CN1438465A - 低温空气分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在精馏设备中低温分离空气的方法，该精馏设备包括压力塔(1)、低压塔(2)以及具有至少两个降膜蒸发器(203、204)的冷凝器－蒸发器系统。将来自低压塔(2)的富氧液体引入第一和第二降膜蒸发器(203、204)的蒸发通道内并使其部分蒸发。并且来自第一降膜蒸发器(203)的未蒸发的富氧液体转移到第二降膜蒸发器(204)的蒸发通道内。

Description

低温空气分离方法
技术领域
本发明涉及一种在精馏装置中低温分离空气的方法，该精馏装置包括压力塔、低压塔和具有至少两个降膜蒸发器的冷凝器—蒸发器系统，将来自低压塔的富氧液体引入第一降膜蒸发器的蒸发通道并部分蒸发，然后来自第一降膜蒸发器的未蒸发的富氧液体进入第二降膜蒸发器。
背景技术
在具有压力塔和低压塔的空气分离设备中，来自低压塔的液态氧通过与来自压力塔顶部的气态氮进行逆向间接热交换而蒸发，在此过程中，氮冷凝。这种类型的冷凝器—蒸发器系统通常称作主冷凝器。
实践中，主冷凝器几乎总是形成为循环冷凝器或降膜蒸发器。当为循环冷凝器时，冷凝器区位于待蒸发的液体浴中。待蒸发的液体由下方进入蒸发通道，并通过与流经液化通道的载热体逆向热交换而至少部分蒸发。在蒸发期间形成的气体将液体由浴中带入蒸发通道中。此热虹吸作用导致形成了液体经由循环冷凝器的自然循环，而无需传送液体的另外装置。
相反，当为降膜蒸发器时，待蒸发的液体由上方经分配系统引入蒸发通道中，该分配系统同时形成气体密封。该液体作为液体膜沿着分开蒸发通道和液化通道的壁向下流动，并部分蒸发。形成的蒸汽和未蒸发的残留液体从蒸发器底部的降膜蒸发器出来。此类型的蒸发器在蒸发通道中具有特别是低压损失，并且因此在能量方面一般比循环蒸发器更适合。
然而，当富氧液体蒸发时，必须防止引起蒸发通道变干的全部蒸发。为此目的，一般加入比实际待蒸发明显更大量的液体至蒸发通道中，以便除了期望的蒸汽，总有一定量的过量液体从蒸发通道中出来。然而，向蒸发通道中输送过量液体是与降膜蒸发器的节能作用相矛盾的。
在EP-A 0926457中，建议在低压塔的底部与低压塔最低的质量传递元件之间重叠配置两个或多个降膜蒸发器。单独的降膜蒸发器连续配置。收集由质量传递元件出来的富氧液体，并引入第一降膜蒸发器中。来自第一降膜蒸发器的未蒸发液体然后转移到配置于其下方的第二降膜蒸发器中。没有准备液体由低压塔底部循环至降膜蒸发器中。
负载变化的结果是，低压塔流出的液体与压力塔顶部形成的气态氮的比例可改变，至少临时改变。在EP-A 0926457中描述的冷凝器—蒸发器系统中，这可导致进入蒸发通道的液体对在蒸发通道中流动的载热体的比例下降。如果在载热体与待蒸发液体的量之间缺乏平衡的结果是，蒸发通道可变干并在那里累积相对低挥发性物质。
US Re.36,435同样已公开了具有重叠放置的两个降膜蒸发器的低温分离设备。为启动该设备，仅向上方的降膜蒸发器加入来自低压塔底部的液体，同时仅由第一蒸发器出来的液体进入下游的降膜蒸发器。相反，在正常操作中，来自低压塔底部的液体仅用泵注入下方的降膜蒸发器。仅向上方的蒸发器加入由低压塔的质量传递元件出来的液体。在此类型的设备中，存在的问题是向上方降膜蒸发器加入的流体量不明确，特别是负载变化时，蒸发通道如上面所描述变干。
相对较大的空气分离设备，其装备有一个以上的降膜蒸发器，因此，迄今多个单独降膜蒸发器并非串联地而是并行地连接和操作。然而为此目的，如上所述，相应量的过量液体必须用泵注入每个降膜蒸发器，其在能量平衡方面具有负作用。
发明内容
因此，本发明的目的是提供所介绍类型的方法，其特别在能量和操作技术方面是有利的，并且避免了在降膜蒸发器中累积相对低挥发性物质。
此目的是通过在如上所述的方法来达成的，其中，将来自低压塔底部的富氧液体引入第一降膜分离器的蒸发通道并引入第二降膜蒸发器的蒸发通道中。
根据本发明，向第二降膜蒸发器的蒸发通道中送入来自第一降膜蒸发器的未蒸发液体。因为安全原因，为了防止降膜蒸发器变干，将来自低压塔底部的液体送入第一降膜蒸发器的蒸发通道中。在第二蒸发器的蒸发通道中，必须避免液体的全部蒸发。在此上下文中，向第一降膜蒸发器可提供如此多的来自低压塔底部的液体，使得足够的未蒸发液体保持通至第二降膜蒸发器中。
然而，根据本发明，即使考虑安全因素，仍向第一降膜蒸发器中加入如此多的液体，使其不变干。向第二降膜蒸发器首先提供来自第一降膜蒸发器的未蒸发液体，其次提供合适量的来自低压塔底部的液体，以便防止其变干。
所产生的蒸汽与由第一降膜蒸发器出来的未蒸发液体的混合物有利地分离为基本包括蒸汽的部分和基本包括液体的部分。仅液体通入第二降膜蒸发器。蒸汽部分返回至低压塔中或作为气态产品由设备中除去。
当然，本发明并非限定为仅两个降膜蒸发器串联配置。视设备的类型和尺寸而定，三个或多个降膜蒸发器串联配置也已证明是有利的，即将由第二降膜蒸发器出来的未蒸发液体引入第三降膜蒸发器内。此外，如果相对于第一和/或第二降膜蒸发器，一个或多个降膜蒸发器并行连接，可以是有利的。在此情况下，由第一降膜蒸发器和所有与其并行连接的降膜蒸发器出来的液体优选混合并分配至第二降膜蒸发器及与其并行配置的任何降膜蒸发器。
供给第一和第二降膜蒸发器的富氧液体量是在相应的降膜蒸发器中产生的气态氧的量的2-5倍是有利的。这保证了不会发生变干，即不会发生液态氧的全部蒸发。对于第二降膜蒸发器，仅仅需要加入从低压塔的底部及在第一降膜蒸发器中蒸发的液体量。换言之，供给第一降膜蒸发器的来自低压塔底部的液体是供给第二降膜蒸发器的2-5倍。
对于多个单独降膜蒸发器，优选按以下方式配置：使得由第一降膜蒸发器出来的液体纯粹在重力作用下流入第二降膜蒸发器，而无需使用泵。当然，在第二降膜蒸发器与任何第三降膜蒸发器间的流动也是如此。
此外，为了节省泵或其他输送装置，降膜蒸发器优选按以下方式配置：使得由第二(或第三)降膜蒸发器出来的冷凝的氮由于静压力流回到压力塔，并且由第二(或第三)降膜蒸发器出来的液态氧由于静压力流回到低压塔。
附图说明
下面将参照附图所示的实施方案来更详细地说明本发明。在附图中：
图1所示为现有技术作为空气分离设备的主冷凝器的两个降膜蒸发器的配置。
图2所示为根据本发明作为主冷凝器的两个降膜蒸发器的配置。
图3所示为图2所示配置的替代实施方案。
图4所示为根据本发明三个降膜蒸发器的配置。
具体实施方式
图1用图解法描述了用于低温分离空气的设备，其具有现有技术已知的压力塔1和低压塔2。为清楚起见，该图被限定为与压力塔1和低压塔2间的热交换有关联的部分。所示精馏设备具有两个降膜蒸发器3、4，其用作空气分离设备的主冷凝器。压力塔1和低压塔2相邻排列，并且降膜蒸馏器3、4位于压力塔1之上。
汽态氮在压力塔1的顶部经管道5取出，然后经管道6和7分别引入降膜蒸发器3和4各自的液化通道。由该两个降膜蒸发器3、4的液化通道出来的氮然后作为回流液体分别经管道8和9回料至压力塔1的顶部。该降膜蒸发器3、4以如下方式配置，在降膜蒸发器3、4中冷凝后，氮可反流至具有梯度的压力塔1内，而无需使用泵。
在低压塔2的底部10积累的富氧液体向上经管道12借助泵11输送到两个降膜蒸发器3、4中，并节流至平液容器20内，该平液容器连接到相应降膜蒸发器3、4的上部集管。在平液容器20中保持高于蒸发通道的一定液面。此液面首先提供所需的静压力以输送蒸发通道中形成的蒸汽和未蒸发液体向下通过蒸发通道。其次，此液面确保来自降膜蒸发器3、4的顶部空间的蒸汽不进入相应的蒸发通道。
该富氧液体在蒸发通道内部分蒸发。汽—液混合物然后经管道13返回至低压塔2。蒸汽形式的氧作为该设备的产品可经从管道13分出来的另一管道14移走。连接两个降膜蒸发器3、4的上部和下部集管31的管道30用于补偿集管31的任何过压或减压。
为防止两个降膜蒸发器3、4变干，它们使用过量的富氧液体来操作。举例来说，在主冷凝器中蒸发100,000m3/h(s.t.p.)的氧，即在每个降膜蒸发器3、4中产生50,000m3/h(s.t.p.)的氧。因为安全原因，向蒸发器3、4中施加3倍量的液态氧，即在每个情况中为150,000m3/h(s.t.p.)。因此，总共300,000m3/h(s.t.p.)的液态氧通过泵11由低压塔2的底部10输送到降膜蒸发器3、4的顶部。在此例中，压力塔顶部的高度应为14m高，且每个降膜蒸发器3、4应为8m高。泵11因此必须输送300,000m3/h(s.t.p.)的液态氧至14m+8m＝22m的总高度。
图2所示为对应图1的精馏设备，其中根据本发明配置两个降膜蒸发器203、204。压力塔1和低压塔2以及泵211放置在地平面上。在此例中，降膜蒸发器203位于降膜蒸发器204之上，以便由降膜蒸发器203出来的流体可在重力作用下流到降膜蒸发器204的顶端。与图1所示类似，经由管道205、206、207供给降膜蒸发器203、204以来自压力塔1的加压氮。由液化通道出来的氮经由管道208、209返回到压力塔1。下方的降膜蒸发器204的配置方式为它的液化通道的出口位于压力塔1的上方。因此，无需使用泵就可使冷凝的氮返回到压力塔1。
由低压塔2的底部10提取的液态氧部分地经管道215用泵注入至降膜蒸发器203的顶部，部分经管道216用泵注入至降膜蒸发器204的顶部。未蒸发的过量液态氧出现在上方降膜蒸发器203的蒸发管道的底端。在分离器219中将所产生的蒸汽和过量液体分离。然后将过量液体经管道217加入降膜蒸发器204的顶部，而所产生的蒸汽经管道232和218返回低压塔2或经管道214部分地提取为产物。管道230用于降膜蒸发器203的上端和下端间的压力补偿。
向降膜蒸发器204中经管道217加入来自上方降膜蒸发器203的过量液体，并经管道216加入新液体。由该蒸发器204的蒸发管道出来的汽—液混合物经管道218返回低压塔2。
图2所示的空气分离设备的限制条件与图1所示相对应。重复一遍，在每个降膜蒸发器203、204中产生50,000m3/h(s.t.p.)的液态氧。液态氧与所产生蒸汽的量的应用比例应同样为3。
向上方的降膜蒸发器203中应加入150,000m3/h(s.t.p.)的液态氧。在该降膜蒸发器203的底端产生50,000m3/h(s.t.p.)的氧蒸汽以及100,000m3/h(s.t.p.)的过量液体。将50,000m3/h(s.t.p.)的液态氧混合至此100,000m3/h(s.t.p.)的过量液体中，并通过泵211输送到该点。将来自降膜蒸发器203的过量液体与新的氧的混合物加入下方的降膜蒸发器204中。该下方的降膜蒸发器204同样输送50,000m3/h(s.t.p.)的蒸汽形式的氧以及100,000m3/h(s.t.p.)的过量液体。
在此情况下，泵211必须输送总量为200,000m3/h(s.t.p.)的液态氧。但总输送高度大于图1所示的配置。这是因为泵211在压力塔1和两个降膜蒸发器203、204的高度之上输送液态氧。因此总输送高度为14m+8m+8m＝30m。
泵能与液体的量和总输送高度的乘积成比例。图1和2所示配置中泵能的比可计算为：
(300,000m3/h(s.t.p.)×22m)/(300,000m3/h
(s.t.p.)×30m)＝1.1因此，在现有技术已知并如图1所示的配置中，能量费用比图2所示本发明配置高10％。此外，在图1所示的实施方案中，泵11必须设计为用于300,000m3/h(s.t.p.)的液态氧，而在本发明的技术方案中，泵211设计为用于200,000m3/h(s.t.p.)的液态氧就足够了。因此泵211可设计为比泵11小三分之一。
图3所示为图2所示配置的可替代实施方案。此实施方案与图2所示的区别仅在于两个降膜蒸发器203、204直接彼此连接。上部降膜蒸发器203的气—液分离器219直接置于降膜蒸发器204的上部平液容器220上。因此，在两个降膜蒸发器203、204之间有组件219、220，其中在上部的降膜蒸发器203中产生的蒸汽由相应过量液体中分离，并且因为与图1所示的平液容器20相关说明的同样理由，过量液体与所供给的新液体组合在一起。结果，两个降膜蒸发器203、204的管道系统显著简化了。
图4所示为根据本发明三个降膜蒸发器的配置。在此情况中，将来自顶部降膜蒸发器403的过量液体加入降膜蒸发器404的蒸发通道的顶部，并且来自此降膜蒸发器404的过量液体又进入降膜蒸发器421的顶部。降膜蒸发403、404、421中的每一个都另外由低压塔2的底部10经泵411和管道415、416、422供给新的液态氧。单个的降膜蒸发器403、404、421以与图2所示实施方案类似的方式经管道417、423连接。也可以与图3所示实施方案类似的方式在降膜蒸发器403、404、421之间直接连接，以便省去管道417、423。
总共将产生100,000m3/h(s.t.p.)的蒸汽形式的氧，即在每个蒸发器403、404、421中将产生33,333m3/h(s.t.p.)的蒸汽。单个的降膜蒸发器403、404、421的施加量应同样考虑为3倍。
因此，来自低压塔2的底部10的100,000m3/h(s.t.p.)的液态氧必须输送到降膜蒸发器403。在降膜蒸发器403底端的产物为33,333m3/h(s.t.p.)的蒸汽形式的氧以及66,666m3/h(s.t.p.)的液态氧。因此，另外的33,333m3/h(s.t.p.)的新的氧必须通过管道416加入降膜蒸发器404。同样，在蒸发器404的底端产生33,333m3/h(s.t.p.)的蒸汽形式的氧和66,666m3/h(s.t.p.)的液态氧，结果也必须借助泵411将33,333m3/h(s.t.p.)的液态氧加入底部降膜蒸发器421。因此，总共166,666m3/h(s.t.p.)的液态氧必须用泵送入超过14m+8m+8m+8m＝38m的总高度。与并行配置的三个降膜蒸发器(输送量＝300,000m3/h(s.t.p.)；总输送高度＝14m+8m＝22m)相比较，相应泵能的比为：
(300,000m3/h(s.t.p.)×22m)/(166,166m3/h
(s.t.p.)×38m)＝1.046因此，与三个降膜蒸发器的常规平行配置相比较的结果是节省了几乎5％的能量。
下表所示为当使用根据本发明的降膜蒸发器的配置与常规配置相比较时的高度介于14m-24m的不同压力塔的泵能比。比较一个降膜蒸发器并行配置(一级)、一个在另一个之上串联的两个降膜蒸发器的本发明配置以及一个在另一个之上串联的三个降膜蒸发器的本发明配置(三级)时的相对能耗。在每个情况下的能量需要以使用与14m高度的压力塔串联的两个降膜蒸发器(二级)为标准。降膜蒸发器的总高度设为8m。
表1
压力塔高度(米)                 相对能量需要(以14m高度的压力塔的二级为标准)1级                            2级                             3级
    14     1.10     1.00     1.06
    15     1.15     1.03     1.08
    16     1.20     1.07     1.11
    17     1.25     1.10     1.14
    18     1.30     1.13     1.17
    19     1.35     1.17     1.19
    20     1.40     1.20     1.22
    21     1.45     1.23     1.25
    22     1.50     1.27     1.28
    23     1.55     1.30     1.31
    24     1.60     1.33     1.33
表2再次表明泵的能量需要是压力塔高度的函数，每个压力塔的高度的2级变量标准化为1。进入“1级”和“3级”塔的值因此直接表示对应串联的两个降膜蒸发器的配置与相对配置的能量比。
表2
压力塔高度(米)                            相对能量需要(以2级为标准)1级                            2级                              3级
    14     1.10     1.00     1.06
    15     1.11     1.00     1.05
    16     1.12     1.00     1.04
    17     1.14     1.00     1.04
    18     1.16     1.00     1.03
    19     1.17     1.00     1.02
    20     1.18     1.00     1.02
    21     1.18     1.00     1.01
    22     1.18     1.00     1.01
    23     1.19     1.00     1.00
    24     1.20     1.00     1.00
很明显，根据本发明两个或多个降膜蒸发器一个在一个之上的配置对所有压力塔的高度提供了能量效益。除了所示的能量节省，本发明还具有的优点为可以使用较小的且因此较便宜的泵，因为只需要输送较小量的液体。

Claims (8)

1.一种用于在精馏设备中低温分离空气的方法，该精馏设备包括压力塔、低压塔以及具有至少两个降膜蒸发器的冷凝器—蒸发器系统，将来自低压塔的富氧液体引入第一降膜蒸发器的蒸发通道内并使其部分蒸发，并且来自第一降膜蒸发器的未蒸发的富氧液体进入第二降膜蒸发器内，该方法的特征在于将来自低压塔(2)的底部(10)的富氧液体引入第一降膜蒸发器(203、403)的蒸发通道内，然后引入第二降膜蒸发器(204，404)的蒸发通道内。
2.如权利要求1的方法，其特征在于将由第一降膜蒸发器的蒸发通道出来的气—液混合物分离为气体和液体。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于来自第二降膜蒸发器(404)的未蒸发的富氧液体进入第三降膜蒸发器(421)内。
4.如权利要求1或2的方法，其特征在于两个降膜蒸发器(203、204)明确地串联配置。
5.如权利要求1-4之一的方法，其特征在于加入第一和第二降膜蒸发器(203、403、204、404)的富氧液体的量是在相应降膜蒸发器(203、403、204、404)中产生的氧蒸汽量的2-5倍。
6.如权利要求1-5之一的方法，其特征在于由第一降膜蒸发器(203、403)出来的未蒸发的富氧液体由于静压力而流入第二降膜蒸发器(204、404)内。
7.如权利要求1-6之一的方法，其特征在于由第二降膜蒸发器(204)出来的冷凝氮由于静压力而流入压力塔(1)中。
8.如权利要求1-7之一的方法，其特征在于压力塔(1)和低压塔(2)彼此相邻配置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105229400A (zh) * 2013-04-25 2016-01-06 林德股份公司 从带有临时储存器的空气分离系统中获取空气产品的方法以及空气分离系统
CN105934642A (zh) * 2014-05-01 2016-09-07 普莱克斯技术有限公司 用于通过空气的低温精馏来生产氩的系统及方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1837614A1 (de) * 2006-03-23 2007-09-26 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen einer sauerstoffangereicherten Einsatzflüssigkeit und Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
FR2946735B1 (fr) * 2009-06-12 2012-07-13 Air Liquide Appareil et procede de separation d'air par distillation cryogenique.
FR2955926B1 (fr) * 2010-02-04 2012-03-02 Air Liquide Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
AU2012311959B2 (en) * 2011-09-20 2016-09-08 Linde Aktiengesellschaft Method and device for the cryogenic decomposition of air
US10337792B2 (en) 2014-05-01 2019-07-02 Praxair Technology, Inc. System and method for production of argon by cryogenic rectification of air
US10082333B2 (en) 2014-07-02 2018-09-25 Praxair Technology, Inc. Argon condensation system and method
US11320198B2 (en) * 2020-06-25 2022-05-03 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procedes Georges Claude Method for improved startup of an air separation unit having a falling film vaporizer

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60253782A (ja) * 1984-05-30 1985-12-14 日本酸素株式会社 大型空気分離装置用凝縮器
USRE36435E (en) * 1989-07-28 1999-12-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Vaporization-condensation apparatus for air distillation double column, and air distillation equipment including such apparatus
FR2650379B1 (fr) * 1989-07-28 1991-10-18 Air Liquide Appareil de vaporisation-condensation pour double colonne de distillation d'air, et installation de distillation d'air comportant un tel appareil
US5122174A (en) * 1991-03-01 1992-06-16 Air Products And Chemicals, Inc. Boiling process and a heat exchanger for use in the process
FR2685459B1 (fr) * 1991-12-18 1994-02-11 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene impur.
US5699671A (en) * 1996-01-17 1997-12-23 Praxair Technology, Inc. Downflow shell and tube reboiler-condenser heat exchanger for cryogenic rectification
US5956972A (en) * 1997-12-23 1999-09-28 The Boc Group, Inc. Method of operating a lower pressure column of a double column distillation unit
DE59901114D1 (de) * 1998-01-30 2002-05-08 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zum verdampfen von flüssigem sauerstoff
DE19950570A1 (de) * 1999-10-20 2001-04-26 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105229400A (zh) * 2013-04-25 2016-01-06 林德股份公司 从带有临时储存器的空气分离系统中获取空气产品的方法以及空气分离系统
CN105229400B (zh) * 2013-04-25 2018-03-27 林德股份公司 从带有临时储存器的空气分离系统中获取空气产品的方法以及空气分离系统
CN105934642A (zh) * 2014-05-01 2016-09-07 普莱克斯技术有限公司 用于通过空气的低温精馏来生产氩的系统及方法

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