CZ277911B6 - Process and apparatus for air low-temperature disintegration with variable production of oxygen - Google Patents

Process and apparatus for air low-temperature disintegration with variable production of oxygen Download PDF

Info

Publication number
CZ277911B6
CZ277911B6 CS902111A CS211190A CZ277911B6 CZ 277911 B6 CZ277911 B6 CZ 277911B6 CS 902111 A CS902111 A CS 902111A CS 211190 A CS211190 A CS 211190A CZ 277911 B6 CZ277911 B6 CZ 277911B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
oxygen
pressure stage
liquid
nitrogen
line
Prior art date
Application number
CS902111A
Other languages
English (en)
Inventor
Wilhelm Ing Rohde
Original Assignee
Linde Ag
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 Linde Ag filed Critical Linde Ag
Publication of CS9002111A2 publication Critical patent/CS9002111A2/cs
Publication of CZ277911B6 publication Critical patent/CZ277911B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes 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
    • F25J3/04—Processes 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
    • F25J3/04472—Processes 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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages
    • F25J3/04496—Processes 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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist
    • F25J3/04503—Processes 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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist by exchanging "cold" between at least two different cryogenic liquids, e.g. independently from the main heat exchange line of the air fractionation and/or by using external alternating storage systems
    • F25J3/04509—Processes 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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist by exchanging "cold" between at least two different cryogenic liquids, e.g. independently from the main heat exchange line of the air fractionation and/or by using external alternating storage systems within the cold part of the air fractionation, i.e. exchanging "cold" within the fractionation and/or main heat exchange line
    • F25J3/04515—Simultaneously changing air feed and products output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes 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
    • F25J3/04—Processes 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
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation 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
    • F25J3/0429—Generation 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
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes 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
    • F25J3/04—Processes 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
    • F25J3/04406—Processes 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
    • F25J3/04412—Processes 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes 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
    • F25J3/04—Processes 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
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04678—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/912—External refrigeration system
    • Y10S62/913—Liquified gas

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)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu dělení vzduchu za nízké teploty s variabilní produkcí kyslíku, při kterém se vzduch zahušťuje, předčišťuje, ochlazuje a v tlakovém stupni se dělí dvoustupňovou rektifikací na kapalnou frakci bohatou kyslíkem a na dusíkovou frakci, přičemž se kyslíkem obohacená kapalná frakce zavádí do nízkotlakého stupně rektifikace, který je s tlakovým stupněm v tepelně výměnném spojení a dále se rozkládá na kyslíkovou a dusíkovou frakci, přičemž při zvýšené potřebě kyslíku se kyslík odebírá z kyslíkové nádoby a při snížené potřebě kyslíku se do kyslíkové nádoby zavádí kapalný kyslík z nízkotlakého stupně. Vynález se také týká zařízení k provádění tohoto způsobu.
V různých průmyslových odvětvích vykazuje spotřeba kyslíku v časových úsecích minut, hodin nebo dní značné výkyvy. V důsledku vytížení jednotky pro nízkotepelné dělení vzduchu by přizpůsobení takové jednotky krátkodobými změnami množství zaváděného vzduchu a současnými změnami prosazení v rektifikační koloně bylo nehospodárné. Kromě toho by takový provozní způsob nepříznivě působil na efektivitu procesu dělení.
Na druhé straně je rovněž nepříznivé ukládat nadbytek kyslíku v tlakových zásobnících plynu a z nich pak při zvýšené potřebě kyslík opět odebírat. K tomuto účelu by bylo zapotřebí velkých tlakových nádob pro plyn a přídavné energie ke stlačení.
Z těchto důvodů byl vyvinut způsob výroby proměnlivého množství kyslíku, při kterém se produkty rozkladu v kapalném stavu odebírají z rektifikace a ukládají se v nádobě pro kapalinu. Takový způsob je znám z publikace Linde-Berichten aus Technik und Wissenschaft číslo 54/1984, str. 18 až 20, přičemž se používá vždy jedné nádoby pro kyslík a jedné pro dusík.
U publikovaného způsobu se v průběhu doby, kdy je zapotřebí většího množství plynného kyslíku, než jaké může zařízení na základě zavedeného množství vzduchu vyrábět, zavádí do jímky nízkotlakého stupně kapalný kyslík z kyslíkové nádoby a tam se v tepelné výměně s tlakovým dusíkem odpařuje v hlavě tlakového stupně. Dusík se při výměně tepla ztekucuje, odebírá se tlakovému stupni a ukládá se v dusíkové nádobě. V dobách, kdy je plynného kyslíku nadbytek, je pak k dispozici uložený kapalný dusík jako zpětný tok v nízkotlaké koloně; nadbytek kyslíku se odebírá v kapalné formě z jímky nízkotlaké kolony a zavádí se do kyslíkové nádoby.
U známých způsobů střídavým ukládáním za použití dvou kapalinových nádob zůstává množství rozloženého vzduchu stále konstantní. Tím se dosahuje stacionárního provozu rektifikace jak v tlakovém stupni tak v nízkotlakém stupni.
Při zvýšené potřebě kyslíku je však nutné mít ve hlavě tlakového stupně plynný dusík k dispozici a tím kapalný kyslík v jímce nízkotlakého stupně odpařovat, aby následně mohl být odnímán jakožto plynný produkt. Z tohoto důvodu se musí při normálním zatížení odebírat určité množství plynného tlakového dusíku, aby se mohla udržet konstantní výkonnost zařízení. Toto množství tlakového dusíku, odebírané při provozu za normálního zatížení, je pak k dispozici k odpařování kyslíku při zvýšené potřebě kyslíku. Neovlivňuje však rektifikaci, jelikož se na jedné straně v hlavě tlakové kolony ztekucený dusík a na druhé straně z jímky nízkotlaké kolony odpařený kyslík ihned odvádějí a nepodílejí se na výkonnosti jednotlivých kolon. Přídavně získaný kapalný dusík se ukládá v dusíkové nádobě,· zplyněný kyslík je žádaným přídavným produktem.
Množství přídavně odebíratelného kyslíku, tedy šíře kolísání odebíraného produkovaného množství, se nastavuje množstvím plynného odváděného tlakového dusíku v případě normálního zatížení. Tato část v tlakovém stupni vyráběného dusíku v podstatě nepředává na nízkotlaký stupeň, nýbrž se z procesu odvádí, buď přímo jako plynný produkt (při normálním zatížení a při snížené potřebě kyslíku), nebo přechodným ukládáním v dusíkové nádobě (při zvýšené potřebě kyslíku). Nezávisle na momentálním zatížení není tedy toto množství dusíku k dispozici jakožto zpětný tok pro nízkotlaký stupeň.
Tento nedostatek zpětného toku působí nepříznivě na rektifikaci v nízkotlakém stupni. Toto působení je obzvláště závažné, jestliže se má přídavně k rozkladu vzduchu získávat argon. Za- tímto účelem se napichuje v nízkotlakém stupni místo zvýšené koncentrace argonu, tak zvané argonové břicho. Vytvoření argonového břicha závisí však silně na poměrech zpětného toku. Koncentrace argonu v tomto místě a tak možný výtěžek argonu klesá, jestliže na nízkotlaký stupeň připadá méně než celkové množství v tlakovém stupni vyrobeného kapalného dusíku. Proto nejsou rektifikační poměry v nízkotlaké koloně a zvláště výtěžky argonu při známých způsobech získání kolísavého množství kyslíku uspokojující a to o to více, oč větší je šíře výkyvů produkce kyslíku.
Úkolem vynálezu je vyvinout způsob, který by umožnil získávat variabilní množství kyslíku s příznivějšími výtěžky, zvláště při napojené rektifikaci argonu.
Tento úkol je vyřešen tak, že při zvýšené potřebě kyslíku se alespoň část kyslíkem obohacené kapalné frakce zavádí do nádoby se ztekuceným vzduchem, tam se skladuje a při snížené spotřebě kyslíku se opět odebírá. Přechodné ukládání kapaliny z jímky tlakového stupně podle vynálezu umožňuje provoz jednotky, přičemž se jednak poměry zpětného toku ve vysokotlakém a v nízkotlakém stupni a prosazení v nízkotlakém stupni udržují konstantní, jednak se může v případě normálního zatížení odvádět veškerý v tlakovém stupni vytvořený dusík v kapalném stavu a zavádět se do nízkotlakého stupně. Tím je k dispozici optimální množství zpětného toku pro nízkotlakou rektifikaci, čímž se dosahuje maximální dosažitelné koncentrace argonu.
Toho se způsobem podle vynálezu dosahuje tak, že se přídavně potřebné množství kyslíku odpařuje zvýšeným vytížením tlakového stupně. Při tom v úvahu připadající zvýšené množství jímkové kapaliny se může skladovat v přídavné nádobě pro kapalný vzduch a je k dispozici při snížení potřeby kyslíku opět k napájení nízkotlaké kolony. V hlavě tlakové kolony proti zplyněnému kyslíku přídavně ztekucený dusík se jako při známých způsobech odvádí do dusíkové nádoby.
Pro tento účel je příznivé, jestliže podle dalšího znaku vynálezu se při zvýšené potřebě kyslíku zaváděné množství vzduchu zvyšuje. To ovlivňuje žádané zvýšení výkonu kolony a tím odpaření přídavně zaváděné kapaliny z kyslíkové nádoby do jímky nízkotlaké kolony. Naopak při snížené potřebě kyslíku se množství přiváděného vzduchu snižuje a kapalina se odebírá z nádoby pro tekutý vzduch a z nádoby pro dusík, aby se výkonnost nízkotlaké kolony udržela konstantní. Sníženou výkonností ve hlavě tlakového stupně se odpařuje menší díl kyslíku v nízkotlaké koloně. Odpovídající množství se odvádí v kapalném stavu a ukládá se v kyslíkové nádobě.
Způsob podle vynálezu se s výhodou řídí tak, že při výkyvech produkovaného množství kyslíku se udržuje v podstatě konstantní jak poměr zpětného toku tak také výkonnost nízkotlakého stupně. V tlakovém stupni zůstává poměr zpětného toku rovněž konstantní.
Aby se vedle kyslíku a dusíku získal také argon, může se ze středního oboru nízkotlakého stupně odebírat argon obsahující kyslíkaté frakce a může se rozkládat v rektifikaci surového argonu na surový argon a na zbytkovou frakci. Při způsobu podle vynálezu je přitom možný obzvláště vysoký výtěžek argonu a tím velmi ekonomické vedení způsobu.
Vynález se také týká zařízení k provádění shora popsaného způsobu se dvoustupňovou rektifikační kolonou, která sestává z tlakové kolony a z nízkotlakové kolony se společným kondenzátorem/zplynovačem, z dusíkové nádoby, která je spojena potrubím pro dusík s tlakovou a nízkotlakovou kolonou a z kyslíkové nádoby, která je spojena potrubím pro kyslík s nízkotlakou kolonou. Zařízení podle vynálezu je vyznačeno tím, že má nádobu pro kapalný vzduch, první potrubí pro kapalný vzduch mezi jímkou tlakové kolony a nádobou pro kapalný vzduch a druhé potrubí pro kapalný vzduch, které nádobu pro kapalný vzduch spojuje s nízkotlakou kolonou.
K řízení takového zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu se musí měřit různé parametry. Pro tento účel je výhodné, jestliže má jednotka měřicí zařízení pro stav kapaliny v jímce tlakové kolony a nízkotlakové kolony, průtokoměr v potrubí pro dusík mezi tlakovou kolonou a dusíkovou nádobou, škrticí zařízení k řízení průtoku v potrubí pro kapalný vzduch, pro kyslík a pro dusík a regulační zařízení, která jsou spojena s měřicím zařízením a který řídí škrticí zařízení.
Vynález blíže objasňuje popis příkladu provedení, který však vynález nijak neomezuje. Na obrázku je varianta způsobu podle vynálezu.
Vzduch se nasává kompresorem 1, pak se předchladí a předčistí v jednotce 2 a potrubím 2 se vede do hlavního výměníku 4 tepla, ve kterém se v protiproudu k produkovaným plynům ochlazuje. Z celkového množství vzduchu se 70 až 95 %, s výhodou 88 % vede až ke studenému konci hlavního výměníku 4 tepla a potrubím 5 se při teplotě 95 až 105 K za tlaku 4 x 105 až 8 x 10^ Pa (to je 0,4 až 0,8 MPa) zavádí do tlakového stupně 10 dvoustupňové rektifikace 9.
Zbylý podíl vzduchu se při teplotě 130 až 190 K z hlavního výměníku 4 tepla potrubím 6 odvádí do odtlakovací turbiny 7, jeho tlak se snižuje na 0,2 až 0,11 MPa a zavádí se do nízkotlakého stupně 11 rektifikace 2·
V tlakovém stupni 10 se potrubím 5 zavedený vzduch rozkládá na kapalný dusík a na jímkovou kapalinu obohacenou kyslíkem. Obě frakce se odebírají v kapalném stavu, dusík potrubím 14 a jímková kapalina potrubím 12. Tlak dusíku se snižuje pomocí ventilu 134 a dusík se zavádí do dusíkové nádoby za tlaku 0,1 až 0,6 MPa. Kapalina se vede alespoň částečně potrubím 37 do výměníku 23 tepla, kde se podchlazuje a potrubím 15 se předává do hlavy nízkotlakého stupně 11. Kapalina z jímky se v potrubí 12 rovněž zbavuje tlaku (ventil 132) a zavádí se do nádoby pro kapalný vzduch 40., kde jsou podobné tlakové poměry jako v dusíkové nádobě 35 ♦ Z nádoby 40 se potrubím 42 odebírá kapalina, ochlazuje se ve výměníku 23 tepla a potrubím 13b se vede do nízkotlakého stupně 11. Tam se kyslíkem obohacená kapalina z tlakového stupně 10 dále rozkládá.
Jakožto hlavní produkt se v nízkotlakovém stupni 11 plynný kyslík nad jímkou potrubím 16 odvádí a v hlavním výměníku 4. tepla se ohřívá téměř na teplotu okolí (potrubí 19). Jakožto vedlejší produkt vznikající dusík se odtahuje z hlavy potrubím 18., ohřívá se ve výměníku 23 tepla proti kapalným frakcím z potrubí 37 a 42 z tlakového stupně 10 popřípadě z dusíkové nádoby 35 nebo z nádoby 40, potrubím 19 se přes hlavní výměník 4 tepla vede a tam se dále ohřívá v podstatě na teplotu okolí. Potrubím 30 se může čerpadlem 31 kapalný kyslík z jímky nízkotlakého stupně 11 odvádět a může se zavádět do kyslíkové nádoby 32. V obráceném směru se může potrubím 34 kapalina z kyslíkové nádoby 32 zavádět do nízkotlakého stupně 11.
V místě poměrně vysoké koncentrace argonu, v argonovém břichu, se potrubím 20 odvádí argonem bohatá kyslíková frakce z nízkotlakého stupně 11, zavádí se do rektifikace 21 surového argonu a tam se rozkládá na surový argon, který se odvádí potrubím 22 ve hlavě rektifikace 21 surového argonu, a na kapalnou frakci zbytkovou, která se vede zpět potrubím 20 do nízkotlakého stupně 11.
Hlava rektifikace 21 surového argonu se chladí kapalinou z jímky tlakového stupně 10 popřípadě z nádoby 40 pro kapalný vzduch. Za tímto účelem se z potrubí 42 odvětvuje vedlejší potrubí 24 a vede do hlavového kondenzátoru 45 rektifikace 21 surového argonu. Tam odpařený kyslíkem obohacený vzduch se odvádí potrubím 46 a potrubím 13a se zavádí něco pod zaváděcí místo kapalné frakce (potrubí 13b) do nízkotlakého stupně 11.
Nyní následuje popis, jakým způsobem se postup střídavého zatěžování podle vynálezu provádí. Nadto se příkladně líčí přepínání normálního zatížení na zvýšenou produkci kyslíku.
Jestliže se má zvýšit množství kyslíku odebíraného potrubím 16, nastaví se v kompresoru 1 zvýšený průtok. Protékající množství se sleduje měřicím zařízením 125, které je spojeno s kompresorem 1 (na obr. čárkovaně naznačené potrubí).
Průtok potrubím 6 přes odtlakovací turbinu 7 k nízkotlakému stupni 11 se udržuje v podstatě na konstantní hodnotě, přičemž měřicím zařízením 127 ukázané hodnoty se řídí průtokem odtlakovací turbinou 7 (expanzní turbinou) (viz čárkované vedení na obr.). Kompresorem 1 přídavně nasáté množství vzduchu se tedy prakticky plně zavádí do tlakového stupně 10 a zvyšuje tam výkonnost zařízení. Například se musí pro odebírání o 25 % zvýšeného množství plynného produkovaného kyslíku celkové množství vzduchu zvýšit o přibližně 6,8 %.
V souhlase s přídavným množstvím vzduchu se musí odvádět potrubím 14 a potrubím 12 více kapaliny. Tento pochod se řídí měřicím zařízením 124 a 122 pro průtok v potrubí 14 a pro hladinu kapaliny v tlakovém stupni 10 ve spojení s řídicím ventilem 132, 134. Potrubím 15 a potrubím 13b zaváděné množství kapaliny se udržuje na konstantním množství (průtokoměry 127 a 128). Nadbytek kapaliny z tlakového stupně se zavádí do dusíkové nádoby 35 popřípadě do nádoby 40 pro kapalný vzduch.
Zvýšené prosazení tlakového stupně 10 ovlivňuje jen zvýšené zavedení tepla přes kondenzátor (odparku 48 do jímky nízkotlakého stupně 11. Přídavné odpařený kyslík se může odvádět potrubím 16 jakožto zvýšené produkované množství. Tento pochod se řídí průtokoměrem 126 a ventilem 136 v potrubí 17. Aby se dosáhlo správné rektifikace v nízkotlakém stupni 11, odebírá se přídavně odebranému množství plynného kyslíku odpovídající množství kapalného kyslíku z kyslíkové nádoby 32 (potrubí 34.). Přísun kapalného kyslíku se řídí měřením stavu kapaliny 123 v jímce nízkotlakého stupně 11 a ventilem 133.
Jestliže se má vyrábět podprůměrně mnoho kyslíku, snižuje se naopak v tlakovém stupni 10 zaváděné množství vzduchu, zavádí se přídavně kapalina z dusíkové nádoby 35 a z nádoby 40 pro kapalný vzduch do nízkotlakého stupně a kapalný kyslík, z jímky nízkotlakého stupně 11 se odvádí do kyslíkové nádoby 32. Tlak v kyslíkové nádobě 3_2, v dusíkové nádobě 35 a v nádobě 40 pro kapalný vzduch se kontroluje měřidlem 101, 102 a 103. V případě nutnosti se otevřením ventilu 111, 112 popřípadě 113 plyn z kyslíkové nádoby 32, z dusíkové nádoby 35 a z nádoby 40 pro kapalný vzduch odpouští, z nádoby 40 pro kapalný vzduch potrubím 41 a 13a do nízkotlakého stupně, z kyslíkové nádoby 32 potrubím 33 do potrubí 17 pro produkt a z dusíkové nádoby 35 potrubím 36 do potrubí 19 pro produkt.

Claims (6)

1. Způsob dělení vzduchu za nízké teploty s proměnlivou produkcí kyslíku, při kterém se zkomprimovaný vzduch předčišťuje, ochlazuje a zavádí se do tlakového stupně dvoustupňové rektifikace, kde se dělí na kyslíkem obohacenou kapalnou frakci a na první dusíkovou frakci a kyslíkem obohacené kapalná frakce se zavádí do nízkotlakého stupně rektifikace, která je s tlakovým stupněm v tepelně výměnném spojení a dále se dělí na kyslíkovou frakci a na druhou dusíkovou frakci a při zvýšené potřebě kyslíku se kyslík odebírá z kyslíkové nádoby a při snížené spotřebě kyslíku se do kyslíkové nádoby zavádí kapalný kyslík z nízkotlakého stupně, vyznačený tím, že se při zvýšené potřebě kyslíku alespoň část kyslíkem obohacené kapalné frakce zavádí do nádoby s kapalným vzduchem, tam se ukládá a při snížené potřebě kyslíku se opět odebírá.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se při zvýšené potřebě kyslíku zvyšuje přiváděné množství vzduchu.
3. Způsob podle nároku 1 a 2, vyznačený tím, že se při kolísajícím množství produkovaného kyslíku jak poměr zpětného toku tak také prosazení v nízkotlakém stupni udržují v podstatě konstantní.
4. Způsob podle nároku 1 až 3, vyznačený tím, že se ze střední části nízkotlakého stupně odebírá argon obsahující kyslíkatá frakce a dělí se v rektifikaci surového argonu na surový argon a na zbytkovou frakci.
5. Zařízení pro provádění způsobu podle nároků 1 až 4 se dvoustupňovou rektifikační kolonou, sestávající z tlakové kolony a z nízkotlakové kolony se společným kondenzátorem (odparkou, z dusíkové nádoby, spojené potrubím pro dusík s nízkotlakým stupněm a s tlakovým stupněm a z kyslíkové nádoby, spojené potrubím pro kyslík s nízkotlakým stupněm, vyznačené tím, že zahrnuje nádobu (40) pro kapalný vzduch, přičemž potrubí (12) spojuje jímku tlakového stupně (10) a nádobu (40) pro kapalný vzduch a další potrubí (41, 13a; 42, 13b) spojuje nádobu (40) pro kapalný vzduch s nízkotlakým stupněm (11).
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačené tím, že má měřicí zařízení (122, 123) pro stav kapaliny v jímce tlakového stupně (10) a nízkotlakového stupně (11), měřicí zařízení (124) pro průtok v potrubí (14) pro dusík mezi tlakovým stupněm (10) a dusíkovou nádobou (35), škrticí zařízení (132, 133, 134) k řízení průtoku v potrubí (12) pro kapalný vzduch, v potrubí (30) pro kyslík a v potrubí (14) pro dusík a regulační zařízení, které je spojeno s měřicím zařízením (122, 123, 124) a řídí škrticí zařízení (132, 133, 134).
CS902111A 1989-04-27 1990-04-26 Process and apparatus for air low-temperature disintegration with variable production of oxygen CZ277911B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3913880A DE3913880A1 (de) 1989-04-27 1989-04-27 Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS9002111A2 CS9002111A2 (en) 1991-08-13
CZ277911B6 true CZ277911B6 (en) 1993-06-16

Family

ID=6379570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS902111A CZ277911B6 (en) 1989-04-27 1990-04-26 Process and apparatus for air low-temperature disintegration with variable production of oxygen

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5084081A (cs)
EP (1) EP0399197B1 (cs)
JP (1) JP3048373B2 (cs)
AT (1) ATE77687T1 (cs)
AU (1) AU627869B2 (cs)
CA (1) CA2015458C (cs)
CZ (1) CZ277911B6 (cs)
DE (2) DE3913880A1 (cs)
ES (1) ES2033556T3 (cs)
HU (1) HU207154B (cs)
RU (1) RU1838732C (cs)
UA (1) UA19155A (cs)
ZA (1) ZA903182B (cs)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2670278B1 (fr) * 1990-12-06 1993-01-22 Air Liquide Procede et installation de distillation d'air en regime variable de production d'oxygene gazeux.
DE4040389C2 (de) * 1990-12-17 1994-03-03 Air Prod Gmbh Verfahren zur Vermeidung oder Verringerung von störfallbedingten Zeitverzögerungen bei der Lösungsmittelrückgewinnung aus Fertigungsprozessen
US5224336A (en) * 1991-06-20 1993-07-06 Air Products And Chemicals, Inc. Process and system for controlling a cryogenic air separation unit during rapid changes in production
US5133790A (en) * 1991-06-24 1992-07-28 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic rectification method for producing refined argon
FR2681415B1 (fr) * 1991-09-18 1999-01-29 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous haute pression par distillation d'air.
US5257504A (en) * 1992-02-18 1993-11-02 Air Products And Chemicals, Inc. Multiple reboiler, double column, elevated pressure air separation cycles and their integration with gas turbines
CN1071444C (zh) * 1992-02-21 2001-09-19 普拉塞尔技术有限公司 生产气体氧的低温空气分离系统
FR2694383B1 (fr) * 1992-07-29 1994-09-16 Air Liquide Production et installation de production d'azote gazeux à plusieurs puretés différentes.
FR2697620B1 (fr) * 1992-10-30 1994-12-23 Air Liquide Procédé et installation de production d'azote gazeux à débit variable.
FR2704632B1 (fr) * 1993-04-29 1995-06-23 Air Liquide Procede et installation pour la separation de l'air.
FR2706195B1 (fr) * 1993-06-07 1995-07-28 Air Liquide Procédé et unité de fourniture d'un gaz sous pression à une installation consommatrice d'un constituant de l'air.
US5471843A (en) * 1993-06-18 1995-12-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the production of oxygen and/or nitrogen under pressure at variable flow rate
FR2706595B1 (fr) * 1993-06-18 1995-08-18 Air Liquide Procédé et installation de production d'oxygène et/ou d'azote sous pression à débit variable.
US6082136A (en) * 1993-11-12 2000-07-04 Daido Hoxan Inc. Oxygen gas manufacturing equipment
FR2716816B1 (fr) * 1994-03-02 1996-05-03 Air Liquide Procédé de redémarrage d'une colonne auxiliaire de séparation argon/oxygène par distillation, et installation correspondante.
DE4415747C2 (de) * 1994-05-04 1996-04-25 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
US5431023A (en) * 1994-05-13 1995-07-11 Praxair Technology, Inc. Process for the recovery of oxygen from a cryogenic air separation system
US5406800A (en) * 1994-05-27 1995-04-18 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system capacity control method
FR2723184B1 (fr) * 1994-07-29 1996-09-06 Grenier Maurice Procede et installation de production d'oxygene gazeux sous pression a debit variable
US5522224A (en) * 1994-08-15 1996-06-04 Praxair Technology, Inc. Model predictive control method for an air-separation system
DE19526785C1 (de) * 1995-07-21 1997-02-20 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur variablen Erzeugung eines gasförmigen Druckprodukts
JP3447437B2 (ja) * 1995-07-26 2003-09-16 日本エア・リキード株式会社 高純度窒素ガス製造装置
GB9521996D0 (en) * 1995-10-27 1996-01-03 Boc Group Plc Air separation
US5666823A (en) * 1996-01-31 1997-09-16 Air Products And Chemicals, Inc. High pressure combustion turbine and air separation system integration
US5682763A (en) * 1996-10-25 1997-11-04 Air Products And Chemicals, Inc. Ultra high purity oxygen distillation unit integrated with ultra high purity nitrogen purifier
FR2757282B1 (fr) * 1996-12-12 2006-06-23 Air Liquide Procede et installation de fourniture d'un debit variable d'un gaz de l'air
US5778700A (en) * 1997-04-30 1998-07-14 The Boc Group, Inc. Method of producing gaseous oxygen at variable rate
DE19748966B4 (de) * 1997-11-06 2008-09-04 Air Liquide Deutschland Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung und Lagerung von flüssiger Luft
US5996373A (en) * 1998-02-04 1999-12-07 L'air Liquide, Societe Ananyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Cryogenic air separation process and apparatus
DE19815885A1 (de) * 1998-04-08 1999-10-14 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von gasförmigem Druckprodukt bei der Tieftemperaturzerlegung von Luft
US5983668A (en) * 1998-04-29 1999-11-16 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation unit feed flow control in an IGCC power generation system
US6006546A (en) * 1998-04-29 1999-12-28 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen purity control in the air separation unit of an IGCC power generation system
US6082135A (en) * 1999-01-29 2000-07-04 The Boc Group, Inc. Air separation method and apparatus to produce an oxygen product
DE19912155C5 (de) * 1999-03-18 2005-09-01 Air Liquide Deutschland Gmbh Kryogener vakuumisolierter Sauerstoff-Generator
US6182471B1 (en) * 1999-06-28 2001-02-06 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing oxygen product at a non-constant rate
US6233970B1 (en) * 1999-11-09 2001-05-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process for delivery of oxygen at a variable rate
US6357259B1 (en) * 2000-09-29 2002-03-19 The Boc Group, Inc. Air separation method to produce gaseous product
KR20020024169A (ko) * 2002-01-23 2002-03-29 황재원 캡모자 분실방지 밴드
US20030213688A1 (en) * 2002-03-26 2003-11-20 Wang Baechen Benson Process control of a distillation column
FR2842124B1 (fr) * 2002-07-09 2005-03-25 Air Liquide Procede de conduite d'une installation de production de gaz alimentee en electricite et cette installation de production
DE10249383A1 (de) * 2002-10-23 2004-05-06 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur variablen Erzeugung von Sauerstoff durch Tieftemperatur-Zerlegung von Luft
US7228715B2 (en) 2003-12-23 2007-06-12 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Cryogenic air separation process and apparatus
US7272954B2 (en) * 2004-07-14 2007-09-25 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Proceded Georges Claude Low temperature air separation process for producing pressurized gaseous product
US7555918B1 (en) * 2006-05-24 2009-07-07 Cosmodyne, LLC Liquid production modulation in self-refrigerated cryogenic nitrogen gas generators
US20080115531A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Bao Ha Cryogenic Air Separation Process and Apparatus
FR2929697B1 (fr) * 2008-04-07 2010-05-07 Air Liquide Procede de production d'azote gazeux variable et d'oxygene gazeux variable par distillation d'air
CN103282733B (zh) * 2010-07-05 2015-11-25 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 通过低温蒸馏分离空气的设备和方法
EP2598815A2 (en) * 2010-07-28 2013-06-05 Air Products and Chemicals, Inc. Integrated liquid storage
CN102072612B (zh) * 2010-10-19 2013-05-29 上海加力气体有限公司 N型模式节能制气方法
DE102012006746A1 (de) 2012-04-03 2013-10-10 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie
WO2014154361A2 (de) * 2013-03-28 2014-10-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von gasförmigem drucksauerstoff mit variablem energieverbrauch
CN104501529B (zh) * 2014-12-23 2017-04-12 首钢水城钢铁（集团）有限责任公司 一种粗氩泵倒换装置及其倒换方法
CN110869687B (zh) 2017-05-16 2021-11-09 特伦斯·J·埃伯特 液化气体用装置和工艺
US10914517B2 (en) * 2018-11-16 2021-02-09 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for utilizing waste air to improve the capacity of an existing air separation unit
JP7460973B2 (ja) * 2020-03-05 2024-04-03 日本エア・リキード合同会社 空気分離装置
CN114593358A (zh) * 2022-01-21 2022-06-07 杭州制氧机集团股份有限公司 一种与空分装置耦合进行储能生产的方法及其装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU35763A1 (cs) * 1957-02-13
US3174293A (en) * 1960-11-14 1965-03-23 Linde Eismasch Ag System for providing gas separation products at varying rates
FR1267502A (fr) * 1960-09-12 1961-07-21 Lindes Eismaschinen Ag Zweigni Procédé et installation pour la décomposition de gaz en cas de grandes variations de la charge
US3411308A (en) * 1967-01-03 1968-11-19 Phillips Petroleum Co Method and apparatus for controlling by a material balance the bottoms flow rate in a fractional distillation system
US3605422A (en) * 1968-02-28 1971-09-20 Air Prod & Chem Low temperature frocess for the separation of gaseous mixtures
IN153160B (cs) * 1979-07-12 1984-06-09 Petrocarbon Dev Ltd
US4345925A (en) * 1980-11-26 1982-08-24 Union Carbide Corporation Process for the production of high pressure oxygen gas
GB2125949B (en) * 1982-08-24 1985-09-11 Air Prod & Chem Plant for producing gaseous oxygen
US4604116A (en) * 1982-09-13 1986-08-05 Erickson Donald C High pressure oxygen pumped LOX rectifier
GB2129115B (en) * 1982-10-27 1986-03-12 Air Prod & Chem Producing gaseous nitrogen
JPS61190277A (ja) * 1985-02-16 1986-08-23 大同酸素株式会社 高純度窒素および酸素ガス製造装置
FR2584803B1 (fr) * 1985-07-15 1991-10-18 Air Liquide Procede et installation de distillation d'air
US4732595A (en) * 1985-08-23 1988-03-22 Daidousanso Co., Ltd. Oxygen gas production apparatus
US4702757A (en) * 1986-08-20 1987-10-27 Air Products And Chemicals, Inc. Dual air pressure cycle to produce low purity oxygen
GB8620754D0 (en) * 1986-08-28 1986-10-08 Boc Group Plc Air separation
GB2198514B (en) * 1986-11-24 1990-09-19 Boc Group Plc Air separation
DE3722746A1 (de) * 1987-07-09 1989-01-19 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation
US4780118A (en) * 1987-07-28 1988-10-25 Union Carbide Corporation Process and apparatus to produce ultra high purity oxygen from a liquid feed
US4869741A (en) * 1988-05-13 1989-09-26 Air Products And Chemicals, Inc. Ultra pure liquid oxygen cycle
EP0383994A3 (de) * 1989-02-23 1990-11-07 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Luftzerlegung durch Rektifikation

Also Published As

Publication number Publication date
JP3048373B2 (ja) 2000-06-05
JPH0363490A (ja) 1991-03-19
HUT54310A (en) 1991-02-28
ATE77687T1 (de) 1992-07-15
HU207154B (en) 1993-03-01
EP0399197B1 (de) 1992-06-24
CA2015458C (en) 1998-09-29
EP0399197A1 (de) 1990-11-28
CA2015458A1 (en) 1990-10-27
AU627869B2 (en) 1992-09-03
HU902576D0 (en) 1990-08-28
US5084081A (en) 1992-01-28
AU5398390A (en) 1990-11-01
ZA903182B (en) 1991-04-24
CS9002111A2 (en) 1991-08-13
ES2033556T3 (es) 1993-03-16
DE3913880A1 (de) 1990-10-31
RU1838732C (ru) 1993-08-30
DE59000177D1 (de) 1992-07-30
UA19155A (uk) 1997-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ277911B6 (en) Process and apparatus for air low-temperature disintegration with variable production of oxygen
US5953937A (en) Process and apparatus for the variable production of a gaseous pressurized product
US5137558A (en) Liquefied natural gas refrigeration transfer to a cryogenics air separation unit using high presure nitrogen stream
US5141543A (en) Use of liquefied natural gas (LNG) coupled with a cold expander to produce liquid nitrogen
US5566556A (en) Process and unit for supplying a gas under pressure to an installation that consumes a constituent of air
KR20210033431A (ko) 고순도 산소 생산 시스템
US4529425A (en) Plant for producing gaseous oxygen
JP3457949B2 (ja) 集中ガス化器と結合させた極低温空気分離ユニットの酸素発生方法及び装置
US4526595A (en) Plant for producing gaseous nitrogen
JP6900241B2 (ja) ガス製造システム
US5941098A (en) Method and plant for supplying a variable flow rate of a gas from air
MXPA98000557A (es) Procedimiento y dispositivo para la produccion decantidades variables de un producto gaseosopresurizado
JPH08233458A (ja) 低温空気分離方法及び装置
CN1119607C (zh) 可变流速的情况下生产加压气态氧的方法和装置
JPH04283390A (ja) 可変量のガス状酸素を製造する空気精留方法及び設備
KR20160030400A (ko) 가변 에너지 소비시 공기의 저온 분리에 의한 산소 발생 방법 및 장치
US4566887A (en) Production of pure nitrogen
US3058315A (en) Process for supplying a gaseous product to meet a fluctuating demand
US20020121106A1 (en) Three-column system for the low-temperature fractionation of air
US6357259B1 (en) Air separation method to produce gaseous product
GB2069119A (en) Refrigeration process
CN101595356B (zh) 通过低温蒸馏分离气体混合物的方法和装置
US2990689A (en) Method and apparatus for the production of argon
US3273349A (en) Variable demand air rectification plant with recycle
JP3095238B2 (ja) 超高純度窒素製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20010426