[发明专利]空气分离设备、获得含氩产品的方法及构建空气分离设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及空气分离设备、通过低温分离空气获得氩产品的方法以及构建相应的空气分离设备的方法。

背景技术

例如在乌尔曼化工大词典(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry(doi:10.1002/14356007.a17_485))的词条“稀有气体(Noble Gases)”中描述了通过低温分离空气获得氩的过程。如在此例如在图18中所述，可以在具有已知的用于氮氧分离的双塔系统及额外的氩生产单元的传统空气分离设备中获得氩。

在该双塔系统中，在低压塔(也称作氩泡)中在所谓的氩转化区域中氩发生富集，在此在气相中的浓度达到最高15％。在实际应用中，由低压塔排出略低于该氩最大值的氩富集流，因而所述流具有较低的氮含量。

将氩富集流输送至所谓的粗氩塔中。粗氩塔是用于氩氧分离的分离塔。在传统的空气分离设备中，粗氩塔可以通过单部分塔形成，但是例如在EP 0 628 777 B1中也描述了两部分塔或多部分塔。

将氩含量例如为10％的氩富集流送入已知的粗氩塔。在粗氩塔中，由此获得富氩流，其可以在下游的纯氩塔中进一步纯化。在纯氩塔中，可以获得含量高达99.9999％的氩或更高的氩产品。该氩产品通常以液体形式获得，从而有利于储存和运输。

所述类型的用于获得氩的过程例如由以下文献公开：DE 2 325 422 A、EP 0 171 711 A2、EP 0 377 117 B2(对应于US 5,019,145 A)、DE 403 07 49 A1、EP 0 628 777 B1(US 5,426,946 A)、EP 0 669 508 A1(US 5,592,833 A)、EP 0 669 509 B1(US 5,590,544 A)、EP 0 942 246 A2、EP 1 103 772 A1、DE 196 09 490 A1(US 5,669,237 A)、EP 1 243 882 A1(US 2002/178747 A1)、EP 1 243 881 A1(US 2002/189281 A1)和FR 2 964 451 A3。

在构建用于获得氩的空气分离设备时，由于所用的塔特别是粗氩塔的尺寸而造成问题。用于氮氧分离的双塔系统可以达到几乎为60m的总高度；单部分形式的粗氩塔同样在此范围内。

相应的空气分离设备几乎不再可以预制，因为各个组件的组通常不再可以运输比较长的距离。这意味着，它们必须在各自的目标位置构建。这出于各种不同的原因是不利的，特别是因为在目标位置的相应的人员不可使用或者是昂贵的。由此显著增加了构建相应的空气分离设备的花费。

与此不同，在生产位置基本上以模块化构建相应的空气分离设备是值得期待的。单个组件在此优选已经容纳在相应的冷箱中，只需在目标位置彼此连接。为此同样可以有利地使用模块，所谓的管道滑道(Piping Skids)。

US 2001/0001364 A1建议，用于获得氩的空气分离设备的一部分塔以两部分方式构造，并实现了允许减小所述塔的冷箱的尺寸的排布方式。

虽然这一分配方式有利于构建空气分离设备，但是仍然需要进行改善。因此，本发明的目的是以在经济上特别有利的方式构建和运行最初所述类型的空气分离设备。

发明内容

基于这一背景，本发明建议一种空气分离设备、通过低温分离空气获得氩产品的方法以及构建具有独立权利要求的特征的相应的空气分离设备的方法。优选的实施方案分别是从属权利要求的主题，下面也将进行描述。

本发明的优点

根据本发明，建议空气分离设备设计用于通过低温分离经压缩及冷却的进料空气获得含氩产品。该空气分离设备具有高压塔、以多部分方式构造的低压塔和以多部分方式构造的粗氩塔。该以多部分方式构造的低压塔和该以多部分方式构造的粗氩塔均具有至少一个尾段和在空间上与其分离的顶段。该以多部分方式构造的低压塔和该以多部分方式构造的粗氩塔尤其是均以两部分方式构造。

该空气分离设备基于最初所解释的原理运行，其中氩富集流可以由空气分离设备的低压塔排出。

“含氩产品”例如可以是液态氩(LAR)、气态氩(GAR，任选通过所谓的内部压缩获得)或所谓的伪氩(Fake Argon，在冷态以气态添加至残余气体的不纯氩)。下面主要以液态纯氩(LAR)为例阐述本发明，其简称为“氩产品”。