[发明专利]通过低温蒸馏制造气态和液态空气气体的具有高灵活性的方法和装置

说明书

背景技术

液态或者气态空气气体的常规制造方法具有独特的方法体系。因此，可以发现：

·制造大气压力或者稍微高于大气压力的主要成份(O₂、N₂和Ar)的空气分离设备；

·使用压缩机压缩产品的步骤；

·独立的氮液化循环，该循环允许成份中每一种的全部或者一些在需要时以液态的形式被制造。

这种构造具有很大的使用灵活性，因为所执行的三种“功能”(分离、压缩、液化)中的每一种都可以在不影响其它两种的操作的情况下独立地进行或者停止。

但是，由于每一种功能需要一个设备，这种设计的成本十分高，因而这种构造明显缺乏竞争力。

最近制造空气气体的方法——我们称之为集成方法——具有可以将这三种功能结合到单个设备中的优点。所谓的“打气”设备(“pumped”apparatus)——包括使空气或者可能的氮气膨胀的循环——使得可以使用同一个设备制造加压的气态形式和液态形式的空气的成份。

在这些方法中，专利EP-A-0504029或者FR-A-2688052中描述的涉及分级气化以便在压力下输送产品的方法备受关注，因为该方法使得这些功能从单个高压空气压缩机结合起来。整个能效与传统的方法相当，投资却大大降低。

但是，制造的灵活性受“三合一”的功能组合影响，并且在不影响整体操作的情况下执行或者停止一个功能变得比较困难。

发明内容

本发明的目的是能够结合集成方法的经济性的优点同时保留传统方法的灵活性。

本发明的一个目的是使用低温蒸馏在塔系统中制造至少一种空气气体的方法，所述塔系统包括至少一个在中压下操作的中压塔和在低压下操作的低压塔，这些塔彼此热连接，在第一和第二操作模式中：

a)被压缩的空气流全部被增至高于中压塔压力至少5bar的高压，并且在该高压下被净化，该高压被称为主压力；

b)该主压力可以根据产品需要而变化；

c)在至少主压力下的空气流的第一部分在热交换线路中被冷却至中间温度并在至少第一涡轮中被膨胀；

d)可能地空气流的第二部分在至少第二涡轮中被膨胀，该第二涡轮的吸入和输送条件与第一涡轮相比在压力和温度方面相差最高5bar和最高15℃或者完全相同；

e)可能地第一或第三涡轮提供的功被至少部分用于增压器所需的功；

f)第一涡轮的吸入压力远远高于中间压力并且可能高于主压力；

g)第一涡轮的输送压力高于或者等于中间压力，优选基本上等于中间压力；

h)增压器将空气流的至少一部分压缩至大于或者等于主压力的高压，在热交换线路中被冷却至低温(≤100℃)，使被增压的流返回至热交换线路，并在其中在冷端至少部分被液化，然后在膨胀后被送至塔系统中；

i)来自塔系统的加压液态产品在热交换线路中被气化；

且在第一操作模式中：

j)辅助涡轮吸入空气流的气态部分，所述气态部分之前已经在第一涡轮和/或第二涡轮中被膨胀，优选地在已经于主热交换线路中被加热后；

k)辅助涡轮的吸入压力与中间压力相差少于2bar abs，优选基本上等于中间压力；

l)辅助涡轮的输送压力大于或者基本上等于大气压力，优选基本上等于低压；

m)在辅助涡轮中膨胀的空气流至少部分在热交换线路中被加热并被排放到大气中；

n)空气的一些成份以液态最终产品的方式被制造出来；

在第二操作模式中：

o)与第一模式中在辅助涡轮中处理的流相比，在辅助涡轮中处理的空气流的流率被减少可能至零；

p)与第一模式中液态最终产品的产量相比，液态最终产品的产量被减少可能至零。

根据其它可选的方面：

-通过空气增压器制动所有涡轮；

-至少一个与涡轮之一连接的增压器在环境温度下吸入；

-在全部的增压器中，只有与第一涡轮机械连接的增压器的吸入温度低于-100℃；

-第一涡轮的吸入温度与氧的伪气化温度相差最多±15℃；

-在第二模式期间，减少引入的主空气的流率，优选地减少量至少等于在第二模式中送至辅助涡轮的空气流率的减少量；

-主空气流率的变化通过压缩机的可变叶片实现；

-主空气流率的变化通过启动和/或停止辅助空气压缩机实现；

-主空气压力在第一模式和第二模式之间变化；

-空气的第一部分被增压至高于第一涡轮上游的主压力的压力，从而其基本上在高于主压力的压力下进入第一涡轮；