[发明专利]精馏分离空气的方法和设备

说明书

本发明涉及一种精馏分离空气的方法及实施该方法的设备。在本发明的方法中，空气经压缩、净化、冷却、然后在两级精馏塔的高压塔中被粗分馏成富氧液体及富氮馏分，至少将部分富氧液体和/或富氮馏分送入精馏塔的中压塔中并分离成氧气和氮气，从中压塔中抽取含氩的氧流和氧产品流，同时将含氩的氧流送入粗氩塔中，粗氩塔的工作压力低于中压塔的工作压力，从粗氩塔的上部提取氩气。

在DE-A-3905521中公开了这种在空气分离之后制取粗氩的方法。

在该方法中，粗氩精馏是在压力低于两级精馏塔的中压塔工作压力的条件下进行的。使从中压塔流出的含氩的氧流在进入粗氩塔之前膨胀作功。从高压塔塔釜处抽出大部分可以应用的富氧液体。在粗氩塔的顶部冷凝器中，使气态粗氩与来自高压塔的已膨胀的富氧液体进行间接热交换而液化，蒸发的富氧馏分经压缩而被送入中压塔内。

现有的方法是通过装在分离具有一定压力的氧或具有一定压力的氮的空分塔下游、工作压力低于中压塔压力的粗氩塔来制取氩的，虽然在制取氩的过程中氩产量的损失不太大，但是仍存在不足之处，特别是为了冷却粗氩塔需要膨胀和再压缩富氧馏分，所需费用是极其昂贵的。此外，由于进入中压塔的富氧馏分的蒸发部分为气态，不能再用作回流液，因此，中压塔中的精馏工况尤其是氩产量不能令人满意。

本发明的任务是要改进上面所提到的方法，以便能经济而高效地制取氩。

完成上述任务的技术方案是：从中压塔中引出液态氧产品流，使从粗氩塔中抽取的粗氩中的至少一部分粗氩与液态氧产品流进行间接热交换而冷凝，在上述热交换过程中至少部分氧产品流被蒸发，同时将冷凝的粗氩再送回粗氩塔中。

与现有的方法相比，本发明的方法具有很多优点：可以使从高压塔引出的全部富氧馏分在较高的位置流入中压塔;回流比F/D趋于1;还可避免气态馏分的影响。

因此，本发明的方法大大改善了中压塔中的精馏工况，这说明在理论塔板数不变的情况下可提高产量，尤其可提高氩的产量。而且还能用上述馏分中的一种-即从中压塔引出的氧产品经济地冷却粗氩塔。

如果在液态氧产品流与冷凝的粗氩进行间接热交换之前提高液态氧产品流的压力，本发明的方法还具有另外的优点。虽然，为了经济地制取高压氧，先使氧气在一定压力下液化，然后再使其蒸发，这种步骤已是公知的，但通常是压缩与冷凝的输入空气逆向流动的氧，随后将上述冷凝的输入空气送入高压塔中，这种液态输入空气对高压塔中的精馏过程会产生不良影响。

按照本发明的方法在制取具有一定压力的氧时不会影响精馏过程，反之，使具有一定压力的液态氧与某种期望液化的馏分逆向流动而蒸发，同时将上述已液化的馏分用作回流送入粗氩塔中。

提高液态氧的压力的方法例如可采用泵或利用中压塔和氧蒸发器之间的流体静力势能。

事实证明，如果按照本发明的方法使粗氩在同液氧产品流进行间接热交换之前复热、压缩和冷却也是很有利的。

可以采用一级或多级压缩粗氩，通过一台或几台压缩机可将粗氩压缩到所期望的压力，最终可使粗氩的压力达到蒸发的氧产品流的压力水平。因此，输出的氧的压力在很宽的范围内不会产生其它方法中所存在的重要的负作用。

最好使冷凝的粗氩在与液态氧产品流间接热交换之后过冷并使其在进入粗氩塔之前膨胀。若将冷凝的粗氩与从粗氩塔中提取的粗氩进行间接热交换来实现上述过冷则更为有效。

在本发明的另一实施方案中，使从中压塔中抽出的含氩氧气流在进入粗氩塔之前膨胀作功，并至少将作功膨胀所得到的功的一部分用于压缩粗氩，因而大大降低了用来压缩与蒸发的氧气反向并朝上流动的冷凝粗氩所需的外加能量的消耗。

本发明的另一个改变是将蒸发的氧产品流的一部分送入中压塔的下部，因此，在中压塔中，粗氩的冷凝作用会形成附加的向上升的气体，从而强化了主冷凝器的效果。

最好将从粗氩塔中抽取的粗氩的一部分作为产品。

附图说明：

图1为本发明方法的一种实施方案的示意图。

下面将结合附图对本发明及本发明其它内容进行详细描述。