DE102013018664A1 - Process for the cryogenic separation of air and cryogenic air separation plant - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren und die Anlage dienen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit einer mehrsträngigen Anlage mit mindestens zwei Luftzerlegungsstränge, wobei beide jeder der zwei Luftzerlegungsstränge eine Coldbox aufweist, die ein Destillationssäulen-System enthält, das eine erste Hochdrucksäule (101), eine erste Niederdrucksäule (102) und einen ersten Hauptkondensator (103) aufweist, der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist und einen Verdampfungsraum und einen Verflüssigungsraum aufweist. Ein erster Stickstoffgasstrom (104, 114) aus der ersten Hochdrucksäule (101) wird in den Verflüssigungsraum des ersten Hauptkondensators (103) eingeleitet. Ein erster Flüssigstickstoffstrom (105) aus dem Verflüssigungsraum des ersten Hauptkondensators (103) wird in die erste Hochdrucksäule (101) eingeleitet. Ein erster Sauerstoffgasstrom (108) aus dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators (103) wird in die erste Niederdrucksäule (102) eingeleitet. Das Destillationssäulen-System beider Luftzerlegungsstränge weist außerdem eine zweite Hochdrucksäule (201) und eine zweite Niederdrucksäule auf. Die erste Hochdrucksäule (101) und die zweite Hochdrucksäule (201) der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge weisen die gleiche Baugröße auf. Die erste Niederdrucksäule und die zweite Niederdrucksäule der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge weisen die gleiche Baugröße auf. Die erste und die zweite Niederdrucksäule (102, 202) der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge enthalten Stoffaustauschelemente, die in mindestens einem Teilbereich der jeweiligen Niederdrucksäule (102, 202) durch eine geordnete Packung gebildet werden, die aus gefalteten Metallblechen gefertigt ist, wobei die geordnete Packung eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m2/m3, insbesondere von 1200 m2/m3 oder mehr, aufweist.The method and apparatus are used for cryogenic separation of air with a multi-strand plant having at least two air separation strands, both of each of the two air separation strands having a coldbox containing a distillation column system comprising a first high pressure column (101), a first low pressure column (102). and a first main capacitor (103) formed as a condenser-evaporator and having an evaporation space and a liquefaction space. A first nitrogen gas stream (104, 114) from the first high pressure column (101) is introduced into the liquefaction space of the first main condenser (103). A first liquid nitrogen stream (105) from the liquefaction space of the first main condenser (103) is introduced into the first high-pressure column (101). A first oxygen gas stream (108) from the vaporization space of the main condenser (103) is introduced into the first low pressure column (102). The distillation column system of both air separation strands also has a second high pressure column (201) and a second low pressure column. The first high pressure column (101) and the second high pressure column (201) of the distillation column systems of each of the two air separation lines have the same size. The first low-pressure column and the second low-pressure column of the distillation column systems of each of the two air separation strands have the same size. The first and second low pressure columns (102, 202) of the distillation column systems of each of the two air separation strands contain mass transfer elements formed in at least a portion of the respective low pressure column (102, 202) by an ordered packing made of folded metal sheets the ordered packing has a specific surface area of more than 1000 m2 / m3, in particular 1200 m2 / m3 or more.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for the cryogenic separation of air according to the preamble of patent claim 1.
Die Grundlagen der Tieftemperaturzerlegung von Luft im Allgemeinen sowie der Aufbau von Zwei-Säulen-Anlagen im Speziellen sind in der
Das Destillationssäulen-System der Erfindung ist als klassisches Zwei-Säulen-System ausgebildet. Es kann zusätzlich zu den Trennsäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung weitere Vorrichtungen zur Gewinnung anderer Luftkomponenten, insbesondere von Edelgasen aufweisen, beispielsweise eine Argongewinnung.The distillation column system of the invention is designed as a classic two-column system. In addition to the separation columns for nitrogen-oxygen separation, it can have other devices for obtaining other air components, in particular noble gases, for example argon recovery.
Der Hauptkondensator ist bei der Erfindung als Kondensator-Verdampfer ausgebildet. Als ”Kondensator-Verdampfer” wird ein Wärmetauscher bezeichnet, in dem ein erster, kondensierender Fluidstrom in indirekten Wärmeaustausch mit einem zweiten, verdampfenden Fluidstrom tritt. Jeder Kondensator-Verdampfer weist einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum auf, die aus Verflüssigungspassagen beziehungsweise Verdampfungspassagen bestehen. In dem Verflüssigungsraum wird die Kondensation (Verflüssigung) eines ersten Fluidstroms durchgeführt, in dem Verdampfungsraum die Verdampfung eines zweiten Fluidstroms. Verdampfungs- und Verflüssigungsraum werden durch Gruppen von Passagen gebildet, die untereinander in Wärmeaustauschbeziehung stehen.The main capacitor is formed in the invention as a condenser-evaporator. The term "condenser-evaporator" refers to a heat exchanger in which a first condensing fluid stream undergoes indirect heat exchange with a second evaporating fluid stream. Each condenser-evaporator has a liquefaction space and an evaporation space, which consist of liquefaction passages or evaporation passages. In the liquefaction space, the condensation (liquefaction) of a first fluid flow is performed, in the evaporation space the evaporation of a second fluid flow. Evaporation and liquefaction space are formed by groups of passages that are in heat exchange relationship with each other.
Dabei kann der Hauptkondensator als Badverdampfer, insbesondere als Kaskadenverdampfer (beispielsweise wie in
Das Destillationssäulen-System eine Luftzerlegungsanlage ist in einer oder mehreren Coldboxen angeordnet. Unter einer ”Coldbox” wird hier eine isolierende Umhüllung verstanden, die einen wärmeisolierten Innenraum vollständig mit Außenwänden umfasst; in dem Innenraum sind zu isolierenden Anlagenteile angeordnet, zum Beispiel ein oder mehrere Trennsäulen und/oder Wärmetauscher. Die isolierende Wirkung kann durch entsprechende Ausgestaltung der Außenwände und/oder durch die Füllung des Zwischenraums zwischen Anlagenteilen und Außenwänden mit einem Isoliermaterial bewirkt werden. Bei der letzteren Variante wird vorzugsweise ein pulverförmiges Material wie zum Beispiel Perlite verwendet. Sowohl das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage als auch der Hauptwärmetauscher und weitere kalte Anlagenteile müssen von einer oder mehreren Coldboxen umschlossen sein. Die Außenmaße der Coldbox bestimmen üblicherweise die Transportmaße des Pakets bei vorgefertigten Anlagen.The distillation column system of an air separation plant is arranged in one or more cold boxes. A "cold box" is here understood to mean an insulating casing which comprises a heat-insulated interior completely with outer walls; in the interior are arranged to be isolated plant parts, for example, one or more separation columns and / or heat exchangers. The insulating effect can be effected by appropriate design of the outer walls and / or by the filling of the gap between system parts and outer walls with an insulating material. In the latter variant, a powdery material such as perlite is preferably used. Both the distillation column system for nitrogen-oxygen separation of a cryogenic air separation plant and the main heat exchanger and other cold plant parts must be enclosed by one or more cold boxes. The outer dimensions of the coldbox usually determine the transport dimensions of the package in prefabricated systems.
Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrsträngige Anlage, die mindestens bezüglich des Destillationssäulen-Systems zwei grundsätzlich voneinander unabhängige Stränge (Trains) aufweist. Die zwei oder mehr Destillationssäulen-System-Stränge sind regelmäßig in Ihrem Inneren gleich aufgebaut; ein oder mehrere Stränge können aber auch verschieden von den anderen ausgestaltet sein. Die Verfahrensschritte stromaufwärts und stromabwärts des Destillationssäulen-Systems können einsträngig oder ebenfalls mehrsträngig ausgebildet sein, wobei die Zahl der Stränge in den verschiedenen seriellen Schritten gleich oder unterschiedlich sein kann. In einem konkreten Beispiel ist ein dreisträngig ausgebildeter Hauptluftverdichter mit einer einsträngigen Luftvorkühlung und -reinigung verbunden und die gereinigte Luft wird in einen dreisträngigen kalten Teil eingeleitet, wobei jeder der kalten Stränge einen Hauptwärmetauscher und ein Destillationssäulen-System enthält.The invention relates to a multi-stranded plant having at least with respect to the distillation column system two basically independent strands (Trains). The two or more distillation column system strands are regularly built the same in their interior; but one or more strands can also be configured differently from the others. The process steps upstream and downstream of the distillation column system may be single-stranded or also multi-stranded, wherein the number of strands in the different serial steps may be the same or different. In a specific example, a three-stranded main air compressor is associated with single-stream air pre-cooling and purification, and the purified air is introduced into a three-strand cold section, each of the cold strands containing a main heat exchanger and a distillation column system.
Mehrsträngige Verfahren der eingangs genannten Art und entsprechende Vorrichtungen sind aus
Im Falle einer Transportbegrenzung (üblicherweise 4,8 m im Säulendurchmesser) wird die pro Anlage (Strang) gewonnene Produktmenge stark limitiert. Daher werden oftmals viele Anlagen-Stränge (Trains) benötigt, um die geforderte Produktmenge beispielsweise an Sauerstoff an Kunden zu liefern. Die Begrenzung des Säulendurchmessers führt außerdem dazu, dass die Säulen mehrsträngiger Anlagen in der Coldbox mit Packungen mit sehr niedriger spezifischen Oberfläche (zum Beispiel 350 m2/m2) ausgerüstet werden; Entsprechendes gilt für einsträngige Anlagen sehr großer Kapazität. Dies ist insofern günstig, dass bei beschränktem Säulendurchmesser eine besonders hohe Kapazität pro Säule erreicht wird. Die Säulen werden dabei besonders hoch und es besteht auch die Notwendigkeit für Einsatz kryogener Transferpumpen (entweder eine Flüssigstickstoff-Pumpe für eine Anordnung der Säulen übereinander oder eine Flüssigsauerstoff-Transferpumpe für nebeneinander stehende Säulen). Neben einer Erhöhung der Gesamtkosten werden dadurch auch die Komplexität und der Energiebedarf des Systems negativ beeinflusst.In the case of a transport limitation (usually 4.8 m in the column diameter), the amount of product obtained per unit (strand) is severely limited. Therefore, many lines of equipment (trains) are often needed to deliver the required amount of product, for example, to oxygen to customers. The limitation of the column diameter also means that the columns of multi-strand systems in the cold box are equipped with packages with a very low specific surface area (for example 350 m 2 / m 2 ); The same applies to single-strand systems of very large capacity. This is favorable in that, with limited column diameter, a particularly high capacity per column is achieved. The columns are particularly high and there is also the need for use of cryogenic transfer pumps (either a Liquid nitrogen pump for stacking the columns one above the other or a liquid oxygen transfer pump for adjacent columns). In addition to an increase in the total costs, this also negatively influences the complexity and the energy requirement of the system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, die hohe Kapazität, relativ niedrige Investitionskosten und einen vergleichsweise geringem Flächenbedarf bei günstigem Energiebedarf aufweisen.The invention has for its object to provide such a method and a corresponding device, which have high capacity, relatively low investment costs and a relatively small space requirement with favorable energy consumption.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the characterizing features of claim 1.
Entgegengesetzt zu der bisherigen Praxis bei Beschränkungen des Kolonnendurchmessers wird bei der Erfindung eine geordnete Packung besonders großer Dichte in den Niederdrucksäulen eingesetzt. Dabei kann ein Teil des Stoffaustauschbereichs jeder der beiden Niederdrucksäulen mit einer besonders dichten Packung gefüllt sein (und der Rest beispielsweise durch Packung niedrigerer Dichte oder auch durch eine Kombination aus Packung und konventionellen Rektifizierböden), oder alle Stoffaustauschelemente werden durch die besonders dichte Packung gebildet. In den Hochdrucksäulen werden entweder auch eine geordnete Packung, vorzugsweise mit mehr als 1000 m2/m3, oder Siebböden oder eine Kombination dieser beiden Typen von Stoffaustauschelementen eingesetzt. Aufgrund der erfindungsgemäßen paarweisen Parallelschaltung von Säulen kann trotz eines beschränkten Kolonnendurchmessers eine besonders hohe Produktkapazität (pro Strang) erzielt werden; die dafür benötigte Grundfläche und die Coldboxhöhe bleiben dabei relativ klein, nämlich vergleichbar einem Destillationssäulen-System mit einer einzelnen Doppelsäule, die Packungen mit sehr niedriger spezifischer Oberfläche (zum Beispiel 350 oder 500 m2/m2) gefüllt ist.Contrary to the previous practice with restrictions on the column diameter, the invention uses an ordered packing of particularly high density in the low-pressure columns. In this case, a part of the mass transfer region of each of the two low-pressure columns may be filled with a particularly dense packing (and the remainder for example by packing of lower density or else by a combination of packing and conventional rectification trays), or all mass transfer elements are formed by the particularly dense packing. In the high-pressure column either be a structured packing, preferably with more than 1000 m 2 / m 3, or sieve trays, or a combination of these two types of mass transfer elements used. Due to the inventive pairwise parallel connection of columns, a particularly high product capacity (per strand) can be achieved despite a limited column diameter; the base area required for this purpose and the cold box height remain relatively small, namely comparable to a distillation column system with a single double column which is filled with very low specific surface area packings (for example 350 or 500 m 2 / m 2 ).
Die Hochdrucksäulen und die Niederdrucksäulen eines Strangs weisen gemäß der Erfindung paarweise die ”gleiche Baugröße” auf. Darunter wird hier verstanden, dass die entsprechenden Kolonnenhöhen und -durchmesser nicht mehr als 10%, insbesondere nicht mehr als 5% voneinander abweichen. Der Vergleich bezieht sich paarweise auf die einander entsprechenden Abschnitte der erste und der zweiten Hochdrucksäulen beziehungsweise der ersten und der zweiten NiederdrucksäulenThe high-pressure columns and the low-pressure columns of a strand according to the invention in pairs the "same size" on. This is understood here to mean that the corresponding column heights and diameters do not differ from one another by more than 10%, in particular not more than 5%. The comparison relates in pairs to the mutually corresponding sections of the first and second high-pressure columns or of the first and the second low-pressure columns
Der Einsatz einer besonders dichten Packung scheint zunächst kontraproduktiv für eine besonders hohe Kapazität zu sein, weil dadurch bei begrenztem Kolonnendurchmesser die Kapazität der entsprechenden Säule sinkt. Im Rahmen der Erfindung hat sich jedoch überraschenderweise herausgestellt, dass eine solche Ausgestaltung dann günstiger ist, wenn ein Destillationssäulen-System-Strang durch zwei parallele Zwei-Säulen-Systeme gebildet wird, insbesondere dann, wenn für beide ein gemeinsamer Hauptkondensator genutzt wird. Ein einzelner Strang wird dadurch natürlich apparativ aufwändiger; es kann aber eine überraschend deutlich erhöhte Kapazität erreicht werden im Vergleich zu einem klassischen Destillationssäulen-System-Strang.The use of a particularly dense packing initially seems to be counterproductive for a particularly high capacity, because this reduces the capacity of the corresponding column with a limited column diameter. In the context of the invention, however, it has surprisingly been found that such a configuration is more favorable if a distillation column system strand is formed by two parallel two-column systems, in particular if a common main capacitor is used for both. A single strand is of course more complex in terms of apparatus; however, a surprisingly significantly increased capacity can be achieved as compared to a classical distillation column system strand.
Aufgrund der erfindungsgemäßen paarweisen Parallelschaltung von Säulen innerhalb eines Strangs kann trotz eines beschränkten Kolonnendurchmessers eine besonders hohe Produktkapazität (pro Strang) erzielt werden; die dafür benötigte Grundfläche sowie die Höhe der Coldbox bleiben dabei relativ klein. Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung die Kapazität für die Sauerstofferzeugung um 20 bis 30% gegenüber einer klassischen Ausgestaltung erhöht werden.Due to the inventive pairwise parallel connection of columns within a strand, a particularly high product capacity (per strand) can be achieved despite a limited column diameter; the required footprint and the height of the coldbox remain relatively small. For example, in the context of the invention, the capacity for oxygen production can be increased by 20 to 30% compared to a conventional design.
Aus
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen insbesondere bei besonders großen Anlagen zum Tragen, die mehrsträngig ausgebildet sind, wobei mindestens zwei Stränge oder alle Stränge der Gesamtanlage gemäß der Erfindung ausgebildet sind. Durch die Kapazitätserhöhung pro Strang kann beispielsweise mit einer viersträngigen Anlage gemäß der Erfindung eine Gesamtkapazität erreicht werden, die einer konventionellen fünfsträngigen Anlage entspricht; bei einer Anlage, die konventionell mit sechs Strängen ausgestaltet werden müsste, reichen beispielsweise fünf erfindungsgemäße Stränge.The advantages of the method according to the invention are particularly noticeable in very large systems that are multi-stranded, wherein at least two strands or all strands of the overall system according to the invention are formed. By increasing the capacity per strand, for example, with a four-strand plant according to the invention, a total capacity can be achieved which corresponds to a conventional five-strand plant; For example, in a plant that would have to be designed conventionally with six strands, five strands of the invention suffice.
Die Erfindung wird durch eine zwei- oder mehrsträngige Anlage realisiert, wobei mindestens zwei Luftzerlegungsstränge durch Destillationssäulen-Systeme mit den je vier Säulen gebildet werden. Jedes Destillationssäulen-System ist von einer eigenen Coldbox oder von mehreren Coldboxen umschlossen und bildet einen Strang.
In einer ersten Variante der Erfindung sind die vier Säulen in Form zweier Doppelsäulen nebeneinander angeordnet, wie es im Patentanspruch 2 im Einzelnen beschrieben ist. Die beiden Doppelsäulen können in der Werkstatt vorgefertigt und anschließend auf die Baustelle transportiert werden, wobei die kritischen Transportmaße, zum Beispiel maximal 4,8 m Durchmesser eingehalten werden und trotzdem eine hohe Kapazität des Destillationssäulen-System-Strangs erreicht wird. Auf der Baustelle werden die beiden Doppelsäulen in eine Isolierung eingebaut, vorzugsweise in eine gemeinsame Coldbox.In a first variant of the invention, the four columns are in the form of two double columns arranged side by side, as described in claim 2 in detail. The two double columns can be prefabricated in the workshop and then transported to the site, the critical transport dimensions, for example, a maximum of 4.8 m diameter are met and still a high capacity of the distillation column system strand is achieved. At the construction site, the two double columns are installed in an insulation, preferably in a common cold box.
In einer zweiten Variante werden mindestens vier, insbesondere alle fünf, der genannten Elemente des Destillationssäulen-Systems übereinander angeordnet, wie es in den Patentansprüchen 3 und 4 dargestellt ist. Unter einer Anordnung zweier Elemente ”übereinander” wird hier verstanden, dass das sich obere Ende des unteren der beiden Elemente sich auf niedrigerer geodätischer Höhe befindet als das untere Ende der oberen der beiden Elemente und sich die Projektionen der beiden Elemente in eine horizontale Ebene überschneiden. Beispielsweise sind die beiden Elemente genau übereinander angeordnet, das heißt die Achsen der beiden Säulen verlaufen auf derselben vertikalen Geraden. Vorzugsweise weisen alle übereinander angeordneten Elemente dieselbe vertikale Achse auf.In a second variant, at least four, in particular all five, of said elements of the distillation column system are arranged one above the other, as shown in claims 3 and 4. An arrangement of two elements "one above the other" is understood here to mean that the upper end of the lower of the two elements is at a lower geodetic height than the lower end of the upper of the two elements and the projections of the two elements overlap in a horizontal plane. For example, the two elements are arranged exactly one above the other, that is, the axes of the two columns run on the same vertical line. Preferably, all elements arranged one above the other have the same vertical axis.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Hauptkondensator im Sumpfbereich der ersten Niederdrucksäule angeordnet. Damit ist gemeint, dass sich der Hauptkondensator unterhalb der Stoffaustauschelemente der ersten Niederdrucksäule im selben Behälter wie diese befindet. Der Hauptkondensator wird dabei für den Betrieb aller vier Säulen genutzt. Diese Anordnung kann auf beide Varianten der Erfindung angewendet werden.In a preferred embodiment of the invention, the first main capacitor is arranged in the bottom region of the first low-pressure column. By this is meant that the main condenser is below the mass transfer elements of the first low-pressure column in the same container as this. The main capacitor is used for the operation of all four columns. This arrangement can be applied to both variants of the invention.
Alternativ ist der Hauptkondensator in einem von der ersten Niederdrucksäule getrennten Behälter angeordnet, der sich beispielsweise zwischen erste Niederdrucksäule und erste Hochdrucksäule oder neben diesen beiden Säulen befindet.Alternatively, the main condenser is arranged in a separate container from the first low-pressure column, which is located, for example, between the first low-pressure column and the first high-pressure column or adjacent to these two columns.
Grundsätzlich können die erste und die zweite Hochdrucksäule über zwei Stränge separat mit Luft versorgt werden. Vorzugsweise werden beide jedoch über eine gemeinsame Luftleitung versorgt, die einen Gesamtdruckluftstrom liefert, der in mindestens zwei Druckluftteilströme verzweigt wird, wobei der erste Druckluftteilstrom in die erste Hochdrucksäule und der zweite Druckluftteilstrom in die zweite Hochdrucksäule eingeleitet wird. Der Luftzerlegungsstrang, der durch die vier Säulen des Destillationssäulen-Systems gebildet wird, weist dann nur einen einzigen Strang für die Luftverdichtung, -reinigung und -abkühlung auf.In principle, the first and the second high-pressure column can be supplied separately with air via two strands. Preferably, however, both are supplied via a common air line, which delivers a total compressed air flow, which is branched into at least two compressed air streams, wherein the first compressed air sub-stream is introduced into the first high-pressure column and the second compressed air sub-stream in the second high-pressure column. The air separation train formed by the four columns of the distillation column system then has only a single strand for air compression, purification and cooling.
Es ist außerdem günstig, wenn die zweite Niederdrucksäule, die erste Niederdrucksäule, der Hauptkondensator, die erste Hochdrucksäule und die zweite Hochdrucksäule in einer gemeinsamen Coldbox angeordnet sind.It is also advantageous if the second low-pressure column, the first low-pressure column, the main condenser, the first high-pressure column and the second high-pressure column are arranged in a common coldbox.
Bei der Erfindung kann ein einziger Hauptkondensator alle vier Säulen mit Rücklaufflüssigkeit versorgen. Auf diese Weise ergeben sich eine Verminderung des apparativen Aufwands und eine besonders hohe Flexibilität bei der Aufstellung der einzelnen Säule, die für eine Platz sparende Anordnung der Säulen genutzt werden kann. Die Säulen sind paarweise parallelgeschaltet, sodass sich eine besonders hohe Kapazität bei begrenztem Säulendurchmesser ergibt. Diese Ausführungsform kann bei beiden Varianten der Erfindung angewendet werden; sie ist bei der zweiten Variante besonders vorteilhaft. Alternativ kann bei beiden Varianten auch ein separater zweiter Hauptkondensator für die zweite Hochdrucksäule und die zweite Niederdrucksäule eingesetzt werden, der zum Beispiel im Sumpf der zweiten Niederdrucksäule angeordnet ist.In the invention, a single main condenser can supply all four columns with reflux liquid. In this way, a reduction in the expenditure on equipment and a particularly high flexibility in the installation of the individual column, which can be used for a space-saving arrangement of the columns. The columns are connected in pairs in parallel, resulting in a particularly high capacity with limited column diameter. This embodiment can be applied to both variants of the invention; it is particularly advantageous in the second variant. Alternatively, in both variants, a separate second main capacitor for the second high-pressure column and the second low-pressure column can be used, which is arranged for example in the bottom of the second low-pressure column.
Natürlich muss der Verdampfungsraum eines gemeinsamen ersten Hauptkondensators auch mit Flüssigkeit beaufschlagt werden. Dies geschieht bei der Erfindung beispielsweise dadurch, dass sowohl ein erster Flüssigsauerstoffstrom aus der ersten Niederdrucksäule als auch ein zweiter Flüssigsauerstoffstrom aus der zweiten Niederdrucksäule in den Verdampfungsraum des Hauptkondensators eingeleitet werden.Of course, the evaporation space of a common first main capacitor must also be charged with liquid. This is done in the invention, for example, by the fact that both a first liquid oxygen stream from the first low-pressure column and a second liquid oxygen stream from the second low-pressure column are introduced into the evaporation space of the main capacitor.
Wenn der Hauptkondensator aus mehreren parallelen Blöcken besteht, gibt es verschiedene Möglichkeiten der Verbindung zwischen den Ein- und Austritten der Verdampfungs- und Verflüssigungsteilräume der Blöcke, die untereinander grundsätzlich beliebig kombiniert werden können:
- – Eintritt des Verdampfungsteilraums eines Blocks verbunden mit nur einer der beiden Niederdrucksäulen oder mit beiden Niederdrucksäulen
- – Austritt des Verdampfungsteilraums eines Blocks verbunden mit nur einer der beiden Niederdrucksäulen oder mit beiden Niederdrucksäulen
- – Eintritt des Verflüssigungsteilraums eines Blocks verbunden mit nur einer der beiden Hochdrucksäulen oder mit beiden Hochdrucksäulen
- – Austritt des Verflüssigungsteilraums eines Blocks verbunden mit nur einer der beiden Hochdrucksäulen oder mit beiden Hochdrucksäulen
- - Entry of the evaporation compartment of a block connected to only one of the two low-pressure columns or with both low-pressure columns
- - Exit the evaporation compartment of a block connected to only one of the two low-pressure columns or with both low-pressure columns
- - Entry of the liquefaction compartment of a block connected to only one of the two high-pressure columns or with both high-pressure columns
- - The outlet of the liquefaction compartment of a block connected to only one of the two high pressure columns or with both high pressure columns
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 8 beziehungsweise 9. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann durch Vorrichtungsmerkmale ergänzt werden, die den Merkmalen der abhängigen Verfahrensansprüche entsprechen.The invention also relates to a device according to claim 8 or 9. The device according to the invention can be supplemented by device features which correspond to the features of the dependent method claims.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen sind nur die wichtigsten Elemente dargestellt, insbesondere solche, mit denen sich das System der Erfindung von üblichen Luftzerlegungssystemen unterscheidet. Hierbei zeigen:The invention and further details of the invention are described below with reference to two in the Drawing schematically illustrated embodiments explained in more detail. In the drawings, only the most important elements are shown, in particular those with which the system of the invention differs from conventional air separation systems. Hereby show:
In den
Das Destillationssäulen-System des Ausführungsbeispiels der
Jede Doppelsäule kann im Wesentlichen unabhängig geregelt werden. Der Druck in den Niederdrucksäulen kann beispielsweise separat eingestellt und geregelt werden. Durch diese Entkopplung wird auch der Gesamt-Regelungsaufwand leichter gestaltet und eventuelle Fertigungstoleranzen bei beiden Doppelsäulen können besser ausgeglichen werden.Each double column can be controlled substantially independently. The pressure in the low-pressure columns, for example, can be set and controlled separately. Through this decoupling, the overall control effort is made easier and any manufacturing tolerances in both double columns can be better compensated.
Über eine gemeinsame Luftleitung wird ein Gesamtdruckluftstrom
Der Hauptkondensator
Ein erster Stickstoffgasstrom
Ein zweiter Stickstoffgasstrom
Ein erster Flüssigsauerstoffstrom
Ein zweiter Flüssigsauerstoffstrom
Die Rücklaufflüssigkeiten
Ebenfalls nicht dargestellt ist, wie von beiden Hochdrucksäulen
Als Hauptprodukt des Destillationssäulen-Systems wird flüssiger Sauerstoff
Als weiteres Produkt des Destillationssäulen-Systems wird Druckstickstoff direkt vom Kopf der Hochdrucksäulen
Falls Argon als Produkt erzeugt werden soll, können über die Leitungspaare
In einem konkreten Beispiel werden die Stoffaustauschelemente in den beiden Niederdrucksäulen
In den Hochdrucksäulen
Die Ausführungsbeispiel der
In
Das Destillationssäulen-System der
Über eine gemeinsame Luftleitung wird ein Gesamtdruckluftstrom
Der Hauptkondensator
Ein erster Stickstoffgasstrom
Ein erster Flüssigsauerstoffstrom
Die Rücklaufflüssigkeiten
Ebenfalls nicht dargestellt ist, wie von beiden Hochdrucksäulen
Als Hauptprodukt des Destillationssäulen-Systems wird flüssiger Sauerstoff
Als weiteres Produkt des Destillationssäulen-System wird Druckstickstoff über Leitung
Falls Argon als Produkt erzeugt werden soll, können über die Leitungspaare
In einem konkreten Beispiel werden die Stoffaustauschelemente in den beiden Niederdrucksäulen
In den Hochdrucksäulen
Gemäß
Alternativ zu
Die Kältegewinnung ist in
Im Vergleich zu einem klassischen System kann bei vorgegebener Produktkapazität, beispielsweise an gasförmigem Drucksauerstoff, die Zahl der Destillationssäulen-System-Stränge durch die Erfindung verringert werden, beispielsweise von sechs auf fünf oder von fünf auf vier.Compared to a classical system, with a given product capacity, for example gaseous pressure oxygen, the number of distillation column system strands can be reduced by the invention, for example from six to five or from five to four.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |