[发明专利]用于产生加压产物的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过低温精馏产生加压产物物质流的方法和设备，其中所述产物物质流由泵送的产物物质流形成，所述泵送的产物物质流包括富氧或富氮液体，所述富氧或富氮液体在与该低温精馏过程相结合地使用的主热交换器内被加温。更具体而言，本发明涉及这样的方法和设备，其中，所述泵送产物在所述主热交换器的层内加温，所述层被设计以便既使所述泵送液体产物加温，又使另一物质流加温或冷却。

背景技术

低温精馏是一种使氧与含氧供给物如空气分离的技术。在低温精馏过程中，如果供给物并未处于加压状态下，则需要对该供给物进行压缩，还需对供给物进行净化以去除其中的杂质，并随后在主热交换器中将所述供给物冷却至适于对其进行精馏的温度。被冷却的供给物随后被引入蒸馏塔系统内，所述蒸馏塔系统具有高压塔和低压塔，其中氮与氧分开以便产生富氧产物物质流和富氮产物物质流，所述富氧产物物质流和富氮产物物质流在所述主热交换器内加温以便帮助对进入的供给物进行冷却。正如本领域众所周知地，还可设置氩塔，所述氩塔接收来自所述低压塔的富氩物质流并使氩与氧分开从而产生含氩产物。

与所述供给物分开的氧可作为液体产物被取出，所述液体产物可产生于低压塔中而作为富氧液体塔底产物。此外，液体产物可从用于对塔进行回流处理的富氮液体的一部分中被取出。正如本技术领域中已公知地，氧液体产物可被泵送且随后作为加压液体产物而被部分取出，且此外，所述液体产物还在主热交换器中受到加热以便产生氧产物，所述氧产物是蒸气或者是超临界流体，这取决于氧在泵送作用下被加压的程度。相似地，液氮可被泵送并作为加压液体、高压蒸气或超临界流体被取出。为了在主热交换器中对含氧物质流进行加热，可进一步对供给物的一部分进行压缩、冷却和膨胀而使其形成液体。所述液体可被引入所述高压塔或低压塔内或者既被引入高压塔内又被引入低压塔内。

为了操作低温精馏设备，必须供应致冷剂以便抵消环境热泄漏、暖端热交换损失并且使得可产生出液体产物。致冷剂的供应通常是通过以下方式实现的：在涡轮膨胀器内对来自低压塔的空气或废物物质流的一部分进行膨胀以便产生冷的排放物质流。该冷的排放物质流随后被引入蒸馏塔或主热交换器内。此外，也可通过被引入主热交换器内的致冷剂物质流施加外部致冷。还可通过闭路的外部致冷循环产生致冷。

主热交换器通常是由钎焊铝制的板翅构造形成的。在这种热交换器中，被限定在分隔板片之间的包含翅片的层形成了用于使热量在进入的物质流与产生于蒸馏塔中的返回物质流之间进行间接热交换的通路。例如，层被设置以便在已被泵送的富氧液体物质流与已经通过增压压缩机进行了升压的供给物质流的一部分之间进行间接热交换。该主热交换器可由多个这种单元形成且可进一步被分成用于对泵送的富氧物质流进行加热的高压热交换器和用于对进入的供给物的剩余部分进行冷却的低压热交换器。在任一种情况下，这种热交换器的成本都占了低温精馏设备的主要成本，且特定的热交换器的价格通常取决于其体积。

在空气产生膨胀以便提供致冷的情况下，空气的一部分在被压缩且被净化之后，在增压压缩机中被进一步压缩、在主热交换器内被部分冷却、且随后在被联接至增压压缩机的涡轮膨胀器中被膨胀。该布置在所属领域中已公知为涡轮机负荷的增压压缩机(turbine loadedbooster compressor)。在任何情况下，由于空气部分加温而达到介于所述主热交换器的暖端温度与冷端温度之间的温度，因此，所述层的一些部分保持打开以便用于其它热交换负载中。在泵送液氧设备中，这些部分可被用于空气或供给物质流的冷却部分中，所述空气或供给物质流被供给以使所述泵送的液氧加温。这自然就降低了主热交换器的尺寸和成本，如果层的这些部分并未被使用的话，则就会存在所述尺寸和成本。

正如下文将要讨论地，本发明提供了一种通过低温精馏产生氧产物的方法或者一种用于实施这种低温精馏的设备，目的在于产生高压氧，其中能够使主热交换器的制造方式比现有技术中预想的方式更为紧凑，或另一种可选方式是，对于给定尺寸的热交换器，能够使更高体积的流体形成间接热交换关系。此外，如果该设备用于产生液体产物的话，这种热交换器可被整合以便接收外部致冷剂物质流从而提高液体产物的产量。

发明内容