[发明专利]空气的低温分离方法和空气分离装置

权利要求书

1.一种空气的低温分离方法，在具有主空气压缩机、主换热器和精馏塔系统的空气分离装置中低温分离空气，所述精馏塔系统具有在第一压力水平操作的低压塔和在第二压力水平下操作的高压塔，其特征在于：

在所述主空气压缩机中将包含所有进料到所述空气分离装置中的总进料空气压缩至第三压力水平空气，第三压力水平高于第二压力水平，将第一部分第三压力水平空气在所述主换热器中部分冷却，并在第一涡轮膨胀机中从所述第三压力水平开始膨胀，

将第二部分第三压力水平空气在第一涡轮增压器中进一步压缩形成第四压力水平空气，在后冷却器中冷却后，进入所述主换热器中继续被冷却至温度T，

将冷却后的第一部分第四压力水平空气在第二涡轮增压器中进一步压缩到第五压力水平，在所述主换热器中冷却并在第一液态节流阀中从所述第五压力水平开始膨胀，

将冷却后的第二部分第四压力水平空气在第二涡轮膨胀机中从所述第四压力水平开始膨胀，

将第一部分和/或第二部分第三压力水平空气在第一和/或第二压力水平下进料到所述精馏塔系统中，在所述精馏塔系统中获得至少一种液态产物，

在第一运行模式中获得第一总量的液态产物，

在第二运行模式中获得第二总量的液态产物，所述第二总量少于所述第一总量，和

所述第二运行模式中作为第一部分第三压力水平空气被引导经过所述第一涡轮膨胀机的空气量比所述第一运行模式少。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将第三部分第三压力水平空气在所述主换热器中完全冷却，并在第二液态节流阀中从所述第三压力水平开始膨胀，然后在第一和/或第二压力水平下进料到所述精馏塔系统中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二部分第三压力水平空气在0℃-50℃的温度水平下进料至第一涡轮增压器中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述第四压力水平空气在30℃-80℃的温度水平下离开第一涡轮增压器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述第一部分第四压力水平空气在-140℃至-50℃的温度水平下进料至第二涡轮增压器中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述第一部分第四压力水平空气在所述第二涡轮增压器中压缩之后，所述第五压力水平空气在所述主换热器中从-90℃至20℃的温度水平下开始冷却至-140℃至-180℃的温度水平，然后进入所述第一液态节流阀开始膨胀。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第一运行模式中获得第一总量的液态产物，其份数为所述总进料空气的13mol％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第二运行模式中获得第二总量的液态产物，其份数为所述总进料空气的6mol％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一部分第三压力水平空气在进料至所述第一涡轮膨胀机之前，在所述主换热器中被部分冷却至-100℃至-50℃的温度水平，在所述第一涡轮膨胀机中膨胀之后进料到所述精馏塔系统中。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二部分第四压力水平空气在进料至所述第二涡轮膨胀机之前，在所述主换热器中被完全冷却至-150℃至-50℃的温度水平，在所述第二涡轮膨胀机中膨胀之后进料到所述精馏塔系统中。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一压力水平为1-2巴，所述第二压力水平为5-6巴，所述第三压力水平为11-24巴，所述第四压力水平为25-39巴，和第五压力水平为40-75巴绝对压力。

12.基于权利要求1-11中任一项所述的方法的空气分离装置，其特征在于：该装置包括主空气压缩机、主换热器和精馏塔系统，所述精馏塔系统具有在第一压力水平下操作的低压塔和在第二压力水平下操作的高压塔，其中所述空气分离装置还包括被配备用于进行以下操作的构件，

将包含所有进料到所述空气分离装置中的总进料空气在所述主空气压缩机中压缩至高于第二压力水平的第三压力水平空气，

在所述主换热器中将第一部分第三压力水平空气部分冷却，并由所述第三压力水平开始将其在第一涡轮膨胀机中膨胀，

在所述第一涡轮增压器中进一步将第二部分第三压力水平空气压缩形成第四压力水平空气，在后冷却器中冷却后，进入所述主换热器中继续被冷却至温度T，

在所述第二涡轮增压器中将冷却后的第一部分第四压力水平空气进一步压缩到第五压力水平，在所述主换热器中冷却并由所述第五压力水平开始将其在第一液态节流阀中膨胀，

在所述主换热器中将冷却后的第二部分第四压力水平空气由所述第四压力水平开始将其在第二涡轮膨胀机中膨胀，

将第一部分和/或第二部分第三压力水平空气在第一和/或第二压力水平下进料到所述精馏塔系统中，在所述精馏塔系统中获得至少一种液态产物，

并且所述空气分离装置具有用于在第一运行模式和第二运行模式之间进行切换的器件，

其中，该用于切换的器件这样的构造，使得流过所述第一涡轮膨胀机的所述第一部分第三压力水平空气具有下列特性中的至少一种特性：所述第二运行模式中作为第一部分第三压力水平空气被引导经过所述第一涡轮膨胀机的空气量比所述第一运行模式少。