[发明专利]通过低温蒸馏分离空气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过低温蒸馏分离空气的方法，具体涉及一种用于供 应两种压力和/或两种纯度的氧的方法和设备。

背景技术

某些工业场合要求同时大量供应不同压力的单一纯度的氧，乃至供应 不同压力的几乎为纯的氧和不纯的氧。

而且，某些工业应用要求大量不同压力的不纯的氧：煤的气化、油渣 的气化、铁矿石的直接熔融还原、煤向高炉内的喷射、非铁金属的冶金等 等。

如“The Making，Shaping and Treating of Steel(钢的制造、成型和处 理)”，AISE，1985中所述，钢生产单元通常包括几个具有不同的氧需求 的部件。高炉消耗富氧空气，该富氧空气通常通过使压缩空气与中压 (P＜10bar)的、在某些情况下为低纯度的氧混合生成。低纯度氧的纯度 在80到97％之间。相反，转炉和电弧炉消耗具有99到99.8％之间的高纯 度的高压氧(喷射入转炉时为P＞15bar，典型地在安装于转炉上游的气体 缓冲罐中为P＞25bar)。为了供应这两种氧品质，经常会提供两个用于通 过空气蒸馏生产氧的单元，生产中压氧的一个为例如在US-A-4022030和 EP-A-0531182中描述的类型的混合塔单元，生产高纯度氧的一个通常为传 统的双塔单元。

所有提及的纯度为摩尔百分比，压力为绝对压力。

发明内容

本发明旨在解决下列问题：有时客户对高压氧的需求增加而不再需要 中压氧(或不再需要那么多的中压氧/或可以利用减少的量(或甚至为零) 的中压氧运转[高炉通常就是这样])。本发明的目的是无需借助第二空气 分离单元或来自于存储罐的低温液氧的气化而使客户满意。

本发明的一个目的在于提供一种在包括塔系统的空气分离单元中通过 低温蒸馏分离空气的方法，其中：

i)根据第一步骤：

a)使所有用于蒸馏的空气在主压缩机中压缩；

b)将至少在主压缩机中压缩、净化并在交换管路中冷却的第一空 气流传送到双塔的中压塔；

c)在中压塔中将该空气流分离成富氮流和富氧流；

d)将来自于中压塔的富氮流和富氧流直接或间接地传送到双塔的 低压塔；

e)从低压塔提取富氮流并在交换管路中加热；

f)从低压塔提取液氧流，将该液氧流加压至高压并使其在交换管 路中气化以形成第一高压富氧气流；

g)使在主压缩机中压缩的空气的至少一部分液化，该至少一部分 空气可选地至少在第二压缩机中被再次压缩，并将液化的部分 传送到双塔中；以及

h)也生产第二富氧气流，但压力比第一富氧气流低；

ii)根据第二步骤：

a)通过调整设定空气液化压力的主压缩机和可选地第二压缩机 的叶片来增加该空气液化压力；

b)减少第二富氧气流的生产，可选地减少到零；以及

c)增加第一富氧气流的提取。

根据其他可选的方面：

-通过从低压塔提取液体流并在使该液体流于交换管路中气化之 前将该液体流加压到较低压力来生产第二富氧气流；

-通过从被供给空气的混合塔或低压塔提取气流来生产第二富氧 气流；

-至少一个第二压缩机压缩所有用于空气分离单元的空气；

-至少一个第二压缩机仅压缩用于空气分离单元的空气的一部 分；

-在第二步骤期间，传送到第二压缩机的流增加；

-在第二压缩机中压缩的空气的一部分在与该第二压缩机相联的 涡轮中膨胀然后被传送到双塔中，且在第二步骤期间膨胀的流 相对于在第一步骤期间膨胀的流减少；

-在第二步骤期间，传送到第二压缩机中的流相对于第一步骤期 间相同的流保持不变；

-在第二步骤中传送到驱动第二压缩机的涡轮的气体量相对于在 第一步骤期间传送的气体量增加；

-第一富氧流的纯度高于98.5％，第二富氧流的纯度低于98％；

-在第一步骤期间，从双塔中提取富氧液体流作为最终产品，在 第二步骤期间，该富氧液体流的提取减少，可选地减少到零；

-第一和第二富氧流的总量在第一步骤和第二步骤之间基本不 变；