[发明专利]获得压缩氮产品的方法及设备

权利要求书

1.在蒸馏塔系统中通过低温分离空气获得压缩氮产品的方法，所述蒸馏塔系统具有高压塔(10)及低压塔(11)以及主冷凝器(12)及低压塔塔顶冷凝器(13)，这两者被构造成冷凝蒸发器，其中

-将经压缩、预冷及净化的进料空气(7)在主热交换器(8)中冷却并至少部分地导入所述高压塔(10)中，

-将所述高压塔的塔顶气体(14，15)导入所述主冷凝器(12)的液化室中，并将在所述主冷凝器(12)的液化室中形成的液氮(16)的至少一部分导入所述高压塔(10)中，

-将所述低压塔(11)的塔顶气体(26)导入所述低压塔塔顶冷凝器(13)的液化室中，并将在所述低压塔塔顶冷凝器(13)的液化室中形成的液氮(27)的至少一部分导入所述低压塔(11)中，

-将所述低压塔(11)的塔底液体(28，29)导入所述低压塔塔顶冷凝器(13)的蒸发室中，

-将在所述低压塔塔顶冷凝器(13)的蒸发室中形成的气体作为残余气体(30，31)在所述主热交换器(8)中加热至中间温度，使其至少第一部分(32)在第一残余气体涡轮机(33)中做功膨胀，再次送入所述主热交换器(8)中，并直至所述主热交换器(8)的热端进行加热，

-由所述低压塔(11)的塔顶以气态排出氮流(37)，及

-由所述高压塔(10)的塔顶以气态排出第一压缩氮产品流(19)并在所述主热交换器(8)中加热，

其特征在于，

-将在所述第一残余气体涡轮机(33)中产生的机械能至少部分地用于驱动冷压缩机(36)，

-将由所述低压塔(11)的塔顶以气态排出的氮流(37)在所述冷压缩机(36)中压缩到至少等于所述第一压缩氮产品流(19)在由所述高压塔(10)排出时的压力减去2巴的压力，随后作为第二压缩氮产品流(38)在所述主热交换器(8)中加热，及

-将由所述低压塔(11)的塔顶以气态排出的氮流(37)在所述冷压缩机(36)中压缩到至少等于所述第一压缩氮产品流(19)在由所述高压塔(10)排出时的压力减去2巴的压力，随后作为第二压缩氮产品流(38)在所述主热交换器(8)中加热，

-其中所述冷压缩机(36)所克服的压力差至少等于在所述高压塔(10)的塔顶与所述低压塔(11)的塔顶之间的压力差的三分之二。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，将所述第一压缩氮产品流(19)与所述第二压缩氮产品流(38)在所述主热交换器(8)的上游混合。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述第一残余气体涡轮机(33)通过共同的轴或传动装置与所述冷压缩机(36)机械连接。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述第一残余气体涡轮机(33)还与发电机(40)或油压制动器机械连接。

5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述第一残余气体涡轮机(33)与发电机(40)机械连接，所述冷压缩机(36)由电动机(540)驱动，在所述发电机(40)中产生的能量至少部分地以电力方式传输至所述电动机(540)。

6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，被加热至中间温度的残余气体(32)的第二部分在与所述第一残余气体涡轮机(33)并联连接的第二残余气体涡轮机(233)中做功膨胀。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述第一残余气体涡轮机(33)与所述冷压缩机(36)机械连接，所述第二残余气体涡轮机与发电机(240)或耗能制动器机械连接。

8.根据权利要求1至7之一的方法，其特征在于，所述第一压缩氮流、所述第二压缩氮流或这两者在所述主热交换器(8)的下游在氮压缩机(22)中进一步压缩。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，在由相结合的n级压缩机(302)的前i级形成的主空气压缩机(2)中压缩所述进料空气，其中n≥2，i<n，所述氮压缩机(22)由相结合的n级压缩机(302)的后n–i级形成。