DE19725821A1 - Air separation process - Google Patents

Air separation process

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Abstract

Air separation process in which a portion (103) of the air is fed into a high pressure/low pressure column (130,230) and another portion (403) is passed into a second high/low pressure column (430,530). The two sections (130,230) of the first column are related through a heat exchange (119) whilst in the second column (430,530) the sections are related through heat exchange (419). Column (430,530) operates under a lower pressure than column (130,230). Oxygen is withdrawn as product at (201,202) in the first and at (501,502) in the second column from the low-pressure sections. A coarse oxygen fraction (112) is withdrawn from the first column at (130) and passed partially to an intermediate pressure column (330). Sump product from (330) is passed to the low-pressure sections (230,530) of the two columns. Also claimed is the plant for this process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Destilliersystem, das eine erste Hochdrucksäule, eine Mitteldrucksäule und eine erste Niederdrucksäule, die mit der ersten Hochdrucksäule in Wärmeaustauschbeziehung steht, aufweist, wobei ein erster Teil der Einsatzluft in die erste Hochdrucksäule eingeleitet, in der ersten Hochdrucksäule eine erste Rohsauerstofffraktion gewonnen und mindestens zum Teil in die Mitteldrucksäule eingeführt wird, wobei der Mitteldrucksäule eine zweite Rohsauerstofffraktion entnommen und einer Säule des Destilliersystems zugeleitet wird und wobei der Niederdrucksäule ein erstes Sauerstoffprodukt entnommen wird.The invention relates to a method for the low temperature decomposition of air in one Distillation system, which includes a first high pressure column, a medium pressure column and a first Low pressure column, which is in heat exchange relationship with the first high pressure column stands, wherein a first part of the feed air in the first high-pressure column introduced, obtained in the first high pressure column, a first crude oxygen fraction and at least partially introduced into the medium-pressure column, wherein the Medium pressure column taken a second Rohsauerstofffraktion and a column of the Destilliersystems is fed and wherein the low-pressure column is a first Oxygen product is removed.

Die Bezeichnungen der Säulen werden hier so verwendet, daß im Betrieb der Anlage der Druck der Mitteldrucksäule zwischen dem Druck über dem Sumpf der Niederdrucksäule und dem Druck am Kopf der Hochdrucksäule liegt. Die Wärmeaustauschbeziehung kann beispielsweise durch die Ausbildung von erster Hochdrucksäule und erster Niederdrucksäule als Doppelsäule mit Hauptkondensator zwischen Kopf der Hochdrucksäule und Sumpf der Niederdrucksäule ausgebildet sein. Auch andere Realisierungen der Wärmeaustauschbeziehung sind möglich, zum Beispiel mit getrennten Kolonnen und/oder mit Kopfkühlung der ersten Hochdrucksäule mittels einer Zwischenflüssigkeit von oberhalb des Sumpfes der Niederdrucksäule.The names of the columns are used here in such a way that during operation of the plant the pressure of the medium pressure column between the pressure above the sump of the Low pressure column and the pressure at the top of the high pressure column is. The Heat exchange relationship, for example, by the formation of the first High pressure column and first low pressure column as a double column with main condenser be formed between the head of the high pressure column and the bottom of the low pressure column. Other realizations of the heat exchange relationship are possible, too Example with separate columns and / or with head cooling of the first High pressure column by means of an intermediate liquid from above the bottom of the Low-pressure column.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus EP 768503 A2 bekannt. Die gegenüber einem konventionellen Zweisäulenverfahren zusätzliche Mitteldrucksäule dient zur weiteren Vortrennung von Rohsauerstoff aus der Hochdrucksäule, insbesondere in Verbindung mit Direkteinspeisung eines Teils der Luft in die Mitteldrucksäule. Dieses Verfahren ist energetisch günstig, kann aber in seiner Effizienz weiter gesteigert werden.A method of the type mentioned is known from EP 768503 A2. The compared to a conventional two-column method additional medium-pressure column serves for further pre-separation of raw oxygen from the high-pressure column, in particular in connection with the direct injection of part of the air into the Medium pressure column. This process is energetically favorable, but can in its Efficiency can be further increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, die energetisch besonders günstig arbeiten, insbesondere dann, wenn zwei Sauerstoffprodukte unterschiedlicher Reinheit gewonnen werden sollen.The invention is based on the object, a method of the type mentioned and to provide a corresponding device, the energy particularly favorable  work, especially if two oxygen products of different purity to be won.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Destilliersystem eine zweite Hochdrucksäule, die unter einem niedrigeren Druck als die erste Hochdrucksäule betrieben wird, und eine zweite Niederdrucksäule aufweist, die mit der zweiten Hochdrucksäule in Wärmeaustauschbeziehung steht, wobei ein zweiter Teil der Einsatzluft in die zweite Hochdrucksäule eingeleitet und in der zweiten Niederdrucksäule ein zweites Sauerstoffprodukt gewonnen wird.This object is achieved in that the distillation system a second High pressure column, which is at a lower pressure than the first high pressure column is operated, and a second low-pressure column having, with the second High pressure column is in heat exchange relationship, with a second part of the Feed air introduced into the second high-pressure column and in the second Low pressure column a second oxygen product is obtained.

Die Einsatzluft wird vor der Einleitung in die Destilliersäulen durch übliche Maßnahmen verdichtet, gereinigt und abgekühlt.The feed air is prior to discharge into the distillation columns by conventional means compacted, cleaned and cooled.

Die zweite Hochdrucksäule, die zweite Niederdrucksäule und die Wärmeaustauschbeziehung zwischen ihnen können ähnlich wie die erste Hochdrucksäule und die erste Niederdrucksäule ausgebildet sein, also beispielsweise als Doppelsäule mit einem Hauptkondensator, in dem Kopfgas aus der zweiten Hochdrucksäule gegen verdampfende Sumpfflüssigkeit aus dem Sumpf der Niederdrucksäule verdampft wird. Die Kopfkühlung der Mitteldrucksäule erfolgt vorzugsweise durch Verdampfung mindestens eines Teils der zweiten Rohsauerstofffraktion, die normalerweise als Sumpfprodukt der Mitteldrucksäule anfällt. Der dabei entstandene Dampf kann beispielsweise in der ersten und/oder der zweiten Niederdrucksäule weiter zerlegt werden.The second high-pressure column, the second low-pressure column and the Heat exchange relationship between them can be similar to the first one High pressure column and the first low-pressure column be formed, so for example as a double column with a main condenser, in the head gas from the second High pressure column against vaporizing bottoms liquid from the bottom of the Low pressure column is evaporated. The head cooling of the medium-pressure column takes place preferably by evaporation of at least a portion of the second Crude oxygen fraction, which is normally the bottom product of the medium-pressure column accrues. The resulting steam can, for example, in the first and / or the second low-pressure column are further decomposed.

Der energetische Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert daher, daß jede der beiden Wärmeaustauschbeziehungen zwischen einer Hochdrucksäule und einer Niederdrucksäule optimal an das entsprechende Sauerstoffprodukt angepaßt werden kann.The energetic advantage of the method according to the invention therefore results that each the two heat exchange relationships between a high pressure column and a Low pressure column can be optimally adapted to the corresponding oxygen product can.

Vorzugsweise ist die Sauerstoffkonzentration des zweiten Sauerstoffprodukts geringer als diejenige des ersten Sauerstoffprodukts. Ist die Erfindung beispielsweise durch zwei konventionelle Doppelsäulen mit Abzug der Sauerstoffprodukte vom Sumpf der Niederdrucksäulen realisiert, kann die Temperatur auf der Kondensationsseite des Hauptkondensators am Kopf der zweiten Hochdrucksäule auch bei gleichem Kopfdruck der beiden Niederdrucksäulen niedriger als bei der ersten Hochdrucksäule gewählt werden. Durch den entsprechend geringeren Betriebsdruck der zweiten Hochdrucksäule kann der zweite Teil der Luft bei einem niedrigeren Druck als der erste Teil in die Rektifikation (zweite Hochdrucksäule) eingeführt werden. Es braucht daher weniger Verdichtungsarbeit verrichtet zu werden, beziehungsweise es kann Energie aus höher verdichteter Luft zurückgewonnen werden.Preferably, the oxygen concentration of the second oxygen product is lower as that of the first oxygen product. The invention is for example by two conventional double columns with deduction of the oxygen products from the bottom of the Low pressure columns realized, the temperature on the condensation side of the Main condenser at the top of the second high-pressure column even at the same Head pressure of the two low-pressure columns lower than in the first high-pressure column to get voted. Due to the correspondingly lower operating pressure of the second High pressure column can be the second part of the air at a lower pressure than the  first part in the rectification (second high-pressure column) are introduced. It takes Therefore, less compression work can be done, or it can Energy from higher-density air to be recovered.

Es ist günstig, wenn ein dritter Teil der Einsatzluft arbeitsleistend entspannt und der ersten und/oder der zweiten Niederdrucksäule zugeführt wird. Dadurch kann Kälte für den Ausgleich von Austauschverlusten und gegebenenfalls für die Verflüssigung von Produkten gewonnen werden. Die dabei gewonnene mechanische Energie wird vorzugsweise zur Verdichtung des dritten Teils der Einsatzluft stromaufwärts der arbeitsleistenden Entspannung eingesetzt, beispielsweise durch mechanische Kopplung der Entspannungsmaschine an einen Verdichter.It is favorable if a third part of the feed air works to relax and the first and / or the second low-pressure column is supplied. This can be cold for the compensation of exchange losses and, where appropriate, the liquefaction of Products are obtained. The resulting mechanical energy is preferably for the compression of the third part of the feed air upstream of the used work-relaxing relaxation, for example by mechanical Coupling of the expansion machine to a compressor.

Vorzugsweise wird die Mitteldrucksäule auch zur Vorzerlegung von Luft eingesetzt, indem ein vierter Teil der Einsatzluft direkt in die Mitteldrucksäule eingeleitet wird. Die Einspeisung in die Mitteldrucksäule findet insbesondere unterhalb der Einspeisestelle der ersten Rohsauerstofffraktion statt. (Diese Maßnahme ist auch ohne die Direkteinspeisung von Luft in die Mitteldrucksäule und/oder in die Niederdrucksäulen von Vorteil.)Preferably, the medium-pressure column is also used for pre-decomposition of air, by introducing a fourth part of the feed air directly into the medium-pressure column. The Infeed into the medium-pressure column takes place in particular below the feed point the first raw oxygen fraction. (This measure is also without the Direct injection of air into the medium-pressure column and / or into the low-pressure columns advantageous.)

Es ist günstig, wenn die gesamte Einsatzluft auf einen ersten Druck verdichtet wird, der unterhalb des Betriebsdrucks der ersten Hochdrucksäule und insbesondere unterhalb des Betriebsdrucks der zweiten Hochdrucksäule liegt, und der erste und gegebenenfalls der zweite Teil von dem ersten Druck aus weiterverdichtet werden. Dies ist energetisch günstiger als die Verdichtung der Gesamtluft auf den höchsten in den Säulen des Destilliersystems herrschenden Druck und die anschließende Entspannung von Teilen der Einsatzluft. Vorzugsweise ist der erste Druck gleich dem Druck der Mitteldrucksäule (plus Leitungs- und ähnliche Verluste).It is favorable if the total feed air is compressed to a first pressure, the below the operating pressure of the first high-pressure column and in particular is below the operating pressure of the second high pressure column, and the first and optionally, the second part is further compressed from the first pressure. This is energetically more favorable than the compression of the total air to the highest in The pressure prevailing in the columns of the distillation system and the subsequent pressure Relaxation of parts of the feed air. Preferably, the first pressure is equal to Pressure of the medium-pressure column (plus line and similar losses).

Die Reinigung der gesamten Einsatzluft, insbesondere zur Entfernung von Wasser und Kohlendioxid, findet vorzugsweise bei diesem ersten Druck statt.The cleaning of the entire feed air, especially for the removal of water and Carbon dioxide, preferably takes place at this first pressure.

Eine argonhaltige Fraktion aus der ersten und/oder zweiten Niederdrucksäule kann in einer Rohargonsäule in Rohargon und in eine sauerstoffhaltige Restflüssigkeit zerlegt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich damit eine besonders hohe Argonausbeute erreichen. An argon-containing fraction from the first and / or second low-pressure column can in a crude argon column in crude argon and decomposed into an oxygen-containing residual liquid become. In the method according to the invention can thus be a particularly high Reach argon yield.  

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 8 bis 12.The invention also relates to a device according to claims 8 to 12th

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention and further details of the invention are described below explained in more detail in an embodiment shown in the drawing.

Einsatzluft 1 wird nach Durchströmen eines Filters 2 in einem Hauptluftverdichter 3 auf einen ersten Druck verdichtet. Bei der Nachkühlung 4 kondensiertes Wasser wird abgeschieden (in 5). Die Gesamtluft 6 wird danach einer Reinigungseinrichtung 7 zugeführt, die vorzugsweise als Molekularsiebanlage ausgebildet ist. Ein erster Teilstrom 102 der gereinigten Gesamtluft 8 wird nach weiterer Verdichtung 101 und Abkühlung in einem Hauptwärmetauscher 9 über Leitung 103 in eine erste Hochdrucksäule 130 eingeleitet und dort in Stickstoff 111 als Kopfgas und eine erste Rohsauerstofffraktion 112 zerlegt. Letztere wird nach Unterkühlung 10 mindestens zum Teil in eine Niederdrucksäule 230 eingeführt (113, 114). Ein Teil 117 des Stickstoffs 111 aus der ersten Hochdrucksäule 130 kann nach Rückerwärmung im Hauptwärmetauscher 9 als Druckprodukt DGAN1 gewonnen werden. Der Rest wird in einem ersten Hauptkondensator 199 gegen verdampfende Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule 230 kondensiert. Das Kondensat 118 wird mindestens teilweise als Rücklauf auf die erste Hochdrucksäule 130 aufgegeben. An einer Zwischenstelle der ersten Hochdrucksäule 130 wird unreiner Stickstoff 119 flüssig abgezogen, unterkühlt (in 10) und über Leitung 120 als Rücklauf auf den Kopf der Niederdrucksäule 230 aufgegeben. Ein erstes Sauerstoffprodukt wird gasförmig (201, GOX1) und/oder flüssig (202, LOX1) am Sumpf der ersten Niederdrucksäule abgezogen. Unreines Stickstoffgas 203 vom Kopf der ersten Niederdrucksäule 230 wird über Leitung 11 zum Hauptwärmetauscher 9 geführt, dort auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und gegebenenfalls als Regeneriergas 12 für die Reinigungseinrichtung 7 verwendet. Der Rest wird abgeblasen (UN2).Feed air 1 is compressed after flowing through a filter 2 in a main air compressor 3 to a first pressure. In the aftercooling 4 condensed water is deposited (in 5 ). The total air 6 is then fed to a cleaning device 7 , which is preferably designed as a molecular sieve. A first partial stream 102 of the purified total air 8 is introduced after further compression 101 and cooling in a main heat exchanger 9 via line 103 into a first high pressure column 130 and separated there into nitrogen overhead gas and 111 as a first Rohsauerstofffraktion 112th The latter is introduced after supercooling 10 at least partially in a low-pressure column 230 ( 113 , 114 ). A portion 117 of the nitrogen 111 from the first high-pressure column 130 can be recovered after reheating in the main heat exchanger 9 as a pressure product DGAN1. The remainder is condensed in a first main condenser 199 against vaporizing bottom liquid of the low-pressure column 230 . The condensate 118 is at least partially abandoned as reflux to the first high pressure column 130 . At an intermediate point of the first high-pressure column 130 , impure nitrogen 119 is withdrawn liquid, supercooled (in 10 ) and fed via line 120 as reflux to the top of the low-pressure column 230 . A first oxygen product is withdrawn in gaseous form ( 201 , GOX1) and / or liquid ( 202 , LOX1) at the bottom of the first low-pressure column. Impure nitrogen gas 203 from the head of the first low-pressure column 230 is fed via line 11 to the main heat exchanger 9 , there warmed to about ambient temperature and optionally used as regeneration gas 12 for the cleaning device 7 . The rest is blown off (UN2).

Ein Teil 115 der unterkühlten ersten Rohsauerstofffraktion 113 wird in eine Mitteldrucksäule 330, deren Betriebsdruck zwischen denjenigen von erster Niederdrucksäule 230 und erster Hochdrucksäule 130 liegt, eingedrosselt (116). In der Mitteldrucksäule 330 fallen eine zweite Rohsauerstofffraktion 304 und stickstoffreiches Kopfgas 305 an. Die zweite Rohsauerstofffraktion 304 wird in 10 unterkühlt und zu einem Teil 306 in den Verdampfungsraum des Kopfkondensators 307 der Mitteldrucksäule 330 entspannt, um Rücklauf 308 für die Mitteldrucksäule zu gewinnen. A portion 115 of the supercooled first crude oxygen fraction 113 is throttled ( 116 ) into a medium-pressure column 330 whose operating pressure is between those of the first low-pressure column 230 and the first high-pressure column 130 . In the medium-pressure column 330 , a second raw oxygen fraction 304 and nitrogen-rich top gas 305 accumulate. The second crude oxygen fraction 304 is subcooled at 10 and expanded to a portion 306 in the vaporization space of the top condenser 307 of the medium pressure column 330 to recover the medium pressure column return 308 .

Ein zweiter Teil 402 der gereinigten Luft 8 wird in 401 auf einen Druck verdichtet, der zwischen den Betriebsdrücken von erster Hochdrucksäule 130 und Mitteldrucksäule 330 liegt, im Hauptwärmetauscher 9 abgekühlt und über Leitung 403 in eine zweiten Hochdrucksäule 430 eingespeist, die analog zur ersten Hochdrucksäule 130 mit einer zweiten Niederdrucksäule 530 verbunden ist. Die Ströme und Einrichtungen der zweiten Doppelsäule 430/530 sind denjenigen der ersten Doppelsäule 130/230 sehr ähnlich. Im einzelnen entsprechen sich folgende Bezugszeichen:
A second part 402 of the purified air 8 is compressed in 401 to a pressure which is between the operating pressures of the first high-pressure column 130 and medium-pressure column 330 , cooled in the main heat exchanger 9 and fed via line 403 into a second high-pressure column 430 , which is analogous to the first high-pressure column 130 is connected to a second low-pressure column 530 . The streams and bodies of the second double column 430/530 are those of the first double column 130/230 very similar. In detail, the following reference numbers correspond:

Erste DoppelsäuleFirst double column Zweite DoppelsäuleSecond double column 199199 499499 111111 411411 112112 412412 113113 413413 114114 414414 115115 415415 116116 416416 117117 417417 DGAN1DGAN1 DGAN2DGAN2 118118 418418 119119 419419 120120 420420 101101 501501 102102 502502 203203 503503

Im Unterschied zur ersten Doppelsäule muß nicht der gesamte flüssige unreine Stickstoff 420 aus der zweiten Hochdrucksäule 430 auf die zweite Niederdrucksäule 530 aufgegeben werden (Leitung 421), sondern ein Teil 422 kann in die erste Niederdrucksäule 230 eingespeist werden. Der gasförmige Unrein-Stickstoff 503 vom Kopf der zweiten Niederdrucksäule 530 wird dem Kopfprodukt 203 der ersten Niederdrucksäule 230 zugemischt. Das zweite Sauerstoffprodukt kann flüssig (502) und/oder gasförmig (501) vom Sumpf der zweiten Niederdrucksäule abgeführt werden. Es ist weniger rein als das erste Sauerstoffprodukt (201, 202). In contrast to the first double column, not all of the liquid impure nitrogen 420 from the second high-pressure column 430 has to be fed onto the second low-pressure column 530 (line 421 ), but a part 422 can be fed into the first low-pressure column 230 . The gaseous impure nitrogen 503 from the top of the second low-pressure column 530 is admixed with the overhead product 203 of the first low-pressure column 230 . The second oxygen product can be removed in liquid form ( 502 ) and / or in gaseous form ( 501 ) from the bottom of the second low-pressure column. It is less pure than the first oxygen product ( 201 , 202 ).

Ein dritter Teil 302 der gereinigten Einsatzluft 8 wird ohne weitere druckverändernde Maßnahmen nach Abkühlung im Hauptwärmetauscher 9 direkt in die Mitteldrucksäule 330 eingeführt, und zwar vorzugsweise mindestens einen theoretischen oder praktischen Boden unterhalb der Zuspeisung der beiden Rohsauerstofffraktionen 115, 415.A third portion 302 of the purified feed air 8 is introduced without further pressure-changing measures after cooling in a main heat exchanger 9 directly to the intermediate pressure column 330, preferably at least one theoretical or practical plate below the feeding in of the two Rohsauerstofffraktionen 115, 415th

Ein vierter Teil 225 der gereinigten Einsatzluft 8 wird nach gemeinsamer Verdichtung 101 mit dem ersten Teil 102 und gegebenenfalls nach weiterer Verdichtung 226 in einer Entspannungsmaschine 227 arbeitsleistend entspannt und anschließend in die erste und/oder in die zweite Niederdrucksäule 203/503 eingeführt (228-229/228-529).A fourth part 225 of the purified feed air 8 is expanded after joint compression 101 with the first part 102 and optionally after further compression 226 in a expansion machine 227 work and then introduced into the first and / or in the second low-pressure column 203/503 ( 228 - 229 / 228 - 529 ).

Über die Leitungen 231 und 232 beziehungsweise 531 und 532 ist eine Rohargonsäule 630 mit der ersten und/oder der zweiten Niederdrucksäule verbunden. Rohargon vom Kopf der Rohargonsäule wird in einem Kopfkondensator 631 gegen einen Teil 309 der zweiten Rohsauerstofffraktion 304 kondensiert um Rücklauf und gegebenenfalls flüssiges Argonprodukt zu gewinnen. (Das Argonprodukt GAR wird in dem Beispiel gasförmig abgezogen.) Die verdampfte zweite Rohsauerstofffraktion wird der ersten und/oder der zweiten Niederdrucksäule zugeführt (Leitungen 310 und 311).Via the lines 231 and 232 or 531 and 532 , a crude argon column 630 is connected to the first and / or the second low-pressure column. Crude argon from the top of the crude argon column is condensed in a top condenser 631 against a portion 309 of the second crude oxygen fraction 304 to recover reflux and optionally liquid argon product. (The argon product GAR is withdrawn in gaseous form in the example.) The vaporized second crude oxygen fraction is fed to the first and / or the second low-pressure column (lines 310 and 311 ).

Die Luft wird hinter jedem Verdichter 3, 101, 401, 226 in indirektem Wärmeaustausch mit Kühlwasser abgekühlt, wie durch die in der Zeichnung dargestellten Nachkühler angedeutet ist. Bei mehrstufigen Verdichtern wird vorzugsweise zwischen jeweils zwei Stufen eine Zwischenkühlung durchgeführt.The air is cooled behind each compressor 3 , 101 , 401 , 226 in indirect heat exchange with cooling water, as indicated by the aftercooler shown in the drawing. For multi-stage compressors, intermediate cooling is preferably carried out between every two stages.

In dem Ausführungsbeispiel werden die Stoffaustauschelemente in den Hochdrucksäulen und in der Mitteldrucksäule durch Destillierböden gebildet, diejenigen in den Niederdrucksäulen durch geordnete Packung. Grundsätzlich können jedoch bei der Erfindung in jeder der Säulen konventionelle Destillierböden, Füllkörper (ungeordnete Packung) und/oder geordnete Packung eingesetzt werden. Auch Kombinationen verschiedenartiger Elemente in einer Säule sind möglich. Wegen des geringen Druckverlusts werden geordnete Packungen in allen Säulen, insbesondere in den Niederdrucksäulen, bevorzugt. Diese verstärken die energiesparende Wirkung der Erfindung weiter.In the embodiment, the mass transfer elements in the High-pressure columns and formed in the medium-pressure column by distillation trays, those in the low-pressure columns by ordered packing. Basically, however, at the invention in each of the columns conventional distillation trays, packing (disordered pack) and / or ordered pack. Also Combinations of different elements in a column are possible. Because of the low pressure loss will be ordered packings in all columns, especially in the low pressure columns, preferred. These reinforce the energy saving effect of Invention further.

In einem konkreten Zahlenbeispiel ohne Flüssigproduktion werden aus einer Gesamtluftmenge 1 von 321 400 Nm3/h 10 500 Nm3/h gasförmiges erstes Sauerstoffprodukt 201 mit einer Reinheit von 99,9% und 59 790 Nm3/h gasförmiges zweites Sauerstoffprodukt 501 mit einer Reinheit von 95,0% jeweils unter einem Druck von 1,4 bar hergestellt. Außerdem werden 24 000 Nm3/h Druckstickstoffprodukt (DGAN1 + DGAN2) mit einem Sauerstoffgehalt von 7 ppm unter einem Druck von 3,0 bar und 478 Nm3/h Rohargon mit einem Stickstoffgehalt von 0,5% unter 1,1 bar produziert.In a concrete numerical example without liquid production of a total amount of air 1 of 321 400 Nm 3 / h 10 500 Nm 3 / h gaseous first oxygen product 201 with a purity of 99.9% and 59 790 Nm 3 / h gaseous second oxygen product 501 with a purity made of 95.0% each under a pressure of 1.4 bar. In addition, 24,000 Nm 3 / h of pressurized nitrogen product (DGAN1 + DGAN2) are produced with an oxygen content of 7 ppm under a pressure of 3.0 bar and 478 Nm 3 / h crude argon with a nitrogen content of 0.5% below 1.1 bar.

Die Gesamtluftmenge wird folgendermaßen aufgeteilt:
The total amount of air is divided as follows:

Erster Teil 102, 103 First part 102 , 103 21,48%21.48% Zweiter Teil 402,403 Second part 402 , 403 43,07%43.07% Dritter Teil 302 Third part 302 32,40%32.40% Vierter Teil 227, 228, 529 Fourth part 227 , 228 , 529 3,05%3.05%

Bei dem Zahlenbeispiel wird keine Luft direkt in die erste Niederdrucksäule 230 eingeblasen (Leitung 229). Die Reinigungseinrichtung 7 arbeitet bei einem Druck von etwa 3 bar.In the numerical example, no air is injected directly into the first low-pressure column 230 (line 229 ). The cleaning device 7 operates at a pressure of about 3 bar.

Claims (12)

1. Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Destilliersystem, das eine erste Hochdrucksäule (130), eine Mitteldrucksäule (330) und eine erste Niederdrucksäule (230), die mit der ersten Hochdrucksäule (130) in Wärmeaustauschbeziehung (119) steht, aufweist, wobei ein erster Teil (102,103) der Einsatzluft (1, 6, 8) in die erste Hochdrucksäule (130) eingeleitet, in der ersten Hochdrucksäule (130) eine erste Rohsauerstofffraktion (112) gewonnen und mindestens zum Teil in die Mitteldrucksäule (330) eingeführt (115) wird, wobei der Mitteldrucksäule (330) eine zweite Rohsauerstofffraktion (304) entnommen und einer Säule (230, 530) des Destilliersystems zugeleitet wird und wobei der ersten Niederdrucksäule (230) ein erstes Sauerstoffprodukt (201, 202) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Destilliersystem eine zweite Hochdrucksäule (430), die unter einem niedrigeren Druck als die erste Hochdrucksäule (130) betrieben wird, und eine zweite Niederdrucksäule (530) aufweist, die mit der zweiten Hochdrucksäule (430) in Wärmeaustauschbeziehung (499) steht, wobei ein zweiter Teil (402, 403) der Einsatzluft (1, 6, 8) in die zweite Hochdrucksäule (430) eingeleitet und in der zweiten Niederdrucksäule (530) ein zweites Sauerstoffprodukt (501, 502) gewonnen wird.A process for the cryogenic separation of air in a distillation system comprising a first high pressure column ( 130 ), a medium pressure column ( 330 ) and a first low pressure column ( 230 ) in communication with the first high pressure column ( 130 ) in heat exchange relationship ( 119 ) a first part (102, 103) of the feed air (1, 6, 8) in the first high-pressure column (130) introduced in the first high-pressure column (130) obtained a first Rohsauerstofffraktion (112) and at least partly in the intermediate pressure column (330) introduced ( 115 ), wherein the medium-pressure column ( 330 ) is taken from a second crude oxygen fraction ( 304 ) and a column ( 230 , 530 ) of the distillation system and wherein the first low-pressure column ( 230 ), a first oxygen product ( 201 , 202 ) is removed, characterized in that the distillation system comprises a second high pressure column ( 430 ) operating at a lower pressure than the first high pressure column ( 130 ) and a second low pressure column ( 530 ) in heat exchange relationship ( 499 ) with the second high pressure column ( 430 ), a second portion ( 402 , 403 ) of the feed air ( 1 , 6 , 8 ) into the second high pressure column ( 430 ). 430 ) and in the second low pressure column ( 530 ) a second oxygen product ( 501 , 502 ) is recovered. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffkonzentration des zweiten Sauerstoffprodukts (501, 502) geringer als diejenige des ersten Sauerstoffprodukts (201, 202) ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen concentration of the second oxygen product ( 501 , 502 ) is less than that of the first oxygen product ( 201 , 202 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Teil (225) der Einsatzluft (1, 6, 8) arbeitsleistend entspannt (227) und der ersten und/oder der zweiten Niederdrucksäule (230, 530) zugeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a third part ( 225 ) of the feed air ( 1 , 6 , 8 ) working expanded ( 227 ) and the first and / or the second low-pressure column ( 230 , 530 ) is supplied. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Teil (302, 303) der Einsatzluft (1, 6, 8) in die Mitteldrucksäule (330) eingeleitet wird, insbesondere unterhalb der Einspeisestelle der ersten Rohsauerstofffraktion (112, 115).4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a fourth part ( 302 , 303 ) of the feed air ( 1 , 6 , 8 ) is introduced into the medium-pressure column ( 330 ), in particular below the feed point of the first Rohsauerstofffraktion ( 112 , 115 ). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Einsatzluft (1) auf einen ersten Druck verdichtet (3) wird, der unterhalb des Betriebsdrucks der ersten Hochdrucksäule (103) und insbesondere unterhalb des Betriebsdrucks der zweiten Hochdrucksäule (403) liegt, und der erste und gegebenenfalls der zweite Teil (102, 103; 402, 403) von dem ersten Druck aus weiterverdichtet (101; 401) werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the total feed air ( 1 ) is compressed to a first pressure ( 3 ) below the operating pressure of the first high pressure column ( 103 ) and in particular below the operating pressure of the second high pressure column ( 403 ), and the first and optionally the second part ( 102 , 103 , 402 , 403 ) are further compressed ( 101 , 401 ) from the first pressure. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Einsatzluft (6) bei dem ersten Druck einer Reinigungseinrichtung (7) zugeführt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the entire feed air ( 6 ) at the first pressure of a cleaning device ( 7 ) is supplied. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine argonhaltige Fraktion (231, 531) aus der ersten und/oder zweiten Niederdrucksäule (230, 530) in einer Rohargonsäule (630) in Rohargon (GAR) und in eine sauerstoffhaltige Restflüssigkeit (232, 532) zerlegt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an argon-containing fraction ( 231 , 531 ) from the first and / or second low-pressure column ( 230 , 530 ) in a crude argon column ( 630 ) in crude argon (GAR) and in a oxygen-containing residual liquid ( 232 , 532 ) are decomposed. 8. Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit einem Destilliersystem, das eine erste Hochdrucksäule (130), eine Mitteldrucksäule (330), eine erste Niederdrucksäule (230) und einen ersten Hauptkondensator (199) aufweist, über den die erste Hochdrucksäule (130) und die erste Niederdrucksäule (230) miteinander in Wärmeaustauschbeziehung stehen, mit Mitteln zur Einleitung eines ersten Teils (102, 103) der Einsatzluft (1, 6, 8) in die erste Hochdrucksäule (130), mit Mitteln zur Einleitung einer ersten Rohsauerstofffraktion (112) aus der ersten Hochdrucksäule (130) in die Mitteldrucksäule (330), mit Mitteln zur Einleitung einer zweiten Rohsauerstofffraktion (304) aus der Mitteldrucksäule (330) in eine andere Säule (230, 530) des Destilliersystems und mit Mitteln zur Entnahme eines ersten Sauerstoffprodukts (201, 202) aus der ersten Niederdrucksäule (230), dadurch gekennzeichnet, daß Destilliersystem eine zweite Hochdrucksäule (430), die unter einem niedrigeren Druck als die erste Hochdrucksäule (130) betrieben wird, eine zweite Niederdrucksäule (530) und einen zweiten Hauptkondensator (499) aufweist, über den die zweite Hochdrucksäule (430) und die zweite Niederdrucksäule (530) miteinander in Wärmeaustauschbeziehung stehen, und daß die Vorrichtung Mittel zur Einleitung eines zweiten Teils (402, 403) der Einsatzluft (1, 6, 8) in die zweite Hochdrucksäule (430) sowie Mittel zur Entnahme eines zweiten Sauerstoffprodukts (501, 502) aus der zweiten Niederdrucksäule (530) aufweist.Apparatus for cryogenic separation of air comprising a distillation system comprising a first high pressure column ( 130 ), a medium pressure column ( 330 ), a first low pressure column ( 230 ) and a first main condenser ( 199 ) via which the first high pressure column ( 130 ) and the first high pressure column ( 130 ) first low pressure column ( 230 ) are in heat exchange relationship with each other, with means for introducing a first portion ( 102 , 103 ) of the feed air ( 1 , 6 , 8 ) into the first high pressure column ( 130 ), with means for introducing a first crude oxygen fraction ( 112 ) the first high pressure column ( 130 ) into the medium pressure column ( 330 ), with means for introducing a second crude oxygen fraction ( 304 ) from the medium pressure column ( 330 ) to another column ( 230 , 530 ) of the distillation system and means for withdrawing a first oxygen product ( 201 , 202 ) from the first low pressure column ( 230 ), characterized in that the distillation system, a second high pressure column ( 430 ) operating at a lower pressure than the first high pressure column ( 130 ) has a second low pressure column ( 530 ) and a second main condenser ( 499 ) through which the second high pressure column ( 430 ) and the second low pressure column ( 530 ) communicate with each other Heat exchange relationship, and that the device means for introducing a second part ( 402 , 403 ) of the feed air ( 1 , 6 , 8 ) in the second high pressure column ( 430 ) and means for withdrawing a second oxygen product ( 501 , 502 ) from the second low pressure column ( 530 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einleitung des ersten Teils (102, 103) der Einsatzluft (1, 6, 8) in die erste Hochdrucksäule (130) und die Mittel zur Einleitung des zweiten Teils (402, 403) der Einsatzluft (1, 6, 8) in die zweite Hochdrucksäule (430) Mittel (101; 401) zur Verdichtung aufweisen, die so ausgebildet sind, daß der zweite Teil (402, 403) auf einen niedrigeren Druck als der erste Teil (102, 103) verdichtet wird.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the means for introducing the first part ( 102 , 103 ) of the feed air ( 1 , 6 , 8 ) in the first high-pressure column ( 130 ) and the means for introducing the second part ( 402 , 403 ) of the feed air ( 1 , 6 , 8 ) into the second high-pressure column ( 430 ) have means ( 101 ; 401 ) for compression, which are designed so that the second part ( 402 , 403 ) is at a lower pressure than the first part ( 102 , 103 ) is compressed. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Entspannungsmaschine (227) zur arbeitsleistenden Entspannung eines dritten Teils (225) der Einsatzluft (1, 6, 8), deren Austritt mit der ersten und/oder der zweiten Niederdrucksäule (230; 530) verbunden ist.10. The apparatus of claim 8 or 9, characterized by an expansion machine (227) to the work-performing expansion of a third part (225) of the feed air (1, 6, 8), the outlet with the first and / or second low-pressure column (230; 530 ) connected is. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch Mittel zur Einleitung eines vierten Teils (302, 303) der Einsatzluft (1, 6, 8) in die Mitteldrucksäule (330), die insbesondere an einer Stelle mit der Mitteldrucksäule (330) verbunden sind, die unterhalb der Stelle liegt, an der die Mittel zur Einleitung einer ersten Rohsauerstofffraktion (112) aus der ersten Hochdrucksäule (130) in die Mitteldrucksäule (330) mit der Mitteldrucksäule (330) verbunden sind.11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized by means for introducing a fourth part ( 302 , 303 ) of the feed air ( 1 , 6 , 8 ) in the medium-pressure column ( 330 ), in particular at a position with the medium-pressure column ( 330 ) located below the point at which the means for introducing a first crude oxygen fraction ( 112 ) from the first high pressure column ( 130 ) into the medium pressure column ( 330 ) are connected to the medium pressure column ( 330 ). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch Mittel (3) zur Verdichtung der gesamten Einsatzluft (1) auf einen ersten Druck, deren Austritt mit dem Eintritt einer Reinigungseinrichtung (7) verbunden ist und die so ausgebildet sind, daß der erste Druck kleiner als der Betriebsdruck der ersten Hochdrucksäule (103) und insbesondere kleiner als der Betriebsdrücke beider Hochdrucksäulen (103, 403) ist.12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized by means ( 3 ) for compressing the total feed air ( 1 ) to a first pressure whose outlet is connected to the inlet of a cleaning device ( 7 ) and which are formed so that the first pressure is less than the operating pressure of the first high-pressure column ( 103 ) and in particular smaller than the operating pressures of both high-pressure columns ( 103 , 403 ).
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