DE10205095A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente

Info

Publication number
DE10205095A1
DE10205095A1 DE10205095A DE10205095A DE10205095A1 DE 10205095 A1 DE10205095 A1 DE 10205095A1 DE 10205095 A DE10205095 A DE 10205095A DE 10205095 A DE10205095 A DE 10205095A DE 10205095 A1 DE10205095 A1 DE 10205095A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
condenser
evaporator
separation
distillation column
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10205095A
Other languages
English (en)
Inventor
Juergen Voit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE10205095A priority Critical patent/DE10205095A1/de
Priority to EP02024271A priority patent/EP1308681A1/de
Publication of DE10205095A1 publication Critical patent/DE10205095A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/04206—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
    • F25J3/04212—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product and simultaneously condensing vapor from a column serving as reflux within the or another column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04236—Integration of different exchangers in a single core, so-called integrated cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04436—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system
    • F25J3/04454—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system a main column system not otherwise provided, e.g. serially coupling of columns or more than three pressure levels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04854—Safety aspects of operation
    • F25J3/0486—Safety aspects of operation of vaporisers for oxygen enriched liquids, e.g. purging of liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F25J3/04878—Side by side arrangement of multiple vessels in a main column system, wherein the vessels are normally mounted one upon the other or forming different sections of the same column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F25J2200/06—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system in a classical double column flow-sheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/10—Processes or apparatus using separation by rectification in a quadruple, or more, column or pressure system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/20—Processes or apparatus using separation by rectification in an elevated pressure multiple column system wherein the lowest pressure column is at a pressure well above the minimum pressure needed to overcome pressure drop to reject the products to atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/34—Processes or apparatus using separation by rectification using a side column fed by a stream from the low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F25J2200/54—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the low pressure column of a double pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/42—Nitrogen or special cases, e.g. multiple or low purity N2
    • F25J2215/44—Ultra high purity nitrogen, i.e. generally less than 1 ppb impurities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/52—Oxygen production with multiple purity O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/54—Oxygen production with multiple pressure O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/56—Ultra high purity oxygen, i.e. generally more than 99,9% O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/42—Separating low boiling, i.e. more volatile components from nitrogen, e.g. He, H2, Ne
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/44—Separating high boiling, i.e. less volatile components from nitrogen, e.g. CO, Ar, O2, hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/50—Separating low boiling, i.e. more volatile components from oxygen, e.g. N2, Ar
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/52—Separating high boiling, i.e. less volatile components from oxygen, e.g. Kr, Xe, Hydrocarbons, Nitrous oxides, O3
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/40—Quasi-closed internal or closed external air refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/42—Quasi-closed internal or closed external nitrogen refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/50—Quasi-closed internal or closed external oxygen refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/12—Particular process parameters like pressure, temperature, ratios
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente aus einem weniger reinen Vorprodukt in einem Destilliersäulen-System, das mindestens eine erste Trennsäule (5) aufweist. Ein Strom (4) eines weniger reinen Vorprodukts wird in die erste Trennsäule (5) eingeleitet. Der Trennsäule (5) wird ein hoch reines Produkt (8) entnommen. Das Destilliersäulen-System umfasst außerdem einen ersten Kondensator-Verdampfer (6) und einen zweiten Kondensator-Verdampfer (7), die jeweils einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum aufweisen. Im Verflüssigungsraum des ersten Kondensator-Verdampfers (6) wird Rücklaufflüssigkeit (26) für die oder eine der Trennsäulen (5) und im Verdampfungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers (7) wird aufsteigender Dampf für die oder eine der Trennsäulen (5) erzeugt. In einem Kreislauf-System wird ein Wärmeaustausch-Fluid in einem Verdichter (12) verdichtet, in dem Verflüssigungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers (7) kondensiert, entspannt (19), im Verdampfungsraum des ersten Kondensator-Verdampfers (6) verdampft und schließlich wieder dem Verdichter (12) zugeleitet. Das Wärmeaustausch-Fluid weist einen Stickstoffgehalt von höchstens 95 Mol-% auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente aus einem weniger reinen Vorprodukt in einem Destilliersäulen-System, das mindestens eine erste Trennsäule aufweist, wobei bei dem Verfahren ein Strom eines weniger reinen Vorprodukts in die erste Trennsäule eingeleitet wird und der beziehungsweise einer Trennsäule des Destilliersäulen-Systems ein hoch reines Produkt entnommen wird, wobei das Destilliersäulen-System außerdem einen ersten Kondensator-Verdampfer und einen zweiten Kondensator-Verdampfer umfasst, die jeweils einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum aufweisen, wobei im Verflüssigungsraum des ersten Kondensator-Verdampfers Rücklaufflüssigkeit für die oder eine der Trennsäulen und im Verdampfungsraum des zweiten Kondensator- Verdampfers aufsteigender Dampf für die oder eine der Trennsäulen erzeugt wird, und wobei ferner in einem Kreislauf-System ein Wärmeaustausch-Fluid in einem Verdichter verdichtet, in dem Verflüssigungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers kondensiert, entspannt, im Verdampfungsraum des ersten Kondensator-Verdampfers verdampft und schließlich wieder dem Verdichter zugeleitet wird.
  • Mit Hilfe eines derartigen Systems kann beispielsweise am Ort eines Verbrauchers kostengünstig erhältliches weniger reines Vorprodukt (zum Beispiel Sauerstoff technischer Reinheit oder Rohargon) flüssig antransportiert werden; aus dieser weniger reinen tiefkalten Flüssigkeit wird mit einer relativ unkomplizierten Apparatur das benötigte hoch reine Produkt hergestellt.
  • Unter "Luftkomponente" wird hier jeder Stoff verstanden, der in elementarer Form oder als chemische Verbindung in der atmosphärischen Luft enthalten ist, beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff oder Argon.
  • Unter "weniger reinem Vorprodukt" ist eine Fraktion zu verstehen, die hauptsächlich aus der entsprechenden Luftkomponente besteht, aber noch verschiedene Verunreinigungen enthält, die leichter oder schwerer als die Luftkomponente sieden. Es kann sich beispielsweise um Sauerstoff technischer Reinheit handeln. Das "weniger reine Vorprodukt" weist beispielsweise eine Reinheit von mindestens 99 mol-%, vorzugsweise mindestens 99,5 mol-% auf. Es enthält noch beispielsweise 1,0 mol-% oder weniger, vorzugsweise 0,5 mol-% oder weniger, beispielsweise 0,1 mol-% an Verunreinigungen. Das "weniger reine Vorprodukt" wird beispielsweise durch das Produkt einer benachbarten Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage gebildet und/oder einem Flüssigtank entnommen. Das hoch reine Produkt enthält weniger Verunreinigungen als das Einsatzgemisch. Es weist zum Beispiel noch Verunreinigungen im Umfang von 100 ppm oder weniger, vorzugsweise von 10 ppm oder weniger auf.
  • Ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine entsprechende Vorrichtung sind aus JP 04139004 bekannt. Das System dient zur Herstellung hoch reinen Sauerstoffs. Das Destilliersäulen-System ist als Zwei-Säulen-System ausgebildet und wird mittels eines Kreislaufs beheizt und gekühlt, der mit Stickstoff als Wärmeaustausch-Fluid betrieben wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren und/oder eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, die wirtschaftlich besonders günstig sind und insbesondere einen relativ geringen Energieverbrauch aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Wärmeaustausch-Fluid einen Stickstoffgehalt von höchstens 95 mol-% aufweist. Durch die Abkehr von der üblichen Verwendung von reinem Stickstoff können die Verdampfungseigenschaften des Wärmeaustausch-Fluids optimal an den Bedarf des Destilliersäulen-Systems angepasst werden. Das Wärmeaustausch-Fluid kann beispielsweise durch ein externes Medium oder durch eine andere Fraktion der Trennsäule(n) gebildet werden. Auf diese Weise kann ein Wärmeaustausch-Fluid eingesetzt werden, das einen energetisch besonders günstigen Betrieb des Verfahrens ermöglicht.
  • Als Wärmeaustausch-Fluid wird bei der Erfindung beispielsweise eines der in der unten stehenden Tabelle erwähnten Fluide eingesetzt werden (die Konzentrationsangaben an Stickstoff, Argon und Sauerstoff sind als molare Mengen zu verstehen):


  • Kreislaufverluste können aus der beziehungsweise einer der Trennsäulen ergänzt werden, oder aber aus einer externen Quelle außerhalb des Destilliersäulen-Systems, beispielsweise einer vorgeschalteten Luftzerlegungs-Anlage oder von einem Flüssigtank. In dem Kreislaufsystem kann Kälte durch arbeitsleistende Entspannung erzeugt werden, indem ein Fluidstrom aus dem Verdichter vom Wärmeaustausch-Fluid abgezweigt und einer oder mehreren Entspannungsmaschinen (zum Beispiel Turbinen) zugeleitet wird.
  • Dabei ist es günstig, wenn kein Teil des Wärmeaustausch-Fluids in das Innere der ersten Trennsäule oder in das Innere einer der Trennsäulen des Destilliersäulen- Systems eingeführt beziehungsweise zurückgeführt wird.
  • Das Destilliersäulen-System kann als Einzelsäulensystem oder als Zwei- oder Mehr- Säulen-System ausgebildet sein. Im Fall eines Zwei-Säulen-Systems wird ein Zwischenprodukt aus der ersten Trennsäule entnommen und einer zweiten Trennsäule zugeleitet, der schließlich das hoch reine Produkt entnommen wird. Die Konfiguration und Verbindung der Säulen eines derartigen Zwei-Säulen-System ist den Ausführungsbeispielen der älteren deutschen Patentanmeldungen 101 58 330 und 101 53 919 und der dazu korrespondierenden Patentanmeldungen zu entnehmen.
  • Insbesondere dann, wenn die Einsatzfraktion mindestens zeitweise aus einem Speichertank herangeführt wird, ist es günstig, wenn der Strom des weniger reinen Vorprodukts in flüssiger Form in die erste Trennsäule eingeleitet wird. Hierdurch können die Vorteile flüssiger Lagerung genutzt werden und die Verflüssigungskälte geht nicht verloren, sondern kann in dem Destilliersäulen-System nutzbringend eingesetzt werden.
  • Wenn das hoch reine Produkt dem Destilliersäulen-System in flüssiger Form entnommen wird, kann dieses ebenfalls in einem Flüssigtank gelagert beziehungsweise gepuffert werden, bevor es einem Verbraucher zugeleitet wird.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente gemäß den Patentansprüchen 8 bis 10.
  • Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das sich auf die Herstellung hoch reinen Sauerstoffs bezieht.
  • In einem ersten Speichertank 1 wird Sauerstoff einer Reinheit von 99,5 mol-% ("weniger reines Vorprodukt") flüssig gelagert. Der Speichertank 1 wird beispielsweise aus einer benachbarten Luftzerlegungs-Anlage oder von Tankfahrzeugen gespeist. Über eine Einsatzleitung 2, 4 wird flüssiger, weniger reiner Sauerstoff mittels einer Pumpe 3 in eine Trennsäule 5 gefördert. Die Zuspeisung erfolgt etwa auf mittlerer Höhe.
  • Die Trennsäule (5) ist als Einzelsäule ausgebildet und bildet in dem Ausführungsbeispiel zusammen mit einem Kopfkondensator ("erster Kondensator- Verdampfer") 6 und einem Sumpfverdampfer ("zweiter Kondensator-Verdampfer") 7 das "Destilliersäulen-System". In dem Kopfkondensator wird Kopfdampf 25 der Trennsäule mindestens teilweise verflüssigt. Das dabei gewonnene Kondensat 26 wird in die Trennsäule 5 zurückgeleitet und dort als Rücklauf eingesetzt. Nicht kondensiertes Gas wird vom Kopf der Trennsäule 5 beziehungsweise aus dem Verflüssigungsraum des Kopfkondensators 6 als Restfraktion 10 abgezogen. Vom Sumpf der Trennsäule 5 wird hoch reines Sauerstoffprodukt 8 flüssig entnommen und in einen zweiten Speichertank 9 eingeleitet.
  • Das in dem Ausführungsbeispiel gezeigte System weist einen Kreislauf auf, der zum Beispiel mit Fluid Nr. 3 aus der oben stehenden Tabelle als Wärmeaustausch-Fluid betrieben wird und zur Kühlung beziehungsweise Beheizung der beiden Kondensator- Verdampfer 6 und 7 dient. Gasförmiges Wärmeaustausch-Fluid 11 wird in einem Verdichter 12 mit Nachkühler 13 auf ein Druck von beispielsweise 6 bis 16 bar, vorzugsweise 10 bis 12 bar gebracht und anschließend in einem ersten Teilstrom 14 und einen zweiten Teilstrom 15 aufgeteilt.
  • Der erste Teilstrom 14 des Wärmeaustausch-Fluids wird in einen Kreislauf- Wärmetauscher 16 eingeleitet, dort abgekühlt, am kalten Ende des Kreislauf- Wärmetauschers 16 entnommen (17) und dem Verflüssigungsraum des Sumpfverdampfers 7 zugeleitet. Das verflüssigte Wärmeaustausch-Fluid 18 wird in einem Drosselventil 19 auf etwa den Eintrittsdruck des Verdichters 12 (beispielsweise 5 bis 15 bar, vorzugsweise 9 bis 11 bar) entspannt und im Verdampfungsraum des Kopfkondensators 6 verdampft. Dabei gebildetes Gas 20 wird über Leitung 21 zum kalten Ende des Kreislauf-Wärmetauschers 16 und weiter über Leitung 11 zum Eintritt des Verdichters 12 zurückgeführt.
  • Nur auf eine Zwischentemperatur abgekühlt wird der zweite Teilstrom 15 des verdichteten Wärmeaustausch-Fluids. Unter dieser Zwischentemperatur wird der zweite Teilstrom 22 zum Eintritt einer Generator-gebremsten Turbine 23 geleitet, dort arbeitsleistend auf etwa den Eintrittsdruck des Verdichters 12 entspannt und schließlich über die Leitungen 24, 21,11 wieder dem Verdichter 12 zugeführt.
  • Die Vorrichtungsteile bzw. Verfahrensschritte zur internen Kälteerzeugung 15, 22, 23 und 24 können entfallen, wenn stattdessen Fremdkälte zum Ausgleich der Kälteverluste eingesetzt wird.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente aus einem weniger reinen Vorprodukt in einem Destilliersäulen-System, das mindestens eine erste Trennsäule (5) aufweist, wobei bei dem Verfahren ein Strom (4) eines weniger reinen Vorprodukts in die erste Trennsäule (5) eingeleitet wird und der beziehungsweise einer Trennsäule des Destilliersäulen-Systems ein hoch reines Produkt (8) entnommen wird, wobei das Destilliersäulen-System außerdem einen ersten Kondensator-Verdampfer (6) und einen zweiten Kondensator-Verdampfer (7) umfasst, die jeweils einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum aufweisen, wobei im Verflüssigungsraum des ersten Kondensator-Verdampfers (6) Rücklaufflüssigkeit (26) für die oder eine der Trennsäulen (5) und im Verdampfungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers (7) aufsteigender Dampf für die oder eine der Trennsäulen (5) erzeugt wird, und wobei ferner in einem Kreislauf-System ein Wärmeaustausch-Fluid in einem Verdichter (12) verdichtet, in dem Verflüssigungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers (7) kondensiert, entspannt (19), im Verdampfungsraum des ersten Kondensator- Verdampfers (6) verdampft und schließlich wieder dem Verdichter (12) zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustausch-Fluid einen Stickstoffgehalt von höchstens 95 mol-% aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass kein Teil des Wärmeaustausch-Fluids in das Innere der ersten Trennsäule (5) eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass kein Teil des Wärmeaustausch-Fluids in das Innere einer der Trennsäulen (5) des Destilliersäulen-Systems eingeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Destilliersäulen-System als Einzelsäulensystem ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Destilliersäulen-System eine zweite Trennsäule aufweist, wobei ein Zwischenprodukt aus der ersten Trennsäule entnommen und der zweiten Trennsäule zugeleitet und das hoch reine Produkt der zweiten Trennsäule entnommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom (4) des weniger reinen Vorprodukts in flüssiger Form in die erste Trennsäule (5) eingeleitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das hoch reine Produkt (8) dem Destilliersäulen-System in flüssiger Form entnommen wird.
8. Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente aus einem weniger Vorprodukt mit einem Destilliersäulen-System, das mindestens eine erste Trennsäule (5) sowie einen ersten Kondensator-Verdampfer (6) und einen zweiten Kondensator-Verdampfer (7), die jeweils einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum aufweisen, umfasst, mit einer Einsatzleitung (2, 4) zur Einleitung eines Stroms eines weniger reinen Vorprodukts in die erste Trennsäule (5), mit einer Produktleitung (8) zur Entnahme eines hoch reinen Produkts aus dem Destilliersäulen-System, wobei der Verflüssigungsraum des ersten Kondensator- Verdampfers (6) in Strömungsverbindung mit dem oberen Bereich der oder einer der Trennsäulen (5) und der Verdampfungsraum des zweiten Kondensator- Verdampfers (7) in Strömungsverbindung mit dem unteren Bereich der oder einer der Trennsäulen (5) steht, und mit einem Kreislauf-System, das einen Verdichter (12) aufweist sowie ein Hochdruckleitung (14, 17), die vom Austritt des Verdichters (12) zum Verflüssigungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers (7) führt, und eine Niederdruckleitung (20, 21, 11), die vom Verdampfungsraum des ersten Kondensator-Verdampfers (6) zum Eintritt des Verdichters (12) führt, gekennzeichnet durch Mittel zum Einleiten eines Wärmeaustausch-Fluids, einen Stickstoffgehalt von höchstens 95 mol-% aufweist, in das Kreislauf-System.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen einer Quelle (1) für weniger reines Vorprodukt und der Einsatzleitung (2, 4).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreislauf- System nicht in Strömungsverbindung mit dem Inneren der Trennsäule(n) (5) des Destilliersäulen-Systems steht.
DE10205095A 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente Withdrawn DE10205095A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10205095A DE10205095A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente
EP02024271A EP1308681A1 (de) 2001-11-02 2002-10-31 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10153919A DE10153919A1 (de) 2001-11-02 2001-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE10205095A DE10205095A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10205095A1 true DE10205095A1 (de) 2003-05-15

Family

ID=7704433

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10153919A Withdrawn DE10153919A1 (de) 2001-11-02 2001-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE10205096A Withdrawn DE10205096A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE10205095A Withdrawn DE10205095A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10153919A Withdrawn DE10153919A1 (de) 2001-11-02 2001-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE10205096A Withdrawn DE10205096A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff

Country Status (1)

Country Link
DE (3) DE10153919A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10222121A1 (de) * 2002-05-17 2003-12-04 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft
DE102007024168A1 (de) * 2007-05-24 2008-11-27 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE102007051183A1 (de) * 2007-10-25 2009-04-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE102007051184A1 (de) * 2007-10-25 2009-04-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE102007051182A1 (de) * 2007-10-25 2009-04-30 Linde Aktiengesellschaft Elektronikindustrieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Elektronikindustrieanlage
DE102011113262A1 (de) * 2011-09-13 2013-03-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
CN107684828A (zh) * 2017-10-20 2018-02-13 江苏华益科技有限公司 一种高纯氧十六的精馏装置
CN115151771A (zh) * 2020-03-23 2022-10-04 林德有限责任公司 用于低温分离空气的方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
DE10205096A1 (de) 2003-05-15
DE10153919A1 (de) 2002-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69208418T2 (de) Verfahren und Anlage zur gemischten Herstellung von Sauerstoff hoher und niederer Reinheit
DE3874731T2 (de) Kryogene luftspaltung mit einem aufkocher mit totalkondensation durch kompression/expansion.
EP0955509B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von hochreinem Sauerstoff
DE10139727A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP0716280A2 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE69209835T2 (de) Einsäulenluftzerlegungszyklus und dessen Integration in Gasturbinen
WO2020169257A1 (de) Verfahren und anlage zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP0948730A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von druckstickstoff
EP2322888B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines Helium-Neon-Konzentrats aus Luft
DE69204128T2 (de) Kryogenisches Verfahren zur Herstellung von ultrareinem Stickstoff.
EP0768503B1 (de) Dreifachsäulenverfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10205095A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente
DE102007051184A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
EP3980705A1 (de) Verfahren und anlage zur tieftemperaturzerlegung von luft
DE2402246A1 (de) Verfahren zur gewinnung von sauerstoff mittlerer reinheit
DE19933558A1 (de) Dreisäulenverfahren und -vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE69301555T2 (de) Hochdruckverflüssiger
EP4133227A2 (de) Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft, luftzerlegungsanlage und verbund aus wenigstens zwei luftzerlegungsanlagen
EP1308681A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente
DE202018006161U1 (de) Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP4127583B1 (de) Verfahren und anlage zur tieftemperaturzerlegung von luft
DE2323941A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von gasfoermigem sauerstoff
EP1336806A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung hoch reinen Stickstoffs
EP3870917B1 (de) Verfahren und anlage zur tieftemperaturzerlegung von luft
DE19819338A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von hochreinem Druckstickstoff

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee