[发明专利]空气液化分离方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气液化分离方法及装置，详细地说，涉及通过将经压缩、净化、冷却后的原料空气于中压塔及低压塔进行低温分离而至少将液态氧作为产品进行提取的空气液化分离方法及装置。

背景技术

在工业地制造氧、氮及氩的情况下，以空气为原料，利用由中压塔、低压塔构成的复合精馏塔进行分离的、所谓的低温式空气液化分离装置而进行的制造是较普遍的。该低温式空气液化分离装置能够将产品的5％左右用作制造液态氧、液态氮、液态氩。但是，当制造更多的液态产品时，就需要追加液化工艺。

液化工艺是使原料空气、氮气等压缩、循环、绝热膨胀而获得工艺所需的低温的工艺，关于各个工艺，公开有许多技术(例如，参照专利文献1)。

在这样的液化工艺中，循环流体以部分液化的状态被供给到蒸馏塔内，根据温度来提取相应的液态产品。同压缩低压和/或中压的氮气而用作循环流体的氮气循环液化工艺相比，将压力更高的原料空气的一部分压缩而用作循环流体的空气循环液化工艺在循环流体的压缩上所需的能耗较少、基本上是优选的工艺。

但是，当产品液体量、特别是液态氮较多时，在空气循环液化工艺中供给到中压塔的原料空气的液化率升高，因此中压塔的蒸馏效率降低从而难于应对。另一方面，氮循环液化工艺是将作为液态产品的液态氮供给到中压塔的工艺，即使在产品液体量较多的情况下，中压塔的蒸馏效率也不会降低。即，在产品液体量比较少的情况下，能耗更少的空气循环液化工艺为优选，但是在产品液体量比较多的情况下，仅有氮循环液化工艺能够应对。

另外，公知有在单精馏塔工艺中利用了空气循环工艺的工艺(例如，参照专利文献2、3、4)。在上述工艺中，均是通过如下过程使工艺循环：使压力与单精馏塔的运行压力相同程度的原料空气的一部分循环并升温至常温，然后导入到原料空气压缩机内，与从外部导入的原料空气一起进行压缩。在这些工艺中，虽然在循环的原料空气中未含有水蒸气、二氧化碳，但却是循环空气也在预处理装置中循环的工艺，因此存在有预处理吸附装置为不必要地大型化的浪费。

此外，也公知有在复合精馏塔工艺中利用了空气循环液化工艺的工艺(例如，参照专利文献5、6)。例如，原料空气被压缩机升压至460kPa(表压，以下记为kPaG)，并被净化，然后与被透平膨胀机处理后的循环空气的一部分一起被导入到循环空气压缩机内，升压至所需压力。这些循环空气被换热器冷却至规定的温度之后被导入到透平膨胀机内，产生装置所需的低温。被透平膨胀机处理后的循环空气的一部分被导入到中压塔内，剩余部分与原料空气一起被导入到循环压缩机内。在该工艺中，中压塔的运行压力为大约480kPaG，与透平膨胀机排出压力、预处理装置运行压力形成为相同程度。

另外，也公知有使用对产品氧进行提取的空气液化分离装置的、能够改变所提取的液态氧量的比率的工艺(例如，参照专利文献7、8)，例如，将来自中压塔的流体导入预处理设备的下游并使其与原料空气一起进行升压。另外，也公知有利用压缩机将来自中压塔的流体与原料空气一起压缩至高于中压塔的运行压力的压力的工艺(例如，参照专利文献9)。但是，在该工艺中，由于冷却装置、预处理吸附装置对循环流体也进行了处理，因此这些装置需要较高的处理能力。

专利文献1：日本发明专利第3213846号公报

专利文献2：日本特公昭56-034787号公报

专利文献3：日本特公昭60-044584号公报

专利文献4：日本实开昭54-095552号公报

专利文献5：日本特开平06-159929号公报

专利文献6：日本特开平06-159930号公报

专利文献7：日本特开平10-054657号公报

专利文献8：日本特开平10-054658号公报

专利文献9：日本特开平06-300435号公报

如上所述，作为液化工艺提出有许多提案，在空气循环液化工艺中，把工艺上的效率改善作为了主要目的，但是在装置价格改善方面仍然不能称之为完善。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够谋求降低至少将液态氧作为产品进行提取的空气循环液化工艺中的装置价格的空气液化分离方法及装置。