DE19904527A1 - Luftdestillationsanlage mit mehreren kryogenen Destillationseinheiten des gleichen Typs - Google Patents

Luftdestillationsanlage mit mehreren kryogenen Destillationseinheiten des gleichen Typs

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Description

Die Erfindung betrifft eine Luftdestillationsanlage, mit mehreren kryogenen Destillationseinheiten und Mitteln zu deren Wärmedämmung.
Die Erfindung betrifft insbesondere die in Doppelsäulen durchgeführte Destillation großer Luftdurchsätze.
Die Abmessungen von Destillationsdoppelsäulen, insbesondere die maximalen Durchmesser der Niederdrucksäulen der Doppel­ säulen, steigen mit den Luftdurchsätzen, die destilliert werden können.
Oberhalb eines bestimmten Luftdurchsatzes, typisch 600 000 m3 [stp]/h, stehen die Abmessungen einer Doppelsäule deren Transport im allgemeinen entgegen.
Bisher sind für eine Luftdestillationsanlage zur Behandlung großer Luftdurchsätze an einem von dem Herstellerwerk ent­ fernten Industriestandort zwei Vorschläge bekannt.
Der erste Vorschlag besteht darin, an dem Industriestandort eine Werkstatt zum Bau einer Doppelsäule mit Abmessungen, die zur Behandlung der fraglichen Luftdurchsätze ausreichen, aufzubauen. Dies erfordert den Ausbau einer zeitlich be­ grenzten Logistik und ist besonders kostspielig.
Der zweite Vorschlag besteht darin, in der Werkstatt eine Anzahl an Destillationsdoppelsäulen herzustellen, deren Abmessungen deren Transport erlauben, und diese dann zu dem Industriestandort zu transportieren, wo sie parallel als entsprechende Zahl einzelner Destillationseinheiten instal­ liert werden, die gemeinsam, aber unabhänig voneinander, die Behandlung der fraglichen Luftdurchsätze ermöglichen. Jede am Standort installierte Doppelsäule ist mit ihrer eigenen Luftreinigungsvorrichtung und ihrer eigenen Wärmeaustau­ schleitung verbunden und von ihrer eigenen Wärmedämmwand umgeben, d. h. es gibt ebensoviele Kälteboxen, wie Doppel­ säulen vorhanden sind. Dieser Vorschlag ist ebenfalls teuer.
Aus der GB-A-1 216 192 ist ein System zur Destillation von Luft zur Erzeugung getrennter Sauerstoffströme mit zwei un­ terschiedlichen Reinheiten unter Verwendung einer Mittel­ drucksäule zur Erzeugung von Rückflußströmen für zwei Nie­ derdrucksäulen bekannt. Die Mitteldrucksäule und eine der beiden Niederdrucksäulen sind über einen Aufkocher-Kondensa­ tor thermisch miteinander verbunden; letztere wird zusätz­ lich mit entspannter Luft gespeist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengün­ stige Luftdestillationsanlage mit mehreren kryogenen Destil­ lationseinheiten des gleichen Typs zu schaffen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Luftde­ stillationsanlage, umfassend mehrere kryogene Destillations­ einheiten und Mittel zur Wärmedämmung der Destillationsein­ heiten, eine Speiseluftleitung zur Zufuhr von Luft zu zumin­ dest einer Destillationseinheit, wobei die Wärmedämmmittel eine gemeinschaftliche, zumindest die erste und die zweite Destillationseinheit umgebende Wärmedämmwand aufweisen, eine erste und eine zweite Leitung zum Abzug eines Produktstromes aus der ersten bzw. der zweiten Destillationseinheit und Mittel zur Bildung eines einzigen Produktstromes aus den Strömen in der ersten und der zweiten Leitung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anlage keine externe Arbeit erzeu­ genden Expansionsmittel oder in der ersten oder der zweiten Leitung angeordnete Verdichter umfaßt.
Nach speziellen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anlage eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen:
  • - wenn die Destillationseinheiten über Mittel zur Vor­ behandlung der zu destillierenden Luft mit mindestens einer Luftzufuhrleitung verbunden sind, weisen die Vorbehandlungsmittel zumindest eine gemeinschaftliche Vorbehandlungseinheit auf, an die zumindest zwei der Destillationseinheiten parallel angeschlossen sind;
  • - zumindest eine gemeinschaftliche Vorbehandlungseinheit ist eine Luftreinigungseinrichtung;
  • - zumindest eine gemeinschaftliche Vorbehandlungseinheit ist eine Wärmeaustauschleitung zur Kühlung der zu des­ tillierenden Luft;
  • - wenn die Destillationseinheiten jeweils mit zumindest einem Wärmeaustauschkörper verbunden sind, sind die Wärmeaustauschkörper von einer gemeinsamen Wärmedämm­ wand umgeben;
  • - die ersten Destillationseinheiten umfassen Destilla­ tionsdoppelsäulen, die jeweils eine Mitteldrucksäule, eine Niederdrucksäule und einen Verdampfer/Kondensator aufweisen, der eine Verbindung zum Wärmeaustausch zwi­ schen den zwei Säulen herstellt;
  • - die ersten Destillationseinheiten umfassen Nieder­ drucksäulen und die Anlage umfaßt auch zumindest eine Mitteldrucksäule mit einem Kopfverdampfer/Kondensator, welche ebenfalls von der gemeinsamen Wärmedämmwand umgeben sind;
  • - die Mitteldrucksäule ist mit der Luftzufuhrleitung verbunden und die Niederdrucksäulen sind parallel an den Verdampfer/Kondensator angeschlossen;
  • - die Anlage umfaßt Mittel zur Lagerung zumindest einer flüssigen Fraktion, die mittels einer kryogenen Des­ tillationseinheit erzeugt wird, die von der Wärmedämm­ wand umgeben ist, und die Lagermittel sind ebenfalls von der gemeinsamen Wärmedämmwand umgeben;
  • - die Lagermittel umfassen zumindest einen gemeinsamen Speicher zur Lagerung einer flüssigen Fraktion, die mittels der ersten Destillationseinheiten erzeugt wird, an welchen Speicher zumindest zwei der ersten kryogene Destillationseinheiten parallel angeschlossen sind;
  • - zumindest zwei der ersten Destillationseinheiten haben ein unterschiedliches Leistungsvermögen;
  • - zumindest zwei der ersten Destillationseinheiten sind Säulen, die eine innere Befüllung und/oder Flüssig­ keitsverteiler mit unterschiedlichem Aufbau und/oder unterschiedlichen Dichten haben;
  • - die ersten Einheiten umfassen zumindest zwei Mittel­ drucksäulen, zwei Niederdrucksäulen und zwei Verdam­ pfer/Kondensatoren, die jeweils eine Verbindung zum Wärmeaustausch zwischen einer Mitteldrucksäule und einer Niederdrucksäule herstellen, und die Verdamp­ fer/Kondensatoren sind von unterschiedlicher Bauart;
  • - mindestens zwei der ersten Destillationseinheiten lie­ gen nebeneinander;
  • - ein Druckminderventil ist in der ersten oder der zwei­ ten Leitung angeordnet;
  • - die Stellen zum Abzug der die gleiche Hauptkomponente aufweisenden Ströme in der ersten und der zweiten Lei­ tung sind so gewählt, daß der Unterschied der Anteile der Hauptkomponente in den zwei Strömen nicht größer als 2%, vorzugsweise als 1%, besser noch als 0,5% ist;
  • - die erste und die zweite Einheit sind Argonsäulen, die mit einem Argon enthaltenden Strom, der aus einer Dop­ pelsäule abgezogen wird, gespeist werden;
  • - die erste und die zweite Einheit werden nur mit beiden Einheiten zugeführten Strömen gespeist;
  • - die erste und die zweite Einheit werden nur mit Strö­ men gespeist, die die gleichen Hauptkomponente aufwei­ sen und im wesentlichen den selben Anteil an dieser Komponente (d. h. mit einer maximalen Differenz von 2%) aufweisen.
Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeich­ nung schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer ersten Aus­ führungsform einer Luftdestillationsanlage;
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Abwandlung der Anlage nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht einer zweiten Aus­ führungsform einer Luftdestillationsanlage und
Fig. 4 eine Aufsicht auf eine Abwandlung der Anlage nach Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine Luftdestillationsanlage 1 mit zwei kryo­ genen Destillationseinheiten vom gleichen Typ, d. h. mit derselben Funktion in dem mittels der Anlage 1 durchgeführ­ ten Destillationsverfahren.
Die erste und die zweite Einheit vom gleichen Typ sind iden­ tisch. Jede umfaßt eine Niederdrucksäule 2, 3 mit einer Reinstickstoff-Niederdrucksäule oder einem "Minarett" 4, 5 geringen Durchmessers oberhalb der Säule 2, 3 und mit dem Kopf der Säule direkt verbundener Basis. Die Säulen 2 bis 5 sind so ausgelegt, daß sie jeweils zur Destillation von etwa 400 000 m3 [stp]/h Luft eingesetzt werden können. Der Durch­ messer der Säulen 2 und 3 beträgt ungefähr 6 m.
Die Anlage 1 umfaßt weiter eine kryogene Mitteldruckdestil­ lationssäule 6, einen Verdampfer/Kondensator 7, der oberhalb der Säule 6 liegt, einen Luftverdichter 8, eine Einrichtung 9 zur Reinigung von Luft mittels Adsorption, eine Hauptwär­ meaustauschleitung 11, eine zusätzliche Wärmeaustauschlei­ tung oder "Unterkühler" 12, eine Pumpe 13, eine Hauptwärme­ dämmwand 14 und eine zusätzliche Wärmedämmwand 15. Die Säulen haben eine strukturierte kreuzgewellte Befüllung.
Die Säule 6 ist für die Destillation des doppelten Luft­ durchsatzes der Säulen 2 und 3, d. h. mit ungefähr 800 000 m3 [stp]/h, ausgelegt. Ihr Durchmesser beträgt ungefähr 7 m.
Die Säulen 2 und 3, auf deren Kopf die Minarette 4 und 5 liegen, sind stehend nebeneinander angeordnet.
Die Wärmedämmwand 14 begrenzt ein einziges Volumen. Sie um­ gibt die zwei Niederdrucksäulen 2 und 3, die Minarette 4 und 5, die Mitteldrucksäule 6 und die Wärmeaustauschleitung 12.
Die Wärmeaustauschleitung 11 ist von der Wärmedämmwand 15 umgeben. Die Wärmedämmwände 14 und 15 begrenzen jeweils eine Kältebox.
Die gasförmige, zu destillierende Luft, die über eine Lei­ tung 17 zugeführt wird, wird mittels des Verdichters 8 auf einen mittleren Druck verdichtet, dann in der Einrichtung 9 gereinigt und schließlich beim Durchströmen der Austausch­ leitung 11 gekühlt, bevor sie nahe an ihrem Taupunkt an der Seitenwand der Mitteldrucksäule 6 eingeleitet wird.
Flüssiger Sauerstoff OL, der aus dem Sumpf der beiden Nie­ derdrucksäulen 2 und 3 entnommen und dann über eine Sammel­ leitung 18 gesammelt wird, wird mittels einer in dieser Leitung liegenden Pumpe dem Verdampfer/Kondensator 7 zu­ geführt.
In dem Verdampfer/Kondensator 7 wird der flüssige Sauerstoff durch Kondensation von Stickstoff aus dem Kopf der Mittel­ drucksäule 6 verdampft. Der verdampfte Sauerstoff wird dann über eine Leitung 19 abgezogen und in zwei Ströme aufge­ teilt, die jeweils zu dem Sumpfbereich einer der Nieder­ drucksäulen 2 und 3 geleitet werden.
"Reiche Flüssigkeit" LR (sauerstoffangereicherte Luft), die aus dem Sumpf der Mitteldrucksäule 6 abgezogen wurde, wird beim Durchströmen der zusätzlichen Austauschleitung 12 unterkühlt, dann in einem Druckminderventil 21 entspannt und schließlich in zwei Ströme aufgeteilt, die jeweils auf einer mittleren Höhe in eine der Niederdrucksäulen 2 und 3 einge­ leitet werden.
"Untere arme Flüssigkeit" LPI (Rohstickstoff), die an einer mittleren Stelle der Mitteldrucksäule 6 abgezogen wurde, wird beim Durchströmen der zusätzlichen Austauschleitung 12 unterkühlt, dann in einem Druckminderventil 22 entspannt und schließlich in zwei Ströme aufgeteilt, die jeweils am Kopf einer der zwei Niederdrucksäulen 2 und 3 eingeleitet werden.
"Obere arme Flüssigkeit" LPS (nahezu reiner Stickstoff), der aus dem Kopf der Mitteldrucksäule 6 abgezogen wurde, wird beim Durchströmen der zusätzlichen Austauschleitung 12 unterkühlt. Diese unterkühlte Flüssigkeit wird dann in einem Druckminderventil 23 entspannt und in zwei Ströme unter­ teilt, die jeweils am Kopf eines der zwei Minarette 4 und 5 eingeleitet werden.
Gasförmiger, unter niedrigem Druck stehender Stickstoff NG, der am Kopf der beiden Minarette 4 und 5 abgezogen und dann über eine Leitung 24 gesammelt wird, durchströmt die zusätz­ liche Austauschleitung 12, in der er durch indirekten, ge­ genstromartigen Wärmeaustausch mit den Flüssigkeiten LR, LPI und LPS, die die Leitung 12 durchströmen, ein erstes Mal er­ wärmt wird. Das Stickstoffgas wird dann beim Durchströmen der Hauptwärmeaustauschleitung 11 durch indirekten, gegen­ stromartigen Wärmeaustausch mit der zu destillierenden Luft, die durch die Leitung 11 strömt, ein zweites Mal erwärmt. Das erwärmte Stickstoffgas wird dann über eine Produktions­ leitung 26 abgegeben.
Rohstickstoffgas oder Reststickstoff NR, der am Kopf beider Niederdrucksäulen 2 und 3 entnommen und über eine Leitung 27 gesammelt wird, strömt durch die zusätzliche Austauschlei­ tung 12, wobei er durch indirekten, gegenstromartigen Wärme­ austausch mit den Flüssigkeiten LR, LPI und LPS, die durch diese Leitung 12 strömen, ein erstes Mal erwärmt wird. Der Rohstickstoff wird dann beim Durchströmen der Hauptaus­ tauschleitung 11 durch indirekten, gegenstromartigen Wärme­ austausch mit der zu destillierenden Luft, die die Leitung 11 durchströmt, ein zweites Mal erwärmt. Der erwärmte Roh­ stickstoff wird dann über eine Produktionsleitung 28 abgege­ ben.
Sauerstoffgasströme OG mit nahezu der gleichen Reinheit, die aus dem Sumpf der ersten Niederdrucksäule 2 und der zweiten Niederdrucksäule 3 über erste und zweite Leitungen abgezogen werden, werden, ohne entspannt oder verdichtet zu werden, stromauf des Austauschers 11 vermischt und über eine Leitung 29 gesammelt, die das Gemisch zu der Wärmeaustauschleitung 11 führt, in der das Sauerstoffgas durch indirekten, gegen­ stromartigen Wärmeaustausch mit der zu destillierenden Luft, die die Leitung 11 durchströmt, erwärmt wird. Das erwärmte Sauerstoffgas wird dann über eine Produktionsleitung 30 abgegeben.
Bei einem geringen Druckunterschied kann es erforderlich sein, einen der Sauerstoffströme in einem Ventil zu ent­ spannen.
Die Anlage nach Fig. 1 erlaubt einen großen Durchsatz zu destillierender Luft, uzw. ungefähr 800 000 m3 [stp]/h. Des weiteren können die Niederdrucksäulen 2 und 3, auf denen die Minarette 4 und 5 angeordnet sind, sowie die Mitteldruck­ säule 6 aufgrund ihrer Abmessungen im Werk hergestellt und dann zu dem Standort der Anlage 1 transportiert werden.
Des weiteren bilden die Mitteldrucksäule 6, die Hauptleitung 5, der Verdichter 8 und die Luftreinigungseinheit 9 eine Luftvorbehandlungseinheit, die den zwei Niederdrucksäulen 2 bis 5 gemeinsam zugeordnet ist und über die letztere par­ allel mit der Luftzufuhrleitung 17 verbunden sind.
Die Anlage 1 nach Fig. 1 ist in der Konstruktion relativ kostengünstig, uzw. wegen der gemeinsamen Wärmedämmwand 14 und der gemeinsamen Komponenten 6, 8, 9 und 11.
Die Säulen 2 und 3 bzw. 4 und 5 können auch ein unterschied­ liches Leistungsvermögen und/oder innere Befüllungen oder/­ und Flüssigkeitsverteiler unterschiedlicher Konstruktion haben, was hinsichtlich der Produktionsmenge der Fluide eine größere Flexibilität ermöglicht.
Die Einbauten können z. B. aus Destillationsböden und aus strukturierten, "kreuzgewellten" Befüllungen bestehen.
Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform liegt die Hauptwärmeaustauschleitung 11 innerhalb der Wärme­ dämmwand 14; die Wärmedämmwand 15 kann dann weggelassen werden.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Anlage 1 nach Fig. 1. Sie unterscheidet sich im wesentlichen von letzteren durch die zwei Speicher 32 und 33 zur Lagerung flüssigen Stickstoffs unter niedrigem Druck und die zwei Speicher 34 und 35 zur Lagerung flüssigen Sauerstoffs unter niedrigem Druck.
Die Speicher 32, 33 nehmen über eine Leitung 36, 37 LPS- Flüssigkeit auf, die aus der Mitteldrucksäule 6 zu dem "Minarett" 4, 5 geleitet wird und dessen Druck in dem Ventil 23 veringert wird.
Die Speicher 34, 35 erhalten über eine Leitung 38, 39 flüs­ sigen Sauerstoff, der aus dem Sumpf der Niederdrucksäulen 2 und 3 entnommen wird.
Die Wand 14 ist im wesentlichen zylindrisch, mit vertikaler Achse und kreisförmiger Basis. Die Säulen 2 bis 5, die Speicher 32 bis 35 und die zusätzliche Wärmeaustauschleitung 12 sind auf engem Raum innerhalb der Wand 14 angeordnet.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Luftdestil­ lationsanlage nach der Erfindung, bei der die erste und die zweite Einheit vom selben Typ, die von der gemeinsamen Wand 14 umgeben sind, Doppelsäulen mit unterschiedlichem Lei­ stungsvermögen sind, nämlich eine Doppelsäule 41 höherer Leistung, die einen Luftdurchsatz von ungefähr 600 000 m3 [stp]/h destillieren kann und einen maximalen Durchmesser von ungefähr 7 m hat, und eine Doppelsäule 42 niedrigerer Leistung, die einen Luftdurchsatz von ungefähr 400 000 m3 [stp]/h destillieren kann und einen maximal Durchmesser von ungefähr 6 m hat.
Jede Doppelsäule 41, 42 umfaßt eine Mitteldrucksäule 43, 44, auf der ein Verdampfer/Kondensator 45, 46 liegt, über dem sich wiederum eine Niederdrucksäule 47, 48 befindet. Zum Wärmeaustausch ist der Verdampfer/Kondensator 45, 46 mit der Mitteldrucksäule 43, 44 und der Niederdrucksäule 47, 48 verbunden.
Im Gegensatz zu der Anlage nach Fig. 1 haben weder die Nie­ derdrucksäulen 47, 48 auf diesen angeordnete "Minarette" noch hat die Anlage 1 eine Pumpe 13.
Der Betrieb der Anlage nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem der Anlage nach Fig. 1 wie folgt.
Die in der Hauptaustauschleitung 11 gekühlte Luft wird in zwei Ströme aufgeteilt, die jeweils im Sumpfbereich einer der Mitteldrucksäulen 43, 44 eingeleitet werden. Je Dop­ pelsäule 41, 42 wird "reiche Flüssigkeit" LR, die im Sumpf der Mitteldrucksäule 43, 44 abgezogen wird, nach Unterküh­ lung in der zusätzlichen Austauschleitung und anschließender Druckminderung in einem Druckminderventil 49 der Nieder­ drucksäule 45, 46 an einer mittleren Stelle zugeführt.
Je Doppelsäule 41, 42 wird arme Flüssigkeit LP, die aus dem Kopf der Mitteldrucksäule 43, 44 abgezogen wird, nach Unterkühlung beim Durchströmen der zusätzlichen Aus­ tauschleitung 12 und Entspannung in einem Druckminderventil 50 zum Kopf der Niederdrucksäule 45, 46 geleitet.
Über eine erste und eine zweite Leitung werden aus den Nie­ derdrucksäulen der ersten und der zweiten Einheit die glei­ che oder sehr ähnliche Reinheiten aufweisende Sauerstoff­ ströme abgezogen. Die Ströme werden ohne Entspannung (optio­ nal mit Entspannung über ein Ventil) oder Verdichtung ver­ mischt und dann als alleiniger Strom 29 in einem Austauscher 11 gekühlt.
Stickstoffströme gleicher oder ähnlicher Reinheit können aus den Mittel- oder Niederdrucksäulen der Einheiten 41, 42 abgezogen, vermischt und als einziger Produktstrom zu dem Austauscher geleitet werden.
Mit der Anlage 1 nach Fig. 3 können die zu Beginn geschil­ derten Probleme auf ähnliche Weise wie mit der Anlage nach Fig. 1 gelöst werden.
Des weiteren ermöglicht die unterschiedliche Verarbeitungs­ leistung der Doppelsäulen 41 und 42 die Produktion von Sauerstoffgas OG und ggfs. unter mittlerem Druck stehendem Stickstoff, der aus dem Kopf der Säulen 43 und 44 abgezogen wird, uzw. mit einer größeren Flexibilität hinsichtlich des Durchsatzes.
Bei der Anlage 1 nach Fig. 3 sind am Einlaß und am Auslaß der Wärmeaustauschleitung 11 Fluidverteiler (nicht darge­ stellt) angeordnet, so daß sämtliche Wärmeaustauschkörper (nicht dargestellt), die die Leitung 11 enthält, den Doppel­ säulen 41 und 42 gemeinsam zuzuordnen sind.
Eine nicht dargestellte Ausführungsform kommt ohne diese Fluidverteiler aus, wobei einige der Austauschkörper der Wärmeaustauschleitung 11 für die Doppelsäule 41 eingesetzt und die verbleibenden Austauschkörper der Leitung 11 für die Doppelsäule 42 eingesetzt werden und sämtliche Austausch­ körper von der gemeinsamen Wärmedämmwand 15 umgeben sind.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Anlage nach Fig. 3. Sie unterscheidet sich von letzterer durch die "Minarette" 51 und 52, die auf dem Kopf der Niederdrucksäulen 45, 46 an­ geordnet sind, und durch einen gemeinsamen Speicher 53 zur Lagerung flüssigen Stickstoffs unter niederigem Druck und einen gemeinsamen Speicher 54 zur Lagerung flüssigen Sauer­ stoffs unter niedrigem Druck.
Der Speicher 53 erhält über eine Leitung 55, 56 LPS-Flüssig­ keit, die von den Mitteldrucksäulen 43, 44 zu den "Minaret­ ten" 51, 52 geleitet wird und entspannt ist.
Der Speicher 54 erhält über eine Leitung 57, 58 flüssigen Sauerstoff, der aus dem Sumpf der Niederdrucksäulen 43, 44 abgezogen wird.
Die Säulen 41, 42, 51, 52, die Speicher 53 und 54 und die zusätzliche Wärmeaustauschleitung 12 sind platzsparend innerhalb der Wand 14 angeordnet, die im wesentlichen zylin­ drisch ist und eine vertikale Achse und eine quadratische oder rechteckige Basis hat. Die Doppelsäulen sitzen in be­ nachbarten Eckbereichen innerhalb der gemeinsamen Wand 14, die Speicher 53 und 54 sitzen in den anderen zwei Eckbe­ reichen und die Austauschleitung 12 liegt im Zentralbereich des Quadrats oder Rechtecks.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform haben die Verdampfer/Kondensatoren 45, 46 einen unterschiedlichen Aufbau; z. B. ist einer ein Verdampfer/Kondensator mit Flüs­ sigsauerstoffbad und der andere ein Verdampfer/Kondensator vom Flüssigsauerstoffrieseltyp.
Die Erfindung eignet sich für alle kryogenen Destillations­ einheiten, die Luft parallel destillieren, und die gemein­ same Wärmedämmwand kann weitere Bauteile als die bei der beispielhaft beschriebenen Anlagen umschließen.
Die gemeinsame Wärmedämmwand kann Destillationsäulen zur Produktion von Argon, die gegebenenfalls parallel angeordnet und/oder in mehrere Abschnitte unterteilt sein können, umge­ ben. Die erste und die zweite Säule können alternativ Misch­ säulen oder mittlere Säulen von Dreisäulensystemen oder Einfachsäulen sein. In jedem Fall liegen die verschiedenen Bauteile der Anlage innerhalb der Hauptwand 14, um die Druckverluste in den Verbindungsleitungen zu minimieren. Verzeichnis der in der Zeichnung verwendeten Abkürzungen:
Fig. 1:
LPS obere arme Flüssigkeit
NG gasförmiger Stickstoff
LPI untere arme Flüssigkeit
NR Reststickstoff
OG gasförmiger Sauerstoff
OL flüssiger Sauerstoff
LR reiche Flüssigkeit
NL flüssiger Stickstoff
AIR Luft
Fig. 2:
siehe Fig. 1
Fig. 3:
siehe Fig. 1
LP arme Flüssigkeit
Fig. 4:
wie Fig. 1

Claims (22)

1. Luftdestillationsanlage (1), umfassend mehrere kryoge­ ne Destillationseinheiten (2 bis 5; 41, 42; 41, 42, 51, 52) und Mittel (14) zur Wärmedämmung der Destilla­ tionseinheiten, eine Speiseluftleitung zur Zufuhr von Luft zu zumindest einer der Destillationseinheiten, wobei die Wärmedämmmittel eine gemeinschaftliche, zu­ mindest die erste und die zweite (2 bis 5, 41, 42; 41, 42, 51, 52) Destillationseinheit umgebende Wärmedämm­ wand (14) aufweisen, erste und zweite Leitungen zum Abzug eines Produktstroms aus der ersten bzw. zweiten Destillationseinheit und Mittel (29) zur Bildung eines einzigen Produktstroms aus den Strömen in den ersten und zweiten Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten und der zweiten Leitung keine externe Ar­ beit erzeugenden Expansionsmittel oder Verdichter an­ geordnet sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Destillationseinheiten über Mittel (6, 8, 9, 11; 8, 9, 11) zur Vorbehandlung der zu destil­ lierenden Luft zumindest mit einer Luftzufuhrleitung (17) verbunden sind und diese Vorbehandlungsmittel zumindest eine gemeinschaftliche Vorbehandlungseinheit (6, 8, 9, 11; 8, 9, 11) aufweisen, an die zumindest zwei (2 bis 5; 41, 42; 41, 42, 51, 52) der Destilla­ tionseinheiten parallel angeschlossen sind.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine gemeinschaftliche Vorbehandlungseinheit eine Luftreinigungseinrichtung (9) ist.
4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Vorbehandlungseinheit eine Wärme­ austauschleitung (11) zur Kühlung der zu destillieren­ den Luft ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß, wenn die Destillationseinheiten jeweils zumindest mit einem Wärmeaustauscherkörper verbunden sind, diese Wärmeaustauscherkörper von min­ destens einer gemeinsamen Wärmedämmwand (15) umgeben sind.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste und die zweite Destilla­ tionseinheit Destillationsdoppelsäulen (41, 42) um­ fassen, wobei jede eine Mitteldrucksäule (43, 44) eine Niederdrucksäule (47, 48) und einen Verdam­ pfer/Kondensator (45, 46) aufweist, der eine Verbin­ dung zum Wärmeaustausch zwischen den zwei Säulen her­ stellt.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste und die zweite Destilla­ tionseinheit Niederdrucksäulen (2 bis 5) umfassen und daß die Anlage zumindest eine Mitteldrucksäule (6) um­ faßt, die mit einem Kopf-Verdampfer/Kondensator (7) ausgestattet ist, die ebenfalls von der gemeinsamen Wärmedämmwand (14) umgeben ist, wobei die Mittel­ drucksäule (6) mit der Luftzufuhrleitung (17) und den Niederdrucksäulen (2 bis 5) verbunden ist, die an den Verdampfer/Kondensator (7) parallel angeschlossen sind.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anlage Mittel (32 bis 35; 53, 54) zur Lagerung zumindest einer flüssigen Fraktion umfaßt, die von einer kryogene Destillationseinheit erzeugt ist, die von der Wärmedämmwand (14) umgeben ist, und die Lagermittel ebenfalls von der gemeinsamen Wärmedämmwand umgeben sind.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel zumindest einen gemeinsamen Speicher (53, 54) zur Lagerung einer flüssigen Fraktion umfas­ sen, die von den ersten Destillationseinheiten (41, 42, 51, 52) erzeugt ist, mit welchem Speicher die er­ ste und die zweite (41, 42, 51, 52) der ersten kryo­ gene Destillationseinheiten parallel verbunden sind.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Destilla­ tionseinheiten unterschiedliche Leistungsvermögen ha­ ben.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Destilla­ tionseinheiten mit inneren Befüllungen unterschiedli­ cher Struktur und/oder Dichte und/oder Flüssigkeits­ verteilern unterschiedlicher Konstruktion versehen sind.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Einheiten zumindest zwei Mitteldrucksäulen (43, 44), zwei Nie­ derdrucksäulen (47, 48) und zwei Verdampfer/Kondensa­ toren (45, 46) umfassen, die jeweils eine Verbindung zum Wärmeaustausch zwischen einer Mitteldrucksäule und einer Niederdrucksäule herstellen, und daß die Verdam­ pfer/Kondensatoren (45, 46) eine unterschiedliche Kon­ struktion aufweisen.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest die ersten und zweiten Destillationseinheiten nebeneinander angeordnet sind.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der ein Druckminderventil in der ersten oder in der zweiten Leitung angeordnet ist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der die Stellen zum Abzug der die gleiche Hauptkomponente auf­ weisenden Ströme in der ersten und der zweiten Leitung so gewählt sind, daß der Unterschied der Anteile an der Hauptkomponente in den zwei Strömen nicht größer als 2% ist.
16. Anlage nach Anspruch 15, bei der der anteilsmäßige Unterschied des Hauptbestandteils in den zwei Strömen nicht größer als 1% ist.
17. Anlage nach Anspruch 1, bei der die ersten und die zweiten Einheiten Argonsäulen sind, die mit einem Ar­ gon enthaltenden Strom gespeist werden, der aus einer Doppelsäule, aus Mischsäulen, die mit einem Strom aus der Niederdrucksäule einer Doppelsäule gespeist wer­ den, oder aus Mitteldrucksäulen einer Dreifachsäule oder aus Einfachsäulen abgezogen wird.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der der Produktstrom aus Sauerstoff, Stickstoff oder Argon besteht.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der die erste und die zweite Einheit nur mit Strömen gespeist werden, mit denen beide Einheiten gespeist werden.
20. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der die erste und die zweite Einheit nur mit zwei Strömen ge­ speist werden, die die gleiche Hauptkomponente aufwei­ sen, von denen jeweils einer zu einer Einheit geleitet wird und die sich bestandteilsmäßig hinsichtlich die­ ser Komponete um maximal 2% unterscheiden.
21. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der der ersten und der zweiten Säule Luft zugeführt wird.
22. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der der ersten und/oder der zweiten Säule mindestens ein Fluid, das aus Luft und einem anderen Gas gewonnen wird, zugeführt wird.
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