DE102016003383A1 - Method and apparatus for the cryogenic separation of air - Google Patents

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft. Es wird ein Destillationssäulen-System eingesetzt mit einer Hochdrucksäule (2), mit einem Hauptkondensator (3) und einer über dem Hauptkondensator (3) angeordneten ersten oberen Säule (4). Über der ersten oberen Säule (4) sitzt einen Argonkondensator (5), neben der Kombination aus der Hauptkondensator (3) und der ersten oberen Säule eine erste Nebensäule (7, 207). Ein erster Strom flüssigen Stickstoffs (26) aus der Hochdrucksäule (2) wird auf den Kopf der ersten Nebensäule (7, 207) aufgegeben wird. In dem Destillationssäulen-System ist über dem Argonkondensator (5) eine zweite obere Säule (6) angeordnet. Flüssiger Rohsauerstoff (15) vom Sumpf der Hochdrucksäule (2) wird in den unteren Bereich der zweiten oberen Säule (7, 207) eingeleitet wird. Ein argonangereicherter Gasstrom (32) wird aus dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators (5) abgezogen wird und der Sumpf der ersten Nebensäule (7, 207) steht in bidirektionaler Strömungsverbindung (37, 38; 237, 238) mit dem unteren Bereich der ersten oberen Säule (4) oder mit dem unteren Bereich der zweiten oberen Säule (6).The method and apparatus are used for cryogenic separation of air. A distillation column system is used with a high-pressure column (2), with a main condenser (3) and a first upper column (4) arranged above the main condenser (3). Above the first upper column (4) sits an argon condenser (5), in addition to the combination of the main condenser (3) and the first upper column, a first secondary column (7, 207). A first stream of liquid nitrogen (26) from the high-pressure column (2) is fed to the top of the first secondary column (7, 207). In the distillation column system, a second upper column (6) is disposed above the argon condenser (5). Liquid raw oxygen (15) from the bottom of the high-pressure column (2) is introduced into the lower region of the second upper column (7, 207). An argon-enriched gas stream (32) is withdrawn from the liquefaction space of the argon condenser (5) and the bottom of the first subsidiary column (7, 207) is in bidirectional flow communication (37, 38, 237, 238) with the lower region of the first upper column ( 4) or with the lower portion of the second upper column (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method 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 decomposition of air in general and the construction of two-pillar plants in particular are in the monograph "Cryogenic technology" by 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.

Unter einer ”Argonausschleussäule” wird hier eine Trennsäule zur Argon-Sauerstoff-Trennung bezeichnet, die nicht zur Gewinnung eines reinen Argonprodukts, sondern zur Ausschleusung von Argon 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 15 und 30. 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 oder eine andere Kühlflüssigkeit eingeleitet wird; eine Argonausschleussäule weist keinen Sumpfverdampfer auf.An "argon discharge column" here refers to a separation column for argon-oxygen separation, which is not used for obtaining a pure argon product but for discharging argon of the air to be separated into the high-pressure column and low-pressure column. Its 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 15 and 30. Like a crude argon column, the bottom portion of an argon discharge column is connected to an intermediate point of the low pressure column and the argon discharge column becomes cooled by a top condenser, on the evaporation side of which relaxed bottom liquid from the high-pressure column or another cooling liquid is introduced; an argon discharge column has no bottom evaporator.

Der Begriff ”Argonsäule” schließt hier Argonausschleussäulen und konventionelle Rohargonsäulen ein, sowie dazwischen liegenden Formen von Argon-Sauerstoff-Säulen.The term "argon column" here includes argon effluent columns and conventional crude argon columns, as well as intervening forms of argon-oxygen columns.

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) des ersten Fluidstroms durchgeführt, in dem Verdampfungsraum die Verdampfung des zweiten Fluidstroms. Verdampfungs- und Verflüssigungsraum werden durch Gruppen von Passagen gebildet, die untereinander in Wärmeaustauschbeziehung stehen.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 the first fluid flow is performed, in the evaporation space the evaporation of the second fluid flow. Evaporation and liquefaction space are formed by groups of passages that are in heat exchange relationship with each other.

Der Hauptkondensator und der Argonausschleussäulen-Kopfkondensator sind bei der Erfindung als Kondensator-Verdampfer ausgebildet. Dabei kann der Hauptkondensator 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.The main condenser and the argon discharge head condenser are designed in the invention as a condenser-evaporator. In this case, the main capacitor 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.

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”, ”neben”, ”vertikal”, ”horizontal” etc. beziehen sich hier auf die räumliche Ausrichtung der Trennsäulen und Apparate im Normalbetrieb. Unter einer Anordnung zweier Säulen oder Apparateteile ”übereinander” wird hier verstanden, dass sich das obere Ende des unteren der beiden Apparateteile im betriebsfähigen Zustand auf niedrigerer oder gleicher geodätischer Höhe befindet wie das untere Ende des 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. ”Nebeneinander” stehen zwei Apparate dann, wenn sich ihre Projektionen in eine horizontale Ebene nicht überschneiden; die beiden Apparate sind dann regelmäßig mindestens teilweise auf gleicher Höhe angeordnet.The relative spatial terms "top", "bottom", "above", "below", "above", "below", "next to", "vertically", "horizontally", etc. refer here to the spatial orientation of the separation columns and apparatus in normal operation. An arrangement of two columns or parts of equipment "one above the other" is understood here that the upper end of the lower of the two parts of the apparatus is in working condition at lower or same geodetic height as the lower end of the upper of the two parts of the apparatus and the projections of the two parts of the apparatus overlap in a 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. "Side by side" two apparatuses stand if their projections do not overlap in a horizontal plane; The two apparatuses are then regularly arranged at least partially at the same height.

Aus EP 828122 A1 ist es bekannt, eine Hochdrucksäule mit Hauptkondensator und eine Argonsäule mit Argonkondensator übereinander anzuordnen.Out EP 828122 A1 It is known to arrange a high pressure column with main condenser and an argon column with argon condenser on top of each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren an die Ausgestaltung der Argonsäule als Argon-Ausschleussäule anzupassen und dabei eine besonders hohe Kapazität der Anlage zu erreichen und den Flächenbedarf der Anlage nicht zu erhöhen oder sogar zu vermindern.The invention has for its object to adapt such a method to the design of the argon column as Argon-Ausschleussäule and thereby achieve a particularly high capacity of the system and not increase the area requirement of the system or even to reduce.

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

Insbesondere wird bei der Erfindung über dem Argonkondensator eine zweite obere Säule angeordnet. Die Hochdrucksäule, die erste obere Säule und die zweite obere Säule bilden damit eine Dreifachsäule. Zwischen den Säulen liegen der Hauptkondensator und der Argonkondensator. In particular, in the invention, a second upper column is placed over the argon condenser. The high-pressure column, the first upper column and the second upper column thus form a triple column. Between the columns are the main condenser and the argon condenser.

Mindestens ein Teil des flüssigen Rohsauerstoffs vom Sumpf der Hochdrucksäule wird in den unteren Bereich der zweiten oberen Säule eingeleitet. Damit bildet die zweite obere Säule die Funktion des oberen Teils einer Niederdrucksäule zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung ab. Unter dem ”unteren Bereich” der zweiten oberen Säule, in den der Rohsauerstoff eingespeist wird, wird in dieser Anmeldung der unterste Stoffaustauschbereich der zweiten oberen Säule verstanden, der maximal über ein Drittel der Höhe der zweiten oberen Säule geht. Vorzugsweise wird der Rohsauerstoff teils unmittelbar in den Bereich unterhalb der untersten Stoffaustauschelemente und teils ein paar Böden (beispielsweise vier bis zehn theoretische Böden) darüber der zweiten oberen Säule zugespeist. Etwas ungünstiger, aber einfacher ist es, die Einspeisung unmittelbar unterhalb der untersten Stoffaustauschelemente vorzunehmen.At least a portion of the crude liquid oxygen from the bottom of the high pressure column is introduced into the lower portion of the second top column. Thus, the second upper column forms the function of the upper part of a low-pressure column for oxygen-nitrogen separation. The "lower region" of the second upper column, into which the crude oxygen is fed, is understood in this application to be the lowest mass transfer region of the second upper column, which extends at most over one third of the height of the second upper column. Preferably, the raw oxygen is fed partly directly into the region below the lowermost mass transfer elements and partly a few trays (for example four to ten theoretical trays) above the second upper column. Somewhat less favorable, but easier, is to feed directly below the bottom mass transfer elements.

Vom Verflüssigungsraum des Argonkondensators wird ein argonangereicherter Gasstrom abgezogen, der als Restgas-, Produkt- oder Zwischenproduktstrom abgezogen wird. Der Sumpf der ersten Nebensäule in bidirektionaler Strömungsverbindung mit dem unteren Bereich der ersten oberen Säule oder mit dem unteren Bereich der zweiten oberen Säule steht. Damit erfüllt die erste Nebensäule die Funktion der gesamten Länge oder des oberen Teils einer Niederdrucksäule zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung.From the liquefaction space of the argon condenser an argon-enriched gas stream is withdrawn, which is withdrawn as residual gas, product or intermediate product stream. The sump of the first secondary column is in bidirectional flow communication with the lower portion of the first upper column or with the lower portion of the second upper column. Thus, the first secondary column fulfills the function of the entire length or the upper part of a low-pressure column for oxygen-nitrogen separation.

Insgesamt ergibt sich eine Säulenanordnung mit besonders hoher Kapazität bei vergleichsweise geringem Fußabdruck. Aus Sicht des Transports der Kolonnen erreicht man eine maximale Kapazität bei einem durch eine maximale Transporthöhe begrenzten Säulendurchmesser.Overall, a column arrangement results in particularly high capacity with a comparatively low footprint. From the perspective of the transport of the columns to reach a maximum capacity at a limited by a maximum transport height column diameter.

Es ist ferner günstig, wenn ein zweiter Strom flüssigen Stickstoffs aus der Hochdrucksäule auf den Kopf der zweiten oberen Säule aufgegeben wird. Zweite obere Säule und erste Nebensäule teilen sich damit die Funktion des oberen Teils der Niederdrucksäule zwecks Optimierung der Kapazität.It is also advantageous if a second stream of liquid nitrogen from the high-pressure column is fed to the top of the second upper column. Second upper column and first secondary column thus share the function of the upper part of the low-pressure column in order to optimize the capacity.

In einer Variante der Erfindung ist die erste obere Säule als Argonsäule, insbesondere als Argonausschleussäule ausgebildet, indem ihr Kopf in Strömungsverbindung mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators steht. Der Argonkondensator bildet hier den Kopfkondensator der ersten oberen Säule.In a variant of the invention, the first upper column is designed as an argon column, in particular as an argon discharge column, in that its head is in flow connection with the liquefaction space of the argon condenser. The argon condenser here forms the top condenser of the first upper column.

Der Sumpf der zweiten oberen Säule steht vorzugsweise mit dem Verdampfungsraum des Argonkondensators in Strömungsverbindung. Der Argonkondensator bildet also den Sumpfverdampfer der zweiten oberen Säule.The sump of the second upper column is preferably in fluid communication with the evaporation space of the argon condenser. The argon condenser thus forms the bottom evaporator of the second upper column.

In einer anderen Variante steht die erste Nebensäule in ihrem Sumpfbereich in bidirektionaler Strömungsverbindung mit dem unteren Bereich der ersten oberen Säule und ihr wird in einem Zwischenbereich ein flüssiger Strom vom Sumpf der zweiten oberen Säule oder vom Verdampfungsraum des Argonkondensators zugeleitet. Hier enthält die erste Nebensäule auch den Argonabschnitt.In another variant, the first secondary column is in its bottom region in bidirectional flow communication with the lower region of the first upper column and it is fed in an intermediate region, a liquid stream from the bottom of the second upper column or from the evaporation space of the argon condenser. Here, the first secondary column also contains the argon section.

Vorzugsweise steht (außerdem) eine Zwischenstelle der ersten Nebensäule in Strömungsverbindung mit einer Zwischenstelle der ersten oberen Säule. Hier wird Argon aus der ersten Nebensäule in den oberen Bereich der ersten oberen Säule geschleust.Preferably, an intermediate location of the first subsidiary column is also in fluid communication with an intermediate location of the first upper column. Here, argon from the first secondary column is channeled into the upper area of the first upper column.

In einer Ausführungsform der Erfindung steht die erste Nebensäule in ihrem Sumpfbereich in bidirektionaler Strömungsverbindung mit dem unteren Bereich der zweiten oberen Säule. Hier sind also diese beiden Säulen komplett parallel geschaltet und bilden den oberen Teil einer Niederdrucksäule.In one embodiment of the invention, the first secondary column is in its sump region in bidirectional flow communication with the lower region of the second upper column. Here, therefore, these two columns are completely connected in parallel and form the upper part of a low-pressure column.

In diesem Fall kann unterhalb der ersten Nebensäule eine zweite Nebensäule angeordnet sein, deren Sumpfbereich in bidirektionaler Strömungsverbindung mit dem unteren Bereich der ersten oberen Säule steht. Diese zusätzliche Säule wird dann in etwa parallel mit der ersten oberen Säule betrieben. Beide Säulen realisieren den Sauerstoffteil einer Niederdrucksäule zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung.In this case, a second secondary column may be arranged below the first secondary column, the bottom region of which is in bidirectional flow communication with the lower region of the first upper column. This additional column is then operated approximately parallel with the first upper column. Both columns realize the oxygen part of a low-pressure column for nitrogen-oxygen separation.

Der Kopf oder eine Zwischenstelle der zweiten Nebensäule kann in Strömungsverbindung mit einer Zwischenstelle der ersten oberen Säule stehen, sodass Kapazität von der einen in die andere Säule hin- und hergeschoben werden kann (Kapazitätsausgleich).The head or an intermediate point of the second secondary column can be in fluid communication with an intermediate point of the first upper column, so that capacity can be shifted back and forth from one column to the other (capacity equalization).

In einer weiteren Variante der Erfindung steht der Kopf der zweiten Nebensäule in Strömungsverbindung mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators. Hier wird also die zweite Nebensäule als Argonsäule beziehungsweise Argonausschleussäule betrieben.In a further variant of the invention, the head of the second secondary column is in flow connection with the liquefaction space of the argon condenser. Here, therefore, the second secondary column is operated as argon column or argon discharge column.

Die erste obere Säule kann oben einen Trennwandabschnitt enthalten, indem sie einen oberen Stoffaustauschabschnitt aufweist, der unmittelbar unterhalb des Argonkondensators angeordnet ist. Hierbei wird der obere Stoffaustauschabschnitt durch eine vertikale, beispielsweise ebene Trennwand gasdicht in einen ersten Stoffaustauschraum und in einen zweiten Stoffaustauschraum unterteilt. Der erste Stoffaustauschraum steht oben in Strömungsverbindung mit der zweiten oberen Säule und unten offen; er bildet den Argonabschnitt einer Niederdrucksäule. Der zweite Stoffaustauschraum ist oben zur zweiten oberen Säule hin gasdicht verschlossen, steht in Strömungsverbindung mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators und ist unten offen; er bildet die Argonsäule beziehungsweise Argonausschleussäule.The first upper column may include a partition wall portion at the top by having an upper mass transfer portion disposed immediately below the argon condenser. In this case, the upper mass transfer section is subdivided in a gas-tight manner into a first mass transfer space and into a second mass transfer space by a vertical, for example, flat partition wall. The first The mass transfer space is at the top in fluid communication with the second upper column and open at the bottom; it forms the argon section of a low-pressure column. The second mass transfer space is sealed gas-tight at the top to the second upper column, is in flow communication with the liquefaction space of the argon condenser and is open at the bottom; it forms the argon column or argon discharge column.

[zu Anspruch 13]
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß dem Patentanspruch 13. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann durch Vorrichtungsmerkmale ergänzt werden, die den Merkmalen einzelner, mehrerer oder aller abhängigen Verfahrensansprüche entsprechen.
[to claim 13]
The invention also relates to a device for cryogenic separation of air according to claim 13. The device according to the invention may be supplemented by device features which correspond to the characteristics of individual, several or all dependent method claims.

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

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer langen ersten Nebensäule, 1 A first embodiment of the invention with a long first subsidiary column,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit Trennwandabschnitt in der ersten oberen Säule, kurzer Nebensäule und Kaskadenverdampfer als Argonkondensator, 2 a second embodiment with a partition wall section in the first upper column, a short secondary column and a cascade evaporator as argon condenser,

3 und 4 zwei Beispiele mit zwei Nebensäulen, 3 and 4 two examples with two side columns,

5 eine Konfiguration, bei der die Argonsäule in der zweiten Nebensäule realisiert ist und 5 a configuration in which the argon column is realized in the second secondary column and

6 eine Variante von 1. 6 a variant of 1 ,

In den Zeichnungen sind Luftverdichter, Vorkühlung der Luft, Luftreinigung und Abkühlung im Hauptwärmetauscher nicht dargestellt.In the drawings, air compressor, pre-cooling of the air, air cleaning and cooling in the main heat exchanger are not shown.

1 zeigt, wie gereinigte und abgekühlte Einsatzluft 1 vom kalten Ende des nicht dargestellten Hauptwärmetauschers in gasförmigem Zustand in die Hochdrucksäule 2 eingeleitet wird. Die Hochdrucksäule 2 ist Teil des Destillationssäulen-Systems, zusammen mit dem Hauptkondensator 3, der ersten oberen Säule 4, dem Argonkondensator 5, der zweiten oberen Säule 6 und der (ersten und einzigen) Nebensäule 7. Die beiden Kondensatoren 2, 5 sind jeweils als Kondensator-Verdampfer ausgebildet. 1 shows how cleaned and cooled feed air 1 from the cold end of the main heat exchanger, not shown, in the gaseous state to the high pressure column 2 is initiated. The high pressure column 2 is part of the distillation column system, along with the main condenser 3 , the first upper pillar 4 , the argon capacitor 5 , the second upper pillar 6 and the (first and only) side column 7 , The two capacitors 2 . 5 are each designed as a condenser-evaporator.

Ein weiterer Einsatzluftstrom 8 wird in flüssigem Zustand der Hochdrucksäule 2 an einer Zwischenstelle zugeleitet. Mindestens ein Teil davon wird über Leitung 9 gleich wieder entnommen, in einem Unterkühlungs-Gegenströmer 10 abgekühlt und über die Leitungen 11 und 12 der zweiten oberen Säule 6 beziehungsweise der Nebensäule 7 an einer geeigneten Zwischenstelle zugespeist.Another feed air stream 8th is in the liquid state of the high pressure column 2 forwarded to an intermediary. At least a part of it will be lead 9 taken immediately again, in a supercooling countercurrent 10 cooled and over the lines 11 and 12 the second upper column 6 or the secondary column 7 fed at a suitable intermediate point.

Flüssiger Rohsauerstoff 13 vom Sumpf der Hochdrucksäule 2 wird ebenfalls im Unterkühlungs-Gegenströmer 10 abgekühlt. Der abgekühlte Rohsauerstoff 14 wird über die Leitungen 15 und 16 ähnlich wie die Flüssigluft auf die zweite obere Säule 6 und die Nebensäule 7 verteilt.Liquid crude oxygen 13 from the bottom of the high-pressure column 2 is also in the subcooling countercurrent 10 cooled. The cooled raw oxygen 14 is over the wires 15 and 16 similar to the liquid air on the second upper column 6 and the side column 7 distributed.

Gasförmiger Kopfstickstoff 17 der Hochdrucksäule 2 wird zu einem ersten Teil 18 zum Hauptwärmetauscher (nicht dargestellt) geführt, dort angewärmt und als gasförmiges Druckstickstoffprodukt abgezogen. Der Rest 19 geht in den Verflüssigungsraum des Hauptkondensators 3. Ein erster Teil 21 des dort gebildeten flüssigen Stickstoffs 21. Auf diese Weise steht der Kopf der Hochdrucksäule 2 über die Leitungen 17, 19, 20, 21 in Strömungsverbindung mit dem Verflüssigungsraum des Hauptkondensators 3. Der übrige flüssige Stickstoff 22 aus dem Hauptkondensator 3 wird unterkühlt (10) und über Leitung 23 als Flüssigstickstoffprodukt (LIN) abgezogen.Gaseous head nitrogen 17 the high pressure column 2 becomes a first part 18 led to the main heat exchanger (not shown), there warmed and withdrawn as a gaseous pressure nitrogen product. The rest 19 goes into the liquefaction room of the main condenser 3 , A first part 21 of the liquid nitrogen formed there 21 , In this way, the head of the high pressure column 2 over the wires 17 . 19 . 20 . 21 in fluid communication with the liquefaction space of the main condenser 3 , The remaining liquid nitrogen 22 from the main capacitor 3 is overcooled ( 10 ) and via wire 23 withdrawn as liquid nitrogen product (LIN).

An einer Zwischenstelle wird der Hochdrucksäule 2 wird flüssiger unreiner Stickstoff 24 entnommen und nach Unterkühlung 10 über die Leitungen 25 und 26 der zweiten oberen Säule 6 beziehungsweise der Nebensäule 7 am Kopf aufgegeben.At an intermediate point, the high-pressure column 2 becomes liquid impure nitrogen 24 removed and after hypothermia 10 over the wires 25 and 26 the second upper column 6 or the secondary column 7 abandoned at the head.

Der Hauptkondensator 3 ist als drei- bis sechsstöckiger Kaskadenverdampfer ausgebildet und sitzt unmittelbar im Sumpf der ersten oberen Säule 4. Sein Verdampfungsraum steht dadurch mit dem Sumpfbereich der ersten oberen Säule 4 in Strömungsverbindung. Dem Sumpf der ersten oberen Säule 4, der bei dieser Konstruktion gleich dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators 3 ist, wird flüssiger Sauerstoff 27 entnommen und über Leitung 28 einer Innenverdichtung zugeführt. In deren Rahmen wird er in einer Pumpe auf einen erhöhten Druck gebracht, im Hauptwärmetauscher angewärmt und schließlich als gasförmiges Drucksauerstoffprodukt gewonnen. Ein Teil 62/63 des flüssigen Sauerstoffs 27 kann gegebenenfalls unterkühlt (10) und als Flüssigprodukt (LOX) gewonnen werden. Alternativ kann das Sauerstoffprodukt 27 auch in einem Nebenkondensator verdampft oder direkt gasförmig aus der ersten oberen Säule entnommen werden.The main capacitor 3 is designed as a three- to six-storey cascade evaporator and sits directly in the bottom of the first upper column 4 , Its evaporation space is thus with the sump area of the first upper column 4 in fluid communication. The swamp of the first upper column 4 , which in this construction is equal to the evaporation space of the main capacitor 3 is, becomes liquid oxygen 27 taken and over line 28 fed to an internal compression. In this context, it is brought to a higher pressure in a pump, heated in the main heat exchanger and finally recovered as a gaseous pressure oxygen product. Part 62/63 of the liquid oxygen 27 may be overcooled ( 10 ) and as a liquid product (LOX). Alternatively, the oxygen product 27 also evaporated in a secondary condenser or removed directly from the first upper column in gaseous form.

Der Kopf der ersten oberen Säule 4 steht mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators über die Gasleitung 29 und die Flüssigkeitsleitung 30/31 in Strömungsverbindung. Die gesamte im Argonkondensator erzeugte Flüssigkeit 31 wird als Rücklauf in der ersten oberen Säule 4 genutzt. Über Leitung 32 wird nicht kondensiertes argonreiches Gas mit einer Argonkonzentration von ... mol-% aus dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators 5 abgezogen. Es wird entweder in einer separaten Passagengruppe oder gemeinsam mit einem anderen Restgas im Hauptwärmetauscher angewärmt (nicht dargestellt). Wenn die Energie nicht zurückgewonnen werden soll, ist auch ein direktes Abblasen des kalten Gases in die Atmosphäre möglich.The head of the first upper pillar 4 communicates with the liquefaction space of the argon condenser via the gas line 29 and the fluid line 30 / 31 in fluid communication. The entire liquid produced in the argon condenser 31 is as reflux in the first upper column 4 used. Via wire 32 is uncondensed argon-rich gas with an argon concentration of ... mol% from the liquefaction space of the argon condenser 5 deducted. It is heated either in a separate passage group or together with another residual gas in the main heat exchanger (not shown). If the energy is not to be recovered, it is also possible to directly blow off the cold gas into the atmosphere.

Der Argonkondensator 5 ist in dieser Ausführungsform als klassischer einstöckiger Badverdampfer ausgebildet und im Sumpf der zweiten oberen Säule 6 angeordnet, sodass er mit diesem in Strömungsverbindung steht. Flüssigverbliebene Sumpffraktion 35 der zweiten oberen Säule 6 wird der Nebensäule 7 an einer Zwischenstelle zugeführt. Am Kopf der zweiten oberen Säule 6 wird ein stickstoffreiches Gas 33 abgezogen und über Leitung 34, durch den Unterkühlungs-Gegenströmer 10 und Leitung 36 zum nicht dargestellten Hauptwärmetauscher geführt.The argon capacitor 5 is formed in this embodiment as a classic single-storey bath evaporator and in the bottom of the second upper column 6 arranged so that it is in fluid communication with this. Liquid sump fraction 35 the second upper column 6 becomes the Nebensäule 7 supplied at an intermediate point. At the head of the second upper column 6 becomes a nitrogen-rich gas 33 deducted and via wire 34 , through the subcooling countercurrent 10 and direction 36 led to the main heat exchanger, not shown.

Die Nebensäule 7 steht an ihrem Sumpf mit dem Sumpf der ersten oberen Säule 4 (beziehungsweise dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators 5) in Strömungsverbindung. Über Leitung 37 fließt ein Teil des im Hauptkondensator 3 gebildeten Gases in die Nebensäule 7; in der Nebensäule herabfließende Flüssigkeit wird über Leitung 38 in die erste obere Säule 4 geführt. Über Leitung 39 kann eine Zwischenflüssigkeit oder ein Gas aus der Nebensäule 7 in die erste obere Säule 4 geleitet werden. Am Kopf der Nebensäule 7 wird ein stickstoffreiches Gas 40 abgezogen und über Leitung 34, durch den Unterkühlungs-Gegenströmer 10 und Leitung 36 zum nicht dargestellten Hauptwärmetauscher geführt.The secondary pillar 7 stands at its swamp with the swamp of the first upper pillar 4 (or the evaporation space of the main capacitor 5 ) in flow communication. Via wire 37 a part of the flows in the main capacitor 3 formed gas in the secondary column 7 ; Liquid flowing down in the secondary column is sent via line 38 in the first upper column 4 guided. Via wire 39 may be an intermediate liquid or a gas from the minor column 7 in the first upper column 4 be directed. At the top of the side column 7 becomes a nitrogen-rich gas 40 deducted and via wire 34 , through the subcooling countercurrent 10 and direction 36 led to the main heat exchanger, not shown.

Die 1 zeigt eine ”lange” erste Nebensäule 7, in der die gesamte Funktion einer Niederdrucksäule zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung verwirklicht ist, nämlich von der Zusammensetzung des Sauerstoffprodukts im Sumpf bis zu einem überwiegend aus Stickstoff bestehenden Kopfprodukt. Die Kapazität ist dabei zwischen erster oberer Säule, zweiter oberer Säule und Nebensäule verteilt. Der untere Abschnitt der Niederdrucksäulenfunktion (Sauerstoffabschnitt) ist in den unteren beiden Abschnitten der ersten oberen Säule realisiert, statt, und zusätzlich im unteren Abschnitt der Nebensäule 7. Der obere Abschnitt der Niederdrucksäulenfunktion (Stickstoffabschnitt) wird sowohl durch die beiden obersten Abschnitte der zweiten oberen Säule 6 als auch durch die drei obersten Abschnitte der Nebensäule 7 realisiert. In einem Zahlenbeispiel sind in der zweiten oberen Säule insgesamt 23 theoretische Böden angeordnet, im Argonabschnitt 11 theoretische Böden, im Sauerstoffanschnitt 30 bis 35 theoretische Böden und in der Argonausschleussäule 25 theoretische Böden. In einer anderen Ausführungsform kann der obere Abschnitt der Niederdrucksäulenfunktion (Stickstoffabschnitt) durch die drei obersten Abschnitte der zweiten oberen Säule 6 realisiert werden.The 1 shows a "long" first auxiliary column 7 , in which the entire function of a low-pressure column for nitrogen-oxygen separation is realized, namely the composition of the oxygen product in the sump to a predominantly nitrogen overhead product. The capacity is distributed between the first upper column, the second upper column and the secondary column. The lower section of the low-pressure column function (oxygen section) is realized in the lower two sections of the first upper column, instead of, and additionally in the lower section of the secondary column 7 , The upper section of the low pressure column function (nitrogen section) passes through both the uppermost sections of the second upper column 6 as well as through the three uppermost sections of the minor column 7 realized. In a numerical example are in the second upper column in total 23 theoretical plates arranged in the argon section 11 theoretical plates, in the oxygen section 30 to 35 theoretical plates and in the argon discharge column 25 theoretical floors. In another embodiment, the upper portion of the low pressure column function (nitrogen portion) may pass through the three uppermost portions of the second upper column 6 will be realized.

In 2 dagegen ist eine ”kurze” erste Nebensäule 207 dargestellt, die lediglich den oberen Niederdrucksäulenteil doppelt. Ihr Sumpf steht über die Gasleitung 237 und die Flüssigkeitsleitung 238 mit dem Sumpfbereich der zweiten oberen Säule 6 in Strömungsverbindung. Unmittelbar unterhalb dieser Verbindung enthält die zweite obere Säule einen Flüssigkeitssammler 250. Dieser steht in Zusammenhang mit der besonderen Konstruktion des Argonkondensators 5 als zweistöckiger Kaskadenverdampfer (Taschenverdampfer). Im Prinzip kann hier jede Art von Verdampfer eingesetzt werden, ein Kaskadenverdampfer, ein Rücklaufverdampfer oder ein Forced-Flow-Verdampfer. Die gesammelte Flüssigkeit wird hier in das obere Taschenpaar 251 des Argonkondensators 5 eingeleitet und strömt von dort in dessen Verdampfungsraum. Der flüssig verbliebene Anteil läuft aus dem unteren Taschenpaar 252 über und wird auf einen nicht dargestellten Flüssigkeitsverteiler aufgegeben.In 2 By contrast, a "short" first secondary pillar 207 shown that only the upper low-pressure column part twice. Her marsh is above the gas line 237 and the fluid line 238 with the sump area of the second upper column 6 in fluid communication. Immediately below this compound, the second upper column contains a liquid collector 250 , This is related to the special design of the argon capacitor 5 as a two-story cascade evaporator (pocket evaporator). In principle, any type of evaporator can be used here, a cascade evaporator, a reflux evaporator or a forced flow evaporator. The collected liquid is here in the upper bag pair 251 of the argon capacitor 5 initiated and flows from there into its evaporation chamber. The remaining liquid portion runs out of the lower bag pair 252 over and is placed on a liquid distributor, not shown.

Die erste obere Säule weist in 2 einen oberen Stoffaustauschabschnitt 253 auf, der unmittelbar unterhalb des Argonkondensators angeordnet und als Trennwandabschnitt ausgebildet ist. Er ist durch eine vertikale Trennwand 254 gasdicht in einen ersten Stoffaustauschraum 255 und in einen zweiten Stoffaustauschraum 256 unterteilt. Beide Stoffaustauschräume 255, 256 sind unten offen. Der erste Stoffaustauschraum 255 bildet den Argonabschnitt der Niederdrucksäule. Aus ihm aufsteigendes Gas strömt weiter nach oben in die zweite obere Säule 6. Seine Rücklaufflüssigkeit erhält der erste Stoffaustauschabschnitt 255 aus dem Verdampfungsraum des Argonkondensators. Der zweite Stoffaustauschraum 256 ist dagegen oben zur zweiten oberen Säule hin gasdicht verschlossen und steht dort in Strömungsverbindung mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators steht. Die gesamte im Argonkondensator 5 erzeugte Flüssigkeit wird dem zweiten Stoffaustauschabschnitt 256 als Rücklaufflüssigkeit zugeleitet; er erfüllt die Funktion einer Argonsäule.The first upper column points in 2 an upper mass transfer section 253 which is disposed immediately below the argon capacitor and formed as a partition wall section. He is through a vertical partition 254 gas-tight in a first mass transfer room 255 and into a second mass transfer room 256 divided. Both mass transfer rooms 255 . 256 are open at the bottom. The first mass transfer room 255 forms the argon section of the low-pressure column. Gas rising from it continues to flow upwards into the second upper column 6 , Its return fluid receives the first mass transfer section 255 from the evaporation space of the argon condenser. The second mass transfer room 256 On the other hand, it is sealed gas-tight at the top towards the second upper column and is in fluid communication with the liquefaction space of the argon condenser. The whole in the argon capacitor 5 generated liquid is the second mass transfer section 256 supplied as reflux liquid; it fulfills the function of an argon column.

In allen Ausführungsbeispielen kann auch ein Teil des Rohsauerstoffs wenige Böden oberhalb des Argonkondensators in beiden Säulen 6 und 207 eingespeist werden.In all embodiments, a portion of the crude oxygen may be a few floors above the argon condenser in both columns 6 and 207 be fed.

Bei dem Ausführungsbeispiel von 2 kann abweichend von der zeichnerischen Darstellung auch eine andere Anordnung der Säule realisiert werden. Dann steht die Kombination aus Hauptkondensator 3, erster oberer Säule 4, Argonkondensator 5 und zweiter oberer Säule 6 auf dem Boden und die Hochdrucksäule 2 ist daneben angeordnet. Diese alternative räumliche Anordnung ist grundsätzlich bei allen Ausführungsformen der Erfindung möglich.In the embodiment of 2 can deviate from the graphic representation, another arrangement of the column can be realized. Then the combination of main capacitor 3 , first upper column 4 , Argon capacitor 5 and second upper column 6 on the floor and the high pressure column 2 is located next to it. This alternative spatial arrangement is basically possible in all embodiments of the invention.

3 unterscheidet sich von 2 durch eine zusätzliche zweite Nebensäule 307, die unter der kurzen ersten Nebensäule 207 angeordnet ist. Sie steht an ihrem Sumpf über das Leitungspaar 337/338 in Strömungsverbindung mit dem Sumpf der ersten oberen Säule; an ihrem Kopf besteht über die Leitungen 339a/339b eine weitere Strömungsverbindung zur ersten oberen Säule 4 und zwar an einer Zwischenstelle unmittelbar unterhalb des oberen Stoffaustauschabschnitts 253. Damit sind die Stoffaustauschelemente in der zweiten Nebensäule 307 dem unteren Teil der ersten oberen Säule 4 parallelgeschaltet und bilden gemeinsam mit diesem den Sauerstoffabschnitt der Niederdrucksäule zur Sauerstoff-Stickstoff-Trennung. 3 differs from 2 by an additional second secondary column 307 under the short first side pillar 207 is arranged. She stands at her swamp on the pair of wires 337 / 338 in fluid communication with the sump of the first upper column; on her head is on the lines 339a / 339b another flow connection to the first upper column 4 namely at an intermediate point immediately below the upper mass transfer section 253 , Thus, the mass transfer elements in the second secondary column 307 the lower part of the first upper column 4 connected in parallel and together with this form the oxygen section of the low-pressure column for oxygen-nitrogen separation.

Die Ausführungsform von 4 unterscheidet sich dadurch von derjenigen der 3, dass nur ein Teil 15 des unterkühlten Rohsauerstoffs 14 in die zweite obere Säule eingeleitet wird; der Rest 16 strömt der ersten Nebensäule 7 an einer Zwischenstelle zu. Außerdem ist hier der Argonkondensator 5 wie in 1 als einstöckiger Badkondensator ausgebildet. Der Kondensator kann beliebig ausgeführt werden wie vorher angemerkt.The embodiment of 4 differs from that of the 3 that only part 15 of supercooled crude oxygen 14 is introduced into the second upper column; the rest 16 flows the first secondary column 7 at an intermediate point too. In addition, here is the argon capacitor 5 as in 1 designed as a single-storey bath condenser. The capacitor can be made arbitrary as previously noted.

In 5 wird die Argonsäule nicht in der ersten oberen Säule 4, sondern im oberen Teil der zweiten Nebensäule 507. Der Kopf der zweiten Nebensäule 507 steht über die Leitungen 329 und 331 mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators 5 in Strömungsverbindung. Der untere Teil der zweiten Nebensäule 507 entspricht der zweiten Nebensäule 307 der 3 und 4. Die erste und die zweite obere Säule 4,6 bilden eine konventionelle Niederdrucksäule zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung mit dem Argonkondensator 5 als Zwischenheizung. Im Argonkondensator 5 nicht verdampfte Flüssigkeit 557 strömt in die erste obere Säule 4, Kopfdampf 358 der ersten oberen Säule 4 wird in die zweite obere Säule eingeleitet.In 5 the argon column will not be in the first upper column 4 but in the upper part of the second secondary column 507 , The head of the second side pillar 507 stands over the wires 329 and 331 with the liquefaction space of the argon condenser 5 in fluid communication. The lower part of the second secondary column 507 corresponds to the second secondary column 307 of the 3 and 4 , The first and the second upper column 4 . 6 form a conventional low-pressure column for nitrogen-oxygen separation with the argon condenser 5 as intermediate heating. In the argon capacitor 5 not evaporated liquid 557 flows into the first upper column 4 , Head steam 358 the first upper column 4 is introduced into the second upper column.

6 entspricht weitgehend 1 es sind allerdings drei zusätzliche Gasleitungen 659, 660, 661 zwischen der ersten Nebensäule 307 und der ersten beziehungsweise zweiten oberen Säule 4, 6. Hierdurch kann noch flexibler Kapazität zwischen der linken und der rechten Säule hin- und her verlegt werden und damit die Kapazität des Gesamtsystems maximiert werden. Der wesentliche Unterschied von 6 und 1 zu den anderen ist, dass die komplette Flüssigkeit vom oberen Teil der Nebensäule (Leitung 15 in 4, Leitung 660 von 6) auf den Argonkondensator geleitet wird. Dadurch kann man den maximalen. Flüssigkeitsüberschuss (Spülung) im Verdampfungsraum des Argonkondensators erreichen und diesen als Kaskadenverdampfer oder Forced-Flow-Verdampfer ausführen. Die Ausführungsformen der 1 bis 5 sind besser für die Verwendung eines Badkondensators als Argonkondensator geeignet. 6 corresponds largely 1 however, there are three additional gas pipes 659 . 660 . 661 between the first subsidiary pillar 307 and the first and second upper columns, respectively 4 . 6 , As a result, even more flexible capacity between the left and the right column can be moved back and forth and thus maximizes the capacity of the entire system. The main difference of 6 and 1 to the other one is that the complete liquid from the upper part of the Nebensäule (line 15 in 4 , Management 660 from 6 ) is passed to the argon capacitor. This can be the maximum. Reach liquid excess (purge) in the evaporation chamber of the argon condenser and run this as a cascade evaporator or forced-flow evaporator. The embodiments of the 1 to 5 are better suited for the use of a bath condenser as argon condenser.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1287302 B1 [0006] EP 1287302 B1 [0006]
  • US 6748763 B2 [0006] US 6748763 B2 [0006]
  • EP 828122 A1 [0009] EP 828122 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ”Tieftemperaturtechnik” von Hausen/Linde (2. Auflage, 1985) [0002] "Cryogenic technology" by Hausen / Linde (2nd edition, 1985) [0002]
  • Latimer in Chemical Engineering Progress (Vol. 63, No. 2, 1967, Seite 35) [0002] Latimer in Chemical Engineering Progress (Vol. 63, No. 2, 1967, page 35) [0002]

Claims (13)

Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Destillationssäulen-System, das – eine Hochdrucksäule (2), – einen Hauptkondensator (3), der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist und dessen Verflüssigungsraum mit dem Kopf der Hochdrucksäule (2) in Strömungsverbindung steht, – über dem Hauptkondensator (3) eine erste obere Säule (4), deren Sumpf mit dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators (5) in Strömungsverbindung steht, – über der ersten oberen Säule (4) einen Argonkondensator (5), der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, – eine erste Nebensäule (7, 207), die neben der Kombination aus dem Hauptkondensator (3) und der ersten oberen Säule angeordnet ist, aufweist, wobei – gereinigte und abgekühlte Einsatzluft (1) in gasförmigem Zustand in die Hochdrucksäule (2) eingeleitet wird, – ein erster Strom (15, 16) flüssigen Rohsauerstoffs (14) vom Sumpf der Hochdrucksäule (2) in eine Säule des Destillationssäulen-Systems eingeleitet wird, die unter niedrigerem Druck als die Hochdrucksäule (2) betrieben wird, – ein erster Strom flüssigen Stickstoffs (26) aus der Hochdrucksäule (2) auf den Kopf der ersten Nebensäule (7, 207) aufgegeben wird, – aus einer der Säulen des Destillationssäulen-Systems ein Sauerstoffprodukt (17) abgezogen wird und – vom Kopf der ersten Nebensäule (7, 207) ein gasförmiges stickstoffreiches Produkt (40, 34, 36) abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem Destillationssäulen-System über dem Argonkondensator (5) eine zweite obere Säule (6) angeordnet ist, – der erste Strom (15) flüssigen Rohsauerstoffs vom Sumpf der Hochdrucksäule (2) in den unteren Bereich der zweiten oberen Säule (7, 207) eingeleitet wird, – ein argonangereicherter Gasstrom aus dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators (5) abgezogen wird und – der Sumpf der ersten Nebensäule (7, 207) in bidirektionaler Strömungsverbindung (37, 38; 237, 238) mit dem unteren Bereich der ersten oberen Säule (4) oder mit dem unteren Bereich der zweiten oberen Säule (6) steht.Process for the cryogenic separation of air in a distillation column system, comprising - a high-pressure column ( 2 ), - a main capacitor ( 3 ), which is designed as a condenser-evaporator and whose liquefaction space with the head of the high-pressure column ( 2 ) is in fluid communication, - above the main capacitor ( 3 ) a first upper column ( 4 ) whose bottom is connected to the evaporation space of the main condenser ( 5 ) is in fluid communication, - above the first upper column ( 4 ) an argon capacitor ( 5 ), which is designed as a condenser-evaporator, - a first secondary column ( 7 . 207 ), in addition to the combination of the main capacitor ( 3 ) and the first upper column, wherein - purified and cooled feed air ( 1 ) in the gaseous state in the high-pressure column ( 2 ), - a first stream ( 15 . 16 ) of crude liquid oxygen ( 14 ) from the bottom of the high-pressure column ( 2 ) is introduced into a column of the distillation column system which is under lower pressure than the high-pressure column ( 2 ), - a first stream of liquid nitrogen ( 26 ) from the high pressure column ( 2 ) on the head of the first subsidiary column ( 7 . 207 ), - from one of the columns of the distillation column system, an oxygen product ( 17 ) is subtracted and - from the head of the first secondary column ( 7 . 207 ) a gaseous nitrogen-rich product ( 40 . 34 . 36 ), characterized in that - in the distillation column system above the argon condenser ( 5 ) a second upper column ( 6 ), - the first stream ( 15 ) crude liquid oxygen from the bottom of the high-pressure column ( 2 ) in the lower area of the second upper column ( 7 . 207 ), - an argon-enriched gas stream from the liquefaction space of the argon condenser ( 5 ) and - the bottom of the first secondary column ( 7 . 207 ) in bidirectional flow connection ( 37 . 38 ; 237 . 238 ) with the lower portion of the first upper column ( 4 ) or with the lower portion of the second upper column ( 6 ) stands. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Strom flüssigen Stickstoffs (25) aus der Hochdrucksäule (2) auf den Kopf der zweiten oberen Säule (6) aufgegeben wird.Process according to claim 1, characterized in that a second stream of liquid nitrogen ( 25 ) from the high pressure column ( 2 ) on the head of the second upper column ( 6 ) is abandoned. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste obere Säule (4) als Argonsäule ausgebildet ist, indem ihr Kopf in Strömungsverbindung (29, 30, 31) mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators (5) steht.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the first upper column ( 4 ) is formed as an argon column by its head in fluid communication ( 29 . 30 . 31 ) with the liquefaction space of the argon condenser ( 5 ) stands. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sumpf der zweiten oberen Säule (6) mit dem Verdampfungsraum des Argonkondensators (5) in Strömungsverbindung steht.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bottom of the second upper column ( 6 ) with the evaporation space of the argon condenser ( 5 ) is in flow communication. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nebensäule (7) – in ihrem Sumpfbereich in bidirektionaler Strömungsverbindung (37, 38) mit dem unteren Bereich der ersten oberen Säule (4) steht und ihr – in einem Zwischenbereich ein flüssiger Strom (35) vom Sumpf der zweiten oberen Säule (6) oder vom Verdampfungsraum des Argonkondensators (5) zugeleitet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first secondary column ( 7 ) In its bottom region in bidirectional flow connection ( 37 . 38 ) with the lower portion of the first upper column ( 4 ) and you - in a intermediate area a liquid stream ( 35 ) from the bottom of the second upper column ( 6 ) or from the evaporation space of the argon condenser ( 5 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenstelle der ersten Nebensäule in Strömungsverbindung mit einer Zwischenstelle der ersten oberen Säule steht.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that an intermediate point of the first secondary column is in flow communication with an intermediate point of the first upper column. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nebensäule (207) in ihrem Sumpfbereich in bidirektionaler Strömungsverbindung (237, 238) mit dem unteren Bereich der zweiten oberen Säule (6) steht.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first secondary column ( 207 ) in its bottom region in bidirectional flow connection ( 237 . 238 ) with the lower portion of the second upper column ( 6 ) stands. Verfahren nach einem der Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der ersten Nebensäule (207) eine zweite Nebensäule (307) angeordnet ist, deren Sumpfbereich in bidirektionaler Strömungsverbindung (337, 338) mit dem unteren Bereich der ersten oberen Säule (4) steht.Method according to one of claim 7, characterized in that below the first secondary column ( 207 ) a second side column ( 307 ) whose bottom region is in bidirectional flow connection ( 337 . 338 ) with the lower portion of the first upper column ( 4 ) stands. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf oder eine Zwischenstelle der zweiten Nebensäule (6) in Strömungsverbindung (339a, 339b) mit einer Zwischenstelle der ersten oberen Säule (4) steht.A method according to claim 8, characterized in that the head or an intermediate point of the second secondary column ( 6 ) in fluid communication ( 339a . 339b ) with an intermediate point of the first upper column ( 4 ) stands. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf der zweiten Nebensäule (307) in Strömungsverbindung (329, 331) mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators (5) steht.Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the head of the second secondary column ( 307 ) in fluid communication ( 329 . 331 ) with the liquefaction space of the argon condenser ( 5 ) stands. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste obere Säule (4) einen oberen Stoffaustauschabschnitt (253) aufweist, der unmittelbar unterhalb des Argonkondensators (5) angeordnet ist, wobei – der obere Stoffaustauschabschnitt (253) durch eine vertikale Trennwand (254) gasdicht in einen ersten Stoffaustauschraum (255) und in einen zweiten Stoffaustauschraum (256) unterteilt ist, – der erste Stoffaustauschraum (255) oben in Strömungsverbindung mit der zweiten oberen Säule (6) steht und unten offen ist und – der zweite Stoffaustauschraum (256) oben zur zweiten oberen Säule (6) hin gasdicht verschlossen ist und in Strömungsverbindung (29, 30, 31) mit dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators (5) steht und unten offen ist.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that - the first upper column ( 4 ) an upper mass transfer section ( 253 ), which immediately below the argon capacitor ( 5 ), wherein - the upper mass transfer section ( 253 ) by a vertical partition ( 254 ) gas-tight in one first mass transfer room ( 255 ) and into a second mass transfer room ( 256 ), - the first mass transfer space ( 255 ) at the top in fluid communication with the second upper column ( 6 ) and is open at the bottom and - the second mass transfer space ( 256 ) at the top to the second upper column ( 6 ) is closed gas-tight and in flow connection ( 29 . 30 . 31 ) with the liquefaction space of the argon condenser ( 5 ) and is open at the bottom. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkondensator (3) über der Hochdrucksäule (2) angeordnet ist.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the main capacitor ( 3 ) above the high pressure column ( 2 ) is arranged. Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit einem Destillationssäulen-System, das – eine Hochdrucksäule (2), – einen Hauptkondensator (3), der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist und dessen Verflüssigungsraum mit dem Kopf der Hochdrucksäule (2) in Strömungsverbindung steht, – über dem Hauptkondensator (3) eine erste obere Säule (4), deren Sumpf mit dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators (5) in Strömungsverbindung steht, – über der ersten oberen Säule (4) einen Argonkondensator (5), der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, – eine erste Nebensäule (7, 207), die neben der Kombination aus der Kombination aus dem Hauptkondensator (3) und der ersten oberen Säule angeordnet ist, aufweist, wobei die Vorrichtung – Mittel zum Einleiten gereinigter und abgekühlter Einsatzluft (1) in gasförmigem Zustand in die Hochdrucksäule (2), – Mittel zum Einleiten eines ersten Stroms (15, 16) flüssigen Rohsauerstoffs (14) vom Sumpf der Hochdrucksäule (2) in eine Säule des Destillationssäulen-Systems, die unter niedrigerem Druck als die Hochdrucksäule (2) betrieben wird, – Mittel zum Aufgeben eines ersten Stroms flüssigen Stickstoffs (26) aus der Hochdrucksäule (2) auf den Kopf der ersten Nebensäule (7, 207), – Mittel zum Abziehen ein Sauerstoffprodukts (17) aus einer der Säulen des Destillationssäulen-Systems abgezogen wird und – Mittel zum Abziehen eines gasförmigen stickstoffreichen Produkts (40, 34, 36) vom Kopf der ersten Nebensäule (7, 207), aufweist gekennzeichnet durch – eine zweite obere Säule (6), die in dem Destillationssäulen-System über dem Argonkondensator (5) angeordnet ist, – Mittel zum Einleiten des ersten Stroms (15) flüssigen Rohsauerstoffs vom Sumpf der Hochdrucksäule (2) in den unteren Bereich der zweiten oberen Säule (7, 207), – Mittel zum Abziehen eines argonangereicherter Gasstroms (32) aus dem Verflüssigungsraum des Argonkondensators (5) abgezogen wird und – Mittel zum Herstellen einer bidirektionalen Strömungsverbindung (37, 38; 237, 238) zwischen dem Sumpf der ersten Nebensäule (7, 207) und dem unteren Bereich der ersten oberen Säule (4) oder dem unteren Bereich der zweiten oberen Säule (6).Apparatus for cryogenic separation of air with a distillation column system, comprising - a high-pressure column ( 2 ), - a main capacitor ( 3 ), which is designed as a condenser-evaporator and whose liquefaction space with the head of the high-pressure column ( 2 ) is in fluid communication, - above the main capacitor ( 3 ) a first upper column ( 4 ) whose bottom is connected to the evaporation space of the main condenser ( 5 ) is in fluid communication, - above the first upper column ( 4 ) an argon capacitor ( 5 ), which is designed as a condenser-evaporator, - a first secondary column ( 7 . 207 ), in addition to the combination of the combination of the main capacitor ( 3 ) and the first upper column, wherein the device - means for introducing purified and cooled feed air ( 1 ) in the gaseous state in the high-pressure column ( 2 ), - means for introducing a first stream ( 15 . 16 ) of crude liquid oxygen ( 14 ) from the bottom of the high-pressure column ( 2 ) in a column of the distillation column system, which under lower pressure than the high-pressure column ( 2 ), means for applying a first stream of liquid nitrogen ( 26 ) from the high pressure column ( 2 ) on the head of the first subsidiary column ( 7 . 207 ), - means for removing an oxygen product ( 17 ) is withdrawn from one of the columns of the distillation column system, and - means for removing a gaseous nitrogen-rich product ( 40 . 34 . 36 ) from the head of the first subsidiary column ( 7 . 207 ), characterized by - a second upper column ( 6 ) in the distillation column system above the argon condenser ( 5 ), - means for introducing the first stream ( 15 ) crude liquid oxygen from the bottom of the high-pressure column ( 2 ) in the lower area of the second upper column ( 7 . 207 ), - means for withdrawing an argon-enriched gas stream ( 32 ) from the liquefaction space of the argon condenser ( 5 ) and - means for establishing a bidirectional flow connection ( 37 . 38 ; 237 . 238 ) between the bottom of the first secondary column ( 7 . 207 ) and the lower portion of the first upper column ( 4 ) or the lower portion of the second upper column ( 6 ).
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