DE102013019147A1 - Process for obtaining at least one oxygen product in an air separation plant and air separation plant - Google Patents

Process for obtaining at least one oxygen product in an air separation plant and air separation plant Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Gewinnung zumindest eines Sauerstoffprodukts in einer Luftzerlegungsanlage (100) mit einem Destinationssäulensystem mit einer Niederdrucksäule (32, 33), die auf zumindest einem ersten Druckniveau betrieben wird, und einer Hochdrucksäule (31), die auf einem zweiten Druckniveau oberhalb des ersten Druckniveaus betrieben wird, vorgeschlagen. Die Hochdrucksäule (31) weist einen Sumpfverdampfer auf. Das Verfahren umfasst, zumindest einen ersten Druckluftstrom (a) auf dem ersten Druckniveau, einen zweiten Druckluftstrom (b) auf dem zweiten Druckniveau sowie einen dritten Druckluftstrom (c) auf einem dritten Druckniveau oberhalb des zweiten Druckniveaus bereitzustellen. Ferner umfasst das Verfahren, Luft des ersten Druckluftstroms (a) in die Niederdrucksäule (32, 33) einzuspeisen, Luft des zweiten Druckluftstroms (a) in die Hochdrucksäule (31) einzuspeisen und Luft des dritten Druckluftstroms (c) durch den Sumpfverdampfer (35) der Hochdrucksäule (31) zu führen. In der Hochdrucksäule (31) wird zumindest aus der in diese eingespeisten Luft des zweiten Druckluftstroms (b) ein sauerstoffangereichertes Kondensat sowie ein stickstoffangereichertes Evaporat gewonnen und jeweils teilweise in die Niederdrucksäule (32, 33) überführt. In der Niederdrucksäule (32, 33) wird zumindest ein sauerstoffreicher Strom (o) mit einem Gehalt von 60 bis 99% Sauerstoff gewonnen und als das Sauerstoffprodukt aus der Luftzerlegungsanlage (100) ausgeleitet. Zumindest der erste Druckluftstrom (a) wird unter Verwendung eines ersten Verdichters (11) bereit gestellt, mit dem der erste Druckluftstrom (a) ausgehend von einem Ausgangsdruckniveau unterhalb des ersten Druckniveaus nur auf das erste Druckniveau verdichtet wird.The invention relates to a method for obtaining at least one oxygen product in an air separation plant (100) with a destination column system having a low pressure column (32, 33) operating at at least a first pressure level and a high pressure column (31) operating at a second pressure level above first pressure levels is proposed. The high-pressure column (31) has a bottom evaporator. The method comprises providing at least a first compressed air flow (a) at the first pressure level, a second compressed air flow (b) at the second pressure level, and a third compressed air flow (c) at a third pressure level above the second pressure level. Furthermore, the method comprises feeding air of the first compressed air flow (a) into the low pressure column (32, 33), feeding air of the second compressed air flow (a) into the high pressure column (31) and air of the third compressed air flow (c) through the bottom evaporator (35). the high-pressure column (31) to lead. In the high-pressure column (31), an oxygen-enriched condensate and a nitrogen-enriched evaporate are recovered, at least from the air fed into the second compressed air stream (b), and in each case partially transferred to the low-pressure column (32, 33). In the low-pressure column (32, 33) at least one oxygen-rich stream (o) is obtained with a content of 60 to 99% oxygen and discharged as the oxygen product from the air separation plant (100). At least the first compressed air flow (a) is provided using a first compressor (11) with which the first compressed air flow (a) is compressed from an initial pressure level below the first pressure level only to the first pressure level.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung zumindest eines Sauerstoffprodukts in einer Luftzerlegungsanlage und eine Luftzerlegungsanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method for obtaining at least one oxygen product in an air separation plant and an air separation plant according to the preambles of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Die Herstellung von Luftprodukten in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in Luftzerlegungsanlagen ist bekannt. Derartige Luftzerlegungsanlagen weisen Destillationssäulensysteme auf, die beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme ausgebildet sein können. Ferner können Vorrichtungen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein (siehe hierzu beispielsweise F. G. Kerry, Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification, Boca Raton: CRC Press, 2006; Kapitel 3: Air Separation Technology ).The production of air products in the liquid or gaseous state by cryogenic separation of air in air separation plants is known. Such air separation plants have distillation column systems, which may be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double column systems, but also as three-column or multi-column systems. Furthermore, devices for obtaining further air components, in particular the noble gases krypton, xenon and / or argon, may be provided (see, for example, in this regard FG Kerry, Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification, Boca Raton: CRC Press, 2006; Chapter 3: Air Separation Technology ).

Die Destillationssäulensysteme werden bei unterschiedlichen Betriebsdrücken in ihren jeweiligen Trennsäulen betrieben. Bekannte Doppelsäulensysteme weisen beispielsweise eine sogenannte Hochdrucksäule und eine sogenannte Niederdrucksäule auf. Der Betriebsdruck der Hochdrucksäule beträgt beispielsweise 4,3 bis 6,9 bar, vorzugsweise etwa 5,0 bar. Die Niederdrucksäule wird bei einem Betriebsdruck von beispielsweise 1,3 bis 1,7 bar, vorzugsweise etwa 1,5 bar betrieben. Bei den hier und im Folgenden angegebenen Drücken handelt es sich um Absolutdrücke.The distillation column systems are operated at different operating pressures in their respective separation columns. Known double column systems have, for example, a so-called high-pressure column and a so-called low-pressure column. The operating pressure of the high-pressure column is, for example, 4.3 to 6.9 bar, preferably about 5.0 bar. The low-pressure column is operated at an operating pressure of, for example, 1.3 to 1.7 bar, preferably about 1.5 bar. The pressures given here and below are absolute pressures.

Luftzerlegungsanlagen können mit sogenannter Innenverdichtung betrieben werden. Bei der Innenverdichtung wird dem Destillationssäulensystem ein flüssiger Strom entnommen und zumindest zum Teil flüssig auf Druck gebracht. Der flüssig auf Druck gebrachte Strom wird in einem Hauptwärmetauscher der Luftzerlegungsanlage gegen einen Wärmeträger erwärmt und verdampft. Bei dem flüssigen Strom kann es sich insbesondere um flüssigen Sauerstoff, jedoch auch um Stickstoff oder Argon handeln. Die Innenverdichtung wird damit zur Gewinnung entsprechender gasförmiger Druckprodukte eingesetzt. Der Vorteil an Innenverdichtungsverfahren ist unter anderem, dass entsprechende Fluide nicht außerhalb der Luftzerlegungsanlage in gasförmigem Zustand verdichtet werden müssen, was sich häufig als sehr aufwendig erweist und/oder aufwendige Sicherheitsmaßnahmen erfordert.Air separation plants can be operated with so-called internal compression. In the internal compression, a liquid stream is taken from the distillation column system and at least partially brought to liquid pressure. The liquid brought to pressure is heated in a main heat exchanger of the air separation plant against a heat transfer medium and evaporated. The liquid stream may in particular be liquid oxygen, but also nitrogen or argon. The internal compression is thus used to obtain appropriate gaseous printed products. Among other things, the advantage of internal compression processes is that corresponding fluids do not have to be compressed outside the air separation plant in a gaseous state, which often proves to be very complicated and / or requires expensive safety measures.

Der Begriff ”Verdampfen” schließt, wie auch nachfolgend noch erläutert, bei der Innenverdichtung Fälle ein, bei denen ein überkritischer Druck herrscht und daher kein Phasenübergang im eigentlichen Sinne stattfindet. Der flüssig auf Druck gebrachte Strom wird dann ”pseudoverdampft”. Gegen einen (pseudo-)verdampfenden Strom wird ein Wärmeträger verflüssigt (bzw. pseudoverflüssigt, wenn er unter überkritischem Druck steht). Der Wärmeträger wird dabei üblicherweise durch einen Teil der der Luftzerlegungsanlage zugeführten Luft gebildet.The term "evaporation" includes, as also explained below, in the internal compression cases in which there is a supercritical pressure and therefore no phase transition takes place in the true sense. The liquid pressurized stream is then "pseudo-evaporated". A heat transfer medium is liquefied (or pseudo-liquefied if it is under supercritical pressure) against a (pseudo) vaporising stream. The heat carrier is usually formed by a part of the air separation plant supplied air.

Um den flüssig auf Druck gebrachten Strom erwärmen und verdampfen zu können, muss dieser Wärmeträger aufgrund thermodynamischer Gegebenheiten einen höheren Druck als der flüssig auf Druck gebrachte Strom haben. Daher muss ein entsprechend hoch verdichteter Strom bereitgestellt werden.In order to heat and vaporize the stream which has been brought to liquid pressure, this heat transfer medium must have a higher pressure than the liquid which has been pressurized due to thermodynamic conditions. Therefore, a correspondingly high-density power must be provided.

Entsprechend dem in einer Luftzerlegungsanlage hauptsächlich zu produzierenden Produkt, dessen gewünschtem Aggregatzustand und/oder seiner benötigten Reinheit können Luftzerlegungsanlagen baulich und/oder betrieblich optimiert werden, um beispielsweise besonders geringe Erstellungs- und Betriebskosten zu ermöglichen.According to the product to be mainly produced in an air separation plant, its desired state of aggregation and / or its required purity, air separation plants can be structurally and / or operationally optimized in order, for example, to allow particularly low production and operating costs.

Insbesondere Verfahren zur Gewinnung von sogenanntem unreinem Niederdrucksauerstoff, also Sauerstoff mit einer Reinheit von beispielsweise weniger als 98%, der zusätzlich bei einem Druck von weniger als 2 bar bereitgestellt wird, eröffnen Optimierungsmöglichkeiten. In derartigen Verfahren können auch andere typische Luftprodukte in Form von innenverdichteten, flüssigen oder gasförmigen Strömen gewonnen werden. Typischerweise werden derartige Verfahren zur Versorgung von Kraftwerksprozessen mit sauerstoffunterstützter Verbrennung, sogenannte Oxyfuel-Prozesse, eingesetzt.In particular, methods for obtaining so-called impure low-pressure oxygen, ie oxygen with a purity of, for example, less than 98%, which is additionally provided at a pressure of less than 2 bar, open up optimization possibilities. In such processes, other typical air products in the form of internally compressed, liquid or gaseous streams can be obtained. Typically, such methods are used to supply power plant processes with oxygen-assisted combustion, so-called oxyfuel processes.

Die Anforderungen an die Effizienz der hier verwendeten Luftzerlegungsanlagen werden zunehmend höher. Insbesondere ist beispielsweise ein spezifischer Energieverbrauch von weniger als 0,3 kWh pro Normkubikmeter Luft gefordert.The efficiency requirements of the air separation plants used here are becoming increasingly higher. In particular, for example, a specific energy consumption of less than 0.3 kWh per standard cubic meter air is required.

Eine Einhaltung derartiger Anforderungen erweist sich mit herkömmlichen Luftzerlegungsverfahren jedoch als schwierig. Es besteht daher der Bedarf nach energieeffizienteren Verfahren zur Bereitstellung entsprechender Produkte.Compliance with such requirements, however, proves difficult with conventional air separation processes. There is therefore a need for more energy-efficient methods for providing corresponding products.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung zumindest eines Sauerstoffprodukts in einer Luftzerlegungsanlage und eine Luftzerlegungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention proposes a method for obtaining at least one oxygen product in an air separation plant and an air separation plant with the features of the independent claims. Preferred embodiments are the subject of Subclaims and the following description.

Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deren Grundlagen und die verwendeten Begriffe erläutert.Before explaining the features and advantages of the present invention, its principles and the terms used will be explained.

Eine ”Luftzerlegungsanlage” wird mit ggf. getrockneter und aufgereinigter Luft beschickt, die herkömmlicherweise zumindest mittels eines ”Hauptverdichters” in Form zumindest eines Druckluftstroms bereitgestellt wird. Eine Luftzerlegungsanlage weist, wie erwähnt, ein Destillationssäulensystem zur Zerlegung der Luft, insbesondere in Stickstoff und Sauerstoff, in einer ”Zerlegungseinheit” auf. Hierzu wird die Luft in die Nähe ihres Taupunkts abgekühlt und in das Destillationssäulensystem eingeleitet, wie zuvor erläutert. Im Gegensatz hierzu umfasst eine reine ”Luftverflüssigungsanlage” kein Destillationssäulensystem, also keine Zerlegungseinheit, sondern nur eine kryogene Verflüssigungseinheit. Im Übrigen kann ihr Aufbau jenem einer Luftzerlegungsanlage entsprechen.An "air separation plant" is charged with optionally dried and purified air, which is conventionally provided at least by means of a "main compressor" in the form of at least one compressed air flow. As mentioned, an air separation plant has a distillation column system for separating the air, in particular into nitrogen and oxygen, in a "separation unit". For this purpose, the air is cooled to near its dew point and introduced into the distillation column system, as explained above. In contrast to this, a pure "air liquefaction plant" does not comprise a distillation column system, ie no decomposition unit, but only a cryogenic liquefaction unit. Incidentally, their construction can correspond to that of an air separation plant.

Ein ”Luftprodukt” ist jedes Produkt, das zumindest durch Verdichten und Abkühlen von Luft und insbesondere, jedoch nicht notwendigerweise, durch eine anschließende Tieftemperaturrektifikation hergestellt werden kann. Insbesondere kann es sich hierbei um flüssigen oder gasförmigen Sauerstoff (LOX, GOX), flüssigen oder gasförmigen Stickstoff (LIN, GAN), flüssiges oder gasförmiges Argon (LAR, GAR), flüssiges oder gasförmiges Xenon, flüssiges oder gasförmiges Krypton, flüssiges oder gasförmiges Neon, flüssiges oder gasförmiges Helium usw. handeln, aber auch beispielsweise um Flüssigluft (LAIR). Die Begriffe ”Sauerstoff”, ”Stickstoff” usw. bezeichnen dabei jeweils auch ”unreine” tiefkalte Flüssigkeiten oder Gase, die die jeweils genannte Luftkomponente in einer Menge aufweisen, die oberhalb jener atmosphärischer Luft liegt. Es muss sich also nicht um reine Flüssigkeiten oder Gase mit hohen Gehalten handeln. Insbesondere bezeichnet im Rahmen dieser Anmeldung der Begriff ”unreiner Sauerstoff” ein Gemisch aus Luftkomponenten, das zumindest 80, 85, 90, 95 oder 98 und höchstens 99% Sauerstoff enthält.An "air product" is any product that can be produced, at least by compressing and cooling air, and in particular, but not necessarily, by subsequent cryogenic rectification. In particular, these may be liquid or gaseous oxygen (LOX, GOX), liquid or gaseous nitrogen (LIN, GAN), liquid or gaseous argon (LAR, GAR), liquid or gaseous xenon, liquid or gaseous krypton, liquid or gaseous neon , liquid or gaseous helium, etc. but also, for example, liquid air (LAIR). The terms "oxygen", "nitrogen", etc., in each case also designate "impure" cryogenic liquids or gases which have the respective air component in an amount which is above that of atmospheric air. It does not have to be pure liquids or gases with high contents. In particular, in the context of this application the term "impure oxygen" denotes a mixture of air components which contains at least 80, 85, 90, 95 or 98 and at most 99% oxygen.

Flüssige und gasförmige Ströme können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei ”reich” für einen Gehalt von wenigstens 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9%, 99,99% oder 99,999% und ”arm” für einen Gehalt von höchstens 10%, 5%, 1%, 0,1%, 0,01% oder 0,001% auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Flüssige und gasförmige Ströme können im hier verwendeten Sprachgebrauch ferner angereichert oder abgereichert an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen entsprechenden Gehalt in einem Ausgangsgemisch beziehen, aus dem der flüssige oder gasförmige Strom erhalten wurde. Der flüssige oder gasförmige Strom ist ”angereichert”, wenn dieser zumindest den 1,1-fachen, 1,5-fachen, 2-fachen, 5-fachen, 10-fachen 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt, ”abgereichert”, wenn er höchstens den 0,9-fachen, 0,5-fachen, 0,1-fachen, 0,01-fachen oder 0,001-fachen Gehalt einer entsprechenden Komponente, bezogen auf das Ausgangsgemisch, enthält.Liquid and gaseous streams may be rich or poor in one or more components as used herein, with "rich" for a content of at least 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99 % or 99.999% and "poor" for a content of at most 10%, 5%, 1%, 0.1%, 0.01% or 0.001% on a molar, weight or volume basis. Liquid and gaseous streams may also be enriched or depleted in one or more components as used herein, which terms refer to a corresponding level in a starting mixture from which the liquid or gaseous stream was obtained. The liquid or gaseous stream is "enriched" if it is at least 1.1 times, 1.5 times, 2 times, 5 times, 10 times 100 times or 1000 times, "depleted", if it contains at most 0.9 times, 0.5 times, 0.1 times, 0.01 times or 0.001 times the content of a corresponding component, based on the starting mixture.

Ein entsprechendes Fluid, das bei einer Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur und einem Druck oberhalb des kritischen Drucks vorliegt, befindet sich im überkritischen Zustand. Wird die Temperatur bis auf einen Wert unterhalb der kritischen Temperatur abgesenkt, geht das zuvor im überkritischen Zustand vorliegende Fluid in einen flüssigen Zustand über. Da jedoch im überkritischen Zustand nicht zwischen flüssiger und gasförmiger Phase unterschieden werden kann, handelt es sich hierbei nicht um eine ”Verflüssigung” im eigentlichen Sinn, das Fluid wird ”pseudoverflüssigt”. Dennoch soll auch eine derartige ”Pseudoverflüssigung” im Rahmen dieser Anmeldung unter den Begriff ”Verflüssigung” fallen. Eine Verflüssigung liegt also immer dann vor, wenn ein Fluid ausgehend von einem nicht oder nicht eindeutig flüssigen Zustand in den flüssigen Zustand übergeht. Entsprechendes gilt für den Begriff ”Verdampfung”, der auch eine ”Pseudoverdampfung”, also den Übergang vom flüssigen in den überkritischen Zustand einschließt.A corresponding fluid, which is at a temperature above the critical temperature and a pressure above the critical pressure, is in the supercritical state. If the temperature is lowered to a value below the critical temperature, the fluid previously present in the supercritical state changes to a liquid state. However, since it is not possible to distinguish between liquid and gaseous phases in the supercritical state, this is not a matter of "liquefaction" in the strict sense, the fluid is "pseudo-liquefied". Nevertheless, such a "pseudo-liquefaction" in the context of this application should also fall under the term "liquefaction". A liquefaction is therefore always present when a fluid, starting from a not or not clearly liquid state in the liquid state passes. The same applies to the term "evaporation", which also includes a "pseudo-vaporization", ie the transition from the liquid to the supercritical state.

Ein ”Verdichter” ist eine Vorrichtung, die zum Verdichten wenigstens eines gasförmigen Stroms von wenigstens einem Eingangsdruck, bei dem dieser dem Verdichter zugeführt wird, auf wenigstens einen Enddruck, bei dem dieser dem Verdichter entnommen wird, eingerichtet ist. Ein Verdichter bildet eine bauliche Einheit, die jedoch mehrere ”Verdichterstufen” in Form von Kolben-, Schrauben- und/oder Schaufelrad- bzw. Turbinenanordnungen (also Axial- oder Radialverdichterstufen) aufweisen kann. Dies gilt auch insbesondere für den ”Haupt(luft)verdichter” einer Luftbehandlungsanlage, der sich dadurch auszeichnet, dass durch diesen die gesamte oder der überwiegende Anteil der in die Luftbehandlungsanlage eingespeisten Luftmenge, also der Einsatzluftstrom, verdichtet wird. Ein ”Nachverdichter”, in dem typischerweise ein Teil der im Hauptverdichter verdichteten Luftmenge auf einen nochmals höheren Druck gebracht wird, ist häufig ebenfalls mehrstufig ausgebildet. Insbesondere werden entsprechende Verdichterstufen mittels eines gemeinsamen Antriebs, beispielsweise über eine gemeinsame Welle, angetrieben.A "compressor" is a device designed to compress at least one gaseous stream from at least one inlet pressure at which it is fed to the compressor to at least one final pressure at which it is taken from the compressor. A compressor forms a structural unit, which, however, can have a plurality of "compressor stages" in the form of piston, screw and / or Schaufelrad- or turbine assemblies (ie axial or radial compressor stages). This also applies in particular to the "main (air) compressor" of an air treatment plant, which is characterized in that the total or the majority of the amount of air fed into the air treatment plant, ie the feed air flow, is compressed by this. A "secondary compressor", in which typically a part of the air quantity compressed in the main compressor is brought to an even higher pressure, is often likewise of multi-stage design. In particular, corresponding compressor stages are driven by means of a common drive, for example via a common shaft.

Eine ”Entspannungsturbine” bzw. ”Entspannungsmaschine”, die über eine gemeinsame Welle mit weiteren Entspannungsturbinen oder Energiewandlern wie Ölbremsen, Generatoren oder Verdichtern gekoppelt sein kann, ist zur Entspannung eines gasförmigen oder zumindest teilweise flüssigen Stroms eingerichtet. Insbesondere können Entspannungsturbinen zum Einsatz in der vorliegenden Erfindung als Turboexpander ausgebildet sein. Wird ein Verdichter mit einer oder mehreren Entspannungsturbinen angetrieben, jedoch ohne extern, beispielsweise mittels eines Elektromotors, zugeführte Energie, wird der Begriff ”turbinengetriebener” Verdichter oder alternativ ”Booster” verwendet. Anordnungen aus turbinengetriebenen Verdichtern und Entspannungsturbinen werden auch als ”Boosterturbinen” bezeichnet.A "relaxation turbine" or "relaxation machine", which has a common shaft with other expansion turbines or energy converters such as oil brakes, generators or Compressors can be coupled, is set up to relax a gaseous or at least partially liquid stream. In particular, expansion turbines may be designed for use in the present invention as a turboexpander. If a compressor is driven by one or more expansion turbines, but without externally, for example by means of an electric motor, supplied energy, the term "turbine-driven" compressor or alternatively "booster" is used. Arrangements of turbine-driven compressors and expansion turbines are also referred to as "booster turbines".

Ein ”Wärmetauscher” dient zur indirekten Übertragung von Wärme zwischen zumindest zwei z. B. im Gegenstrom zueinander geführten Strömen, beispielsweise einem warmen Druckluftstrom und einem oder mehreren kalten Strömen oder einem tiefkalten flüssigen Luftprodukt und einem oder mehreren warmen Strömen. Ein Wärmetauscher kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, z. B. aus einem oder mehreren Plattenwärmetauscherblöcken. Ein Wärmetauscher, beispielsweise auch der in einer Luftbehandlungsanlage eingesetzte ”Hauptwärmetauscher”, der sich dadurch auszeichnet, dass durch ihn der Hauptanteil der abzukühlenden bzw. zu erwärmenden Ströme abgekühlt bzw. erwärmt wird, weist ”Passagen” auf, die als voneinander getrennte Fluidkanäle mit Wärmeaustauschflächen ausgebildet sind.A "heat exchanger" is used for the indirect transfer of heat between at least two z. B. countercurrently guided to each other streams, such as a warm compressed air stream and one or more cold streams or a cryogenic liquid air product and one or more hot streams. A heat exchanger may be formed of a single or multiple heat exchanger sections connected in parallel and / or in series, e.g. B. from one or more plate heat exchanger blocks. A heat exchanger, for example, the "main heat exchanger" used in an air treatment plant, which is characterized in that it is cooled or heated by the majority of the streams to be cooled or heated, has "passages" as separate fluid channels with heat exchange surfaces are formed.

Die Destillationssäulen von Destillationssäulensystemen bei Luftzerlegungsanlagen sind zumindest teilweise mit einem ”Kopfkondensator” ausgestattet. Dies gilt zumindest für die Hochdrucksäule klassischer Doppelsäulensysteme. Der Kopfkondensator, der beispielsweise als Kondensatorverdampfer ausgebildet ist, wird hier üblicherweise auch als ”Hauptkondensator” bezeichnet. In einem Kondensatorverdampfer wird eine zu verdampfende Flüssigkeit (”Kühlmedium”) in einem Verdampfungsraum zumindest teilweise gegen ein gasförmiges Fluid in einem Verflüssigungsraum verdampft. Das gasförmige Fluid verflüssigt sich hierdurch zumindest teilweise. Bei herkömmlichen Luftzerlegungsanlagen wird im Hauptkondensator ein gasförmiges Kopfprodukt (sogenannter Kopfstickstoff) der Hochdrucksäule verflüssigt und ein Sumpfprodukt der Niederdrucksäule, die oberhalb der Hochdrucksäule angeordnet ist, verdampft. Ein derartiger Hauptkondensator wird häufig innerhalb der Niederdrucksäule angeordnet (innenliegender Hauptkondensator), alternativ kann er in einem separaten Behälter außerhalb der Niederdrucksäule untergebracht und über Leitungen mit der Niederdrucksäule verbunden werden (außenliegender Hauptkondensator).The distillation columns of distillation column systems in air separation plants are at least partially equipped with a "top condenser". This applies at least to the high-pressure column of classic double-column systems. The top condenser, which is designed, for example, as a condenser evaporator, is usually also referred to here as a "main condenser". In a condenser evaporator, a liquid to be evaporated ("cooling medium") in an evaporation space is at least partially vaporized against a gaseous fluid in a liquefaction space. The gaseous fluid liquefies thereby at least partially. In conventional air separation plants, a gaseous top product (so-called head nitrogen) of the high-pressure column is liquefied in the main condenser and a bottom product of the low-pressure column, which is arranged above the high-pressure column, evaporates. Such a main capacitor is often arranged within the low pressure column (internal main condenser), alternatively it can be housed in a separate container outside the low pressure column and connected via lines to the low pressure column (external main capacitor).

Ein ”Kondensatorverdampfer” weist einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum auf. Verdampfungs- und Verflüssigungsraum werden jeweils durch Gruppen von Passagen (Verflüssigungs- bzw. Verdampfungspassagen) gebildet, die untereinander in fluidischer Verbindung stehen. In dem Verflüssigungsraum wird die Kondensation eines ersten Fluidstroms durchgeführt, in dem Verdampfungsraum die Verdampfung eines zweiten Fluidstroms. Die beiden Fluidströme stehen dabei in indirektem Wärmetausch. Entsprechende Verdampfer werden auch als Badverdampfer bzw. Badkondensatoren bezeichnet.A "condenser evaporator" has a liquefaction space and an evaporation space. Evaporation and liquefaction space are each formed by groups of passages (liquefaction or evaporation passages), which are in fluid communication with each other. In the liquefaction space, the condensation of a first fluid flow is performed, in the evaporation space, the evaporation of a second fluid flow. The two fluid streams are in indirect heat exchange. Corresponding evaporators are also referred to as bath evaporators or bath condensers.

Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe ”Druckniveau” und ”Temperaturniveau”, wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um das erfinderische Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ±1%, 5%, 10%, 20% oder sogar 50% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste, beispielsweise aufgrund von Abkühlungseffekten, ein. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus. Bei den hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke.The present application uses the terms "pressure level" and "temperature level" to characterize pressures and temperatures, thereby indicating that corresponding pressures and temperatures in a given plant need not be used in the form of exact pressure or temperature values to realize the innovative concept. However, such pressures and temperatures typically range in certain ranges that are, for example, ± 1%, 5%, 10%, 20% or even 50% about an average. Corresponding pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap one another. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure drops, for example, due to cooling effects. The same applies to temperature levels. The pressure levels indicated here in bar are absolute pressures.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung geht von einem an sich bekannten Verfahren zur Gewinnung zumindest eines Sauerstoffprodukts in einer Luftzerlegungsanlage aus. Bei dem Sauerstoffprodukt handelt es sich insbesondere um den erwähnten ”unreinen Niederdrucksauerstoff”, also Sauerstoff, dessen Reinheitsgrad beispielsweise 60 bis 99% und dessen Druck beispielsweise 1 bis 2 bar beträgt. Unreiner Niederdrucksauerstoff eignet sich, wie erwähnt, besonders zur Verwendung in Verfahren zur sauerstoffangereicherten Verbrennung (sogenannten Oxyfuel-Verfahren) und in der Metallurgie. Die in diesen Anwendungen geforderten vergleichsweise geringen Sauerstoffgehalte ermöglichen eine Erstellung sehr effizienter Luftzerlegungsanlagen gemäß den eingangs erwähnten Anforderungen.The present invention is based on a known per se method for obtaining at least one oxygen product in an air separation plant. The oxygen product is in particular the mentioned "impure low-pressure oxygen", ie oxygen whose purity is, for example, 60 to 99% and whose pressure is, for example, 1 to 2 bar. Impure low-pressure oxygen is, as mentioned, particularly suitable for use in processes for oxygen-enriched combustion (so-called oxyfuel process) and in metallurgy. The comparatively low oxygen contents required in these applications make it possible to produce very efficient air separation plants in accordance with the requirements mentioned above.

Die vorliegende Erfindung, wie sie auch nachfolgend noch erläutert wird, geht insbesondere von bekannten ”Dual Reboiler”-Verfahren aus, wie sie beispielsweise in der DE 1 259 363 B beschrieben sind.The present invention, as will also be explained below, is based in particular on known "dual reboiler" methods, as described for example in the DE 1 259 363 B are described.

Dabei wird eine Luftzerlegungsanlage mit einem Destillationssäulensystem verwendet, das eine Niederdrucksäule, die auf zumindest einem ersten Druckniveau betrieben wird, und eine Hochdrucksäule, die auf einem zweiten Druckniveau oberhalb des ersten Druckniveaus betrieben wird, aufweist. Die Hochdrucksäule weist einen Sumpfverdampfer auf. Ein derartiger Sumpfverdampfer ist zum Aufheizen eines in der Hochdrucksäule abgeschiedenen Kondensats vorgesehen. Auch die Niederdrucksäule weist zumindest einen Sumpfverdampfer auf; hierbei handelt es sich um den eingangs erläuterten Hauptkondensator, der in der Niederdrucksäule erhaltenes Kondensat aufheizt. Insbesondere stehen die Hochdrucksäule und die Niederdrucksäule oder ein Teil einer solchen Niederdrucksäule in wärmetauschender Verbindung, wobei der Hauptkondensator diese wärmetauschende Verbindung herstellt. In this case, an air separation plant is used with a distillation column system, which has a low-pressure column, which is operated at least a first pressure level, and a high-pressure column, which is operated at a second pressure level above the first pressure level. The high-pressure column has a bottom evaporator. Such a bottom evaporator is provided for heating a condensate deposited in the high-pressure column. The low-pressure column also has at least one bottom evaporator; this is the main condenser explained at the beginning, which heats the condensate obtained in the low-pressure column. In particular, the high-pressure column and the low-pressure column or a part of such a low-pressure column are in heat-exchanging connection, wherein the main capacitor produces this heat-exchanging compound.

Ferner wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest ein erster Druckluftstrom auf dem ersten Druckniveau, ein zweiter Druckluftstrom auf dem zweiten Druckniveau sowie ein dritter Druckluftstrom auf einem dritten Druckniveau oberhalb des zweiten Druckniveaus bereitgestellt. Das erste Druckniveau kann im Rahmen der vorliegenden Anmeldung insbesondere einen Bereich von 1,4 bis 1,7 bar, das zweite Druckniveau einen Bereich von 4 bis 6 bar und das dritte Druckniveau einen Bereich von 7 bis 10 bar umfassen.Furthermore, at least one first compressed air flow at the first pressure level, a second compressed air flow at the second pressure level, and a third compressed air flow at a third pressure level above the second pressure level are provided within the scope of the method according to the invention. In the context of the present application, the first pressure level may in particular comprise a range of 1.4 to 1.7 bar, the second pressure level a range of 4 to 6 bar and the third pressure level a range of 7 to 10 bar.

Luft des ersten Druckluftstroms, d. h. die gesamte oder nur ein Teil der in Form des ersten Druckluftstroms bereitgestellten Luft, wird in die Niederdrucksäule eingespeist. Luft des zweiten Druckluftstroms, d. h. die gesamte oder nur ein Teil der Luft des zweiten Druckluftstroms, wird in die Hochdrucksäule eingespeist. Luft des dritten Druckluftstroms, d. h. die gesamte Luft oder nur ein Teil der Luft des dritten Druckluftstroms, wird durch den Sumpfverdampfer der Hochdrucksäule geführt. Die Luft des dritten Druckluftstroms wird damit zum Aufheizen des Kondensats der Hochdrucksäule verwendet.Air of the first compressed air flow, d. H. all or part of the air provided in the form of the first compressed air flow is fed into the low-pressure column. Air of the second compressed air stream, d. H. all or part of the air from the second compressed air stream is fed into the high-pressure column. Air of the third compressed air stream, d. H. All or part of the air of the third compressed air stream is passed through the sump evaporator to the high pressure column. The air of the third compressed air flow is thus used to heat the condensate of the high pressure column.

In der Hochdrucksäule werden zumindest aus der in diese eingespeisten Luft des zweiten Druckluftstroms ein sauerstoffangereichertes Kondensat sowie ein stickstoffangereichertes Evaporat gewonnen. Die Gewinnung erfolgt auf an sich bekannte Weise durch die Wirkung der in der Hochdrucksäule bereitgestellten Einbauten, Böden usw. Ein Kondensat wird auch als Sumpffraktion bzw. Sumpfflüssigkeit, ein Evaporat auch als Kopffraktion bzw. Kopfgas bezeichnet. Das sauerstoffangereicherte Kondensat sowie das stickstoffangereicherte Evaporat werden jeweils teilweise in die Niederdrucksäule überführt.In the high-pressure column, an oxygen-enriched condensate and a nitrogen-enriched evaporate are obtained at least from the air fed into this second compressed air stream. The recovery is carried out in a manner known per se by the action of the internals provided in the high-pressure column, soils, etc. A condensate is also referred to as bottoms fraction or bottoms liquid, an evaporate also as top fraction or top gas. The oxygen-enriched condensate and the nitrogen-enriched evaporate are each partially transferred to the low-pressure column.

In der Niederdrucksäule wird zumindest ein sauerstoffreicher Strom mit einem Gehalt von 60 bis 99% Sauerstoff gewonnen und als das erwähnte Sauerstoffprodukt aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleitet. Die erfindungsgemäße Anlage kann dabei auch die Gewinnung unterschiedlicher sauerstoffreicher Ströme umfassen, wie im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Beispielsweise kann ein erster Teil gasförmig oberhalb eines Sumpfs der Niederdrucksäule entnommen und ein zweiter Teil in Form eines Teilstroms des Kondensats aus der Niederdrucksäule entnommen werden. Die vorliegende Erfindung kann insbesondere auch im Zusammenhang mit Innenverdichtungsverfahren zum Einsatz kommen, wie sie zuvor erläutert wurden.In the low pressure column at least one oxygen-rich stream is obtained with a content of 60 to 99% oxygen and discharged as the mentioned oxygen product from the air separation plant. The plant according to the invention can also comprise the recovery of different oxygen-rich streams, as explained in detail with reference to the accompanying figures. For example, a first part can be taken off in gaseous form above a sump of the low-pressure column and a second part in the form of a partial stream of the condensate can be removed from the low-pressure column. The present invention can also be used in particular in connection with internal compression methods, as explained above.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, zumindest den ersten Druckluftstrom unter Verwendung eines ersten Verdichters bereitzustellen. Mit dem ersten Verdichter wird der erste Druckluftstrom ausgehend von einem Ausgangsdruckniveau unterhalb des ersten Druckniveaus, beispielsweise ausgehend von Atmosphärendruck, nur auf das erste Druckniveau verdichtet. Dass der erste Verdichter den ersten Druckluftstrom ausgehend von dem Ausgangsdruckniveau ”nur auf das erste Druckniveau” verdichtet, bedeutet, dass in einem derartigen Verdichter der Maximaldruck des in diesem verdichteten Stroms dem ersten Druckniveau entspricht. Es handelt sich also hierbei insbesondere nicht um einen mehrstufigen Verdichter, dem der erste Druckluftstrom etwa bei einem Zwischendruck, der dem ersten Druckniveau entspricht, entnommen würde. Das Ausgangsdruckniveau kann insbesondere Atmosphärendruck entsprechen oder leicht unter Atmosphärendruck liegen. Letzterer Druck stellt sich insbesondere dann ein, wenn ein Einsatzluftstrom mittels des ersten Verdichters über ein Filter angesaugt wird. Der erste Verdichter kann insbesondere als Gebläse (sogenannter Blower) bereitgestellt sein, was eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung und geringe Wartungsanfälligkeit ermöglicht.According to the invention it is provided to provide at least the first compressed air flow using a first compressor. With the first compressor, the first compressed air flow is compressed from an initial pressure level below the first pressure level, for example, starting from atmospheric pressure, only to the first pressure level. The fact that the first compressor compresses the first compressed air flow starting from the initial pressure level "only to the first pressure level" means that in such a compressor the maximum pressure of the compressed stream in this compressor corresponds to the first pressure level. It is therefore in particular not a multi-stage compressor, the first compressed air flow at about an intermediate pressure corresponding to the first pressure level would be removed. The output pressure level may in particular correspond to atmospheric pressure or be slightly below atmospheric pressure. The latter pressure arises in particular when an air feed stream is sucked by means of the first compressor via a filter. The first compressor can be provided in particular as a blower (so-called blower), which enables a particularly simple and cost-effective production and low maintenance susceptibility.

Mit anderen Worten schlägt die vorliegende Erfindung vor, Luft, die in der Luftzerlegungsanlage verwendet wird, zumindest teilweise nur auf den Druck der Niederdrucksäule, d. h. das ”erste” Druckniveau, zu verdichten. Hierdurch wird eine beträchtliche Menge Verdichterleistung eingespart. Die in die Niederdrucksäule eingespeiste Luft wird also nicht zuvor auf ein höheres Druckniveau, z. B. das zweite oder dritte Druckniveau, verdichtet und danach auf das erste Druckniveau entspannt, vielmehr erfolgt die Verdichtung von Anfang an nur auf das erste Druckniveau. Wie erwähnt, ermöglicht dies die Verwendung kostengünstiger Verdichter (Gebläse).In other words, the present invention proposes to use at least in part only air at the pressure of the low pressure column, that is, air used in the air separation plant. H. the "first" pressure level to condense. This saves a considerable amount of compressor power. The fed into the low pressure column air is therefore not previously to a higher pressure level, z. B. the second or third pressure level, compressed and then relaxed to the first pressure level, rather, the compression takes place from the beginning only to the first pressure level. As mentioned, this allows the use of low cost compressors (blowers).

Ein derartiges Verfahren ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil, wie erwähnt, ein Sumpfverdampfer im Sumpf der Hochdrucksäule vorgesehen ist. Die Effizienz der Zerlegung der Luft in der Hochdrucksäule, d. h. die jeweiligen Anreicherungsgrade in dem sauerstoffangereicherten Kondensat sowie dem stickstoffangereicherten Evaporat, wird hierdurch verstärkt. Hierdurch kann eine deutlich höhere Menge von Luft aus dem ersten Druckniveau in die Niederdrucksäule eingespeist werden. Entsprechende in die Niederdrucksäule eingespeiste Luft ist zwar grundsätzlich der Reinheit der in der Niederdrucksäule gewonnenen Produkte abträglich, erhöht aber die Gesamteffizienz. Durch die verbesserte Trennung in der Hochdrucksäule können die negativen Effekte auf die Reinheit der in der Niederdrucksäule gewonnenen Produkte ausgeglichen werden, zumal vorliegend ohnehin bevorzugt ”unreiner” Sauerstoff gewonnen werden soll.Such a method is particularly advantageous because, as mentioned, a bottom evaporator is provided in the bottom of the high-pressure column. The efficiency of the decomposition of the air in the high-pressure column, ie the respective Enrichment levels in the oxygen-enriched condensate and the nitrogen-enriched evaporate are thereby enhanced. As a result, a significantly higher amount of air from the first pressure level can be fed into the low-pressure column. Corresponding air fed into the low-pressure column is basically detrimental to the purity of the products obtained in the low-pressure column, but increases the overall efficiency. As a result of the improved separation in the high-pressure column, the negative effects on the purity of the products obtained in the low-pressure column can be compensated, especially since "impure" oxygen should be obtained in any case in this case.

Zumindest der zweite Druckluftstrom wird vorteilhafterweise unter Verwendung eines zweiten Verdichters bereitgestellt, mit dem der zweite Druckluftstrom ausgehend von dem erwähnten Ausgangsdruckniveau, oder aber ausgehend von dem ersten Druckniveau, nur auf das zweite Druckniveau verdichtet wird. Mit anderen Worten kann zur Bildung des zweiten Druckluftstroms ein Teil des ersten Druckluftstroms verwendet werden oder der zweite Verdichter kann ”frische” Einsatzluft ausgehend von dem Ausgangsdruckniveau verdichten.At least the second compressed air stream is advantageously provided by using a second compressor, with which the second compressed air stream is compressed from the mentioned initial pressure level, or else, starting from the first pressure level, only to the second pressure level. In other words, a portion of the first compressed air flow may be used to form the second compressed air flow, or the second compressor may compress "fresh" feed air from the output pressure level.

Zumindest der dritte Druckluftstrom wird vorteilhafterweise unter Verwendung eines Nachverdichters bereitgestellt, mit dem der dritte Druckluftstrom ausgehend von dem zweiten Druckniveau auf das dritte Druckniveau nachverdichtet wird. Zur Bildung des dritten Druckluftstroms wird also vorteilhafterweise ein Teil des zweiten Druckluftstroms auf dem zweiten Druckniveau nachverdichtet.At least the third compressed air stream is advantageously provided by using a secondary compressor with which the third compressed air stream is recompressed from the second pressure level to the third pressure level. For the formation of the third compressed air flow so advantageously a part of the second compressed air stream is recompressed at the second pressure level.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Luftmenge der in die Niederdrucksäule eingespeisten Luft des ersten Druckluftstroms zumindest 25 bis 50%, insbesondere 35 bis 45% einer insgesamt in das Destillationssäulensystem eingespeisten Luftmenge umfasst. Mit anderen Worten wird nur ein Teil, beispielsweise die Hälfte oder etwas mehr als die Hälfte der gesamten Luftmenge auf die üblichen Drücke von 5 bar und mehr (hier das zweite und das dritte Druckniveau) verdichtet. Eine relativ große Luftmenge wird hingegen nur auf das erste Druckniveau unterhalb von 2 bar verdichtet, so dass der Energieverbrauch des Gesamtprozesses hierdurch deutlich reduziert wird.An essential feature of the present invention is that an air quantity of the air fed into the low-pressure column of the first compressed air flow at least 25 to 50%, in particular 35 to 45% of a total amount of air fed into the distillation column system. In other words, only a part, for example, half or a little more than half of the total amount of air to the usual pressures of 5 bar and more (here the second and the third pressure level) is compressed. By contrast, a relatively large amount of air is only compressed to the first pressure level below 2 bar, so that the energy consumption of the overall process is thereby significantly reduced.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise die durch den Sumpfverdampfer geführte Luft des dritten Druckluftstroms danach zumindest teilweise in die Niederdrucksäule eingespeist.In the context of the present invention, the air of the third compressed air stream guided through the bottom evaporator is advantageously then at least partially fed into the low pressure column.

Luft des dritten Druckluftstroms wird vorteilhafterweise zu einem ersten Teil durch den Sumpfverdampfer geführt und zu einem zweiten Teil mittels einer Entspannungsturbine entspannt und in die Niederdrucksäule eingespeist. Die Entspannung mittels der Entspannungsturbine, welche mit einem Generator und/oder generatorgetriebenen Verdichter gekoppelt sein kann, ermöglicht eine zusätzliche Gewinnung von Kälte.Air of the third compressed air stream is advantageously passed to a first part through the bottom evaporator and expanded to a second part by means of an expansion turbine and fed into the low pressure column. The relaxation by means of the expansion turbine, which may be coupled to a generator and / or generator-driven compressor, allows additional recovery of cold.

Vorteilhafterweise wird ferner Luft des zweiten Druckluftstroms zu einem ersten Teil in die Hochdrucksäule eingespeist und zu einem zweiten Teil mittels einer Entspannungsturbine entspannt und in die Niederdrucksäule eingespeist. Dies kann alternativ zu der Entspannung der Luft des dritten Druckluftstroms oder zusätzlich hierzu erfolgen. Auch dies ermöglicht eine flexible Gewinnung von Kälte.Advantageously, further air of the second compressed air stream is fed to a first part in the high pressure column and expanded to a second part by means of an expansion turbine and fed into the low pressure column. This can be done alternatively to the relaxation of the air of the third compressed air flow or in addition thereto. This also allows a flexible extraction of cold.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ferner das sauerstoffangereicherte Kondensat sowie das stickstoffangereicherte Evaporat aus der Hochdrucksäule jeweils zumindest teilweise abgekühlt und/oder verflüssigt und in die Niederdrucksäule überführt, wie insoweit bekannt.In the method according to the invention, the oxygen-enriched condensate and the nitrogen-enriched evaporate from the high-pressure column are further at least partially cooled and / or liquefied and transferred to the low-pressure column, as far as known.

In der Niederdrucksäule wird aus den in diese eingespeisten Strömen bzw. Fraktionen ebenfalls zumindest ein sauerstoffangereichertes Kondensat sowie zumindest ein stickstoffangereichertes Evaporat gewonnen.In the low-pressure column, at least one oxygen-enriched condensate and at least one nitrogen-enriched evaporate are also recovered from the streams or fractions fed into these.

Besondere Vorteile werden erzielt, wenn eine zweigeteilte Niederdrucksäule verwendet wird, die einen ersten Säulenteil und einen zweiten Säulenteil umfasst, wobei in dem ersten Säulenteil und dem zweiten Säulenteil jeweils ein flüssiges, sauerstoffangereichertes Kondensat und ein stickstoffangereichertes Evaporat gewonnen wird. Diese Anordnung ermöglicht, wie noch erläutert, ein besonders effizientes und bedarfsangepasstes Betreiben einer entsprechenden Anlage.Particular advantages are achieved when a two-part low-pressure column is used which comprises a first column part and a second column part, wherein in the first column part and the second column part in each case a liquid, oxygen-enriched condensate and a nitrogen-enriched evaporate is obtained. This arrangement allows, as explained, a particularly efficient and demand-driven operation of a corresponding system.

Die Säulenteile einer entsprechenden zweigeteilten Niederdrucksäule werden insbesondere dadurch miteinander gekoppelt, dass zumindest ein Teil des in dem zweiten Säulenteil gewonnenen Kondensats in den ersten Säulenteil überführt wird.The column parts of a corresponding two-part low-pressure column are in particular coupled to one another in that at least part of the condensate obtained in the second column part is transferred into the first column part.

Die erläuterten Vorteile ergeben sich insbesondere dadurch, dass der erste Säulenteil und der zweite Säulenteil einer zweigeteilten Niederdrucksäule auf unterschiedlichen Druckniveaus betrieben werden. Zumindest eines dieser Druckniveaus entspricht dabei dem mehrfach erwähnten ersten Druckniveau. Dies ermöglicht insbesondere eine bedarfsangepasste Bereitstellung von Produkten aus entsprechenden Säulenteilen, beispielsweise zur Bereitstellung von Gas zur Regeneration von Molekularsiebabsorbern in Reinigungseinrichtungen entsprechender Luftzerlegungsanlagen sowie von Reststickstoff, der in einem Verdunstungskühler verwendet wird. Entsprechende Fraktionen können mit den in den genannten Einrichtungen jeweils erforderlichen Druckniveaus bereitgestellt werden (die den Betriebsdrücken der jeweiligen Säulenteile der zweigeteilten Niederdrucksäule entsprechen) und müssen daher keinen energieaufwendigen, druckbeeinflussenden Maßnahmen mehr unterworfen werden.The explained advantages result in particular in that the first column part and the second column part of a two-part low-pressure column are operated at different pressure levels. At least one of these pressure levels corresponds to the first-mentioned pressure level mentioned several times. In particular, this makes it possible to provide products from corresponding column parts, as required, for example, to provide gas for the regeneration of molecular sieve absorbers in cleaning devices of corresponding air separation plants and of residual nitrogen which is used in an evaporative cooler. Appropriate fractions can with the in each case the required pressure levels are provided in the said devices (corresponding to the operating pressures of the respective column parts of the two-part low-pressure column) and therefore no longer have to be subjected to energy-intensive, pressure-influencing measures.

In einer entsprechenden zweigeteilten Niederdrucksäule wird vorteilhafterweise der sauerstoffreiche Strom, der als das Sauerstoffprodukt aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleitet wird, dem ersten Säulenteil entnommen. Der erste Säulenteil ist dabei der Säulenteil, in den das sauerstoffangereicherte Kondensat aus dem anderen (zweiten) Säulenteil überführt wird, und in der sich ein Sumpfverdampfer befindet, durch den ein Evaporat der Hochdrucksäule zur Verflüssigung geführt wird.In a corresponding two-part low-pressure column, the oxygen-rich stream, which is discharged as the oxygen product from the air separation plant, is advantageously taken from the first column part. The first column part is the column part into which the oxygen-enriched condensate is transferred from the other (second) column part, and in which there is a bottom evaporator, through which an evaporate of the high-pressure column is led to liquefaction.

Wie erwähnt werden, beispielsweise zur Versorgung von Reinigungseinrichtungen und/oder Verdunstungskühlern dem ersten Säulenteil und dem zweiten Säulenteil der zweigeteilten Niederdrucksäule jeweils Teile des stickstoffangereicherten Evaporats entnommen und aus dem Destillationssäulensystem ausgeleitet.As mentioned, for example for supplying cleaning devices and / or evaporative coolers, parts of the nitrogen-enriched evaporate are taken from the first column part and the second column part of the two-part low-pressure column and discharged from the distillation column system.

Eine erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehene Luftzerlegungsanlage profitiert von den zuvor erläuterten Vorteilen. Eine derartige Luftzerlegungsanlage umfasst insbesondere sämtliche Mittel, die sie dazu befähigen, das zuvor erläuterte Verfahren durchzuführen. Insbesondere ist eine derartige Luftzerlegungsanlage mit Mitteln ausgestattet, die dafür eingerichtet sind, zumindest den ersten Druckluftstrom unter Verwendung eines ersten Verdichters bereitzustellen, der dafür eingerichtet ist, den ersten Druckluftstrom ausgehend von einem Ausgangsdruckniveau unterhalb des ersten Druckniveaus nur auf das erste Druckniveau zu verdichten.An air separation plant also provided according to the invention benefits from the advantages explained above. In particular, such an air separation plant comprises all means which enable it to carry out the method explained above. In particular, such an air separation plant is equipped with means which are adapted to provide at least the first compressed air flow using a first compressor which is adapted to compress the first compressed air flow from an initial pressure level below the first pressure level only to the first pressure level.

Die Erfindung und Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention and embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung. 1 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic representation.

2 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Teildarstellung. 2 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic partial representation.

3 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Teildarstellung. 3 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic partial representation.

4 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Teildarstellung. 4 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic partial representation.

5 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Teildarstellung. 5 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic partial representation.

6 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Teildarstellung. 6 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic partial representation.

7 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Teildarstellung. 7 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic partial representation.

8 veranschaulicht ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckluftströmen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung 8th illustrates a method for providing compressed air streams according to an embodiment of the invention

9 veranschaulicht ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckluftströmen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung 9 illustrates a method for providing compressed air streams according to an embodiment of the invention

10 veranschaulicht ein Verfahren zur Bereitstellung von Druckluftströmen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung 10 illustrates a method for providing compressed air streams according to an embodiment of the invention

In den Figuren tragen einander entsprechende Elemente identische Bezugszeichen und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.In the figures, corresponding elements carry identical reference numerals and will not be explained repeatedly for the sake of clarity.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In 1 ist eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Luftzerlegungsanlage 100 umfasst einen ersten Anlagenteil 10, der zur Vorbehandlung der in der Luftzerlegungsanlage 100 verwendeten Luft eingerichtet ist, einen zweiten Anlagenteil 20, der zur Abkühlung der in der Luftzerlegungsanlage 100 verwendeten Luft eingerichtet ist, und einen dritten Anlagenteil 30 (Zerlegungsteil), der zur Zerlegung der in der Luftzerlegungsanlage 100 verwendeten Luft eingerichtet ist.In 1 is an air separation plant according to an embodiment of the invention shown schematically and in total with 100 designated. The air separation plant 100 includes a first part of the plant 10 , which pretreatment of the air separation plant 100 air is used, a second part of the installation 20 which is used to cool the air separation plant 100 used air, and a third part of the plant 30 (Disassembly), which is used to disassemble the in the air separation plant 100 used air is set up.

Der erste Anlagenteil 10 ist zur Bereitstellung von Druckluftströmen auf unterschiedlichen Druckniveaus, hier mit a und b bzw. LP-AIR (Low Pressure Air) und MP-AIR (Medium Pressure Air) bezeichnet, eingerichtet. Der erste Druckluftstrom a wird auf einem Druckniveau von beispielsweise 1,4 bis 1,7 bar, der zweite Druckluftstrom b auf einem Druckniveau von beispielsweise 4 bis 6 bar bereitgestellt. Ein Teil des zweiten Druckluftstroms b wird durch Nachverdichten auf ein nochmals höheres Druckniveau von beispielsweise 7 bis 10 bar gebracht. Ein derartiger dritter Druckluftstrom ist mit c bzw. HP-AIR (High Pressure Air) bezeichnet. Zu dessen Bereitstellung ist ein Nachverdichter 23 bereitgestellt. Dem Nachverdichter 23 ist ein nicht näher bezeichneter Nachkühler nachgeschaltet.The first part of the plant 10 is designed to provide compressed air streams at different pressure levels, here designated a and b and LP-AIR (Low Pressure Air) and MP-AIR (Medium Pressure Air). The first compressed air flow a is provided at a pressure level of, for example, 1.4 to 1.7 bar, the second compressed air flow b at a pressure level of, for example, 4 to 6 bar. A part of the second compressed air flow b is brought by re-compression to an even higher pressure level of for example 7 to 10 bar. Such a third compressed air flow is denoted by c or HP-AIR (High Pressure Air). To its provision is a post-compressor 23 provided. The after-compressor 23 is an unspecified aftercooler downstream.

Zur Erzeugung des ersten Druckluftstroms a wird Umgebungsluft (AIR) über ein erstes Filter 11 angesaugt und in einem ersten Verdichter 12, der insbesondere einstufig ausgebildet ist (sogenannter Blower) auf das zuvor genannte Druckniveau von beispielsweise 1,4 bis 1,7 bar verdichtet. Die Luft wird anschließend mittels Kühlwasser H2O in einem ersten Direktkontaktkühler 13 auf etwa Umgebungstemperatur (beispielsweise 20°C) gekühlt und in einer ersten Reinigungseinrichtung 14 gereinigt. Die erste Reinigungseinrichtung 14 umfasst beispielsweise ein Paar Adsorberbehälter, die mit Molekularsieb befüllt sind, Die Adsorberbehälter der ersten Reinigungseinrichtung 14 werden im Wechselbetrieb eingesetzt und mittels eines Regeneriergasstroms d, der dem dritten Anlagenteil 30 beispielsweise als unreiner Stickstoffstrom (GANZ) entnommen werden kann, regeneriert. Der Regeneriergasstrom d kann wahlweise auch zum Teil an die Atmosphäre ATM abgeblasen werden, beispielsweise nachdem die jeweilige Regeneration durchgeführt wurde. Zum Erwärmen zumindest eines Teils des Regeneriergasstroms d kann eine Heizeinrichtung 15 vorgesehen sein, die beispielsweise elektrisch und/oder mittels eines Dampfsystems (nicht gezeigt) betrieben werden kann. Auch nach der Verwendung zur Regeneration der Adsorberbehälter der ersten Reinigungseinrichtung 14 kann der Regeneriergasstrom d an die Atmosphäre ATM abgeblasen werden. Stromab der ersten Reinigungseinrichtung 14 liegt der erste Druckluftstrom a auf dem genannten Druckniveau von beispielsweise 1,4 bis 1,7 bar in aufgereinigter Form vor.To generate the first compressed air flow a ambient air (AIR) via a first filter 11 sucked in and in a first compressor 12 , which is in particular designed in one stage (so-called blower) to the aforementioned pressure level of, for example, 1.4 to 1.7 bar compressed. The air is then by means of cooling water H2O in a first direct contact cooler 13 cooled to about ambient temperature (for example 20 ° C) and in a first cleaning device 14 cleaned. The first cleaning device 14 For example, a pair of adsorbent containers filled with molecular sieve comprises the adsorber containers of the first purification device 14 are used in alternating operation and by means of a Regeneriergasstroms d, the third part of the plant 30 For example, can be removed as impure nitrogen flow (WHOLE), regenerated. Optionally, the regeneration gas stream d may also be partly blown off to the atmosphere ATM, for example after the respective regeneration has been carried out. For heating at least a part of the Regeneriergasstroms d can be a heater 15 be provided, which can be operated for example electrically and / or by means of a steam system (not shown). Even after use for regeneration of the adsorber of the first cleaning device 14 For example, the regeneration gas stream d can be blown off to the atmosphere ATM. Downstream of the first cleaning device 14 is the first compressed air flow a at the said pressure level of, for example, 1.4 to 1.7 bar in purified form.

Der zweite Druckluftstrom b wird in dem ersten Anlagenteil 10 in vergleichbarer Weise bereitgestellt. Umgebungsluft (AIR) wird hierzu über ein zweites Filter 16 angesaugt und mittels eines insbesondere mehrstufig und mit Zwischenkühlung ausgebildeten zweiten Verdichters 17 auf das ebenfalls erwähnte Druckniveau von beispielsweise 4 bis 6 bar verdichtet. Nach dem Durchlaufen eines zweiten Direktkontaktkühlers 18, der ebenfalls mit Wasser H2O betrieben wird, wird die Luft in einer im Wesentlichen der ersten Reinigungseinrichtung 14 entsprechenden zweiten Reinigungseinrichtung 19 gereinigt. Der zweite Druckluftstrom b liegt damit auf dem erwähnten Druckniveau von beispielsweise 4 bis 6 bar in aufgereinigter Form vor.The second compressed air flow b is in the first part of the plant 10 provided in a comparable manner. Ambient air (AIR) is via a second filter 16 aspirated and by means of a particular multi-stage and with intermediate cooling formed second compressor 17 compressed to the also mentioned pressure level of for example 4 to 6 bar. After passing through a second direct contact cooler 18 , which is also operated with water H2O, the air in a substantially the first cleaning device 14 corresponding second cleaning device 19 cleaned. The second compressed air flow b is thus at the mentioned pressure level of for example 4 to 6 bar in purified form.

Der zweite Anlagenteil 20 umfasst als zentrale Komponenten einen ersten Wärmetauscher 21 und einen zweiten Wärmetauscher 22, wobei der erste Wärmetauscher 21 auch als ”Hauptwärmetauscher” und der zweite Wärmetauscher 22 auch als ”Stickstoffwärmetauscher” bezeichnet wird. Es versteht sich, dass der erste Wärmetauscher 21 und der zweite Wärmetauscher 22, wie auch unten dargestellt, in Form mehrerer Wärmetauscherblöcke und/oder in entsprechend zusammengefasster Form als einziger Wärmetauscherblock bereitgestellt werden können. Ferner umfasst der zweite Anlagenteil 20 eine Generatorturbine 24 (sogenannte Lachmann-Turbine), in der ein Teil des dritten Druckluftstroms c entspannt werden kann. Zur Druckbeaufschlagung eines flüssigen Luftprodukts ist eine Pumpe 25 vorgesehen.The second part of the plant 20 comprises as a central components a first heat exchanger 21 and a second heat exchanger 22 , wherein the first heat exchanger 21 also as "main heat exchanger" and the second heat exchanger 22 also referred to as "nitrogen heat exchanger". It is understood that the first heat exchanger 21 and the second heat exchanger 22 , as also shown below, can be provided in the form of a plurality of heat exchanger blocks and / or in a correspondingly summarized form as a single heat exchanger block. Furthermore, the second part of the installation comprises 20 a generator turbine 24 (so-called Lachmann turbine), in which a part of the third compressed air flow c can be relaxed. To pressurize a liquid air product is a pump 25 intended.

Der dritte Anlagenteil 30 umfasst als Destillationssäulensystem eine Hochdrucksäule 31 sowie eine zweigeteilte Niederdrucksäule 32, 33 mit einem ersten Säulenteil 32 und einem zweiten Säulenteil 33. Die Hochdrucksäule 31 und der erste Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 stehen über einen Kondensatorverdampfer (auch als Hauptkondensator bezeichnet) 34 miteinander in wärmetauschender Verbindung. Ein Betrieb des Hauptkondensators 34 ist nicht veranschaulicht, erfolgt jedoch wie insoweit von herkömmlichen Luftzerlegungsanlagen bekannt. Insbesondere wird in einem Kondensationsraum des Hauptkondensators 34 ein gasförmiger, stickstoffangereichter Strom (Evaporat) vom Kopf der Hochdrucksäule 31 verflüssigt und beispielsweise zum Teil als Rücklauf auf die Hochdrucksäule 31 gegeben. Ein weiterer Teil kann, wie hier mit Strom k veranschaulicht und wie unten erläutert auf die Niederdrucksäule 32 bzw. deren ersten Säulenteil 32 und/oder zweiten Säulenteil 33 aufgegeben werden. Der Strom k wird zuvor durch einen Unterkühlungsgegenströmer 36 geführt. Im Sumpfbereich der Hochdrucksäule 31 ist ein Kondensatorverdampfer 35 vorgesehen, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit dem dritten Druckluftstrom c beschickt wird und in welchem dieser dritte Druckluftstrom c zumindest zum Teil verflüssigt wird.The third part of the plant 30 comprises as distillation column system a high pressure column 31 as well as a two-part low-pressure column 32 . 33 with a first pillar part 32 and a second column part 33 , The high pressure column 31 and the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 are via a condenser evaporator (also called main condenser) 34 together in heat exchanging connection. An operation of the main capacitor 34 is not illustrated, however, as far as known from conventional air separation plants. In particular, in a condensation space of the main capacitor 34 a gaseous, nitrogen-enriched stream (evaporate) from the top of the high-pressure column 31 liquefied and, for example, partly as reflux to the high pressure column 31 given. Another part can, as illustrated here with stream k and as explained below on the low pressure column 32 or their first column part 32 and / or second column part 33 be abandoned. The flow k is previously through a subcooling countercurrent 36 guided. In the bottom area of the high-pressure column 31 is a condenser evaporator 35 provided in the context of the present invention, the third compressed air flow c is charged and in which this third compressed air flow c is at least partially liquefied.

Der dritte Druckluftstrom c wird dabei zunächst am warmen Ende in den ersten Wärmetauscher 21 eingespeist und durchläuft diesen zu einem Teil (Strom e) zum kalten Ende. Der Strom e wird anschließend in dem erwähnten Kondensatorverdampfer 35 verflüssigt und heizt hierdurch ein im Sumpf der Hochdrucksäule anfallendes flüssiges sauerstoffangereichertes Sumpfprodukt (Kondensat) auf. Ein zweiter Teilstrom des dritten Druckluftstroms c (Strom f) wird dem ersten Wärmetauscher 21 bei einer Zwischentemperatur entnommen und in der Generatorturbine 24 entspannt. Die Entspannung erfolgt auf ein Druckniveau, auf dem auch der zweite Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 betrieben wird, beispielsweise die erwähnten 1,4 bis 1,7 bar.The third compressed air flow c is initially at the warm end in the first heat exchanger 21 fed and passes through this part (stream e) to the cold end. The current e is then in the mentioned condenser evaporator 35 this liquefies and heats up a liquid oxygen-enriched bottom product (condensate) accumulating in the bottom of the high-pressure column. A second partial stream of the third compressed air stream c (stream f) is the first heat exchanger 21 taken at an intermediate temperature and in the generator turbine 24 relaxed. The relaxation takes place at a pressure level, on which also the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 is operated, for example, the mentioned 1.4 to 1.7 bar.

Der verflüssigte Strom e wird durch den Unterkühlungsgegenströmer 36 geführt und über entsprechende Entspannungsventile (ohne Bezeichnung) zum Teil in den ersten Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 und zum Teil in den zweiten Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 entspannt.The liquefied stream e is passed through the subcooling countercurrent 36 guided and via corresponding expansion valves (without designation) partly in the first column part 32 of the Low-pressure column 32 . 33 and partly in the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 relaxed.

Nicht zur Bildung des dritten Druckluftstroms c verwendete Anteile des zweiten Druckluftstroms b werden im dargestellten Beispiel getrennt voneinander durch den ersten Wärmetauscher 21 und den zweiten Wärmetauscher 22 geführt (Ströme g und h). Die Ströme g und h werden stromab des ersten Wärmetauschers 21 und des zweiten Wärmetauschers 22 vereinigt und in die Hochdrucksäule eingespeist, die auf einem Druckniveau betrieben wird, die dem Druckniveau des zweiten Druckluftstroms, und damit dem Druckniveau der Ströme g und h entspricht. Hierbei handelt es sich, wie erwähnt, beispielsweise um ein Druckniveau von 4 bis 6 bar.Not used to form the third compressed air flow c shares of the second compressed air flow b are separated in the example shown by the first heat exchanger 21 and the second heat exchanger 22 guided (currents g and h). The flows g and h are downstream of the first heat exchanger 21 and the second heat exchanger 22 united and fed into the high-pressure column, which is operated at a pressure level corresponding to the pressure level of the second compressed air flow, and thus the pressure level of the currents g and h. This is, as mentioned, for example, a pressure level of 4 to 6 bar.

Aus der Luft der Ströme g und h wird in der Hochdrucksäule 31 ein gasförmiges, stickstoffangereichertes Kopfprodukt (Evaporat) und ein flüssiges, sauerstoffangereichertes Sumpfprodukt (Kondensat) erzeugt. Ein Teil des gasförmigen, stickstoffangereicherten Kopfprodukts kann auch als Strom i in Form von gasförmigem Druckstickstoff (PGAN) aus der Luftzerlegungsanlage 100 ausgeleitet und als Luftprodukt bereitgestellt werden. Ein weiterer Anteil des gasförmigen, stickstoffangereicherten Kopfprodukts kann, wie erläutert, in dem Hauptkondensator 34 verflüssigt werden (nicht gezeigt). Ein entsprechend erhaltener Strom k wird, wie erwähnt, zumindest zum Teil durch den Unterkühlungsgegenströmer 36 geführt und, ähnlich wie der Strom e, jedoch an jeweils höherer Position, in den zweiten Säulenteil 32 und den dritten Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 eingespeist.From the air of streams g and h is in the high pressure column 31 a gaseous, nitrogen-enriched overhead product (evaporate) and a liquid, oxygen-enriched bottom product (condensate) produced. A portion of the gaseous, nitrogen-enriched overhead product may also be referred to as stream gaseous pressure nitrogen (PGAN) from the air separation plant 100 discharged and provided as an air product. Another portion of the gaseous, nitrogen-enriched overhead product may, as explained, be in the main condenser 34 be liquefied (not shown). A correspondingly obtained current k is, as mentioned, at least in part by the supercooling countercurrent 36 guided and, similar to the current e, but in each case higher position, in the second column part 32 and the third pillar part 33 the low pressure column 32 . 33 fed.

Im dargestellten Beispiel können der erste Säulenteil 32 und der zweite Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 auf geringfügig unterschiedlichen Druckniveaus oder auf gleichen Druckniveaus betrieben werden. Ein Betrieb bei geringfügig unterschiedlichen Druckniveaus ermöglicht beispielsweise eine Bereitstellung eines Regeneriergasstroms d bei optimiertem Druck, so dass keine energieaufwendigen weiteren druckbeeinflussenden Maßnahmen erforderlich sind.In the example shown, the first column part 32 and the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 be operated at slightly different pressure levels or at equal pressure levels. Operation at slightly different pressure levels makes it possible, for example, to provide a regeneration gas flow d at optimized pressure, so that no energy-consuming further pressure-influencing measures are required.

In den zweiten Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 wird neben dem bereits erwähnten Strom f nach der Entspannung in der Generatorturbine 24 und den jeweiligen Anteilen der Ströme e und k der erste Druckluftstrom a eingespeist. Aus Luft dieser Ströme wird in dem zweiten Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 ebenfalls ein flüssiges, sauerstoffangereichertes Sumpfprodukt und ein stickstoffangereichertes, gasförmiges Kopfprodukt erzeugt. Vom Kopf des zweiten Säulenteils 33 der Niederdrucksäule 32, 33 wird ein gasförmiger Stickstoffstrom I (GAN2) auf einem entsprechenden Druckniveau von beispielsweise 1,4 bis 1,7 bar abgezogen, in dem zweiten Wärmetauscher 32 erwärmt und aus der Luftzerlegungsanlage 100 ausgeleitet und/oder in dem Direktkontaktkühler 13 zur Konditionierung eines Wasserstroms H2O verwendet. Aus dem Sumpf des zweiten Säulenteils 33 der Niederdrucksäule 32, 33 wird ein flüssiger Strom m abgezogen und in den ersten Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 überführt.In the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 is in addition to the already mentioned power f after the relaxation in the generator turbine 24 and the respective proportions of the currents e and k, the first compressed air flow a fed. From air of these streams is in the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 also produces a liquid, oxygen-enriched bottoms product and a nitrogen-enriched gaseous overhead product. From the head of the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 a gaseous nitrogen stream I (GAN2) is withdrawn at a corresponding pressure level of, for example, 1.4 to 1.7 bar, in the second heat exchanger 32 heated and from the air separation plant 100 discharged and / or in the direct contact cooler 13 used to condition a water flow H2O. From the bottom of the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 a liquid stream m is withdrawn and into the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 transferred.

In den ersten Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 werden die bereits erwähnten Anteile der Ströme e und k eingespeist. Zudem wird aus dem Sumpf der Hochdrucksäule 31 ein Teil des dort anfallenden flüssigen, sauerstoffangereicherten Sumpfprodukts (Kondensats) als Strom p durch den Unterkühlungsgegenströmer 36 und anschließend in den ersten Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 überführt. Aus dem ersten Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 kann ein gasförmiger, sauerstoffangereicherter Strom n unmittelbar oberhalb des Sumpfs abgezogen, in dem ersten Wärmetauscher 21 erwärmt und als gasförmiges Sauerstoffprodukt (GOX) bei dem Druckniveau des ersten Säulenteils 32 der Niederdrucksäule 32, 33, beispielsweise 1,4 bis 1,7 bar, bereitgestellt werden. Ein weiterer Sauerstoffstrom o wird flüssig aus dem Sumpf des ersten Säulenteils 32 der Niederdrucksäule 32, 33 abgezogen, mittels der Pumpe 25 flüssig auf Druck gebracht und in dem ersten Wärmetauscher 20 zu einem gasförmigen Sauerstoffprodukt (PGOX) verdampft. Hierbei handelt es sich um die mehrfach erwähnte Innenverdichtung.In the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 the already mentioned components of the currents e and k are fed in. In addition, from the bottom of the high pressure column 31 a portion of the resulting liquid, oxygen-enriched bottom product (condensate) as stream p through the subcooling countercurrent 36 and then into the first column section 32 the low pressure column 32 . 33 transferred. From the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 For example, a gaseous, oxygen-enriched stream n may be withdrawn immediately above the sump in the first heat exchanger 21 heated and as gaseous oxygen product (GOX) at the pressure level of the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 , For example, 1.4 to 1.7 bar are provided. Another oxygen stream o becomes liquid from the bottom of the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 withdrawn, by means of the pump 25 brought to liquid pressure and in the first heat exchanger 20 evaporated to a gaseous oxygen product (PGOX). This is the repeatedly mentioned internal compression.

Man erkennt aus 1, dass hier zwei gasförmige Stickstoffströme, nämlich in Form des Regeneriergasstroms d (GANZ) vom Kopf des ersten Säulenteils 32 der Niederdrucksäule 32, 33 und in Form des Stroms I (GAN2) vom Kopf des zweiten Säulenteils 33 der Niederdrucksäule 32, 33 erhalten werden können. Weil der erste Säulenteil 32 und der zweite Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 bei unterschiedlichen Drücken betrieben werden können, erlaubt die in der 1 dargestellte Luftzerlegungsanlage eine optimierte Bereitstellung entsprechender Ströme. Dies ermöglicht, wie erwähnt, einen Verzicht auf weitere druckbeeinflussende Maßnahmen und entsprechende Vorrichtungen.One recognizes 1 in that here two gaseous nitrogen streams, namely in the form of the regeneration gas stream d (FULL) from the head of the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 and in the form of the current I (GAN2) from the head of the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 can be obtained. Because the first pillar part 32 and the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 can be operated at different pressures, allows in the 1 shown air separation plant optimized provision of appropriate currents. This allows, as mentioned, a waiver of further pressure-influencing measures and corresponding devices.

In 2 ist eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form einer schematischen Teildarstellung veranschaulicht. Es sind lediglich die Anlagenteile 20 und 30 dargestellt, auf eine Darstellung des ersten Anlagenteils 10 zur Vorbehandlung der verwendeten Luft wurde verzichtet. Auch hier werden jedoch entsprechende Druckluftströme (erster Druckluftstrom a, zweiter Druckluftstrom b und dritter Druckluftstrom c) auf dem mehrfach erwähnten Druckniveaus bereitgestellt.In 2 an air separation plant according to an embodiment of the invention is illustrated in the form of a schematic partial representation. It is only the plant parts 20 and 30 shown on a representation of the first part of the plant 10 for pretreatment of the air used was omitted. Again, however, corresponding compressed air streams (first compressed air flow a, second compressed air flow b and third compressed air flow c) are provided at the pressure levels mentioned several times.

In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist lediglich ein einziger (Haupt-)Wärmetauscher 21, 22 vorgesehen, ein separater zweiter (Sickstoff-)Wärmetauscher 22 ist nicht ausgebildet. Ferner ist die Niederdrucksäule 32, 33 in der in 2 dargestellten Ausführungsform einteilig ausgebildet. Gleichwohl entspricht die Einspeisung der Ströme a, e, f, p und k im Wesentlichen der Einspeisung in die zweigeteilte Niederdrucksäule 32, 33 der Luftzerlegungsanlage 100 der 1, mit dem Unterschied, dass die genannten Ströme vor der Einspeisung nicht in Teilströme aufgeteilt werden. Auch die Einspeisung des zweiten Druckluftstroms b in die Hochdrucksäule erfolgt entsprechend der Luftzerlegungsanlage 100 der 1. Die Entnahme der Ströme i, n und o erfolgt im Wesentlichen ebenfalls wie zuvor erläutert. Da die Niederdrucksäule 32, 33 einteilig ausgebildet ist, wird lediglich ein Strom q vom Kopf der Niederdrucksäule 32, 33 entnommen, in dem Unterkühlungsgegenströmer 36 und dem Hauptwärmetauscher 21, 22 erwärmt und als Stickstoffprodukt (GAN) abgegeben. Die in der 2 dargestellte Ausführungsform ermöglicht damit keine unmittelbare Bereitstellung unterschiedlicher Stickstoffströme auf unterschiedlichen Druckniveaus, wie dies bezüglich der Stickstoffströme d und l (GANZ und GAN2) in der Luftzerlegungsanlage 100 der 1 der Fall ist. In the in 2 embodiment shown is only a single (main) heat exchanger 21 . 22 provided, a separate second (nitrogen) heat exchanger 22 is not trained. Furthermore, the low pressure column 32 . 33 in the in 2 illustrated embodiment integrally formed. Nevertheless, the feeding of the streams a, e, f, p and k essentially corresponds to the feeding into the two-part low-pressure column 32 . 33 the air separation plant 100 of the 1 , with the difference that the mentioned currents are not divided into sub-streams before the feed. The feeding of the second compressed air flow b in the high-pressure column is carried out according to the air separation plant 100 of the 1 , The removal of the currents i, n and o is essentially also as previously explained. Because the low pressure column 32 . 33 is formed in one piece, only one stream q from the head of the low pressure column 32 . 33 taken in the subcooling countercurrent 36 and the main heat exchanger 21 . 22 heated and discharged as a nitrogen product (GAN). The in the 2 illustrated embodiment thus allows no immediate provision of different nitrogen flows at different pressure levels, as with respect to the nitrogen flows d and l (GANZ and GAN2) in the air separation plant 100 of the 1 the case is.

3 veranschaulicht eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in schematischer Teildarstellung. Auch hier wurde auf die Darstellung des ersten Anlagenteils 10 verzichtet. 3 illustrates an air separation plant according to another embodiment of the invention in a schematic partial representation. Here, too, was on the presentation of the first part of the plant 10 waived.

Wie die in 1 dargestellte Luftzerlegungsanlage 100 umfasst die in 3 in Teildarstellung dargestellte Luftzerlegungsanlage eine zweigeteilte Niederdrucksäule 32, 33, wobei jedoch der zweite Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 neben dem ersten Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 dargestellt ist. Insbesondere wird in der in 3 dargestellten Ausführungsform der zweite Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 auf einem niedrigeren Druckniveau als der erste Säulenteil 32 der zweigeteilten Niederdrucksäule 32, 33 betrieben.Like the in 1 shown air separation plant 100 includes the in 3 in partial representation shown air separation plant a two-part low-pressure column 32 . 33 however, the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 next to the first pillar part 32 the low pressure column 32 . 33 is shown. In particular, in the in 3 illustrated embodiment of the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 at a lower pressure level than the first column part 32 the two-part low-pressure column 32 . 33 operated.

Erneut werden damit – vom Kopf des ersten Säulenteils 32 und vom Kopf des zweiten Säulenteils 33 der Niederdrucksäule 32, 33 – zwei Stickstoffströme d und l erhalten. Gemäß 3 werden jedoch beide Ströme d und l im Unterkühlungsgegenströmer 36 erwärmt. Wie in 2 ist ein einteiliger Hauptwärmetauscher 21, 22 vorgesehen. Die weiteren in 3 dargestellten Ströme wurden bereits erläutert und/oder ergeben sich unmittelbar aus der Zusammenschau mit den vorstehenden Figuren.To be with it again - from the head of the first pillar part 32 and from the head of the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 - Two nitrogen streams d and l obtained. According to 3 however, both streams d and l will be in the subcooler countercurrent 36 heated. As in 2 is a one-piece main heat exchanger 21 . 22 intended. The others in 3 have already been explained and / or arise directly from the synopsis with the preceding figures.

In 4 ist eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Teildarstellung (Anlagenteile 20 und 30) veranschaulicht. Es sind ein einteiliger Hauptwärmetauscher 21, 22 und eine zweigeteilte Niederdrucksäule 32, 33 vorgesehen. Der zweite Säulenteil 33 der zweigeteilten Niederdrucksäule 32, 33 wird auf einem geringeren Druckniveau als der erste Säulenteil 32 der zweigeteilten Niederdrucksäule 32, 33 betrieben. Die weiteren in 4 dargestellten Merkmale wurden bereits erläutert und/oder ergeben sich unmittelbar aus der Zusammenschau mit den vorstehenden Figuren.In 4 is an air separation plant according to another embodiment of the invention in partial representation (system parts 20 and 30 ). It is a one-piece main heat exchanger 21 . 22 and a two-part low pressure column 32 . 33 intended. The second column part 33 the two-part low-pressure column 32 . 33 will be at a lower pressure level than the first column part 32 the two-part low-pressure column 32 . 33 operated. The others in 4 illustrated features have already been explained and / or arise directly from the synopsis with the preceding figures.

In 5 ist eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Form einer schematischen Teildarstellung (Anlagenteile 20 und 30) veranschaulicht. Der Hauptwärmetauscher 21, 22 ist einteilig und die Niederdrucksäule 32, 33 zweiteilig ausgebildet, wobei hier jedoch der erste Säulenteil 32 und der zweite Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 baulich zusammengefasst sind. Die Niederdrucksäule 32, 33 umfasst hierzu eine Trennwand, die einen Einbau definiert, welcher als der zweite Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 betrieben wird. Das Druckniveau, auf dem der zweite Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 betrieben wird, liegt unter dem Druckniveau, auf dem der erste Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 betrieben wird. Weitere Einzelheiten ergeben sich auch hier unmittelbar aus der Zusammenschau mit den vorigen Figuren.In 5 is an air separation plant according to another embodiment of the invention in the form of a schematic partial representation (system parts 20 and 30 ). The main heat exchanger 21 . 22 is one-piece and the low-pressure column 32 . 33 formed in two parts, but here the first column part 32 and the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 are structurally summarized. The low pressure column 32 . 33 for this purpose comprises a partition which defines an installation which serves as the second column part 32 the low pressure column 32 . 33 is operated. The pressure level on which the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 is operated, is below the pressure level on which the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 is operated. Further details also arise here directly from the synopsis with the previous figures.

Auch die 6 und 7 veranschaulichen Luftzerlegungsanlagen mit zweigeteilter Niederdrucksäule 32, 33 in schematischer Teildarstellung. Während in der in 6 veranschaulichten Luftzerlegungsanlage ein erster Wärmetauscher 21 und ein zweiter Wärmetauscher 22 vorgesehen sind, sind diese in der in 7 veranschaulichten Luftzerlegungsanlage zu einem gemeinsamen (Haupt-)Wärmetauscher 21, 22 zusammengefasst. Im Gegensatz zu den in den 3 bis 5 veranschaulichten Luftzerlegungsanlagen wird gemäß 6 der vom Kopf des zweiten Säulenteils 33 der Niederdrucksäule 32, 33 abgezogene Stickstoffstrom I nicht durch den Unterkühlungsgegenströmer 36 geführt, sondern stattdessen in dem zweiten Wärmetauscher 22 erwärmt. Ferner wird in der in 6 dargestellten Ausführungsform ein Teilstrom des zweiten Druckluftstroms b, hier mit r bezeichnet, durch den zweiten Wärmetauscher 22 geführt. Auf diese Weise kann ein verbesserter Temperaturausgleich in dem zweiten Wärmetauscher 22 bewirkt werden. Anstatt des Teilstroms r des zweiten Druckluftstroms b kann beispielsweise auch ein entsprechender Teilstrom des dritten Druckluftstroms c verwendet werden. In der in 6 veranschaulichten Ausführungsform liegt das Druckniveau, auf dem der zweite Säulenteil 33 der Niederdrucksäule 32, 33 betrieben wird, unterhalb des Druckniveaus, auf dem der erste Säulenteil 32 der Niederdrucksäule 32, 33 betrieben wird.Also the 6 and 7 illustrate air separation plants with two-part low-pressure column 32 . 33 in a schematic partial representation. While in the in 6 illustrated air separation plant, a first heat exchanger 21 and a second heat exchanger 22 are provided, these are in the in 7 illustrated air separation plant to a common (main) heat exchanger 21 . 22 summarized. Unlike in the 3 to 5 The air separation plants illustrated in FIG 6 that from the head of the second pillar part 33 the low pressure column 32 . 33 withdrawn nitrogen stream I not through the subcooling countercurrent 36 but instead in the second heat exchanger 22 heated. Furthermore, in the in 6 illustrated embodiment, a partial flow of the second compressed air flow b, here denoted by r, through the second heat exchanger 22 guided. In this way, an improved temperature compensation in the second heat exchanger 22 be effected. Instead of the partial flow r of the second compressed air flow b, for example, a corresponding partial flow of the third compressed air flow c can be used. In the in 6 illustrated embodiment is the pressure level on which the second column part 33 the low pressure column 32 . 33 is operated below the pressure level on which the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 is operated.

In 7 ist zusätzlich ein Nebenkondensator 37 gezeigt. In diesen wird der Strom o (sauerstoffangereicherter Strom aus dem Sumpf des ersten Säulenteils 32 der Niederdrucksäule 32, 33) mittels einer Pumpe 26 überführt. Der Nebenkondensator 37 wird als Kondensatorverdampfer betrieben, wobei beispielsweise der zweite Druckluftstrom b zum Beheizen des Nebenkondensators 37 verwendet wird. Vom Kopf des Verdampfungsraums des Nebenkondensators 37 kann ein gasförmiger Sauerstoffstrom s (alternativ oder zusätzlich zu dem mehrfach erläuterten Strom n) gasförmig abgezogen und durch den Hauptwärmetauscher 21, 22 geführt werden. Der Strom s kann als gasförmiges Sauerstoffprodukt GOX, wie zuvor erläutert, bereitgestellt werden. Aus dem Sumpf des Nebenkondensators 37 kann ein flüssiger Sauerstoffstrom t abgezogen, mittels der Pumpe 25 druckerhöht, flüssig in den Hauptwärmetauscher 21, 22 eingespeist, in diesem verdampft, und als gasförmiges Sauerstoff-Druckprodukt (PGOX) abgegeben werden. Es handelt sich also hierbei um eine Variante eines Innenverdichtungsverfahrens. In 7 is additionally a secondary capacitor 37 shown. In these, the flow o (oxygen-enriched stream from the bottom of the first column part 32 the low pressure column 32 . 33 ) by means of a pump 26 transferred. The secondary capacitor 37 is operated as a condenser evaporator, wherein, for example, the second compressed air flow b for heating the secondary condenser 37 is used. From the head of the evaporation chamber of the secondary condenser 37 For example, a gaseous oxygen stream s (alternatively or in addition to the multiply explained stream n) can be taken off in gaseous form and through the main heat exchanger 21 . 22 be guided. The stream s may be provided as a gaseous oxygen product GOX as previously explained. From the bottom of the secondary condenser 37 a liquid oxygen stream t can be withdrawn by means of the pump 25 pressure increased, liquid in the main heat exchanger 21 . 22 fed, evaporated in this, and discharged as a gaseous oxygen pressure product (PGOX). It is therefore a variant of an internal compression method.

In sämtlichen in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, die Generatorturbine 24 mit einem dem Teilstrom f entsprechenden Teilstrom des zweiten Druckluftstroms b zu betreiben. Anstelle einer Generatorturbine 24, wie sie in den Figuren veranschaulicht ist, kann auch eine Entspannungsturbine eines generatorgetriebenen Verdichters (Boosters) verwendet werden. Auch der Strom i kann zum Antreiben einer entsprechenden Entspannungsmaschine verwendet werden, wodurch alternativ oder zusätzlich zu der Generatorturbine 24 Kälte erzeugt werden kann.In all in the 1 to 7 illustrated embodiments may also be provided, the generator turbine 24 to operate with a partial flow f corresponding partial flow of the second compressed air flow b. Instead of a generator turbine 24 As shown in the figures, an expansion turbine of a generator-driven compressor (booster) can also be used. The current i can also be used to drive a corresponding expansion machine, as an alternative or in addition to the generator turbine 24 Cold can be generated.

In den 8 bis 10 sind Möglichkeiten zur Bereitstellung des ersten Druckluftstroms a, des zweiten Druckluftstroms b und des dritten Druckluftstroms c schematisch veranschaulicht. Die 8 bis 10 entsprechen damit stark schematisiert dargestellten ersten Anlagenteilen 10.In the 8th to 10 Possibilities for providing the first compressed air flow a, the second compressed air flow b and the third compressed air flow c are illustrated schematically. The 8th to 10 correspond thus strongly schematized shown first plant parts 10 ,

Gemäß der in 8 gezeigten Ausführungsform, die im Wesentlichen dem in der Luftzerlegungsanlage 100 gemäß 1 realisierten Konzept entspricht, wird Luft AIR parallel über erste und zweite Filter 11 und 16 angesaugt und anschließend in getrennten ersten und zweiten Verdichtern 12, 17 verdichtet. Wie bereits erläutert, ist der erste Verdichter 12, der zur Bereitstellung des ersten Druckluftstroms a verwendet wird, insbesondere ein einstufiger Verdichter (sogenannter Blower), der besonders kostengünstig erstellt und betrieben werden kann. Bei dem zweiten Verdichter 17 handelt es sich hingegen insbesondere um einen mehrstufigen Verdichter mit Zwischenkühlung, wie er in 1 näher veranschaulicht ist. Die hier stark vereinfacht dargestellten ersten und zweiten Vorkühleinrichtungen 13 und 18 sowie die ersten und zweiten Reinigungseinrichtungen 14 und 19 wurden bereits unter Bezugnahme auf die 1 ausführlich erläutert. Dies gilt auch für den Nachverdichter 23, der zur Bereitstellung des dritten Luftdruckstroms c verwendet wird.According to the in 8th embodiment shown, which is essentially in the air separation plant 100 according to 1 According to the realized concept, air will be AIR in parallel via first and second filters 11 and 16 aspirated and then in separate first and second compressors 12 . 17 compacted. As already explained, the first compressor 12 , which is used to provide the first compressed air flow a, in particular a single-stage compressor (so-called blower), which can be created and operated particularly cost-effective. At the second compressor 17 On the other hand, it is in particular a multi-stage compressor with intercooling, as in 1 is illustrated in more detail. The simplified first and second pre-cooling devices shown here 13 and 18 as well as the first and second cleaning devices 14 and 19 were already referring to the 1 explained in detail. This also applies to the after-compressor 23 which is used to provide the third air pressure flow c.

Eine Alternative hierzu, die in 9 veranschaulicht ist, besteht in der Verwendung eines gemeinsamen Filters 11, 16 für die gesamte Luft AIR. Diese wird erst stromab des gemeinsamen Filters 11, 16 in Teilströme aufgeteilt und den entsprechenden ersten und zweiten Verdichtern 12, 17 zugeführt. Die weiteren Schritte, die bereits unter Bezugnahme auf die 8 erläutert wurden, bleiben unverändert.An alternative to this, the in 9 is to use a common filter 11 . 16 for the entire air AIR. This is only downstream of the common filter 11 . 16 divided into sub-streams and the corresponding first and second compressors 12 . 17 fed. The further steps already with reference to the 8th have been explained remain unchanged.

Gemäß einer weiteren Alternative, die in 10 veranschaulicht ist, erfolgt die Aufteilung erst stromab des hier die Gesamtluft AIR verdichtenden ersten Verdichters 12. Die dort verdichtete Luft, die auf dem Druckniveau des ersten Druckluftstroms a vorliegt, wird mittels des zweiten Verdichters 17 nachverdichtet. Eine weitere Nachverdichtung erfolgt in dem bereits mehrfach erläuterten Nachverdichter 23.According to another alternative, the in 10 is illustrated, the division takes place only downstream of here the total air AIR compressing first compressor 12 , The compressed air there, which is present at the pressure level of the first compressed air flow a, by means of the second compressor 17 densified. Further recompression takes place in the already explained several times 23 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 1259363 B [0024] DE 1259363 B [0024]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • F. G. Kerry, Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification, Boca Raton: CRC Press, 2006; Kapitel 3: Air Separation Technology [0002] FG Kerry, Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification, Boca Raton: CRC Press, 2006; Chapter 3: Air Separation Technology [0002]

Claims (15)

Verfahren zur Gewinnung zumindest eines Sauerstoffprodukts in einer Luftzerlegungsanlage (100) mit einem Destillationssäulensystem (30) mit einer Niederdrucksäule (32, 33), die auf zumindest einem ersten Druckniveau betrieben wird, und einer Hochdrucksäule (31), die auf einem zweiten Druckniveau oberhalb des ersten Druckniveaus betrieben wird, wobei die Hochdrucksäule (31) einen Sumpfverdampfer (35) aufweist und das Verfahren umfasst – zumindest einen ersten Druckluftstrom (a) auf dem ersten Druckniveau, einen zweiten Druckluftstrom (b) auf dem zweiten Druckniveau sowie einen dritten Druckluftstrom (c) auf einem dritten Druckniveau oberhalb des zweiten Druckniveaus bereitzustellen, – Luft des ersten Druckluftstroms (a) in die Niederdrucksäule (32, 33) einzuspeisen, Luft des zweiten Druckluftstroms (b) in die Hochdrucksäule (31) einzuspeisen und Luft des dritten Druckluftstroms (c) durch den Sumpfverdampfer (35) der Hochdrucksäule (31) zu führen, – in der Hochdrucksäule (31) zumindest aus der in diese eingespeisten Luft des zweiten Druckluftstroms (b) ein sauerstoffangereichertes Kondensat sowie ein stickstoffangereichertes Evaporat zu gewinnen und jeweils teilweise in die Niederdrucksäule (32, 33) zu überführen, und – in der Niederdrucksäule (32, 33) zumindest einen sauerstoffreichen Strom (0) mit einem Gehalt von 60 bis 99% Sauerstoff zu gewinnen und als das Sauerstoffprodukt aus der Luftzerlegungsanlage (100) auszuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest der erste Druckluftstrom (a) unter Verwendung eines ersten Verdichters (11) bereitgestellt wird, mit dem der erste Druckluftstrom (a) ausgehend von einem Ausgangsdruckniveau unterhalb des ersten Druckniveaus nur auf das erste Druckniveau verdichtet wird.Process for obtaining at least one oxygen product in an air separation plant ( 100 ) with a distillation column system ( 30 ) with a low-pressure column ( 32 . 33 ), which is operated on at least a first pressure level, and a high-pressure column ( 31 ), which is operated at a second pressure level above the first pressure level, wherein the high-pressure column ( 31 ) a sump evaporator ( 35 ) and the method comprises - providing at least a first compressed air flow (a) at the first pressure level, a second compressed air flow (b) at the second pressure level and a third compressed air flow (c) at a third pressure level above the second pressure level, - air of the first Compressed air flow (a) into the low-pressure column ( 32 . 33 ), air from the second compressed air stream (b) into the high-pressure column ( 31 ) and air of the third compressed air stream (c) through the bottom evaporator ( 35 ) of the high pressure column ( 31 ), - in the high-pressure column ( 31 ) at least from the fed into this air of the second compressed air stream (b) an oxygen-enriched condensate and a nitrogen-enriched evaporate and in each case partially in the low-pressure column ( 32 . 33 ), and - in the low-pressure column ( 32 . 33 ) at least one oxygen-rich stream ( 0 ) containing 60 to 99% oxygen and as the oxygen product from the air separation plant ( 100 ), characterized in that - at least the first compressed air flow (a) using a first compressor ( 11 ) is provided, with which the first compressed air flow (a) is compressed from an initial pressure level below the first pressure level only to the first pressure level. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zumindest der zweite Druckluftstrom (b) unter Verwendung eines zweiten Verdichters (17) bereitgestellt wird, mit dem der zweite Druckluftstrom (b) ausgehend von dem Ausgangsdruckniveau oder dem ersten Druckniveau nur auf das zweite Druckniveau verdichtet wird.Method according to Claim 1, in which at least the second compressed air stream (b) is produced by using a second compressor ( 17 ) is provided, with which the second compressed air flow (b) is compressed from the initial pressure level or the first pressure level only to the second pressure level. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zumindest der dritte Druckluftstrom (c) unter Verwendung eines Nachverdichters (17) bereitgestellt wird, mit dem der dritte Druckluftstrom (c) ausgehend von dem zweiten Druckniveau auf das dritte Druckniveau nachverdichtet wird.Method according to one of the preceding claims, in which at least the third compressed air stream (c) is produced by using a secondary compressor ( 17 ) is provided, with which the third compressed air flow (c) is recompressed starting from the second pressure level to the third pressure level. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Luftmenge der in die Niederdrucksäule (32, 33) eingespeisten Luft des ersten Druckluftstroms (a), zumindest 25 bis 50%, insbesondere 35 bis 45% einer insgesamt in das Destillationssäulensystem (30) eingespeisten Luftmenge umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which an amount of air flowing into the low-pressure column ( 32 . 33 ) fed air of the first compressed air stream (a), at least 25 to 50%, in particular 35 to 45% of a total in the distillation column system ( 30 ) supplied amount of air. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die durch den Sumpfverdampfer (35) geführte Luft (e) des dritten Druckluftstroms (c) danach zumindest teilweise in die Niederdrucksäule (32, 33) eingespeist wird.Method according to one of the preceding claims, in which the by the bottom evaporator ( 35 ) guided air (s) of the third compressed air stream (c) then at least partially in the low pressure column ( 32 . 33 ) is fed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Luft des dritten Druckluftstroms (c) zu einem ersten Teil durch den Sumpfverdampfer (35) geführt wird und zu einem zweiten Teil mittels einer Entspannungsturbine entspannt und in die Niederdrucksäule (32, 33) eingespeist wird.Method according to one of the preceding claims, wherein air of the third compressed air flow (c) to a first part by the bottom evaporator ( 35 ) and is expanded to a second part by means of an expansion turbine and into the low-pressure column ( 32 . 33 ) is fed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Luft des zweiten Druckluftstroms (b) zu einem ersten Teil in die Hochdrucksäule (31) eingespeist wird und zu einem zweiten Teil mittels einer Entspannungsturbine entspannt und in die Niederdrucksäule (32, 33) eingespeist wird.Method according to one of the preceding claims, wherein air of the second compressed air stream (b) to a first part in the high pressure column ( 31 ) and is expanded to a second part by means of an expansion turbine and into the low-pressure column ( 32 . 33 ) is fed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das sauerstoffangereicherte Kondensat sowie das stickstoffangereicherte Evaporat aus der Hochdrucksäule (31) jeweils zumindest teilweise abgekühlt und/oder verflüssigt und in die Niederdrucksäule (32, 33) überführt werden.A process according to any one of the preceding claims, wherein the oxygen-enriched condensate and the nitrogen-enriched evaporate from the high-pressure column ( 31 ) each at least partially cooled and / or liquefied and in the low-pressure column ( 32 . 33 ) are transferred. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in der Niederdrucksäule (32, 33) zumindest ein sauerstoffangereichertes Kondensat sowie zumindest ein stickstoffangereichertes Evaporat gewonnen wird.Method according to one of the preceding claims, in which in the low-pressure column ( 32 . 33 ) At least one oxygen-enriched condensate and at least one nitrogen-enriched evaporate is obtained. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem eine zweigeteilte Niederdrucksäule (32, 33) verwendet wird, die einen ersten Säulenteil (32) und einen zweiten Säulenteil (33) umfasst, wobei in dem ersten Säulenteil (32) und dem zweiten Säulenteil (33) jeweils ein flüssiges, sauerstoffangereichertes Kondensat und ein stickstoffangereichertes Evaporat gewonnen wird.Process according to Claim 9, in which a two-part low-pressure column ( 32 . 33 ) is used, which has a first column part ( 32 ) and a second column part ( 33 ), wherein in the first column part ( 32 ) and the second column part ( 33 ) Each of a liquid, oxygen-enriched condensate and a nitrogen-enriched evaporate is obtained. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem in den ersten Säulenteil (32) und den zweiten Säulenteil (33) Anteile des sauerstoffangereicherten Kondensats und des stickstoffangereicherten Evaporats aus der Hochdrucksäule (31) überführt werden, und bei dem zumindest ein Teil des in dem zweiten Säulenteil (33) gewonnenen Kondensats in den ersten Säulenteil (32) überführt wird.Method according to claim 10, in which in the first column part ( 32 ) and the second column part ( 33 ) Proportions of the oxygen-enriched condensate and the nitrogen-enriched evaporate from the high-pressure column ( 31 ), and in which at least a part of the in the second column part ( 33 ) condensate in the first column part ( 32 ) is transferred. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der erste Säulenteil (32) und der zweite Säulenteil (33) auf unterschiedlichen Druckniveaus betrieben werden, von denen eines dem ersten Druckniveau entspricht.Method according to Claim 10 or 11, in which the first column part ( 32 ) and the second column part ( 33 ) are operated at different pressure levels, one of which corresponds to the first pressure level. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der sauerstoffreiche Strom (o), der als das Sauerstoffprodukt aus der Luftzerlegungsanlage (100) ausgeleitet wird, dem ersten Säulenteil (32) entnommen wird. Method according to one of claims 10 to 12, wherein the oxygen-rich stream (o), which as the oxygen product from the air separation plant ( 100 ), the first column part ( 32 ) is taken. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem aus dem ersten Säulenteil (32) und aus dem zweiten Säulenteil (33) jeweils ein Teil des stickstoffangereicherten Evaporats entnommen und aus dem Destillationssäulensystem (30) ausgeleitet wird.Method according to one of claims 10 to 13, wherein from the first column part ( 32 ) and from the second column part ( 33 ) are each taken from a part of the nitrogen-enriched evaporate and from the distillation column system ( 30 ) is discharged. Luftzerlegungsanlage (100), die zur Gewinnung zumindest eines Sauerstoffprodukts eingerichtet ist, mit einem Destillationssäulensystem (30) mit einer Niederdrucksäule (32, 33) und einer Hochdrucksäule (31), die einen Sumpfverdampfer (35) aufweist, sowie mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, die Niederdrucksäule (32, 33) auf zumindest einem ersten Druckniveau und die Hochdrucksäule (31) auf einem zweiten Druckniveau oberhalb des ersten Druckniveaus zu betreiben, wobei ferner Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind – zumindest einen ersten Druckluftstrom (a) auf dem ersten Druckniveau, einen zweiten Druckluftstrom (b) auf dem zweiten Druckniveau sowie einen dritten Druckluftstrom (c) auf einem dritten Druckniveau oberhalb des zweiten Druckniveaus bereitzustellen, – Luft des ersten Druckluftstroms (a) in die Niederdrucksäule (32, 33) einzuspeisen, Luft des zweiten Druckluftstroms (b) in die Hochdrucksäule (31) einzuspeisen und Luft des dritten Druckluftstroms (c) durch den Sumpfverdampfer (35) der Hochdrucksäule (31) zu führen, – in der Hochdrucksäule (31) zumindest aus der in diese eingespeisten Luft des zweiten Druckluftstroms (b) ein sauerstoffangereichertes Kondensat sowie ein stickstoffangereichertes Evaporat zu gewinnen und jeweils teilweise in die Niederdrucksäule (32, 33) zu überführen, und – in der Niederdrucksäule (32, 33) zumindest einen sauerstoffreichen Strom (o) mit einem Gehalt von 60 bis 99% Sauerstoff zu gewinnen und als das Sauerstoffprodukt aus der Luftzerlegungsanlage (100) auszuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass – Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, zumindest den ersten Druckluftstrom (a) unter Verwendung eines ersten Verdichters (11) bereitzustellen, der dafür eingerichtet ist, den ersten Druckluftstrom (a) ausgehend von einem Ausgangsdruckniveau unterhalb des ersten Druckniveaus nur auf das erste Druckniveau zu verdichten.Air separation plant ( 100 ), which is adapted to obtain at least one oxygen product, with a distillation column system ( 30 ) with a low-pressure column ( 32 . 33 ) and a high pressure column ( 31 ), which is a sump evaporator ( 35 ), as well as means, which are adapted to the low-pressure column ( 32 . 33 ) on at least a first pressure level and the high pressure column ( 31 ) to operate at a second pressure level above the first pressure level, further comprising means arranged therefor - at least a first compressed air flow (a) at the first pressure level, a second compressed air flow (b) at the second pressure level and a third compressed air flow ( c) provide at a third pressure level above the second pressure level, - air of the first compressed air flow (a) in the low-pressure column ( 32 . 33 ), air from the second compressed air stream (b) into the high-pressure column ( 31 ) and air of the third compressed air stream (c) through the bottom evaporator ( 35 ) of the high pressure column ( 31 ), - in the high-pressure column ( 31 ) at least from the fed into this air of the second compressed air stream (b) an oxygen-enriched condensate and a nitrogen-enriched evaporate and in each case partially in the low-pressure column ( 32 . 33 ), and - in the low-pressure column ( 32 . 33 ) to recover at least one oxygen-rich stream (o) with a content of 60 to 99% oxygen and as the oxygen product from the air separation plant ( 100 ), characterized in that - means are provided which are adapted to at least the first compressed air flow (a) using a first compressor ( 11 ), which is adapted to compress the first compressed air flow (a) from an initial pressure level below the first pressure level only to the first pressure level.
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