DE102009048456A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft - Google Patents
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- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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Abstract
Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Destilliersäulen-System (50), das mindestens eine Trennsäule (14, 15) aufweist. Ein Hauptluftstrom (1, 5) wird in einem Luftverdichter (2) auf einen ersten Druck verdichtet und anschließend in einer Reinigungsvorrichtung (4) gereinigt. Ein erster Luftstrom (6), der aus mindestens einem Teil des gereinigten Hauptluftstroms (5) gebildet wird, wird in einem Nachverdichter (7) auf einen zweiten Druck nachverdichtet, der höher als der erste Druck ist. Der nachverdichtete erste Luftstrom (8) wird in einem Hauptwärmetauscher (9) abgekühlt. Aus dem abgekühlten nachverdichteten ersten Luftstrom (10) werden ein Drosselstrom (11) und ein Turbinenstrom (18, 70, 21) abgezweigt. Der Drosselstrom (11) wird in dem Hauptwärmetauscher verflüssigt oder pseudo-verflüssigt und anschließend einer Entspannungseinrichtung (12) zugeführt. Der entspannte Drosselstrom (13) wird in das Destilliersäulen-System (50) eingeleitet. Der Turbinenstrom (70) wird unter einer Zwischentemperatur des Hauptwärmetauschers (9) in eine Entspannungsmaschine (19) eingeleitet und dort arbeitsleistend entspannt. Der arbeitsleistend entspannte Turbinenstrom (21) wird mindestens teilweise in das Destilliersäulen-System (50) eingeleitet. Ein flüssiger Produktstrom (47; 55; 105) wird aus dem Destilliersäulen-System (50) entnommen, in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht (48; 56; 106) und unter diesem erhöhten Druck durch ...
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Ein solcher Prozess, bei dem ein flüssig auf Druck gebrachter Produktstrom gegen einen Wärmeträger verdampft und schließlich als gasförmiges Druckprodukt gewonnen wird, wird auch als Innenverdichtungsverfahren bezeichnet. Es ist insbesondere zur Gewinnung von Drucksauerstoff verbreitet, kann aber auch zur Gewinnung von Druckstickstoff oder Druckargon eingesetzt werden. Für den Fall eines überkritischen Drucks findet im Hauptwärmetauscher kein Phasenübergang im eigentlichen Sinne statt, der Produktstrom wird dann ”pseudo-verdampft”.
- Gegen den (pseudo-)verdampfenden Produktstrom wird im Hauptwärmetauscher ein unter hohem Druck stehender Wärmeträger verflüssigt (beziehungsweise pseudo-verflüssigt, wenn er unter überkritischem Druck steht), nämlich ein Teilstrom der Luft, der hier als ”Drosselstrom” bezeichnet wird.
- Hierbei ist es üblich, den Drosselstrom und den Turbinenstrom gemeinsam in einem Nachverdichter ohne Zwischenabzug auf einen sehr hohen Druck (den ”zweiten Druck”) nachzuverdichten. Dieser Druck muss ausreichend hoch für die Verdampfung beziehungsweise Pseudo-Verdampfung des flüssig auf Druck gebrachten Produktstroms sein und kann zum Beispiel 60 bar betragen. Der Turbinenstrom wird dann natürlicherweise ebenfalls von diesem Druck aus auf etwa den Betriebsdruck der Hochdrucksäule entspannt.
- Dieses vergleichsweise hohe Druckverhältnis verursacht aber eine große Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Austritt der arbeitsleistenden Entspannung. Hierdurch ist man gezwungen, die Eintrittstemperatur der arbeitsleistenden Entspannung relativ hoch zu wählen, nämlich über 170 K oder sogar über 180 K, damit sich am Austritt der arbeitsleistenden Entspannung keine oder nur wenig Flüssigkeit bildet. Dies führt zu einem ungünstigen Temperaturprofil im Hauptwärmetauscher und damit zu erhöhtem Energieverbrauch des Gesamtprozesses.
- Es wurde daher bereits vorgeschlagen, den Nachverdichter mit einer Zwischenentnahme auszustatten und den Turbinenstrom bei einem Zwischendruck zwischen dem ersten und dem zweiten Druck aus dem Nachverdichter zu entnehmen. Dies führt zwar zu einem günstigeren Temperaturprofil, verursacht aber erhöhten apparativen Aufwand durch eine entsprechend kompliziertere Maschine für die Nachverdichtung.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein energetisch effizientes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, die mit vergleichsweise geringem apparativen Aufwand zu realisieren sind.
- [zu Anspruch 1]
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch den Einsatz eines Nachverdichters ohne Zwischenabzug kann der apparative Aufwand gering gehalten werden. Der Turbinenstrom wird nicht mehr im Zuge des Abkühlens von einer Zwischenstelle des Hauptwärmetauschers entnommen, sondern weiter, vorzugsweise bis zum kalten Ende, durch den Hauptwärmetauscher geführt, sodass der Turbinenstrom bis auf etwa die Tautemperatur oder tiefer gekühlt wird. Anschließend wird er auf einen hinsichtlich der arbeitsleistenden Entspannung und des Temperaturprofils im Hauptwärmetauscher optimierten Zwischendruck entspannt, vorzugsweise in einem Drosselventil und im Hauptwärmetauscher wieder auf die Zwischentemperatur angewärmt, die der Eintrittstemperatur der arbeitsleistenden Entspannung entspricht. Diese Zwischentemperatur liegt beispielsweise bei 130 bis 160 K, vorzugsweise zwischen 140 und 150 K.
- Die Abkühlung und (Pseudo-)Verflüssigung des Turbinenstroms im Hauptwärmetauscher kann gemeinsam mit dem Drosselstrom oder getrennt von diesem erfolgen. Der Zwischendruck liegt beispielsweise zwischen 15 und 40 bar, vorzugsweise bei 20 bis 30 bar. Die arbeitsleistende Entspannung wird in einer Entspannungsmaschine durchgeführt, die vorzugsweise als Turbine ausgebildet ist.
- [zu Anspruch 2]
- Vorzugsweise weist Destilliersäulen-System eine Hochdrucksäule und eine Niederdrucksäule auf, die über einen Hauptkondensator in Wärmeaustauschbeziehung stehen. Der Hauptkondensator ist als Kondensator-Verdampfer ausgebildet.
- [zu Anspruch 3–5]
- Als flüssiger Produktstrom aus dem Destilliersäulen-System kann ein flüssiger Sauerstoffstrom, ein flüssiger Stickstoffstrom und/oder ein flüssiger Argonstrom eingesetzt werden. Wird mehr als ein Produkt innenverdichtet, müssen selbstverständlich entsprechend viele unabhängige Einrichtungen zur Druckerhöhung (in der Regel Pumpen beziehungsweise Pumpenpaare) und unabhängige Passagen durch den Hauptwärmetauscher vorgesehen werden.
- [zu Anspruch 6]
- Es ist günstig, wenn ein zweiter Luftstrom aus einem anderen Teil des gereinigten Hauptluftstroms gebildet wird und der zweite Luftstrom unter dem ersten Druck im Hauptwärmetauscher abgekühlt und dem Destilliersäulen-System zugeleitet wird. Dieser zweite Luftstrom wird auch als Direktluftstrom bezeichnet. Vorzugsweise wird der Hauptluftstrom – abgesehen von einem kleinen Anteil der gegebenenfalls als Instrumentenluft genutzt wird – genau auf die drei hier genannten Teile aufgeteilt, nämlich Direktluftstrom, Turbinenstrom und Drosselstrom.
- [zu Anspruch 7]
- Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß dem Patentanspruch 7.
- Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- In dem Ausführungsbeispiel weist das Destilliersäulen-System
50 in demjenigen Teil, der zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung dient, eine Hochdrucksäule14 , eine Niederdrucksäule15 und einen als Kondensator-Verdampfer ausgebildeten Hauptkondensator16 aus, über den die beiden Säulen in Wärmeaustauschbeziehung stehen. - Atmosphärische Luft wird als Hauptluftstrom über Leitung
1 von einem Luftverdichter2 angesaugt, dort auf einen ersten Druck gebracht, der etwa dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule14 entspricht, in einer Vorkühlung3 auf etwa Umgebungstemperatur abgekühlt und einer adsorptiven Luftreinigung4 zugeführt. Ein erster Teil des gereinigten Hauptluftstroms5 wird als ”erster Luftstrom”6 in einem Nachverdichter7 auf einen zweiten Druck von mindestens 50 bar, beispielsweise etwa 60 bar, nachverdichtet. Die Hochdruckluft8 wird dem warmen Ende eines Hauptwärmetauschers9 zugeleitet und in dem Hauptwärmetauscher abgekühlt und pseudo-verflüssigt. Die pseudo-verflüssigte Luft wird über Leitung10 vom kalten Ende des Hauptwärmetauschers abgezogen und anschließend in einen Drosselstrom11 und einen Turbinenstrom17 aufgeteilt. Umgekehrt ausgedrückt werden Drossel- und Turbinenstrom nach der gemeinsamen Nachverdichtung7 auch gemeinsam im Hauptwärmetauscher abgekühlt und pseudo-verflüssigt. - Der Drosselstrom (”JT-Air”)
11 wird in einem Drosselventil12 auf etwa den Betriebsdruck der Hochdrucksäule entspannt und über Leitung13 mindestens teilweise in flüssigem Zustand in die Hochdrucksäule14 eingeleitet. Anstelle des Drosselventils12 kann auch eine Flüssigturbine eingesetzt werden. Ein Teil43 der Drosselstroms kann sofort wieder aus der Hochdrucksäule abgezogen und nach Abkühlung in einem Unterkühlungs-Gegenströmer31 über Leitung44 der Niederdrucksäule15 an einer Zwischenstelle zugespeist werden. - Der Turbinenstrom
17 , der gemeinsam mit dem Drosselstrom pseudo-verflüssigt wurde, wird in einem Drosselventil18 auf einen Zwischendruck zwischen dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule und dem zweiten Druck entspannt und anschließend wieder dem kalten Ende des Hauptwärmetauschers9 zugeleitet. In dem Hauptwärmetauscher wird er wieder auf eine Zwischentemperatur angewärmt, die zwischen 140 und 150 K liegt. Bei dieser Zwischentemperatur wird der Turbinenstrom über Leitung70 aus dem Hauptwärmetauscher9 abgezogen und einer Turbine19 zugeleitet, die in dem Beispiel von einem Generator20 gebremst wird. In der Turbine19 wird die Luft arbeitsleistend auf etwa den Betriebsdruck der Hochdrucksäule entspannt. Der entspannte Turbinenstrom21 wird in einen Abscheider (Phasentrenner)22 eingeleitet, um gegebenenfalls flüssige Anteile abzutrennen. Solche flüssigen Anteile23 werden über Leitung24 an geeigneter Stelle in die Niederdrucksäule15 eingespeist. Der gasförmige Anteil25 wird über Leitung26 als gasförmige Einsatzluft (”Feed-Air”) in die Hochdrucksäule14 eingeleitet. - Der Rest des gereinigten Hauptluftstroms
5 wird ohne druckverändernde Maßnahmen als Direktluftstrom (”zweiter Luftstrom”)27 ,28 durch den Hauptwärmetauscher9 geführt und strömt weiter über Leitung26 in die Hochdrucksäule14 . - In einer ersten Variante des Ausführungsbeispiels (System ohne Argongewinnung – ”Systems w/o Argon”) strömt flüssiger Rohsauerstoff
29 vom Sumpf der Hochdrucksäule14 über Leitung30 , Unterkühlungs-Gegenströmer31 und weiter über Leitung zu einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule. Der gasförmige Kopfstickstoff33 der Hochdrucksäule14 wird mindestens zum Teil34 im Verflüssigungsraum des Hauptkondensators16 kondensiert. (Ein anderer Teil kann über Leitung35 durch den Hauptwärmetauscher9 geführt und schließlich über Leitung36 als gasförmiges Mitteldruckprodukt (PGAN) abgezogen werden. - Der kondensierte Stickstoff
37 aus dem Hauptkondensator16 wird zu einem ersten Teil38 als Rücklauf auf die Hochdrucksäule14 aufgegeben. Ein zweiter Teil39 wird im Unterkühlungs-Gegenströmer31 abgekühlt und über Leitung40 der Niederdrucksäule15 als Rücklauf zugeführt. - Außerdem kann ein stickstoffangereicherter Strom
41 ,42 von einer Zwischenstelle der Hochdrucksäule14 über den Unterkühlungs-Gegenströmer31 zu einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule15 geleitet werden. - Vom Sumpf der Niederdrucksäule kann ein Niederdruck-Sauerstoffprodukt
45 (GOX) direkt gasförmig entnommen, im Hauptwärmetauscher9 angewärmt und über Leitung46 als Niederdruckprodukt abgezogen werden. - Der als gasförmiges Druckprodukt gewünschte Sauerstoff wird flüssig (LOX) aus der Niederdrucksäule beziehungsweise aus dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators
16 abgezogen und als ein erster ”flüssiger Produktstrom”47 einer Innenverdichtung zugeführt (IC-LOX, IC = ”Internat Compression”). Hierbei wird er mittels einer Sauerstoffpumpe48 in flüssigem Zustand auf den gewünschten erhöhten Druck (erster erhöhter Druck) gebracht und über Leitung49 dem kalten Ende des Hauptwärmetauschers9 zugeleitet. Im Hauptwärmetauscher9 wird der flüssige Sauerstoffstrom49 unter dem erhöhten Druck verdampft beziehungsweise pseudoverdampft und auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt. Er verlässt schließlich über Leitung51 als erstes gasförmiges Druckprodukt (HP-GOX) die Anlage. - Falls gewünscht, kann ein weiteres gasförmiges Sauerstoffprodukt
53 ,54 (MP-GOX) unter einem Zwischendruck gewonnen werden, der zwischen dem Betriebsdruck der Niederdrucksäule15 und dem erhöhten Druck stromabwärts der Pumpe48 liegt, indem dieser Teil stromabwärts der Pumpe48 abgezweigt, entsprechend abgedrosselt (52 ) und schließlich im Hauptwärmetauscher9 separat verdampft und angewärmt wird. - Alternativ oder zusätzlich zu dem oder den innenverdichteten Sauerstoffströmen kann Stickstoff einer Innenverdichtung zugeführt werden. Dazu wird ein dritter Teil
55 des kondensierten Stickstoffs37 als zweiter ”flüssiger Produktstrom” aus dem Hauptkondensator16 (HP-LIN) in einer Stickstoffpumpe56 auf einen zweiten erhöhten Druck gebracht, der dem gewünschten Produktdruck entspricht und nicht gleich dem ersten erhöhten Druck sein muss. Der Hochdruckstickstoff wird über Leitung57 ,58 dem kalten Ende des Hauptwärmetauschers9 zugeleitet. Im Hauptwärmetauscher9 wird der flüssige oder überkritische Stickstoffstrom58 unter dem erhöhten Druck verdampft beziehungsweise pseudo-verdampft und auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt. Er verlässt schließlich über Leitung59 als zweites gasförmiges Druckprodukt (HP-GAN) die Anlage. - Falls gewünscht, kann ein weiteres gasförmiges Stickstoffprodukt
61 ,62 (MP-GAN) unter einem Zwischendruck gewonnen werden, der zwischen dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule16 und dem erhöhten Druck stromabwärts der Pumpe56 liegt, indem dieser Teil stromabwärts der Pumpe56 abgezweigt, entsprechend abgedrosselt (60 ) und schließlich im Hauptwärmetauscher9 separat verdampft und angewärmt wird. - Als weitere Rückströme werden unreiner Stickstoff
63 ,64 ,65 und unreiner Stickstoff66 ,67 ,68 gasförmig aus der Niederdrucksäule15 abgezogen, im Unterkühlungs-Gegenströmer31 und weiter im Hauptwärmetauscher9 angewärmt und als Niederdruckprodukte (GAN, UN2) abgezogen. Schließlich kann ein Teil der Produkte auch flüssig gewonnen werden, zum Beispiel flüssiger Stickstoff (LIN)69 oder ein Teil des flüssigen Sauerstoffs (LOX)47 vom Sumpf der Niederdrucksäule14 . - Das Verfahren der ersten Variante des Ausführungsbeispiels kann beispielsweise auch nur mit einem flüssigen Produktstrom und einem gasförmigen Druckprodukt (zum Beispiel entweder Sauerstoff oder Stickstoff) betrieben werden, oder alternativ mit jeder beliebeigen Kombination der dargestellten flüssig auf Druck gebrachten Ströme
49 ,53 ,58 und61 . - In einer zweiten Variante weist das Destilliersäulen-System des Ausführungsbeispiels zusätzlich zu den Einrichtungen für die Stickstoff-Sauerstoff-Trennung einen Argonteil
100 auf, der zur Gewinnung von flüssigem Reinargon (LAR)105 dient. Der Argonteil weist eine oder mehrere Rohargonsäulen zur Argon-Sauerstoff-Trennung und eine Reinargonsäule zur Argon-Stickstofftrennung, die auf die bekannte Weise betrieben werden. Das untere Ende der Rohargonsäule kommuniziert über die Leitungen101 und102 mit einem Zwischenbereich der Niederdrucksäule15 . Der flüssige Rohsauerstoff29 aus der Hochdrucksäule11 wird in diesem Fall über die Leitung129 (”Systems with Argon”) in den Argon-Teil geleitet und insbesondere mindestens teilweise in dem Kopfkondensator der Rohargonsäule(n) teilweise verdampft (nicht dargestellt). Der mindestens verdampfte Rohsauerstoff wird über Leitung103 in die Niederdrucksäule12 eingespeist, der flüssig verbliebene über Leitung132 . Aus dem Argon-Teil100 wird außerdem ein gasförmiger Reststrom (Waste)104 abgezogen. - Alternativ oder zusätzlich zu den bei der ersten Variante beschriebenen Innenverdichtungsprodukten kann das flüssige Reinargon
105 einer Innenverdichtung zugeführt werden, indem es als dritter ”flüssiger Produktstrom” in einer Argonpumpe106 auf einen dritten erhöhten Druck gebracht, der dem gewünschten Produktdruck entspricht und nicht gleich dem ersten und/oder zweiten erhöhten Druck sein muss. Das Hochdruckargon wird über Leitung107 dem kalten Ende des Hauptwärmetauschers9 zugeleitet. Im Hauptwärmetauscher9 wird der Argonstrom107 unter dem erhöhten Druck verdampft beziehungsweise pseudo-verdampft und auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt. Er verlässt schließlich über Leitung108 als drittes gasförmiges Druckprodukt (HP-GAR) die Anlage. - Der Hauptwärmetauscher kann jeweils integriert oder gesplittet ausgeführt werden, die Zeichnungen zeigen nur die Grundfunktion des Tauschers – warme Ströme werden durch kalte gekühlt.
Claims (7)
- Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit einem Destilliersäulen-System (
50 ), das mindestens eine Trennsäule (14 ,15 ) aufweist, bei dem – ein Hauptluftstrom (1 ,5 ) in einem Luftverdichter (2 ) auf einen ersten Druck verdichtet und in anschließend einer Reinigungsvorrichtung (4 ) gereinigt wird, – ein erster Luftstrom (6 ), der aus mindestens einem Teil des gereinigten Hauptluftstroms (5 ) gebildet wird, in einem Nachverdichter (7 ) auf einen zweiten Druck nachverdichtet wird, der höher als der erste Druck ist, – der nachverdichtete erste Luftstrom (8 ) in einem Hauptwärmetauscher (9 ) abgekühlt wird, – aus dem abgekühlten nachverdichteten ersten Luftstrom (10 ) ein Drosselstrom (11 ) und ein Turbinenstrom (18 ,70 ,21 ) abgezweigt werden, – der Drosselstrom (11 ) in dem Hauptwärmetauscher verflüssigt oder pseudoverflüssigt und einer Entspannungseinrichtung (12 ) zugeführt wird, – der entspannte Drosselstrom (13 ) in das Destilliersäulen-System (50 ) eingeleitet wird, – der Turbinenstrom (70 ) unter einer Zwischentemperatur des Hauptwärmetauschers (9 ) in eine Entspannungsmaschine (19 ) eingeleitet und dort arbeitsleistend entspannt wird, – der arbeitsleistend entspannte Turbinenstrom (21 ) mindestens teilweise in das Destilliersäulen-System (50 ) eingeleitet wird, – ein flüssiger Produktstrom (47 ;55 ;105 ) aus dem Destilliersäulen-System (50 ) entnommen, in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht (48 ;56 ;106 ) und unter diesem erhöhten Druck durch indirekten Wärmeaustausch (9 ) mit dem Drosselstrom verdampft oder pseudo-verdampft und schließlich als gasförmiger Produktstrom (51 ;59 ;108 ) abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – der Turbinenstrom in dem Hauptwärmetauscher (9 ) bis auf die Taupunkttemperatur oder kälter abgekühlt wird, – der verflüssigte oder pseudo-verflüssigte Turbinenstrom (17 ) auf einen Zwischendruck entspannt (18 ) wird, der zwischen dem ersten und dem zweiten Druck liegt und – der auf den Zwischendruck entspannte Turbinenstrom in dem Hauptwärmetauscher (9 ) auf die Zwischentemperatur angewärmt wird, bevor er der Entspannungsmaschine (19 ) zugeleitet (70 ) wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Destilliersäulen-System (
50 ) eine Hochdrucksäule (14 ) und eine Niederdrucksäule (15 ) aufweist, die über einen Hauptkondensator (16 ) in Wärmeaustauschbeziehung stehen. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiger Sauerstoffstrom (
47 ) aus der Niederdrucksäule (15 ) oder dem Hauptkondensator (16 ) entnommen und als flüssiger Produktstrom eingesetzt wird. - Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiger Stickstoffstrom (
55 ) aus der Hochdrucksäule (14 ) oder dem Hauptkondensator (16 ) entnommen und als flüssiger Produktstrom eingesetzt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiger Argonstrom (
105 ) aus dem Destilliersäulen-System (50 ) entnommen und als flüssiger Produktstrom eingesetzt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Luftstrom (
27 ) aus einem anderen Teil des gereinigten Hauptluftstroms (5 ) gebildet wird und der zweite Luftstrom (27 ) unter dem ersten Druck im Hauptwärmetauscher (9 ) abgekühlt und dem Destilliersäulen-System (50 ) zugeleitet wird. - Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit einem Destilliersäulen-System (
50 ), das mindestens eine Trennsäule (14 ,15 ) aufweist, – mit einem Luftverdichter (2 ) zum Verdichten eines Hauptluftstroms (1 ) auf einen ersten Druck – mit einer Reinigungsvorrichtung (4 ) zur Reinigung des auf den ersten Druck verdichteten Hauptluftstroms (1 ), – mit einem Nachverdichter (7 ) zum Verdichten eines ersten Luftstrom (6 ), der aus mindestens einem Teil des gereinigten Hauptluftstroms (5 ) gebildet wird, auf einen zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, – mit einem Hauptwärmetauscher (9 ) zum Abkühlen des auf den zweiten Druck nachverdichteten ersten Luftstrom (8 ) in abgekühlt wird, – mit Mitteln zum Abzweigen eines Drosselstroms (11 ) und eines Turbinenstroms (18 ,70 ,21 ) aus dem abgekühlten nachverdichteten ersten Luftstrom (10 ), – mit Mitteln zum Verflüssigen oder Pseudo-Verflüssigen des Drosselstroms (11 ) in dem Hauptwärmetauscher, – mit einer Entspannungseinrichtung (12 ) zum Entspannen des verflüssigten oder pseudo-verflüssigten Drosselstroms (11 ) und einer zugeführt wird, – mit Mitteln zum Einleiten des entspannten Drosselstroms (13 ) in das Destilliersäulen-System (50 ), – mit Mitteln zur Einleitung des Turbinenstroms (70 ) unter einer Zwischentemperatur des Hauptwärmetauschers (9 ) in eine Entspannungsmaschine (19 ) zur arbeitsleistenden Entspannung des Turbinenstroms (70 ), – mit Mitteln zur Einleitung des arbeitsleistend entspannten Turbinenstroms (21 ) in das Destilliersäulen-System (50 ), – mit Mitteln zum Entnehmen eines flüssigen Produktstroms (47 ;55 ;105 ) aus dem Destilliersäulen-System (50 ) entnommen, zur Erhöhung dessen Drucks in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck (48 ;56 ;106 ) und zur Verdampfung oder Pseudo-Verdampfung unter diesem erhöhten Druck durch indirekten Wärmeaustausch (9 ) mit dem Drosselstrom und mit Mitteln zum Abziehen des (pseudo-)verdampften Produktstroms als gasförmigen Produktstrom (51 ;59 ;108 ), gekennzeichnet durch – Mittel zum Abziehen des Turbinenstroms aus dem Hauptwärmetauscher (9 ) bei etwa der Taupunkttemperatur oder kälter, – Mittel zum Entspannen (18 ) des verflüssigten oder pseudo-verflüssigten Turbinenstroms (17 ) auf einen Zwischendruck, der zwischen dem ersten und dem zweiten Druck liegt und durch – Mittel zum Anwärmen des auf den Zwischendruck entspannten Turbinenstroms in dem Hauptwärmetauscher (9 ) auf die Zwischentemperatur, wobei diese Mittel stromaufwärts der Entspannungsmaschine (19 ) angeordnet sind.
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