[发明专利]具有应急功能的分离气体混合物的方法和装置

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及如权利要求1上位概念所述的分离气体混合物的方法。

背景技术

在这样的系统中可应用各种不同的压缩机系统压缩加入的气体：

·单个压缩机，例如具有连续多级的压缩机

·二个或多个串联联接的独立压缩机

·二个或多个并联联接的独立压缩机

·搭接的气体压缩系统，该系统不仅能用于分离装置，而且能用于其他的大型的装置中(例如压缩气体系统，特别是具有压缩机-汇流排的压缩空气网)。

本发明的优选的应用领域是用于联合发电过程(IGCC-联合燃气发生器联合循环系统)的低温空气分离方法中。在此气体涡轮机系统作为能源产生装置，该气体涡轮机系统具有气体涡轮机(气体涡轮机-膨胀机)、由气体涡轮机驱动的气体涡轮机-压缩机和燃烧室。分离空气所得的一种或多种产品可以加入到能量产生系统中。例如空气分离装置中产生的氧气可以作为燃烧气体，输送到燃烧室；在此氧气特别地作为气化煤或气化重油的氧化剂。另外，由空气分离装置流出的氮可以输入到气体涡轮机中，这样氮就被注入到燃烧室或气体涡轮机中，或与在燃烧室和燃烧室的气体涡轮机之间的气体涡轮机的废气混合。在有些情况下氮也能被应用于输送煤到合成气装置中。

气体涡轮机-压缩机一方面提供了燃烧过程所必需的空气，另一面还提供一部分用于空气分离装置的进料空气(“第一进料空气流”)；所以其在本发明中被称为“第一进料气体压缩机”。在本发明的方法中，另一部分用于空气分离的进料空气(“第二进料气体流”)通过另一个单独的空气压缩机(“第二进料气体压缩机”)而被压缩，该压缩机不是由气体涡轮机系统驱动，而是例如用电动机或汽轮机驱动。第一和第二进料空气流之间的比例原则上可以是任意值。实际工作时一般为30∶70至70∶30，优选为40∶60至60∶40。

假如由于操作事故而导致气体涡轮机停止工作，那么在很短的时间内缺少了相应量的用于空气分离装置的进料空气。随着空气量的减少和空气压力的减小，空气分离装置的分馏塔的负载也随之下降，液体(塔内储液)从塔底流落或更确切地说从塔中向下流出，整个产品纯度受到不利的影响。迄今为止没有一个已知方法可用来维持在发生这种故障后的空气分离装置中的分离过程。空气分离装置的工作装置例如气化装置的继续工作，只可能在短时间内采用系统外的昂贵的压力罐和液态产品的气化的紧急供应来予以维持。

发明内容

所以本发明的任务是给出本申请开头提出的那种用来分离气体的方法，该方法在两个进料气体压缩机中的一个发生故障时还能继续工作。

上述任务可按如下解决，即在压缩机系统发生故障或部分发生故障时，与第一产物物流成分相近或与进料气体成分相近的第一辅助气流被压缩到大约第一压力，并返循环回分离装置中。

在本发明中，由于压缩机系统的故障而缺少的进料气体量至少可以部分地从另一来源的辅助气流中加以补充。采用这种方式，进料气体量的减少至少部分地得到补充，而使得分离过程(例如分馏)能维持下去。接着将分离装置控制到部分负载工作状态，并且逐渐减少辅助气流量，任选直至为零。

上面所说的“相近”是指第一辅助气的每种组分的最大相差含量为5摩尔％，优选为最大相差1摩尔％。对于压力来说，上述的“大约”是指在管道损耗和其他的流量损耗的数量级上所允许的偏离范围内。

辅助气流的另外来源可以例如是分离装置本身；在这种情况下，在发生故障时至少分离装置的第一产物物流循环回分离装置，尤其是当第一产物物流或产物本来是在加压下生成的，回流的产物物流可在现有的产物压缩机的下游或从产物压缩机的中间级抽出，任选减压到进料气体压力(“第一压力”)，再送入分离装置，例如空气分离装置的分馏塔。

这样虽然产物量减少了(在整个压缩机系统发生故障时，分离装置可能暂时完全不能分离出产物)，然而这个缺点通过分离装置的实际上的无故障继续工作而得到更多的补偿。在产品输出减少或下降的时间内，消耗装置所相应的消耗需求量可通过应急供应系统(后备系统)予以供给。一个这样的系统例如具有至少一个液体罐和/或一个气体储存装置。可以利用分离装置的外部(例如采用罐运输工具或管道)和/或正常工作着的分离装置所产生的产物，注满储存装置。假如储存装置一直处于一定的压力，那么该压力至少大约与“第一压力”(压缩机系统的出口压力)一致，这在分离装置中对于相应的辅助气流循环回自身的增压系统是必需的。