通過低溫蒸餾分離空氣的方法
【專利摘要】一種用于通過低溫蒸餾分離空氣的方法，包括在熱交換器中冷卻第一凈化供料空氣流，從而產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第一供料流，在第一中間溫度下從熱交換器移出第一部分，并在第一增壓壓縮機中壓縮該經(jīng)冷卻的第一部分，在熱交換器中冷卻經(jīng)壓縮的第一部分，由此產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第一部分，在第二中間溫度下從熱交換器移出第二部分，并且在第二增壓壓縮機中壓縮所述經(jīng)冷卻的第二部分，在熱交換器中冷卻經(jīng)壓縮的第二部分，由此產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第二部分，并且在氣化溫度下在熱交換器中氣化來自塔系統(tǒng)的加壓液體流以形成加壓氣態(tài)產(chǎn)品流，其中，所述第一排放溫度和所述第二排放溫度兩者都低于-55℃。
【專利說明】通過低溫蒸餾分離空氣的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于通過低溫蒸餾分離空氣的方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]在下文中，“氣化”應(yīng)被認(rèn)為覆蓋了超臨界液體的準(zhǔn)氣化，“氣化溫度”應(yīng)該被認(rèn)為覆蓋了超臨界液體在其濃度降低時的拐點溫度。
[0003]對于不純的液體，氣化溫度將不會是單一的溫度，因此該術(shù)語是指液體氣化的平均溫度范圍。
[0004]在通過低溫蒸餾分離空氣的領(lǐng)域中已知冷壓縮方法。通常，空氣分離裝置中冷壓縮的目的可分為三類:
[0005]1.為了改進液氧泵送方法的性能或成本效益。該改進通過將冷壓縮的壓縮熱量注入熱交換器的液氧氣化部段而實現(xiàn)。新發(fā)明解決了這個類別中的方法的改進。
[0006]2.為了改進空氣分離設(shè)備的蒸餾性能。由冷壓縮機/低溫壓縮機驅(qū)動的熱泵循環(huán)是這種類型的冷壓縮設(shè)備的典型示例。
[0007]3.為了消耗由液體供給的外部源提供的制冷量的盈余。
[0008]然而，如US-A-5475980、US-A-5966967和US-A-5901576中描述的單個冷壓縮機方法與使用主空氣壓縮機與增壓空氣壓縮機的組合(MAC+BAC)的最佳設(shè)備相比在氧的分離動力方面效率低約3-5%。根據(jù)定義，氧的分離動力通過用將來自大氣壓力的供料空氣壓縮到所需壓力的壓縮能量減去產(chǎn)品N2、O2等相對于大氣壓力的壓力能量獲得。由于兩種方法的蒸餾性能是相似的，冷壓縮機方法的低效率可以歸因于與冷壓縮的實施相關(guān)聯(lián)的不可逆性或低效率。
[0009]US-A-6962062中的圖3和4示出了使用兩個串聯(lián)的冷壓縮機以改進方法性能的方法。較高溫的冷壓縮機的工作溫度比液氧的氣化溫度要高得多，并且當(dāng)遇到高的熱端溫度時使用這種冷壓縮機是適用的。較高溫的冷壓縮機的壓縮熱不幫助液氧的氣化。只有單個較低溫的冷壓縮機在接近液氧氣化溫度的溫度范圍內(nèi)工作并且其壓縮熱被注入交換器以改進氧的氣化。
[0010]在US-A-7272954中，外部低溫液體源被送入蒸餾系統(tǒng)以提供制冷，建議使用兩個串聯(lián)的冷壓縮機來將供料空氣低溫壓縮至較高壓力以用于主交換器中的后續(xù)液化。優(yōu)選在電力成本低的時段生產(chǎn)液體的外部源。然后，通過空氣液化形成的所得液體空氣被送入蒸餾系統(tǒng)以產(chǎn)生液氧，該液氧隨后被泵送和氣化至高壓以形成氣態(tài)氧產(chǎn)品。這種方法也有一些缺點:
[0011]1.需要外部液體源。
[0012]2.供料空氣基本上處于蒸餾系統(tǒng)的高壓塔的壓力下，這種布置結(jié)構(gòu)中的冷壓縮機將需要相當(dāng)高的壓縮比，因此需要多個級。
[0013]3.由于供料空氣的壓力低，用于去除水分和二氧化碳的前端凈化單元(FEP)的尺寸減小并不能節(jié)約成本。
[0014]因此，需要一種使用提供改進的動力消耗的冷壓縮的方法和設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明涉及一種滿足這些需要中的至少一個的設(shè)備和方法。本發(fā)明的某些實施例涉及一種使用串聯(lián)布置的至少兩個低溫壓縮機(冷壓縮機，cold compressor)來改進這種類型的方法中的動力消耗的方法。在某些實施例中，低溫壓縮機在使來自蒸餾塔的液體氣化的沸點或拐點溫度附近進行操作。在另一實施例中，離開熱交換器的一股或多股加壓空氣流在進入低壓塔、高壓塔或者它們的組合之前膨脹。
[0016]在另一實施例中，提供了一種用于通過低溫蒸餾分離空氣的方法。在該實施例中，包括在熱交換器中冷卻第一凈化供料空氣流，從而產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第一供料流，在第一中間溫度下從熱交換器移出第一部分，并在第一增壓壓縮機中壓縮所述經(jīng)冷卻的第一部分，在熱交換器中冷卻經(jīng)壓縮的第一部分，由此產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第一部分，在第二中間溫度下從熱交換器移出經(jīng)冷卻的第一部分的至少一部分，并在第二增壓壓縮機中壓縮所述經(jīng)冷卻的第一部分的被移出的部分以形成經(jīng)壓縮的第二部分，在熱交換器中冷卻所述經(jīng)壓縮的第二部分，由此產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第二部分，并且在氣化溫度下在熱交換器中氣化來自塔系統(tǒng)的加壓液體流以形成加壓氣態(tài)產(chǎn)品流，其中，所述第一排放溫度和所述第二排放溫度兩者都低于-55。。。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在通常約30至SObar的壓力下氣化液氧與作為加熱介質(zhì)的空氣之間的熱交換圖表。
[0018]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有串聯(lián)的兩個低溫壓縮機的情況下，在通常約30至80bar的壓力下氣化液氧與作為加熱介質(zhì)的空氣之間的熱交換圖表。
[0019]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示意圖。

【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明的示意性實施例描述如下。雖然本發(fā)明可容許各種修改和替代形式，其具體實施例已在附圖中以示例方式示出并且在本文中詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，具體實施例在此處的描述并不意在將本發(fā)明限制為所公開的特定形式，而是相反，其意圖在于涵蓋落入由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同方案和替代方案。
[0021]當(dāng)然也可以理解，在任何這種實際實施方式的開發(fā)中，必須制定多種實施方式——特定的決定，以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如符合與系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，這將在不同實施方式之間變化。此外，應(yīng)理解的是，這種開發(fā)努力可能是復(fù)雜和費時的，但是是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言擁有本發(fā)明的益處所進行的程序。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的方法與傳統(tǒng)的液體泵送方法相比具有若干優(yōu)點:
[0023].具有單個主空氣壓縮機(MAC):這簡化了壓縮系并降低了設(shè)備成本，因為不再需要增壓空氣壓縮機(BAC)。
[0024]?該MAC的排放壓力在10至20bar abs的范圍內(nèi)，或在14和20barabs之間，使得用于去除水分和二氧化碳所需的前端凈化單元(FEP或分子篩單元)的尺寸可以相當(dāng)緊湊，從而顯著降低成本。
[0025].通過在這樣的高壓下運行MAC，可以取消用于FEP的Freon?冷卻器或冷卻水塔。這也顯著降低了成本并提高了設(shè)備的可靠性。
[0026]本發(fā)明特別是涉及一種用于在壓力下生產(chǎn)氣態(tài)氧的方法和設(shè)備，其中使用了兩個串聯(lián)的低溫壓縮機來壓縮供料空氣。在這種特定情況下的低溫壓縮機被認(rèn)為是入口溫度介于-60°C和_170°C之間的壓縮機。
[0027]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在通常約30至SObar的壓力下氣化液氧與作為加熱介質(zhì)的空氣之間進行熱交換的圖表。熱交換與氧溫度之間的關(guān)系被示為連續(xù)的線，熱交換與空氣溫度之間的關(guān)系被示為虛線。在該示例中使用單個低溫壓縮機103來壓縮空氣流101以使液氧流102氣化?？梢钥闯?，處于比氣化液氧的沸點或氣化液氧的超臨界壓力情況下的拐點溫度高大約2到5°C的溫度的冷空氣進入低溫壓縮機并被壓縮到較高的壓力。壓縮空氣的溫度由于壓縮熱而變得更高，但仍處于低溫條件。然后，該空氣在交換器中與氣化氧進行熱交換而被冷卻。因為該曲率幾乎類似于氧的加熱曲線由于相變而產(chǎn)生的階躍變化，因此在那些溫度水平盡量降低熱交換器中的溫度差是相當(dāng)困難的。大的溫差意味著高的不可逆性或低效率。壓縮空氣的冷卻導(dǎo)致空氣冷卻曲線的斜率改變，使得該加熱曲線可以跟蹤冷卻曲線，但空氣的線性冷卻曲線不能有效地加熱氣化液體。
[0028]圖2描述了相同的應(yīng)用，但根據(jù)本發(fā)明的一個實施例使用串聯(lián)的兩個低溫壓縮機而不是一個。在第一低溫壓縮機203中壓縮空氣流201。排出第一低溫壓縮機203的出口空氣被冷卻并進入第二壓縮機204以進一步低溫壓縮到更高的壓力。第二壓縮機的排氣隨后在交換器中冷卻和液化。在一個實施例中，兩個低溫壓縮機的運行入口溫度可以選擇成比氣化氧202的沸點或拐點溫度高約2至5°C。可以看出，通過兩次將壓縮空氣送至氣化部段，空氣的冷卻曲線的斜率可以顯著改變，從而更好地跟蹤氧的加熱曲線。此外，通過使用這種具有中間冷卻的兩個低溫壓縮機，低溫壓縮機的壓縮比減小并且能獲得更小的溫度上升。這進一步改進了熱交換圖表和壓縮方法的效率。
[0029]現(xiàn)在參見圖3，優(yōu)選來自低溫蒸餾過程的液體流471被引入到熱交換器490內(nèi)，其中，該液體流被氣化成加壓氣態(tài)產(chǎn)品流472。可以是經(jīng)壓縮的凈化空氣流的凈化空氣流401可以被分成第一凈化空氣流402、第二凈化空氣流435以及第三凈化空氣流408。
[0030]可在高溫壓縮機(warm compressor)484中進一步增壓的第一凈化供料空氣流402在熱交換器490中冷卻，由此產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第一供料流453。該經(jīng)冷卻的第一供料流453的第一部分403在第一中間溫度下從熱交換器490的中間部分移出，并且在第一低溫壓縮機482中被壓縮。處于第一排放溫度的經(jīng)壓縮的第一部分404隨后在熱交換器490中冷卻，由此產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第一部分451。經(jīng)冷卻的第一部分451的一部分474在第二中間溫度下從熱交換器490的中間部分移出，并且在第二低溫壓縮機485中被壓縮。
[0031]處于第二排放溫度下的經(jīng)壓縮的第二部分475在熱交換器490中冷卻，由此產(chǎn)生經(jīng)冷卻的第二部分450。所述第一排放溫度和第二排放溫度兩者都低于_55°C。
[0032]經(jīng)冷卻的第一供料流453、經(jīng)冷卻的第一部分451和經(jīng)冷卻的第二部分450可以組合以形成液化空氣流455,然后被送至第一蒸懼塔500。
[0033]液體流471可以是來自塔系統(tǒng)(例如，500和502)的亞臨界加壓液體流。那么，所述第一中間溫度和第二中間溫度可以與氣化溫度相差小于10°c，或優(yōu)選小于5°C。
[0034]液體流471可以是來自塔系統(tǒng)的超臨界加壓液體流。那么，所述第一中間溫度和第二中間溫度可以與拐點溫度相差小于10°c，或優(yōu)選小于5°C。
[0035]在一個實施例中，第三凈化空氣流408在熱交換器490中冷卻，經(jīng)冷卻的第三供料空氣流429可以在低于所述第一中間溫度和第二中間溫度的溫度下從熱交換器490移出。經(jīng)冷卻的第三供料空氣流429可被送至第一渦輪膨脹機486，然后至少一部分膨脹的第二供料空氣流被送至第一蒸餾塔500。第一蒸餾塔500可以是中壓塔。
[0036]第二凈化供料空氣流435可以在熱交換器490中冷卻，在低于所述第一中間溫度和第二中間溫度的溫度下作為流433從換熱器490移出，并被送至第二渦輪膨脹機481。膨脹的流434空氣流的至少一部分可被引入第二蒸餾塔502。
[0037]凈化空氣流401可在15和20bar abs之間。進入第一蒸餾塔500的液化空氣流455包括從經(jīng)冷卻的第一部分451和經(jīng)冷卻的第一供料流453得到的流。加壓液體流471可在至少30bar abs、優(yōu)選至少60bar abs、更優(yōu)選至少80bar abs的壓力下被氣化。
[0038]在一個實施例中，沒有任何儲存的液體被送到第一蒸餾塔500、第二蒸餾塔502或熱交換器490。在一個實施例中，用于蒸餾的全部制冷量通過第一渦輪膨脹機486和第二渦輪膨脹機481產(chǎn)生。第三凈化空氣流408可以在熱交換器490中冷卻以產(chǎn)生流452和在被送到第一蒸餾塔500之前與經(jīng)冷卻的第一供料流453、經(jīng)冷卻的第一部分451和經(jīng)冷卻的第二部分450中的一個或多個組合。
[0039]第三凈化空氣流408和第二凈化空氣流435示出為分開的流，以使所述方法容易理解，但當(dāng)然也可以組合為單個流。
[0040]示例
[0041]為了證明新發(fā)明的效率，該方法用來模擬產(chǎn)生SObar的按體積計95%的低純度氣態(tài)氧的氧設(shè)備。不產(chǎn)生加壓氮。圖3示出了該方法。
[0042]所述方法使用一個主熱交換器490和具有由低壓塔底部的底部再沸器熱連接的高壓塔500和低壓塔502的雙塔。
[0043]來自單個主空氣壓縮機(未顯示)的處于約10.6bar的凈化供料空氣流401被送至主熱交換器490。該空氣的一部分402在高溫壓縮機484中被進一步壓縮以產(chǎn)生約16bar的第一壓縮流406，該第一壓縮流在主熱交換器490中冷卻至約-109°C的低溫。該冷卻空氣的第一部分403隨后在第一低溫壓縮機482中被低溫壓縮以形成處于31bar的經(jīng)壓縮的第一部分404。然后，經(jīng)壓縮的第一部分404在主熱交換器490中冷卻以形成經(jīng)冷卻的第二壓縮流，其一部分、即部分474在具有約-109°C的入口溫度的第二低溫壓縮機485中進一步被低溫壓縮以形成處于60bar的經(jīng)壓縮的第二部分475。然后，該流冷卻成經(jīng)冷卻的第二部分450，并且在作為液化空氣流455的一部分供給到塔系統(tǒng)之前膨脹和液化。
[0044]第一壓縮流406的一部分未被送至第一低溫壓縮機482，而是在主熱交換器490中被完全冷卻以形成經(jīng)冷卻的第一供料流453，在閥中膨脹并作為液化空氣流455被送至第一蒸懼塔500。
[0045]來自第一低溫壓縮機482的壓縮空氣的一部分未被送至第二低溫壓縮機485，而是在熱交換器中冷卻成通向冷端的經(jīng)冷卻的第一部分451，在閥中膨脹并作為液化空氣流455被送至第一蒸餾塔500。
[0046]第三凈化空氣流408在10.6bar下被送至所述交換器，冷卻到比低溫壓縮機482、485的入口溫度更低的溫度并且被分成兩部分。經(jīng)冷卻的第三供料空氣流429被送至第一渦輪膨脹機486，并且氣態(tài)供料430被送至高壓塔500的底部。第三凈化空氣流408的其余部分在熱交換器490中充分冷卻以形成流452、膨脹并作為液化空氣流455的一部分被送至高壓塔500。
[0047]第二凈化空氣流435在10.6bar壓力下在所述交換器中冷卻，冷卻到比低溫壓縮機482、485的入口溫度更低的溫度并作為流433被全部送至第二渦輪膨脹機481。膨脹的流434被送至低壓塔502。
[0048]從低壓塔502的底部提取富氧液體470，通過泵483將其加壓至約80bar并且在熱交換器490中氣化以形成氣態(tài)加壓氧472。
[0049]來自低壓塔的頂部的氣態(tài)氮在熱交換器490中被加熱以形成氣態(tài)氮流422。
[0050]富氧流410、中間流413和富氮流414都以液體形式從高壓塔500移出、膨脹并被送至低壓塔502。
[0051]渦輪膨脹機481和486可以布置成驅(qū)動第一低溫壓縮機482、第二低溫壓縮機485和/或高溫壓縮機484。膨脹機可分成以并聯(lián)模式運行的不同膨脹機來驅(qū)動增壓器。另外，也可以使用電動馬達來驅(qū)動一個或多個增壓器，這可減少膨脹機的數(shù)量。
[0052]
流 401 406 403 404 474 47S 433 472 429
流量
1000 224 192 192 139 139 315 216.2 415
Nm3/h
壓力 bar 10.6 16 15.86 30.5 30 38 59.3 10 46 80 10.49溫度0C 20 30 -109 -67 -109 66 9 -123 17 -150
[0053]通過使用公式:[流量X0.1Xlog(P2A31)]來估算所述流在壓力P2下相對于在壓力P1下的能量，通過該方法可以實現(xiàn)0.3kffh/Nm3的分離能量。所獲得的效率是相當(dāng)好的，類似于混合塔方法的效率。由于不產(chǎn)生氮，該方法可以很方便地適用于通過從高壓塔500提取N2來生產(chǎn)N2 (流443)。當(dāng)生產(chǎn)N2時，第二渦輪膨脹機481的流量必須降低，并且凈化空氣流401的空氣壓力可以升高以補償膨脹器流量的降低。
[0054]可以看到，除了通過冷卻來自第二低溫壓縮機的空氣來形成液體之外，共計可以在若干壓力下從交換器提取約131Nm3/h的液態(tài)空氣以提高效率:在10.4bar提取流452，在15.8bar提取經(jīng)冷卻的第一供料流453，在30.4bar提取經(jīng)冷卻的第一部分451。這表示與第二低溫壓縮機的流量幾乎相同的流量。由于液化空氣的該流量不被第二低溫壓縮機壓縮，可以獲得顯著的動力節(jié)省。
[0055]這種類型的方法還可用于以良好的效率生產(chǎn)氬的空氣分離單元。
[0056]應(yīng)理解的是，本發(fā)明還適用于多種加壓液體的情況，其中所述加壓液體之一是富氮液體。
[0057]取決于(一個或多個)加壓流的壓力和待由空氣分離設(shè)備生產(chǎn)的液態(tài)產(chǎn)品的量，來自空氣壓縮機的主空氣流的壓力可以在10和20bar之間，優(yōu)選在11和15bar之間。
[0058]雖然本發(fā)明已結(jié)合其特定實施例進行了描述，顯而易見的是，根據(jù)前述描述，許多替代、修改和變化對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。因此，本發(fā)明意在將所有這樣的替代、修改和變型包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)。本發(fā)明可以適當(dāng)?shù)匕?、包含或主要包含所公開的要素，并且可以在不存在未公開的要素的情況下實施。此外，如果存在指示例如第一和第二的階次的語言，應(yīng)當(dāng)理解為示例性意義而不是限制性的。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到某些步驟可以被組合成單一步驟。
[0059]單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”包括復(fù)數(shù)指代，除非上下文另有明確規(guī)定。
[0060]權(quán)利要求中的“包括”是開放的過渡性術(shù)語，其指隨后確定的權(quán)利要求元素是一非排他性的陳列(即，任何其它都可以附加地包含和保持在“包括”的范圍之內(nèi))。本文所用的“包括”可以由更具限制性的過渡性術(shù)語“基本上由……組成”和“由……組成”替代，除非本文另有指明。
[0061]權(quán)利要求中的“提供”限定成指配備、供給、使得可用或準(zhǔn)備某事物。所述步驟可在權(quán)利要求中沒有與所表示的范圍相反的明確語言時通過任何人執(zhí)行，應(yīng)理解的是另一實施例是來自所述實施例。
[0062]可選的或選擇性地是指隨后描述的事件或狀況可能會或可能不會發(fā)生。該描述包括事件或狀況發(fā)生的情況和不發(fā)生的情況。
[0063]范圍在本文中可以表示為從大約一個特定值和/或到大約另一個特定值。當(dāng)這樣的特定值和/或到另一特定值時，包括所述范圍內(nèi)的全部組合。
[0064]本文列出的所有參考文獻各自通過引用整體并入本申請，以及為了特定信息而引用各參考文獻。
【權(quán)利要求】
1.一種用于通過使用熱交換器、包括低壓塔和高壓塔的塔系統(tǒng)進行低溫蒸餾來分離空氣的方法，該方法包括如下步驟: a)在熱交換器中冷卻凈化空氣流以產(chǎn)生液化空氣流，所述熱交換器具有熱端、冷端和中間部分，其中所述凈化空氣流處于比高壓塔顯著更高的壓力下，所述液化空氣流在離開熱交換器的冷端時處于溫度T。； b)將液化空氣流在配置成通過所述塔系統(tǒng)內(nèi)的低溫蒸餾來生產(chǎn)富氧流和富氮流的低溫條件下引入所述塔系統(tǒng)； c)從所述塔系統(tǒng)提取所述富氧流，并使用泵對所述氧富流加壓以產(chǎn)生加壓富氧流； d)將所述加壓富氧流引至熱交換器的冷端；和 e)氣化所述加壓富氧流以便在熱交換器的熱端產(chǎn)生氣態(tài)氧產(chǎn)品流， 其中，步驟a)還包括以下步驟: i)從熱交換器的所述中間部分移出所述凈化空氣流的第一部分并且在第一低溫壓縮機中壓縮該第一部分以形成增壓的第一部分，其中所述第一部分在離開所述中間部分時處于溫度Ti ； ?)在熱交換器中冷卻所述增壓的第一部分以形成經(jīng)冷卻的第一部分； iii)從熱交換器的所述中間部分移出所述經(jīng)冷卻的第一部分并且在第二低溫壓縮機中壓縮所述經(jīng)冷卻的第一部分以形成增壓的第二部分，其中，所述經(jīng)冷卻的第一部分在離開所述中間部分時處于溫度Tii ;和 iv)在熱交換器中冷卻所述增壓的第二部分以形成液化空氣流， 其中，所述第一低溫壓縮機在氣化氧的氣化溫度附近運行； 其中步驟b)還包括以下步驟: i)在溫度T2下從熱交換器的所述中間部分移出所述凈化空氣流的第二部分并且隨后使用第一渦輪膨脹機使該第二部分膨脹以形成膨脹的第二部分； ?)將所述膨脹的第二部分引至塔系統(tǒng)的低壓塔； iii)在溫度T3下從熱交換器的所述中間部分移出所述凈化空氣流的第三部分并且隨后使用第二渦輪膨脹機使該第三部分膨脹以形成膨脹的第三部分；以及 iv)將所述膨脹的第三部分引至所述塔系統(tǒng)的高壓塔。
2.根據(jù)權(quán)利要求O所述的方法，其中，所述凈化空氣流處于約1bar和約20bar之間的絕對壓力下。
3.根據(jù)權(quán)利要求O所述的方法，其中，所述凈化空氣流處于約14bar和約20bar之間的絕對壓力下。
4.根據(jù)權(quán)利要求O所述的方法，其中，T2比Ti和Tii低。
5.根據(jù)權(quán)利要求O所述的方法，其中，T3比Ti和Tii低。
6.一種用于通過使用熱交換器、包括低壓塔和高壓塔的塔系統(tǒng)進行低溫蒸餾來分離空氣的方法，該方法包括如下步驟: a)在熱交換器中冷卻凈化空氣流以產(chǎn)生液化空氣流，所述熱交換器具有熱端、冷端和中間部分，其中所述凈化空氣流處于比所述高壓塔更高的壓力，其中所述液化空氣流在離開熱交換器的冷端時處于溫度T。； b)將所述液化空氣流在配置成通過所述塔系統(tǒng)內(nèi)的低溫蒸餾來生產(chǎn)富氧流和富氮流的低溫條件下引入所述塔系統(tǒng)； C)從所述塔系統(tǒng)提取富氧流，并使用泵對所述氧富流加壓以產(chǎn)生加壓富氧流； d)將所述加壓富氧流引至熱交換器的冷端；和 e)氣化所述加壓富氧流以在熱交換器的熱端產(chǎn)生氣態(tài)氧產(chǎn)品流，其中所述加壓富氧流提供至少一部分制冷量來冷卻所述凈化空氣流， 其中，步驟a)還包括以下步驟: i)從熱交換器的所述中間部分移出所述凈化空氣流的第一部分并且在第一低溫壓縮機中壓縮所述第一部分以形成增壓的第一部分，其中所述第一部分在離開所述中間部分時處于溫度Ti ； ?)在熱交換器中冷卻所述增壓的第一部分以形成經(jīng)冷卻的第一部分； iii)從熱交換器的所述中間部分移出所述經(jīng)冷卻的第一部分并且在第二低溫壓縮機中壓縮所述經(jīng)冷卻的第一部分以形成增壓的第二部分，其中，所述經(jīng)冷卻的第一部分在離開所述中間部分時處于溫度Tii ;和 iv)在熱交換器中冷卻所述增壓的第二部分以形成所述液化空氣流， 其中Ti和Tii是大致相同并比T。高的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一低溫壓縮機和所述第二低溫壓縮機在氣化氧的氣化溫度附近運行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一低溫壓縮機和所述第二低溫壓縮機在氣化氧的氣化溫度的約10°C的范圍內(nèi)運行。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一低溫壓縮機和所述第二低溫壓縮機在氣化氧的氣化溫度的約5°C的范圍內(nèi)運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中Ti和Tii低于約-55°c。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述凈化空氣流在恰在熱交換器中被冷卻之前處于環(huán)境溫度條件下。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括以下步驟: 在溫度T2下從熱交換器的所述中間部分移出所述凈化空氣流的第二部分，然后使用第一渦輪膨脹機使該第二部分膨脹以形成膨脹的第二部分；和 將所述膨脹的第二部分引至所述塔系統(tǒng)的低壓塔。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中T2比Ti和Tii低。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括以下步驟: 在溫度T3下從熱交換器的所述中間部分移出所述凈化空氣流的第三部分，然后使用第二渦輪膨脹機使該第三部分膨脹以形成膨脹的第三部分；和 將所述膨脹的第三部分引至所述塔系統(tǒng)的高壓塔。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中T3比Ti和Tii低。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括在步驟a)之前在高溫增壓器中壓縮所述凈化空氣流。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述凈化空氣流處于約1bar和約20bar之間的絕對壓力下。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述加壓富氧流處于至少50barabs的壓力下。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述加壓富氧流處于至少60barabs的壓力下。
20.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述加壓富氧流處于至少70barabs的壓力下。
21.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一低溫壓縮機和所述第二低溫壓縮機的壓縮熱有助于氣化所述加壓富氧流。
【文檔編號】F25J3/04GK104204699SQ201380015981
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】B·哈, J-R·布呂格羅勒 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司