[发明专利]用于通过低温蒸馏分离空气的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过低温蒸馏来分离空气的方法和设备。

背景技术

经常希望有这样一种空气分离单元，所述空气分离单元当电成本较高时在至少一个周期期间至少主要生产气体，而当电成本较低时，在至少一个周期期间至少主要生产液体。本发明的空气分离设备能在上述两种工作模式中均以最佳能耗运行。

发明内容

该设备包括一空气分离塔系统，该空气分离塔系统可以为任何已知类型，但尤其可以是包括高压塔和低压塔的双塔系统，其中，高压塔和低压塔经由位于低压塔底部处的再沸冷凝器热联接，其中从高压塔顶部出来的氮在该再沸冷凝器中冷凝。

本文所提到的所有压力均指绝对压力。

本发明的目的在于提供一种用于在第一工作模式和第二工作模式下通过低温蒸馏空气来生产至少一种液态产品和至少一种气态产品的方法，该方法在第二工作模式期间所生产的作为最终产品的液体多于第一工作模式，其中，在所有的工作模式中，经压缩和净化的气态空气在热交换管线中冷却，并送至一塔系统的至少一个塔中，将富含一空气成分的液流从该塔系统的一塔中移出，并使其在热交换管线中汽化，将增压后的空气送至热交换管线中进行冷凝，然后送至所述塔系统，进料空气的一部分送至至少两个膨胀机之一，并从该膨胀机送至所述塔系统的一塔中，其中：

i)根据第一工作模式，将进料空气的至少一部分从热交换管线的中间位置移出，在一低温压缩机中在低温下压缩，并送至热交换管线中以被进一步冷却，然后送至塔系统中，将进料空气的一部分送至第一膨胀机；和

ii)根据第二工作模式，所有进料空气都在一第二压缩机中压缩至高于所述塔系统最高塔压至少20巴的高压，该高压空气在热交换管线中被冷却并部分地送至塔系统，该高压空气的另一部分则被送至第二膨胀机中。

根据本发明的可选的方面：

-根据第一工作模式，将在低温压缩机出口压力下的进料空气的一部分冷却并送至第一膨胀机；

-使低温压缩机与第一膨胀机相联接；

-使第二压缩机与第二膨胀机相联接；

-将在第二工作模式中在第二压缩机中处理过的空气和在第一工作模式中在低温压缩机中处理过的空气随后送至位于塔系统上游的一共用的输送装置；

-在第一工作模式中，该空气经由一管路从低温压缩机送至热交换管线，而在第二工作模式中，该空气经由同一管路从第二压缩机送至第二膨胀机；

-在第一工作模式中，该空气经由热交换管线的一通道从低温压缩机送至热交换管线的低温端，及在第二工作模式中，该空气经由同一通道从第二压缩机送至热交换管线的低温端。

本发明的另一方面提供了一种用于通过低温蒸馏分离空气的设备，该设备包括：

a)塔系统

b)热交换管线

c)主压缩机

d)与主压缩机出口相连的低温压缩机

e)与主压缩机出口相连的第二压缩机

f)第一和第二膨胀机

g)用于将空气从低温压缩机送至第一膨胀机的装置

h)用于将空气从第二压缩机送至第二膨胀机的装置

i)用于将空气从第一和第二膨胀机送至塔系统的装置

j)用于将空气在不经过第一和第二膨胀机之一的情况下经由热交换装置从低温压缩机和第二压缩机送至塔系统的装置。

根据其它可选的方面：

-所述用于将空气从低温压缩机送至第一膨胀机的装置和所述用于将空气从第二压缩机送至第二膨胀机的装置包括一共用的管路部段；

-所述用于使空气在不经过第一和第二膨胀机之一的情况下经由热交换装置从低温压缩机和第二压缩机送至塔系统的装置包括位于热交换装置中的至少一个共用通道；

-所述设备包括一第三膨胀机和用于将空气从塔系统送至该第三膨胀机并从该第三膨胀机送至热交换装置的装置。

附图说明

下面将参考附图更加详细地说明本发明。

图1、2和3示出根据本发明的空气分离单元的空气流程图。虚线表示压缩机和透平之间的连接。

具体实施方式

图1所示的方法使用一双塔系统(double column system)，在该双塔系统中，高压塔65置于低压塔67的下方，并经由再沸冷凝器69与该低压塔热联接。