[发明专利]通过蒸馏分离混合物的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的通过蒸馏分离混合物的方法。

背景技术

这种塔顶冷却例如在获取氪氙时采用，其中，从来自空气分离设备的含氪和氙的混合物中产生纯的或很大程度上纯的氪和氙产物。

开头所述类型的方法例如由DE4202468公开，其包括氙塔的塔顶冷却。在此，在“第一塔顶冷凝器”中产生用于氙塔的回流，气态氮用作冷却介质，所述冷却介质在间接热交换的情况下在所述塔顶冷凝器中变热。在此，通过在通往塔顶冷凝器的输入管路上游直接喷入液态氮来调节气态冷却介质的温度。

替代地，冷却介质的温度可通过两个流的混合来调节，所述两个流能够以不同的温度提供，例如温的和深冷的压力氮。温的压力氮在此具有大致环境温度，深冷的压力氮通常直接从空气分离设备的高压塔中取出。所述冷却方法可以例如在氪氙塔中或在用于净化氪的氪塔中采用。

上述两个方法在运行技术方面不能完全令人满意。

发明内容

因此本发明的任务是，提供一种本文开头所述类型的方法以及一种相应的设备，它们允许特别便利的运行方式，特别是允许分离过程的特别可靠且稳定的运行。

所述任务通过权利要求1的特征解决。即，冷却介质不是像在公知方法中那样通过混入冷的流被冷却到所需的温度上，而是通过在热交换器中间接的热交换被冷却到所需的温度上。冷量在此不是以冷气流(所述冷气流不能简单容易地提供)的形式提供，而是通过液态馏分提供，所述液态馏分可容易地在液体储罐中储存。此外通过混入液体来调节温度在控制技术方面比两个流的混合容易地多。尽管如此，本发明不存在下述危险：液态馏分无意地进入塔顶冷凝器中并且在那里使温度这样程度地下降，使得塔顶气体的成分冻结并且损坏第一塔顶冷凝器的通道。

通过本发明的控制方法可以使相应的设备特别快速地投入运行并且其运行特别稳定且可靠。

本发明的主题不是仅仅在特殊的运行状况期间例如启动时特别是在设备冷启动时混入液态馏分。相反在本发明的框架内在蒸馏塔的稳态运行期间将液态馏分优选连续地混入到冷却介质中。当然此外也可以的是，在非稳态的运行中例如在启动时液体供入的维持甚至增强都是有意义的。

在本发明的一个不具有循环回路的第一变型方案中，混合后的冷却介质在热交换器下游不被回输给第一塔顶冷凝器。在该情况下冷却介质的任何部分都不在循环回路中被引导，“消耗”的冷却介质要么被丢弃、作为产物排出要么被用于其他目的。

在本发明的一个第二变型方案中，所述系统类似于DE 4202468 A1地具有循环回路，在该循环回路中，混合后的冷却介质的一部分在热交换器下游回输至第一塔顶冷凝器。然而该循环回路不是用于产生冷量，而是回输的冷却介质在该循环回路中不做功膨胀。相反，回输的全部冷却介质被导回至第一塔顶冷凝器，其任何部分都不做功膨胀。优选回输的冷却介质在所述循环回路中完全不膨胀，也就是说，不经历任何明确的膨胀步骤。尽管如此仍需要循环回路风扇；但是该循环回路风扇仅仅用于克服管路、器具和控制装置中的自然的压力差。循环回路风扇上的压力状况例如最高为1.0bar并且优选处于150与500mbar之间。

所述两个变型方案的共同点是，用于冷却第一塔顶冷凝器的冷量不是通过冷却介质的膨胀产生，而是绝大部分或者仅仅通过混入的液态馏分的蒸发热产生。混入的液态馏分在此非常快速地蒸发，使得冷却介质本身即使当在循环回路中被引导时也持久地保持气态。通往第一塔顶冷凝器的输入管路中的气态冷却介质在这两个变型方案中不仅在热交换器中通过与混合后的冷却介质间接热交换而被冷却期间而且在从该热交换器通往第一塔顶冷凝器的路途上反正已完全保持气态。

已消耗的冷却介质可以在液态馏分混入部的下游并且在所述间接的热交换下游排放到大气中(第一变型方案)。替代地，其也可被导入到冷却循环回路中；在此该冷却循环回路可以是与第一塔顶冷凝器无关的循环回路，其需要其他的压力或温度(第一变型方案)；所述冷却循环回路也可以是上面提及的循环回路，具有经由循环回路风扇回输至第一塔顶冷凝器的回输(第二变型方案)。

如果冷却介质按照第二变型方案在循环回路中被引导通过第一塔顶冷凝器，则为此采用这样的冷却介质，该冷却介质在循环回路中不冷凝，即，在所述循环回路中被引导的冷却介质在该循环回路的任何地方都保持气态。