壓力約為5.6巴的中壓氣態(tài)氮產(chǎn)物直接從高壓精餾塔14的頂部采出。低壓精餾塔18在其塔頂壓力約為1.4巴條件下操作，氬精餾塔40在其塔頂壓力約為1.3巴條件下操作。在此實(shí)例中，液態(tài)氮產(chǎn)物約以氧生成(既包括氣態(tài)也包括液態(tài))速率的17.5％的速率產(chǎn)出。液態(tài)氧產(chǎn)物以與液態(tài)氮產(chǎn)物相同的速率產(chǎn)出。此外，中壓氣態(tài)氮產(chǎn)物以與液體氮產(chǎn)物大約相同的速率直接從高壓塔14采出。氬產(chǎn)率或回收率為90％(基于原料空氣中氬含量)。
權(quán)利要求
1.分離空氣的方法，包括壓縮和純化空氣；在包括一個(gè)高壓塔和一個(gè)低壓塔的雙精餾塔中精制第一部分壓縮純化的空氣物流；從雙精餾塔中采出富氧產(chǎn)物和富氮產(chǎn)物物流；在氬精餾塔中精制采自低壓塔的氬增濃流體，從而在氬精餾塔塔頂獲得富氬蒸汽；至少冷凝一部分所述富氬蒸汽且在氬精餾塔中至少采用一部分形成的冷凝液作為回流液；和從氬精餾塔中采出富氬產(chǎn)物物流，本方法的特征在于使第二部分液態(tài)壓縮純化的空氣物流在高于低壓塔塔頂壓力但低于高壓塔塔頂壓力的壓力下部分再沸騰，從而形成氧增濃液體和貧氧蒸汽；使氧增濃液體與貧氧蒸汽分離；冷凝貧氧蒸汽物流和將冷凝的貧氧蒸氣物流送入低壓精餾塔，其中通過使第二部分空氣物流與所述冷凝富氬蒸汽過程間接換熱進(jìn)行第二部分空氣物流的部分再沸騰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述分離的氧增濃液體用于起冷凝作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中分離的氧增濃液體的一股物流降壓，并且形成的降壓的氧增濃液體物流在冷凝所述富氬蒸汽過程中補(bǔ)充第二部分空氣物流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中降壓的氧增濃液體物流本身通過與冷凝富氬蒸汽過程間接換熱而再沸騰，且形成的再沸騰物流送入低壓精餾塔。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中貧氧蒸汽物流通過與采自高壓塔的氧增濃液體物流間接換熱而冷凝。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中采自高壓塔的所述氧增濃液體物流通過與貧氧蒸汽換熱而再沸騰，并且形成的再沸騰氧增濃液體物流送入低壓精餾塔。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中第二部分壓縮純化的空氣物流通過使壓縮純化的氣態(tài)空氣物流與液態(tài)富氧產(chǎn)物物流換熱而以液態(tài)形成并且使熱交換過的壓縮純化空氣物流流過節(jié)流閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其中第二部分壓縮純化的空氣物流以液態(tài)從高壓塔中的與前體壓縮純化的空氣物流以液態(tài)送入的中間質(zhì)量交換面相同的中間質(zhì)量交換面采出。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中第二部分壓縮純化的空氣物流中40％至60％(體積)的液態(tài)空氣通過與冷凝氬蒸汽過程換熱而汽化。
10.空氣分離裝置，包括包括一個(gè)高壓塔和一個(gè)低壓塔、用于精制第一部分壓縮純化的空氣物流的雙精餾塔，所述雙精餾塔有一個(gè)富氧產(chǎn)物物流出口和一個(gè)富氮產(chǎn)物物流出口；氬精餾塔，它有一個(gè)與低壓塔中所述氬增濃流體物流的出口相連通的氬增濃流體物流入口、一個(gè)氬精餾塔中富氬產(chǎn)物的出口；和第一冷凝器，用于冷凝在氬精餾塔中分離出的富氬蒸汽并將至少一部分冷凝液送到氬精餾塔作為回流液，其特征在于第一冷凝器包括一套熱交換管，用于在比低壓塔塔頂壓力高但比高壓塔塔頂壓力低的壓力下使第二部分液態(tài)壓縮純化的空氣物流部分再沸騰，從而形成所用的氧增濃液體和貧氧蒸汽；此裝置還包括一個(gè)相分離器，用于分離氧增濃液體和貧氧蒸汽，和一個(gè)第二冷凝器，它具有用于冷凝貧氧蒸汽物流的熱交換管，所述第一冷凝器的再沸騰管與低壓塔相連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的空氣分離裝置，還包括用于降低分離出的氧增濃液體物流壓力的減壓設(shè)備，并且其中第一冷凝器還有另一套用于使降壓的氧增濃液體物流再沸騰的熱交換管，所述第一冷凝器的再沸騰管與低壓塔相連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的空氣分離裝置，其中第二冷凝器含有再沸騰管，再沸騰管在其入口處與高壓塔的氧增濃液體出口相連通，并在其出口處與高壓塔中再沸騰的氧增濃液體的入口相連通。
全文摘要
空氣在壓縮機(jī)2中壓縮、在純化單元4中純化、流過主熱交換器6而冷卻并在包括高壓精餾塔14和低壓精餾塔18的雙精餾塔12中分離。氬增濃的氧蒸汽物流通過出口39從低壓精餾塔18采出，而氬產(chǎn)物在配備氬冷凝器48的氬精餾塔40中分離。氬在冷凝器48中在塔14和18操作壓力之間的壓力下與第二部分空氣物流間接換熱而冷凝。第二部分空氣物流部分冷凝并送入相分離器60。從相分離器60采出液相物流，使它依次流過節(jié)流閥62和冷凝器48。因而為冷凝器48提供進(jìn)一步的冷卻作用。
文檔編號F25J3/04GK1121173SQ95105530
公開日1996年4月24日 申請日期1995年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月27日
發(fā)明者P·希金波特漢姆 申請人:英國氧氣集團(tuán)有限公司