[发明专利]空气的低温分离方法和空气分离设备

权利要求书

1.在具有主空气压缩机(2)、主热交换器(4)和蒸馏塔系统(10)的空气分离设备(100、200)中低温分离空气(AIR)的方法，所述蒸馏塔系统(10)具有在第一压力水平下操作的低压塔(11)和在第二压力水平下操作的高压塔(12)，其中

-在所述主空气压缩机(2)中将包含所有进料到所述空气分离设备(100、200)中的进料空气的进料空气流(a)压缩至第三压力水平，第三压力水平高于压缩进料空气流(b)的第二压力水平至少2巴，

-第一部分(c)在所述主热交换器(4)中被冷却至少一次，并在第一膨胀涡轮机(5)中从所述第三压力水平开始膨胀，

-第二部分(d)在所述主热交换器(4)中被冷却至少一次，并在第二膨胀涡轮机(6)中从所述第三压力水平开始膨胀，并且

-将第三部分(e)在0-50℃的温度水平下进料至第一涡轮增压器，通过使用第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，将第三部分(e)进一步压缩到第四压力水平，然后在所述主热交换器(4)中冷却至少一次，并从所述第四压力水平开始膨胀，其中

-将第一部分(c)和/或第二部分(d)和/或第三部分(e)的空气在第一和/或第二压力水平下进料到所述蒸馏塔系统(10)中，

其特征在于

-在再压缩机(7)、第一涡轮增压器和第二涡轮增压器中连续地将第三部分(e)进一步压缩至第四压力水平，所述再压缩机(7)由外部能量驱动，不是通过或至少不仅仅是通过在空气分离设备(100、200)中先前压缩的流体的膨胀而驱动，和

-为了膨胀所述第三部分(e)，使用了稠密流体膨胀器(8)，将第三部分(e)以液体状态并在第四压力水平下进料至所述稠密流体膨胀器(8)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三部分(e)在-40℃至50℃的温度水平下被进料到所述第二涡轮增压器中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中由所述空气分离设备(100、200)抽取至少一种液态空气产物，其份数为所述进料空气流(a)的3-10mol％。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述第三部分(e)在第二涡轮增压器中再压缩之后，在后冷却器中从高于环境温度的温度水平开始冷却，然后在所述主热交换器(4)中从10℃-50℃的温度水平降至-140℃至-180℃的温度水平。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述第一压力水平为1-2巴，所述第二压力水平为5-6巴，所述第三压力水平为8-23巴，和/或所述第四压力水平为50-70巴绝对压力。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三部分(e)在0℃-50℃的温度水平下被进料到所述第一涡轮增压器，在-140℃至-20℃的温度水平下被进料至所述第二涡轮增压器。

7.根据权利要求6所述的方法，其中从所述空气分离设备(100、200)中抽取至少一种液态空气产物，其份数至多为进料空气流(a)的3mol％。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述第三部分(e)在所述第二涡轮增压器中再压缩之后，在所述主热交换器(4)中从-90℃至20℃的温度水平开始冷却至-140℃至-180℃的温度水平。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述第一压力水平为1-2巴，所述第二压力水平为5-6巴，所述第三压力水平为9-17巴，和/或所述第四压力水平为30-80巴绝对压力。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中每个所述涡轮增压器都由所述膨胀涡轮机(5、6)中的一个驱动。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述再压缩机(7)由高压流体和/或电驱动和/或与所述主空气压缩机(2)的压缩机级一起驱动。