專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)低溫蒸餾來(lái)生產(chǎn)帶壓氣體的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)低溫蒸餾來(lái)生產(chǎn)帶壓的氣體的方法和設(shè)備。特別涉及一種通過(guò)蒸發(fā)從一個(gè)低溫蒸餾塔中抽出的液體來(lái)生產(chǎn)帶壓的氣體的方法。
這種方法是本領(lǐng)域已知的，并已存在了幾十年。
在本文中，所說(shuō)的壓力是絕對(duì)壓力。而且根據(jù)壓力是次臨界的還是超臨界的，其中的術(shù)語(yǔ)″冷凝″和″″蒸發(fā)″指的是冷凝和蒸發(fā)本身，或者是假冷凝或假蒸發(fā)。
本發(fā)明的目的是用一種只能生產(chǎn)提供最大氣體需求量所需要的一部分液體的設(shè)備使提供最大需求量的帶壓的氣體成為可能。
本發(fā)明提供了一種在低溫分離裝置中生產(chǎn)帶壓的氣體的方法，它包括下述步驟i)在換熱器中冷卻待分離的流體，并將該流體送入該設(shè)備的蒸餾塔進(jìn)行分離；ii)從該設(shè)備的塔中抽出液體流并在換熱器中將其加熱，其特征在于iii)至少一種補(bǔ)償液體被加入到步驟ii)中抽出的液體流中；iv)通過(guò)在換熱器中的間接熱交換加熱由上述補(bǔ)償液體和上述抽出液體形成的混合物；并且v)在設(shè)備的出口處回收帶壓的氣體。
用這種方法，當(dāng)上述設(shè)備以其最大的生產(chǎn)能力運(yùn)行時(shí)，從外部氣源來(lái)的氣體用于補(bǔ)償其中液體的不足。
液化的補(bǔ)償氣體可以與抽出的液體流有相同的成分。
抽出的液體可以為一種常壓氣體。例如，可從單獨(dú)一個(gè)塔的頂部或從雙塔的低壓或中壓塔的頂部抽出液氮。液氬也可以在氬塔的頂部得到。然而，本發(fā)明也可用于其它低溫流體的分離；例如待蒸發(fā)的液體可以是甲烷、一氧化碳或氫。
在蒸發(fā)之前，該液體既可以通過(guò)加靜壓也可使用泵來(lái)升壓。
如果補(bǔ)償氣體已處在抽出液體的蒸發(fā)壓力下，當(dāng)該氣體在液化之后可加入到加壓裝置下游的抽出液體中。否則，在被泵加壓之前，液化的補(bǔ)償氣體則與泵上游的液體混合。
液化的補(bǔ)償氣體最好占蒸發(fā)液體流的20％，因此，允許設(shè)備的生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)成最大需求量的80％。
本發(fā)明還提供了一種通過(guò)低溫蒸餾生產(chǎn)帶壓的氣體流的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個(gè)蒸餾塔，一個(gè)換熱器，將待蒸餾分離的流體送入蒸餾塔的裝置，從蒸餾塔抽出液體的裝置，以及將抽出的液體送入換熱器以便加熱液體的裝置，其特征在于該設(shè)備還包括向換熱器上游的抽出液體中加入補(bǔ)償液體的裝置以及將如此形成的混合物送入換熱器以便蒸發(fā)該混合物并形成帶壓的氣體的裝置。
本發(fā)明的一個(gè)直觀的例子圖示在

圖1中，該圖示意地表示了本發(fā)明的設(shè)備。
空氣流1在分成三部分之前經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到5.6×105kpa。第一部分1A由壓縮機(jī)3壓縮到62×105kpa，在4中進(jìn)行制冷并被壓縮到76×105kpa。在6的第二制冷步驟之后，1A部分在主換熱器9中冷卻。不完全冷卻的空氣11A的一部分以中等溫度水平從換熱器9中抽出并在透平機(jī)7中釋放壓力，使其達(dá)到雙塔12中中壓塔13的壓力。該已釋放壓力的空氣接著被送入上述塔13。氣流1A的其余部分繼續(xù)在換熱器9中冷卻，并在其被送入上述塔13前在閥11中冷凝和釋放壓力，使其壓力達(dá)到塔13的壓力。
1B部分在進(jìn)入上述塔13的底部前通過(guò)換熱器9。
1C部分被壓縮機(jī)15壓縮到8.9×105kpa，在換熱器9中不完全冷卻并通過(guò)噴射式透平機(jī)17釋放壓力，使其達(dá)到低壓塔14的壓力。選擇性地在一個(gè)過(guò)冷步驟后，已釋放壓力的1C部分被送入上述塔14。該噴射式透平機(jī)17驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15。
包括低壓塔14和中壓塔13的雙塔12用來(lái)生產(chǎn)一種普通的液體流，該液體流在換熱器9中蒸發(fā)形成帶壓的氣體。在這個(gè)例子中，液體是以大約1.5×105kpa的壓力，經(jīng)管31從塔14的底部抽出的氧。當(dāng)該液體在換熱器9中蒸發(fā)形成帶壓的氧之前，該液體通過(guò)泵25被加壓至76×105kpa。
補(bǔ)償氧氣來(lái)自網(wǎng)路19，其壓力為30×105kpa。由管路20送來(lái)并經(jīng)換熱器9冷卻的氣體通過(guò)閥21釋放壓力，然后在分離器23中分離成兩相。其中氧氣的氣體部分至少部分被送入低壓塔14。當(dāng)氧的需求量超過(guò)雙塔12的最大生產(chǎn)能力時(shí)，其液體部分被送入管31，雙塔12的最大生產(chǎn)能力是最大需求量的80％。來(lái)自網(wǎng)路的液體如此被蒸發(fā)以便達(dá)到最大需求量的20％。該百分比受換熱器9能夠液化來(lái)自網(wǎng)路的氧的能力限制。
用這種方式，以尺寸設(shè)計(jì)較小的裝置可用來(lái)以低能量成本提供整個(gè)需求量的帶壓的氧氣。
權(quán)利要求
1.在低溫分離設(shè)備中生產(chǎn)帶壓的氣體的方法，它包括下述步驟i)在換熱器(9)中冷卻待分離的流體，并將該流體送入該設(shè)備的蒸餾塔(12)中；ii)從該設(shè)備的塔(14)中抽出液體流，并在換熱器(9)中加熱該流體；其特征在于iii)將至少一種補(bǔ)償液體加入步驟ii)中抽出的液體流中；iv)通過(guò)換熱器(9)中的間接熱交換加熱并選擇地蒸發(fā)由該補(bǔ)償液體和抽出的液體形成的混合物，并且v)在設(shè)備的出口處回收帶壓的氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將來(lái)自外部氣源(19)的補(bǔ)償氣體送入換熱器，該補(bǔ)償氣體被冷卻并至少部分被冷凝形成補(bǔ)償液體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中補(bǔ)償液體與抽出的液體具有基本相同的成分。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其中抽出的液體是富氧、富氮、富氬或富甲烷的液體。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中大部分帶壓的氣體來(lái)自蒸餾塔(14)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中至少80％的帶壓的氣體來(lái)自該設(shè)備的塔。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其中將補(bǔ)償液體加入到加壓裝置(25)上游或下游的抽出流體中。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中待分離的流體在換熱器(9)中至少部分冷凝，而由步驟ii)抽出的液體在該換熱器中蒸發(fā)。
9.如前述與權(quán)利要求2有關(guān)的任一權(quán)利要求所述的方法，其中補(bǔ)償氣體在換熱器(9)中冷卻，而由步驟ii)抽出的液體在該換熱器中蒸發(fā)。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中最終產(chǎn)品不是液體形式的。
11.通過(guò)低溫蒸餾生產(chǎn)帶壓的氣體流的設(shè)備，它包括至少一個(gè)蒸餾塔(13、14)，一個(gè)換熱器(9)，將待蒸餾分離的流體送入蒸餾塔(13、14)的裝置(1A、1B、1C)，從蒸餾塔(14)抽出液體的裝置(31)，以及將抽出的液體送入換熱器(9)以便加熱該液體的裝置，其特征在于它包括--將補(bǔ)償液體加入換熱器上游的抽出液體中的裝置(27)，以及將如此形成的混合物送入換熱器(9)以便形成帶壓的氣體的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，它包括將來(lái)自外部氣源的補(bǔ)償氣體送入換熱器(9)以便冷卻補(bǔ)償氣體的裝置(20)，以及液化至少部分冷卻的補(bǔ)償氣體以便形成補(bǔ)償液體的裝置(21，23)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，其中抽出液體是富氧、富氮或富氬液體。
14.如權(quán)利要求11、12或13所述的設(shè)備，其中用于抽出液體的裝置與一個(gè)雙空氣-蒸餾塔(12)的低壓蒸餾塔(14)相連。
15.如權(quán)利要求11至14任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中用于將抽出液體送入換熱器的裝置與換熱器上游的加壓裝置(25)相連。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中用于將液化的補(bǔ)償氣體加入抽出液體中的裝置與用于將抽出液體送入加壓裝置(25)的下游或上游的換熱器連接。
17.如權(quán)利要求11至16任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中將待分離的流體送入塔的裝置(1A、1B、1C)至少部分通過(guò)換熱器(9)。
全文摘要
在通過(guò)低溫蒸餾生產(chǎn)帶壓的氣體的方法中，通過(guò)蒸發(fā)(或假蒸發(fā))從蒸餾塔抽出的液體來(lái)產(chǎn)生氣體。為了提供帶壓的附加氣體，來(lái)自外部氣源的一股氣流至少被部分液化，如此形成的液體在一個(gè)可選擇地或加壓的步驟之前或者之后被加入到從上述塔中抽出的液體中。
文檔編號(hào)F25J3/04GK1162733SQ96122069
公開(kāi)日1997年10月22日 申請(qǐng)日期1996年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月27日
發(fā)明者M·德·萊爾, Y·柯伯爾 申請(qǐng)人:喬治·克勞德方法的研究開(kāi)發(fā)空氣股份有限公司