[发明专利]用于空气压缩、冷却和净化的集成方法以及设备

权利要求书

1.一种用于空气压缩、冷却和净化的集成方法，其中：

a)绝热压缩机压缩一空气流以产生压缩空气流；

b)所述压缩空气流用于加热第一压力下的第一加压流和第二压力下的第二加压流，并生成升温的第一加压流、升温的第二加压流和冷却的压缩空气流；

c)所述升温的第一加压流为气态并且在涡轮机中膨胀；

d)所述涡轮机所做功的至少一部分用于为所述绝热压缩机供给动力；

e)所述冷却的压缩空气流利用冷却装置通过与水进行热交换来进一步冷却，然后在使用TSA方法的净化装置中净化；以及

f)所述升温的第二加压流的至少一部分用于选自下列过程中的至少一个：

(i)冷却将要在所述冷却过程中使用的所述水；以及

(ii)加热用于使所述净化装置再生的气体；

其中，所述第一和第二加压流是水流，所述第一和第二加压流通过与所述压缩空气流间接接触而蒸发以生成第一和第二蒸汽流。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第一加压流的压力高于所述第二加压流。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述升温的第一加压流的压力高于所述升温的第二加压流。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述升温的第二加压流的至少一部分在所述涡轮机中膨胀。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，将所述升温的第二加压流的在所述涡轮机中膨胀的所述至少一部分送到所述涡轮机的一中间级。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，与所述第一和第二加压流相互作用而冷却的所述空气在所述进一步冷却和净化之后被送到空气分离设备。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，与所述第一和第二加压流相互作用而冷却的所述空气在所述冷却装置中通过与至少一股水流直接接触而进一步冷却并被送到空气分离设备，在吸收式制冷装置中利用所述升温的第二加压流的至少一部分冷却所述至少一股水流。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，与所述第一和第二加压流相互作用而冷却的所述空气在净化装置中净化并被送到空气分离设备，所述空气分离设备生成用于使所述净化装置再生的富氮流，并且所述升温的第二加压流的至少一部分用于加热所述净化装置上游的所述富氮流。

9.一种用于空气压缩、冷却和净化的集成设备，包括：

a)用于压缩一空气流以产生压缩空气流的绝热压缩机；

b)至少一个热交换器以及用于将所述压缩空气流、第一压力下的第一加压水流和第二压力下的第二加压水流送到所述至少一个热交换器以生成升温的第一加压蒸汽流、升温的第二加压蒸汽流和冷却的压缩空气流的管路；

c)涡轮机以及用于将所述升温的第一加压蒸汽流送到所述涡轮机的管路，所述涡轮机为蒸汽涡轮机；

d)用于将所述涡轮机所做功的至少一部分传递给所述绝热压缩机的装置；

e)利用水进行热交换的冷却装置；

f)用于将所述冷却的压缩空气流送到所述冷却装置以生成进一步冷却的压缩空气流的管路；

g)使用TSA方法的净化装置以及用于将所述进一步冷却的压缩空气流送到所述净化装置的管路；以及

h)用于将所述升温的第二加压蒸汽流的至少一部分送到所述冷却装置和所述净化装置中的至少一个的管路。

10.根据权利要求9的设备，其特征在于，所述设备包括用于将所述升温的第二加压蒸汽流的至少一部分送到所述涡轮机的管路。

11.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述设备包括用于将所述升温的第二加压蒸汽流的在所述涡轮机中膨胀的所述至少一部分送到所述涡轮机的一中间级的管路。

12.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述冷却装置是直接接触式冷却装置并包括用于将水送到所述冷却装置的管路、用于冷却所述水的吸收式制冷装置以及用于将所述升温的第二加压蒸汽流的至少一部分送到所述制冷装置的管路。

13.一种包括根据权利要求10的设备的空气分离设备，所述空气分离设备还包括用于冷却在所述冷却装置中冷却的所述空气的附加的热交换器、蒸馏塔系统、用于将空气送到所述塔系统的塔中的管路以及用于从所述塔系统的塔中取出产品的管路。

14.根据权利要求13的空气分离设备，其特征在于，所述空气分离设备包括：

a)热交换器；

b)用于将富氮流从所述塔系统送到所述热交换器并从该热交换器送到所述净化装置的管路；以及

c)用于将所述升温的第二加压蒸汽流的至少一部分送到所述热交换器以加热所述净化装置上游的富氮流的管路。