CZ40999A3

CZ40999A3 - Zařízení na destilaci vzduchu s větším množstvím kryogenických destilačních jednotek stejného typu

Info

Publication number: CZ40999A3
Application number: CZ99409A
Authority: CZ
Inventors: Alain Guillard; Bernard Saulnier
Original assignee: L´Air Liquide, Société Anonyme Pour L´Etude Et L´Exploitation Des Procédés Georges Claude
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 1999-11-17
Also published as: US6128921A; BR9904194A; AU1472499A; GB2334084A; FR2774753B1; DE19904527A1; JPH11264658A; FR2774753A1; DE19904527B4; GB2334084B; AU738523B2; GB9902621D0

Description

Zařízení na destilaci vzduchu s větším množstvím kryogenických destilačních jednotek stejného typu

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení na destilaci vzduchu, které obsahuje větší množství kryogenických destilačních jednotek a prostředků pro tepelnou izolaci těchto destilačních jednotek.

Vynález se zejména týká destilace velkého množství vzduchu ve dvojitých kolonách.

Dosavadní stav techniky

Rozměry dvojitých destilačních kolon, zejména jejich maximální průměry, odpovídající jejich nízkotlakým kolonám, se zvyšují se zvyšující se kapacitou, kterou jsou schopny destilovat.

Nad určitou kapacitu vzduchu, obvykle 600 000 m³ (stp)/h, pak rozměry dvojité kolony obecně již neumožňují přepravu této kolony.

Byla vytvořena dvě řešení, týkající se konstrukce zařízení na destilaci vzduchu, schopného zpracovávat velké objemy vzduchu na určitém průmyslovém místě, které je vzdáleno od pracoviště společnosti, kde je kolona konstruována a vyráběna.

• · « · · *

První takovéto řešení spočívá ve vytvoření dílny na konstrukci a výrobu kolony přímo na průmyslovém místě za účelem vytvoření jedné dvojité kolony, mající rozměry postačující pro zpracovávání požadovaného objemu vzduchu.

Toto řešení vyžaduje provádění celé řady pomocných výpočtů, v důsledku čehož bylo zjištěno, že je velmi nákladné.

Druhé řešení spočívá v tom, že se v příslušné dílně vyrobí větší množství dvojitých destilačních kolon, jejichž rozměry umožňují, aby byly přepravovány, načež se tyto destilační komory přepraví na příslušné průmyslové místo, kde se nainstalují paralelně jako odpovídající počet jednotlivých destilačních jednotek, umožňujících dosáhnout požadované kapacity zpracovávaného množství vzduchu.

Každá dvojitá kolona, instalovaná na průmyslovém místě, je tak připojena ke svému vlastnímu zařízení na čištění vzduchu, ke své vlastní teplosměnné lince, přičemž je obklopena svou vlastní tepelně izolační stěnou, takže je vytvořeno takové množství chladicích skříní, kolik je dvojitých kolon. Takovéto řešení je rovněž velmi nákladné.

V patentovém spise GB-A-1 216 192 je popisován systém, určený pro destilaci vzduchu za účelem vytváření oddělených proudů kyslíku, majících různé čistoty, a to s využitím středotlaké kolony k vytváření zpětných proudů pro dvě nízkotlaké kolony. Středotlaká kolona je tepelně propojena s jednou z nízkotlakých kolon prostřednictvím převařovacího kotle či kondenzátoru. Do této kolony je přídavně přiváděn expandovaný vzduch.

• · · ·

Podstata vynálezu

Úkolem tohoto vynálezu je vyvinout zařízení na destilaci vzduchu, které by obsahovalo větší množství kryogenických destilačních jednotek stejného typu, a které by vyžadovalo pouze nízké konstrukční a výrobní náklady.

Za tímto účelem je předmětem tohoto vynálezu zařízení na destilaci vzduchu s větším množstvím kryogenických destilačních jednotek, obsahující dále prostředky pro tepelnou izolaci těchto destilačních jednotek, přívodní vzduchové potrubí pro přívod vzduchu alespoň do jedné destilační jednotky, tepelně izolační prostředky, obsahující společnou tepelně izolační stěnu, obklopující alespoň první a druhou destilační jednotku, první a druhé potrubí pro odebírání produktového proudu z první a druhé destilační jednotky a prostředky pro vytváření jediného produktového proudu z proudů v prvním a druhém potrubí. Podstata tohoto zařízení na destilaci vzduchu spočívá v tom, že zde nejsou žádné expanzní prostředky, vykonávající vnější práci, nebo kompresory, uspořádané v prvním a druhém potrubí.

V souladu s určitým výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu může zařízení na destilaci vzduchu obsahovat jeden nebo více z následujících charakteristických znaků, vzatých odděleně nebo v jakékoliv technicky proveditelné kombinaci:

- destilační jednotky jsou připojeny k alespoň jednomu potrubí pro přívod vzduchu prostřednictvím prostředků pro předběžné zpracovávání vzduchu, který má být destilován, přičemž tyto prostředky pro předběžné zpracovávání vzduchu obsahují alespoň jednu společnou předběžně zpracovávací • · jednotku, ke které jsou paralelně připojeny alespoň dvě z destílačních jednotek,

- alespoň jednou společnou předběžně zpracovávací jednotkou je zařízení na čištění vzduchu,

- alespoň jednou společnou předběžně zpracovávací jednotkou je teplosměnná linka pro ochlazování vzduchu, který má být destilován,

- každá z destilačních jednotek je připojena k alespoň jednomu teplosměnnému tělesu, přičemž jsou tato teplosměnná tělesa obklopena společnou tepelně izolační stěnou,

- první destilační jednotky obsahují dvojité destilační kolony, z nichž každá má středotlakou kolonu, nízkotlakou kolonu a odpařovač /kondenzátor, provádějící teplosměnné spojení mezi těmito dvěma kolonami,

- uvedené první destilační jednotky obsahují nízkotlaké kolony, přičemž zařízení rovněž obsahuje alespoň jednu středotlakou kolonu, vybavenou hlavním odpařovačem/kondenzátorem, který je rovněž obklopen společnou tepelně izolační stěnou,

- středotlaká kolona je připojena k potrubí pro přívod vzduchu a nízkotlaké kolony jsou připojeny paralelně k odpařovači/kondenzátoru,

- zařízení rovněž obsahuje prostředky pro skladování alespoň jedné kapalné frakce, vytvářené kryogenickou destilační jednotkou, obklopenou tepelně izolační stěnou, přičemž jsou uvedené skladovací prostředky rovněž obklopeny společnou tepelně izolační stěnou,

- skladovací prostředky obsahují alespoň jednu společnou nádrž pro skladování kapalné frakce, vytvářené uvedenými prvními destilačními jednotkami, ke kteréžto společné nádrži jsou paralelně připojeny alespoň dvě z prvních kryogenických destilačních jednotek,

- alespoň dvě z prvních destilačních jednotek mají rozdílné kapacity,

- alespoň dvěmi z prvních destilačních jednotek jsou kolony, opatřené vnitřní náplní a/nebo distributory kapaliny, které mají různé konstrukce a/nebo hustoty,

- první jednotky obsahují alespoň dvě středotlaké kolony, dvě nízkotlaké kolony a dva odpařovače/kondenzátory, z nichž každý představuje teplosměnné spojení mezí středotlakou kolonou a nízkotlakou kolonou, přičemž tyto odpařovače/kondenzátory mají odlišné konstrukce,

- alespoň dvě z prvních destilačních jednotek jsou uspořádány vedle sebe,

- v jednom z prvních a druhých potrubí je uspořádán expanzní ventil,

- body odebírání proudů v prvním a druhém potrubí jsou proudy, mající stejné základní složky, přičemž rozdíl v procentech, představující tyto základní složky ve dvou proudech, nepřesahuje dvě procenta nebo s výhodou jedno procento a ještě výhodněji pak půl procenta,

- první a druhou jednotkou jsou argonové kolony, do nichž je přiváděn proud, obsahující argon, který je odebírán z dvojité kolony,

- první a druhá jednotka jsou napájeny pouze proudy, které jsou přiváděny do obou jednotek,

- první a druhá jednotka jsou napájeny pouze proudy, které mají stejné základní složky, a které obsahují v podstatě stejné percentuální množství těchto složek (to jest s maximálním rozdílem dvou procent).

Přehled obrázků na výkresech

Předmět tohoto vynálezu bude možno snáze pochopit na základě následujícího popisu, který je zde uváděn pouze ve formě příkladných provedení, a který bude podán s odkazem na přiložené výkresy, kde:

obr. 1 znázorňuje schematický nárysný pohled na první provedení zařízení na destilaci vzduchu podle tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje schematický půdorysný pohled na alternativní provedení zařízení podle obr. 1;

obr. 3 znázorňuje obdobný pohled, jako je na obr. 1, který však zobrazuje druhé provedení zařízení na destilaci vzduchu podle tohoto vynálezu; a obr. 4 znázorňuje schematický půdorysný pohled alternativního provedení zařízení podle obr. 3.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno zařízení 1 na destilaci vzduchu, které obsahuje dvě kryogenické destilační jednotky, které jsou stejného typu, to znamená, že plní stejnou funkci v destilačním procesu, prováděném zařízením jL na destilaci vzduchu, což bude mnohem jasnější z následujícího popisu.

Tyto první a druhá jednotka stejného typu jsou identické a každá z nich obsahuje nízkotlakou kolonu 2 a 3, opatřenou nízkotlakou kolonou 4_ a _5 čistého dusíku o malém průměru neboli minaretem 4 a _5, který leží nad nízkotlakou kolonou 2 a 2 ^a jehož základna je přímo propojena s horní částí nízkotlaké kolony 2 a 3.

Tyto shora uvedené kolony 2 až _5 jsou konstruovány takovým způsobem, že se mohou podílet na destilaci vzduchu o • 0 0 kapacitě zhruba 400 000 m³ (stp)/h každá. Průměry kolon 2 a 3 činí zhruba 6 m.

Zařízení 1^ na destilaci vzduchu dále v podstatě obsahuje středotlakou kryogenickou destilační kolonu _6, odpařovač/kondenzátor Ί_, který leží nad touto středotlakou kryogenickou destilační kolonou 6, dále vzduchový kompresor 8, zařízení 9 na čištění vzduchu absorpcí, hlavní teplosměnnou linku 11, pomocnou teplosměnnou linku 12 neboli „přechlazovač 12, čerpadlo 13, hlavní tepelně izolační stěnu 14 a pomocnou tepelně izolační stěnu 15 . Kolony jsou všechny takové, že mají konstrukční náplň příčně zvlněného typu.

Středotlaká kryogenická destilační kolona 6 je navržena a zkonstruována tak, že se může podílet na destilaci vzduchu o kapacitě dvakrát větší, než odpovídá každé z nízkotlakých kolon 2 a 3, to znamená o kapacitě zhruba 800 000 m³ (stp)/h. Průměr této kolony 6 činí zhruba 7 m.

Nízkotlaké kolony 2_ a 3, na jejichž vrcholech leží „minarety” 4 a 5, jsou uspořádány svisle vedle sebe.

Hlavní tepelně izolační stěna 14 vymezuje jediný objem, který obklopuje dvě nízkotlaké kolony 2 a 3, „minarety” 4_ a 5, středotlakou kryogenickou destilační kolonu 6 a pomocnou teplosměnnou linku 12.

Hlavní teplosměnná linka 11 je obklopena pomocnou tepelně izolační stěnou 15. Tepelně izolační stěny 14 a 15 vymezují každá jednu chladicí skříň.

• · · ·

Plynný vzduch, který má být destilován, a který je přiváděn potrubím 17 pro přívod vzduchu, je stlačen na střední tlak vzduchových kompresorem 8^, poté je vyčištěn v zařízení Ř na čištění vzduchu absorpcí a konečně je ochlazen průchodem přes hlavní teplosměnnou linku 11 až na teplotu blízkou jeho rosnému bodu před jeho přivedením na čelní stranu středotlaké kryogenické destilační kolony 6.

Kapalný kyslík OL, odebíraný ze základny každé z nízkotlakých kolon 2 a 3 a poté shromažďovaný společným potrubím 18, je přiváděn s využitím čerpadla 13, uspořádaného v tomto společném potrubí 18, do odpařovače/kondenzátoru

V tomto odpařovači/kondenzátoru Ί_ se tento kapalný kyslík OL odpařuje kondenzováním dusíku z hlavy středotlaké kryogenické destilační kolony 6. Tento odpařený kyslík je poté odváděn potrubím 19 a poté je rozdělen na dva proudy, z nichž každý je odeslán k základně jedné z nízkotlakých kolon 2 a 3.

„Bohatá kapalina LR (kyslíkem obohacený vzduch), odebíraná ze základny středotlaké kryogenické destilační kolony 6, je přechlazována průchodem přes pomocnou teplosměnnou linku 12, poté je její tlak snížen v tlakovém redukčním ventilu 21, načež je konečně rozdělena do dvou proudů, z nichž každý je vstřikován ve střední úrovni do jedné z nízkotlakých kolon 2 a _3.

„Spodní chudá kapalina LPI (znečištěný dusík), odebíraná ze středního bodu středotlaké kolony 6, je přechlazována průchodem přes pomocnou teplosměnnou linku 12, její tlak je snížen v tlakovém redukčním ventilu 22, načež je • · ···· *· v · • · ♦ ««· · · · · ·· · konečně rozdělena do dvou proudů, z nichž každý je vstřikován do hlavy jedné z nízkotlakých kolon 2 a 3.

„Horní chudá kapalina” LPS (téměř čistý dusík), odebíraná z hlavy středotlaké destilační kolony _6, je přechlazována průchodem přes pomocnou tepíosměnnou linku 12. Tlak této přechlazené kapaliny je poté snižován v tlakovém redukčním ventilu 23, načež je tato kapalina rozdělena do dvou proudů, z nichž každý je přiváděn na vrcholek jednoho z „minaretů” a _5.

Nízkotlaký plynný dusík NG, odebíraný z hlavy každého z „minaretů 4 a 5 je poté shromažďován potrubím 24, prochází přes pomocnou tepíosměnnou linku 12, kde je poprvé ohříván protíproudou nepřímou výměnou tepla s bohatou kapalinou LR, se spodní chudou kapalinou LPI a s horní chudou kapalinou LPS, které procházejí touto pomocnou tepíosměnnou linkou 12.

Tento plynný dusík NG je poté ohříván podruhé průchodem přes hlavní tepíosměnnou linku 11, a to protíproudou nepřímou výměnou tepla se vzduchem, který má být destilován, a který prochází hlavní tepíosměnnou linkou 11. Tento ohřátý plynný dusík NG je poté distribuován produkčním potrubím 26.

Čistý plynný dusík NG nebo „zbytkový dusík NR, odebíraný z vrchní části každé nízkotlaké kolony 2^ a 3 a shromažďovaný potrubím 27, prochází přes pomocnou tepíosměnnou linku 12, kde je poprvé ohříván protíproudou nepřímou výměnou tepla s bohatou kapalinou LR, se spodní chudou kapalinou LPI a s horní chudou kapalinou LPS, které procházejí touto pomocnou tepíosměnnou linkou 12.

Tento čistý plynný dusík NG je poté ohříván podruhé průchodem přes hlavní teplosměnnou linku 11, a to protiproudou nepřímou výměnou tepla se vzduchem, který má být destilován, a který prochází touto hlavní teplosměnnou linkou 11. Tento ohřátý čistý plynný dusík NG je poté distribuován produkčním potrubím 28.

Proudy plynného kyslíku OG, mající v podstatě stejnou čistotu, které jsou odebírány ze základny první nízkotlaké kolony 2 a druhé nízkotlaké kolony .3 prvním a druhým potrubím, jsou směšovány za hlavní teplosměnnou linkou 11, aniž by byly rozpínány nebo stlačovány, a jsou shromažďovány potrubím 29, které přivádí tuto směs do hlavní teplosměnné linky, kde je tento plynný kyslík OG ohříván protiproudou nepřímou výměnou tepla se vzduchem, který má být destilován, a který proudí touto hlavní teplosměnnou linkou 11. Ohřátý plynný kyslík OG je poté distribuován produkčním potrubím 30.

Někdy může být nezbytné rozpínat jeden z proudů plynného kyslíku OG ve ventilu, pokud dojde k malému tlakovému rozdílu.

Zařízení _1 na destilaci vzduchu, které je znázorněno na obr. 1, umožňuje destilovat velkou kapacitu vzduchu o množství zhruba 800 000 m³ (stp)/h. Kromě toho pak rozměry nízkotlakých kolon 2 a 3, na jejichž vrcholcích leží „minarety _4 a 5, stejně jako rozměry středotlaké kryogenické destilační kolony 6 umožňují, aby byly tyto díly vyrobeny v dílně a poté byly dopraveny na místo průmyslového využití zařízení 1 na destilaci vzduchu.

«*

Kromě toho pak středotlaká kryogenická destilační kolona 6, hlavní teplosměnná linka 11, kompresor Í3 a zařízení ý na čistění vzduchu absorpcí představují vybavení pro předběžnou úpravu vzduchu, které je společné pro obě nízkotlaké kolony 2 až 5, a jehož prostřednictvím jsou tyto nízkotlaké kolony připojeny paralelně k potrubí 17 pro přívod vzduchu.

Zařízení 1 na destilaci vzduchu podle obr. 1 má poměrně nízké konstrukční náklady v důsledku společné tepelně izolační stěny 14 a společného vybavení 6, 8, 9 a 11.

U variant provedení předmětu tohoto vynálezu, které nejsou na obrázcích výkresů znázorněny, mají kolony 2. a 3, a 4 a 5 odlišné kapacity a/nebo jsou opatřeny vnitřní náplní a/nebo zařízením na distribucí kapaliny rozdílné konstrukce, a to za účelem umožnění vyšší pružnosti z hlediska produkčních množství tekutin.

Vnitřní náplň tak mohou například tvořit destilační desky a konstrukční náplň „příčně zvlněného typu.

U jiné varianty, která není na výkresech zobrazena, je hlavní teplosměnná linka 11 obsažena v hlavní tepelně izolační stěně 14, přičemž je pomocná tepelně izolační stěna 15 vynechána.

Na obr. 2 je schematicky v půdorysném pohledu znázorněno alternativní provedení zařízení JL na destilaci vzduchu podle obr. 1, které se od provedení podle obr. 1 podstatně liší tím, že je opatřeno dvěma nádržemi 32 a 33 na skladování • φφ*φ · φ • φ φ ·Φ φ φ φ «φ φ φ φ φ φ ·

ΦΦΦ· φ φφ · φ φφ φφφ φφφ φ φ φ φ φφ φ φφφφφ φφ φφ kapalného dusíku při nízkém tlaku, a dvěma nádržemi 34 a 35 na skladování kapalného kyslíku při nízkém tlaku.

Prostřednictvím potrubí 36 a 37 je do každé nádrže 32 a 33 dodávána horní chudá kapalina LPS, která přichází ze středotlaké destilační kolony ý do „minaretu 4 a 5, přičemž je její tlak snižován ve ventilu 23.

Prostřednictvím potrubí 38 a 39 přichází do každé nádrže 34 a 35 kapalný kyslík OL, odebíraný ze základny nízkotlakých kolon 2 a 3.

Hlavní tepelně izolační stěna 14 má v podstatě válcový tvar se svislou osou a kruhovou základnou. Nízkotlaké kolony 2 až 5, nádrže 32 až 35 a pomocná teplosměnná linka 12 jsou uspořádány kompaktně v prostoru hlavní tepelně izolační stěny 14.

Na obr. 3 je znázorněno druhé provedení zařízení 1_ na destilaci vzduchu podle tohoto vynálezu, u kterého jsou první a druhou jednotkou stejného typu, které jsou obklopeny společnou tepelně izolační stěnou 14, dvojité kolony o různých kapacitách, a to zejména vysokokapacitní dvojitá kolona 4 1, která může destilovat vzduch o kapacitě zhruba 600 000 m³ (stp)/h, a která má maximální průměr zhruba 7 m, a nízkokapacitní dvojitá kolona 42, která může destilovat vzduch o kapacitě zhruba 400 000 m³ (stp)/h, která má maximální průměr o velikosti zhruba 6 m.

Každá dvojitá kolona 41 a 42 obsahuje středotlakou kolonu 4 3 a 44, na jejímž vrcholu leží odpařovač/kondenzátor 45 a 46 s nízkotlakou kolonou 47 a 48, > 99 9·

Ί / · 9 999· * 9 9 * · 999 9*9 -L 4 «99 9 9 · *9

9« · 99999 99 99 ležící na jeho vrcholu. Odpařovač/kondenzátor 4 5 a 4 6 je z teplosměnného hlediska propojen se středotlakou kolonou 4 3 a 44 a s nízkotlakou kolonou 47 a 48.

Na rozdíl od zařízení _1 na destilaci vzduchu podle obr. 1 nemají nízkotlaké kolony 47 a 48 „minarety, ležící na jejich vrcholku, přičemž toto zařízení _1 na destilaci vzduchu není opatřeno čerpadlem 13.

Způsob, kterým zařízení 1 na destilací vzduchu podle obr. 3 funguje, se liší od způsobu, kterým funguje zařízení _1 na destilaci vzduchu podle obr. 1, následovně.

Vzduch, ochlazený v hlavní teplosměnné lince, je rozdělen do dvou proudů, které jsou každý přiváděny do základny jedné ze středotlakých kolon 4 3 a 44 . Pro každou dvojitou kolonu 41 a 42 je „bohatá kapalina LR, odebíraná ze základny středotlaké kolony 43 a 44, přiváděna po přechlazení v pomocné teplosměnné lince 12 a po snížení tlaku v tlakovém redukčním ventilu 49 do středního bodu nízkotlaké kolony 4 5 a 46.

Pro každou dvojitou kolonu 41 a 42 je „chudá kapalina LP, odebíraná z hlavy středotlaké kolony 43 a 44, přiváděna po přechlazení průchodem přes pomocnou teplosměnnou linku 12 a po snížení tlaku v tlakovém redukčním ventilu 50 k hlavě nízkotlaké kolony 45 a 46.

První a druhé potrubí odvádí proudy kyslíku, které mají stejnou čistotu nebo mají velmi podobné čistoty, z nízkotlakých kolon první a druhé jednotky. Tyto proudy jsou směšovány bez jakékoliv expanze (popřípadě může být použito

4« 4

4· ·· ventilové expanze) nebo komprese a poté jsou ochlazovány jako jediný proud 29 v hlavní teplosměnné lince 11.

Proudy dusíku, které mají stejnou čistotu nebo které mají velmi podobné čistoty, mohou být odváděny ze středotlakých nebo z nízkotlakých kolon jednotek 41 a 42, dále směšovány a zasílány do výměníku jako jediný proud.

Zařízení JL na destilaci vzduchu, znázorněné na obr. 3, umožňuje, aby byly problémy, uvedené v úvodu tohoto popisu, řešeny obdobným způsobem, jako u zařízení 1. na destilaci vzduchu podle obr. 1.

Obdobným způsobem, jako zařízení 1 na destilaci vzduchu podle obr. 1 pak zařízení 1^ na destilaci vzduchu podle obr. 3 rovněž umožňuje, aby byly shora uvedené problémy uspokojivě vyřešeny.

Kromě toho pak rozdíl v kapacitě dvojitých kolon 41 a 42 umožňuje vyrábět plynný kyslík OG, a pokud je z hlavy středotlakých kolon 43 a 44 odváděn dusík při vhodném středním tlaku, lze docílit vyšší pružnosti z hlediska kapacity.

U zařízení 1 na destilaci vzduchu podle obr. 3 jsou rozvodná potrubí (neznázorněno) uspořádána na vstupu a na výstupu hlavní teplosměnné linky 11, takže veškerá tělesa tepelných výměníků (neznázorněno), která tato hlavní teplosměnná linka 11 obsahuje, jsou společná pro dvojité kolony 41 a 42.

fcfcfc t fc fc · fc v ·· fc« »·· fcfcfc fcfcfc 4 t fcfcfc fc fcfcfc· · fc 1 | « «fcfcfc fcfcfc V fc fcfcfc fc fc 1

I · fc fc fc · · 4 fc« fc fcfcfc·· · fcfc varianty provedení, která není na obrázcích znázorněna, pak tato rozvodná potrubí chybějí, některá z těles výměníků hlavní teplosměnné linky 11 jsou přiřazena ke dvojité koloně 41, přičemž zbytek výměníkových těles hlavní teplosměnné linky 11 je přiřazen ke dvojité koloně 42, a přičemž jsou všechna výměníková tělesa obklopena tepelně která je izolační stěnou 15, společná.

pro všechna tato tělesa znázorněn variantu 3, přičemž

Na obr. 4 je schematicky zobrazuje vzduchu podle obr. přítomností „minaretů půdorysný pohled, který zařízení _1 na destilaci se tato variant liší a 52, ležících na vrcholu každé z nízkotlakých kolon 45 a 4 6, a dále přítomností společné nádrže 53 na skladování kapalného dusíku při nízkém tlaku a společné nádrže 54 na skladování kapalného kyslíku při nízkém tlaku.

Prostřednictvím potrubí 55 a 56 je do společné nádrže 53 přiváděna horní chudá kapalina LP5, která přichází z každé středotlaké kolony 4 3 a 4 4 do „minaretu 51 a 52, a jejíž tlak je snížen.

Prostřednictvím potrubí 57 a 58 je do společné nádrže 54 přiváděn kapalný kyslík OL, odebíraný ze základny každé nízkotlaké kolony 43 a 44.

Kolony 41, 42, 51 a 52, společné nádrže 53 a 54 a pomocná teplosměnné linka 12 jsou uspořádány kompaktně v rámci tepelně izolační stěny 14, která má v podstatě válcový tvar se svislou osou a se čtvercovou nebo obdélníkovou základnou. Za tímto účelem pak v půdoryse dvojité kolony «9 · · ·♦·· ··

BBB · Β Β ΒΒ* * Β * Β β · ·♦» Β Β « • ·»»··»· Β · Β ΒΒΒ

ΒΒΒ > Β Β · ·* Β »»14* Β Β ΒΒ zaujímají přiléhající rohy společné stěny 14, nádrže 53 a 54 zaujímají další dva rohy a teplosměnná linka 12 leží ve středové oblasti čtverce nebo obdélníka.

U varianty provedení, která není na výkresech znázorněna jsou odpařovače/kondenzátory 4 5 a 4 6 odlišné konstrukce, přičemž jeden může být například lázní kapalného kyslíku a odpařovač/kondenzátor s druhý může být odpařovač/kondenzátor se skrápěním kapalným kyslíkem.

Je zcela pochopitelné, že předmět tohoto vynálezu je možno daleko obecněji uplatnit u všech kryogenických destilačních jednotek, zapojených paralelně a podílejících se na destilaci vzduchu, přičemž společná tepelně izolační stěna může být opatřena jiným vybavením, než které bylo popsáno u shora uvedeného příkladného provedení.

Společná tepelně izolační stěna tak může obklopovat destilační kolony, podílející se na výrobě argonu, které mohou nebo nemusejí být uspořádány paralelně a/nebo rozděleny do několika úseků.

První a druhou kolonou mohou alternativně být směšovací kolony nebo mezilehlé kolony skrápěcího systému nebo jednotlivé kolony.

Ve všech případech je uspořádání různých prvků zařízení v rámci hlavní tepelně izolační stěny 14 voleno tak, aby byly minimalizovány tlakové ztráty ve spojovacích potrubích.

• * · fc • fc · • · · · « · · · · · « · · · fc · · · · · · · * fc ·····» · · * fc·· ··· • fcfc fcfcfc · · •fc ·fc fc·· fcfc ··

Seznam vztahových značek zařízení 1 na destilaci vzduchu nízkotlaká kolona nízkotlaká kolona nízkotlaká kolona čistého dusíku o malém průměru „minaret” nízkotlaká kolona čistého dusíku o malém průměru „minaret” středotlaká kryogenická destilační kolona odpařovač/kondenzátor vzduchový kompresor zařízení 9 na čištění vzduchu absorpcí hlavní teplosměnná linka pomocná teplosměnná linka „přechlazovač” čerpadlo hlavní tepelně izolační stěna pomocná tepelně izolační stěna potrubí 17 pro přívod vzduchu společné potrubí potrubí tlakový redukční ventil tlakový redukční ventil tlakový redukční ventil potrubí produkční potrubí potrubí produkční potrubí • *

-	potrubí
-	jediný proud
-	produkční potrubí
-	nádrž na skladování kapalného dusíku při
	nízkém tlaku
-	nádrž na skladování kapalného dusíku při
	nízkém tlaku
-	nádrž na skladování kapalného kyslíku při
	nízkém tlaku
-	nádrž na skladování kapalného kyslíku při
	nízkém tlaku
-	potrubí
-	potrubí
-	potrubí
-	potrubí

dvojitá kolona jednotka dvojitá kolona jednotka středotlaká kolona nízkotlaká kolona středotlaká kolona nízkotlaká kolona odpařovač/kondenzátor nízkotlaká kolona odpařovač/kondenzátor nízkotlaká kolona nízkotlaká kolona nízkotlaká kolona tlakový redukční ventil tlakový redukční ventil „minaret

52	-	„minaret
53	—	společná nádrž na skladování kapalného dusíku při nízkém tlaku
54	—	společná nádrž na skladování kapalného kyslíku při nízkém tlaku
55	-	potrubí
56	-	potrubí
57	-	potrubí
58	-	potrubí
LPS	-	horní chudá kapalina (téměř čistý dusík)
NG	-	plynný dusík
LPI	-	spodní chudá kapalina (nečištěný dusík)
NR	-	„zbytkový dusík
OG	-	plynný kyslík
OL	-	kapalný .kyslík
LR	-	bohatá kapalina (kyslíkem obohacený vzduch)
NL	-	kapalný dusík
LP	-	chudá kapalina
AIR	—	vzduch

·· «««*

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY

1. Zařízení (1) na destilaci vzduchu s větším množstvím kryogenických destilačních jednotek (2 až 5; 41, 42; 41, 42, 51, 52), obsahující dále prostředky (14) pro tepelnou izolaci těchto destilačních jednotek, přívodní vzduchové potrubí pro přívod vzduchu alespoň do jedné destilační jednotky, tepelně izolační prostředky, obsahující společnou tepelně izolační stěnu (14), obklopující alespoň první a druhou destilační jednotku (2 až 5; 41, 42; 41, 42, 51, 52), první a druhé potrubí pro odebírání produktového proudu z první a druhé destilační jednotky a prostředky (29) pro vytváření jediného produktového proudu z proudů v prvním a druhém potrubí, vyznačující se tím, že zde nejsou žádné expanzní prostředky, vykonávající vnější práci, nebo kompresory, uspořádané v prvním a druhém potrubí.
2. Zařízení podle nároku 1 vyznačující se tím, že alespoň destilační jednotky jsou připojeny k alespoň jednomu potrubí (17) pro přívod vzduchu prostřednictvím prostředků (6, 8, 9, 11; 8, 9, 11) pro předběžné zpracovávání vzduchu, který má být destilován, přičemž tyto prostředky pro předběžné zpracování obsahují alespoň jednu společnou předběžně zpracovatelskou jednotku (6, 8, 9, 11; 8, 9, 11), ke které jsou paralelně připojeny alespoň dvě z destilačních jednotek (2 až 5; 41, 42; 41, 42, 51, 52).
3. Zařízení podle nároku 2 vyznačující se tím, že alespoň jednou společnou předběžně zpracovatelskou jednotkou je zařízení (9) na čištění vzduchu.

• · • « · * ·
4. Zařízení podle nároku 2 nebo 3 vyznačující se tím, že alespoň jednou společnou předběžně zpracovatelskou jednotkou je teplosměnná linka (11) pro chlazení vzduchu, který má být destilován.
5. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3 vyznačující se tím, že každá z destilačních jednotek je připojena k alespoň jednomu tělesu tepelného výměníku, přičemž jsou tato tělesa tepelných výměníku obklopena společnou tepelně izolační stěnou (15).
6. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5 vyznačující se tím, že první a druhá destilační kolona obsahují dvojité destilační kolony (41, 42), z nichž každá má středotlakou kolonu (43, 44), nízkotlakou kolonu (47, 48) a odpařovač/kondenzátor (45, 46),

vytvářející teplosměnné spojení mezi těmito dvěma kolonami. 7. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5 vyznačuj ící se t í m , že první a druhá

destilační jednotka obsahuje nízkotlaké kolony (2 až 5) , a dále tím, že zařízení rovněž obsahuje alespoň jednu středotlakou kolonu (6), vybavenou odpařovačem/kondenzátorem (
7), které jsou rovněž obklopeny společnou tepelně izolační stěnou (14), přičemž je středotlaká kolona (6) připojena k potrubí (17) pro přívod vzduchu, zatímco nízkotlaké kolony (2 až 5) jsou paralelně připojeny k odpařovači/kondenzátoru (7).
8. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7 vyznačující se tím, že rovněž obsahuje prostředky (32 až 35; 53, 54) pro skladování alespoň jedné » · · · kapalné frakce, vyráběné kryogenickou destilační jednotkou, obklopenou tepelně izolační stěnou (14) , přičemž jsou uvedené skladovací prostředky rovněž obklopeny společnou tepelně izolační stěnou.
9. Zařízení podle nároku 8 vyznačující se tím, že skladovací prostředky obsahují alespoň jednu společnou nádrž (53, 54) pro skladování kapalné frakce, vyráběné uvedenými prvními destilačními jednotkami (41, 42, 51, 52), ke kteréžto nádrži jsou paralelně připojeny první a druhé z prvních kryogenických destilačních jednotek (41, 42, 51, 52) .
10. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9 vyznačující se tím, že první a druhá destilační jednotka mají rozdílné kapacity.
11. Zařízení podle kteréhokoliv z vyznačuj ící tím, ze nároků první až 10 druhou destilační jednotkou jsou kolony, opatřené vnitřní náplní odlišné konstrukce a/nebo hustoty a/nebo distributory kapaliny rozdílné konstrukce.

vyznačuj ící tím, dvě nízkotlaké kolony (47, ze

nároků 1 až 11 první a druhá kolony (43, 44) , 48) a dva každý představuje

teplosměnné spojení mezi středotlakou kolonou a nízkotlakou kolonou, přičemž tyto odpařovače/kondenzátory (45, 46) mají odlišné konstrukce.
13. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12 vyznačující se tím, že alespoň první a druhá destilační jednotka jsou uspořádány vzájemně vedle sebe.
14. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 13 vyznačující se tím, že v jednom prvním nebo druhém potrubí je uspořádán expanzní ventil.
15. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 14 vyznačující se tím, že body odebírání proudů v prvním a druhém potrubí jsou proudy, mající stejné základní složky, přičemž rozdíl v procentech, představující tyto základní složky ve dvou proudech, nepřesahuje dvě procenta.
16. Zařízení podle nároku 15 vyznačující se tím, že rozdíl v procentech mezi základními složkami dvou proudů nepřesahuje jedno procento.
17. Zařízení podle nároku 1 vyznačující se tím, že první a druhou jednotkou jsou argonové kolony, napájené proudem obsahujícím argon, odebíraným z dvojité kolony, směšovací kolony, napájené proudem z nízkotlaké kolony dvojité kolony nebo středotlakých kolon skrápěcích kolon nebo jednotlivých kolon.
18. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 17 vyznačující se tím, že produktovým proudem je kyslík, dusík nebo argon.

• * · ·
19. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 18 vyznačující se tím, že první a druhá jednotka jsou napájeny pouze proudy, které jsou přiváděny do obou jednotek.
20. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 19 vyznačující se tím, že první a druhá jednotka jsou napájeny pouze dvojicemi proudů, které mají stejné základní složky, z nichž jeden je přiváděn do každé jednotky a obsahuje percentuální množství této složky, lišící se nejvýše o dvě procenta.
21. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že vzduch je přiváděn do první a do druhé kolony.
22. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 20 vyznačující se tím, že alespoň jedna kapalina, odvozená ze vzduchu, a nikoliv vzduch, je přiváděna do první a/nebo druhé kolony.