DE19933558C5 - Three-column process and apparatus for the cryogenic separation of air - Google Patents

Three-column process and apparatus for the cryogenic separation of air Download PDF

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    • F25J2235/52—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen enriched compared to air ("crude oxygen")
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen

Abstract

Verfahren zur Gewinnung eines gasförmigen Druckstickstoffprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Dreisäulensystem, das aus einer Drucksäule (7), einer Zusatzsäule (8) und einer Niederdrucksäule (9) besteht, mit folgenden Schritten:
(a) Einleiten eines ersten Teils (101, 103, 104) verdichteter Einsatzluft (3, 4) in die Drucksäule (7);
(b) Einleiten eines zweiten Teils (201, 202) der verdichteten Einsatzluft (3, 4) in die Zusatzsäule (8);
(c) Abziehen einer ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (18) aus der Drucksäule (7);
(d) Einleiten mindestens eines ersten Teils (19) der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (18) in die Niederdrucksäule (9);
(e) Erzeugen einer zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (26) in der Zusatzsäule (8);
(f) Erzeugen einer dritten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (30) in der Niederdrucksäule (9);
(g) Erzeugen einer ersten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion (50) durch Kondensation eines ersten stickstoffangereicherten Kopfgases (55, 10) aus der Drucksäule (7) durch indirekten Wärmeaustausch mit der dritten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (30) in einem ersten Kondensator-Verdampfer...Process for obtaining a gaseous compressed nitrogen product by cryogenic separation of air in a three-column system consisting of a pressure column (7), an auxiliary column (8) and a low-pressure column (9), comprising the following steps:
(A) introducing a first part (101, 103, 104) of compressed feed air (3, 4) into the pressure column (7);
(B) introducing a second part (201, 202) of the compressed feed air (3, 4) in the additional column (8);
(c) withdrawing a first oxygen-enriched liquid fraction (18) from the pressure column (7);
(d) introducing at least a first part (19) of the first oxygen-enriched liquid fraction (18) into the low-pressure column (9);
(e) generating a second oxygen-enriched liquid fraction (26) in the supplemental column (8);
(f) generating a third oxygen-enriched liquid fraction (30) in the low pressure column (9);
(g) producing a first nitrogen-enriched liquid fraction (50) by condensing a first nitrogen-enriched overhead gas (55, 10) from the pressure column (7) by indirect heat exchange with the third oxygen-enriched liquid fraction (30) in a first condenser-evaporator ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Druckstickstoffprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Dreisäulensystem, das aus einer Drucksäule, einer Zusatzsäule und einer Niederdrucksäule besteht, mit den im Patentanspruch 1 angeführten Schritten (a) bis (h) sowie mit den im Patentanspruch 5 angeführten Mitteln (a) bis (h).The The invention relates to a method and a device for obtaining a gaseous pressurized nitrogen product by cryogenic separation of air in a three pillar system, that from a pressure column, an additional column and a low pressure column consists, with the stated in claim 1 steps (a) to (h) and with the stated in claim 5 means (a) to (h).

Ein Dreisäulensystem weist mindestens drei Säulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung auf. Der Begriff schließt Anlagen und Verfahren ein, die weitere Säulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung und/oder zur Gewinnung von anderen Luftbestandteilen wie Edelgasen aufweisen, beispielsweise eine Rohargonsäule. Ein Dreifachsäulenverfahren der oben genannten Art ist aus EP 0 768 503 A2 bekannt.A three-pillar system has at least three columns for nitrogen-oxygen separation. The term includes equipment and processes having other columns for nitrogen-oxygen separation and / or for recovery of other air constituents such as noble gases, for example a crude argon column. A triple column method of the type mentioned above is out EP 0 768 503 A2 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit besonders hohem Wirkungsgrad anzugeben, bei dem in der Druckstickstoff erzeugt wird.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus of the type mentioned above with particularly high efficiency, in which is generated in the pressure nitrogen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 5 gelöst.These The object is achieved by the characterizing features of the claim 1 and of claim 5 solved.

Vorteilhafte Angestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Stickstoffprodukt unmittelbar aus einer unter erhöhtem Druck betriebenen Säule, abgezogen werden, vorzugsweise aus derjenigen, die von allen drei Säulen den höchsten Druck aufweist. Gegenüber dem üblichen Produktabzug aus der Niederdrucksäule wird der Aufwand beim Verdichten auf Produktdruck entsprechend geringer oder entfällt gegebenenfalls ganz. Normalerweise ist dies mit Problemen bei der Erzeugung von flüssigem Rücklauf für die Säulen verbunden. Diese werden im Rahmen der Erfindung vermieden, indem der Druck mindestens einer der Flüssigfraktionen, die aus einem der beiden Kondensator-Verdampfer stammt oder diesem zugeführt werden, in flüssigem Zustand erhöht wird.at the method according to the invention can nitrogen product directly from an under elevated pressure operated column, deducted, preferably from those of all three columns the highest Pressure has. Across from the usual Product removal from the low-pressure column is the effort when compacting correspondingly lower on product pressure or may be omitted altogether. Usually this is associated with problems in generating liquid reflux for the columns. These will avoided in the invention by the pressure of at least one the liquid fractions, which comes from one of the two condenser evaporator or this be fed in liquid Condition increased becomes.

Zu dieser Druckerhöhung kann jedes bekannte Mittel eingesetzt werden, vorzugsweise wird eine Flüssigpumpe verwendet.To this pressure increase Any known means may be used, preferably one liquid pump used.

Die zusätzlichen Merkmale der Patentansprüche 2 bis 4 betreffen besonders bevorzugte Methoden zur Gewinnung von Verfahrenskälte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.The additional Features of the claims 2 to 4 relate to particularly preferred methods for obtaining process refrigeration in the method according to the invention.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß Patentanspruch 5.The Invention also relates a device for cryogenic separation of air according to claim 5th

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:The Invention as well as further details of the invention are described below Based on schematically illustrated in the drawings embodiments explained in more detail. in this connection demonstrate:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Pumpen der zweiten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion stromabwärts des zweiten Kondensator-Verdampfers und Überleitung in die Drucksäule, 1 a first embodiment of the invention with pumps of the second nitrogen-enriched liquid fraction downstream of the second condenser-evaporator and transfer into the pressure column,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Pumpen der ersten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion stromabwärts des ersten Kondensator-Verdampfers und Überleitung in die Zusatzsäule und/oder mit Pumpen der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion stromaufwärts des zweiten Kondensator-Verdampfers, 2 A second embodiment of the invention comprising pumping the first nitrogen-enriched liquid fraction downstream of the first condenser-evaporator and transferring it to the auxiliary column and / or pumping the first oxygen-enriched liquid fraction upstream of the second condenser-evaporator.

3 eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels mit Innenverdichtung von Sauerstoff, 3 a modification of the second embodiment with internal compression of oxygen,

4 eine weitere Variante der Erfindung mit Pumpen der dritten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion stromaufwärts des ersten Kondensator-Verdampfers, 4 a further variant of the invention with pumps of the third oxygen-enriched liquid fraction upstream of the first condenser-evaporator,

5 ein Verfahren mit Pumpen der dritten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion stromaufwärts des ersten Kondensator-Verdampfers und 5 a method of pumping the third oxygen-enriched liquid fraction upstream of the first condenser-evaporator and

6 eine weitere Ausführungsform mit Pumpen der zweiten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion stromabwärts des zweiten Kondensator-Verdampfers. 6 another embodiment with pumps of the second nitrogen-enriched liquid fraction downstream of the second condenser-evaporator.

In den Beispielen der 1, 5 und 6 ist der Betriebsdruck in der Drucksäule höher als in der Zusatzsäule, bei den 2 und 3 ist es umgekehrt. 4 zeigt einen Fall, in dem die Betriebsdrücke von Druck- und Zusatzsäule im Wesentlichen gleich sind. Einander entsprechende Verfahrensschritte und Apparateteile tragen in den verschiedenen Zeichnungen dieselben Bezugszeichen, für die auch die Erläuterungen aus jeweils zuvor beschriebenen Figuren entsprechend gelten.In the examples of 1 . 5 and 6 is the operating pressure in the pressure column higher than in the additional column, in the 2 and 3 it is the other way around. 4 shows a case in which the operating pressures of pressure and additional column are substantially equal. Corresponding method steps and parts of the apparatus bear the same reference numerals in the various drawings, for which the explanations from respectively previously described figures also apply accordingly.

Bei dem Verfahren von 1 wird Einsatzluft 1 in einem Hauptluftverdichter 2 auf einen ersten Druck verdichtet. Die verdichtete Einsatzluft 3 wird in einen ersten Teilstrom 101, einen zweiten Teilstrom 201 und einen dritten Teilstrom 301 aufgeteilt. In den Verdichtern 5 und 102 werden der erste Teilstrom auf einen zweiten Druck und der zweite Teilstrom auf einen zwischen dem ersten und dem zweiten Druck liegenden dritten Druck gebracht. Dabei werden der erste Teilstrom und der zweite Teilstrom zunächst gemeinsam (4) im Verdichter 5 auf den dritten Druck und anschließend der erste Teilstrom 101 alleine weiter im Verdichter 102 auf den zweiten Druck kompri miert. Alternativ dazu können der erste und der zweite Teilstrom auch unabhängig voneinander verdichtet werden.In the process of 1 becomes feed air 1 in a main air compressor 2 compressed to a first pressure. The compressed feed air 3 is in a first partial flow 101 , a second partial flow 201 and a third sub-stream 301 divided up. In the compressors 5 and 102 the first partial flow is brought to a second pressure and the second partial flow to a third pressure lying between the first and the second pressure. In this case, the first partial flow and the second partial flow are first jointly ( 4 ) in the compressor 5 to the third pressure and then the first partial flow 101 alone in the compressor 102 Compri on the second pressure mized. Alternatively, the first and the second partial flow can also be compressed independently of each other.

Wenn der Kältebedarf der Anlage und/oder die Produktreinheit relativ hoch sind, kann abweichend von der Darstellung in der Zeichnung der dritte Teilstrom, welcher der Entspannungsmaschine 305 beziehungsweise dem Nachverdichter 302 zugeführt wird, stromabwärts eines der Verdichter 5 oder 102 abgezweigt werden. Durch den damit erreichten höheren Eintrittsdruck beim Entspannen kann die Kälteleistung erhöht und/oder die Menge der direkt in die Niederdrucksäule eingeblasenen Luft verringert werden.If the refrigeration demand of the system and / or the product purity are relatively high, deviating from the representation in the drawing, the third partial flow, which of the expansion machine 305 or the re-compressor 302 is fed, downstream of one of the compressor 5 or 102 be diverted. By thus achieved higher inlet pressure while relaxing the cooling capacity can be increased and / or the amount of air injected directly into the low pressure column air can be reduced.

Der unter dem zweiten Druck stehende erste Teilstrom 103 und der unter dem dritten Druck stehende zweite Teilstrom 201 werden in einem Hauptwärmetauscher 6 gegen Produktströme abgekühlt und in die Drucksäule 7 beziehungsweise in die Zusatzsäule 8 eingespeist (104 bzw. 202). Die Drucksäule 7 wird unter einem Druck von 5 bis 12 bar, vorzugsweise 6 bis 9 bar betrieben, die Zusatzsäule 8 steht unter 2 bis 5 bar, vorzugsweise 2,5 bis 3,5 bar (je nach Abgabedruck des Druckstickstoffprodukts). In einem konkreten Beispiel betragen die Drücke 5,5 bar am Kopf der Drucksäule 7 und 3,0 bar am Kopf der Zusatzsäule 8.The first partial flow under the second pressure 103 and the second partial flow under the third pressure 201 be in a main heat exchanger 6 cooled against product streams and into the pressure column 7 or in the additional column 8th fed ( 104 respectively. 202 ). The pressure column 7 is operated under a pressure of 5 to 12 bar, preferably 6 to 9 bar, the additional column 8th is below 2 to 5 bar, preferably 2.5 to 3.5 bar (depending on the discharge pressure of the compressed nitrogen product). In a concrete example, the pressures are 5.5 bar at the top of the pressure column 7 and 3.0 bar at the top of the additional column 8th ,

Der erste Druck (in der Leitung der Einsatzluft 3 hinter dem Hauptluftverdichter 2) ist deutlich niedriger als der Drucksäulendruck; die Differenz beträgt mindestens 2,5 bar, vorzugsweise 3,0 bis 3,2 bar. Der zweite Druck liegt geringfügig über dem Drucksäulendruck (beispielsweise etwa 0,1 bar über dem Druck an der Einspeisestelle in die Drucksäule), um den Druckabfall im Hauptwärmetauscher 6 und in den Leitungen 103 und 104 auszugleichen. Analog dazu liegt der dritte Druck (stromabwärts des Verdichters 5) etwas oberhalb des Drucks der Zusatzsäule, um die Einführung des zweiten Teilstroms 201, 202 in die Zusatzsäule 8 zu gewährleisten.The first pressure (in the line of the feed air 3 behind the main air compressor 2 ) is significantly lower than the pressure column pressure; the difference is at least 2.5 bar, preferably 3.0 to 3.2 bar. The second pressure is slightly above the pressure column pressure (for example, about 0.1 bar above the pressure at the feed point in the pressure column) to the pressure drop in the main heat exchanger 6 and in the pipes 103 and 104 compensate. Similarly, the third pressure (downstream of the compressor 5 ) slightly above the pressure of the additional column to the introduction of the second partial flow 201 . 202 in the additional column 8th to ensure.

Der dritte Teilstrom 301 wird gegebenenfalls in einem Nachverdichter 302 auf einen vierten Druck nachverdichtet, der zwischen dem ersten Druck und dem Betriebsdruck der Zusatzsäule liegen kann und beispielsweise 1,5 bis 2,5 bar höher als der erste Druck ist. (Für den Fall, daß der dritte Teilstrom stromabwärts eines der Verdichter 5 oder 102 abgezweigt wird, ist der vierte Druck entsprechend höher, das heißt beispielsweise höher als der Druck der Zusatzsäule oder sogar höher als der Druck der Drucksäule; er kann in diesem Fall bis zu 8 bar oder mehr betragen.) Über Leitung 303 geht es zum Hauptwärmetauscher 6 und von einer Zwischentemperatur oberhalb des kalten Endes aus weiter (304) zur Entspannungsmaschine 305. Die arbeitsleistend entspannte Luft 306 wird auf mittlerer Höhe in die Niederdrucksäule 9 eingeleitet.The third partial flow 301 is optionally in a booster 302 recompressed to a fourth pressure, which may be between the first pressure and the operating pressure of the additional column and, for example, 1.5 to 2.5 bar higher than the first pressure. (In the event that the third partial flow downstream of one of the compressors 5 or 102 is branched off, the fourth pressure is correspondingly higher, that is, for example, higher than the pressure of the additional column or even higher than the pressure of the pressure column; in this case it can be up to 8 bar or more.) Via cable 303 it goes to the main heat exchanger 6 and from an intermediate temperature above the cold end ( 304 ) to the relaxation machine 305 , The work-performing relaxed air 306 is at medium altitude in the low pressure column 9 initiated.

Die Luft wird hinter jedem Verdichter 2, 5, 102, 302 in indirektem Wärmeaustausch mit Kühlwasser abgekühlt, wie durch die in der Zeichnung dargestellten Nachkühler angedeutet ist. Bei mehrstufigen Verdichtern wird vorzugsweise zwischen zwei Stufen eine Zwischenkühlung durchgeführt (nicht dargestellt).The air is behind every compressor 2 . 5 . 102 . 302 cooled in indirect heat exchange with cooling water, as indicated by the aftercooler shown in the drawing. In multi-stage compressors, intermediate cooling is preferably carried out between two stages (not shown).

Bei der Rektifikation in der Drucksäule 7 fallen eine erste stickstoffangereicherte Fraktion als Kopfgas und eine erste sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion als Sumpfflüssigkeit an. Kopfgas 10 wird in einem ersten Kondensator-Verdampfer 11 kondensiert. Ein Teil 12 des Kondensats 50, das die erste stickstoffangereicherte Flüssigfraktion bildet, wird auf die Drucksäule aufgegeben, ein anderer Teil 13 wird – gegebenenfalls nach Unterkühlung im Gegenströmer 14 – über Leitung 15 im die Niederdrucksäule 9 eingedrosselt (16), deren Betriebsdruck am Kopf 1,1 bis 1,5 bar, vorzugsweise etwa 1,3 bar beträgt. Ein weiterer Teil 17 der ersten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion 50, 13 aus dem ersten Kondensator-Verdampfer 11 wird zum Kopf der Zusatzsäule 8 geführt. Die Sumpfflüssigkeit der Drucksäule wird als erste sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion 18 zu einem ersten Teil 19 nach optionaler Unterkühlung (14) in die Niederdrucksäule 9 entspannt (20). Die Einspeisestelle liegt oberhalb derjenigen der arbeitsleistend entspannten Luft 306. Der Rest 37 (10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 20%) der Drucksäulen-Sumpfflüssigkeit wird zur Zusatzsäule 8 geführt. Die Einspeisestelle liegt mindestens einen praktischen oder theoretischen Boden, vorzugsweise zwei bis fünf theoretische Böden oberhalb der Einspeisung des zweiten Luftteils 202.In the rectification in the pressure column 7 a first nitrogen-enriched fraction as head gas and a first oxygen-enriched liquid fraction as bottoms liquid are produced. head gas 10 is in a first condenser-evaporator 11 condensed. A part 12 of the condensate 50 , which forms the first nitrogen-enriched liquid fraction, is applied to the pressure column, another part 13 is - optionally after subcooling in the countercurrent 14 - via line 15 in the low-pressure column 9 throttled ( 16 ), whose operating pressure at the head is 1.1 to 1.5 bar, preferably about 1.3 bar. Another part 17 the first nitrogen-enriched liquid fraction 50 . 13 from the first condenser-evaporator 11 becomes the head of the additional column 8th guided. The bottom liquid of the pressure column is the first oxygen-enriched liquid fraction 18 to a first part 19 after optional subcooling ( 14 ) in the low pressure column 9 relaxed ( 20 ). The feed point is above that of the work-performing relaxed air 306 , The rest 37 (10 to 30%, preferably 15 to 20%) of the pressure column bottom liquid becomes the additional column 8th guided. The feed point is at least one practical or theoretical bottom, preferably two to five theoretical plates above the feed of the second air part 202 ,

In der Zusatzsäule 8 werden ein zweites stickstoffangereichertes Kopfgas und eine zweite sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion gewonnen. Das Kopfgas 21 wird in einem zweiten Kondensator-Verdampfer 22 kondensiert. Das Kondensat 51 bildet die zweite stickstoffangereicherte Flüssigfraktion und wird zu einem ersten Teil 23 in die Zusatzsäule eingeleitet und zu einem zweiten Teil 24 – gegebenenfalls nach Unterkühlung im Gegenströmer 14 – in die Niederdrucksäule 9 eingedrosselt (25). Die zweite sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion (26) aus dem Sumpf der Zusatzsäule wird ebenfalls nach optionaler Unterkühlung (14) in den Verdampfungsraum es zweiten Kondensator-Verdampfers 22 entspannt (27). Der verdampfte Strom bzw. Dampf 28 wird in die Niederdrucksäule 9 eingeführt (29). Die Einspeisestelle liegt beispielsweise auf derselben Höhe wie diejenige der Sumpfflüssigkeit aus der Drucksäule oder etwas darüber.In the additional column 8th a second nitrogen-enriched overhead gas and a second oxygen-enriched liquid fraction are recovered. The head gas 21 is in a second condenser-evaporator 22 condensed. The condensate 51 forms the second nitrogen-enriched liquid fraction and becomes a first part 23 introduced into the additional column and to a second part 24 - if necessary after subcooling in the countercurrent 14 - in the low pressure column 9 throttled ( 25 ). The second oxygen-enriched liquid fraction ( 26 ) from the bottom of the additional column is also after optional supercooling ( 14 ) into the evaporation space of the second condenser-evaporator 22 relaxed ( 27 ). The vaporized stream or steam 28 gets into the low pressure column 9 introduced ( 29 ). The feed point is, for example, at the same level as that of the bottoms liquid from the pressure column or something above it.

Dampf 31 für die Rektifikation in der Niederdrucksäule 9 wird durch Verdampfen von Sumpfflüs sigkeit (dritte sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion 30) im ersten Kondensator-Verdampfer 11 erzeugt. Der Kondensator-Verdampfer 11 kann abweichend von der Darstellung im Sumpf der Niederdrucksäule 9 angeordnet sein. Als Kopfprodukt verläßt Stickstoff 32 die Niederdrucksäule 9, wird in den Wärmetauschern 14 und 6 auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und bei 33 abgezogen. Gasförmiger Produktsauerstoff 34, 35 wird ebenfalls im Hautwärmetauscher 6 erwärmt. Das Sauerstoffprodukt oder ein Teil davon kann bei Bedarf flüssig entnommen werden (Leitung 36). Für die Erzeugung eines Hochdruckprodukts kann der flüssig entnommene Sauerstoff auf Druck gebracht und verdampft werden (Innenverdichtung).steam 31 for rectification in the low-pressure column 9 is made by vaporizing bottoms (third oxygen-enriched liquid fraction 30 ) in the first condenser-evaporator 11 generated. The condenser-evaporator 11 may differ from the representation in the bottom of the low pressure column 9 be arranged. Nitrogen leaves as the top product 32 the low pressure column 9 , is in the heat exchangers 14 and 6 warmed to about ambient temperature and at 33 deducted. Gaseous product oxygen 34 . 35 is also in the skin heat exchanger 6 heated. The oxygen product or a part of it can be taken out liquid if necessary (line 36 ). For the production of a high-pressure product, the liquid withdrawn oxygen can be pressurized and evaporated (internal compression).

Die Reinigung der Einsatzluft ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Sie kann durch jede der bekannten Methoden erfolgen, beispielsweise in einem umschaltbaren Wärmetauscher (Revex) oder in einer oder mehreren Molekularsiebanlagen. Im letzteren Fall ist es möglich, die gesamte Einsatzluft (Leitung für 3) gemeinsam der Reinigung zu unterwerfen, die drei Teilströme 103, 201, 303 in getrennten Anlagen zu behandeln oder auch den ersten und zweiten Teilstrom gemeinsam durch ein unmittelbar stromabwärts des Nachkühlers des Verdichters 5 angeordnetes Molekularsieb zu schicken. Für den Fall, daß abweichend von der Darstellung in der Zeichnung der dritte Teilstrom hinter einem der Verdichter 5 oder 102 abgenommen und dem Nachverdichter 302 zugeleitet wird, können alle drei Teilströme oder zumindest der erste und der dritte Teilstrom gemeinsam gereinigt werden.The cleaning of the feed air is not shown in the drawing. It can be carried out by any of the known methods, for example in a switchable heat exchanger (Revex) or in one or more molecular sieves. In the latter case it is possible to use all the feed air (pipe for 3 ) to subdue the purification, the three sub-streams 103 . 201 . 303 to treat in separate plants or also the first and second partial flow in common by an immediately downstream of the aftercooler of the compressor 5 to send arranged molecular sieve. In the event that deviates from the illustration in the drawing, the third partial flow behind one of the compressor 5 or 102 removed and the booster 302 is fed, all three sub-streams or at least the first and the third sub-stream can be cleaned together.

In dem Beispiel von 2 wird die Gesamtluft (Einsatzluft 1) Hauptluftverdichter 2 auf etwas über Drucksäulendruck verdichtet. Von der verdichteten Gesamtluft wird der erste Luftteilstrom 101 abgezweigt und durch den Hauptwärmetauscher 6 und über Leitung 104 ohne weitere druckverändernde Maßnahmen in die Drucksäule 7 eingespeist.In the example of 2 is the total air (feed air 1 ) Main air compressor 2 compressed to something about pressure column pressure. Of the compressed total air is the first partial air flow 101 branched off and through the main heat exchanger 6 and via wire 104 without further pressure-changing measures in the pressure column 7 fed.

Der Rest 259 der Luft wird in einem Nachverdichter 260 auf etwas über Zusatzsäulendruck gebracht. Die Hochdruckluft 261 wird schließlich in den zweiten Teilluftstrom 201 und den dritten Teilluftstrom 301 aufgeteilt, die analog zu 1 zur Zusatzsäule 8 beziehungsweise zur Entspannungsmaschine 305 geführt werden.The rest 259 the air is in a booster 260 put on something about extra column pressure. The high pressure air 261 eventually becomes the second partial airflow 201 and the third partial airflow 301 split, analogous to 1 to the additional column 8th or to the relaxation machine 305 be guided.

Im Unterschied zu 1 wird jedoch die arbeitsleistend entspannte Luft 262, 263 nicht in die Niederdruck-, sondern in die Drucksäule 7 geführt. Die Niederdrucksäule 9 wird als reine Abtriebssäule betrieben, wobei die erste sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion 18 aus der Drucksäule 7 mindestens zu einem Teil 19 auf den Kopf der Niederdrucksäule aufgegeben wird. Als zusätzlicher Einsatz wird ein Teil 264 der zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion 26 aus der Zusatzsäule 8 in die Niederdrucksäule 9 eingespeist (über Ventil 265), und zwar unterhalb der Einspeisung 20 der Drucksäulen-Sumpfflüssigkeit und oberhalb der Zuführung (Drosselventil 29) von Restdampf bzw. Dampf 28 aus dem zweiten Kondensator-Verdampfer 22. Das Kopfprodukt 32 der Niederdrucksäule 9 weist in dieser Prozeßvariante einen geringeren Stickstoffgehalt auf.In contrast to 1 However, the work is relaxing relaxed air 262 . 263 not in the low pressure, but in the pressure column 7 guided. The low pressure column 9 is operated as a pure stripping column, with the first oxygen-enriched liquid fraction 18 from the pressure column 7 at least in part 19 is abandoned on the head of the low-pressure column. As an additional use is a part 264 the second oxygen-enriched liquid fraction 26 from the additional column 8th in the low pressure column 9 fed (via valve 265 ), below the feed 20 the pressure column bottom liquid and above the feed (throttle valve 29 ) of residual steam or steam 28 from the second condenser-evaporator 22 , The top product 32 the low pressure column 9 has a lower nitrogen content in this process variant.

Die Leitung 268 entspricht Leitung 54 von 1, allerdings verläuft die Strömung hier in umgekehrter Richtung: Die Pumpe 253 erhöht den Druck der ersten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion aus dem ersten Kondensator-Verdampfer 11 auf etwa Zusatzsäulendruck und fördert die Flüssigkeit als zusätzlichen Rücklauf auf den Kopf der Zusatzsäule 8.The administration 268 corresponds to line 54 from 1 However, the flow here runs in the opposite direction: The pump 253 increases the pressure of the first nitrogen-enriched liquid fraction from the first condenser-evaporator 11 to about additional column pressure and promotes the liquid as an additional return to the head of the additional column 8th ,

Alternativ oder zusätzlich kann ein Teil 37 der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion 18 als zusätzliches Kältemittel in den Verdampfungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers 22 gepumpt (258) werden.Alternatively or additionally, a part 37 the first oxygen-enriched liquid fraction 18 as additional refrigerant in the evaporation space of the second condenser-evaporator 22 pumped ( 258 ) become.

Anstelle des Drosselventils 29 kann auch eine arbeitsleistende Entspannung des Dampfes 28 aus dem zweiten Kondensator-Verdampfer vorgesehen sein, gegebenenfalls nach vorheriger Anwärmung des Dampfes 28.Instead of the throttle valve 29 can also work a relaxing relaxation of the steam 28 be provided from the second condenser-evaporator, optionally after preheating the steam 28 ,

Die Betriebsdrücke der Säulen betragen in dem Beispiel 4,6 bar in der Drucksäule 7, 9,1 bar in der Zusatzsäule 8 und 1,2 bar in der Niederdrucksäule 9. Das Druckstickstoffprodukt 57 wird in 2 nicht aus der Drucksäule 7, sondern aus der unter noch höherem Druck betriebenen Zusatzsäule 8 abgezogen, indem ein Teil (Leitung 267) des Kopfdampfes 266 der Zusatzsäule 8 zum Hauptwärmetauscher 6 geführt wird.The operating pressures of the columns in the example are 4.6 bar in the pressure column 7 , 9.1 bar in the additional column 8th and 1.2 bar in the low pressure column 9 , The pressurized nitrogen product 57 is in 2 not from the pressure column 7 but from the operated under even higher pressure additional column 8th deducted by a part (line 267 ) of the overhead vapor 266 the additional column 8th to the main heat exchanger 6 to be led.

Das Verfahren gemäß 2 ist insbesondere zur Gewinnung großer Mengen an Druckstickstoff und Sauerstoff geeignet.The method according to 2 is particularly suitable for recovering large quantities of pressurized nitrogen and oxygen.

3 ähnelt 2 sehr stark. Allerdings ist hier definitiv keine Überleitung von Sumpfflüssigkeit bzw. sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion 18 der Drucksäule in den zweiten Kondensator-Verdampfer 22 vorgesehen (gestrichelte Linie 37 und Pumpe 258 in 2). Als weitere Abweichung von 2 wird im Prozeß von 3 ein Teil 350 des Dampfes 28 aus dem zweiten Kondensator-Verdampfer 22 in den unteren Bereich der Drucksäule eingedrosselt (351). Die Entspannungsmaschine 305 wird nicht durch einen Verdichter gebremst, sondern durch einen Generator 352. Der dritte Teilstrom wird unter dem Austrittsdruck des Hauptluftverdichters 2 abgezweigt und nach seiner arbeitsleistenden Entspannung (Entspannungsmaschine 305) in die Niederdrucksäule 9 geleitet (306). 3 similar 2 very strong. However, this is definitely not a transition of bottoms liquid or oxygen-enriched liquid fraction 18 the pressure column in the second condenser-evaporator 22 provided (dashed line 37 and pump 258 in 2 ). As another deviation from 2 is in the process of 3 a part 350 of the steam 28 from the second condenser-evaporator 22 throttled into the lower area of the pressure column ( 351 ). The relaxation machine 305 is not braked by a compressor, but by a generator 352 , The third partial flow is below the outlet pressure of the main air compressor 2 branched off and after his job-providing relaxation (relaxation machine 305 ) in the low pressure column 9 directed ( 306 ).

Außerdem wird bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 das Sauerstoffprodukt vollständig oder teilweise innenverdichtet und als Druckprodukt gewonnen. Hierzu wird flüssiger Sauerstoff 353 vom Sumpf der Niederdrucksäule 9 in einer Pumpe 354 auf den gewünschten Produktdruck gebracht, im Hauptwärmetauscher 6 verdampft und angewärmt und schließlich als Drucksauerstoffprodukt 355 gewonnen.In addition, according to the embodiment 3 the oxygen product completely or partially compressed inside and recovered as a printed product. For this purpose, liquid oxygen 353 from the bottom of the low-pressure column 9 in a pump 354 brought to the desired product pressure, in the main heat exchanger 6 evaporated and warmed and finally as a pressure oxygen product 355 won.

Bei dem Verfahren gemäß 4 wird sowohl aus der Drucksäule 7 (Leitung 56) als auch aus der Zusatzsäule 8 (Leitung 267) Druckstickstoffprodukt abgezogen. Eine Pumpe 450 bringt die dritte sauerstoffreiche Flüssigfraktion 30, die durch Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule 9 gebildet wird, in flüssigem Zustand auf Druck, bevor sie in den Verdampfungsraum des ersten Kondensator-Verdampfers 11 eingespeist wird. Der erhöhte Druck im Kondensator-Verdampfer 11 wird zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts ausgenutzt, indem ein Teil 451 des bei der Verdampfung der dritten sauerstoffreichen Flüssigfraktion entstandenen Gases 31 im Hauptwärmetauscher 6 angewärmt und als Drucksauerstoffprodukt 452 abgeführt wird. Der Rest 453 wird abgedrosselt (454) und dient als aufsteigender Dampf in der Niederdrucksäule 9. Alternativ zur Drosselentspannung 454 kann auch eine arbeitsleistende Entspannung vorgesehen sein.In the method according to 4 is both from the pressure column 7 (Management 56 ) as well as from the additional column 8th (Management 267 ) Withdrawn pressurized nitrogen product. A pump 450 brings the third oxygen-rich liquid fraction 30 passing through bottoms of the low pressure column 9 is formed, in the liquid state to pressure, before entering the evaporation chamber of the first condenser-evaporator 11 is fed. The increased pressure in the condenser-evaporator 11 Is exploited to obtain a gaseous print product by a part 451 of the gas formed in the evaporation of the third oxygen-rich liquid fraction 31 in the main heat exchanger 6 warmed and as a pressure oxygen product 452 is dissipated. The rest 453 is throttled ( 454 ) and serves as ascending vapor in the low pressure column 9 , Alternative to throttling relaxation 454 can also be provided work-relaxing relaxation.

Außerdem wird in 4 die Gesamtluft (Einsatzluft 3) im Nachverdichter 455 auf einen Druck oberhalb des höchsten Verfahrensdrucks gebracht und anschließend in die drei Teilströme 101, 201, 301' aufgeteilt. Die in 304 arbeitsleistend entspannte Luft 456 wird in Abweichung von 1 in den Verdampfungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers 22 eingespeist (457).In addition, in 4 the total air (feed air 3 ) in the booster 455 brought to a pressure above the highest process pressure and then into the three partial streams 101 . 201 . 301 ' divided up. In the 304 performing work relaxing air 456 will deviate from 1 in the evaporation space of the second condenser-evaporator 22 fed ( 457 ).

Bei dem Prozeß, der in 5 dargestellt ist, herrscht in der Zusatzsäule 8 ein niedrigerer Druck als in der Drucksäule 7. Hier werden Elemente der 1, 2 und 4 miteinander kombiniert.In the process in 5 is represented prevails in the additional column 8th a lower pressure than in the pressure column 7 , Here are elements of 1 . 2 and 4 combined together.

Wie in 4 wird Drucksauerstoff durch Abzweigen von Sauerstoffgas 451 aus der Dampfleitung 31 vom ersten Kondensator-Verdampfer 11 erzeugt, wobei die dritte sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion 30 vor dem Verdampfen durch Pumpen 450 auf Druck gebracht wird. Das gasförmige Druckstickstoffprodukt 56, 57 wird hier jedoch ausschließlich aus der Drucksäule 7 abgezogen. Flüssiger Stickstoff 52, 54 aus der Zusatzsäule 8 wird wie in 1 zum Kopf der Drucksäule 7 gepumpt (53). Bei Bedarf kann außerdem Stickstoff als Flüssigprodukt 550, 551 vom Kopf der Zusatzsäule 8 und/oder der Drucksäule 7 abgenommen werden.As in 4 is pressure oxygen by branching off oxygen gas 451 from the steam line 31 from the first condenser-evaporator 11 produced, wherein the third oxygen-enriched liquid fraction 30 before evaporation by pumping 450 is put on pressure. The gaseous pressurized nitrogen product 56 . 57 Here, however, only from the pressure column 7 deducted. Liquid nitrogen 52 . 54 from the additional column 8th will be like in 1 to the head of the pressure column 7 pumped ( 53 ). If necessary, nitrogen can also be used as a liquid product 550 . 551 from the head of the additional column 8th and / or the pressure column 7 be removed.

Die Verdichtung der drei verschiedenen Luftströme erfolgt ähnlich wie in 1; allerdings wird die Turbinenluft 301 stromabwärts des Verdichters 102 abgenommen. Damit befindet sie sich bereits stromaufwärts des Nachverdichters (Boosters) auf einem besonders hohen Druck, so daß einerseits bei der arbeitsleistenden Entspannung (Entspannungsmaschine 305) besonders viel Kälte erzeugt werden kann und andererseits der Austrittsdruck so gewählt werden kann, daß eine Einspeisung der Turbinenabluft 552, 553 in die unter Zwischendruck arbeitende Zusatzsäule 8 möglich ist.The compression of the three different air flows is similar to in 1 ; However, the turbine air 301 downstream of the compressor 102 decreased. Thus, it is already upstream of the booster (booster) on a particularly high pressure, so that on the one hand in the work-relaxing (relaxation machine 305 ) can be generated particularly much cold and on the other hand, the outlet pressure can be chosen so that an infeed of the turbine exhaust 552 . 553 in the working under intermediate pressure additional column 8th is possible.

6 unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten Verfahren insbesondere durch einen erhöhten Verfahrensdruck in der Niederdrucksäule von 2,0 bis 4,0 bar. Hierdurch kann die Pumpe (450 in 5) für den Niederdrucksauerstoff (dritte sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion 30) entfallen. 6 is different from the one in 4 in particular by an increased process pressure in the low-pressure column of 2.0 to 4.0 bar. This allows the pump ( 450 in 5 ) for the low-pressure oxygen (third oxygen-enriched liquid fraction 30 ) accounted for.

Kälte wird in dem Prozeß durch arbeitsleistende Entspannung (453) mindestens eines Teils 451, 452 des Restgases 32 vom Kopf der Niederdrucksäule 9 gewonnen. (Der Rest 454 wird gegebenenfalls über Leitung 33 abgezogen.) Das Restgas 451 wird dazu im Hauptwärmetauscher 6 auf eine Zwischentemperatur angewärmt und über Leitung 452 zum Eintritt einer Generatorturbine 453 geführt. Das entspannte Gas 455 kann nach Anwärmung im Hauptwärmetauscher 6 beispielsweise als Regeneriergas 456 für eine Molekularsiebstation genutzt werden.Cold is released in the process by work-relaxing ( 453 ) at least one part 451 . 452 of the residual gas 32 from the top of the low-pressure column 9 won. (The rest 454 if necessary via line 33 deducted.) The residual gas 451 becomes in the main heat exchanger 6 warmed to an intermediate temperature and via pipe 452 to the entry of a generator turbine 453 guided. The relaxed gas 455 can after heating in the main heat exchanger 6 for example as a regeneration gas 456 be used for a molecular sieve station.

In den Ausführungsbeispielen werden die Stoffaustauschelemente in der Drucksäule und in der Zusatzsäule durch Destillierböden gebildet, diejenigen in der Niederdrucksäule 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 der Niederdrucksäule, bevorzugt.In the embodiments the mass transfer elements in the pressure column and in the additional column through distillation plates formed, those in the low-pressure column by parent packing. in principle can However, in the invention in each of the columns conventional distillation trays, packing (disordered Packing) and / or ordered packing. Also combinations various elements in a column are possible. Because of the low pressure loss will be ordered packs in all columns, especially in the low-pressure column, prefers.

Claims (5)

Verfahren zur Gewinnung eines gasförmigen Druckstickstoffprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Dreisäulensystem, das aus einer Drucksäule (7), einer Zusatzsäule (8) und einer Niederdrucksäule (9) besteht, mit folgenden Schritten: (a) Einleiten eines ersten Teils (101, 103, 104) verdichteter Einsatzluft (3, 4) in die Drucksäule (7); (b) Einleiten eines zweiten Teils (201, 202) der verdichteten Einsatzluft (3, 4) in die Zusatzsäule (8); (c) Abziehen einer ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (18) aus der Drucksäule (7); (d) Einleiten mindestens eines ersten Teils (19) der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (18) in die Niederdrucksäule (9); (e) Erzeugen einer zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (26) in der Zusatzsäule (8); (f) Erzeugen einer dritten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (30) in der Niederdrucksäule (9); (g) Erzeugen einer ersten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion (50) durch Kondensation eines ersten stickstoffangereicherten Kopfgases (55, 10) aus der Drucksäule (7) durch indirekten Wärmeaustausch mit der dritten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (30) in einem ersten Kondensator-Verdampfer (11); (h) Erzeugen einer zweiten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion (51) durch Kondensation eines zweiten stickstoffangereicherten Kopfgases (21) aus der Zusatzsäule (8) durch indirekten Wärmeaustausch mit der zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (26) und/oder einem zweiten Teil (37) der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (18) in einem zweiten Kondensator-Verdampfer (22); dadurch gekennzeichnet, daß aus dem oberen Bereich der Drucksäule (7) und/oder aus dem oberen Bereich der Zusatzsäule (8) das Druckstickstoffprodukt (55, 56, 57, 266, 267) abgezogen und der Druck mindestens eines Teils mindestens einer der folgenden Flüssigfraktionen im flüssigen Zustand erhöht (53, 253, 258, 450) wird: • erste stickstoffangereicherte Flüssigfraktion (50, 268) stromabwärts des ersten Kondensator-Verdampfers (11), wobei ein Teil der ersten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion stromabwärts der Erhöhung des Drucks (253) in die Zusatzsäule (8) eingeleitet wird; • zweite stickstoffangereicherte Flüssigfraktion (51, 52) stromabwärts des zweiten Kondensator-Verdampfers (22), wobei ein Teil der zweiten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion stromabwärts der Erhöhung des Drucks (53) in die Drucksäule (7) eingeleitet wird; • dritte sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion (30) stromaufwärts des ersten Kondensator-Verdampfers (11); • zweiter Teil (37) der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion stromaufwärts des zweiten Kondensator-Verdampfers (22).Process for obtaining a gaseous compressed nitrogen product by cryogenic separation of air in a three-column system consisting of a pressure column ( 7 ), an additional column ( 8th ) and a low-pressure column ( 9 ), comprising the following steps: (a) initiating a first part ( 101 . 103 . 104 ) compressed feed air ( 3 . 4 ) in the pressure column ( 7 ); (b) initiating a second part ( 201 . 202 ) of the compressed feed air ( 3 . 4 ) in the additional column ( 8th ); (c) withdrawing a first oxygen-enriched liquid fraction ( 18 ) from the pressure column ( 7 ); (d) Initiation of at least a first part ( 19 ) of the first oxygen-enriched liquid fraction ( 18 ) in the low-pressure column ( 9 ); (e) generating a second oxygen-enriched liquid fraction ( 26 ) in the additional column ( 8th ); (f) generating a third oxygen-enriched liquid fraction ( 30 ) in the low-pressure column ( 9 ); (g) generating a first nitrogen-enriched liquid fraction ( 50 ) by condensation of a first nitrogen-enriched overhead gas ( 55 . 10 ) from the pressure column ( 7 by indirect heat exchange with the third oxygen-enriched liquid fraction ( 30 ) in a first condenser-evaporator ( 11 ); (h) generating a second nitrogen-enriched liquid fraction ( 51 ) by condensation of a second nitrogen-enriched overhead gas ( 21 ) from the additional column ( 8th ) by indirect heat exchange with the second oxygen-enriched liquid fraction ( 26 ) and / or a second part ( 37 ) of the first oxygen-enriched liquid fraction ( 18 ) in a second condenser-evaporator ( 22 ); characterized in that from the upper region of the pressure column ( 7 ) and / or from the upper region of the additional column ( 8th ) the pressurized nitrogen product ( 55 . 56 . 57 . 266 . 267 ) and the pressure of at least one part of at least one of the following liquid fractions in the liquid state is increased ( 53 . 253 . 258 . 450 ): • first nitrogen-enriched liquid fraction ( 50 . 268 ) downstream of the first condenser-evaporator ( 11 ), wherein a portion of the first nitrogen-enriched liquid fraction downstream of the increase in pressure ( 253 ) in the additional column ( 8th ) is initiated; Second nitrogen-enriched liquid fraction ( 51 . 52 ) downstream of the second condenser-evaporator ( 22 ), wherein a portion of the second nitrogen-enriched liquid fraction downstream of the increase in pressure ( 53 ) in the pressure column ( 7 ) is initiated; Third oxygen-enriched liquid fraction ( 30 ) upstream of the first condenser-evaporator ( 11 ); • second part ( 37 ) of the first oxygen-enriched liquid fraction upstream of the second condenser-evaporator ( 22 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Teilstrom (301, 303) verdichteter Einsatzluft arbeitsleistend entspannt (305) wird.Method according to Claim 1, characterized in that a third partial flow ( 301 . 303 ) of compressed feed air is work-relaxed ( 305 ) becomes. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die arbeitsleistend entspannte Luft mindestens teilweise der Drucksäule (7), der Zusatzsäule (8) oder der Niederdrucksäule (9) zugeführt (262, 263; 552, 553; 306) wird.A method according to claim 2, characterized in that the work-performing expanded air at least partially the pressure column ( 7 ), the additional column ( 8th ) or the low pressure column ( 9 ) ( 262 . 263 ; 552 . 553 ; 306 ) becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein stickstoffhaltiger Gasstrom (451, 452) aus dem oberen Bereich der Niederdrucksäule (9) arbeitsleistend entspannt (453) wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a nitrogen-containing gas stream ( 451 . 452 ) from the upper region of the low-pressure column ( 9 ) performing work (relaxed) 453 ) becomes. Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Druckstickstoffprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Dreisäulensystem, das aus einer Drucksäule (7), einer Zusatzsäule (8) und einer Niederdrucksäule (9) besteht, mit (a) Mitteln (101, 103, 104) zum Einleiten eines ersten Teils verdichteter Einsatzluft (3, 4) in die Drucksäule (7); (b) Mitteln (201, 202) zum Einleiten eines zweiten Teils der verdichteten Einsatzluft (3, 4) in die Zusatzsäule (8); (c) Mitteln zum Abziehen einer ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (18) aus der Drucksäule (7); (d) Mitteln (20) zum Einleiten mindestens eines ersten Teils (19) der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion in die Niederdrucksäule (9); (e) Mitteln zum Erzeugen einer zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (26) in der Zusatzsäule (8); (f) Mitteln zum Erzeugen einer dritten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (30) in der Niederdrucksäule (9); (g) Mitteln zum Erzeugen einer ersten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion (50) durch Kondensation eines ersten stickstoffangereicherten Kopfgases (55, 10) aus der Drucksäule (7) durch indirekten Wärmeaustausch mit der dritten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (30) in einem ersten Kondensator-Verdampfer (11); und mit (h) Mitteln zum Erzeugen einer zweiten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion (51) durch Kondensation eines zweiten stickstoffangereicherten Kopfgases (21) aus der Zusatzsäule (8) durch indirekten Wärmeaustausch mit der zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (26) und oder einem zweiten Teil (37) der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion (18) in einem zweiten Kondensator-Verdampfer (22); gekennzeichnet durch Mittel (55, 56, 57) zum Entnehmen des Druckstickstoffprodukts aus dem oberen Bereich der Drucksäule (7) und/oder aus dem oberen Bereich der Zusatzsäule (8) und durch Mittel (53) zur Druckerhöhung mindestens einer der folgenden Flüssigfraktionen im flüssigen Zustand: • erste stickstoffangereicherte Flüssigfraktion (50, 268) stromabwärts des ersten Kondensator-Verdampfers (11), wobei die Anlage Mittel zur Einleitung der ersten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion stromabwärts der Erhöhung des Drucks (253) in die Zusatzsäule (8) aufweist; • zweite stickstoffangereicherte Flüssigfraktion (51, 52) stromabwärts des zweiten Kondensator-Verdampfers (22), wobei die Anlage Mittel zur Einleitung der zweiten stickstoffangereicherten Flüssigfraktion stromabwärts der Erhöhung des Drucks (53) in die Drucksäule (7) aufweist; • dritte sauerstoffangereicherte Flüssigfraktion (30) stromaufwärts des ersten Kondensator-Verdampfers (11); • zweiter Teil (37) der ersten sauerstoffangereicherten Flüssigfraktion stromaufwärts des zweiten Kondensator-Verdampfers (22).Device for obtaining a gaseous compressed nitrogen product by cryogenic separation of air in a three-column system consisting of a pressure column ( 7 ), an additional column ( 8th ) and a low-pressure column ( 9 ), with (a) means ( 101 . 103 . 104 ) for introducing a first portion of compressed feed air ( 3 . 4 ) in the pressure column ( 7 ); (b) means ( 201 . 202 ) for introducing a second part of the compressed feed air ( 3 . 4 ) in the additional column ( 8th ); (c) means for withdrawing a first oxygen-enriched liquid fraction ( 18 ) from the pressure column ( 7 ); (d) means ( 20 ) for initiating at least a first part ( 19 ) of the first oxygen-enriched liquid fraction into the low-pressure column ( 9 ); (e) means for generating a second oxygen-enriched liquid fraction ( 26 ) in the additional column ( 8th ); (f) means for generating a third oxygen-enriched liquid fraction ( 30 ) in the low-pressure column ( 9 ); (g) means for generating a first nitrogen-enriched liquid fraction ( 50 ) by condensation of a first nitrogen-enriched overhead gas ( 55 . 10 ) from the pressure column ( 7 by indirect heat exchange with the third oxygen-enriched liquid fraction ( 30 ) in a first condenser-evaporator ( 11 ); and (h) means for producing a second nitrogen-enriched liquid fraction ( 51 ) by condensation of a second nitrogen-enriched overhead gas ( 21 ) from the additional column ( 8th ) by indirect heat exchange with the second oxygen-enriched liquid fraction ( 26 ) and or a second part ( 37 ) of the first oxygen-enriched liquid fraction ( 18 ) in a second condenser-evaporator ( 22 ); characterized by means ( 55 . 56 . 57 ) for removing the pressure nitrogen product from the upper region of the pressure column ( 7 ) and / or from the upper region of the additional column ( 8th ) and by means ( 53 ) for increasing the pressure of at least one of the following liquid fractions in the liquid state: • first nitrogen-enriched liquid fraction ( 50 . 268 ) downstream of the first condenser-evaporator ( 11 ), the plant having means for introducing the first nitrogen-enriched liquid fraction downstream of the increase in pressure ( 253 ) in the additional column ( 8th ) having; Second nitrogen-enriched liquid fraction ( 51 . 52 ) downstream of the second condenser-evaporator ( 22 ), the system comprising means for introducing the second nitrogen-enriched liquid fraction downstream of the increase in pressure ( 53 ) in the pressure column ( 7 ) having; Third oxygen-enriched liquid fraction ( 30 ) upstream of the first condenser-evaporator ( 11 ); • second part ( 37 ) of the first oxygen-enriched liquid fraction upstream of the second condenser-evaporator ( 22 ).
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