[发明专利]一种通过低温分离空气获得加压氮气的方法和设备

权利要求书

1.一种用于在蒸馏柱系统中通过低温分离空气获得加压氮气的方法，所述蒸馏柱系统具有高压柱(4)、低压柱(6)以及主冷凝器(5)和低压柱顶部冷凝器(7)，所述冷凝器都是以冷凝器-蒸发器的形式，其中

-压缩且清洁的进料空气(1)在主热交换器(2)中被冷却，并且至少大部分以气态形式引入(3)到所述高压柱(4)中，

-富氧液流(11,13)从所述高压柱(4)中取出并引入所述低压柱，且

-气态氮气流(17，26A，26B，27)从所述高压柱(4)中取出，在所述主热交换器(2)中被加热并作为气态加压氮气产物(28,31)取出，

其特征在于：

-所述低压柱顶部冷凝器(7)的蒸发空间是以强制流动蒸发器的形式，

-所述高压柱(4)具有阻挡板段(8)，所述阻挡板段(8)布置在引入进料空气(3)的位点的正上方，并且具有1至5个理论或实际板，

-引入所述低压柱(6)的所述富氧液流(11)在所述阻挡板段(8)的上方从所述高压柱(4)中取出，

-净化流(9A)在所述阻挡板段(8)下方取出并从所述蒸馏柱系统中排出(9B)，且

-所述气态氮气流(26A，26B)在所述主热交换器(2)中被加热之前，在逆流过冷器(12)中与来自所述高压柱(4)的所述富氧液流(11)进行间接热交换而被加热，并且因此减少了以液体形式通入所述高压柱的空气比例。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩、清洁和冷却的进料空气(1)以完全气态的形式引入(3)到所述高压柱(4)，并且特别地过热至少0.1K或至少0.2K。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

-富氧液体(15,16)从所述低压柱(6)取出并送入所述低压柱顶部冷凝器(7)的蒸发空间，

-在所述低压柱顶部冷凝器(7)的所述蒸发空间中产生的气体作为残余气体(32,33)在所述主热交换器(2)中被加热至中间温度，随后(34)在残余气体涡轮机(35)中以做功方式膨胀，且

-以做功方式膨胀的残余气体(38,40)被重新引入所述主热交换器(2)并被加热至大约环境温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述残余气体涡轮机(35)由发电机(36)减速。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述残余气体涡轮机(35)由压缩机(236)减速，所述压缩机将加热至大约环境温度的膨胀的残余气体(39,339)压缩，其中所述压缩机特别地是在加热状态下运行。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述主冷凝器(5)的蒸发空间也是以强制流动蒸发器的形式。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，液氮流(22)从所述低压柱(6)或从所述低压柱顶部冷凝器(7)的液化空间取出，并通过泵(23)引入所述高压柱(4)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，气态氮气流(41)从所述低压柱(6)中取出，并以气态加压氮气产物(PGAN，密封)的形式获得。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于液氮流(22)从所述低压柱(6)中取出，在所述逆流过冷器(12)中被加热，并作为液氮产物(125C,LIN)取出。

10.一种采用蒸馏柱系统通过低温分离获得加压氮气的装置，所述蒸馏柱系统具有高压柱(4)、低压柱(6)、以及主冷凝器(5)和低压柱顶部冷凝器(7)，所述冷凝器均以冷凝器-蒸发器的形式，所述装置-具有用于冷却压缩且净化的进料空气(1)的主热交换器(2)，并具有将所述主热交换器(2)中冷却的气体形式的进料空气引入所述高压柱(4)的装置(3)，

-具有用于从所述高压柱(4)中取出富氧液流(11,13)和将所述富氧液流(11,13)引入所述低压柱的装置，和

-具有用于从所述高压柱(4)中取出气态氮气流(17，26A，26B，27)，用于在所述主热交换器(2)中加热所述气态氮气流(17，26A，26B，27)和用于将所述加热的氮气流(17，26A，26B，27)作为气态加压氮气产物(28,31)取出的产物管线，

其特征在于：

-所述低压柱顶部冷凝器(7)的蒸发空间以强制流动蒸发器的形式，

-所述高压柱(4)具有阻挡板段(8)，所述阻挡板段(8)布置在引入所述进料空气(3)的位点的正上方，并且具有1至5个理论或实际板，且，

-用于从所述高压柱(4)中取出所述富氧液流(11,13)的装置连接到在所述阻挡板段(8)上方的所述高压柱(4)，

其中，该装置还具有：

-用于从所述高压柱(4)中取出净化流(9A)和从所述蒸馏柱系统中移去(9B)净化流的净化管线，其中所述净化管线连接到在所述阻挡板段(8)下方的所述高压柱(4)，和，

-用于所述气态氮气流(26A,26B)在所述主热交换器(2)中与来自所述高压柱(4)的所述富氧液流(11)进行间接热交换而被加热之前，加热所述气态氮气流(26A,26B)的逆流过冷器(12)。