DE102008016355A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft - Google Patents

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, das eine Hochdrucksäule (6), eine Niederdrucksäule (7) und einen Nebenkondensator (9) aufweist. Der Nebenkondensator (9) ist als Kondensator-Verdampfer ausgebildet und weist einen Verdampfungsraum und einen Verflüssigungsraum auf. Einsatzluft (1) wird verdichtet, gereinigt und in einem Hauptwärmetauscher (3) abgekühlt. Ein erster Teilstrom (2, 4, 5) der Einsatzluft (1) wird gasförmig in die Hochdrucksäule (6) eingeleitet. Ein zweiter Teilstrom (13, 16, 17, 19) der Einsatzluft wird mindestens teilweise verflüssigt und in das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet. Der zweite Teilstrom der Einsatzluft wird in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators (9) geleitet (19) und dort durch indirekten Wärmeaustausch mindestens teilweise verdampft. Ein Kreislaufstickstoffstrom (50, 51, 52, 54) wird in einem Kreislaufverdichter (55, 57) verdichtet, der verdichtete Kreislaufstickstoffstrom (59, 60) in den Verflüssigungsraum des Nebenkondensators (9) eingeleitet und in dem Nebenkondensator (9) in indirekten Wärmeaustausch mit dem verdampfenden zweiten Teilstrom (19) der Einsatzluft gebracht, wobei der Kreislaufstickstoffstrom mindestens teilweise verflüssigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft sind zum Beispiel aus Hausen/Linde, Tieftemperaturtechnik, 2. Auflage 1985, Kapitel 4 (Seiten 281 bis 337) bekannt.
  • Das Destilliersäulen-System der Erfindung kann als Zwei-Säulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung ausgebildet sein oder auch als Drei- oder Mehr-Säulen-System. Es kann zusätzlich zu den Kolonnen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung weitere Vorrichtungen zur Gewinnung anderer Luftkomponenten, insbesondere von Edelgasen aufweisen, beispielsweise eine Argongewinnung und/oder eine Krypton-Xenon-Gewinnung.
  • Der ”Hauptwärmetauscher” kann aus einem oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, zum Beispiel aus einem oder mehreren Plattenwärmetauscher-Blöcken.
  • Ein ”Kondensator-Verdampfer” weist einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum auf, die aus Verflüssigungspassagen beziehungsweise Verdampfungspassagen bestehen. In dem Verflüssigungsraum wird die Kondensation eines ersten Fluidstroms durchgeführt, in dem Verdampfungsraum die Verdampfung eines zweiten Fluidstroms. Die beiden Fluidströme stehen dabei in indirektem Wärmeaustausch. Verdampfungs- und Verflüssigungsraum werden durch Gruppen von Passagen gebildet, die untereinander in Wärmeaustauschbeziehung stehen.
  • Die Einleitung von verflüssigter Einsatzluft in eine der Trennsäulen des Destilliersäulen-Systems verschlechtert die Trennleistung des Apparats.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art wirtschaftlich besonders günstig zu gestalten, insbesondere eine besonders hohe Trennleistung zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der verflüssigte zweite Teilstrom der Einsatzluft wird nicht direkt in die Hochdrucksäule oder Niederdrucksäule eingeleitet, sondern zunächst in dem Nebenkondensator mindestens teilweise verdampft. Damit wird der negative Einfluss flüssig eingeleiteter Luft auf die Trennleistung dieser Säulen verringert beziehungsweise beseitigt. Im Nebenkondensator wird ein Kreislaufstickstoffstrom verflüssigt. Flüssiger Stickstoff kann als Rücklauf auf die Trennsäulen aufgegeben werden und beeinflusst deren Trennleistung positiv.
  • Der zweite Teilstrom der Einsatzluft kann vor der Einleitung in den Nebenkondensator mittels eines Drosselventils oder einer Flüssigturbine entspannt werden.
  • Vorzugsweise wird der Kreislaufstickstoffstrom aus der Niederdrucksäule oder von einer Zwischenstelle der Hochdrucksäule abgezogen, gegebenenfalls angewärmt, in dem Kreislaufverdichter verdichtet, anschließend abgekühlt und anschließend dem Verflüssigungsraum des Nebenkondensators zugeführt. Der Kreislaufstickstoffstrom wird aus dem oberen Bereich der Niederdrucksäule, insbesondere von deren Kopf abgezogen. Die Anwärmung und/oder Abkühlung des Kreislaufstickstoffstroms kann in dem Hauptwärmetauscher und/oder in einem separaten Kreislaufwärmetauscher vorgenommen werden. Der Kreislaufverdichter arbeitet im Warmen oder kann auch als Kaltverdichter ausgebildet sein. Im letzteren Fall kann die vorherige Anwärmung entfallen. Die Zuführung des abgekühlten Kreislaufstickstoffstroms in den Nebenkondensator erfolgt mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig im gasförmigen Zustand.
  • Der im Nebenkondensator verflüssigte Kreislaufstickstoffstrom wird in mindestens eine Trennsäule des Destilliersäulen-Systems zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet, insbesondere in die Hochdrucksäule. Je nachdem, unter welchem Druck der Verflüssigungsraum des Nebenkondensators betrieben wird, muss der Druck des verflüssigten Kreislaufstickstoffstroms vor der Einleitung in die Hochdrucksäule gegebenenfalls mittels eines Drosselventils verringert oder mittels einer Pumpe erhöht werden. In der Trennsäule steht der flüssige Stickstoff als Rücklauf zur Verfügung. Die Einspeisung erfolgt im oberen Bereich der Trennsäule, insbesondere an deren Kopf.
  • Das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung kann auch zu einem Drei-Säulen-System ausgeweitet werden, das außer Hochdrucksäule und Niederdrucksäule eine weitere, hier als Zusatzsäule bezeichnete Trennsäule aufweist, indem der Nebenkondensator als Sumpfverdampfer der Zusatzsäule ausgebildet ist und der zweite Teilstrom der Einsatzluft in den unteren Bereich der Zusatzsäule eingeleitet wird. Die Einspeisung des zweiten Teilstroms der Einsatzluft in die Zusatzsäule kann unmittelbar am Sumpf oder an einer Zwischenstelle erfolgen, die ein bis fünf praktische oder theoretische Böden oberhalb des Sumpfs angeordnet ist.
  • Drei-Säulen-System, bei denen ein Luftstrom in die Zusatzsäule eingeleitet wird, sind beispielsweise aus DE 1065867 B , US 3490246 , EP 1231440 A1 oder EP 634617 A1 bekannt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist einen besonders hohen Vorteil bei so genannten Innenverdichtungsprozessen auf, bei denen ein flüssiger Produktstrom aus dem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung entnommen, in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht, in indirektem Wärmeaustausch gegen den zweiten Teilstrom der Einsatzluft verdampft oder pseudo-verdampft wird und als gasförmiger Druckproduktstrom gewonnen wird. Bei dem flüssigen Produktstrom, kann es sich beispielsweise um flüssigen Sauerstoff aus der Niederdrucksäule und/oder flüssigen Stickstoff aus der Hochdrucksäule beziehungsweise von deren Kopfkondensator (dem Hauptkondensator) handeln, die als Drucksauerstoff- beziehungsweise Hochdruckstrickstoff-Produkt gewonnen werden.
  • Besonders günstig ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Tieftemperatur-Luftzerlegung in einem kombinierten Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie zum Beispiel im Rahmen eines GuD-Kraftwerks (IGCC – Integrated Gasification Combined Cycle). Hier wird in einer Vergasungseinheit durch Vergasung von Kohle, Schweröl, Biomasse oder Ähnlichen ein Brennstoff erzeugt. Mit diesem wird eine Gasturbinen-Einheit betrieben, die eine Brennkammer zur Verbrennung des Brennstoffs, einen Expander zur arbeitsleistenden Entspannung des Abgases der Brennkammer, einen Luftverdichter und einen Generator und regelmäßig eine Dampferzeugung stromabwärts des Expanders aufweist. Ein Sauerstoffproduktstrom aus dem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung wird zu der Vergasungseinheit geführt. Der Luftverdichter der Gasturbinen-Einheit liefert Verbrennungsluft in die Brennkammer und gegebenenfalls die Einsatzluft für die Luftzerlegung (Vollintegration) oder einen Teil davon (Teilintegration). Stickstoff aus der Luftzerlegung kann in den Brennstoff, die Brennkammer oder das Brennkammer-Abgas geleitet werden.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß Patentanspruch 8.
  • Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, das als Zwei-Säulen-System ausgebildet ist,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, das als Drei-Säulen-System ausgebildet ist,
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Drei-Säulen-System,
  • 4 eine Abwandlung des Verfahrens nach 3 Einander entsprechende Verfahrensschritte und Anlagenteile tragen in den Ausführungsbeispielen dieselben Bezugszeichen.
  • Bei dem Verfahren von 1 wird Einsatzluft 1 nach Verdichtung in einem Hauptluftverdichter (beispielsweise dem Luftverdichter einer Gasturbinen-Einheit) und Reinigung (beide Schritte sind nicht dargestellt) unter einem ersten Druck von beispielsweise 10,2 bar in einen ersten Zweig 2, der den ”ersten Teil der Einsatzluft” bildet, und in einen zweiten Zweig 10, der unter anderem den ”zweiten Teil der Einsatzluft” enthält, verzweigt. Der erste Teil 2 der Einsatzluft wird unter etwa dem ersten Druck in einem Hauptwärmetauscher 3 auf etwa Taupunktstemperatur abgekühlt. Die abgekühlte Luft 4 wird über Leitung 5 in das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet, das in dem Beispiel eine Hochdrucksäule 6, eine Niederdrucksäule 7, einen Hauptkondensator 8 und einen Nebenkondensator 9 aufweist. Die Einspeisung erfolgt im Wesentlichen gasförmig unmittelbar oberhalb des Sumpfs der Hochdrucksäule 6.
  • Der zweite Zweigstrom 10 wird in einem ersten Nachverdichter 11 mit Nachkühler 12 auf einen zweiten Druck von etwa 30 bar nachverdichtet. Ein erster Teil 13 des zweiten Zweigstroms, der hier den ”zweiten Teilstrom” bildet wird in einem zweiten Nachverdichter 14 mit Nachkühler 15 weiter auf einen dritten Druck von etwa 58 bar verdichtet. Unter diesem hohen Druck wird der zweite Teilstrom 16 in dem Hauptwärmetauscher abgekühlt und verflüssigt bzw. (falls der Druck überkritisch ist) pseudo-verflüssigt. Der kalte Hochdruckstrom 17 wird in einer Flüssigturbine 18 arbeitsleistend entspannt auf einen Druck von etwa 4 bar und schließlich über ein Ventil 20 unter einem Druck von etwa 3,2 bar in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators 9 eingeleitet und dort teilweise verdampft. Der verdampfte zweite Teilstrom 21 wird in Ventil 22 auf den Betriebsdruck der Niederdrucksäule 7 von etwa 3,0 bar entspannt und dieser Säule an einer geeigneten Zwischenstelle zugeleitet. Ein kleiner flüssiger Spülstrom 23 wird über Ventil 24 der Niederdrucksäule 7 an derselben Zwischenstelle zugeführt.
  • Ein dritter Teilstrom 25 der Einsatzluft wird unter dem zweiten Druck in den Hauptwärmetauscher geführt, dort nur auf eine Zwischentemperatur abgekühlt und dann über Leitung 26 in gasförmigem Zustand einer Expansionsturbine 27 zugeführt, wo er arbeitsleistend auf etwa den ersten Druck entspannt wird. Der entspannte zweite Teilstrom 28 wird mit dem kalten ersten Teilstrom 4 zusammengeführt und über Leitung 5 in den Sumpf der Hochdrucksäule 6 geleitet.
  • Die sauerstoffangereicherte Sumpfflüssigkeit 29, 30, 31 der Hochdrucksäule 6 wird nach Abkühlung in einem Unterkühlungs-Gegenstromer 32 über ein Drosselventil 33 an einer Zwischenstelle in die Niederdrucksäule 7 eingespeist, die in der Nähe der Einspeisung der Luft 21, 23 aus dem Nebenkondensator 9 liegt. Der gasförmige Kopfstickstoff 34 der Hochdrucksäule 6 wird zu einem ersten Teil 35 im Hauptwärmetauscher 3 angewärmt und direkt als gasförmiges Mitteldruckprodukt 36 abgezogen. Ein zweiter Teil 37 wird im Hauptkondensator 8 praktisch vollständig verflüssigt und über Leitung 38 auf den Kopf der Hochdrucksäule 6 aufgegeben.
  • Während ein Teil des flüssigen Stickstoffs 38 als Rücklauf in der Hochdrucksäule 6 dient, wird ein anderer Teil 39 wieder entnommen und einer Innenverdichtung zugeführt. Hierbei wird der flüssige Stickstoff in einer Stickstoffpumpe 40 auf einen erhöhten Druck von beispielsweise 20 bar gebracht. Der Hochdruck-Flüssigstickstoff 41 wird im Hauptwärmetauscher 3 (pseudo-)verdampft, auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und als Hochdruck-Stickstoffprodukt 42 gewonnen.
  • Von einer Zwischenstelle der Hochdrucksäule 6, die 5 bis 15 theoretische oder praktische Böden unterhalb des Kopfs angeordnet ist, wird unreiner Flüssigstickstoff 43 entnommen und nach Unterkühlung im Unterkühlungs-Gegenströmer 32 über Leitung 44 und Drosselventil 45 auf den Kopf der Niederdrucksäule 7 aufgegeben.
  • Flüssiger Sauerstoff 46 vom Sumpf der Niederdrucksäule 7 wird in dem Beispiel ebenfalls einer Innenverdichtung zugeführt. Er wird in einer Sauerstoffpumpe 47 auf einen erhöhten Druck von beispielsweise 30 bar gebracht. Der Hochdruck-Flüssigsauerstoff 48 wird im Hauptwärmetauscher 3 (pseudo-)verdampft, auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und als Hochdruck-Sauerstoffprodukt 49 gewonnen.
  • Gasförmiger Kopfstickstoff 50, 51 der Niederdrucksäule 7 wird im Unterkühlungs-Gegenströmer 32 und weiter im Hauptwärmetauscher 3 auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt. Der warme Unreinstickstoff 52 kann zu einem Teil 53 als Produkt oder als Regeneriergas in der nicht dargestellten Reinigungsvorrichtung eingesetzt werden. Der Rest 54 bildet den Kreislaufstickstoffstrom und wird in einem Kreislaufverdichter, der zwei Stufen 55, 57, jeweils mit Nachkühler 56, 58 aufweist auf einen Kreislaufdruck von etwa 5,3 bar verdichtet und über Leitung 59 zum warmen Ende des Hauptwärmetauschers 3 zurückgeführt. Der kalte Kreislaufstickstoffstrom 60 wird in den Verflüssigungsraum des Nebenkondensators 9 geleitet und dort praktisch vollständig verflüssigt. Der flüssige Kreislaufstickstoffstrom 61 wird der Hochdrucksäule 6 an derselben Stelle zugeleitet, an der die Rücklaufflüssigkeit 43, 44 für die Niederdrucksäule 7 entnommen wird. Dazu ist im dargestellten Fall eine Pumpe 62 notwendig.
  • In dem Ausführungsbeispiel sind die Expansionsturbine 27 und die erste Stufe 55 des Kreislaufverdichters mechanisch gekoppelt. Die zweite Stufe 57 des Kreislaufverdichters und die beiden Nachverdichter 11, 14 für Luft werden dagegen elektrisch angetrieben.
  • In einer Variante des Ausführungsbeispiels der 1 wird ein Teil 63 der Sumpfflüssigkeit 29 der Hochdrucksäule 6 ergänzend zum zweiten Teilstrom 19 der Einsatzluft in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators 9 geleitet (gestrichelte Darstellung).
  • In dem Beispiel der 2 ist ein Drei-Säulen-Verfahren dargestellt, bei dem das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eine dritte Trennsäule, die Zusatzsäule 270 aufweist. Der Nebenkondensator 9 dient gleichzeitig als Sumpfverdampfer der Zusatzsäule 270. Wie in 1 wird der verflüssigte zweite Teilstrom 19 der Einsatzluft in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators 9 eingeleitet, der hier gleichzeitig den Sumpf der Zusatzsäule 270 bildet. Der Druck auf der Verdampfungsseite des Nebenkondensators beträgt hier 10,2 bar, auf der Verflüssigungsseite 14,5 bar.
  • Wie in 1 wird der Nebenkondensator 9 auf seiner Verflüssigungsseite mit einem Kreislaufstickstoffstrom 60 beschickt. In 2 stammt der Kreislaufstickstoffstrom 251, 54 allerdings nicht aus der Niederdrucksäule 7, sondern zum einen Teil 221, 222 vom Kopf der Zusatzsäule 270 und zum anderen Teil 250 von einer Zwischenstelle der Hochdrucksäule 6. Analog zu 1 wird er dem Kreislaufverdichter 55, 57 zugeführt. Der verflüssigte Kreislaufstickstoffstrom 61 wird hier in einem weiteren Unterkühlungs-Gegenströmer 232 abgekühlt und als Rücklauf teilweise (262) dem Kopf der Zusatzsäule 270 und teilweise (263) dem Kopf der Niederdrucksäule 7 zugeleitet.
  • Im Gegensatz zu 1 wird nur ein Teil des auf den dritten Druck verdichteten Luftteils 213, 216, 217, 219 als ”zweiter Teilstrom der Einsatzluft” 19 verwendet, der Rest 220 wird auf Hochdrucksäulendruck entspannt (221) und direkt der Hochdrucksäule 6 an einer Zwischenstelle zugespeist. Der Niederdrucksäulen-Stickstoff 150, 151, 152 wird hier aus dem Verfahren herausgeführt. Eine Pumpe (62 in 1) für den flüssigen Spülstrom 23 ist im Fall der 2 nicht erforderlich, da der Betriebsdruck der Zusatzsäule über demjenigen der Niederdrucksäule 7 liegt.
  • 3 unterscheidet sich dadurch von 2, dass die Zusatzsäule 270 unter einem Druck betrieben wird, niedriger als der Niederdrucksäulendruck ist und in dem Beispiel bei 2,2 bar liegt. Im Übrigen herrschen dieselben Drücke wie in 1 mit den folgenden Ausnahmen: In Leitung 54 2,0 bar, nach dem Nachkühler 58 4,2 bar und in Leitung 60 4,0 bar.
  • Der entsprechende Druckunterschied wird in Leitung 263 mittels einer N2-Pumpe 364 und in Leitung 23 mittels einer Pumpe 324 überwunden. Der Kreislaufstickstoffstrom 322, 351 wird hier durch einen Teil 350 des Kopfstickstoffs der Niederdrucksäule 7 gebildet, der wie in 2 durch das Kopfgas 221 ergänzt wird. Ein anderer Teil 150, 151 des Niederdrucksäulen-Kopfstickstoffs wird getrennt davon ähnlich wie in 2 über den Unterkühlungs-Gegenstromer 32 und den Hauptwärmetauscher 3 angewärmt und bei 152 als Restprodukt abgegeben.
  • In einer ersten Variante der Prozesse nach 2 oder 3 wird die gesamte verflüssigte Luft 219 als zweiter Teilstrom 19 der Einsatzluft in den Verflüssigungsraum des Nebenkondensators 9 geleitet. Ventil 221 ist dann geschlossen oder es wird vollständig auf Leitung 220 verzichtet.
  • In einer zweiten Variante der Prozesse nach 2 oder 3 wird der zweite Teilstrom 19 der Einsatzluft nicht direkt in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators 9 eingeführt, sondern ein bis fünf theoretische oder praktische Böden oberhalb des Sumpfs der Zusatzsäule 270 eingespeist.
  • Die beiden Varianten können jeweils einzeln oder in Kombination angewendet werden. Letzteres ist in 4 gezeigt, in der – ähnlich wie in 1 der gesamte zweite Teilstrom 17, 18, 419 der Einsatzluft in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators 9 eingeführt wird, und zwar nicht direkt, sondern über eine Einspeisung bei Ventil 420 an eine Zwischenstelle der Zusatzsäule 270, die in dem Beispiel zehn praktische Böden oberhalb des Sumpfes liegt. Außerdem wird hier – wiederum analog zu 1 – das gesamt Kopfgas 50, 451 bis auf den Teil 453 als Kreislaufstickstoffstrom 454 verwendet. Der Kreislaufstickstoffstrom 454 wird – insoweit analog zu 2 und 3 – durch das Kopfgas 221, 222 der Zusatzsäule 270 ergänzt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 1065867 B [0013]
    • - US 3490246 [0013]
    • - EP 1231440 A1 [0013]
    • - EP 634617 A1 [0013]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Hausen/Linde, Tieftemperaturtechnik, 2. Auflage 1985, Kapitel 4 (Seiten 281 bis 337) [0002]

Claims (8)

  1. Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, das eine Hochdrucksäule (6), eine Niederdrucksäule (7) und einen Nebenkondensator (9) aufweist, der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist und einen Verdampfungsraum und einen Verflüssigungsraum aufweist, wobei Einsatzluft (1) verdichtet, gereinigt und in einem Hauptwärmetauscher (3) abgekühlt wird, ein erster Teilstrom (2, 4, 5) der Einsatzluft (1) gasförmig in die Hochdrucksäule (6) eingeleitet wird, ein zweiter Teilstrom (13, 16, 17, 19; 213, 216, 217, 219, 19; 13, 16, 17, 419) der Einsatzluft mindestens teilweise verflüssigt und in das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet wird, wobei der zweite Teilstrom der Einsatzluft in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators (9) geleitet (19, 219, 419) und dort durch indirekten Wärmeaustausch mindestens teilweise verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kreislaufstickstoffstrom (50, 51, 52, 54; 251, 54; 451, 454) in einem Kreislaufverdichter (55, 57) verdichtet, der verdichtete Kreislaufstickstoffstrom (59, 60; 259, 60) in den Verflüssigungsraum des Nebenkondensators (9) eingeleitet und in dem Nebenkondensator (9) in indirekten Wärmeaustausch mit dem verdampfenden zweiten Teilstrom (19; 219; 419) der Einsatzluft gebracht wird, wobei der Kreislaufstickstoffstrom mindestens teilweise verflüssigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislaufstickstoffstrom mindestens teilweise (50; 250; 350) aus der Niederdrucksäule (7) und/oder von einer Zwischenstelle der Hochdrucksäule (6) abgezogen, gegebenenfalls angewärmt (3), in dem Kreislaufverdichter (55, 57) verdichtet, anschließend abgekühlt (3) und anschließend dem Verflüssigungsraum des Nebenkondensators zugeführt (19; 219; 419) wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verflüssigte Kreislaufstickstoffstrom (61) aus dem Nebenkondensator (9) in mindestens eine Trennsäule (6, 7, 270) des Destilliersäulen-Systems zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet wird, insbesondere in die Hochdrucksäule (6) und/oder die Niederdrucksäule (7).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung außerdem eine Zusatzsäule (270) aufweist, der Nebenkondensator (9) als Sumpfverdampfer der Zusatzsäule (270) ausgebildet ist und der zweite Teilstrom (19, 419) der Einsatzluft in den unteren Bereich der Zusatzsäule (270) eingeleitet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiger Produktstrom (39; 46) aus dem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung entnommen, in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht (40; 47), in indirektem Wärmeaustausch (3) gegen den zweiten Teilstrom der Einsatzluft verdampft oder pseudo-verdampft wird und als gasförmiger Druckproduktstrom (42; 49) gewonnen wird.
  6. Kombiniertes Verfahren zur Tieftemperatur-Luftzerlegung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und zur Erzeugung elektrischer Energie mit einer Vergasungseinheit, die einen Brennstoff erzeugt, mit einer Gasturbinen-Einheit, die eine Brennkammer zur Verbrennung des Brennstoffs, einen Expander zur arbeitsleistenden Entspannung des Abgases der Brennkammer, einen Luftverdichter und einen Generator aufweist, wobei ein Sauerstoffproduktstrom aus dem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung zu der Vergasungseinheit geführt wird.
  7. Kombiniertes Verfahren nach Anspruch 6, bei dem mindestens ein Teil des ersten und/oder zweiten Teilstroms der Einsatzluft in dem Luftverdichter der Gasturbinen-Einheit verdichtet wird.
  8. Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, das eine Hochdrucksäule (6), eine Niederdrucksäule (7) und einen Nebenkondensator (9) aufweist, der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist und einen Verdampfungsraum und einen Verflüssigungsraum aufweist, mit – Mitteln zum Verdichten und Reinigen von Einsatzluft (1), – einem Hauptwärmetauscher (3) zum Abkühlen von Einsatzluft, – Mitteln (2, 4, 5) zur Einleitung eines ersten Teilstroms (2, 4, 5) der Einsatzluft (1) in die Hochdrucksäule (6) in gasförmigem Zustand, – Mitteln zur Verflüssigung eines zweiten Teilstroms (13, 16, 17, 19; 213, 216, 217, 219, 19; 13, 16, 17, 419) der Einsatzluft, – Mitteln zum Einleiten des mindestens teilweise verflüssigten zweiten Teilstroms (61) in das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, – Mitteln (19, 219, 419) zur Einleitung des zweiten Teilstroms der Einsatzluft in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators (9) gekennzeichnet durch – einen Kreislaufverdichter (55, 57) zum Verdichten eines Kreislaufstickstoffstroms (50, 51, 52, 54; 251, 54; 451, 454), – Mittel zum Einleiten des verdichteten Kreislaufstickstoffstroms (59, 60; 259, 60) in den Verflüssigungsraum des Nebenkondensators (9) und durch – Mitteln (61) zum Abziehen des mindestens teilweise verflüssigten Kreislaufstickstoffstroms aus dem Nebenkondensator (9).
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2458311A1 (de) 2010-11-25 2012-05-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102010052544A1 (de) 2010-11-25 2012-05-31 Linde Ag Verfahren zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2520886A1 (de) 2011-05-05 2012-11-07 Linde AG Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2551619A1 (de) * 2011-07-26 2013-01-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Druckstickstoff und Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2568242A1 (de) 2011-09-08 2013-03-13 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stahl
EP2600090A1 (de) 2011-12-01 2013-06-05 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102011121314A1 (de) 2011-12-16 2013-06-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2784420A1 (de) 2013-03-26 2014-10-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Luftzerlegung und Luftzerlegungsanlage
WO2014154339A2 (de) 2013-03-26 2014-10-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur luftzerlegung und luftzerlegungsanlage
EP2801777A1 (de) 2013-05-08 2014-11-12 Linde Aktiengesellschaft Luftzerlegungsanlage mit Hauptverdichterantrieb
EP2963369A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP2963367A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit variablem Energieverbrauch
EP2963370A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP2963371A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur gewinnung eines druckgasprodukts durch tieftemperaturzerlegung von luft

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1065867B (de) 1957-07-04 1960-03-31 Gesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft, Zweigniederlassung, Höllriegelskreuth bei München Verfahren und Einrichtung zur Durchführung von Wärmeaustauschvorgängen in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage,·
US3490246A (en) 1965-08-20 1970-01-20 Linde Ag Split pressure low temperature process for the production of gases of moderate purity
EP0634617A1 (de) 1993-07-15 1995-01-18 Air Products And Chemicals, Inc. Dreifachdistillationskolonnesystem für die Herstellung von Sauerstoff und Druckstickstoff
EP1231440A1 (de) 2000-12-12 2002-08-14 Messer AGS GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1065867B (de) 1957-07-04 1960-03-31 Gesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft, Zweigniederlassung, Höllriegelskreuth bei München Verfahren und Einrichtung zur Durchführung von Wärmeaustauschvorgängen in einer mit vorgeschalteten Regeneratoren arbeitenden Gaszerlegungsanlage,·
US3490246A (en) 1965-08-20 1970-01-20 Linde Ag Split pressure low temperature process for the production of gases of moderate purity
EP0634617A1 (de) 1993-07-15 1995-01-18 Air Products And Chemicals, Inc. Dreifachdistillationskolonnesystem für die Herstellung von Sauerstoff und Druckstickstoff
EP1231440A1 (de) 2000-12-12 2002-08-14 Messer AGS GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hausen/Linde, Tieftemperaturtechnik, 2. Auflage 1985, Kapitel 4 (Seiten 281 bis 337)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010052544A1 (de) 2010-11-25 2012-05-31 Linde Ag Verfahren zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102010052545A1 (de) 2010-11-25 2012-05-31 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2466236A1 (de) 2010-11-25 2012-06-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tiefemperaturzerlegung von Luft
EP2458311A1 (de) 2010-11-25 2012-05-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2520886A1 (de) 2011-05-05 2012-11-07 Linde AG Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
CN102901322B (zh) * 2011-07-26 2016-08-10 林德股份公司 通过低温空气分离获得压力氮和压力氧的方法和装置
EP2551619A1 (de) * 2011-07-26 2013-01-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Druckstickstoff und Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
CN102901322A (zh) * 2011-07-26 2013-01-30 林德股份公司 通过低温空气分离获得压力氮和压力氧的方法和装置
EP2568242A1 (de) 2011-09-08 2013-03-13 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stahl
DE102011112909A1 (de) 2011-09-08 2013-03-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stahl
EP2600090A1 (de) 2011-12-01 2013-06-05 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102011121314A1 (de) 2011-12-16 2013-06-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
WO2014154339A2 (de) 2013-03-26 2014-10-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur luftzerlegung und luftzerlegungsanlage
EP2784420A1 (de) 2013-03-26 2014-10-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Luftzerlegung und Luftzerlegungsanlage
EP2801777A1 (de) 2013-05-08 2014-11-12 Linde Aktiengesellschaft Luftzerlegungsanlage mit Hauptverdichterantrieb
EP2963369A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP2963367A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit variablem Energieverbrauch
EP2963370A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP2963371A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur gewinnung eines druckgasprodukts durch tieftemperaturzerlegung von luft
WO2016005031A1 (de) 2014-07-05 2016-01-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft mit variablem energieverbrauch

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