[发明专利]一种空气分离单元及方法

说明书

本发明涉及一种空气分离单元及方法，所述装置包括中压塔(1)和低压塔(2)、但不包括生产氩的塔，所述低压塔包括至少四个蒸馏区段(24，25，26，27，28)，其中该低压塔的至少第一中间蒸馏区段(25)被辅助外壳所包绕，围绕该辅助外壳限定了空间，该空间沿着该塔的径向方向被划分成下部部段和上部部段，所述一个或多个中间区段被定位在该低压塔的中间部分中，该第一中间区段的容量大于至少一个相邻区段(24，26)的容量。

技术领域

本发明涉及一种空气分离单元及方法。

背景技术

在空气分离单元的设计过程中，通常需要根据客户要求的改变来修改其设计。例如，客户可能在该单元已经被设计成不生产氩、或者甚至已经以没有氩塔的形式存在时意识到他需要生产氩。

解决该问题的一种方式是设计具有能够生产氩但在不需要氩时将富氩气体排放到残余氮中的塔的单元。另外，还可能增大低压塔的尺寸。这两种解决方案意味着会增加投资成本。

允许进行氩生产的空气蒸馏设施一般由中压塔构成，该中压塔典型地在约6巴的绝对压力下运行、上部安装了典型地在稍微高于大气压下运行的并且联接到不纯氩生产塔上的低压塔。蒸发器-冷凝器使蒸气位于中压塔的顶部处，该蒸气基本上由与来自低压塔的基本上由纯氧组成的底部液体处于热交换关系的纯氮组成。

该低压塔包括蒸馏区段、正好在其上方的第一中间蒸馏区段、以及在该第一个中间蒸馏区段上方的若干(通常为两个或三个)区段。

这些蒸馏区段各自是由“交叉波纹”型结构填料包块构成的。

如众所周知的，交叉波纹填料包块是由一捆波纹塔板制成的，这些波纹塔板各自被安排在大致竖直的平面中并且彼此相抵靠包装，每个塔板具有大致矩形的形状。这些塔板是倾斜成波纹状的，并且这些波纹的倾斜方向从一个塔板到下一个塔板反向。所有这些塔板都具有相同的高度，而所有这些塔板的长度或水平尺寸从一端塔板情况下的最小值增大至中间塔板情况下的最大值再减小至另一端塔板的相同最小值。

这些区段各自是连续的填料区段，即是由直接堆叠在彼此顶部上的多个基本包块而没有中间流体再分配设备的区段，每个基本包块绕该塔的轴线相对于两个相邻层旋转90°。

如EP-A-0664144中描述的第一中间蒸馏区段具有比其他区段更小的截面并且因此在该低压塔的中间在该区段的边缘与该塔的主要外壳之间具有环形截面的空间。EP-A-1108965和US-A-5339648也描述了一种根据权利要求1的前序部分所述的单元。

在EP-A-0664144中，该塔被设计成使得可以将大多数富氩蒸气从挡板下方的该环形截面的空间中抽出，该挡板将该空间划分成下部部段和竖直方向上部部段。然后该蒸气被供给至氩塔中。还使该氩塔中的底部液体返回到该下部部段，在该下部部段大部分富氩蒸气被抽出。来自该氩塔顶部处的冷凝器的汽化富液被输送到该空间的上部部段。

该第一中间蒸馏区段是通过多个分配器与相邻区段分离开的。

因此，与氩的生产相关联的从该塔抽取气体以及将气体供应给该塔对该塔的高度没有任何要求。

可以实现这个第一中间蒸馏区段的较小直径而无需增大该塔的直径，因为这个区段的大小不是设计关键。确切地，相当大量的气体流动到该氩塔中，并且因此不通过这一区段。

根据现有技术，当该设施被设计成不生成氩时，不安装该截面减小的区段。

发明内容

本发明的目的之一是设计一种适用于生产或不生产氩的低压塔。理念是使用具有截面减小的第一中间蒸馏区段、带或不带氩生产的塔，并且更改这一区段中的填料的密度，其中在不包括氩生产的情况下，填料密度较低并且在包括氩生产的情况下，填料密度较高。