DE10155383A1 - Method and device for the low-temperature separation of air - Google Patents

Method and device for the low-temperature separation of air

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DE10155383A1
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Thorsten Moeller
Joachim Krey
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft zur Gewinnung von Sauerstoff und/oder Stickstoff und/oder Argon, bei dem aus gereinigter, verdichteter und in zwei Teilströmen aufgeteilter sowie mit Prozessströmen gekühlter Luft Sauerstoff-, Stickstoff- und Argonprodukte rektifiziert, die anschließend extern oder mittels Innenverdichtung auf den erforderlichen Druck gebracht und mit Prozessströmen zumindest teilweise verdampft werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dadurch, dass der in dem Wärmetauschernetzwerk (5) vorgekühlte Teilstrom (9) der Luft (1) in einem Sumpfverdampfer (14) der Drucksäule (7) mit Sumpfflüssigkeit (8) bis auf eine Temperatur, die ca. 1,5 bis 2,5 DEG K über der Temperatur der Sumpfflüssigkeit (8) der Drucksäule (7) liegt, abgekühlt und anschließend der aus der Drucksäule (7) abgezogene Teilstrom (9a) arbeitsleistend auf das Druckniveau der Drucksäule (7) entspannt als überwiegend flüssiger Teilstrom (9b) in die Druck- und Niederdrucksäule (7, 11) eingespeist wird, eine wirtschaftliche Tieftemperaturzerlegung von Luft mit höheren Produktausbeuten bei verringertem Energieaufwand ermöglicht.The invention relates to a method and a device for the low-temperature separation of air for the production of oxygen and / or nitrogen and / or argon, in which oxygen, nitrogen and argon products are rectified from purified, compressed and divided into two partial streams and cooled with process streams. which are then brought to the required pressure externally or by means of internal compression and are at least partially evaporated with process streams. DOLLAR A According to the invention, the partial flow (9) of air (1) precooled in the heat exchanger network (5) in a sump evaporator (14) of the pressure column (7) with sump liquid (8) to a temperature which is approx. 5 to 2.5 ° K above the temperature of the bottom liquid (8) of the pressure column (7), cooled and then the partial stream (9a) drawn off from the pressure column (7) relaxes to the pressure level of the pressure column (7) as a predominantly more liquid pressure Partial stream (9b) is fed into the pressure and low pressure column (7, 11), an economical low-temperature separation of air with higher product yields with reduced energy consumption enables.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft zur Gewinnung von Sauerstoff und/oder Stickstoff und/oder Argon nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und 5. The invention relates to a method and an apparatus for Cryogenic separation of air to obtain oxygen and / or nitrogen and / or argon according to the features of the preamble of claims 1 and 5.

Bei bekannter Luftzerlegung wird verdichtete, vorgereinigte und abgekühlte Luft am unteren Ende in die Drucksäule einer oftmals zweistufigen Rektifkationssäule eingespeist und im Gegenstromverfahren zu Flüssigkeit mittels Rektifiziereinrichtungen in Form von konventionellen Siebböden und/oder geordneten Packungen und/oder Füllkörpern in eine sauerstoffreiche flüssige Fraktion und in eine erste Stickstofffraktion vorzerlegt und die sauerstoffangereicherte Fraktion in die mit der Drucksäule mittels eines Verdampfers/Kondensators in wärmetauschender Verbindung stehenden Niederdruckstufe der Rektifikation eingeleitet und im Gegenstrom mittels der vorgenannten Rektifiziereinrichtungen weiter in eine Sauerstoff und in eine zweite Stickstofffraktion zerlegt. Dabei findet ein Teil des am Kopf der Drucksäule kondensierten Dampfes als Rücklaufflüssigkeit in der Niederdrucksäule Verwendung. With known air separation, compressed, pre-cleaned and cooled air is used lower end into the pressure column of an often two-stage rectification column fed and countercurrent to liquid by means of Rectification devices in the form of conventional sieve trays and / or ordered packings and / or packing in an oxygen-rich liquid fraction and in a first Nitrogen fraction pre-decomposed and the oxygen-enriched fraction in the with the Pressure column using an evaporator / condenser in heat exchanging Related low pressure stage of rectification initiated and in Countercurrent into a by means of the aforementioned rectifying devices Oxygen and broken down into a second nitrogen fraction. Part of the am Head of the pressure column condensed steam as the return liquid in the Low pressure column use.

Zur Gewinnung von Argonprodukt wird ein mit Argon angereicherter Seitenstrom der Niederdrucksäule in einer Rohargonsäule im Gegenstrom zu Flüssigkeit mittels herkömmlicher Rektifiziereinrichtungen in Rohargon und in eine flüssige Restfraktion zerlegt. An argon-enriched side stream is used to obtain argon product Low pressure column in a crude argon column in counterflow to liquid by means of conventional rectifiers in raw argon and in a liquid residual fraction disassembled.

Die auf die vorbeschriebene Weise erzeugten gasförmigen Sauerstoff-, Stickstoff- und Argonprodukte (GOX, GAN, GAR) können extern mittels herkömmlicher Verdichter auf den geforderten Druck verdichtet werden. Die Sauerstoff-, Stickstoff- und Argonprodukte (LOX, LAN, LAR) können aber mittels Innenverdichtung auf den gewünschten Druck gebracht werden, indem sie in flüssiger Form abgezogen, durch Fördereinrichtung (wie beispielsweise Zentrifugal oder Kolbenpumpen) auf den erforderlichen Druck gebracht und durch Wärmeaustausch mit Prozessströmen, wie vorzugsweise mittels gereinigter, vorgekühlter und auf das notwendige Druckniveau verdichteter Prozessluft, verdampft. The gaseous oxygen, nitrogen, and argon products (GOX, GAN, GAR) can be external using conventional Compressors can be compressed to the required pressure. The oxygen, nitrogen and argon products (LOX, LAN, LAR) can, however, be internally compressed to the desired pressure can be brought by being drawn off in liquid form Conveyor (such as centrifugal or piston pumps) on the brought necessary pressure and by heat exchange with process streams, such as preferably by means of cleaned, pre-cooled and to the necessary pressure level compressed process air, evaporated.

Die durch Innenverdichtung in der Luftzerlegungsanlage verflüssigte Prozessluft steht nicht mehr als Auftriebsgas in der Drucksäule der Rektifiziersäule zur Verfügung, wodurch die Effektivität des Trennprozesses in der Rektifiziersäule gesenkt und damit die Wirtschaftlichkeit der Luftzerlegungsanlage sich verringert. The process air liquefied by internal compression in the air separation plant is no longer available as a buoyant gas in the pressure column of the rectification column Available, which increases the effectiveness of the separation process in the rectification column reduced and thus the economy of the air separation plant is reduced.

Auch bei ausschließlichen Flüssiganlagen, bei denen eine der Menge der abgezogenen Flüssigprodukte (LOX, LAN, LAR) entsprechende Menge Prozessluft in einem Wärmetauschernetzwerk (Gesamtheit aller in der die Rektifiziersäule aufnehmenden "cold box" an der Kühlung der ein- und austretenden Produktströme beteiligten Wärmetauscher, wie beispielsweise Hauptwärmetauscher, Unterkühler und Verdampfer) verflüssigt wird, vermindert sich die in der Drucksäule der Rektifiziersäule zur Luftvortrennung zur Verfügung stehende dampfförmige Luftmenge und dadurch der Säulenumsatz und die Produktausbeute der Luftzerlegungsanlage. Even with exclusive liquid systems, where one of the amount of withdrawn liquid products (LOX, LAN, LAR) appropriate amount of process air in a heat exchanger network (all in which the rectification column receiving "cold box" for cooling the incoming and outgoing product flows involved heat exchangers, such as main heat exchanger, subcooler and evaporator) is liquefied, the pressure in the pressure column decreases Vapor rectification column available for air pre-separation Air volume and thereby the column turnover and the product yield of the Air separation plant.

Bekanntermaßen ist die Stickstoffausbeute in der Drucksäule neben weiteren verfahrensspezifischen und ausrüstungstechnischen Faktoren, wie beispielsweise von der Anzahl, Ausbildung und Anordnung der Rektifiziereinrichtungen, insbesondere auch von dem sich in den Rektifiziereinrichtungen oberhalb des Lufteintrittsbereiches in der Drucksäule einstellenden thermodynamischen Gleichgewicht, abhängig. As is known, the nitrogen yield in the pressure column is among others process-specific and equipment-related factors, such as the number, design and arrangement of the rectifying devices, in particular of which in the rectification devices above the Air inlet area in the pressure column adjusting thermodynamic Balance, dependent.

Des Weiteren treten bei der Entspannung der flüssigen Prozessluft auf das jeweilige Druckniveau der Druck- bzw. der Niederdrucksäule der Rektifikation thermodynamische Verluste, insbesondere die mit der Drosselung verbundene Entspannungsverdampfung, auf. Diese thermodynamischen Verluste machen sich durch einen Energiemehrverbrauch bei der Kompression der gereinigten Prozeßluft bemerkbar. Furthermore, when the liquid process air is released, each step occurs Pressure level of the pressure or low pressure column of the rectification thermodynamic losses, especially those associated with throttling Flash evaporation, on. These thermodynamic losses occur through additional energy consumption in the compression of the cleaned process air noticeable.

Bei einer Luftzerlegung mit hohen Produktdrücken, großen innenverdichteten Produktmengen oder großen Mengen an Flüssigprodukten fallen große Mengen Flüssigluft auf einem hohen Druckniveau an. Die in einer derartigen Luftzerlegungsanlage anfallenden Drosselverluste beeinflussen die Wirtschaftlichkeit der Anlage so negativ, dass es sinnvoll wird, die bei der Drosselung der Prozessluft auftretenden Irreversibilitäten durch arbeitsleistende Entspannung in einer Entspannungseinrichtung (Expansionsturbine) wesentlich zu verringern. For air separation with high product pressures, large internally compressed ones Product quantities or large quantities of liquid products drop large quantities Liquid air at a high pressure level. The one in such Air separation plant throttling losses affect the economy the system so negative that it becomes useful when throttling the process air occurring irreversibility due to work relaxation in a Decrease relaxation device (expansion turbine) significantly.

Der Einsatz einer solchen Entspannungseinrichtung setzt jedoch voraus, dass der eintretende Hochdruckstrom bereits bis auf wenige Grad Kelvin oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit am Austritt der Entspannungseinrichtung abgekühlt wurde, da größere Dampfgehalte im austretenden Strom die Entspannungseinrichtung nachhaltig schädigen würden. Daher muß das Wärmetauschersystem so ausgelegt werden, dass die Lufttemperatur am Eintritt zur Entspannungseinrichtung unterhalb einer vom Druck am Austritt der Entspannungseinrichtung bestimmten Temperatur liegt. However, the use of such a relaxation device requires that the incoming high pressure flow already up to a few degrees Kelvin above the Boiling point of the liquid cooled at the outlet of the expansion device was because the larger steam contents in the emerging stream Would sustainably damage relaxation equipment. Therefore, it must Heat exchanger system can be designed so that the air temperature at the entrance to the Relaxation device below one of the pressure at the outlet of the Relaxation device is certain temperature.

Werden aus der Luftzerlegungsanlage sowohl gasförmige als auch flüssige Produkte abgezogen und ist des Weiteren eine gewisse Flexibilität in der Produktion von Flüssigprodukten (LOX, LIN, LAR) gefordert, so ändern sich die Austrittstemperaturen der im Wärmetauschnetzwerk abgekühlten Prozessströme, wodurch entweder zusätzliche Verluste bei der Produktion von Flüssigprodukten auftreten oder nur ein eingeschränkter Betrieb der Entspannungseinrichtung (Expansionsturbine) möglich ist. The air separation plant becomes both gaseous and liquid products deducted and is further a certain flexibility in the production of Liquid products (LOX, LIN, LAR) are required, so the Outlet temperatures of the process streams cooled in the heat exchange network, whereby either additional losses occur in the production of liquid products or only limited operation of the relaxation device (Expansion turbine) is possible.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft zur Verfügung zu stellen, welche eine Sauerstoff und/oder Stickstoff und/oder Argongewinnung mit höheren Produktausbeuten bei verringertem Energieaufwand und flexiblem Anlagenbetrieb gewährleistet. The invention is therefore based on the object, a method and a To provide a device for the low-temperature separation of air, which an oxygen and / or nitrogen and / or argon recovery with higher Product yields with reduced energy consumption and flexible plant operation guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit den Merkmaien von Anspruch 1 und 5 gelöst. This object is achieved by a method and an apparatus for Low temperature separation of air with the characteristics of claims 1 and 5 solved.

Erfindungsgemäß wird die Luft auf einen Druck, der nur gering oberhalb des Betriebsdruckes der Drucksäule der Rektifikation liegt, verdichtet und von die Abkühlung bzw. die Rektifikation störenden Inhaltsstoffen, wie Wasserdampf, Kohlenwasserstoffen oder Lachgas, befreit. According to the invention, the air is at a pressure which is only slightly above the Operating pressure of the pressure column of the rectification is compressed and by the Cooling or rectification-disturbing ingredients, such as water vapor, Hydrocarbons or nitrous oxide, exempt.

Anschließend wird ein Teil der vorgereinigten Luftmenge in einem Wärmetauschernetzwerk im Gegenstrom mit gasförmig aus dem Rektifiziersystem abgezogenen Produkten bis in den Temperaturbereich des Taupunktes der Luft abgekühlt und direkt in die mit der Niederdrucksäule thermisch gekoppelten Drucksäule der mit üblichen Rektifiziereinrichtungen ausgerüsteten Rektifiziersäule eingespeist und auf bekannte Weise in eine sauerstoffreiche Sumpfflüssigkeit und ein sauerstoffarmes Ein zweiter Teilstrom der vorgereinigten Luftmenge wird auf ein zur Erzeugung von flüssigen Produkten und/oder zur Verdampfung der flüssig aus dem Rektifikationssystem abgezogenen Produkte geeignetes Druckniveau verdichtet und anschließend in dem Wärmetauschernetzwerk im Gegenstrom mit in flüssiger Form aus dem Rektifikationssystem abgezogenen, beim Wärmeaustausch mit dem Teilluftstrom verdampfenden Produkten bis in den Temperaturbereich des Taupunktes der Luft abgekühlt und danach in einem im Sumpf der Drucksäule angeordneten Verdampfer eingespeist. Then part of the pre-cleaned air volume is combined in one Counter-current heat exchanger network with gaseous withdrawn from the rectification system Products cooled down to the temperature range of the dew point of the air and directly into the pressure column thermally coupled with the low pressure column equipped rectification equipment equipped rectification column and on known way in an oxygen-rich sump liquid and a low-oxygen A second sub-stream of the pre-cleaned air volume is used to generate liquid products and / or to evaporate the liquid from the Rectification system deducted products compressed and suitable pressure level then in the heat exchanger network in countercurrent with in liquid form withdrawn from the rectification system, when exchanging heat with the Partial airflow evaporating products in the temperature range of Dew point of the air cooled and then in one in the sump of the pressure column arranged evaporator fed.

Der zweite Luftteilstrom wird durch indirekten Wärmetausch mit verdampfenden Sumpfprodukt der Drucksäule auf eine Temperatur, die etwa 1,5 bis 2,5 Grad Kelvin oberhalb der Sumpftemperatur der Drucksäule liegt, weiter abgekühlt. The second partial air flow is through indirect heat exchange with evaporating Bottom product of the pressure column to a temperature that is about 1.5 to 2.5 degrees Kelvin is above the bottom temperature of the pressure column, cooled further.

Der auf vorbeschriebene Weise vorgekühlte zweite Teilstrom der Luft wird aus der Drucksäule abgezogen und in einer der Drucksäule nachgeschalteten Entspannungseinrichtung (Expansionsturbine) arbeitsleistend bis auf das Druckniveau der Drucksäule entspannt. The pre-cooled second partial flow of air is from the Pressure column deducted and connected in one of the pressure column Relaxation device (expansion turbine) working except for the Pressure level of the pressure column relaxed.

Der entspannte, überwiegend verflüssigte Luftteilstrom wird in die Druck- und/oder nach der Entspannung auf den Betriebsdruck der Niederdrucksäule in dieselbe eingespeist und auf bekannte Weise weiter zerlegt. The relaxed, mostly liquefied partial air flow is in the pressure and / or after relaxation to the operating pressure of the low pressure column in the same fed in and further dismantled in a known manner.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Tieftemperaturzerlegung von Luft besteht darin, dass unabhängig von jeweiligen Fahrfall bzw. der Fahrweise der Luftzerlegungsanlage die arbeitsleistende Entspannungseinrichtung (Expansionsturbine) zur Entspannung des zweiten Luftteilstromes sicher betrieben werden kann. The advantage of this low-temperature separation of air according to the invention is in the fact that regardless of the respective driving case or driving style Air separation plant the work-relaxing device (Expansion turbine) safely operated to relax the second partial air flow can be.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass zusätzlicher Auftriebsdampf unterhalb der unteren Trennstufe in der Drucksäule der Rektifikation erzeugt und damit das thermodynamische Gleichgewicht in der Drucksäule so vorteilhaft verändert wird, das die Stickstoffausbeute in der Drucksäule erhöht wird. Another significant advantage of the invention is that additional buoyancy steam generated below the lower separation stage in the pressure column of the rectification and making the thermodynamic equilibrium in the pressure column so advantageous is changed, the nitrogen yield in the pressure column is increased.

Auch wenn der zweite Teilstrom nicht arbeitsleistend entspannt, sondern nur gedrosselt wird, ist die weitere Abkühlung des nachverdichteten, vorgekühlten Teilstroms der Luft in einem Sumpfverdampfer der Drucksäule vorteilhaft, da der bei der Drosselung entstehende Dampfanfall so minimiert wird, dass auf den Einsatz von der Druck- und Niederdrucksäule vorgeschalteten Phasentrenneinrichtungen verzichtet werden kann. Even if the second partial flow does not relax, but only relieves work is throttled, the further cooling of the post-compressed, pre-cooled Partial flow of air in a sump evaporator of the pressure column advantageous because of the the throttling of steam generated is minimized so that the use of phase separation devices upstream of the pressure and low pressure column can be dispensed with.

Die auf erfindungsgemäße Weise in der Drucksäule erzielte höhere Stickstoffausbeute steigert die Effektivität der Niederdrucksäule und einer eventuell nachgeschalteten Argonrektifikation und ermöglicht somit eine wirtschaftliche Tieftemperaturzerlegung von Luft mit höheren Produktausbeuten bei verringertem Energieverbrauch. The higher achieved in the pressure column according to the invention Nitrogen yield increases the effectiveness of the low pressure column and possibly one downstream argon rectification and thus enables economical Cryogenic air separation with higher product yields with reduced Power consumption.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer zweistufigen Rektifiziersäule, deren Druck- und Niederdrucksäule durch einen Kondensator/Verdampfer in wärmetauschender Verbindung stehen, einer Rohargonsäule, einem Wärmetauschernetzwerk und einer Entspannungseinrichtung (Expansionsturbine), die durch mit herkömmlichen Mess-, Steuer-, Regel- und Fördereinrichtungen ausgerüsteten Produktleitungen miteinander verbunden sind. The invention further relates to a device for performing the inventive method with a two-stage rectification column, the pressure and low pressure column through a condenser / evaporator in heat exchanging Connected, a Rohargonsäule, a heat exchanger network and one Expansion device (expansion turbine), which can be Product lines equipped with control, regulation and conveyor systems are interconnected.

Die erfindungsgemäße Tieftemperaturzerlegung von Luft ist insbesondere auch zur ausschließlichen Sauerstofferzeugung und zur ausschließlichen Stickstofferzeugung geeignet. The low-temperature decomposition of air according to the invention is in particular also for exclusive oxygen production and for exclusive nitrogen production suitable.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Schemaskizze. The only figure of the drawing shows a preferred variant of the inventive method in a schematic sketch.

Zu rektifizierende Luft 1 wird in einem Verdichter 2 auf einen nur geringfügig höheren Druck als den Betriebsdruck einer Drucksäule 7 verdichtet und anschließend in einem Adsorptionstrockner 3 von unerwünschten Inhaltsstoffen gereinigt. Von der verdichteten und gereinigten Luft 1 wird ein erster Teilstrom 4 in einem Wärmetauschernetzwerk 5 durch einen im Gegenstrom erfolgenden, indirektem Wärmetausch mit einem aus einer Niederdrucksäule 11 abgezogenen dampfförmigen Produktstrom 6 bis in einen Temperaturbereich des Taupunkts der Luft 1 abgekühlt. Air 1 to be rectified is compressed in a compressor 2 to only a slightly higher pressure than the operating pressure of a pressure column 7 and then cleaned in an adsorption dryer 3 of undesirable ingredients. A first partial stream 4 of the compressed and cleaned air 1 is cooled in a heat exchanger network 5 by indirect countercurrent heat exchange with a vaporous product stream 6 drawn off from a low pressure column 11 down to a temperature range of the dew point of the air 1 .

Der derart vorbehandelte, überwiegend gasförmige Teilstrom 4 der Luft 1 wird direkt unterhalb von Rektifiziereinrichtungen in die Drucksäule 7 eingespeist und dort in bekannter Weise in eine sauerstoffreiche Sumpfflüssigkeit 8 und ein sauerstoffarmes gasförmiges Kopfprodukt zerlegt. The predominantly gaseous partial stream 4 of the air 1 pretreated in this way is fed directly below the rectifying devices into the pressure column 7 and is broken down there in a known manner into an oxygen-rich bottom liquid 8 and an oxygen-poor gaseous top product.

Von der verdichteten und gereinigten Luft 1 wird ein zweiter Teilstrom 9 einem weiteren Verdichter 10 zugeführt. A second partial flow 9 of the compressed and cleaned air 1 is fed to a further compressor 10 .

Der in dem Verdichter 10 auf ein zur Verdampfung des aus der Drucksäule abgezogenen und anschließend auf das gewünschte Produktdruckniveau geförderten 12 flüssigen Sauerstoffproduktes 13 geeignetes Druckniveau verdichtete Teilstrom 9 der Luft 1 wird anschließend in dem Wärmetauschernetzwerk 5 im Gegenstrom durch indirekten Wärmetausch mit einem aus der Niederdrucksäule 11 entzogenen und mittels Pumpe 12 geförderten flüssigen Sumpfproduktes 13 bis in den Temperaturbereich des Taupunktes der Luft abgekühlt und in einen Sumpfverdampfer 14 der Drucksäule 7 eingespeist und durch indirekten Wärmetausch mit dabei verdampfender Sumpfflüssigkeit 8 bis auf eine Temperatur, die ca. 1,5 bis 2,5 Grad Kelvin über der Temperatur der Sumpfflüssigkeit 8 der Drucksäule 7 liegt, abgekühlt. The partial flow 9 of the air 1 compressed in the compressor 10 to a pressure level suitable for the evaporation of the 12 liquid oxygen product 13 drawn off from the pressure column and then conveyed to the desired product pressure level is then countercurrent in the heat exchanger network 5 by indirect heat exchange with one from the low pressure column 11 withdrawn and conveyed by means of pump 12 liquid bottom product 13 down to the temperature range of the dew point of the air is cooled and fed into a bottom reboiler 14 of the pressure column 7 and by indirect heat exchange with thereby evaporating bottom liquid 8 to a temperature, which is about 1.5 to 2, 5 degrees Kelvin above the temperature of the bottom liquid 8 of the pressure column 7 , cooled.

Der derart abgekühlte Teilstrom 9a wird in einer der Drucksäule 7 nachgeschalteten Entspannungseinrichtung (Expansionsturbine) 15 eingespeist und in dieser arbeitsleistend auf das Druckniveau der Drucksäule 7 entspannt. The thus cooled partial stream 9 a is fed into one of the pressure column 7 downstream expansion device (expansion turbine) 15 and work expanded in this to the pressure level of the pressure column. 7

Der nunmehr überwiegend flüssigen Teilstrom 9b der Luft 1 wird im Bereich von herkömmlichen Rektifiziereinrichtungen in die Druck- und/oder Niederdrucksäule 7, 11 eingespeist und in bekannter Weise weiter rektifiziert, wobei der Teilstrom 9b vor seiner Einspeisung in die Niederdrucksäule 11 auf den Betriebsdruck der Niederdrucksäule 11 gedrosselt wird. The now predominantly liquid partial stream 9 b of air 1 is fed into the pressure and / or low pressure column 7 , 11 in the area of conventional rectifying devices and further rectified in a known manner, the partial stream 9 b being fed to the operating pressure before being fed into the low pressure column 11 the low pressure column 11 is throttled.

Claims (6)

1. Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft zur Gewinnung von Sauerstoff und/oder Stickstoff und/oder Argon, bei dem verdichtete, vorgereinigte und abgekühlte Prozessluft aus einem Wärmetauschernetzwerk in einem ersten, überwiegend gasförmigen Teilstrom und einem zweiten überwiegend flüssigen Teilstrom in eine Drucksäule eingespeist und in eine erste sauerstoffreiche flüssige Fraktion und in eine Stickstofffraktion vorzerlegt und die vorzerlegten Fraktionen in die mit der Drucksäule thermisch gekoppelten Niederdrucksäule eingeleitet und in eine weitere Sauerstoff und in eine zweite Stickstofffraktion zerlegt und die aus der Druck- und/oder Niederdrucksäule abgezogenen flüssigen Sauerstoff und Stickstoffprodukte durch Innenverdichtung auf den erforderlichen Druck gefördert und durch Wärmetausch mit Prozessströmen verdampft und/oder als flüssige Produkte abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß a) der in dem Wärmetauschernetzwerk (5) vorgekühlte Teilstrom (9) der Luft (1) in einem Sumpfverdampfer (14) der Drucksäule (7) mit Sumpfflüssigkeit (8) weiter abgekühlt; b) der aus der Drucksäule (7) abgezogene Teilstrom (9a) arbeitsleistend entspannt (15) c) als überwiegend flüssiger Teilstrom (9b) in die Druck und Niederdrucksäule (7, 11) eingespeist wird. 1.Procedure for the low-temperature separation of air for the production of oxygen and / or nitrogen and / or argon, in which compressed, pre-cleaned and cooled process air from a heat exchanger network is fed into a pressure column in a first, predominantly gaseous partial flow and a second, predominantly liquid, partial flow and into a first oxygen-rich liquid fraction and pre-disassembled into a nitrogen fraction and the pre-disassembled fractions introduced into the low-pressure column thermally coupled to the pressure column and broken down into a further oxygen and into a second nitrogen fraction and the liquid oxygen and nitrogen products withdrawn from the pressure and / or low-pressure column Internal compression promoted to the required pressure and evaporated by heat exchange with process streams and / or drawn off as liquid products, characterized in that a) the pre-cooled in the heat exchanger network ( 5 ) partial stream ( 9 ) of the air ( 1 ) in a sump evaporator ( 14 ) of the pressure column ( 7 ) with sump liquid ( 8 ) further cooled; b) the partial stream ( 9 a) drawn off from the pressure column ( 7 ) relaxes to perform work ( 15 ) c) is fed as a predominantly liquid partial stream ( 9 b) into the pressure and low pressure column ( 7 , 11 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Sumpfverdampfer (14) der Drucksäule (7) mit Sumpfflüssigkeit (8) gekühlte, aus der Drucksäule (7) abgezogene und entspannte (15) Teilstrom (9b) ausschließlich in die Drucksäule (7) eingespeist wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the bottom evaporator ( 14 ) of the pressure column ( 7 ) with bottom liquid ( 8 ) cooled, drawn from the pressure column ( 7 ) and relaxed ( 15 ) partial flow ( 9 b) exclusively in the pressure column ( 7 ) is fed. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (9) der Luft (1) mittels des Sumpfverdampfers (14) mit Sumpffiüssigkeit (8) der Drucksäule (7) auf eine Temperatur, die 1,5 bis 2,5 Grad Kelvin über der Temperatur der Sumpfflüssigkeit (8) der Drucksäule (7) liegt, abgekühlt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the partial flow ( 9 ) of the air ( 1 ) by means of the sump evaporator ( 14 ) with sump liquid ( 8 ) of the pressure column ( 7 ) to a temperature which is 1.5 to 2.5 degrees Kelvin is above the temperature of the bottom liquid ( 8 ) of the pressure column ( 7 ), is cooled. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Drucksäule (7) abgezogene Teilstrom (9a) der Luft (1) bis auf das Druckniveau der Drucksäule (7) arbeitsleistend entspannt wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that the withdrawn from the pressure column ( 7 ) sub-stream ( 9 a) of the air ( 1 ) to the pressure level of the pressure column ( 7 ) is relaxed while working. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens einer zweistufigen Rektifiziersäule, bestehend aus einer mit einer Niederdrucksäule thermisch gekoppelten Drucksäule mit einem Sumpfverdampfer, die durch mit Mess-, Steuer- und Regel- und Fördereinrichtungen ausgerüsteten Leitungen mit einem Wärmetauschernetzwerk und einer arbeitsleistenden Entspannungseinrichtung für die Abkühlung eines nachverdichteten Teilstroms der Luft verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Sumpfverdampfer (14) der Drucksäule (7) mit der arbeitsleistenden Entspannungseinrichtung (15) und dem Wärmetauschnetzwerk (5) verbunden ist. 5. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, with at least a two-stage rectification column, consisting of a thermally coupled with a low pressure column pressure column with a sump evaporator, which is equipped with lines, measuring and control and regulating and conveying devices with a heat exchanger network and one work-relieving expansion device for cooling a post-compressed partial flow of air is connected, characterized in that the bottom evaporator ( 14 ) of the pressure column ( 7 ) is connected to the work-performing expansion device ( 15 ) and the heat exchange network ( 5 ). 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens einer zweistufigen Rektifiziersäule, bestehend aus einer mit einer Niederdrucksäule thermisch gekoppelten Drucksäule mit einem Sumpfverdampfer, die durch mit Mess-, Steuer- und Regel- und Fördereinrichtungen ausgerüsteten Leitungen mit einem Wärmetauschernetzwerk und einer Drosseleinrichtung verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Sumpfverdampfer (14) der Drucksäule (7) mit der Drosseleinrichtung und dem Wärmetauschernetzwerk (5) verbunden ist. 6. Apparatus for performing the method according to claim 1, with at least a two-stage rectification column, consisting of a thermally coupled with a low pressure column pressure column with a sump evaporator, which is equipped with measuring, control and regulating and conveying lines with a heat exchanger network and one Throttle device is connected, characterized in that the bottom evaporator ( 14 ) of the pressure column ( 7 ) is connected to the throttle device and the heat exchanger network ( 5 ).
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