DE102016002115A1 - Distillation column system and method for producing oxygen by cryogenic separation of air - Google Patents

Distillation column system and method for producing oxygen by cryogenic separation of air Download PDF

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Abstract

Das Destillationssäulen-System und das Verfahren dienen zur Erzeugung von Sauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft. Das Destillationssäulen-System weist eine konventionelle Doppelsäule (2, 3, 4) auf sowie eine Argon-Sauerstoff-Säule (26), die wie eine klassische Rohargonsäule geschaltet ist. Unterhalb der Argon-Sauerstoff-Säule (26) ist eine Sauerstoffsäule (36) in einem gemeinsamen Behälter (20) angeordnet, die einem Abschnitt der Niederdrucksäule 4 der Doppelsäule parallel geschaltet ist.The distillation column system and process are used to produce oxygen by cryogenic separation of air. The distillation column system has a conventional double column (2,3,4) and an argon-oxygen column (26) connected like a classic crude argon column. Below the argon-oxygen column (26) an oxygen column (36) in a common container (20) is arranged, which is connected in parallel to a portion of the low-pressure column 4 of the double column.

Description

Die Erfindung betrifft ein Destillationssäulen-System zur Erzeugung von Sauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a distillation column system for the production of oxygen by cryogenic separation of air according to the preamble of patent claim 1.

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

Das Destillationssäulen-System der Erfindung kann grundsätzlich als klassisches Zwei-Säulen-System mit Hochdrucksäule und Niederdrucksäule ausgebildet sein. Es kann zusätzlich zu den beiden Trennsäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung weitere Vorrichtungen zur Gewinnung anderer Luftkomponenten, insbesondere von Edelgasen aufweisen, beispielsweise eine Krypton-Xenon-Gewinnung.The distillation column system of the invention can basically be designed as a classic two-column system with high-pressure column and low-pressure column. In addition to the two separation columns for nitrogen-oxygen separation, it can have other devices for obtaining other air components, in particular noble gases, for example krypton-xenon recovery.

Unter einer ”Argonausschleussäule” wird hier eine Trennsäule zur Argon-Sauerstoff-Trennung bezeichnet, die nicht zur Gewinnung eines reinen Argonprodukts, sondern zur Ausschleusung von Argon aus der in Hochdrucksäule und Niederdrucksäule zu zerlegenden Luft dient. Ihre Schaltung unterscheidet sich nur wenig von der einer klassischen Rohargonsäule, allerdings enthält sie deutlich weniger theoretische Böden, nämlich weniger als 40, insbesondere zwischen 35 und 15. Wie eine Rohargonsäule ist der Sumpfbereich einer Argonausschleussäule mit einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule verbunden und die Argonausschleussäule wird durch einen Kopfkondensator gekühlt, auf dessen Verdampfungsseite entspannte Sumpfflüssigkeit aus der Hochdrucksäule eingeleitet wird; eine Argonausschleussäule weist keinen Sumpfverdampfer auf. An "argon discharge column" here refers to a separation column for argon-oxygen separation, which does not serve to obtain a pure argon product but to discharge argon from the air to be separated into the high-pressure column and low-pressure column. Their circuit differs only slightly from that of a classical crude argon column, but it contains significantly less theoretical plates, namely less than 40, especially between 35 and 15. Like a crude argon column, the bottom region of an argon discharge column is connected to an intermediate point of the low pressure column and the argon discharge column is passed through cooled a head condenser, on the evaporation side relaxed bottom liquid is introduced from the high pressure column; an argon discharge column has no bottom evaporator.

Als ”Argon-Sauerstoff-Säule” wird hier eine Trennsäule zur Argon-Sauerstoff-Trennung bezeichnet, die entweder von einer Rohargonsäule mit bis zu 80 theoretischen Böden gebildet wird oder von einer Argonausschleussäule, die im Allgemeinen ein weniger reines Kopfprodukt erzeugt. Eine Argon-Sauerstoff-Säule weist keinen Sumpfverdampfer, aber einen Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator auf.The term "argon-oxygen column" here refers to an argon-oxygen separation column formed either from a crude argon column having up to 80 theoretical plates or from an argon discharge column which generally produces a less pure overhead product. An argon-oxygen column has no bottom evaporator but an argon-oxygen column top condenser.

Der Hauptkondensator und der Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator sind bei der Erfindung als Kondensator-Verdampfer ausgebildet. Als ”Kondensator-Verdampfer” wird ein Wärmetauscher bezeichnet, in dem ein erster, kondensierender Fluidstrom in indirekten Wärmeaustausch mit einem zweiten, verdampfenden Fluidstrom tritt. Jeder Kondensator-Verdampfer weist einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum auf, die aus Verflüssigungspassagen beziehungsweise Verdampfungspassagen bestehen. In dem Verflüssigungsraum wird die Kondensation (Verflüssigung) eines ersten Fluidstroms durchgeführt, in dem Verdampfungsraum die Verdampfung eines zweiten Fluidstroms. Verdampfungs- und Verflüssigungsraum werden durch Gruppen von Passagen gebildet, die untereinander in Wärmeaustauschbeziehung stehen.The main condenser and the argon-oxygen column top condenser are formed in the invention as a condenser-evaporator. The term "condenser-evaporator" refers to a heat exchanger in which a first condensing fluid stream undergoes indirect heat exchange with a second evaporating fluid stream. Each condenser-evaporator has a liquefaction space and an evaporation space, which consist of liquefaction passages or evaporation passages. In the liquefaction space, the condensation (liquefaction) of a first fluid flow is performed, in the evaporation space the evaporation of a second fluid flow. Evaporation and liquefaction space are formed by groups of passages that are in heat exchange relationship with each other.

Dabei kann der Hauptkondensator – und ebenso der Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator – als ein- oder mehrstöckiger Badverdampfer, insbesondere als Kaskadenverdampfer (beispielsweise wie in EP 1287302 B1 = US 6748763 B2 beschrieben), oder aber als Fallfilmverdampfer ausgebildet sein. Er kann durch einen einzigen Wärmetauscherblock gebildet werden oder auch durch mehrere Wärmetauscherblöcke, die in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet sind.In this case, the main condenser - and also the argon-oxygen column overhead condenser - as a single or multi-storey bath evaporator, in particular as a cascade evaporator (for example, as in EP 1287302 B1 = US Pat. No. 6,748,763 B2 described), or be designed as a falling film evaporator. It can be formed by a single heat exchanger block or by a plurality of heat exchanger blocks, which are arranged in a common pressure vessel.

Das Destillationssäulen-System einer Luftzerlegungsanlage ist in einer oder mehreren Coldboxen angeordnet. Unter einer ”Coldbox” wird hier eine isolierende Umhüllung verstanden, die einen wärmeisolierten Innenraum vollständig mit Außenwänden umfasst; in dem Innenraum sind zu isolierenden Anlagenteile angeordnet, zum Beispiel ein oder mehrere Trennsäulen und/oder Wärmetauscher. Die isolierende Wirkung kann durch entsprechende Ausgestaltung der Außenwände und/oder durch die Füllung des Zwischenraums zwischen Anlagenteilen und Außenwänden mit einem Isoliermaterial bewirkt werden. Bei der letzteren Variante wird vorzugsweise ein pulverförmiges Material wie zum Beispiel Perlite verwendet. Sowohl das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage als auch der Hauptwärmetauscher und weitere kalte Anlagenteile müssen von einer oder mehreren Coldboxen umschlossen sein. Die Außenmaße der Coldbox bestimmen üblicherweise die Transportmaße bei vorgefertigten Anlagen.The distillation column system of an air separation plant is arranged in one or more cold boxes. A "cold box" is here understood to mean an insulating casing which comprises a heat-insulated interior completely with outer walls; in the interior are arranged to be isolated plant parts, for example, one or more separation columns and / or heat exchangers. The insulating effect can be effected by appropriate design of the outer walls and / or by the filling of the gap between system parts and outer walls with an insulating material. In the latter variant, a powdery material such as perlite is preferably used. Both the distillation column system for nitrogen-oxygen separation of a cryogenic air separation plant and the main heat exchanger and other cold plant parts must be enclosed by one or more cold boxes. The outer dimensions of the coldbox usually determine the transport dimensions of prefabricated systems.

Ein ”Hauptwärmetauscher” dient zur Abkühlung von Einsatzluft in indirektem Wärmeaustausch mit Rückströmen aus dem Destillationssäulen-System. Er kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, zum Beispiel aus einem oder mehreren Plattenwärmetauscher-Blöcken. Separate Wärmetauscher, die speziell der Verdampfung oder Pseudo-Verdampfung eines einzigen flüssigen oder überkritischen Fluids dienen, ohne Anwärmung und/oder Verdampfung eines weiteren Fluids, gehören nicht zum Hauptwärmetauscher.A "main heat exchanger" serves to cool feed air in indirect heat exchange with recycle streams from the distillation column system. It may be formed from a single or multiple parallel and / or serially connected heat exchanger sections, for example one or more plate heat exchanger blocks. Separate heat exchangers which specifically serve to vaporize or pseudo-evaporate a single liquid or supercritical fluid without heating and / or vaporization of another fluid, do not belong to the main heat exchanger.

Die relativen räumlichen Begriffe ”oben”, ”unten”, ”über”, ”unter”, ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”nebeneinander”, ”vertikal”, ”horizontal” etc. beziehen sich hier auf die räumliche Ausrichtung der Trennsäulen im Normalbetrieb. Unter einer Anordnung zweier Säulen oder Apparateteile ”übereinander” wird hier verstanden, dass das sich obere Ende des unteren der beiden Apparateteile sich auf niedrigerer oder gleicher geodätischer Höhe befindet wie das untere Ende der oberen der beiden Apparateteile und sich die Projektionen der beiden Apparateteile in eine horizontale Ebene überschneiden. Insbesondere sind die beiden Apparateteile genau übereinander angeordnet, das heißt die Achsen der beiden Säulen verlaufen auf derselben vertikalen Geraden. The relative spatial terms "top", "bottom", "above", "below", "above", "below", "next to each other", "vertically", "horizontally" etc. refer here to the spatial orientation of the separation columns in normal operation. An arrangement of two columns or parts of apparatus "one above the other" is understood here to mean that the upper end of the lower of the two apparatus parts is at a lower or the same geodetic height as the lower end of the upper of the two apparatus parts and the projections of the two apparatus parts into one overlap horizontal plane. In particular, the two parts of the apparatus are arranged exactly one above the other, that is, the axes of the two columns extend on the same vertical line.

Ein Destillationssäulen-System der eingangs genannten Art ist aus US 5235816 bekannt. Solche Anlagen werden bei der Herstellung regelmäßig so weit wie möglich vorgefertigt, die vorgefertigten Teile werden auf die Baustelle transportiert und schließlich dort miteinander verbunden. Je nach Größe der Anlage kann zum Beispiel die gesamte Doppelsäule mit ihrer Coldbox transportiert werden. Wenn die Größe der Anlage das nicht mehr erlaubt, wird die Doppelsäule – in einem Stück oder gegebenenfalls in zwei oder mehr Teilen – ohne Coldbox transportiert. Eine zusätzliche Säule wie die Argon-Sauerstoff-Säule verursacht dabei zusätzlichen Aufwand mit einer eigenen Coldbox und dem abstützenden Stahlbau. Sie muss regelmäßig separat auf die Baustelle gebracht werden und dort mit relativ großem Aufwand vor Ort mit dem Rest der Anlage verbunden werden. Für viele Anlagen, die bei der Herstellung über weite Landwege transportiert werden müssen, gelten maximale Transporthöhen, die den Durchmesser der Säulen beschränken. Um bei beschränktem Durchmesser größere Sauerstoffkapazitäten zu realisieren, setzt man allgemein immer weniger dichte Packung ein. Dadurch werden die Trennsäulen immer länger bzw. höher.A distillation column system of the type mentioned is out US 5235816 known. Such systems are prefabricated regularly as far as possible in the production, the prefabricated parts are transported to the site and finally connected there. Depending on the size of the system, for example, the entire double column can be transported with its coldbox. If the size of the plant no longer allows this, the double column - in one piece or possibly in two or more parts - transported without coldbox. An additional column such as the argon-oxygen column causes additional effort with its own cold box and supporting steel structure. It has to be brought to the construction site separately on a regular basis and connected there with the rest of the plant with relatively great effort on site. For many plants that need to be transported over long distances by land, maximum transport heights that limit the diameter of the columns apply. In order to realize larger oxygen capacities with limited diameter, one generally uses less and less dense packing. As a result, the separation columns are getting longer or higher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Destillationssäulen-System der eingangs genannten Art möglichst kompakt zu gestalten und insbesondere seine Bauhöhe bei gleich bleibender Kapazität zu verringern, insbesondere bei besonders großen Luftzerlegungsanlagen für eine Luftmenge von mehr als 300.000 Nm3/h, vorzugsweise mehr als 360.000 Nm3/h.The invention has for its object to make a distillation column system of the type mentioned as compact as possible and in particular to reduce its height while maintaining capacity, especially for very large air separation plants for an air volume of more than 300,000 Nm 3 / h, preferably more than 360,000 Nm 3 / h.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of patent claim 1.

Die Argon-Sauerstoff-Säule wird dabei nach unten verlängert durch einen weiteren Stoffaustauschbereich, der als Sauerstoffsäule genutzt wird. Dieser kann – wie die übrigen Abschnitte in Hochdrucksäule, Niederdrucksäule und Argon-Sauerstoff-Säule – durch konventionelle Rektifizierböden wie zum Beispiel Siebböden, Füllkörper (ungeordnete Packung) oder geordnete (strukturierte) Packung gebildet werden. Vorzugsweise wird in der Niederdrucksäule und in der Argon-Sauerstoff-Säule geordnete Packung eingesetzt.The argon-oxygen column is extended downwards by a further mass transfer area, which is used as an oxygen column. This can - like the other sections in high-pressure column, low-pressure column and argon-oxygen column - by conventional rectification soils such as sieve trays, random packing (disordered packing) or ordered (structured) pack are formed. Preferably, ordered packing is used in the low-pressure column and in the argon-oxygen column.

Um einen Stoffaustausch zu bewirken, muss unterhalb des weiteren Stoffaustauschbereichs ein aufsteigendes Gas eingeleitet werden. Dies geschieht durch ”Mittel zum Einleiten eines sauerstoffreichen Gases” im Sumpf der Sauerstoffsäule. Das ”sauerstoffreiche Gas” kann entweder von außen in die Sauerstoffsäule eingeleitet werden oder aus einem im Sumpf der Sauerstoffsäule angeordneten Sumpfverdampfer stammen. Bei Einleitung von außen wird das ”sauerstoffreiche Gas” an einem beliebigen Punkt der Niederdrucksäule unterhalb des Gasabzugs, der zur Gaseinspeisung in die Argon-Sauerstoff-Säule dient, abgezogen und unterhalb der Gaseinspeisung zur Argon-Sauerstoff-Säule in den Behälter eingeleitet. Dieser Strom hat damit einen höheren Sauerstoffgehalt als der Gasabzug in die Argon-Sauerstoff-Säule. Dieser Sauerstoffgehalt beträgt mindestens 80%, vorzugsweise mehr als 90%, insbesondere mehr als 97%. Idealerweise entspricht dieser Sauerstoffgehalt der Konzentration des sauerstoffreichen Gases im Sumpf der Niederdrucksäule und wird über dem Hauptkondensator abgezogen. Der Rücklauf der im Sumpf der Sauerstoffsäule ankommt, wird in die Niederdrucksäule zurückgespeist, idealerweise an der gleichen Stelle, an der das Gas für die Einspeisung in die Sauerstoffsäule aus der Niederdrucksäule abgezogen wird. Alternativ kann im Sumpf der Sauerstoffsäule ein Sumpfverdampfer angebracht werden. Grundsätzlich kann man den Kapazitätsausgleich zwischen der Sauerstoffsäule und der Niederdrucksäule auch mit Flüssigkeit statt Gas aus der Niederdrucksäule vornehmen, dann würde Gas von der Sauerstoffsäule zurück in die Niederdrucksäule fließen.In order to effect a mass transfer, an ascending gas must be introduced below the further mass transfer area. This is done by "means for introducing an oxygen-rich gas" in the bottom of the column of oxygen. The "oxygen-rich gas" can either be introduced from the outside into the oxygen column or originate from a bottom evaporator arranged in the bottom of the oxygen column. When introduced from the outside, the "oxygen-rich gas" is withdrawn at any point of the low-pressure column below the gas outlet, which serves to feed gas into the argon-oxygen column and introduced into the container below the gas feed to the argon-oxygen column. This stream thus has a higher oxygen content than the gas outlet into the argon-oxygen column. This oxygen content is at least 80%, preferably more than 90%, in particular more than 97%. Ideally, this oxygen content corresponds to the concentration of the oxygen-rich gas in the bottom of the low-pressure column and is drawn off above the main condenser. The return, which arrives at the bottom of the column of oxygen, is fed back to the low-pressure column, ideally at the same point where the gas for feeding into the column of oxygen is withdrawn from the low-pressure column. Alternatively, a bottom evaporator can be installed in the bottom of the oxygen column. Basically, you can make the capacity equalization between the oxygen column and the low pressure column with liquid instead of gas from the low pressure column, then gas would flow from the oxygen column back into the low pressure column.

Bei der Erfindung wird der Behälter der Argon-Sauerstoff-Säule nicht nur wie üblich zur Argonanreicherung des Argon-Sauerstoff-Gemischs aus der Niederdrucksäule genutzt, sondern auch zur Abreicherung der herabfließenden Flüssigkeit an Argon und damit zur Anreicherung an Sauerstoff. Der untere Teil des Behälters, die Sauerstoffsäule, wirkt also ähnlich wie ein entsprechender Teil des Sauerstoffabschnitts der Niederdrucksäule und ist diesem praktisch parallel geschaltet. Damit wird der entsprechende Teil des Sauerstoffabschnitts entlastet, indem dort im Betrieb der Anlage weniger Gas und Flüssigkeit fließen. Beispielsweise beträgt das Verhältnis zwischen der dort und in der Sauerstoffsäule aufsteigenden Gasmenge von 20 zu 80 bis 50 zu 50.In the invention, the container of the argon-oxygen column is not only used as usual for argon enrichment of the argon-oxygen mixture from the low-pressure column, but also for depletion of the down-flowing liquid to argon and thus for the accumulation of oxygen. The lower part of the container, the oxygen column, thus acts much like a corresponding part of the oxygen portion of the low-pressure column and is connected to this practically in parallel. Thus, the corresponding part of the oxygen section is relieved, since there flow less gas and liquid during operation of the system. For example, the ratio between the gas quantity rising there and in the oxygen column is from 20:80 to 50:50.

Der betreffende Teil des Sauerstoffabschnitts kann daher mit einer verringerten Kapazität ausgestattet werden, beispielsweise durch Verwendung einer dichteren Packung. Dadurch steigt aber die Wirksamkeit des Abschnitts und der Abschnitt kann niedriger gebaut werden. Auf diese Weise verringert sich die Bauhöhe der Niederdrucksäule beziehungsweise der gesamten Doppelsäule. Vorfertigung, Transport und Aufbau der Doppelsäule erfordern entsprechend weniger Aufwand.The relevant part of the oxygen section can therefore be equipped with a reduced capacity, for example by use a denser pack. However, this increases the effectiveness of the section and the section can be built lower. In this way, the overall height of the low-pressure column or the entire double column is reduced. Prefabrication, transport and construction of the double column require correspondingly less effort.

Die Sauerstoffsäule wird vorzugsweise so ausgebildet, dass die Sauerstoffkonzentration in ihrem Sumpf gleich derjenigen im Sumpf der Niederdrucksäule ist. Der oben beschriebene ”Teil des Sauerstoffabschnitts” wird dabei durch den gesamten Sauerstoffabschnitt zwischen Sumpf der Niederdrucksäule und Gasleitung zur Argon-Sauerstoff-Säule gebildet.The oxygen column is preferably formed so that the oxygen concentration in its sump is equal to that in the bottom of the low-pressure column. The "part of the oxygen section" described above is formed by the entire oxygen section between the bottom of the low-pressure column and the gas line to the argon-oxygen column.

In einer ersten Variante der Erfindung werden die Mittel zum Einleiten eines sauerstoffreichen Gases durch eine Sauerstoffgasleitung zur Einleitung von sauerstoffreichem Gas aus der Niederdrucksäule in den Sumpfbereich der Sauerstoffsäule gebildet. Grundsätzlich kann die Sauerstoffsäule auch in dieser Variante zusätzlich einen Sumpfverdampfer aufweisen; im Allgemeinen wird sie aber in der ersten Variante ohne Sumpfheizung ausgeführt. Die Lastverteilung kann über eine zusätzliche Flüssigleitung, die vorzugsweise an der gleichen Stelle der Niederdrucksäule abgezogen wird wie die Gasleitung, verschoben werden. In diesem Falle würde man Gas aus der Sauerstoffsäule in die Niederdrucksäule zurückführen, um die Argon-Sauerstoff-Säule nicht unnötig zu belasten.In a first variant of the invention, the means for introducing an oxygen-rich gas through an oxygen gas line for the introduction of oxygen-rich gas from the low-pressure column are formed in the bottom region of the oxygen column. In principle, the oxygen column can also have a bottom evaporator in this variant; In general, however, it is carried out in the first variant without sump heating. The load distribution can be shifted via an additional liquid line, which is preferably drawn off at the same point of the low-pressure column as the gas line. In this case, one would return gas from the oxygen column in the low-pressure column in order not to unnecessarily burden the argon-oxygen column.

In einer zweiten Variante weist die Sauerstoffsäule eine Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung auf, die als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, wobei der Verdampfungsraum der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung insbesondere in Strömungsverbindung mit dem Sumpfbereich der Sauerstoffsäule steht. Idealerweise ist die Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung so angeordnet, dass die Sumpfflüssigkeit der Sauerstoffsäule kraft des hydrostatischen Druckgefälles in die Niederdrucksäule fließen kann.In a second variant, the oxygen column has an oxygen column bottom heating, which is designed as a condenser-evaporator, wherein the evaporation space of the oxygen column bottom heating is in particular in flow connection with the bottom region of the oxygen column. Ideally, the oxygen column bottom heater is arranged so that the bottoms liquid of the oxygen column can flow into the low pressure column by virtue of the hydrostatic pressure gradient.

Bei der zweiten Variante kann das Destillationssäulen-System außerdem eine zweite Hochdrucksäule aufweisen, die unterhalb des Behälters der Argon-Sauerstoff-Säule angeordnet ist und deren Kopfbereich mit dem Verflüssigungsraum der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung in Strömungsverbindung steht; in der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung wird also Kopfgas der zweiten Hochdrucksäule verflüssigt. Die Kombination aus Argon-Sauerstoff-Säule und Sauerstoffsäule (oben) und zweiter Hochdrucksäule (unten) bilden also eine Art Doppelsäule mit der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung als ”Hauptkondensator”.In the second variant, the distillation column system may further comprise a second high-pressure column which is disposed below the container of the argon-oxygen column and whose head portion is in fluid communication with the liquefaction space of the oxygen column sump heater; in the oxygen column bottom heating, top gas of the second high-pressure column is thus liquefied. The combination of argon-oxygen column and oxygen column (top) and second high-pressure column (bottom) thus form a kind of double column with the oxygen column bottom heater as a "main capacitor".

Auf diese Weise kann nicht nur der Sauerstoffabschnitt der Niederdrucksäule, sondern auch ein Teil der ersten Hochdrucksäule oder die gesamte erste Hochdrucksäule auf die oben beschriebene Weise entlastet und damit niedriger gebaut werden. Die Kapazitätsaufteilung zwischen erster und zweiter Hochdrucksäule beträgt beispielsweise etwa 60 zu 40. In Einzelfällen könnte man die Last zwischen den beiden parallel arbeitenden Systemen so aufteilen, dass eine Hochdrucksäule am Kopf das gasförmige Druckstickstoffprodukt produziert und die andere, parallele Hochdrucksäule kein gasförmiges Druckstickstoffprodukt erzeugt. Damit kann man in der letzteren Hochdrucksäule den Abschnitt zur Druckstickstoffproduktion einsparen.In this way, not only the oxygen portion of the low-pressure column, but also a part of the first high-pressure column or the entire first high pressure column can be relieved in the manner described above and thus built lower. The capacity distribution between the first and second high-pressure column is for example about 60 to 40. In individual cases, one could split the load between the two parallel systems so that a high-pressure column at the head produces the gaseous pressure nitrogen product and the other, parallel high-pressure column produces no gaseous pressure nitrogen product. This can be saved in the latter high-pressure column section for pressurized nitrogen production.

Grundsätzlich kann die zweite Hochdrucksäule der kompletten ersten Hochdrucksäule parallel geschaltet sein. In vielen Fällen ist es jedoch günstiger, wenn der Sumpfbereich der zweiten Hochdrucksäule über eine Stickstoffgaszuleitung und eine Flüssigstickstoffrückleitung mit einer Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule verbunden ist. Damit wirkt die Entlastung gezielt für den Bereich der ersten Hochdrucksäule oberhalb der Verbindung mit der Stickstoffgaszuleitung. Dabei wird Stickstoffgas von einer Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule in die zweite Hochdrucksäule eingeleitet, und flüssiger Stickstoff aus dem Sumpf der zweiten Hochdrucksäule wird zu der Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule zurückgeleitet.In principle, the second high pressure column of the complete first high pressure column can be connected in parallel. In many cases, however, it is more favorable if the bottom region of the second high-pressure column is connected via a nitrogen gas feed line and a liquid nitrogen return line to an intermediate point of the first high-pressure column. Thus, the discharge acts specifically for the area of the first high-pressure column above the connection with the nitrogen gas supply line. Nitrogen gas is introduced from an intermediate point of the first high-pressure column into the second high-pressure column, and liquid nitrogen from the bottom of the second high-pressure column is returned to the intermediate point of the first high-pressure column.

Der Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator kann im Sumpf einer Seitenkolonne angeordnet sein, und eine, mehrere oder alle der folgenden Flüssigfraktionen können in die Seitenkolonne eingeleitet werden:

  • – ein Teil der Sumpfflüssigkeit der ersten Hochdrucksäule,
  • – ein Teil einer flüssigen Einsatzluftfraktion beziehungsweise einer entsprechenden aus der ersten Hochdrucksäule entnommenen Fraktion,
  • – ein Teil einer flüssigen Stickstofffraktion von einer Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule,
  • – ein Teil eines arbeitsleistend entspannten Luftstroms.
The argon-oxygen column overhead condenser may be arranged in the bottom of a side column, and one, several or all of the following liquid fractions may be introduced into the side column:
  • A part of the bottom liquid of the first high-pressure column,
  • A part of a liquid feed air fraction or of a corresponding fraction taken from the first high-pressure column,
  • A part of a liquid nitrogen fraction from an intermediate point of the first high-pressure column,
  • - Part of a work-relaxing air flow.

Außerdem können die Argon-Sauerstoff-Säule durch eine Argonausschleussäule und der Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator durch einen Argonausschleussäulen-Kopfkondensator gebildet werden.In addition, the argon-oxygen column can be formed through an argon discharge column and the argon-oxygen column top condenser through an argon discharge column top condenser.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention and further details of the invention are explained below with reference to embodiments schematically illustrated in the drawings. Hereby show:

1 eine Ausführungsform der ersten Variante des erfindungsgemäßen Destillationssäulen-Systems ohne Sumpfheizung der Sauerstoffsäule, 1 an embodiment of the first variant of the distillation column system according to the invention without bottom heating of the oxygen column,

2 eine erste Ausführungsform der zweiten Variante mit Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung und kurzer zweiter Hochdrucksäule, 2 a first embodiment of the second variant with oxygen column sump heating and a short second high-pressure column,

3 eine zweite Ausführungsform der zweiten Variante mit längerer zweiter Hochdrucksäule, 3 A second embodiment of the second variant with a longer second high-pressure column,

4 eine dritte Ausführungsform der zweiten Variante mit noch längerer zweiter Hochdrucksäule, 4 A third embodiment of the second variant with even longer second high-pressure column,

5 eine vierte Ausführungsform der zweiten Variante, die auf 2 basiert und zusätzlich einen Stoffaustauschbereich oberhalb des Argonausschleussäulen-Kopfkondensators aufweist und 5 a fourth embodiment of the second variant, which 2 and additionally having a mass transfer region above the argon discharge column head condenser, and

6 eine fünfte Ausführungsform der zweiten Variante, bei welcher der oberste Abschnitt der zweiten Hochdrucksäule eingespart wird. 6 a fifth embodiment of the second variant, in which the uppermost portion of the second high-pressure column is saved.

In allen Ausführungsbeispielen sind der warme Teil der Luftzerlegungsanlage sowie der Hauptwärmetauscher auf fachübliche Weise ausgeführt und daher in den Zeichnungen nicht dargestellt. Bei allen Ausführungsbeispielen werden die Argon-Sauerstoff-Säule durch eine Argonausschleussäule und der Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator durch einen Argonausschleussäulen-Kopfkondensator gebildet. Die Ausführungsformen sind aber grundsätzlich ebenso für den Fall geeignet, dass die Argon-Sauerstoff-Säule durch eine Rohargonsäule gebildet wird, also mehr theoretische Böden als eine Argonausschleussäule aufweist.In all embodiments, the warm part of the air separation plant and the main heat exchanger are executed in a usual way and therefore not shown in the drawings. In all embodiments, the argon-oxygen column is formed by an argon discharge column and the argon-oxygen column top condenser through an argon discharge column top condenser. However, the embodiments are basically also suitable for the case that the argon-oxygen column is formed by a crude argon column, that is, has more theoretical plates than an argon discharge column.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 wird ein erster Einsatzluftstrom 1, der von Wasser und Kohlendioxid gereinigt und auf etwa Taupunkt abgekühlt wurde, unter einem Druck von beispielsweise 5,5 bara gasförmig in eine erste Hochdrucksäule 2 eingeleitet. Die erste Hochdrucksäule 2 bildet zusammen mit dem Hauptkondensator 3 und der Niederdrucksäule 4 eine Doppelsäule, das heißt die drei Apparate sind übereinander angeordnet, wie es auch in der Zeichnung dargestellt ist. Ein zweiter Einsatzluftstrom 5 wird flüssig in die erste Hochdrucksäule 2 eingeleitet; ein Teil 6 davon wird gleich wieder entnommen, in einem Unterkühlungs-Gegenströmer 7 abgekühlt und über Leitung 7 in die Niederdrucksäule 4 eingespeist.In the embodiment of the 1 becomes a first feed air stream 1 , which was purified of water and carbon dioxide and cooled to about dew point, under a pressure of, for example, 5.5 bara gaseous in a first high-pressure column 2 initiated. The first high pressure column 2 forms together with the main capacitor 3 and the low pressure column 4 a double column, that is, the three apparatuses are arranged one above the other, as shown in the drawing. A second feed air stream 5 becomes liquid in the first high-pressure column 2 initiated; a part 6 of it is immediately taken again, in a subcooling countercurrent 7 cooled and over line 7 in the low pressure column 4 fed.

Der gasförmige Kopfstickstoff 8 der ersten Hochdrucksäule wird zu einem Teil 9 in den Verflüssigungsraum des Hauptkondensators 3 eingeleitet. Dabei erzeugter Flüssigstickstoff 10 wird zu einem ersten Teil 11 im Unterkühlungs-Gegenströmer 7 abgekühlt und als Flüssigstickstoffprodukt LIN gewonnen. Der Rest 12 wird als Rücklauf auf den Kopf der ersten Hochdrucksäule 2 aufgegeben. Über Leitung 13 kann ein anderer Teil des gasförmigen Kopfstickstoffs 8 der ersten Hochdrucksäule 2 als gasförmiges Druckprodukt gewonnen werden. Unreiner flüssiger Stickstoff 14 wird von einer Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule 2 abgezogen, im Unterkühlungs-Gegenströmer 7 abgekühlt und über Leitung 15 auf den Kopf der Niederdrucksäule 4 aufgegeben.The gaseous head nitrogen 8th the first high-pressure column becomes a part 9 into the liquefaction space of the main condenser 3 initiated. Generated liquid nitrogen 10 becomes a first part 11 in the subcooling countercurrent 7 cooled and recovered as liquid nitrogen product LIN. The rest 12 is used as reflux to the top of the first high-pressure column 2 given up. Via wire 13 may be another part of the gaseous head nitrogen 8th the first high-pressure column 2 be obtained as a gaseous pressure product. Impure liquid nitrogen 14 is from an intermediate point of the first high-pressure column 2 deducted, in the subcooling countercurrent 7 cooled and over line 15 on the head of the low-pressure column 4 given up.

Aus der Niederdrucksäule 4 wird als Hauptprodukt der Anlage Sauerstoff abgezogen, und zwar als flüssiger Sauerstoff 16 vom Sumpf der Niederdrucksäule 4 (beziehungsweise aus dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators 3). Der flüssige Sauerstoff wird über Leitung 17 einer Innenverdichtung zugeführt. Er wird dabei in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht, unter diesem erhöhten Druck im Hauptwärmetauscher verdampft oder pseudo-verdampft (falls der erhöhte Druck überkritisch ist) und schließlich als gasförmiges Druckprodukt abgegeben (diese Verfahrensschritte und die entsprechenden Apparateteile sind hier nicht dargestellt).From the low pressure column 4 is withdrawn as the main product of the plant oxygen, as liquid oxygen 16 from the bottom of the low pressure column 4 (or from the evaporation space of the main capacitor 3 ). The liquid oxygen is via line 17 fed to an internal compression. It is brought to an elevated pressure in the liquid state, evaporated or pseudo-evaporated under this increased pressure in the main heat exchanger (if the increased pressure is supercritical) and finally delivered as gaseous pressure product (these process steps and the corresponding parts of the apparatus are not shown here).

Eine andere Flüssigsauerstofffraktion 41 wird oberhalb des Hauptkondensators 3 abgezogen, gegebenenfalls im Unterkühlungs-Gegenströmer 7 abgekühlt und schließlich als Flüssigsauerstoffprodukt LOX gewonnen. Am Kopf der Niederdrucksäule 4 wird gasförmiger Unreinstickstoff 18 als Restgas entnommen und durch den Unterkühlungs-Gegenströmer 7 und über Leitung 19 zum kalten Ende des Hauptwärmetauschers geführt.Another liquid oxygen fraction 41 is above the main capacitor 3 deducted, optionally in the subcooling countercurrent 7 cooled and finally recovered as liquid oxygen product LOX. At the top of the low-pressure column 4 becomes gaseous impurity nitrogen 18 removed as residual gas and through the subcooling countercurrent 7 and via wire 19 led to the cold end of the main heat exchanger.

Eine Argonausschleussäule 26 ist in einem Behälter 20 angeordnet. Weiter unten im selben Behälter 20 befindet sich eine Sauerstoffsäule 36. Der Behälter, die Argonausschleussäule 26 und die Sauerstoffsäule 36 sind durch über eine Gasleitung 21 und eine Flüssigkeitsleitung 22 mit einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule 4 verbunden. Mit den beiden Leitungen kann man die Kapazität in der Sauerstoffsäule 36 einstellen. Ist die Flüssigkeitsleitung 22 geschlossen (oder fehlt sie), wird die Kapazität zwischen den beiden Säulen genau so verteilt, dass der Umsatz im Abtrieb (der Sauerstoffsäule 36) dem Umsatz des Auftriebs (der Argonausschleussäule) entspricht. Soll mehr Kapazität in den Abtrieb des Behälters 20 (die Sauerstoffsäule 36) verschoben werden, wird über die Flüssigleitung 22 – entgegen der in 1 eingezeichneten Strömungsrichtung – Flüssigkeit von der Niederdrucksäule 4 in die Sauerstoffsäule 36 transportiert. Diese zusätzliche Kapazität wird als entsprechende Gasmenge der Sauerstoffsäule unterhalb der Argonausschleussäule entnommen und der Niederdrucksäule zugeführt. (Im Rahmen der Erfindung können Gasleitung 21 und Flüssigkeitsleitung 22 auch in einer einzigen Leitung mit besonders großem Querschnitt kombiniert werden.) An argon discharge column 26 is in a container 20 arranged. Further down in the same container 20 there is an oxygen column 36 , The tank, the argon discharge column 26 and the oxygen column 36 are through a gas pipe 21 and a liquid line 22 with an intermediate point of the low-pressure column 4 connected. With the two lines you can see the capacity in the oxygen column 36 to adjust. Is the fluid line 22 closed (or missing), the capacity between the two columns is distributed so that the sales in the output (the oxygen column 36 ) corresponds to the turnover of the lift (the argon discharge column). Should more capacity in the output of the container 20 (the oxygen column 36 ) is moved over the liquid line 22 - contrary to in 1 drawn flow direction - liquid from the low pressure column 4 into the oxygen column 36 transported. This additional capacity is taken as the corresponding amount of gas of the oxygen column below the Argonausschleussäule and fed to the low pressure column. (Within the scope of the invention may gas line 21 and fluid line 22 also be combined in a single line with a particularly large cross-section.)

Die Argonausschleussäule weist einen Argonausschleussäulen-Kopfkondensator 23 auf, dessen Verflüssigungsraum über die Leitungen 24 (Gas) und 25 (Flüssigkeit) mit dem Kopf der Argonausschleussäule in Strömungsverbindung steht. Der Argonausschleussäulen-Kopfkondensator 23 kann – wie dargestellt – als Badverdampfer realisiert sein. Statt des einstöckigen Verdampfers kann auch ein mehrstöckiger Kondensator-Verdampfer eingesetzt werden, beispielsweise ein Kaskadenkondensator gemäß EP 1287302 B1 = US 6748763 B2 . Auf der Verflüssigungsseite kann er als Rücklaufkondensator ausgebildet sein. The argon discharge column has an argon discharge column head condenser 23 on, the liquefaction room on the lines 24 (Gas) and 25 (liquid) is in flow communication with the head of the argon discharge column. The argon discharge column head condenser 23 can - as shown - be realized as a bath evaporator. Instead of the single-stage evaporator, a multi-storey condenser-evaporator can be used, for example, a cascade condenser according to EP 1287302 B1 = US Pat. No. 6,748,763 B2 , On the liquefaction side, it can be designed as a reflux condenser.

Über Leitungen 28, 29, 30 und den Unterkühlungs-Gegenstromer 7 steht der Verdampfungsraum des Argonausschleussäulen-Kopfkondensators 23 mit dem Sumpf der ersten Hochdrucksäule in Strömungsverbindung. Im Betrieb des Destillationssäulen-Systems wird über diese Leitungen 28, 29, 30 flüssiger Rohsauerstoff aus dem Sumpf der ersten Hochdrucksäule 2 herangeführt. Dieser verdampft teilweise und wird anschließend über eine Gasleitung 31 beziehungsweise eine Flüssigkeitsleitung 32 in die Niederdrucksäule 4 eingeführt. Der Teil 33 des flüssigen Rohsauerstoffs, der nicht in den Argonausschleussäulen-Kopfkondensator eingeleitet wird, strömt direkt in die Niederdrucksäule 4. Alternativ kann die ganze Menge 29 über den Kondensator 23 geführt werden.Via cables 28 . 29 . 30 and the subcooling countercurrent 7 is the evaporation space of the argon discharge column head capacitor 23 with the bottom of the first high pressure column in fluid communication. In operation of the distillation column system is via these lines 28 . 29 . 30 liquid crude oxygen from the bottom of the first high-pressure column 2 introduced. This partially vaporizes and then passes through a gas line 31 or a liquid line 32 in the low pressure column 4 introduced. The part 33 of the raw liquid oxygen which is not introduced into the argon discharge column head condenser flows directly into the low pressure column 4 , Alternatively, the whole lot 29 over the capacitor 23 be guided.

Über die Gasleitung 21 (und/oder aus der Sauerstoffsäule 36) strömt ein Gemisch in die Argonausschleussäule 26, das etwa 10 mol-% Argon enthält und im Übrigen hauptsächlich aus Sauerstoff besteht. In der Argonausschleussäule 26 wird Argon angereichert. Über Leitung 27 verlässt ein Restgas die Argonausschleussäule 26 beziehungsweise den Argonausschleussäulen-Kopfkondensator 23, das etwa 75 mol-% Argon enthält. Leitung 27 führt wiederum zum kalten Ende des nicht dargestellten Hauptwärmetauschers.About the gas line 21 (and / or from the oxygen column 36 ), a mixture flows into the argon discharge column 26 which contains about 10 mol% of argon and, moreover, mainly consists of oxygen. In the argon discharge column 26 Argon is enriched. Via wire 27 a residual gas leaves the argon discharge column 26 or the argon discharge column head capacitor 23 containing about 75 mol% of argon. management 27 leads in turn to the cold end of the main heat exchanger, not shown.

Insoweit entspricht die Argonausschleussäule 26 einer üblichen Argonausschleussäule. Gemäß der Erfindung ist in ihrem Behälter 20 zusätzlich die Sauerstoffsäule 36 eingebaut, der in dem Behälter 20 unterhalb der Gasleitung 21 und damit unterhalb der Argonausschleussäule 26 angeordnet ist. Außerdem weist die Sauerstoffsäule 36 in ihrem Sumpfbereich Mittel 35 zum Einleiten eines sauerstoffreichen Gases auf.In that regard, the Argonausschleussäule corresponds 26 a conventional Argonausschleussäule. According to the invention is in its container 20 in addition the oxygen column 36 installed in the container 20 below the gas line 21 and thus below the Argonausschleussäule 26 is arranged. In addition, the oxygen column indicates 36 in her swamp area means 35 for introducing an oxygen-rich gas.

Innerhalb der Sauerstoffsäule 36 wird die herabfließende Flüssigkeit an Argon abgereichert. Die Sumpfflüssigkeit 34 der Sauerstoffsäule 36 hat etwa die gleiche Zusammensetzung wie die Sumpfflüssigkeit 16 der Niederdrucksäule 4 und wird mit dieser vermischt. Alternativ kann die Sumpfflüssigkeit 34 ganz oder teilweise in die Leitung 41 eingespeist und als Flüssigprodukt LOX gewonnen werden (in der Zeichnung nicht dargestellt).Inside the oxygen column 36 the downflowing liquid is depleted of argon. The bottoms liquid 34 the oxygen column 36 has about the same composition as the bottom liquid 16 the low pressure column 4 and is mixed with this. Alternatively, the bottoms liquid 34 wholly or partly in the line 41 fed and recovered as a liquid product LOX (not shown in the drawing).

In umgekehrter Richtung wird gasförmiger Sauerstoff 35 aus dem Sumpfbereich der Niederdrucksäule 4 beziehungsweise aus dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators 3 in den Sumpfbereich der Sauerstoffsäule 36 20 eingeleitet und dient dort als aufsteigendes Gas.In the opposite direction becomes gaseous oxygen 35 from the bottom region of the low-pressure column 4 or from the evaporation space of the main capacitor 3 in the bottom area of the oxygen column 36 20 initiated and serves as ascending gas.

In einem der untersten Packungsabschnitte 37, 38 der Niederdrucksäule 4 und der Argonausschleussäule 20 oder beiden wird unten eine oder mehrere Lagen Kupferpackung 40, 39 eingesetzt. Unter ”Kupfer” wird hier reines Kupfer oder eine Legierung mit einem Kupfergehalt von mindestens 67%, vorzugsweise mindestens 80%, höchst vorzugsweise mindestens 90% verstanden (jeweils bezogen auf die Masse). Insbesondere umfasst der Begriff ”Kupfer” sämtliche in Anhang C des EIGA-Dokuments IGC Doc 13/02/E als ”Kupfer” und ”Kupfer-Nickel-Legierungen” bezeichneten Materialien (”Copper”/”Copper-Nickel Alloys” in EIGA – OXYGEN PIPELINE SYSTEMS – IGC Doc 13/02/E herausgegeben 10 von der European Industrial Gases Association).In one of the lowest packing sections 37 . 38 the low pressure column 4 and the argon discharge column 20 or both will be down one or more layers of copper packing 40 . 39 used. By "copper" is meant here pure copper or an alloy having a copper content of at least 67%, preferably at least 80%, most preferably at least 90% (in each case based on the mass). In particular, the term "copper" includes all materials specified in Annex C of the EIGA document IGC Doc 13/02 / E as "copper" and "copper-nickel alloys"("Copper" / "Copper-Nickel Alloys" in EIGA - OXYGEN PIPELINE SYSTEMS - IGC Doc 13/02 / E issued 10 by the European Industrial Gases Association).

Die übrigen Packungslagen der untersten Packungsabschnitte 37, 38 der Niederdrucksäule werden durch eine übliche geordnete Aluminiumpackung gebildet. Die Einzelheiten der Verwendung einer Kupferpackung in der Niederdrucksäule sind in EP 2645031 A1 beschrieben.The remaining packing layers of the lowest packing sections 37 . 38 the low pressure column are formed by a conventional ordered aluminum package. The details of using a copper packing in the low pressure column are in EP 2645031 A1 described.

Bei dem Ausführungsbeispiel strömen 60% des im Hauptkondensator 3 erzeugten gasförmigen Sauerstoffs als aufsteigendes Gas in den untersten Stoffaustauschabschnitt 37 der Niederdrucksäule 4. Die übrigen 40% gehen über Leitung 35 in die Sauerstoffsäule 36 und bilden im dortigen untersten Stoffaustauschabschnitt 38 den aufsteigenden Dampf. Damit wird der Sauerstoffabschnitt der Niederdrucksäule 4 (bis hoch zur Gaszuleitung 21) um 40% entlastet. Entsprechend kann dort eine besonders dichte Packung eingesetzt und damit Bauhöhe gespart werden. Vorzugsweise wird beim Auslegen der Anlage die Last zwischen den beiden Säulen so verteilt, dass sich möglichst geringe Säulenhöhen für beide Säulen ergeben.In the embodiment, 60% flow in the main capacitor 3 generated gaseous oxygen as an ascending gas in the bottom mass transfer section 37 the low pressure column 4 , The remaining 40% go via wire 35 into the oxygen column 36 and form in there lowest mass transfer section 38 the rising steam. This will be the oxygen section of the low pressure column 4 (up to the gas supply 21 ) relieved by 40%. Accordingly, a particularly dense packing can be used there and thus height can be saved. Preferably, when laying out the system, the load between the two columns is distributed so that the lowest possible column heights for both columns.

2 unterscheidet sich von 1 durch

  • – eine Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung 203 und
  • – eine zweite Hochdrucksäule 202
2 differs from 1 by
  • - an oxygen column sump heater 203 and
  • - a second high pressure column 202

Im Verflüssigungsraum der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung 203 wird ein Teil 209 des Kopfstickstoffs 208 der zweiten Hochdrucksäule 202 kondensiert; der Rest 213 kann als gasförmiges Druckprodukt gewonnen und dabei gegebenenfalls mit Kopfstickstoff 13 aus der ersten Hochdrucksäule 2 vermischt werden. Das direkte Stickstoffprodukt aus den Hochdrucksäulen wird dann über eine gemeinsame Leitung 113 zum Hauptwärmetauscher geführt. Der in der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung 203 gewonnene flüssige Stickstoff 210 wird zu einem ersten Teil 212 der ersten Hochdrucksäule 2 und zu einem zweiten Teil 211 der zweiten Hochdrucksäule 202 als Rücklauf aufgegeben.In the liquefaction room of the oxygen column sump heater 203 becomes a part 209 of the head nitrogen 208 the second high pressure column 202 condensed; the rest 213 can be obtained as gaseous pressure product and optionally with top nitrogen 13 from the first high-pressure column 2 be mixed. The direct nitrogen product from the high pressure columns is then passed over a common conduit 113 led to the main heat exchanger. The one in the Oxygen column sump heater 203 recovered liquid nitrogen 210 becomes a first part 212 the first high-pressure column 2 and to a second part 211 the second high pressure column 202 abandoned as return.

Wie in 1 werden die flüssigen Sauerstofffraktionen 16, 34 aus den Sümpfen der Sauerstoffsäule 36 und der Niederdrucksäule 4 vereinigt (17). Dies kann entweder über eine gemeinsame Verrohrung oder dadurch erfolgen, dass – abweichend von der Zeichnung – die Sumpfflüssigkeit einer Säule in den Sumpf der anderen geleitet und von dort das gemeinsame Produkt abgezogen wird. Der Sumpf der zweiten Hochdrucksäule 202 ist über eine Gaszuleitung 241 für unreinen gasförmigen Stickstoff und eine Flüssigkeitsrückleitung 242 für unreinen flüssigen Stickstoff mit einer Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule 2 verbunden.As in 1 become the liquid oxygen fractions 16 . 34 from the swamps of the oxygen column 36 and the low pressure column 4 united (17). This can be done either through a common piping or that - diverging from the drawing - the bottom liquid of a column passed into the bottom of the other and from there the common product is withdrawn. The bottom of the second high-pressure column 202 is via a gas supply line 241 for impure gaseous nitrogen and a liquid return 242 for impure liquid nitrogen with an intermediate point of the first high-pressure column 2 connected.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der Hauptkondensator 3 und der oberste Abschnitt der ersten Hochdrucksäule 2 zusätzlich zum Sauerstoffabschnitt der Niederdrucksäule 4 entlastet, indem 40% des in der ersten Hochdrucksäule 2 aufsteigenden Dampfs über die Gaszuleitung 241 in die zweite Hochdrucksäule 202 geleitet werden. Entsprechend weniger Gas kondensiert im Hauptkondensator 3; die ”fehlende” Flüssigstickstoffmenge wird in der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung 203 erzeugt. Damit kann die Bauhöhe des Hauptkondensators 3 und des obersten Abschnitts (über der Gaszuleitung 241) der ersten Hochdrucksäule 2 reduziert werden.In this embodiment, the main capacitor 3 and the uppermost portion of the first high pressure column 2 in addition to the oxygen section of the low pressure column 4 relieved by 40% of the first high-pressure column 2 ascending steam over the gas supply line 241 in the second high-pressure column 202 be directed. Correspondingly less gas condenses in the main condenser 3 ; the "missing" amount of liquid nitrogen is in the oxygen column sump heater 203 generated. Thus, the height of the main capacitor 3 and the top section (above the gas supply line 241 ) of the first high-pressure column 2 be reduced.

3 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 2. Mittels eines zusätzlichen Stoffaustauschabschnitts 350 in der zweiten Hochdrucksäule 202 kann die herabfließende Flüssigkeit weiter an Sauerstoff angereichert werden, zum Beispiel auf etwa 20 Prozent. Über eine Gaszuleitung 341 und eine Flüssigkeitsrückleitung 342 ist der Sumpf der zweiten Hochdrucksäule mit einer zweiten Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule 2 verbunden, vorzugsweise mit der Stelle, an der die flüssige Einsatzluft 5 eingespeist wird. Auf diese Weise wird zusätzlich der Abschnitt der ersten Hochdrucksäule 2 zwischen den Leitungen 242 und 341 entlastet. 3 shows a modification of the embodiment of 2 , By means of an additional mass transfer section 350 in the second high pressure column 202 For example, the downflowing liquid may be further enriched in oxygen, for example to about 20 percent. Via a gas supply line 341 and a liquid return 342 is the bottom of the second high pressure column with a second intermediate point of the first high pressure column 2 connected, preferably with the point at which the liquid feed air 5 is fed. In this way, in addition, the section of the first high-pressure column 2 between the lines 242 and 341 relieved.

In 4 enthält die zweite Hochdrucksäule 202 gegenüber 3 noch einen weiteren Stoffaustauschabschnitt 450 und kann damit vollständig parallel zur ersten Hochdrucksäule 2 betrieben werden. Die sauerstoffangereicherte Sumpfflüssigkeit 442 der zweiten Hochdrucksäule 202 wird mit der Sumpfflüssigkeit 28 aus der ersten Hochdrucksäule vereinigt und gemeinsam über die Leitung 428 weitergeführt. Aufsteigendes Gas für die zweite Hochdrucksäule 202 wird durch einen Teil 401 des ersten, gasförmigen Einsatzluftstroms 1 gebildet, der in den Sumpfbereich der zweiten Hochdrucksäule 202 eingeleitet wird. Hier kann die Belastung der kompletten ersten Hochdrucksäule optimiert werden, in dem entsprechende Mengen in die zweite Hochdrucksäule eingeleitet und von ihr abgezogen werden. Die Bauhöhe der ersten Hochdrucksäule kann damit weiter reduziert werden.In 4 contains the second high-pressure column 202 across from 3 yet another mass transfer section 450 and thus can be completely parallel to the first high-pressure column 2 operate. The oxygen-enriched bottoms liquid 442 the second high pressure column 202 comes with the bottoms liquid 28 from the first high-pressure column united and together over the line 428 continued. Rising gas for the second high-pressure column 202 is through a part 401 of the first gaseous feed air stream 1 formed in the sump area of the second high-pressure column 202 is initiated. Here, the load of the complete first high pressure column can be optimized by introducing appropriate amounts into the second high pressure column and deducted from it. The height of the first high-pressure column can thus be further reduced.

5 zeigt eine weitere Abwandlung der Ausführungsform von 2. Hier wird eine Seitenkolonne 504 zur Niederdrucksäule 4 eingesetzt, wobei der Argonausschleussäulen-Kopfkondensator 23 als Sumpfverdampfer der Seitenkolonne 504 wirkt. Wenn Seitenkolonne 504, Behälter 20 mit Argonausschleussäule 26 und Sauerstoffsäule 36 und zweite Hochdrucksäule 202 – wie in 5 dargestellt – übereinander angeordnet sind, ergeben sie eine Dreifachsäule. Über eine Sumpfflüssigkeitsleitung 32 wird der in dem Argonausschleussäulen-Kopfkondensator 23 nicht verdampfte Anteil der Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule 4 zugeführt, und zwar an einer Zwischenstelle, die oberhalb der Zwischenstelle liegt, an der die Niederdrucksäule 4 über eine Gasleitung 21 und eine Flüssigleitung 22 für eine argonangereicherte. Fraktion mit der Argonausschleussäule 26 verbunden ist. 5 shows a further modification of the embodiment of 2 , Here is a page column 504 to the low pressure column 4 used, wherein the argon discharge column head capacitor 23 as bottom evaporator of the side column 504 acts. If side column 504 , Container 20 with argon discharge column 26 and oxygen column 36 and second high pressure column 202 - as in 5 shown - are arranged one above the other, they result in a triple column. About a sump liquid line 32 becomes the in the argon discharge column head condenser 23 non-evaporated portion of the bottom liquid of the low-pressure column 4 fed, at an intermediate point, which lies above the intermediate point at which the low-pressure column 4 via a gas line 21 and a liquid line 22 for an argon enriched. Fraction with argon discharge column 26 connected is.

Außerdem wird nur ein erster Teil 30 der Sumpfflüssigkeit 28, 29 aus der ersten Hochdrucksäule 2 der Seitenkolonne 504 in den Verdampfungsraum des Argonausschleussäulen-Kopfkondensators 23 geleitet. Ein zweiter Teil 530 wird der Seitenkolonne 504 an einer Zwischenstelle zugeleitet. Ein dritter Teil 33 wird direkt in die Niederdrucksäule 4 eingespeist. Eine weitere flüssige Einsatzfraktion für die Seitenkolonne 504 wird durch einen Teil 507 der flüssigen Einsatzluft 7 (beziehungsweise der entsprechenden aus der ersten Hochdrucksäule entnommenen Fraktion) gebildet. Am Kopf der Seitenkolonne 504 wird unreiner Stickstoff 518 gewonnen, der die gleiche oder eine ähnliche Zusammensetzung wie das Kopfprodukt 18 der Niederdrucksäule 4 aufweist. Die beiden gasförmigen Unrein-Stickstoff-Ströme 18, 518 werden gemeinsam über Leitung 519 zur Anwärmung geführt.In addition, only a first part 30 the bottoms liquid 28 . 29 from the first high-pressure column 2 the side panel 504 into the evaporation space of the argon discharge column head condenser 23 directed. A second part 530 becomes the side column 504 forwarded to an intermediate body. A third part 33 is directly in the low pressure column 4 fed. Another liquid feed fraction for the side column 504 is through a part 507 the liquid feed air 7 (or the corresponding taken from the first high-pressure column fraction) formed. At the head of the side column 504 becomes impure nitrogen 518 obtained the same or a similar composition as the top product 18 the low pressure column 4 having. The two gaseous impure nitrogen streams 18 . 518 be together over line 519 led to warming up.

Alternativ können die beiden Stickstoffströme 18, 518 auch getrennt zum und durch den HWT geleitet werden, sodass die Niederdrucksäule und die Seitenkolonne mit unterschiedlichen Kopfdrücken gefahren werden können.Alternatively, the two nitrogen streams 18 . 518 also be routed separately to and through the HWT, so that the low-pressure column and the side column can be driven with different head pressures.

Selbstverständlich kann die Seitenkolonne 504 der 5 auch mit den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 kombiniert werden.Of course, the side column 504 of the 5 also with the embodiments of the 1 to 4 be combined.

Zum Beispiel zeigt 6 eine Kombination der Seitenkolonne 504 der 5 mit einer zweiten Hochdrucksäule 202 gemäß 4; abweichend von 4 ist hier die zweite Hochdrucksäule 202 nur am Sumpf (Leitung 442) und am Kopf (Leitungen 211 und 213) mit der ersten Hochdrucksäule 2 verbunden. Die zweite Hochdrucksäule 202 erzeugt hier lediglich unreinen Stickstoff 208, der in flüssiger Form 211 in der ersten Hochdrucksäule 2 und/oder in der Niederdrucksäule 4 als Rücklauf genutzt werden kann. Dadurch kann die zweite Hochdrucksäule 202 deutlich kürzer und damit kostengünstiger als in 4 ausgeführt werden. Ein Druckprodukt unmittelbar vom Kopf der zweiten Hochdrucksäule 202 wird hier nicht gewonnen. Mit einem Wechsel zwischen den Ausführungen der zweiten Hochdrucksäule nach 4 und 6 kann die Kolonnengröße flexibel an die vorhandenen Randbedingungen angepasst werden.For example, shows 6 a combination of the side column 504 of the 5 with a second High-pressure column 202 according to 4 ; deviating from 4 Here is the second high-pressure column 202 only at the swamp (pipe 442 ) and on the head (lines 211 and 213 ) with the first high-pressure column 2 connected. The second high pressure column 202 produces only impure nitrogen here 208 in liquid form 211 in the first high-pressure column 2 and / or in the low pressure column 4 can be used as return. This allows the second high-pressure column 202 significantly shorter and thus cheaper than in 4 be executed. A printed product directly from the head of the second high-pressure column 202 is not won here. With a change between the versions of the second high-pressure column after 4 and 6 the column size can be adapted flexibly to the existing boundary conditions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1287302 B1 [0007, 0039] EP 1287302 B1 [0007, 0039]
  • US 6748763 B2 [0007, 0039] US Pat. No. 6,748,763 B2 [0007, 0039]
  • US 5235816 [0011] US 5235816 [0011]
  • EP 2645031 A1 [0046] EP 2645031 A1 [0046]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Hausen/Linde (2. Auflage, 1985) [0002] Hausen / Linde (2nd Edition, 1985) [0002]
  • Chemical Engineering Progress (Vol. 63, No. 2, 1967, Seite 35) [0002] Chemical Engineering Progress (Vol. 63, No. 2, 1967, page 35) [0002]

Claims (10)

Destillationssäulen-System zur Erzeugung von Sauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft mit – einer ersten Hochdrucksäule (2) und einer Niederdrucksäule (4), die übereinander angeordnet sind, – einem Hauptkondensator (3), der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, wobei der Verflüssigungsraum des Hauptkondensators (3) mit dem Kopf der ersten Hochdrucksäule (2) in Strömungsverbindung (16, 9, 10, 12) steht und der Verdampfungsraum des Hauptkondensators (3) mit dem Sumpf der Niederdrucksäule (4) in Strömungsverbindung steht, – einer Argon-Sauerstoff-Säule (26), die in einem Behälter (20) angeordnet ist und in ihrem unteren Bereich über eine Gasleitung (21) und/oder eine Flüssigkeitsleitung (22) mit einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule (4) verbunden ist, – und mit einem Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator (23), der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, wobei der Verflüssigungsraum des Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensators (23) mit dem Kopf der Argon-Sauerstoff-Säule (26) in Strömungsverbindung (24, 25) steht und der Verdampfungsraum des Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensators (23) mit dem Sumpf der ersten Hochdrucksäule (2) in Strömungsverbindung (28, 29, 30) steht, dadurch gekennzeichnet, dass – der Behälter (20) der Argon-Sauerstoff-Säule (26) eine Sauerstoffsäule (36) enthält, die unterhalb der Argon-Sauerstoff-Säule angeordnet ist, und dass – die Sauerstoffsäule (36) in ihrem Sumpfbereich Mittel (35, 203) zum Einleiten eines sauerstoffreichen Gases und Mittel (34) zum Entnehmen einer sauerstoffreichen Flüssigkeit aufweist.Distillation column system for generating oxygen by cryogenic separation of air with - a first high-pressure column ( 2 ) and a low-pressure column ( 4 ), which are arranged one above the other, - a main capacitor ( 3 ), which is designed as a condenser-evaporator, wherein the liquefaction space of the main capacitor ( 3 ) with the head of the first high-pressure column ( 2 ) in fluid communication ( 16 . 9 . 10 . 12 ) and the evaporation space of the main capacitor ( 3 ) with the bottom of the low-pressure column ( 4 ) is in flow communication, - an argon-oxygen column ( 26 ) stored in a container ( 20 ) is arranged and in its lower region via a gas line ( 21 ) and / or a liquid line ( 22 ) with an intermediate point of the low-pressure column ( 4 ) and with an argon-oxygen column top condenser ( 23 ), which is designed as a condenser-evaporator, wherein the liquefaction space of the argon-oxygen-column top condenser ( 23 ) with the head of the argon-oxygen column ( 26 ) in fluid communication ( 24 . 25 ) and the evaporation space of the argon-oxygen-column overhead condenser ( 23 ) with the bottom of the first high-pressure column ( 2 ) in fluid communication ( 28 . 29 . 30 ), characterized in that - the container ( 20 ) of the argon-oxygen column ( 26 ) an oxygen column ( 36 ), which is located below the argon-oxygen column, and that - the oxygen column ( 36 ) in its swamp area ( 35 . 203 ) for introducing an oxygen-rich gas and means ( 34 ) for removing an oxygen-rich liquid. Destillationssäulen-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einleiten eines sauerstoffreichen Gases durch eine Sauerstoffgasleitung (35) zur Einleitung von sauerstoffreichem Gas aus der Niederdrucksäule (4) in den Sumpfbereich der Sauerstoffsäule (36) gebildet werden.A distillation column system according to claim 1, characterized in that the means for introducing an oxygen-rich gas through an oxygen gas line ( 35 ) for the introduction of oxygen-rich gas from the low-pressure column ( 4 ) in the bottom region of the oxygen column ( 36 ) are formed. Destillationssäulen-System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung (203), die als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, wobei der Verdampfungsraum der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung (203) in Strömungsverbindung mit dem Sumpfbereich der Sauerstoffsäule (36) steht.A distillation column system according to claim 1, characterized by an oxygen column bottom heater ( 203 ), which is designed as a condenser-evaporator, wherein the evaporation space of the oxygen column sump heater ( 203 ) in flow communication with the bottom region of the oxygen column ( 36 ) stands. Destillationssäulen-System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Hochdrucksäule (202), die unterhalb des Behälters (20) der Argon-Sauerstoff-Säule (26) angeordnet ist und deren Kopfbereich mit dem Verflüssigungsraum der Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung (203) in Strömungsverbindung (208, 209, 210, 212) steht.A distillation column system according to claim 2, characterized by a second high-pressure column ( 202 ), which are below the container ( 20 ) of the argon-oxygen column ( 26 ) and whose head area is connected to the liquefaction space of the oxygen column bottom heating ( 203 ) in fluid communication ( 208 . 209 . 210 . 212 ) stands. Destillationssäulen-System nach einem der Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sumpfbereich der zweiten Hochdrucksäule (202) über eine Stickstoffgaszuleitung (241) und eine Flüssigstickstoffrückleitung (242) mit einer Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule (2) verbunden ist.Distillation column system according to one of claims 4, characterized in that the bottom region of the second high pressure column ( 202 ) via a nitrogen gas supply line ( 241 ) and a liquid nitrogen return line ( 242 ) with an intermediate point of the first high-pressure column ( 2 ) connected is. Destillationssäulen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Seitenkolonne (504), in deren Sumpf der Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator (23) angeordnet ist und die Mittel zum Einleiten einer, mehrerer oder aller der folgenden Flüssigfraktionen aufweist: – ein Teil (530) der Sumpfflüssigkeit (28, 29) der ersten Hochdrucksäule (2), – ein Teil (507) einer flüssigen Einsatzluftfraktion (5) beziehungsweise einer entsprechenden aus der ersten Hochdrucksäule (2) entnommenen Fraktion (7), – ein Teil (515) einer flüssigen Stickstofffraktion (14, 15) von einer Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule (2), – ein Teil eines arbeitsleistend entspannten Luftstroms.A distillation column system according to any one of claims 1 to 5, characterized by a side column ( 504 ) in whose sump the argon-oxygen-column overhead condenser ( 23 ) and having means for introducing one, several or all of the following liquid fractions: - a part ( 530 ) of the bottoms liquid ( 28 . 29 ) of the first high-pressure column ( 2 ), - a part ( 507 ) a liquid feed air fraction ( 5 ) or a corresponding one from the first high-pressure column ( 2 ) fraction ( 7 ), - a part ( 515 ) of a liquid nitrogen fraction ( 14 . 15 ) from an intermediate point of the first high-pressure column ( 2 ), - a part of a working air relaxed airflow. Destillationssäulen-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Argon-Sauerstoff-Säule durch eine Argonausschleussäule und der Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator durch einen Argonausschleussäulen-Kopfkondensator gebildet werden.A distillation column system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the argon-oxygen column is formed by an argon discharge column and the argon-oxygen column top condenser is formed by an argon discharge column overhead condenser. Verfahren zur Erzeugung von Sauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Destillationssäulen-System, das – eine erste Hochdrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (4) aufweist, die übereinander angeordnet sind, sowie einen Hauptkondensator (3) umfasst, der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, wobei der Verflüssigungsraum des Hauptkondensators (3) mit dem Kopf der ersten Hochdrucksäule (2) in Strömungsverbindung (16, 9, 10, 12) steht und der Verdampfungsraum des Hauptkondensators (3) mit dem Sumpf der Niederdrucksäule (4) in Strömungsverbindung steht, – und außerdem eine Argon-Sauerstoff-Säule (26) enthält, die in einem Behälter (20) angeordnet ist und in ihrem unteren Bereich über eine Gasleitung (21) und/oder eine Flüssigkeitsleitung (22) mit einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule (4) verbunden ist, – und einen Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensator (23) aufweist, der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, wobei der Verflüssigungsraum des Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensators (23) mit dem Kopf der Argon-Sauerstoff-Säule (20) in Strömungsverbindung (24, 25) steht und der Verdampfungsraum des Argon-Sauerstoff-Säulen-Kopfkondensators (23) mit dem Sumpf der ersten Hochdrucksäule (2) in Strömungsverbindung (28, 29, 30) steht, – wobei Einsatzluft (1) in die erste Hochdrucksäule 2 eingeleitet wird und ein Sauerstoff-Produktstrom 17 aus der Niederdrucksäule (4) abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – der Behälter (20) der Argon-Sauerstoff-Säule (26) eine Sauerstoffsäule (36) enthält, die unterhalb der Argon-Sauerstoff-Säule angeordnet ist, und dass – ein sauerstoffreiches Gas in den Sumpfbereich der Sauerstoffsäule (36) eingeleitet (35, 203) wird und – eine sauerstoffreiche Flüssigkeit aus dem Sumpfbereich der Sauerstoffsäule (36) entnommen (34) wird.Process for producing oxygen by cryogenic separation of air in a distillation column system, comprising - a first high-pressure column ( 2 ) and a low pressure column ( 4 ), which are arranged one above the other, and a main capacitor ( 3 ), which is designed as a condenser-evaporator, wherein the liquefaction space of the main capacitor ( 3 ) with the head of the first High pressure column ( 2 ) in fluid communication ( 16 . 9 . 10 . 12 ) and the evaporation space of the main capacitor ( 3 ) with the bottom of the low-pressure column ( 4 ) is in flow communication, - and also an argon-oxygen column ( 26 ) contained in a container ( 20 ) is arranged and in its lower region via a gas line ( 21 ) and / or a liquid line ( 22 ) with an intermediate point of the low-pressure column ( 4 ) and an argon-oxygen column overhead condenser ( 23 ), which is designed as a condenser-evaporator, wherein the liquefaction space of the argon-oxygen-column top condenser ( 23 ) with the head of the argon-oxygen column ( 20 ) in fluid communication ( 24 . 25 ) and the evaporation space of the argon-oxygen-column overhead condenser ( 23 ) with the bottom of the first high-pressure column ( 2 ) in fluid communication ( 28 . 29 . 30 ), wherein 1 ) in the first high-pressure column 2 is introduced and an oxygen product stream 17 from the low-pressure column ( 4 ), characterized in that - the container ( 20 ) of the argon-oxygen column ( 26 ) an oxygen column ( 36 ), which is located below the argon-oxygen column, and that - an oxygen-rich gas in the bottom region of the oxygen column ( 36 ) ( 35 . 203 ) and - an oxygen-rich liquid from the bottom region of the oxygen column ( 36 ) ( 34 ) becomes. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein sauerstoffreiches Gas aus der Niederdrucksäule (3) in den Sumpfbereich der Sauerstoffsäule (36) eingeleitet (35) wird.A method according to claim 8, characterized in that an oxygen-rich gas from the low pressure column ( 3 ) in the bottom region of the oxygen column ( 36 ) ( 35 ) becomes. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Sauerstoffsäulen-Sumpfheizung (203), die als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, Sumpfflüssigkeit der Sauerstoffsäule (36) verdampft wird.Process according to claim 8, characterized in that in an oxygen column bottom heating ( 203 ), which is designed as a condenser-evaporator, bottom liquid of the oxygen column ( 36 ) is evaporated.
DE102016002115.2A 2015-03-13 2016-02-23 Distillation column system and method for producing oxygen by cryogenic separation of air Withdrawn DE102016002115A1 (en)

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