DE1186478B - Process for the removal of a gaseous separation product from a cryogenic gas mixture separation plant - Google Patents
Process for the removal of a gaseous separation product from a cryogenic gas mixture separation plantInfo
- Publication number
- DE1186478B DE1186478B DEB60462A DEB0060462A DE1186478B DE 1186478 B DE1186478 B DE 1186478B DE B60462 A DEB60462 A DE B60462A DE B0060462 A DEB0060462 A DE B0060462A DE 1186478 B DE1186478 B DE 1186478B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- product
- demand
- oxygen
- auxiliary fluid
- pressure
- 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.)
- Pending
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
- F25J3/02—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
- F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams 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
- F25J3/04218—Parallel arrangement of the main heat exchange line in cores having different functions, e.g. in low pressure and high pressure cores
- F25J3/04224—Cores associated with a liquefaction or 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
- 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
- F25J3/04472—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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages
- F25J3/04496—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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist
- F25J3/04503—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 the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist by exchanging "cold" between at least two different cryogenic liquids, e.g. independently from the main heat exchange line of the air fractionation and/or by using external alternating storage systems
-
- 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
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
-
- 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
- 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
- F25J2250/50—One fluid being oxygen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S62/00—Refrigeration
- Y10S62/912—External refrigeration system
- Y10S62/913—Liquified gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Internat. Kl.: F 25 jBoarding school Class: F 25 j
Deutsche Kl.: 17 g-2/01 German class: 17 g -2/01
Nummer: 1186 478Number: 1186 478
Aktenzeichen: B 604621 a/17 gFile number: B 604621 a / 17 g
Anmeldetag: 12. Dezember 1960Filing date: December 12, 1960
Auslegetag: 4. Februar 1965Opening day: February 4, 1965
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entnahme eines gasförmigen Trennproduktes, insbesondere Sauerstoff, bei schwankendem oder in Zeitabständen auftretendem Bedarf aus einer stetig arbeitenden, den durchschnittlichen Bedarf an dem gewünschten Produkt in gleichbleibender Menge deckenden Tief temperatur - Gasgemischzerlegungsanlage, insbesondere Luftzerlegungsanlage, wobei der Überschuß des während der Zeiten geringen oder fehlenden Bedarfs erzeugten Produktes kondensiert und gespeichert und während der Zeit erhöhten Bedarfs mit einer zur Deckung des Mehrbedarfes ausreichenden Leistung wieder verdampft wird.The invention relates to a method for removing a gaseous separation product, in particular Oxygen, with fluctuating or intermittent demand from a constant working, the average demand for the desired product in constant quantity covering low temperature gas mixture separation plant, in particular air separation plant, the Excess of the product generated during the times of low or no demand is condensed and stored and during the time increased demand with a sufficient to cover the additional demand Power is evaporated again.
Es ist eine wohlbekannte Tatsache, daß der Betrieb von Anlagen für die Zerlegung von Gasgemischen bei tiefen Temperaturen unwirtschaftlich wird, wenn der Verbrauch eines der gasförmigen Produkte schwankt oder nur in gewissen Zeitabständen auftritt.It is a well-known fact that the operation of plants for the separation of gas mixtures with low temperatures becomes uneconomical if the consumption of one of the gaseous products fluctuates or only occurs at certain time intervals.
Eine Lösung des Problems, unter solchen Verhältnissen zu arbeiten, besteht darin, daß man die Trennanlage für die erforderliche Spitzenleistung auslegt, die jeweils weit über dem durchschnittlichen Bedarf liegen kann, und dann die Belastung während der Zeiten geringeren Bedarfes herabsetzt oder die Anlage überhaupt stillegt, wenn auf längere Zeit kein Bedarf vorhanden ist. Das bedeutet aber eine große und kostspielige Trennanlage, deren Betrieb infolge der unregelmäßigen Belastung schwierig ist und einen schlechten Wirkungsgrad haben muß.One solution to the problem of working under such conditions is to have the separation plant designed for the required peak performance, each well above the average requirement can lie, and then reduce the load during the times of lower demand or the system stops at all if there is no need for a longer period of time. But that means a big one and an expensive separation plant, which is difficult to operate due to the irregular load, and one must have poor efficiency.
Um zu einer wirtschaftlich arbeitenden Lösung zu kommen, hat der Erfinder das in der deutschen Patentschrift 935 196 beschriebene Verfahren entwickelt, bei dem die Anlage mit einer dem durchschnittlichen Bedarf an gewünschtem Produkt entsprechenden Leistung betrieben und das zeitweise überschüssige Endprodukt für Zeiten großen Bedarfs gespeichert wird. Für die Speicherung wird das überschüssige Produkt der Gaszerlegungsanlage in verdampfter Form entnommen, wie es auch für die Verbraucheranlage verfügbar ist. Das dampfförmige, überschüssige Produkt wird regenerativ gekühlt und in das im Speichergefäß enthaltene, verflüssigte Produkt geblasen, wodurch der Druck im Speichergefäß steigt. Durch Senken des Druckes in diesem Gefäß läßt sich daraus bei steigendem Bedarf Gas entnehmen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren der erhebliche Raumbedarf für die Speicherung des gewünschten Produktes. In order to arrive at an economically viable solution, the inventor has this in the German patent specification 935 196 described method developed in which the plant with an average Demand for the desired product operated and the temporarily excess End product is saved for times of great need. The excess is used for storage Product taken from the gas separation plant in vaporized form, as is also the case for the consumer plant is available. The vaporous, excess product is regeneratively cooled and transferred to the im Liquefied product contained in the storage vessel is blown, which increases the pressure in the storage vessel. By lowering the pressure in this vessel, gas can be withdrawn from it when the demand increases. Disadvantageous is the considerable space required for storing the desired product in this process.
Ein anderer Weg, den schwankenden Bedarf eines Zerlegungsproduktes zu befriedigen, ist in der
deutschen Patentschrift 1056 633 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das gewünschte Zerlegungs-Verfahren
zur Entnahme eines gasförmigen
Trennproduktes aus einer Tieftemperatur-Gasgemischzerlegungsanlage Another way of satisfying the fluctuating demand for a decomposition product is described in German patent specification 1056 633. In this process, the desired decomposition process is used to remove a gaseous
Separation product from a cryogenic gas mixture separation plant
Anmelder:Applicant:
The British Oxygen Company Limited, LondonThe British Oxygen Company Limited, London
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. C. H. Huß, Patentanwalt,Dipl.-Ing. C. H. Huss, patent attorney,
Garmisch-Partenkirchen, Rathausstr. 14Garmisch-Partenkirchen, Rathausstr. 14th
Als Erfinder benannt:
Paul Maurice Schuftan,
Richmond, Surrey (Großbritannien)Named as inventor:
Paul Maurice Schuftan,
Richmond, Surrey (UK)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 14. Dezember 1959 (42413)Great Britain December 14, 1959 (42413)
produkt (Sauerstoff) der Rektifikationskolonne flüssig entnommen und gespeichert. Ein Teil dieses flüssigen Sauerstoffes, der gasförmig unter Druck benötigt wird, wird bei Bedarf im Wärmeaustausch mit einem Teil des zu bearbeitenden Gemisches, nämlich Luft, der nur teilweise zerlegt wird, verdampft. Dieser wird auf einen Druck verdichtet, der höher als der Zerlegungsdruck ist. Ein Teil dieser Luft wird arbeitsleistend entspannt und dient zur Deckung des Kältebedarfs des Trennungsapparates. Der Rest dieser Luft wird verflüssigt und von einem Speicher in konstanter Menge der Trennsäule zugeführt. Bei diesem Verfahren lassen sich Betriebsschwankungen der Trennungsapparatur nicht vermeiden, da die unter Druck benötigte Menge an gasförmigem Sauerstoff schwankt, während andererseits die gegebene Menge der Hochdruckluft eine Mindestmenge von flüssiger Luft erzeugen muß, die für die Deckung des Kältebedarfs des Zerlegungsapparates benötigt wird.product (oxygen) taken from the rectification column in liquid form and stored. Part of that liquid Oxygen, which is required in gaseous form under pressure, is exchanged heat with a Part of the mixture to be processed, namely air, which is only partially broken down, evaporates. This one will compressed to a pressure which is higher than the decomposition pressure. Part of this air becomes work-performing relaxes and serves to cover the cooling requirements of the separation apparatus. The rest of this Air is liquefied and fed from a reservoir in a constant amount to the separation column. With this one Process can not avoid operating fluctuations of the separation apparatus, since the under Pressure required amount of gaseous oxygen fluctuates, while on the other hand the given amount the high pressure air must generate a minimum amount of liquid air necessary to cover the refrigeration requirement of the cutting apparatus is required.
Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht demgegenüber in der Schaffung eines Verfahrens, das auf dem Prinzip beruht, die Gaszerlegungsanlage völlig unbeeinflußt im Dauerbetrieb laufen zu lassen und die zeitweilige Speicherung des überschüssigen, gewünschten Produkts in flüssiger Form völlig getrennt von dem Betrieb des Zerlegungsapparates zu halten. Hierbei sollen die Kopplung des Kälterückgewinnes bei der Verdampfung eines gespeicherten ProduktsThe object of the invention is to create a method based on the The principle is based on allowing the gas separation plant to run continuously and without any influence Temporary storage of the excess, desired product in liquid form completely separated from the operation of the cutting machine. Here, the coupling of the cold recovery should be when evaporating a stored product
509 507/76509 507/76
mit der Deckung des Kältebedarfes des Trennungsapparates und somit die unvermeidlichen Betriebsstörungen einer solchen Kombination vermieden werden.with the coverage of the cooling requirements of the separation apparatus and thus the inevitable breakdowns such a combination should be avoided.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Kondensation der überschüssigen Produktmenge durch Wärmeaustausch mit einem dabei verdampfenden, tiefer als das Produkt siedenden, getrennt gespeicherten, verflüssigten Hilfsfluidum und die Wiederverdampfung des Produktes durch Wärmeaustausch mit dem gleichen, jedoch gasförmig unter einem erhöhten Druck befindlichen und dabei kondensierenden Hilfsfluidum erfolgt, worauf das kondensierte Hilfsfluidum zur Wiederverwendung bei der Kondensation der überschüssigen Produktmenge gespeichert wird.This is achieved by the condensation of the excess amount of product through heat exchange with an evaporating, boiling lower than the product, separately stored, liquefied Auxiliary fluid and the re-evaporation of the product by heat exchange with the same auxiliary fluid, however, which is in gaseous form under an increased pressure and thereby condensing takes place, whereupon the condensed auxiliary fluid for reuse in the condensation of the excess amount of product is stored.
Es ist vorteilhaft, als Hilfsfluidum ein Trennprodukt der Gasgemischzerlegungsanlage, insbesondere Stickstoff oder Luft oder auch ein Gemisch dieser Medien, zu verwenden.It is advantageous to use a separation product from the gas mixture separation plant as the auxiliary fluid, in particular Nitrogen or air or a mixture of these media to be used.
Das Hilfsfluidum dient dazu, bei vermindertem Bedarf den überschüssigen Anteil des fortlaufend in gleichbleibender Menge anfallenden gasförmigen gewünschten Produktes zu verflüssigen, wobei das HHfsfluidtim verdampft, und in Zeiten erhöhten Bedarfs den gespeicherten Anteil des gewünschten Produktes wieder zu verdampfen, wobei das Hilfsfluidum sich seinerseits verflüssigt und sein Kälteinhalt für eine spätere Speicherungsverflüssigung wieder zur Verfügung steht. Diese doppelte Funktion kann das Hilfsfluidum durch Anwendung der Maßregel erfüllen, daß man seine Siede- oder Kondensationstemperatur je nach Bedarf durch Einstellung des darauf lastenden Druckes verändert. Zur Verflüssigung beispielsweise von Sauerstoff wird sein Siedepunkt unterhalb des Kondensationspunkts des Sauerstoffs eingestellt, während man zur Verdampfung des Sauerstoffs seinen Kondehsationspunkt oberhalb der Verdampfungstemperatur des Sauerstoffs einstellt. Durch Anwendung dieser Maßregel kan das gleiche Hilfsfluidum sowohl die Verflüssigung wie auch die Verdampfung des gewünschten Produkts bewirken, denn bei einem indirekten Wärmeaustausch muß immer dasjenige Produkt in Dampfform übergehen, dessen Siedepunkt unterhalb dem des anderen Produkts liegt. Das Problem der Energiespeicherung für die Verflüssigung und Verdampfung des zu speichernden gewünschten Produkts wird auf diese Weise vorteilhaft gelöst, und das Verfahren besitzt eine außerordentliche Anpassungsfähigkeit und Speicherungskapazität bei überraschend geringem zusätzlichen Apparaturbedarf.The auxiliary fluid is used to keep the excess of the continuously in to liquefy a constant amount of gaseous desired product, whereby the HHfsfluidtim evaporates, and in times of increased demand to evaporate the stored portion of the desired product again, the auxiliary fluid in turn liquefied and its cold content again for later storage liquefaction Available. The auxiliary fluid can fulfill this double function by applying the measure that its boiling or condensation temperature as required by setting the the pressure on it changed. Its boiling point is used to liquefy oxygen, for example set below the condensation point of oxygen while going for evaporation of the oxygen has its condensation point above the vaporization temperature of the oxygen adjusts. By applying this rule, the same auxiliary fluid can be used for both liquefaction as well as the evaporation of the desired product, because with an indirect heat exchange that product must always pass into vapor form whose boiling point is below that of the other Product lies. The problem of energy storage for liquefaction and evaporation of the too The desired product to be stored is advantageously achieved in this way, and the method possesses extraordinary adaptability and storage capacity with surprisingly little additional Equipment requirements.
Das Verfahren ermöglicht den stetigen Betrieb der Zerlegungsanlage mit einer Leistung, welche dem durchschnittlichen Bedarf an dem Produkt entspricht, wobei die überschüssige Erzeugung während der Zeiten geringeren oder fehlenden Bedarfs als Flüssigkeit gespeichert wird, so daß man also keinen ausgedehnten und kostspieligen Speicherraum vorsehen muß. Die erforderliche zusätzliche Ausrüstung besteht im wesentlichen aus Behältern für die Lagerung des verflüssigten Produkts und des verflüssigten Hilf sfluidums, einem Kompressor und Wärmeaustauschern für das Hilfsfluidum sowie einem Verflüssiger für das Produkt.The process enables the cutting plant to operate continuously with an output that is equal to the corresponds to the average demand for the product, with the excess production during the Times when there is less or no need is stored as liquid, so that there is no extended and provide expensive storage space. The required additional equipment exists essentially consisting of containers for the storage of the liquefied product and the liquefied auxiliary fluid, a compressor and heat exchangers for the auxiliary fluid and a condenser for the Product.
Die Erfindung soll nunmehr in der Form eines Beispiels beschrieben werden, und zwar für den Fall einer Luftzerlegungsanlage, welche gasförmigen Sauerstoff in einem Zeitraum von 8 Stünden bei einer Tagesleistung von 300 t zu liefern hat, wobei der erwähnte Zeitraum von 8 Stunden mit einem solchen von 4 Stunden abwechselt, während deren kein Bedarf vorhanden ist.The invention will now be described, by way of example, for the case an air separation plant, which produces gaseous oxygen in a period of 8 hours at a Has to deliver a daily output of 300 t, whereby the mentioned period of 8 hours with such alternates from 4 hours during which there is no need.
Der Erfindung zufolge soll die Leistung der Luftzerlegungsanlage lediglich dem durchschnittlichen
Bedarf entsprechen, d. h. also einer Tagesleistung von 200 t; außerdem soll dabei die Anlage dauernd in
Betrieb gehalten werden,
ίο Während der vier Stunden fehlenden Bedarfs muß eine Menge von 200 · ^ = 33Vs t Sauerstoff bei
einer Tagesleistung von 200 t täglich verflüssigt werden, wohingegen während der 8 Stunden des Bedarfes
diese 33Vs t bei einer Leistung von 1001 täglich wieder verdampft werden müssen.According to the invention, the performance of the air separation plant should only correspond to the average requirement, ie a daily output of 200 t; In addition, the system should be kept in operation at all times,
ίο During the four hours of missing demand, an amount of 200 · ^ = 33Vs t oxygen must be liquefied with a daily output of 200 t, whereas during the 8 hours of demand these 33Vs t have to be vaporized again with an output of 1001 daily.
Wenn die Luftzerlegungsanlage gleichzeitig mit dem Sauerstoff eine angemessene Menge trockenen Stickstoffs erzeugt, dann kann der letztere als das Hilfsfluidum zur Wärmeübertragung verwendet werden.When the air separation unit is drying an adequate amount of oxygen at the same time Generates nitrogen, then the latter can be used as the auxiliary fluid for heat transfer will.
1 Wahlweise kann der Stickstoff durch Luft ergänzt werden, oder es kann auch Luft allein als das Hilfsfluidum verwendet werden. Dann kann unter bestimmten Verhältnissen das Trocknen der Luft und die Entfernung des Kohlenoxyds aus derselben notwendig werden. 1 Optionally, the nitrogen can be supplemented with air, or air alone can also be used as the auxiliary fluid. Then, under certain circumstances, it may be necessary to dry the air and remove the carbon dioxide from it.
Zu Beginn des Betriebes muß eine anfängliche Menge von etwa 33Vs t flüssigen Sauerstoffs für den hier betrachteten Fall zur Verfügung stehen; diese Menge wird entweder von der Luftzerlegungsanlage selbst erzeugt oder von einer Quelle außerhalb der Anlage zugeführt. Während der 8stündigen Bedarfsperiode wird dieser flüssige Sauerstoff in einem Wärmeaustauschersystem verdampft, und zwar durch eine äquivalente Menge verdichteten Stickstoffs, welcher hierbei verflüssigt und als Flüssigkeit gespeichert wird.At the start of operation, an initial amount of about 33Vs t of liquid oxygen must be used for the case considered here are available; this amount is either from the air separation unit self-generated or supplied from a source outside the plant. During the 8 hour demand period, this liquid oxygen becomes in one Heat exchanger system evaporates by an equivalent amount of compressed nitrogen, which is liquefied and stored as a liquid.
Dieser verdampfte Sauerstoff wird dem Sauerstoff beigemischt, welcher in der Luftzerlegungsanlage in zeitlich konstanter Menge erzeugt wird.This vaporized oxygen is mixed with the oxygen, which is in the air separation plant in time constant amount is generated.
Während der 4 Stunden, in welchen kein Bedarf an Sauerstoff besteht, wird der verflüssigte Stickstoff dazu verwendet, 33Vs t gasförmigen Sauerstoffs in einem anderen Wärmeaustauscher zu kondensieren; dieser Sauerstoff wird dann in einem Behälter für flüssigen Sauerstoff aufbewahrt.During the 4 hours in which there is no need for oxygen, the nitrogen is liquefied used to condense 33Vs t of gaseous oxygen in another heat exchanger; this oxygen is then stored in a container for liquid oxygen.
Der Druck, welchen der Stickstoff haben muß, um den flüssigen Sauerstoff zu verdampfen, hängt von dem Druck ab, unter welchem der Sauerstoff abzugeben ist. Wird der Sauerstoff unter Druck erzeugt oder verlangt, dann könnte die Verdampfung des flüssigen Stickstoffs — falls es gewünscht wird — unter erhöhtem Druck erfolgen, jedoch muß in allen Fällen der Kondensationsdruck des Stickstoffs oder eines sonstigen Hilfsfluidums den Verdampfungsdruck desselben überschreiten. The pressure which the nitrogen must have in order to vaporize the liquid oxygen depends on the pressure under which the oxygen is to be released. The oxygen is generated under pressure or requested, then the evaporation of the liquid nitrogen could - if so desired - take place under increased pressure, but in all cases the condensation pressure of nitrogen or of another auxiliary fluid exceed the evaporation pressure of the same.
Wenn eine Lagerung des flüssigen Sauerstoffs und des flüssigen Stickstoffs bei Atmosphärendruck vorgezogen wird, während der Sauerstoff bei höherem Druck erzeugt oder verlangt wird, können Flüssigkeitspumpen am Auslaß der Behälter den flüssigen Sauerstoff und — falls es erforderlich ist — auch den flüsigen Stickstoff auf den verlangten Druck bringen.If storage of liquid oxygen and liquid nitrogen at atmospheric pressure is preferred liquid pumps can be used while the oxygen is being generated or demanded at higher pressure at the outlet of the container the liquid oxygen and - if necessary - also the bring liquid nitrogen to the required pressure.
In diesem Falle und um die plötzlichen Verluste, die bei der Entspannung des unter hohem Druck stehenden verflüssigten Stickstoffs auf den niedrigeren Speicherdruck entstehen, auszugleichen, wird Vorzugs-In this case and about the sudden losses that occur in the relaxation of the high pressure Liquefied nitrogen to compensate for the lower storage pressure is preferred
weise ein Hochdruck-Niederdruck-Wärraeaustauscher parallel zu dem Verdampfer flüssigen Sauerstoffs angeordnet.wise a high-pressure-low-pressure heat exchanger arranged parallel to the evaporator of liquid oxygen.
Sollte die Kältemenge, welche bei der Entspannung des verdichteten Hilfsfluidums auf den Speicherungs- oder Verdampfungsdruck erzeugt wird, nicht ausreichen, um die Verdampfungsverluste aus den Flüssigkeitsvorratsbehältern zu decken,!dann kann die erforderliche zusätzliche Kältemenge aus der Zerlegungsvorrichtung selbst geliefert werden, beispielsweise durch die stetige Erzeugung einer kleinen Fraktion des Sauerstoffes im flüssigen Zustande.Should the amount of cold, which during the expansion of the compressed auxiliary fluid on the storage or evaporation pressure is generated, are not sufficient to remove the evaporation losses from the To cover liquid storage tanks,! Then the required additional amount of cold can be obtained from the dismantling device be supplied by themselves, for example through the continuous generation of a small Fraction of oxygen in the liquid state.
Obwohl in dem vorhergehenden Beispiel die Erfindung für den schwierigen Fall eines in Zeitabständen auftretenden Bedarfs beschrieben wurde, so ist dieselbe doch in gleicher Weise auch für einen sich um eine Grundbelastung bewegenden schwankenden Bedarf geeignet, wobei die für den jeweiligen Bedarf zu hohe oder zu niedrige Erzeugung durch eine Verflüssigung des Produkts bzw. durch eine Verdampfung gespeicherten flüssigen Produkts ausgeglichen werden kann, und zwar selbsttätig.Although in the previous example the invention for the difficult case of one at time intervals when the need arises, it is also in the same way for one suitably fluctuating needs moving around a base load, with those for the respective Demand too high or too low generation through liquefaction of the product or through a Evaporation stored liquid product can be compensated for, automatically.
Die Erfindung ist nicht auf den Fall der soeben beschriebenen Luftzerlegungsanlage beschränkt; sie kann in gleicher Weise Anwendung bei einer Anlage finden, welche gleichzeitig Äthylen und Methan erzeugt und bei welcher der Bedarf an Äthylen schwankend ist oder in gewissen Zeitabständen auftritt. In diesem Falle wäre Methan das geeignete Hilfsfluidum. The invention is not limited to the case of the air separation plant just described; she can be used in the same way in a plant that produces ethylene and methane at the same time and in which the demand for ethylene fluctuates or occurs at certain time intervals. In in this case methane would be the appropriate auxiliary fluid.
Eine Ausführungsform der Erfindung soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben werden; sie ist ein Fließbild einer Luftzerlegungsanlage, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann.An embodiment of the invention will now be described with reference to the drawing will; it is a flow diagram of an air separation plant, which according to the inventive method can be operated.
Der mit 1 bezeichnete Luftzerlegungsapparat ist von üblicher Bauart und erzeugt gasförmigen Sauerstoff, welcher durch eine Rohrleitung 2 abgeführt wird. Der Stickstoff verläßt den Apparat als Abfallprodukt durch eine Rohrleitung 3.The air separation apparatus denoted by 1 is of conventional design and generates gaseous oxygen, which is discharged through a pipe 2. The nitrogen leaves the apparatus as a waste product through a pipe 3.
Der Zerlegungsapparat 1 wird stetig betrieben, wobei gasförmiger Sauerstoff mit einer Leistung, die dem durchschnittlichen Bedarf entspricht, erzeugt wird. Ist der Bedarf an Sauerstoff nur gering oder überhaupt nicht vorhanden, dann strömt der erzeugte Sauerstoffüberschuß aus der Rohrleitung! durch eine Zweigleitung 4 in einen Verflüssiger 5, wo der Sauerstoff kondensiert wird durch den Wärmeaustausch mit flüssigem Stickstoff, welcher einem Speichergefäß 6 mittels einer mit dem Regulierventil la versehenen Rohrleitung? entnommen wird. Der auf diese Weise verdampfte Stickstoff strömt durch eine Rohrleitung 8 ins Freie oder wird in die Rohrleitung 3 zurückgeleitet; der auf diese Weise erzeugte flüssige Sauerstoff wird in einem Speichergefäß 9 aufbewahrt.The decomposition apparatus 1 is operated continuously, with gaseous oxygen being generated with an output which corresponds to the average requirement. If there is little or no oxygen requirement, the generated excess oxygen flows out of the pipeline! through a branch line 4 into a condenser 5, where the oxygen is condensed by the heat exchange with liquid nitrogen, which a storage vessel 6 by means of a pipeline provided with the regulating valve la? is removed. The nitrogen evaporated in this way flows through a pipe 8 into the open or is returned to the pipe 3; the liquid oxygen generated in this way is stored in a storage vessel 9.
Während der Zeiten, in denen der Bedarf an Sauerstoff den durchschnittlichen Bedarf übersteigt, wird der von dem Luftzerlegungsapparat 1 erzeugte Sauerstoff ergänzt durch gasförmigen Sauerstoff, den man durch Verdampfen des in dem Gefäß 9 gespeicherten flüssigen Sauerstoffs bekommt. Dem Gefäß wird der flüssige Sauerstoff mittels einer Rohrleitung 10 entnommen und durch eine Pumpe 11 durch einen Verdampfer 12 hindurchgedrückt, in welchem der flüssige Sauerstoff durch Wärmeaustausch mit verdichtetem gasförmigem Stickstoff, wie nachstehend beschrieben, verdampft wird. Der so erzeugte gasförmige Sauerstoff gelangt über eine Rohrleitung 13 in die Rohrleitung 2.During the times when the demand for oxygen exceeds the average demand, the oxygen generated by the air separation apparatus 1 is supplemented by gaseous oxygen, the obtained by evaporating the liquid oxygen stored in the vessel 9. The vessel the liquid oxygen is withdrawn by means of a pipe 10 and by a pump 11 pushed through an evaporator 12, in which the liquid oxygen by heat exchange is vaporized with compressed gaseous nitrogen as described below. The so The gaseous oxygen generated reaches the pipeline 2 via a pipeline 13.
Ein Teil der trockenen gasförmigen Stickstofffraktion, welche den Luftzerlegungsapparat 1 durch die Leitung 3 hindurch verläßt, wird durch eine Zweigleitung 14 abgezogen, in einem Kompressor 15 verdichtet und dann in zwei Ströme geteilt. Der größere dieser Ströme geht durch den Verdampfer 12, wo er dazu dient, den gespeicherten flüssigen Sauerstoff zu verdampfen, wobei der Stickstoff selbst verflüssigt wird. Der verflüssigte Stickstoff wird durch ein Ventil 16 hindurch in einen Abschneider 17 entspannt, in welchem der während der Entspannung gebildete Stickstoffdampf von der Flüssigkeit getrennt wird. Der Dampf strömt dann durch einen Wärmeaustauscher 18 im Wärmeaustausch mit dem kleineren Strom verdichteten Stickstoffs, welcher hernach durch ein Ventil 19 hindurch in den Abscheider entspannt wird. Der den Wärmeaustauscher 18 verlassende Niederdruck-Stickstoffdampf kehrt durch die Rohrleitung 20 oberhalb des Kompressors 15 in die Rohrleitung 14 zurück.Part of the dry gaseous nitrogen fraction that passes through the air separation apparatus 1 Leaving line 3 through it is withdrawn through a branch line 14, in a compressor 15 condensed and then divided into two streams. The larger of these flows goes through the evaporator 12, where it serves to vaporize the stored liquid oxygen, with the nitrogen itself is liquefied. The liquefied nitrogen is expanded through a valve 16 into a separator 17, in which the nitrogen vapor formed during the relaxation is separated from the liquid will. The steam then flows through a heat exchanger 18 in heat exchange with the smaller stream of compressed nitrogen, which afterwards through a valve 19 into the separator is relaxed. The low pressure nitrogen vapor exiting the heat exchanger 18 sweeps through the pipe 20 above the compressor 15 back into the pipe 14.
Als eine Alternative und um eine Kraftersparnis zu erzielen, kann der Abscheider 17 mit einem Zwischendruck betrieben werden, wobei dann die Stickstoffdämpfe in eine höhere Stufe des Stickstoffkompressors zurückgeleitet werden.As an alternative and in order to save power, the separator 17 can be provided with a Intermediate pressure are operated, in which case the nitrogen vapors in a higher stage of the nitrogen compressor be returned.
Der flüssige Stickstoff aus dem Abscheider 17 gelangt dann durch eine mit einem Regulierventil 22 versehene Rohrleitung 21 in das Speichergefäß 6, wo er gespeichert wird, um in einem späteren Zeitraum verminderten oder fehlenden Bedarfs zur Kondensation überschüssigen Sauerstoffs verwendet zu werden.The liquid nitrogen from the separator 17 then passes through a regulating valve 22 provided pipeline 21 into the storage vessel 6, where it is stored to be used in a later period reduced or absent need to be used for condensation of excess oxygen.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB42413/59A GB890458A (en) | 1959-12-14 | 1959-12-14 | Low temperature separation of gas mixtures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1186478B true DE1186478B (en) | 1965-02-04 |
Family
ID=10424302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEB60462A Pending DE1186478B (en) | 1959-12-14 | 1960-12-12 | Process for the removal of a gaseous separation product from a cryogenic gas mixture separation plant |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3058315A (en) |
| DE (1) | DE1186478B (en) |
| GB (1) | GB890458A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1551557A1 (en) * | 1966-03-25 | 1970-04-02 | Air Liquide | Process for producing a gas with a variable flow rate |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3273349A (en) * | 1965-02-15 | 1966-09-20 | Air Reduction | Variable demand air rectification plant with recycle |
| US3271967A (en) * | 1965-02-19 | 1966-09-13 | Phillips Petroleum Co | Fluid handling |
| NL131575C (en) * | 1965-04-30 | |||
| DE2139586C2 (en) * | 1971-08-06 | 1973-05-03 | Linde Ag | Process and system for liquefying and re-evaporation of natural gas or methane |
| GB1530785A (en) * | 1975-08-07 | 1978-11-01 | British Steel Corp | Scrap treatment |
| US4627243A (en) * | 1985-09-26 | 1986-12-09 | Union Carbide Corporation | Gas supply system for variable demand application |
| US5060480A (en) * | 1990-10-30 | 1991-10-29 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and apparatus for the liquefaction of a flow of gaseous oxygen |
| US5152149A (en) * | 1991-07-23 | 1992-10-06 | The Boc Group, Inc. | Air separation method for supplying gaseous oxygen in accordance with a variable demand pattern |
| CN1071444C (en) * | 1992-02-21 | 2001-09-19 | 普拉塞尔技术有限公司 | Cryogenic air separation system for producing gaseous oxygen |
| FR2704632B1 (en) * | 1993-04-29 | 1995-06-23 | Air Liquide | PROCESS AND PLANT FOR SEPARATING AIR. |
| DE19526785C1 (en) * | 1995-07-21 | 1997-02-20 | Linde Ag | Method and device for the variable production of a gaseous printed product |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE564694A (en) * | 1957-02-13 | |||
| DE935196C (en) * | 1951-08-27 | 1955-11-17 | British Oxygen Co Ltd | Method for delivering a gas |
| DE1103947B (en) * | 1959-09-11 | 1961-04-06 | Linde Eismasch Ag | Process and device for gas separation in the event of large load fluctuations |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2685181A (en) * | 1952-04-30 | 1954-08-03 | Emily C Schlitt | Separation of the constituents of gaseous mixtures |
| BE525287A (en) * | 1953-03-24 | 1900-01-01 | ||
| GB798584A (en) * | 1956-12-18 | 1958-07-23 | Union Carbide Corp | Process and apparatus for separating gas mixtures |
-
1959
- 1959-12-14 GB GB42413/59A patent/GB890458A/en not_active Expired
-
1960
- 1960-12-12 DE DEB60462A patent/DE1186478B/en active Pending
- 1960-12-13 US US75580A patent/US3058315A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE935196C (en) * | 1951-08-27 | 1955-11-17 | British Oxygen Co Ltd | Method for delivering a gas |
| BE564694A (en) * | 1957-02-13 | |||
| DE1103947B (en) * | 1959-09-11 | 1961-04-06 | Linde Eismasch Ag | Process and device for gas separation in the event of large load fluctuations |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1551557A1 (en) * | 1966-03-25 | 1970-04-02 | Air Liquide | Process for producing a gas with a variable flow rate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB890458A (en) | 1962-02-28 |
| US3058315A (en) | 1962-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1551562C3 (en) | Process for obtaining a methane-rich pressurized liquid from liquefied natural gas | |
| EP0842385A1 (en) | Method and device for the production of variable amounts of a pressurized gaseous product | |
| DE3706733C2 (en) | ||
| DE1186478B (en) | Process for the removal of a gaseous separation product from a cryogenic gas mixture separation plant | |
| DE1182256B (en) | Process for liquefying natural gas | |
| DE1122560B (en) | Process for the decomposition of a natural gas consisting of methane and higher-boiling hydrocarbons | |
| DE2204376A1 (en) | Thermal cycle process for compressing a fluid by expanding another fluid | |
| DE2646690A1 (en) | Oxygen and steam mixer for cellulose bleaching - has air fractionating plant supplying liquid oxygen to steam nozzle | |
| EP4179269A1 (en) | Method and system for separating a feed flow | |
| DE60308778T2 (en) | Process for the short-term supply of a substitute gas for maintaining the production level of a gas from a cryogenic separation plant | |
| DE1056633B (en) | Process for the separation of air into its components by liquefaction and rectification | |
| DE1099563B (en) | Process for regulating the cooling requirement of a system for the separation of a gas mixture by rectification at low temperature | |
| WO1989012201A1 (en) | Process plant | |
| DE102016002225A1 (en) | Process and apparatus for cryogenic synthesis gas separation | |
| DE4415747A1 (en) | Method and device for the low-temperature separation of air | |
| DE3113093A1 (en) | "COOLING PROCESS FOR RECOVERY OR FRACTIONATION OF A MIXTURE MADE OF BUTANE AND PROPANE MIXTURES CONTAINING NATURAL GAS" | |
| EP1674140A1 (en) | Process and device for partial condensation | |
| DE2430930A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR GAS COOLING | |
| DE19940371A1 (en) | Method and device for extracting carbon dioxide from exhaust gases | |
| DE1250848B (en) | Method and device for the low-temperature decomposition of air with fluctuations in oxygen decrease | |
| DE1272942B (en) | Process for the purification of high pressure dry natural gas | |
| DE628195C (en) | Procedure for withdrawing pressurized liquid gases or gas mixtures | |
| DE2417455A1 (en) | PROCESS AND DEVICE FOR LIQUIFYING A FLOWING GAS OR STEAM MIXTURE | |
| DE2754892A1 (en) | Liquefaction and storage of natural gas - using successive compression and cooling stages while ensuring that limit of solubility of higher boiling components is not exceeded | |
| DE102021117030B4 (en) | Gas mixture separation system and method for separating at least one main fluid from a gas mixture |