[发明专利]利用一体化芯体的低温空分系统

权利要求书

1．一种传热和传质一体化芯体，该芯体包括：

冷却和进入原料空气物流的入口通道；

精馏区段，该区段包括至少一条使原料空气物流易于进行传质的通道，以形成富集重组分的第一液态物流和富集轻组分的第一汽态物流；

第一出口通道，与该入口通道呈热交换关系，该第一出口通道将第一汽态物流加热，并使第一汽态物流从该一体化芯体中排出；

分离区段，该区段包含至少一条与该精馏区段的至少一通道呈热交换关系的通道，该分离区段易于使第一液态物流分离为第二液态物流和第二汽态物流；

第二出口通道，与该入口通道呈热交换关系，将第二汽态物流加热并从一体化芯体中排出；和

汽化区段，该汽化区段包括至少一条与该入口通道呈热交换关系的通道，该汽化区段使第二液态物流汽化，并将经汽化过的第二液态物流从该一体化芯体排出。

2．权利要求1的一体化芯体，其中该分离区段的至少一条通道是利用逆流的通道，以提馏第一液态物流，产生富集重组分的第二液态物流和富集轻组分的第二汽态物流。

3．权利要求1的一体化芯体，其中该分离区段的至少一条通道将第一液态物流煮沸，以形成第二液态物流和第二汽态物流。

4．权利要求1的一体化芯体，其中该一体化芯体的方位使原料空气物流按向下流动的方向进入该入口通道，该第一出口通道、该第二出口通道和该汽化通道按向上流动方向将汽态物流从一体化芯体中排出。

5．权利要求1的一体化芯体，还包含温端和冷端，该精馏区段和该分离区段置于该冷端，该接收进入的原料空气的通道置于温端，该第一出口通道、该第二出口通道和该排出物流的汽化通道置于该温端。

6．一种低温空分系统，它包括：

分馏空气物流的双柱分离系统，该双柱分离系统包括：

(ⅰ)低压柱；和

(ⅱ)与该低压柱呈流动连通的较高压柱；和

与该双柱系统呈流动连通的一体化热交换芯体，该一体化芯体包括：

(ⅰ)冷却原料空气物流的第一进气通道，该第一进气通道具有温区段和冷区段，该冷区段向该高压柱供应冷的汽态物流；

(ⅱ)提馏区段包括至少与该第一进气通道的冷区段呈热交换关系的通道，该提馏区段提馏从低压柱来的底部液态物流，形成富集重组分的第一液态物流和富集轻组分的第一汽态物流，该提馏区段的该至少一条通道向该低压柱供应第一汽态物流；

(ⅲ)与该第一进气通道呈热交换关系的第一出口通道，该第一出口通道汽化并排出第一液态物流；

(ⅳ)与该第一进气通道呈热交换关系的第二出口通道，该第二出口通道加热并排出来自该高压柱的第一顶部汽态物流；和

(ⅴ)与该第一入口通道呈热交换关系的第三出口通道，该第三出口通道排出自低压柱接受的第二顶部汽态物流。

7．一种空分方法，它包括下列工序：

沿一体化芯体中的具有温端和冷端的进气通道冷却第一原料空气物流；

向双柱分离系统的高压柱送入第一冷却汽态物流；

沿与第一原料空气物流呈热交换关系的通道提馏一体化芯体中从双柱分离系统低压柱接受的底部液体，以形成富集重组分的第一液态物流和富集轻组分的第一汽态物流；

向低压柱送入第一汽态物流；

沿一体化芯体中的与第一原料空气物流呈热交换的通道汽化在该提馏工序产生的第一液态物流；

沿一体化芯体的至少一条通道加热来自高压柱的第一顶部汽态物流；

将加热的第一顶部汽态物流从一体化芯体中排出；

沿一体化芯体的至少一条通道加热来自双柱分离系统低压柱的第二顶部汽态物流；和

将加热的第二顶部汽态物流从一体化芯体中排出。

8．权利要求7的方法，还包括沿一体化芯体的至少一条通道将原料空气物流精馏为富集重组分的第二液态物流和富集轻组分的冷却的汽态物流的工序，和在该向高压柱送入冷却汽态物流的工序中将冷却的第二汽态物流送入高压柱。