[发明专利]空气分离方法及设备

权利要求书

1.一种分离空气的方法，包括：

在低温精馏过程中分离压缩和净化的空气，使得富氧液体塔底残留物在低压塔中产生，所述低压塔通过冷凝器重沸器以热传递关系联结到高压塔上，泵送富氧液流来产生泵送的氧流，且至少一部分所述泵送的氧流在主换热系统中加热来产生氧产物流；

通过进一步压缩所述压缩和净化的空气流的一部分以分别产生第一增压空气流和第二增压空气流来在所述主换热系统内加热所述泵送的氧流的至少一部分；

在所述主换热系统内部分冷却所述第一增压空气流和所述第二增压空气流；

在部分冷却之后，在中间温度下冷压缩所述第一增压空气流来产生冷压缩的空气流；

在比中间温度热的温度下将所述冷压缩的空气流引入所述主换热系统中，且完全冷却所述冷压缩的空气流来产生液体空气流；

在部分冷却之后，使所述第二增压空气流在涡轮膨胀器中膨胀，以产生排气流，且将所述排气流引入所述低压塔中来将制冷给予所述低温精馏过程中；以及

使所述液体空气流膨胀且将所述液体空气流引入所述低压塔或所述高压塔中的至少一者中；

其中所述中间温度大致等于所述富氧液流的汽化或伪汽化温度，且所述第二增压空气流部分冷却至不大于所述中间温度的温度，使得所述第一增压空气流和所述第二增压空气流两者有助于在高于所述中间温度的所述换热系统内的温度下加热所述富氧液流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间温度在比所述汽化或伪汽化温度低3.0K到高10.0K之间的范围中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体空气流在所述液体空气流引入所述低压塔或所述高压塔中的至少一者中之前在液体膨胀器中膨胀，以将附加制冷给予所述低温精馏过程。

4.根据权利要1所述的方法，其特征在于：

由所述压缩和净化的空气的一部分构成的第一压缩空气流在所述主换热系统中冷却且引入所述高压塔中；

所述第一增压空气流通过在所述第一增压器压缩机中压缩由所述压缩和净化的空气的另一部分构成的第二压缩空气流来形成；

所述第二增压空气流通过在所述第二增压器压缩机中压缩由所述压缩和净化的空气的又一部分构成的第三压缩空气流来形成；以及

所述第二增压器压缩机联接到涡轮膨胀器上且由涡轮膨胀器驱动。

5.根据权利要求1或权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷压缩机由变速电动机外部驱动，所述变速电动机由变速驱动器控制，且当所述氧产物流的产生减少时，所述电动机且因此所述冷压缩机的速度在所述低温精馏过程的降载操作期间减小。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含氩和氧的流从所述低压塔除去，且引入氩塔中来分离所述氩和所述氧，且因此产生含氧液体作为塔底残留物，以及富氩蒸汽塔顶馏出物；以及由所述含氧液体构成的含氧流引入所述低压塔中来增加所述氧回收。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，由所述高压塔中产生的塔顶馏出物构成的富氮蒸汽流在所述冷凝器重沸器内冷凝来产生液氮回流；所述液氮回流的至少一部分引入所述高压塔中作为回流；且具有小于富氮蒸汽的氮浓度的富氮液流从所述高压塔取得，过冷，阀膨胀且然后引入所述低压塔中作为回流。

8.根据权利要7所述的方法，其特征在于：

所述主换热系统包括也具有低压换热器的成组换热器布置的高压换热器；

所述第一压缩空气流在低压换热器中完全冷却且引入所述高压塔中；

所述第一增压空气流在所述高压换热器中部分冷却，且在所述中间温度下排放；

在压缩所述中间温度下的所述第一增压空气流之后，所述冷压缩机使所述冷压缩的空气流在较热温度下回到所述高压换热器；

所述第二增压空气流在所述高压换热器内部分冷却，引入连接到所述高压换热器上的所述涡轮膨胀器，以形成排气流，且所述排气流引入所述低压塔中；

所述泵送的液氧流的至少一部分在所述高压换热器中加热；以及

至少部分由所述低压塔中产生的低压富氮蒸汽构成的第一富氮蒸汽流和第二富氮蒸汽流分别引入所述低压换热器和高压换热器中，且其中流速选择成完全冷却所述第一压缩空气流，且平衡所述低压换热器和高压换热器的冷端温度。