DE102013018664A1 - Process for the cryogenic separation of air and cryogenic air separation plant - Google Patents

Process for the cryogenic separation of air and cryogenic air separation plant Download PDF

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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 Monografie ”Tieftemperaturtechnik” von Hausen/Linde (2. Auflage, 1985) und in einem Aufsatz von Latimer in Chemical Engineering Progress (Vol. 63, No.2, 1967, Seite 35) beschrieben. Die Wärmeaustauschbeziehung zwischen Hochdrucksäule und Niederdrucksäule einer Doppelsäule wird im Regelfall durch einen Hauptkondensator realisiert, in dem Kopfgas der Hochdrucksäule gegen verdampfende Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule verflüssigt wird.The basics of cryogenic separation of air in general and the construction of two-column plants in particular are in the Monograph "Tiefftemperaturtechnik" by Hausen / Linde (2nd edition, 1985) and in one Review by Latimer in Chemical Engineering Progress (Vol. 63, No.2, 1967, page 35) described. The heat exchange relationship between the high-pressure column and the low-pressure column of a double column is usually realized by a main condenser in which head gas of the high-pressure column is liquefied against vaporizing bottom liquid of the low-pressure column.

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 EP 1287302 B1 = US 6748763 B2 beschrieben), oder aber als Fallfilmverdampfer ausgebildet sein. Er kann durch einen einzigen Wärmetauscherblock gebildet werden oder auch durch mehrere Wärmetauscherblöcke, die in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet sind.In this case, the main capacitor as a bath evaporator, in particular as a cascade evaporator (for example, as in EP 1287302 B1 = US Pat. No. 6,748,763 B2 described), or be designed as a falling film evaporator. It can be formed by a single heat exchanger block or by a plurality of heat exchanger blocks, which are arranged in a common pressure vessel.

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 WO 2013093305 A1 , WO 2013104840 A1 , WO 2009024672 A2 und EP 1666823 A1 = US 7516626 B2 bekannt.Multi-stranded methods of the type mentioned and corresponding devices are made WO 2013093305 A1 . WO 2013104840 A1 . WO 2009024672 A2 and EP 1666823 A1 = US 7516626 B2 known.

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 US 6128921 ist es zwar bekannt zwei parallel geschaltete Doppelsäulen nebeneinander in einer gemeinsamen Coldbox zu betreiben; allerdings bezieht sich diese Schrift nur auf eine einsträngige Anlage und zielt darauf, die beiden Doppelsäulen verschieden auszubilden. Der Fachmann würde diese Veröffentlichung nicht konsultieren, wenn er auf der Suche nach einer Verbesserung mehrsträngiger Systeme ist; er entnimmt ihr jedenfalls keine Anregung, wie ein mehrsträngiges System der eingangs genannten Art im Sinne der oben beschriebenen Aufgabe verändert werden könnte.Out US 6128921 Although it is known to operate two parallel double columns next to each other in a common coldbox; However, this document refers only to a single-stranded system and aims to make the two twin columns different. One skilled in the art would not consult this publication if he is looking to improve multi-strand systems; In any case, he does not take any suggestion as to how a multi-stranded system of the type mentioned at the outset could be modified in the sense of the task described above.

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. 4, die weiter unten erläutert ist, zeigt ein Beispiel für eine viersträngige Ausgestaltung.The invention is realized by a two-stranded or multi-stranded plant, wherein at least two air separation strands are formed by distillation column systems with the four columns each. Each distillation column system is enclosed by its own cold box or several cold boxes and forms a single strand. 4 , which is explained below, shows an example of a four-stranded embodiment.

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
If the main condenser consists of several parallel blocks, there are various possibilities of connection between the entrances and exits of the evaporation and liquefaction partitions of the blocks, which basically can be combined as desired:
  • - 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:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Destillationssäulen-System gemäß der ersten Variante der Erfindung, 1 A first embodiment of a distillation column system according to the first variant of the invention,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Destillationssäulen-System im Rahmen der ersten Variante der Erfindung, 2 A second exemplary embodiment of a distillation column system in the context of the first variant of the invention,

3 ein Ausführungsbeispiel für ein Destillationssäulen-System in der zweiten Variante der Erfindung und 3 an embodiment of a distillation column system in the second variant of the invention and

4 die Darstellung eines mehrsträngigen Systems gemäß der Erfindung. 4 the representation of a multi-strand system according to the invention.

In den 1 bis 3 ist jeweils nur ein Destillationssäulen-System eines Stranges dargestellt mit jeweils vier Säulen. Jeder der Stränge kann beispielweise in vier- oder fünffacher identischer Ausfertigung parallel aufgebaut werden und bildet dann ein erfindungsgemäßes mehrsträngiges System. Die nicht dargestellten Hauptluftverdichter, Reinigungseinrichtungen und Hauptwärmetauscher sind bei diesen Ausführungsbeispielen ebenfalls vier- beziehungsweise fünfsträngig ausgebildet.In the 1 to 3 in each case only one distillation column system of one strand is shown, each with four columns. Each of the strands can be constructed, for example, in parallel in four or five times identical copy and then forms a multi-stranded system according to the invention. The main air compressors, cleaning devices and main heat exchangers, not shown, are also four- or five-stranded in these embodiments.

Das Destillationssäulen-System des Ausführungsbeispiels der 1 weist eine erste Hochdrucksäule 101, eine zweite Hochdrucksäule 201, eine erste Niederdrucksäule 102, eine zweite Niederdrucksäule 202, eine ersten Hauptkondensator 103 und einen zweiten Hauptkondensator 203 auf. Beide Hauptkondensatoren 103, 203 werden in dem Beispiel durch je einen sechsstufigen oder je zwei dreistufige Kaskadenverdampfer gebildet. Die Säulen sind in Form zweier Doppelsäulen angeordnet.The distillation column system of the embodiment of the 1 has a first high pressure column 101 , a second high pressure column 201 , a first low-pressure column 102 , a second low-pressure column 202 , a first main capacitor 103 and a second main capacitor 203 on. Both main capacitors 103 . 203 are formed in the example by a six-stage or two three-stage cascade evaporator. The columns are arranged in the form of two double columns.

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 1 herangeführt. Dieser wurde, wie in der Luftzerlegung üblich, in einem Hauptluftverdichter verdichtet, in einer Reinigungseinrichtung gereinigt und in einem Hauptwärmetauscher auf etwa Taupunkt abgekühlt. (Diese Schritte sind in der Zeichnung nicht dargestellt.) Der Gesamtdruckluftstrom 1 wird in einen ersten Druckluftteilstrom 100 und einen zweiten Druckluftteilstrom 200 verzweigt. Der erste Druckluftteilstrom 100 wird in die erste Hochdrucksäule 101, der zweite Druckluftteilstrom 200 in die zweite Hochdrucksäule 201 eingeleitet.Via a common air line is a total compressed air flow 1 introduced. This was, as usual in the air separation, compressed in a main air compressor, cleaned in a cleaning device and cooled in a main heat exchanger to about dew point. (These steps are not shown in the drawing.) The total compressed air flow 1 is in a first compressed air sub-stream 100 and a second compressed air sub-stream 200 branched. The first compressed air partial flow 100 gets into the first high-pressure column 101 , the second compressed air sub-stream 200 in the second high-pressure column 201 initiated.

Der Hauptkondensator 103 weist in dem Ausführungsbeispiel einen einheitlichen Verflüssigungsraum und einen einheitlichen Verdampfungsraum auf, das heißt diese Räume sind nicht – wie bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung – in einen oder mehrere Verflüssigungsteilräumen und/oder Verdampfungsteilräume unterteilt.The main capacitor 103 has in the embodiment a uniform liquefaction space and a uniform evaporation space, that is these spaces are not - as in other embodiments of the invention - divided into one or more liquefaction subspaces and / or evaporation subspaces.

Ein erster Stickstoffgasstrom 104, 114 aus der ersten Hochdrucksäule 101 wird in den Verflüssigungsraum des ersten Hauptkondensators 103 eingeleitet. In dem Verflüssigungsraum des ersten Hauptkondensators 103 wird Flüssigstickstoff 115 erzeugt, der mindestens zu einem ersten Teil als ein erster Flüssigstickstoffstrom 105 zur ersten Hochdrucksäule 101 geleitet wird.A first nitrogen gas stream 104 . 114 from the first high-pressure column 101 is in the liquefaction space of the first main capacitor 103 initiated. In the liquefaction space of the first main capacitor 103 becomes liquid nitrogen 115 generated at least to a first part as a first liquid nitrogen stream 105 to the first high-pressure column 101 is directed.

Ein zweiter Stickstoffgasstrom 204, 214 aus der zweiten Hochdrucksäule 201 wird in den Verflüssigungsraum des zweiten Hauptkondensators 203 eingeleitet. In dem Verflüssigungsraum des zweiten Hauptkondensators 203 wird Flüssigstickstoff 215 erzeugt, der mindestens zu einem ersten Teil als ein zweiter Flüssigstickstoffstrom 205 zur zweiten Hochdrucksäule 201 geleitet wird.A second nitrogen gas stream 204 . 214 from the second high pressure column 201 is in the liquefaction space of the second main capacitor 203 initiated. In the liquefaction space of the second main capacitor 203 becomes liquid nitrogen 215 generated at least to a first part as a second liquid nitrogen stream 205 to the second high-pressure column 201 is directed.

Ein erster Flüssigsauerstoffstrom 106 aus der ersten Niederdrucksäule 102 fließt vom unteren Ende der der untersten Stoffaustauschschicht 107 der ersten Niederdrucksäule 102 ab und wird dadurch in den Verdampfungsraum des ersten Hauptkondensators 103 eingeleitet. In dem Verdampfungsraum des ersten Hauptkondensators 103 wird gasförmiger Sauerstoff gebildet. Er wird mindestens zu einem ersten Teil als erster Sauerstoffgasstrom 108 in die erste Niederdrucksäule 102 eingeleitet, indem er von unten in die unterste Stoffaustauschschicht 107 der ersten Niederdrucksäule 102 einströmt; ein zweiter Teil kann bei Bedarf direkt als gasförmiges Sauerstoffprodukt gewonnen und im Hauptwärmetauscher angewärmt werden.A first liquid oxygen stream 106 from the first low-pressure column 102 flows from the bottom of the bottom mass transfer layer 107 the first low-pressure column 102 and thereby becomes the evaporation space of the first main capacitor 103 initiated. In the evaporation chamber of the first main capacitor 103 gaseous oxygen is formed. It becomes at least a first part as the first oxygen gas stream 108 in the first low-pressure column 102 initiated by placing it from below into the bottom mass transfer layer 107 the first low-pressure column 102 flows; a second part can be used directly as gaseous if required Obtained oxygen product and warmed in the main heat exchanger.

Ein zweiter Flüssigsauerstoffstrom 206 aus der zweiten Niederdrucksäule 202 fließt vom unteren Ende der der untersten Stoffaustauschschicht 107 der zweiten Niederdrucksäule 202 ab und wird dadurch in den Verdampfungsraum des zweiten Hauptkondensators 203 eingeleitet. In dem Verdampfungsraum des zweiten Hauptkondensators 203 wird gasförmiger Sauerstoff gebildet. Er wird mindestens zu einem ersten Teil als zweiter Sauerstoffgasstrom 208 in die zweite Niederdrucksäule 202 eingeleitet, indem er von unten in die unterste Stoffaustauschschicht 207 der zweiten Niederdrucksäule 202 einströmt; ein zweiter Teil kann bei Bedarf direkt als gasförmiges Sauerstoffprodukt gewonnen und im Hauptwärmetauscher angewärmt werden.A second liquid oxygen stream 206 from the second low-pressure column 202 flows from the bottom of the bottom mass transfer layer 107 the second low-pressure column 202 and thereby becomes the evaporation space of the second main capacitor 203 initiated. In the evaporation chamber of the second main capacitor 203 gaseous oxygen is formed. It becomes at least a first part as a second oxygen gas stream 208 in the second low-pressure column 202 initiated by placing it from below into the bottom mass transfer layer 207 the second low-pressure column 202 flows; if necessary, a second part can be obtained directly as a gaseous oxygen product and heated in the main heat exchanger.

Die Rücklaufflüssigkeiten 109, 209 für die beiden Niederdrucksäulen 102, 202 werden jeweils durch eine stickstoffangereicherte Flüssigkeit 20 gebildet, die an beiden Hochdrucksäulen 101, 201 von einer Zwischenstelle oder direkt vom Kopf abgezogen wird. Vom Kopf beider Niederdrucksäulen 102, 202 wird unreiner Stickstoff 110, 210 abgezogen und als Restgas durch einen Unterkühlungs-Gegenströmer zum Hauptwärmetauscher (beide nicht dargestellt) geführt.The return liquids 109 . 209 for the two low-pressure columns 102 . 202 each by a nitrogen-enriched liquid 20 formed on both high-pressure columns 101 . 201 is deducted from an intermediate or directly from the head. From the top of both low-pressure columns 102 . 202 becomes impure nitrogen 110 . 210 withdrawn and passed as residual gas through a subcooling countercurrent to the main heat exchanger (both not shown).

Ebenfalls nicht dargestellt ist, wie von beiden Hochdrucksäulen 101, 201 je ein sauerstoffangereicherter Sumpfflüssigkeitstrom abgezogen, im Unterkühlungs-Gegenströmer 23 abgekühlt und in den Verdampfungsraum des Kopfkondensators oder der Kopfkondensatoren mindestens einer Rohargonsäule eingeleitet wird. Die Sumpfflüssigkeiten können dabei entweder separat geführt oder vor dem Unterkühlungs-Gegenströmer vermischt und anschließend aufgeteilt werden. Über die Leitungen 111, 211 wird den Niederdrucksäulen 102, 202 Flüssigluft an einer Zwischenstelle zugespeist. Diese Flüssigluft stammt aus dem Hauptwärmetauscher, in dem flüssig auf Druck gebrachter Sauerstoff 41 aus den Niederdrucksäulen verdampft oder (falls der Sauerstoffdruck überkritisch ist) pseudo-verdampft wird.Also not shown is how from both high pressure columns 101 . 201 each withdrawn an oxygen-enriched bottoms liquid stream, in the subcooling countercurrent 23 is cooled and introduced into the evaporation space of the top condenser or the head condensers at least one crude argon column. The bottoms can either be run separately or mixed before the supercooling countercurrent and then split. Over the lines 111 . 211 becomes the low pressure columns 102 . 202 Liquid air fed at an intermediate point. This liquid air comes from the main heat exchanger, in the liquid pressurized oxygen 41 evaporated from the low pressure columns or pseudo-evaporated (if the oxygen pressure is supercritical).

Als Hauptprodukt des Destillationssäulen-Systems wird flüssiger Sauerstoff 141, 241 von den Verdampfungsräumen der Hauptkondensatoren 103, 203 abgezogen, zusammengeführt und über Leitung 14 einer nicht dargestellten Innenverdichtung zugeführt. Dabei wird der flüssige Sauerstoff auf einen hohen Produktdruck gepumpt, unter diesem hohen Produktdruck verdampft oder pseudo-verdampft, auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und schließlich als gasförmiges Drucksauerstoffprodukt abgezogen.The main product of the distillation column system is liquid oxygen 141 . 241 from the evaporation spaces of the main capacitors 103 . 203 deducted, merged and over line 14 fed to an internal compression, not shown. The liquid oxygen is pumped to a high product pressure, vaporized or pseudo-evaporated under this high product pressure, warmed to about ambient temperature and finally stripped off as gaseous pressure oxygen product.

Als weiteres Produkt des Destillationssäulen-Systems wird Druckstickstoff direkt vom Kopf der Hochdrucksäulen 101, 201 abgezogen (Leitungen 104, 142 und 204), gemeinsam über Leitung 42 zum Hauptwärmetauscher geführt, dort angewärmt und schließlich als gasförmiges Druckstickstoffprodukt gewonnen. Zusätzlich kann jeweils ein Teil 143, 243 des in den Hauptkondensatoren 103, 104 erzeugten Flüssigstickstoffs einer Innenverdichtung zugeführt und als gasförmiges Hochdruck-Stickstoffprodukt gewonnen werden.Another product of the distillation column system is pressurized nitrogen directly from the top of the high pressure columns 101 . 201 withdrawn (lines 104 . 142 and 204 ), together via management 42 led to the main heat exchanger, warmed there and finally recovered as gaseous pressure nitrogen product. In addition, one part each 143 . 243 in the main capacitors 103 . 104 produced liquid nitrogen supplied to an internal compression and recovered as a high-pressure gaseous nitrogen product.

Falls Argon als Produkt erzeugt werden soll, können über die Leitungspaare 113, 114, 213, 214 eine gemeinsame klassische Argongewinnung oder je eine separate erste und eine zweite Argongewinnung angeschlossen sein, wobei die Leitungspaare 113, 213 mit dem unteren Bereich einer Rohargonsäule oder jeweils einer von zwei parallelen Rohargonsäulen verbunden sind. Der innere Aufbau und die Funktionsweise einer solchen klassischen Argongewinnung sind beispielweise in DE 2325422 A , EP 171711 A2 , EP 377117 B2 (= US 5019145 ), DE 4030749 A1 , EP 628777 B1 (= US 5426946 ), EP 669508 A1 (= US 5592833 ), EP 669509 B1 (= US 5590544 ), EP 942246 A2 , EP 1103772 A1 , DE 19609490 (= US 5669237 ), 8, EP 1243882 A1 (= US 2002178747 A1 ) und EP 1243881 A1 (= US 2002189281 A1 ) beschrieben. Falls das Sauerstoffprodukt argonfrei geliefert werden muss, kann in ähnlicher Weise eine Rohargonsäule angeschlossen sein, die dann nur zur Ausschleusung von Argon dient. Die Rohargonsäule(n) und gegebenenfalls die Reinargonsäule(n) können in separaten Coldboxen untergebracht sein oder auch in einer gemeinsamen Coldbox mit einer oder beiden Doppelsäulen.If Argon is to be produced as a product, can over the line pairs 113 . 114 . 213 . 214 a common classical argon production or a separate first and a second argon production be connected, wherein the line pairs 113 . 213 are connected to the lower portion of a crude argon column or each one of two parallel Rohargonsäulen. The internal structure and mode of operation of such a classic argon recovery are, for example, in DE 2325422 A . EP 171711 A2 . EP 377117 B2 (= US 5019145 ) DE 4030749 A1 . EP 628777 B1 (= US 5426946 ) EP 669508 A1 (= US 5592833 ) EP 669509 B1 (= US 5590544 ) EP 942246 A2 . EP 1103772 A1 . DE 19609490 (= US 5669237 ) 8th . EP 1243882 A1 (= US 2002178747 A1 ) and EP 1243881 A1 (= US 2002189281 A1 ). If the oxygen product must be delivered argon-free, a crude argon column can be connected in a similar manner, which then serves only for the discharge of argon. The crude argon column (s) and optionally the pure argon column (s) can be housed in separate cold boxes or in a common cold box with one or both double columns.

In einem konkreten Beispiel werden die Stoffaustauschelemente in den beiden Niederdrucksäulen 102, 202 ausschließlich durch geordnete Packung gebildet. Die Sauerstoffabschnitte der beiden Niederdrucksäulen 102, 202 (Bereich unterhalb der Leitungen 113/213 sind mit einer geordneten Packung mit einer spezifischen Oberfläche von 700 m2/m3 oder alternativ 1200 m2/m3 ausgestattet, in den übrigen Abschnitten weist die Packung eine spezifische Oberfläche von 500 m2/m3 auf. Zusätzlich können die beiden Niederdrucksäulen 10, 202 einen Stickstoffabschnitt oberhalb der in der Zeichnung dargestellten Stoffaustauschabschnitte aufweisen; dieser ist dann mit einer Packung mit einer spezifischen Oberfläche von 500 m2/m3 oder alternativ von 1200 m2/m3 gefüllt. Abweichend hiervon ist es möglich, innerhalb jedes der genannten Abschnitte geordnete Packung unterschiedlicher spezifischer Oberfläche zu kombinieren.In a concrete example, the mass transfer elements in the two low-pressure columns 102 . 202 formed exclusively by ordered packing. The oxygen sections of the two low-pressure columns 102 . 202 (Area below the lines 113 / 213 are provided with an ordered packing with a specific surface area of 700 m 2 / m 3 or alternatively 1200 m 2 / m 3 , in the remaining sections the packing has a specific surface area of 500 m 2 / m 3 . In addition, the two low-pressure columns 10 . 202 have a nitrogen section above the mass transfer sections shown in the drawing; this is then filled with a packing having a specific surface area of 500 m 2 / m 3 or, alternatively, 1200 m 2 / m 3 . By way of derogation, it is possible to combine ordered packing of different specific surface area within each of said sections.

In den Hochdrucksäulen 101, 201 werden die Stoffaustauschelemente ausschließlich durch geordnete Packung mit einer spezifischen Oberfläche von 1200 m2/m3 gebildet. Alternativ könnte ein Teil der Stoffaustauschelemente in einer oder beiden Hochdrucksäulen 101, 201 durch konventionelle Destillationsböden gebildet werden, zum Beispiel durch Siebböden.In the high pressure columns 101 . 201 the mass transfer elements are formed exclusively by ordered packing with a specific surface area of 1200 m 2 / m 3 . Alternatively, some of the mass transfer elements could be in one or both high pressure columns 101 . 201 be formed by conventional distillation trays, for example by sieve trays.

2 unterscheidet sich dadurch von 1, dass die Stoffaustauschelemente der Hochdrucksäulen 101, 201 ausschließlich durch Siebböden gebildet werden. Außerdem sind die Hauptkondensatoren als sechsstufige Kaskadenverdampfer ausgebildet. Alternativ können auch je zwei dreistufige Kaskadenverdampfer eingesetzt werden. 2 is different from this 1 in that the mass transfer elements of the high-pressure columns 101 . 201 are formed exclusively by sieve plates. In addition, the main capacitors are designed as six-stage cascade evaporator. Alternatively, it is also possible to use two three-stage cascade evaporators.

Die Ausführungsbeispiel der 1 und 2 können dadurch abgewandelt werden, dass anstelle von jeweils 2 dreistufigen Hauptkondensatoren 103, 203 beziehungsweise jeweils einem sechsstufigen Hauptkondensator 103, 203 ein gemeinsamer Hauptkondensator eingesetzt wird, der beispielsweise als einer aus zwei Blöcken bestehender sechsstufiger Kaskadenverdampfer ausgebildet ist (wie es analog in 3 dargestellt ist). Dieser wird dann vorzugsweise nicht im Behälter einer der Niederdrucksäulen 102, 202 angeordnet, sondern außerhalb in einem separaten Behälter.The embodiment of 1 and 2 can be modified by replacing 2 each with 3-stage main capacitors 103 . 203 or in each case a six-stage main capacitor 103 . 203 a common main capacitor is used, which is formed for example as a two-block six-stage cascade evaporator (as it is analogous in 3 is shown). This is then preferably not in the container of one of the low-pressure columns 102 . 202 arranged but outside in a separate container.

In 3 [= einzige Zeichnung von IC1131a] ist ein Beispiel für einen Strang eines Ausführungsbeispiels gemäß der zweiten Variante der Erfindung dargestellt. Das oben zu 1 und 2 Gesagte gilt hier analog, soweit anwendbar.In 3 [= single drawing of IC1131a] is an example of a strand of an embodiment according to the second variant of the invention shown. The above too 1 and 2 The same applies analogously, as far as applicable.

Das Destillationssäulen-System der 3 weist eine erste Hochdrucksäule 101, eine zweite Hochdrucksäule 201, eine erste Niederdrucksäule 102, eine zweite Niederdrucksäule 202 und einen ”ersten”, einzigen Hauptkondensator 103 auf, der durch einen sechsstufigen Kaskadenverdampfer gebildet wird.The distillation column system of 3 has a first high pressure column 101 , a second high pressure column 201 , a first low-pressure column 102 , a second low-pressure column 202 and a "first", single main capacitor 103 which is formed by a six-stage cascade evaporator.

Über eine gemeinsame Luftleitung wird ein Gesamtdruckluftstrom 1 herangeführt. Dieser wurde, wie in der Luftzerlegung üblich, in einem Hauptluftverdichter verdichtet, in einer Reinigungseinrichtung gereinigt und in einem Hauptwärmetauscher auf etwa Taupunkt abgekühlt. (Diese Schritte sind in der Zeichnung nicht dargestellt.) Der Gesamtdruckluftstrom 1 wird in einen ersten Druckluftteilstrom 100 und einen zweiten Druckluftteilstrom 200 verzweigt. Der erste Druckluftteilstrom 100 wird in die erste Hochdrucksäule 101, der zweite Druckluftteilstrom 200 in die zweite Hochdrucksäule 201 eingeleitet.Via a common air line is a total compressed air flow 1 introduced. This was, as usual in the air separation, compressed in a main air compressor, cleaned in a cleaning device and cooled in a main heat exchanger to about dew point. (These steps are not shown in the drawing.) The total compressed air flow 1 is in a first compressed air sub-stream 100 and a second compressed air sub-stream 200 branched. The first compressed air partial flow 100 gets into the first high-pressure column 101 , the second compressed air sub-stream 200 in the second high-pressure column 201 initiated.

Der Hauptkondensator 103 weist hier einen einheitlichen Verflüssigungsraum und einen einheitlichen Verdampfungsraum auf, das heißt diese Räume sind nicht – wie bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung – in einen oder mehrere Verflüssigungsteilräumen und/oder Verdampfungsteilräume unterteilt.The main capacitor 103 has here a uniform liquefaction space and a uniform evaporation space, that is these spaces are not - as in other embodiments of the invention - divided into one or more liquefaction subspaces and / or evaporation subspaces.

Ein erster Stickstoffgasstrom 104 aus der ersten Hochdrucksäule 101 und ein zweiter Stickstoffgasstrom 204 aus der zweiten Hochdrucksäule 201 werden über Leitung 114 in den Verflüssigungsraum des Hauptkondensators 103 eingeleitet. In dem Verflüssigungsraum des Hauptkondensators 103 wird Flüssigstickstoff 115 erzeugt. Aus dem Flüssigstickstoff 115 werden ein erster Flüssigstickstoffstrom 105 zur ersten Hochdrucksäule 101 und ein zweiter Flüssigstickstoffstrom 205 zur zweiten Hochdrucksäule 201 abgezweigt.A first nitrogen gas stream 104 from the first high-pressure column 101 and a second nitrogen gas stream 204 from the second high pressure column 201 be over line 114 into the liquefaction space of the main condenser 103 initiated. In the liquefaction space of the main condenser 103 becomes liquid nitrogen 115 generated. From the liquid nitrogen 115 become a first liquid nitrogen stream 105 to the first high-pressure column 101 and a second liquid nitrogen stream 205 to the second high-pressure column 201 diverted.

Ein erster Flüssigsauerstoffstrom 106 aus der ersten Niederdrucksäule 102 fließt vom unteren Ende der der untersten Stoffaustauschschicht 107 der ersten Niederdrucksäule 102 ab und wird dadurch in den Verdampfungsraum des Hauptkondensators 103 eingeleitet. Zusätzlich wird über eine nicht dargestellte Leitung ein zweiter Flüssigsauerstoffstrom aus dem Sumpf der zweiten Niederdrucksäule 202 in den Verdampfungsraum des Hauptkondensators 103 eingeführt. In dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators 103 wird gasförmiger Sauerstoff gebildet. Er wird zu einem ersten Teil als erster Sauerstoffgasstrom 108 in die erste Niederdrucksäule 102 eingeleitet, indem er von unten in die unterste Stoffaustauschschicht 107 der ersten Niederdrucksäule 102 einströmt. Ein zweiter Teil wird über eine Leitung als zweiter Sauerstoffgasstrom 208 in die zweite Niederdrucksäule 202 eingeführt.A first liquid oxygen stream 106 from the first low-pressure column 102 flows from the bottom of the bottom mass transfer layer 107 the first low-pressure column 102 and is thereby in the evaporation space of the main capacitor 103 initiated. In addition, via a line, not shown, a second liquid oxygen stream from the bottom of the second low-pressure column 202 in the evaporation space of the main capacitor 103 introduced. In the evaporation space of the main capacitor 103 gaseous oxygen is formed. It becomes a first part as the first oxygen gas stream 108 in the first low-pressure column 102 initiated by placing it from below into the bottom mass transfer layer 107 the first low-pressure column 102 flows. A second part is via a line as a second oxygen gas stream 208 in the second low-pressure column 202 introduced.

Die Rücklaufflüssigkeiten 109, 209 für die beiden Niederdrucksäulen 102, 202 werden durch eine stickstoffangereicherte Flüssigkeit 20 gebildet, die mittels einer Pumpe 21 durch einen Unterkühlungs-Gegenströmer 22 und eine Leitung 23 gedrückt wird. Die stickstoffreiche Flüssigkeit 20 wird an beiden Hochdrucksäulen 101, 201 von einer Zwischenstelle oder direkt vom Kopf abgezogen und dann zusammengeführt (nicht dargestellt). Vom Kopf beider Niederdrucksäulen 102, 202 wird unreiner Stickstoff 110, 210 abgezogen und über die Restgasleitungen 31, 32 durch den Unterkühlungs-Gegenströmer 22 zum nicht dargestellten Hauptwärmetauscher geführt.The return liquids 109 . 209 for the two low-pressure columns 102 . 202 be through a nitrogen-enriched liquid 20 formed by means of a pump 21 through a subcooling countercurrent 22 and a line 23 is pressed. The nitrogen-rich liquid 20 is at both high-pressure columns 101 . 201 subtracted from an intermediate or directly from the head and then merged (not shown). From the top of both low-pressure columns 102 . 202 becomes impure nitrogen 110 . 210 subtracted and over the residual gas lines 31 . 32 through the subcooling countercurrent 22 led to the main heat exchanger, not shown.

Ebenfalls nicht dargestellt ist, wie von beiden Hochdrucksäulen 101, 201 je ein sauerstoffangereicherter Sumpfflüssigkeitstrom abgezogen, im Unterkühlungs-Gegenströmer 23 abgekühlt und in den Verdampfungsraum des Kopfkondensators oder der Kopfkondensatoren mindestens einer Rohargonsäule eingeleitet wird. Die Sumpfflüssigkeiten können dabei entweder separat geführt oder vor dem Unterkühlungs-Gegenströmer vermischt und anschließend aufgeteilt werden. Über die Leitungen 111, 211 wird den Niederdrucksäulen 102, 202 Flüssigluft an einer Zwischenstelle zugespeist. Diese Flüssigkluft stammt aus dem Hauptwärmetauscher, in dem flüssig auf Druck gebrachter Sauerstoff 41 aus den Niederdrucksäulen verdampft oder (falls der Sauerstoffdruck überkritisch ist) pseudo-verdampft wird.Also not shown is how from both high pressure columns 101 . 201 each withdrawn an oxygen-enriched bottoms liquid stream, in the subcooling countercurrent 23 is cooled and introduced into the evaporation space of the top condenser or the head condensers at least one crude argon column. The bottoms can either be run separately or mixed before the supercooling countercurrent and then split. Over the lines 111 . 211 becomes the low pressure columns 102 . 202 Liquid air fed at an intermediate point. This liquid sluice comes from the main heat exchanger, in the liquid pressurized oxygen 41 evaporated from the low pressure columns or pseudo-evaporated (if the oxygen pressure is supercritical).

Als Hauptprodukt des Destillationssäulen-Systems wird flüssiger Sauerstoff 41 vom Verdampfungsraum des Hauptkondensators 103 abgezogen und einer nicht dargestellten Innenverdichtung zugeführt. Dabei wird der flüssige Sauerstoff auf einen hohen Produktdruck gepumpt, unter diesem hohen Produktdruck verdampft oder pseudo-verdampft, auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und schließlich als gasförmiges Drucksauerstoffprodukt abgezogen.The main product of the distillation column system is liquid oxygen 41 from the evaporation space of the main capacitor 103 withdrawn and fed to an internal compression, not shown. The liquid oxygen is pumped to a high product pressure, vaporized or pseudo-evaporated under this high product pressure, warmed to about ambient temperature and finally stripped off as gaseous pressure oxygen product.

Als weiteres Produkt des Destillationssäulen-System wird Druckstickstoff über Leitung 42 direkt vom Kopf der Hochdrucksäulen 101, 201 abgezogen, im Hauptwärmetauscher angewärmt und als gasförmiges Druckstickstoffprodukt gewonnen. Zusätzlich kann ein Teil 43 des im Hauptkondensator 103 erzeugten Flüssigstickstoffs einer Innenverdichtung zugeführt und als gasförmiges Hochdruck-Stickstoffprodukt gewonnen werden.Another product of the distillation column system is pressurized nitrogen via line 42 directly from the head of the high-pressure columns 101 . 201 withdrawn, warmed in the main heat exchanger and recovered as a gaseous pressure nitrogen product. In addition, a part 43 in the main capacitor 103 produced liquid nitrogen supplied to an internal compression and recovered as a high-pressure gaseous nitrogen product.

Falls Argon als Produkt erzeugt werden soll, können über die Leitungspaare 113, 114, 213, 214 eine gemeinsame klassische Argongewinnung oder je eine separate erste und eine zweite Argongewinnung angeschlossen sein, wobei die Leitungspaare 113, 213 mit dem unteren Bereich einer Rohargonsäule oder jeweils einer von zwei parallelen Rohargonsäulen verbunden sind. Der innere Aufbau und die Funktionsweise einer solchen klassischen Argongewinnung sind beispielweise in sind zum Beispiel in DE 2325422 A , EP 171711 A2 , EP 377117 B2 (= US 5019145 ), DE 4030749 A1 , EP 628777 B1 (= US 5426946 ), EP 669508 A1 (= US 5592833 ), EP 669509 B1 (= US 5590544 ), EP 942246 A2 , EP 1103772 A1 , DE 19609490 (= US 5669237 ), 8, EP 1243882 A1 (= US 2002178747 A1 ) und EP 1243881 A1 (= US 2002189281 A1 ) beschrieben. Falls das Sauerstoffprodukt argonfrei geliefert werden muss, kann in ähnlicher Weise eine Rohargonsäule angeschlossen sein, die dann nur zur Ausschleusung von Argon dient. Die Rohargonsäule(n) und gegebenenfalls die Reinargonsäule(n) können in einer oder mehreren separaten Coldboxen untergebracht sein oder auch in einer gemeinsamen Coldbox mit den vier anderen Säulen.If Argon is to be produced as a product, can over the line pairs 113 . 114 . 213 . 214 a common classical argon production or a separate first and a second argon production be connected, wherein the line pairs 113 . 213 are connected to the lower portion of a crude argon column or each one of two parallel Rohargonsäulen. The internal structure and the mode of operation of such a classical argon recovery are, for example, in are, for example, in DE 2325422 A . EP 171711 A2 . EP 377117 B2 (= US 5019145 ) DE 4030749 A1 . EP 628777 B1 (= US 5426946 ) EP 669508 A1 (= US 5592833 ) EP 669509 B1 (= US 5590544 ) EP 942246 A2 . EP 1103772 A1 . DE 19609490 (= US 5669237 ) 8th . EP 1243882 A1 (= US 2002178747 A1 ) and EP 1243881 A1 (= US 2002189281 A1 ). If the oxygen product must be delivered argon-free, a crude argon column can be connected in a similar manner, which then serves only for the discharge of argon. The crude argon column (s) and optionally the pure argon column (s) can be housed in one or more separate cold boxes or in a common coldbox with the four other columns.

In einem konkreten Beispiel werden die Stoffaustauschelemente in den beiden Niederdrucksäulen 102, 202 ausschließlich durch geordnete Packung gebildet. Die Sauerstoffabschnitte der beiden Niederdrucksäulen 102, 202 (Bereich unterhalb der Leitungen 113/213 ist mit einer geordneten Packung mit einer spezifischen Oberfläche von 700 m2/m3 oder alternativ 1200 m2/m3 ausgestattet, in den übrigen Abschnitten weist die Packung eine spezifische Oberfläche von 500 m2/m3 auf. Zusätzlich können die beiden Niederdrucksäulen 10, 202 einen Stickstoffabschnitt oberhalb der in der Zeichnung dargestellten Stoffaustauschabschnitte aufweisen; dieser ist dann mit einer Packung mit einer spezifischen Oberfläche von 500 m2/m3 oder alternativ von 1200 m2/m3 gefüllt. Abweichend hiervon ist es möglich, innerhalb jedes der genannten Abschnitte geordnete Packung unterschiedlicher spezifischer Oberfläche zu kombinieren.In a concrete example, the mass transfer elements in the two low-pressure columns 102 . 202 formed exclusively by ordered packing. The oxygen sections of the two low-pressure columns 102 . 202 (Area below the lines 113 / 213 is equipped with an ordered packing with a specific surface area of 700 m 2 / m 3 or alternatively 1200 m 2 / m 3 , in the remaining sections the packing has a specific surface area of 500 m 2 / m 3 . In addition, the two low-pressure columns 10 . 202 have a nitrogen section above the mass transfer sections shown in the drawing; this is then filled with a packing having a specific surface area of 500 m 2 / m 3 or, alternatively, 1200 m 2 / m 3 . By way of derogation, it is possible to combine ordered packing of different specific surface area within each of said sections.

In den Hochdrucksäulen 101, 201 werden die Stoffaustauschelemente ausschließlich durch geordnete Packung mit einer spezifischen Oberfläche von 1200 m2/m3 gebildet. Alternativ wird ein Teil oder die Gesamtheit der Stoffaustauschelemente in einer oder beiden Hochdrucksäulen 101, 201 durch konventionelle Destillationsböden gebildet, zum Beispiel durch Siebböden.In the high pressure columns 101 . 201 the mass transfer elements are formed exclusively by ordered packing with a specific surface area of 1200 m 2 / m 3 . Alternatively, some or all of the mass transfer elements will be in one or both high pressure columns 101 . 201 formed by conventional distillation trays, for example through sieve trays.

Gemäß 4 wird eine mehrsträngige Anlage durch zwei oder mehr Destillationssäulen-Systeme nach einer der 1 bis 3 gebildet. In dem Beispiel sind es vier Stränge (Trains) Tr1 bis Tr4. Jedes Destillationssäulen-System ist von einer eigenen Coldbox 301 umschlossen und bildet einen Strang eines Destillationssäulen-Systems. In dem Beispiel sind alle vier Luftzerlegungsstränge identisch aufgebaut; alternativ könnten einzelne oder alle Stränge verschieden ausgebildet sein. (Entgegen der schematischen zeichnerischen Darstellung ist jedes Destillationssäulen-System so ausgebildet, wie es in 1 dargestellt ist.) Jeder Strang weist ein Eintrittsfilter 302 für atmosphärische Luft (AIR), einen Hauptluftverdichter 303, eine Luftvorkühlung 304 eine Luftreinigung 305 (üblicherweise gebildet durch ein Paar von Molekularsieb-Adsorbern), einen Luftnachverdichter 306 (Booster Air Compressor – BAC) mit Nachkühler 307 und einen Hauptwärmetauscher 308 in einer eigenen Coldbox 309 auf; diese Apparate sind jeweils unabhängig von den anderen Strängen. Die in dem Nachverdichter 306 nachverdichtete Luft wird in dem Hauptwärmetauscher 308 verflüssigt (oder – falls ihr Druck überkritisch ist – pseudoverflüssigt) und über Leitung 311 dem Destillationssäulen-System in der Coldbox 300 zugeleitet und dort in die Ströme 111 und 112 von 1 verzweigt. Der weitere aus dem Hauptwärmetauscher 308 austretende Strom 1 und die dem warmen Ende des Hauptwärmetauschers 308 zuströmenden Fluide 41, 42, 32 sind wie in 1 nummeriert. Der flüssige Sauerstoff 32 wird in dem Hauptwärmetauscher unter hohem Druck verdampft oder pseudo-verdampft (Innenverdichtung). Alle Rückströme werden in dem Hauptwärmetauscher auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und über die Produktleitungen P abgezogen.According to 4 is a multi-stranded plant by two or more distillation column systems according to one of 1 to 3 educated. In the example, there are four strands (Trins) Tr1 to Tr4. Each distillation column system is of its own coldbox 301 enclosed and forms a strand of a distillation column system. In the example, all four air separation strands are constructed identically; alternatively, individual or all strands could be designed differently. (Contrary to the schematic drawing, each distillation column system is designed as shown in FIG 1 is shown.) Each strand has an inlet filter 302 for atmospheric air (AIR), a main air compressor 303 , an air pre-cooling 304 an air purification 305 (usually formed by a pair of molecular sieve adsorbers), an air compressor 306 (Booster Air Compressor - BAC) with aftercooler 307 and a main heat exchanger 308 in a separate coldbox 309 on; These devices are each independent of the other strands. The in the reboiler 306 After-compressed air is in the main heat exchanger 308 liquefied (or - if its pressure is supercritical - pseudo-liquefied) and via pipe 311 the distillation column system in the coldbox 300 forwarded and there in the streams 111 and 112 from 1 branched. The further from the main heat exchanger 308 outgoing electricity 1 and the warm end of the main heat exchanger 308 inflowing fluids 41 . 42 . 32 are like in 1 numbered. The liquid oxygen 32 is vaporized or pseudo-evaporated in the main heat exchanger under high pressure (internal compression). All return streams are warmed in the main heat exchanger to about ambient temperature and withdrawn via the product lines P.

Alternativ zu 4 können der warme Teil (Luftverdichtung, Vorkühlung und Luftreinigung) und/oder der Hauptwärmetauscher eine andere Zahl von Strängen als das Destillationssäulen-System aufweisen. Beispielsweise könnten ein Destillationssäulen-System-Strang von zwei Hauptluftverdichter-Strängen oder zwei Destillationssäulen-System-Stränge von vier Hauptluftverdichter-Strängen versorgt werden. Das Konzept der Erfindung kann auch bei einem Verfahren ohne Luftnachverdichtung 306/307 (zum Beispiel mit Verdichtung der Gesamtluft auf mehr als 5 bar über den höchsten der Betriebsdrücke der beiden Hochdrucksäulen) oder bei Prozessen mit weiteren Elementen wie zum Beispiel einem Stickstoffkreislauf angewendet werden.alternative to 4 For example, the hot part (air compression, pre-cooling and air purification) and / or the main heat exchanger may have a different number of strands than the distillation column system. For example, one distillation column system strand could be supplied by two main air compressor strands or two distillation column system strands from four main air compressor strands. The concept of the invention can also be applied to a process without air recompression 306 / 307 (For example, with compression of the total air to more than 5 bar above the highest of the operating pressures of the two high-pressure columns) or in processes with other elements such as a nitrogen cycle can be applied.

Die Kältegewinnung ist in 4 nicht dargestellt. Es kann jede bekannte Art einer Turbinenschaltung gewählt werden, mit einer, zwei oder mehr Turbinen. Das Destillationssäulen-System ist in 4 abweichend von den 1 bis 3 ohne Argongewinnung dargestellt; es kann aber – wie in den 1 bis 3 – eine Argongewinnung aufweisen, oder auch eine Säule zur Ausschleusung von Argon zur Verbesserung der Rektifikation.The refrigeration is in 4 not shown. Any known type of turbine circuit can be chosen, with one, two or more turbines. The distillation column system is in 4 deviating from the 1 to 3 shown without argon recovery; but it can - as in the 1 to 3 - Have an argon recovery, or even a column for the discharge of argon to improve the rectification.

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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Claims (10)

Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit einer mehrsträngigen Anlage mit mindestens zwei Luftzerlegungsstränge, wobei 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, wobei – ein erster Stickstoffgasstrom (104, 114) aus der ersten Hochdrucksäule (101) in den Verflüssigungsraum des ersten Hauptkondensators (103) eingeleitet wird, – ein erster Flüssigstickstoffstrom (105) aus dem Verflüssigungsraum des ersten Hauptkondensators (103) in die erste Hochdrucksäule (101) eingeleitet wird und – ein erster Sauerstoffgasstrom (108) aus dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators (103) in die erste Niederdrucksäule (102) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Destillationssäulen-Systeme beider Luftzerlegungsstränge außerdem eine zweite Hochdrucksäule (201) und eine zweite Niederdrucksäule, aber keine weiteren Trennsäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung aufweisen, – die erste Hochdrucksäule (101) und die zweite Hochdrucksäule (201) der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge die gleiche Baugröße aufweisen, – die erste Niederdrucksäule und die zweite Niederdrucksäule der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge die gleiche Baugröße aufweisen, – die erste und die zweite Niederdrucksäule (102, 202) der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge Stoffaustauschelemente enthalten, 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.A process for the cryogenic separation of air with a multi-stranded plant having at least two air separation strands, 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 ), which is designed as a condenser-evaporator and having an evaporation space and a liquefaction space, wherein - a first nitrogen gas flow ( 104 . 114 ) from the first high-pressure column ( 101 ) into the liquefaction space of the first main capacitor ( 103 ), - a first liquid nitrogen stream ( 105 ) from the liquefaction space of the first main capacitor ( 103 ) in the first high-pressure column ( 101 ) and - a first oxygen gas stream ( 108 ) from the evaporation space of the main capacitor ( 103 ) in the first low-pressure column ( 102 ), characterized in that - the distillation column systems of both air separation strands also have a second high pressure column ( 201 ) and a second low-pressure column, but have no further separation columns for nitrogen-oxygen separation, - 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 strands 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 the second low pressure column ( 102 . 202 ) of the distillation column systems contain each of the two air separation strands mass transfer elements, which in at least a portion of the respective low pressure column ( 102 . 202 ) are formed by an ordered packing made of folded metal sheets, the ordered packing having a specific surface area of more than 1000 m 2 / m 3 , in particular 1200 m 2 / m 3 or more. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Hochdrucksäule (101) und die erste Niederdrucksäule (102) der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge übereinander angeordnet sind und eine erste Doppelsäule bilden. – die zweite Hochdrucksäule (201) und die zweite Niederdrucksäule der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge übereinander angeordnet sind und eine zweite Doppelsäule bilden und – die erste Doppelsäule und die zweite Doppelsäule der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge nebeneinander angeordnet sind.Method according to claim 1, characterized in that - the first high-pressure column ( 101 ) and the first low-pressure column ( 102 ) of the distillation column systems of each of the two air separation strands are arranged one above the other and form a first double column. The second high pressure column ( 201 ) and the second low-pressure column of the distillation column systems of each of the two air separation strands are superimposed to form a second double column and - the first double column and the second double column of the distillation column systems of each of the two air separation strands are juxtaposed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Elemente der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge in folgender Reihenfolge von oben nach unten übereinander angeordnet sind: – zweite Niederdrucksäule – erste Niederdrucksäule (102) – erster Hauptkondensator (103) – erste Hochdrucksäule (101)A method according to claim 1, characterized in that the following elements of the distillation column systems of each of the two air separation strands are arranged one above the other in the following order from top to bottom: - second low-pressure column - first low-pressure column ( 102 ) - first main capacitor ( 103 ) - first high-pressure column ( 101 ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Elemente des Destillationssäulen-Systems in folgender Reihenfolge von oben nach unten übereinander angeordnet sind: – erste Niederdrucksäule (102) – erster Hauptkondensator (103) – erste Hochdrucksäule (101) – zweite Hochdrucksäule (201)Method according to one of claims 1 or 3, characterized in that the following elements of the distillation column system are arranged one above the other in the following order from top to bottom: - first low-pressure column ( 102 ) - first main capacitor ( 103 ) - first high-pressure column ( 101 ) - second high pressure column ( 201 ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hauptkondensator (103) im Sumpfbereich der ersten Niederdrucksäule (102) angeordnet ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first main capacitor ( 103 ) in the bottom region of the first low-pressure column ( 102 ) is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass über eine gemeinsame Luftleitung ein Gesamtdruckluftstrom (1) geliefert wird, der in mindestens zwei Druckluftteilströme (200, 200) verzweigt wird, wobei der erste Druckluftteilstrom (100) in die erste Hochdrucksäule (101) und der zweite Druckluftteilstrom (200) in die zweite Hochdrucksäule (201) eingeleitet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that via a common air line, a total compressed air flow ( 1 ) supplied in at least two partial compressed air streams ( 200 . 200 ) is branched, wherein the first compressed air sub-stream ( 100 ) in the first high-pressure column ( 101 ) and the second compressed air sub-stream ( 200 ) in the second high-pressure column ( 201 ) is initiated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Niederdrucksäule (202), die erste Niederdrucksäule (102), der Hauptkondensator (103), die erste Hochdrucksäule (101) und die zweite Hochdrucksäule (201) in einer gemeinsamen Coldbox angeordnet sind.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second low-pressure column ( 202 ), the first low-pressure column ( 102 ), the main capacitor ( 103 ), the first high-pressure column ( 101 ) and the second high pressure column ( 201 ) are arranged in a common coldbox. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – ein zweiter Stickstoffgasstrom (204, 114) aus der zweiten Hochdrucksäule (201) in den Verflüssigungsraum des Hauptkondensators (103) eingeleitet wird, – ein zweiter Flüssigstickstoffstrom (205) aus dem Verflüssigungsraum des Hauptkondensators (103) in die zweite Hochdrucksäule (201) eingeleitet wird, – ein zweiter Sauerstoffgasstrom (208) aus dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators (103) in die zweite Niederdrucksäule eingeleitet wird,Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that - a second nitrogen gas stream ( 204 . 114 ) from the second high pressure column ( 201 ) into the liquefaction space of the main condenser ( 103 ), - a second liquid nitrogen stream ( 205 ) from the liquefaction space of the main condenser ( 103 ) in the second high-pressure column ( 201 ), - a second oxygen gas stream ( 208 ) from the evaporation space of the main capacitor ( 103 ) is introduced into the second low-pressure column, Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage mit einer mehrsträngigen Anlage mit mindestens zwei Luftzerlegungsstränge, wobei 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, und mit – Mitteln zum Einleiten eines ersten Stickstoffgasstroms (104, 114) aus der ersten Hochdrucksäule (101) in den Verflüssigungsraum des ersten Hauptkondensators (103), – Mitteln zum Einleiten eines ersten Flüssigstickstoffstroms (105) aus dem Verflüssigungsraum des ersten Hauptkondensators (103) in die erste Hochdrucksäule (101) und – Mitteln zum Einleiten eines ersten Sauerstoffgasstrom (108) aus dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators (103) in die erste Niederdrucksäule (102), dadurch gekennzeichnet, dass – das Destillationssäulen-System beider Luftzerlegungsstränge außerdem eine zweite Hochdrucksäule (201) und eine zweite Niederdrucksäule, aber keine weiteren Trennsäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung aufweisen, – die erste Hochdrucksäule (101) und die zweite Hochdrucksäule (201) der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge die gleiche Baugröße aufweisen, – die erste Niederdrucksäule und die zweite Niederdrucksäule der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge die gleiche Baugröße aufweisen, – die erste und die zweite Niederdrucksäule (102, 202) der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge Stoffaustauschelemente enthalten, 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.Cryogenic air separation plant with a multi-strand plant with at least two air separation strands, each of the two air separation strands having a coldbox, the one Distillation column system containing a first high pressure column ( 101 ), a first low-pressure column ( 102 ) and a first main capacitor ( 103 ), which is designed as a condenser-evaporator and having an evaporation space and a liquefaction space, and having - means for introducing a first nitrogen gas stream ( 104 . 114 ) from the first high-pressure column ( 101 ) into the liquefaction space of the first main capacitor ( 103 ), Means for introducing a first liquid nitrogen stream ( 105 ) from the liquefaction space of the first main capacitor ( 103 ) in the first high-pressure column ( 101 ) and means for introducing a first oxygen gas stream ( 108 ) from the evaporation space of the main capacitor ( 103 ) in the first low-pressure column ( 102 ), characterized in that - the distillation column system of both air separation strands also a second high pressure column ( 201 ) and a second low-pressure column, but have no further separation columns for nitrogen-oxygen separation, - 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 strands 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 the second low pressure column ( 102 . 202 ) of the distillation column systems contain each of the two air separation strands mass transfer elements, which in at least a portion of the respective low pressure column ( 102 . 202 ) are formed by an ordered packing made of folded metal sheets, the ordered packing having a specific surface area of more than 1000 m 2 / m 3 , in particular 1200 m 2 / m 3 or more. Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage nach Anspruch 9, bei dem – die erste Hochdrucksäule (101) und die erste Niederdrucksäule (102) der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge übereinander angeordnet sind und eine erste Doppelsäule bilden. – die zweite Hochdrucksäule (201) und die zweite Niederdrucksäule der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge übereinander angeordnet sind und eine zweite Doppelsäule bilden und – die erste Doppelsäule und die zweite Doppelsäule der Destillationssäulen-Systeme jeder der beiden Luftzerlegungsstränge nebeneinander angeordnet sind.Cryogenic air separation plant according to claim 9, wherein - the first high pressure column ( 101 ) and the first low-pressure column ( 102 ) of the distillation column systems of each of the two air separation strands are arranged one above the other and form a first double column. The second high pressure column ( 201 ) and the second low-pressure column of the distillation column systems of each of the two air separation strands are superimposed to form a second double column and - the first double column and the second double column of the distillation column systems of each of the two air separation strands are juxtaposed.
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