[发明专利]使用补充制冷循环的分离空气方法及系统

权利要求书

1.一种分离空气的方法，包括以下步骤：

在空气分离设备中进行低温精馏工艺，所述空气分离设备包括将压缩和净化的进料空气流冷却至适用于所述进料空气流精馏的温度的主换热器，以及构造成精馏压缩、净化和冷却的空气来产生至少一个液体产物流的蒸馏塔系统；

经由补充制冷回路提供所述空气分离设备所需的制冷的一部分来产生所述至少一个液体产物流，所述补充制冷回路包括将压缩和净化的进料空气流的一部分作为工作流体的填充流；构造成进一步压缩所述工作流体的压缩机区段；以及构造成使压缩的所述工作流体膨胀来生成冷却的工作流体流的涡轮膨胀器区段，所述补充制冷回路构造成引导所述冷却的工作流体流经过所述主换热器；

在所述主换热器中加热所述冷却的工作流体来给予所述空气分离设备所需的部分的制冷；

在经过所述主换热器之后，将所述工作流体再循环至所述补充制冷回路的压缩机区段；以及

除去所述涡轮膨胀器区段上游的补充制冷回路中的工作流体的一部分，从而减小由所述补充制冷回路给予的制冷以及至少一个液体产物流的产量；而且将工作流体加入所述压缩机区段上游的补充制冷回路，从而增加由所述补充制冷回路给予的制冷以及所述至少一个液体产物流的产量；

其中以使所述补充制冷回路内的入口压力调整为与所述液体产物流的期望产量相当的方式进行从所述补充制冷回路除去所述工作流体和将所述工作流体加入所述补充制冷回路，所述工作流体于所述补充制冷回路内在大致恒定的体积流量下循环，且跨越所述压缩机区段的压力比保持大致恒定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除去所述涡轮膨胀器区段上游的补充制冷回路中的工作流体的一部分的步骤还包括排放所述补充制冷回路中的所述工作流体的一部分来将所述补充制冷回路中的工作流体保持为处于或低于规定的最高压力。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：排放所述补充制冷回路的涡轮膨胀器区段下游的所述补充制冷回路中的所述工作流体的一部分来将所述补充制冷回路中的工作流体保持为处于或低于规定的最高压力且保持引导至所述主换热器的冷却的工作流体处于或低于规定的最高温度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将工作流体加至所述压缩机区段上游的所述补充制冷回路的步骤还包括将补充的工作流体流加至所述补充制冷回路来保持所述压缩机区段的入口压力处于或高于规定的最低压力。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将工作流体加入所述压缩机区段上游的补充制冷回路的步骤还包括调制填充到所述补充制冷回路的工作流体的供应来调整所述压缩机区段的入口压力。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：调整所述压缩机区段中的压缩机导叶来保持跨越所述压缩机区段的大致恒定的压力比。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括调整所述涡轮膨胀器区段中的涡轮喷嘴来保持所述补充制冷回路中的大致恒定的体积流量的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：通过控制器控制所述工作流体的除去、所述工作流体的加入、压缩机导叶的调整，以及涡轮喷嘴的调整来可操作地控制所述空气分离设备所需的补充制冷量来产生所述至少一个液体产物流，以保持跨越所述压缩机区段的大致恒定的压力比，以及所述补充制冷回路中的大致恒定的体积流量。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行所述低温精馏工艺的步骤还包括以下步骤：

压缩和净化空气进料流来产生所述压缩和净化的进料空气流；

将所述压缩和净化的进料空气流分成第一压缩空气流和第二压缩空气流；

进一步压缩、冷却和膨胀所述第一压缩空气流和第二压缩空气流来分别形成第一进入液流和第二进入液流，且将所述第一进入液流和第二进入液流引入所述蒸馏塔系统中；以及

在蒸馏塔系统中将所述进入流分馏成其构成部分，以产生多个产物流和废物流，包括所述至少一个液体产物流。