用于低溫分離空氣的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于低溫分離空氣的方法。US 7437890公開(kāi)了運(yùn)類(lèi)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在該發(fā)明中，"空氣再壓縮機(jī)"與滿(mǎn)輪機(jī)驅(qū)動(dòng)式再壓縮機(jī)串聯(lián)，所述再壓縮機(jī)能布 置在所述空氣再壓縮機(jī)的上游或下游。
[0003] 運(yùn)里將"主空氣壓縮機(jī)"理解成一多級(jí)機(jī)器，該機(jī)器的級(jí)具有一共同的驅(qū)動(dòng)裝置 (電動(dòng)馬達(dá)、蒸汽滿(mǎn)輪機(jī)或燃?xì)鉂M(mǎn)輪機(jī)），并布置在一共同的殼體中。所述主空氣壓縮機(jī)能 夠譬如由一傳動(dòng)裝置壓縮機(jī)構(gòu)成，在傳動(dòng)裝置壓縮機(jī)中，運(yùn)些級(jí)圍繞傳動(dòng)裝置殼體進(jìn)行分 組。該傳動(dòng)裝置具有一個(gè)大輪，所述大輪驅(qū)動(dòng)多個(gè)分別具有一個(gè)或兩個(gè)級(jí)的平行小齒輪軸。
[0004] 所述"空氣再壓縮機(jī)"能夠由一與所述主空氣壓縮機(jī)分離的多級(jí)機(jī)器構(gòu)成；替 換地，主空氣壓縮機(jī)和空氣再壓縮機(jī)由一唯一的多級(jí)機(jī)器構(gòu)成，那些級(jí)具有一共同的驅(qū)動(dòng) 裝置并布置在一共同的殼體中。于是，該機(jī)器的第一批級(jí)實(shí)現(xiàn)所述主空氣壓縮機(jī)，后一個(gè) (批）級(jí)實(shí)現(xiàn)空氣再壓縮機(jī)。
[0005] 用于空氣低溫分離的方法和裝置例如從豪森/林德，低溫技術(shù)，第二版1985,第4 章（第281至337頁(yè)）中公開(kāi)。
[0006] 該發(fā)明的蒸饋塔系統(tǒng)能夠被構(gòu)造成單塔系統(tǒng)、雙塔系統(tǒng)（譬如被構(gòu)造成經(jīng)典的林 德雙塔系統(tǒng)），或者也能夠被構(gòu)造成Ξ塔或多塔系統(tǒng)。除了用于氮氧分離的塔之外，所述蒸 饋塔系統(tǒng)還能夠具有其它用于獲取高純度產(chǎn)物和/或其它空氣組分尤其是稀有氣體的裝 置，例如氣獲取裝置和/或氯氣獲取裝置。
[0007] 在運(yùn)個(gè)過(guò)程中，一液態(tài)帶壓的第一產(chǎn)物流在主熱交換器中被蒸發(fā)并最后作為氣態(tài) 壓力產(chǎn)物獲得。該方法也被稱(chēng)為內(nèi)部壓縮。對(duì)于超臨界壓力的情況而言，不發(fā)生實(shí)際意義 上的相變，所述產(chǎn)物流于是被"偽蒸發(fā)"。
[0008] 相對(duì)所述（偽）蒸發(fā)的產(chǎn)物流，一處在高壓下的熱載體被液化（或者，如果所述熱 載體處在超臨界壓力下，則被偽液化）。所述熱載體通常由空氣的一部分構(gòu)成，在當(dāng)前情況 下尤其由進(jìn)料空氣的第一部分流和第二部分流的第二（和如有必要第Ξ)部分構(gòu)成。
[0009] 內(nèi)部壓縮方法譬如從DE830805,DE901542 ( =US2712738/US2784572)， DE952908,DE1103363( =US3083544),DE1112997 ( =US3214925),DE1124529,DE 1117616( =US3280574),DE1226616 ( =US3216206),DE1229561 ( =US3222878), DE1199293,DE1187248( =US3371496)，DE1235:347,DE1258882( =US3426543)，DE 1263037( =US3401531),DE1501722(=US3416323),DE1501723(=US3500651), DE253132( =US4279631)，DE2646690,EP9：M48Bl( =US4555256)，EP384483BU= US5036672),EP505812B1( =US5263328),EP716280B1( =US5644934),EP842385 B1( =US5953937)，EP758733B1( =US5845517)，EP895045B1( =US603888W，DE 1980:3437Al，EP949471Bl( =US6185960Bl)，EP955509Al( =US6196022Bl)，EP 1031804A1 ( =US631475巧，DE19909744ALEP1067:345A1 ( =US6336：M巧，EP1074805A1( =US6332337)，DE19954593Al，EP1134525A1 ( =US6477860)，DE10013073Al， EP1139046Al,EP1146301Al,EP1150082Al,EP1213552A1,DE10115258Al,EP 1284404A1( =US2003051504A1),EP1308680A1( =US6612129B2),DE10213212Al, DE10213211ALEP1357342AloderDE10238282AIDE10302389A1,DE10334559Al, DE10334560Al,DE10332863Al,EP1544559Al,EP1585926Al,DE102005029274A1 EP1666824ALEP1672301Al,DE102005028012Al,WO2007033838Al,WO2007104449 Al,EP1845324Al,DE102006032731Al,EP1892490Al,DE102007014643Al,Al,EP 2015012A2，EP2015013A2，EP2026024Al，WO2009095188A2 或DE102008016355A1 中 被公開(kāi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本申請(qǐng)中多次描述如流量或壓力那樣的過(guò)程參數(shù)，運(yùn)些過(guò)程參數(shù)在一個(gè)運(yùn)行模式 中比另一運(yùn)行模式中"更大"或"更小"。因此，在運(yùn)里指的是通過(guò)調(diào)節(jié)和/或調(diào)整設(shè)備對(duì)相 應(yīng)參數(shù)進(jìn)行目的性改變，而不是指一穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)之內(nèi)的自然波動(dòng)。運(yùn)些目的性改變能夠 直接通過(guò)調(diào)整所述參數(shù)本身實(shí)現(xiàn)或者通過(guò)調(diào)整其它影響待改變參數(shù)的參數(shù)被間接實(shí)現(xiàn)。尤 其地，當(dāng)所述參數(shù)在不同運(yùn)行模式中的平均值之間的不同大于2%，尤其是大于5%，尤其 是大于10%時(shí)，參數(shù)于是"更大"或"更小"。
[0011] 在運(yùn)里，在壓力數(shù)據(jù)中通常不包含自然壓力損失。如果相應(yīng)部位之間的壓力差不 大于由管道、熱交換器、冷卻器、吸收器等中的壓力損失導(dǎo)致的自然線(xiàn)路損失，則壓力在運(yùn) 里被評(píng)為"相等"。例如，所述第一產(chǎn)物流在所述主熱交換器的通道中經(jīng)歷壓力損失；盡管 如此，在所述主熱交換器下游的壓力氣體產(chǎn)物排出壓力和在所述主熱交換器上游的壓力在 運(yùn)里同樣地被描述成"第一產(chǎn)物壓力"。反之，只有當(dāng)相應(yīng)的壓力差高于自然線(xiàn)路損失，也就 是說(shuō)特別是通過(guò)至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)增加壓力或有目的地通過(guò)至少一節(jié)流閥和/或至少一 降壓機(jī)（膨脹滿(mǎn)輪機(jī)）降低壓力時(shí)，在某些方法步驟下游上的流的第二壓力才會(huì)"低于"或 "高于"在運(yùn)些步驟上游的第一壓力。
[0012] 所述"主熱交換器"用于在與來(lái)自蒸饋塔系統(tǒng)的返回流間接熱交換中冷卻進(jìn)料空 氣。所述主熱交換器能夠由一單個(gè)的或多個(gè)并聯(lián)和/或串聯(lián)的熱交換器區(qū)段構(gòu)成，譬如由 一個(gè)或多個(gè)板式熱交換器塊構(gòu)成。
[0013]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種上述類(lèi)型的方法和一種能夠使用強(qiáng)烈變化的液體產(chǎn) 物份額進(jìn)行操縱的裝置。在此，"液體產(chǎn)物份額"只包括液態(tài)離開(kāi)空氣分離設(shè)備并且譬如被 導(dǎo)入一液罐中的流，不包括被內(nèi)部壓縮的流，運(yùn)些被內(nèi)部壓縮的流雖然液態(tài)地離開(kāi)蒸饋塔 系統(tǒng)，卻在空氣分離設(shè)備內(nèi)部被蒸發(fā)或偽蒸發(fā)并最后W氣態(tài)狀態(tài)從空氣分離設(shè)備中導(dǎo)出。
[0014] 該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1的特征部分特征得W解決。
[0015]在本發(fā)明中，"第一運(yùn)行模式"被設(shè)計(jì)用于特別高的液體產(chǎn)量，尤其是用于最大液 體產(chǎn)量（從空氣分離設(shè)備中去除的液體產(chǎn)物的總量）。相反，"第二運(yùn)行模式"被設(shè)計(jì)用于 較低的液體產(chǎn)物份額，該液體產(chǎn)物份額例如也可W為零（純氣體運(yùn)行）。在所述第二運(yùn)行 模式中，液體產(chǎn)物總量為譬如〇%，或者稍微高一點(diǎn)，譬如在15%至50%之間。（運(yùn)里W及 下文中所有的百分比值指的是摩爾量，除非另有說(shuō)明。摩爾量可W譬如WNmVh的形式給 出。）
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的方法中使用冷壓縮機(jī)。所述冷壓縮機(jī)要么只在所述第二運(yùn)行模式中 運(yùn)行（進(jìn)而能切斷）并在所述第一運(yùn)行模式中不運(yùn)行，要么在所述第一運(yùn)行模式中W低于 所述第二運(yùn)行模式中的負(fù)載進(jìn)行操縱。在具有最大液體產(chǎn)量的運(yùn)行中較少地運(yùn)行滿(mǎn)輪機(jī)看 似并不符合目的，滿(mǎn)輪機(jī)原則上能夠用于生產(chǎn)用于產(chǎn)物液化的冷量。然而本發(fā)明框架內(nèi)卻 證明，通過(guò)運(yùn)一措施可實(shí)現(xiàn)液體產(chǎn)物量特別強(qiáng)的變化，其中，在兩種運(yùn)行模式中實(shí)現(xiàn)了令人 滿(mǎn)意的效率，也就是整體相對(duì)較低的能耗。
[0017]"冷壓縮機(jī)"在運(yùn)里被理解為一壓縮機(jī)構(gòu)，在該壓縮機(jī)構(gòu)中，氣體在運(yùn)樣的溫度下 被供應(yīng)給壓縮裝置，該溫度明顯低于環(huán)境溫度，一般低于250K，優(yōu)選低于200K。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明的方法中，所述冷壓縮機(jī)可由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。但在許多情況下，使用 滿(mǎn)輪機(jī)-冷壓縮機(jī)組合裝置會(huì)有益處，正如權(quán)利要求2中所述那樣。作為第五空氣流穿過(guò) 驅(qū)動(dòng)所述冷壓縮機(jī)的所述第二滿(mǎn)輪機(jī)的空氣量在所述第一運(yùn)行模式中比在所述第二運(yùn)行 模式中的少。在一極端的示例中，所述滿(mǎn)輪機(jī)-冷壓縮機(jī)組合裝置在所述第一運(yùn)行模式中 完全不運(yùn)行，也就是說(shuō)相應(yīng)的空氣量等于零。
[0019] 所述第二滿(mǎn)輪機(jī)的入口壓力能夠約等于所述第一滿(mǎn)輪機(jī)的入口壓力，但是優(yōu)選運(yùn) 兩個(gè)入口壓力不同。所述第