[发明专利]用于通过深冷分离空气获得氩的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过深冷分离空气获得氩的方法，其中，压缩原料空气并且将该原料空气引导到一个用于氮氧分离的蒸馏塔系统中，从该用于氮氧分离的蒸馏塔系统中取出一个含氩的流，将该含氩的流引导至一个粗氩塔，该粗氩塔具有一个塔顶冷凝器，该塔顶冷凝器由至少一个板式换热器块构成，该板式换热器块具有液化通道和蒸发通道，将一塔顶气体从粗氩塔引导至该塔顶冷凝器的液化通道中并且使该塔顶气体在那里至少部分地冷凝，将在此获得的冷凝物的至少一部分作为回流液体输送给所述粗氩塔，该塔顶冷凝器是用于粗氩塔的回流的唯一的源，将一液态的冷却流体引导至所述蒸发通道的一个第一端部上并且使该冷却流体在那里部分地蒸发，从所述蒸发通道的一个第二端部取出一个由蒸发了的冷却流体和液态的剩余冷却流体构成的混合物，从所述粗氩塔或者塔顶冷凝器取出一粗氩流，将该粗氩流引导至一纯氩塔，并且从该纯氩塔取出一纯氩产品流。

本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。

背景技术

例如由Hausen/Linde的深冷技术，1985年第二版第四章(第281页至337页)公开了用于深冷分离空气的方法和装置。该发明的用于氮氧分离的蒸馏塔系统可以被构造为用于氮氧分离的单塔系统、被构造为两塔系统(例如构造为传统的林德双塔系统)或者被构造为三塔或多塔系统。除了用于氮氧分离的塔和为了获得氩外，可以在该方法中设置另外的步骤来获得其他空气成分，特别是另外的惰性气体。

在本发明的意义上，“粗氩塔”用于氩氧分离。该粗氩塔可以由一个一件式的塔构成或者由两件式或多件式的塔构成，如在EP 628777 B1中所描述的那样。“纯氩塔”用于氩氮分离。“粗氩流”的氩浓度比“含氩流”的氩浓度高。“纯氩产品流”的氩浓度比粗氩流的氩浓度高并且优选被从纯氩塔的底部区域中、例如由其池底中排出。

用于粗氩塔的回流液体的唯一的源是塔顶冷凝器(Kopfkondensator)。该塔顶冷凝器可以由一个、两个或更多个板式换热器块组成，它们在蒸发侧和液化侧并联连接。制冷流体在一个端部上流入到蒸发通道中并且在另一端部上从蒸发通道流出。在蒸发通道中不进行逆流。相反的是，液态的剩余制冷流体和蒸发了的制冷流体在蒸发通道内部以顺流方式被引导。如果所述塔顶冷凝器被构造为浴蒸发器，那么冷却流体在蒸发通道中从下向上流动。

例如由DE2325422A、EP171711A2、EP377117B2(＝US5019045)、DE4030749A1、EP628777B1(＝US5426946)、EP669508A1(＝US5592833)、EP669509B1(＝US5590544)、EP942246A2、EP1103772A1、DE19609490(＝US5669237)的图8、EP1243882A1(＝US2002178747A1)和EP1243881A1(＝US2002189281A1)公开了开头所述类型的、用于获得氩的工艺，在这两种方法中，使用传统的冷凝器作为粗氩塔的塔顶冷凝器，待冷凝的气体和待冷凝的液体中在蒸发通道中以顺流方式被引导。

发明内容

本发明的目的是，提出一种开头所述类型的方法和一种相应的装置，它们可以经济上特别有利地运行，其方式是，其具有增高的产量、更高的产品纯度、更低的运行成本和/或更低的投资成本。

该目的通过以下方式解决，即粗氩塔的塔顶冷凝器被构造为回流冷凝器并且粗氩塔的塔顶气体(Kopfgas)被导入到回流冷凝器的回流通道中。

在此，对于“回流冷凝器”(也称为精馏器)应理解为一种具有回流通道的换热器。这些回流通道被从下部加载蒸汽(在此是粗氩塔的塔顶气体)。它们当在回流通道中上升时至少部分地冷凝。在此这些回流通道被这样设计，使得冷凝的液体不被携带出，而是向下流动。通过蒸汽和液体的逆流，在回流通道中进行蒸馏。在下端部上排出的冷凝物富含难于逃逸的组分，在上部排出的蒸汽富含易于逃逸的组分。

已经公开了不同结构形式的回流冷凝器。换热器块(或者多个换热器块)可例如像在EP 1189000A2中描述的那样被设置在一个压力容器的内部，或者该换热器块在所有的侧上通过总管(Header)封闭，例如参见US6128920。对此替代地，回流冷凝器可被安装在一个分离塔(在此是粗氩塔)的塔顶中，其中，回流通道在其下端部上与该分离塔的上部区域联通，参见德国专利申请102006037058及其相关申请。该回流冷凝器的这个或这些换热器块优选被构造为板式换热器、特别是被构造为焊接的铝板换热器。