[发明专利]用于从低温空气分离单元灵活回收氩的系统和方法

权利要求书

1.一种空气分离单元，所述空气分离单元包括：

主空气压缩系统，所述主空气压缩系统被构造用于产生经压缩且纯化的空气流，其中所述经压缩且纯化的空气流被分成至少所述经压缩且纯化的空气流的第一部分和所述经压缩且纯化的空气流的第二部分；

增压压缩机布置，所述增压压缩机布置被构造为进一步压缩所述经压缩且纯化的空气流的所述第一部分以产生增压空气流；

主换热系统，所述主换热系统被构造为冷却所述增压空气流并且部分地冷却所述经压缩且纯化的空气流的所述第二部分；

涡轮膨胀机布置，所述涡轮膨胀机布置被构造为使所述经压缩且纯化的空气流的经部分冷却的第二部分膨胀以形成排气流；

蒸馏塔系统，所述蒸馏塔系统具有经由冷凝器-再沸器以热传递关系相连的高压塔和低压塔以及与所述低压塔操作地联接的氩塔布置，所述蒸馏塔系统被构造为接收所述高压塔中的所述增压空气流的第一部分、所述低压塔中的所述增压空气流的第二部分以及所述高压塔或所述低压塔中的所述排气流，其中所述排气流向所述蒸馏塔系统赋予制冷；

其中所述蒸馏塔系统被进一步构造为从提取自所述低压塔的富氧液体产生一种或多种氧产物，并通过所述增压空气流、所述排气流以及所述经压缩且纯化的空气流的所述第二部分的低温精馏产生氩产物；以及

氮过冷器系统，所述氮过冷器系统被构造为经由与来自所述低压塔的一个或多个氮流的间接换热来冷却干净搁板氮流和污浊搁板氮流，并且产生由干净搁板氮构成的第一氮回流流和由污浊搁板氮构成的第二氮回流流，并且其中总氮回流流由所述第一氮回流流和所述第二氮回流流构成，所述氮过冷器系统包括：集管导管或歧管，多个换热器芯以及一个或多个阀，所述多个换热器芯被构造为经由与来自所述低压塔的一个或多个氮流的间接换热来冷却所述干净搁板氮流和所述污浊搁板氮流，所述一个或多个阀被构造为打开和/或关闭以改变通过所述多个换热器芯的所述干净搁板氮流和所述污浊搁板氮流的流；以及

其中通过改变所述总氮回流流中的污浊搁板氮的百分比来调节所述一种或多种氧产物和所述氩产物从所述空气分离单元的回收;

其中：所述空气分离单元在第一操作模式下操作，其中所述氮过冷器中的所述污浊搁板氮的摩尔流量除以所述氮过冷器中的所述污浊搁板氮摩尔流量和所述氮过冷器中的所述干净搁板氮的摩尔流量之和大于0.40并且所述空气分离单元内的氩回收率小于75%；以及

所述空气分离单元在第二操作模式下操作，其中所述氮过冷器中的所述污浊搁板氮的摩尔流量除以所述氮过冷器中的所述污浊搁板氮的摩尔流量和所述氮过冷器中的所述干净搁板氮的摩尔流量之和小于0.40并且所述空气分离单元内的氩回收率高于75%；以及

当所述氩产物的生产的需求改变时，所述空气分离单元的操作在所述第一操作模式和所述第二操作模式之间切换。

2.根据权利要求1所述的空气分离单元，其中所述蒸馏塔系统被进一步构造为产生由所述干净搁板氮的一部分构成的液氮产物流，并且其中通过改变所述总氮回流流中的污浊搁板氮的百分比来调节所述一种或多种氧产物、所述氮产物和所述氩产物从所述空气分离单元的回收。

3.根据权利要求2所述的空气分离单元，其中来自所述高压塔的氮塔顶馏出物的一部分从所述蒸馏塔系统转移到所述主换热系统，并且其中所述氮塔顶馏出物的转移部分在所述主换热系统中通过与所述增压空气流和所述经压缩且纯化的空气流的所述第二部分的间接换热来加热以形成气态氮产物流。

4.根据权利要求3所述的空气分离单元，其中通过改变从所述蒸馏塔系统转移到所述主换热系统的氮塔顶馏出物的量来调节氩回收。

5.根据权利要求1所述的空气分离单元，其中由干净搁板氮构成的所述第一氮回流流在最上位置处引入到所述低压塔；并且其中由污浊搁板氮构成的所述第二氮回流流在所述最上位置的第一位置处或在低于所述最上位置的第二位置处引入到所述低压塔。

6.根据权利要求5所述的空气分离单元，其中当所述总氮回流流中的污浊搁板氮的百分比为100%时，由污浊搁板氮构成的所述第二氮回流流在所述第一位置处引入到所述低压塔。