CS242724B1 - Způsob nízkoteplotního dělení vzduchu - Google Patents

Způsob nízkoteplotního dělení vzduchu Download PDF

Info

Publication number
CS242724B1
CS242724B1 CS845513A CS551384A CS242724B1 CS 242724 B1 CS242724 B1 CS 242724B1 CS 845513 A CS845513 A CS 845513A CS 551384 A CS551384 A CS 551384A CS 242724 B1 CS242724 B1 CS 242724B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
air
separation
oxygen
air separation
low temperature
Prior art date
Application number
CS845513A
Other languages
English (en)
Other versions
CS551384A1 (en
Inventor
Josef Borovicka
Jan Jirsa
Jiri Sykora
Original Assignee
Josef Borovicka
Jan Jirsa
Jiri Sykora
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Josef Borovicka, Jan Jirsa, Jiri Sykora filed Critical Josef Borovicka
Priority to CS845513A priority Critical patent/CS242724B1/cs
Publication of CS551384A1 publication Critical patent/CS551384A1/cs
Publication of CS242724B1 publication Critical patent/CS242724B1/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04951Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network
    • F25J3/04957Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network and inter-connecting equipments upstream of the fractionation unit (s), i.e. at the "front-end"
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/044Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a single pressure main column system only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/24Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using regenerators, cold accumulators or reversible heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04Mixing or blending of fluids with the feed stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Vynález se týká nízkoteplotního dělení vzduchu. Způsob podle vynálezu je charakterizován tím, že se vzduch odebíraný z atmosféry k nízkoteplotnímu dělení před kompresí obohacuje nebo ochuzuje kyslíkem smícháním s produktem děleni vzduchu z jiného Drocesu dělení.

Description

Vynález ze týká způsobu nízkoteplotního dělení vzduchu.
Dle známých způsobů nízkoteplotního dělení vzduchu je vzduch odebíraný z atmosféry komprimován, protiproudně chlazen výměnou tepla s produkty dělení, načež je vzniklá kapalina jednostupňově nebo dvojstupňové rektifikována.
Při spotřebě většího množství produktů dělení vzduchu kyslíku a dusíku je tento proces realizován ve větším počtu souběžných procesních linek, přičemž se jednotlivé procesy dělení vzduchu mohou od sebe značně lišit.
Proces nízkoteplotního dělení vzduchu je energeticky velmi náročný a hlavní energie je potřebná pro kompresi děleného atmosferického vzduchu, který tvoří surovinu pro výrobu kyslíku, dusíku i argonu.
Hlavní nevýhodu dosavadních způsobů nízkoteplotního dělení vzduchu a to vysokou energetickou náročnost odstraňuje způsob nízkoteplotního dělení vzduchu kompresí, protiproudovou výměnou tepla a rektivikací, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k atmosférickému vzduchu je před jeho kompresí přimícháván produkt dělení vzduchu z jiné procesní linky a tím se vzduch obohacuje nebo ochuzuje kyslíkem.
Přednost způsobu dělení vzduchu dle vynélezu tkví ve výrazném snížení spotřeby energie né získání čistého produktu dělení. V důsledku toho, že je komprimována namísto vzduchu surovina obsahující příkladně vyšší obsah kyslíku než atmosférický vzduch, je pro získání stejného množství kyslíku zapotřebí komprimovat úměrně menší množství vzduchu.
Příkladně při .obohacení atmosferického vzduchu na 24 % 0^ klesne spotřeba energie potřebná pro stejné množství produkovaného kyslíku o cca 20 %. 0 toto množství totiž klesne potřebné množství vzduchu.
Obdobně při výrobě čistého dusíku ochuzením atmosferického vzduchu, který mé být komprimován v kyslíku,klesne potřebné množství vzduchu potřebné pro výrobu dusíku,s tím i spotřeba energie.
Příkladné řeěení způsobu dělení vzduchu je patrno z obrázku. Je na něm zobrazeno zjednodušené technologické schéma dvou procesních linek dělení vzduchu. V první lince v zařízení 1 je do kompresoru 2 přiváděn atmosferický vzduch potrubím £.
Smícháním s proudem odpadního plynu nebo vzduchu a dalšího procesu dělení se zvyšuje koncentrace kyslíku na sání kompresoru 2 na 24 % 0^. Tento obohacený vzduch je komprimován na tlak 0,6 MPa.
Komprimovaný vzduchu je veden potrubím £ do zařízení χ. Protiproudým ochlazováním s produkty dělení je obohacený vzduch ochlazován v regenerátorech 2, £ blízko mezi sytosti a pak je veden potrubím 14 dů rektifikačních kolon X2, 2_·
V nich.se dvojnásobnou rektifikaci získává kyslík. Kyslík se shromažňuje v hlavním kondensátoru 11. Jako produkt dělení je vyváděn potrubím X£ z kondensátoru XX do regenerátorů 2, £, kde ®® v trubkové vestavbě kyslík ohřívá na teplotu blízkou teplotě vstupujícího vzduchu a vystupuje z procesu potrubím χ£.
Dalším produktem dělení je odpadní dusík, který vystupuje z hlavy horní kolony £ potrubím 12· Dusík se ohřívá na náplni regenerátorů £, 2 6 vynáší přitom z náplně vymrzlý kysličník uhličitý a vodní páru.
Odpadní dusík pak vystupuje z procesu potrubím 12· Výroba chladu je zabezpečena prací expansní turbiny 12. v které expanduje vzduch s tlakem 0,6 MPa na tlak 0,14 MPa. Další proces dělení pracuje nízkotlakým cyklem. V kompresoru £ je komprimován atmosférický vzduch přiváděný na sání kompresoru potrubím 19 na tlak 0,6 MPa.
Vodní pára a kysličník uhličitý se odstraňuje ze vzduchu adsorpcí v zeolitových adsorberech 18. Vyčištěný vzduch je podroben dělení v zařízení £. Vzduch je nejprve protiproudně ochlazen ve výměníku £1 produkty dělení na teplotu blízkou teplotě sytosti, načež je veden do kolony 21, kde se rektifikuje na čistý dusík a odpadní dusík.
Čistý dusík se odebírá z kolony £2, ohřívá ve výměníku 21.načež vystupuje jako produkt potrubí 28. Produkovaný čistý dusík vystupuje z procesu o tlaku 0,55 MPa. čistý dusík vystupuje z procesu o tleku 0,55 MPa.
DalSím pnduktem jednostupňové rektifikžce je odpadní vzduch, který je v podstatě obohaceným vzduchem v koncentraci 33 % 0?. Tento kapalný odpadní dusík se nastřikuje potrubím 21 do kondensátoru kde zabezpečuje reflux pro rektifikační kolonu ££.
Zplyněný odpadní dusík pak vystupuje potrubím 24 z kondensátoru 20. Ohřívá se částečně ve výměníku 21,načež v expansní turbině ££ expanduje na tlak.,0,11 MPa. Pak je tento odpadni dusík znovu veden do výměníku 21 a vystupuje ze zařízení potrubím 21 o teplotě blízké teplotě vstupujícího vzduchu.
Tento odpadní dusík je pak veden na sání kompresoru £, kde obohacuje dělený vzduch na 24 % 0^. V důsledku obohacení vzduchu komprimovaného v kompresoru 2 je možné pro stejné množství produktu čistého kyslíku stlačovat o cca 20 % menši množství vzduchu a tím i obdobně snížit spotřebu energie nutnou na dělení.
Dle jiného příkladného způsobu dělení vzduchu podle vynálezu je možné například odpadní dusík ze zařízení J. přivádět na sáni kompresoru £, směšovat ho s atmosférickým vzduchem a tak snižovat koncentraci kyslíku ve vzduchu příkladně na 15 %.
Tento vzduch ochuzený kyslíkem je pak dělen jednostupňovou rektifikaci. Vzhledem k tomu, že vstupní surovina dělení - vzduch je ochuzena kyslíkem, je příslušně snížena i spotřeba energie na produkci dusíku.

Claims (1)

  1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU
    Způsob nízkoteplotního dělení vzduchu kompresí, protiproudou výměnou tepla a rektifikací, vyznačující se tím, že se vzduch odebíraný z atmosféry k dělení obohacuje nebo ochuzuje kyslíkem smícháváním před jeho kompresí s produktem dělení vzduchu z jiného procesu dělení.
CS845513A 1984-07-17 1984-07-17 Způsob nízkoteplotního dělení vzduchu CS242724B1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS845513A CS242724B1 (cs) 1984-07-17 1984-07-17 Způsob nízkoteplotního dělení vzduchu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS845513A CS242724B1 (cs) 1984-07-17 1984-07-17 Způsob nízkoteplotního dělení vzduchu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS551384A1 CS551384A1 (en) 1985-08-15
CS242724B1 true CS242724B1 (cs) 1986-05-15

Family

ID=5400164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS845513A CS242724B1 (cs) 1984-07-17 1984-07-17 Způsob nízkoteplotního dělení vzduchu

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS242724B1 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025008082A1 (de) * 2023-07-04 2025-01-09 Linde Gmbh Verfahren zur kryogenen erzeugung von luftprodukten und luftzerlegungssystem

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025008082A1 (de) * 2023-07-04 2025-01-09 Linde Gmbh Verfahren zur kryogenen erzeugung von luftprodukten und luftzerlegungssystem

Also Published As

Publication number Publication date
CS551384A1 (en) 1985-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4847057A (en) Process and installation for ammonia treatment of a gas
KR100247865B1 (ko) 고순도 수소 및 고순도 일산화탄소를 생성시키는 방법
US4595405A (en) Process for the generation of gaseous and/or liquid nitrogen
JP3140761B2 (ja) 二酸化炭素含有供給物から実質的に純粋な二酸化炭素を製造するプロセス
KR0163351B1 (ko) 공기 분리법
CA1161745A (en) Low power, freon refrigeration assisted air separation
JP3058649B2 (ja) 空気分離方法及び装置
US3736762A (en) Method of producing the gaseous and liquefied nitrogen and an apparatus used therefor
CN101270952A (zh) 一种空气回热式的矿井瓦斯气的分离液化方法及设备
JPS581350B2 (ja) 気体酸素製造法及び該製造法実施用低温プラント
KR860007009A (ko) 산소-보강된 기류의 제조방법
CN103123203A (zh) 利用含氮废气进行再低温精馏制取纯氮的方法
US4384876A (en) Process for producing krypton and Xenon
CN102695935A (zh) 用于从剩余流体生产至少一种富氩流体和至少一种富氧流体的方法和装置
AU2010291532A1 (en) Method and device for treating a carbon dioxide-containing gas flow, wherein the energy of the vent gas (work and cold due to expansion) is used
JPH02230079A (ja) 空気の分離による酸素製造法
JPS6144279A (ja) 原料アルゴンの分離方法及び装置
CS242724B1 (cs) Způsob nízkoteplotního dělení vzduchu
CN201359420Y (zh) 矿井瓦斯气的低温分离设备
WO2014193751A1 (en) Purification, recovery, and recycle of vent gas
US7461521B2 (en) System unit for desorbing carbon dioxide from methanol
GB1403996A (en) Oxidation process and installation therefor
JPS5527034A (en) Pressure swing adsorption system used with heat regeneration method
CN115448313A (zh) 一种从钢厂煤气中分离回收工业二氧化碳的方法及装置
CN101493277A (zh) 矿井瓦斯气的低温分离方法及设备