[发明专利]空气分离方法

权利要求书

1.分离空气的方法，包括：

产生第一压缩净化空气流和具有比第一压缩净化空气流更高压力的第二压缩净化空气流；

在主热交换器中，通过与在空气分离单元中产生的包括至少部分泵送液氧流的返回流间接热交换，冷却所述第一压缩净化空气流和所述第二压缩净化空气流，由此产生主进料空气流和液态空气流；

引导所述主进料空气流进入空气分离单元的高压力塔内，使所述液态空气流膨胀并引导至少部分所述液态空气流进入到所述空气分离单元的低压力塔中；

从所述低压力塔引导富氩流进入到由至少一个塔形成的氩分离区中，以产生含氩塔顶馏分和由所述含氩塔顶馏分构成的含氩产品流；

低温冷却由所述高压力塔的液态塔底馏分构成的粗液氧流和由所述高压力塔的液化氮塔顶馏分构成的富氮液流，并引导至少部分所述粗液氧流和至少部分所述富氮液流进入所述低压力塔内；以及

所述主进料空气流在比所述液态空气流更高的温度从所述主热交换器中抽取，并在至少大约所述温度被引入到所述高压力塔中，由此使所述液态空气流低温冷却并增加其在膨胀之后的液体含量，从而提高低压力塔中的液气比并由此提高氩回收率，所述温度经选择使得所述液态空气流具有接近返回流的平均温度的接近温度，相差不小于约0.2K至约3K的范围，所述平均温度是计算得到的温度，在该温度所述主热交换器冷端处的返回流的流量和焓的乘积等于返回流在其实际温度的流量和焓的乘积。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述范围是约0.4K至约2K。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述主进料空气流的所述温度处于比所述液态空气流高约6K至约25K的范围内。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述主进料空气流的所述温度处于比所述液态空气流高约8K至约15K的范围内。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述范围是约0.4K至约2K.

6.如权利要求1所述的方法，其中：

所述液态空气流膨胀到适于将其引入到所述高压力塔的中间位置的压力；

所述液态空气流被划分为第一子液流和第二子液流；

所述第一子液流被引入到所述高压力塔；以及

所述第二子液流膨胀并被引入到所述低压力塔，引入位置高于将富氩流排放到氩塔的位置。

7.如权利要求1所述的方法，其中：

产生第三压缩净化空气流；

所述第三压缩净化空气流在所述主热交换器中部分冷却，并被引入汽轮膨胀机以产生排出流，从而产生制冷；以及

所述排出流被引入到所述低压力塔。

8.如权利要求5所述的方法，其中：

通过从用于形成所述第二压缩净化流的压缩机的中间级抽取第四压缩净化空气流来产生第四压缩净化空气流；以及

所述第四压缩净化流在另一个汽轮膨胀机内膨胀并在所述主热交换器内与所述第一压缩净化空气流结合以提高液体产量。

9.如权利要求1所述的方法，其中由氮塔顶馏分构成的氮塔顶馏分流在主热交换器中部分加热，在汽轮膨胀机中膨胀以产生用于产生制冷的排出流，以及所述排出流被引入主热交换器并在其中被完全加热。

10.权利要求1或权利要求5或权利要求6或权利要求7或权利要求8或权利要求9所述的方法，其中所述液态空气流被引入液体汽轮机以膨胀所述液态空气流，使其压力适于其引入到所述高压力塔的中间位置。

11.权利要求1所述的方法，其中所述粗液氧流和所述富氮液流通过与所述返回流间接热交换而低温冷却，所述返回流由由低压力塔塔顶馏分构成的富氮蒸气流和含氮量比所述富氮蒸气流低的废蒸气流形成，所述富氮蒸气流和所述废蒸气流在低温冷却了所述粗液氧流和所述富氮液流之后被引入到主热交换器中。

12.权利要求1所述的方法，其中：

所述粗液氧流的第一部分膨胀并被引入到低压力塔中，以及所述粗液氧流的第二部分与由氩塔顶馏分构成的氩塔顶馏分流间接热交换，从而冷凝所述氩塔顶馏分流并部分蒸发粗液氧流的第二部分；

源自部分汽化所述粗液氧流的液体和蒸气馏分流被引入低压力塔；以及

所述氩塔顶馏分流的一部分在被冷凝之后形成氩产品流，其剩余部分在冷凝后作为回流返回氩分离区。