[发明专利]用于低温空气分馏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于低温空气分馏的方法。

背景技术

例如从Hausen/Linde，Tieftemperaturtechnik[Cryogenic engineering]，1985年第2版，第4章(第281至337页)已知用于低温分馏空气的方法和装置。EP 412 793 B2、EP 773 417 B1、EP 780 648 B1、EP 807 792 B1、EP 932 004 A2以及US 2007/204652 A1的导言(SPECTRA)描述了空气分馏方法类型的实施例。已知在这些方法中，从单塔排出第一富含氧的残余馏份，使其蒸发，并在膨胀机中以做功的方式使已蒸发的残余馏份的至少一部分膨胀，从而产生弥补交换损失所需的冷冻，若需要则用于产物液化。在膨胀机的出口压力下排出第一残余馏份，通常大约在大气压下，通常仅可用作用于提纯进料空气的吸附装置的再生气体。在SPECTRA方法中，在此情况下，将第二残余馏份与第一残余馏份一起从单塔排出，并至少部分地蒸发；选择性地，两种残余馏份在单塔的不同位置排出，并彼此独立地蒸发，例如在单塔的顶部冷凝器的不同通道中。

发明内容

本发明的目的是在经济上特别有利地实施该方法和操作该设备。

该目的是通过本发明实现的。

来自液体罐的外部流体并不是按照惯例借助外部热交换器(例如水浴蒸发器或空气加热的蒸发器)进行加热，而是在主热交换器中加热，在该主热交换器中将用于蒸馏塔系统的进料空气冷却。由此，通过将存在于外部流体中的冷量传输至主热交换器中的进料空气从而可以回收以用于分馏过程。

该流体源自“外部来源”，换而言之，并非来自用于氮氧分离的蒸馏塔系统的一个分离塔，也非来自与用于氮氧分离的蒸馏塔系统的下游相连的分离塔。优选地，例如借助储液罐(tanker)从用于产生液化气体的另一个装置进行输送。在此情况下，可以是具有用于氮氧分离的蒸馏塔系统的一种产物流的化学组成的流体。然而，优选地该流体具有不同于这些产物流的组成，而是例如由氩或氢组成。因此，根据本发明的方法特别适合于向半导体工业的工厂供应工业用气。这通常要求少量的氩和/或纯氧，从而不值得连接用以在氮氧分离蒸馏塔系统的下游获得氩的区段。此外，并非在空气分馏设备中获得的诸如氢的气体的冷量用于空气分馏，并由此减少分馏的能量消耗。

该“主热交换器”优选由单独的热交换区段(block)形成。在相对较大的设备中，可以有利地通过与温度过程(temperature course)平行地连接的多个联动装置(trains)实现热交换器，该联动装置是由彼此分离的构件形成的。原则上，用于各个联动装置的热交换器可以由两个或更多个串联的区段形成。

若在液体罐与主热交换器之间流体压力不升高，则是有利的。

优选在不高于液体罐的操作压力的压力下将该流体引入主热交换器中。液体罐的操作压力可以是恒定的或者上下波动，例如在维持该罐和排气系统内的压力的范围内。在液体罐的操作压力上下波动的情况下，在此是指瞬时操作压力。

有利的是液体罐的操作压力比大气压高至少1巴，优选比气态副产物的产物压力高至少1巴，在该压力下该副产物被释放至一种应用(application)或再压缩单元。液体罐的操作压力例如为2至36巴，优选为5至16巴。超过大气压的压力可以通过任何已知的措施形成，例如通过用对应压力下的流体装载或者通过增压蒸发。

平行提交的德国专利申请102007051184.3(申请人的内部文件编号：P07164-DE/AVA＝EM-GTG1267a)以及与其对应的申请中所述特征的更详细的描述也适用于此处所述的方法及对应的设备。

此外，本发明还涉及一种设备。

下面参考附图中所图示的实施例更详细地阐述本发明以及本发明的其他细节。

附图说明

附图所示为根据本发明的实施方案的示意图。

具体实施方式

实施例的蒸馏塔系统具有单塔12及纯氧塔38(本发明同样适用于不包括纯氧塔的类似方法)。借助空气压缩机抽吸大气空气1通过过滤器2，并在此压缩至绝对压力6至20巴，优选约为9巴。在流过后冷却器4和水分离器5之后，在具有一对用优选为分子筛的吸附材料填充的容器的提纯装置7内提纯经压缩的空气6。在主热交换器9内将经提纯的空气8冷却至约为露点，并部分液化。经由节流阀51将经冷却的空气10的第一部分11引入单塔12中。优选将所述经冷却的空气送入底部上方的一些实际或理论的塔板。