DE3905521A1 - Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation

Info

Publication number
DE3905521A1
DE3905521A1 DE19893905521 DE3905521A DE3905521A1 DE 3905521 A1 DE3905521 A1 DE 3905521A1 DE 19893905521 DE19893905521 DE 19893905521 DE 3905521 A DE3905521 A DE 3905521A DE 3905521 A1 DE3905521 A1 DE 3905521A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
medium pressure
rectification
oxygen
pressure stage
argon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19893905521
Other languages
English (en)
Inventor
Dietrich Dipl Ing Rottmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE19893905521 priority Critical patent/DE3905521A1/de
Priority to EP19890113815 priority patent/EP0383994A3/de
Priority to CN90100335A priority patent/CN1025068C/zh
Priority to CN90100334A priority patent/CN1025067C/zh
Priority to EP90102355A priority patent/EP0384213B1/de
Priority to DE9090102355T priority patent/DE59000514D1/de
Priority to AU49960/90A priority patent/AU618659B2/en
Priority to JP2042308A priority patent/JPH02247485A/ja
Priority to JP2042309A priority patent/JPH02245201A/ja
Priority to ZA901345A priority patent/ZA901345B/xx
Priority to US07/483,143 priority patent/US5036672A/en
Priority to US07/483,142 priority patent/US5034043A/en
Priority to EP90103572A priority patent/EP0384483B1/de
Priority to DE9090103572T priority patent/DE59000211D1/de
Publication of DE3905521A1 publication Critical patent/DE3905521A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/0423—Subcooling of liquid process streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04309—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • F25J3/04315—Lowest pressure or impure nitrogen, so-called waste nitrogen expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04327—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of argon or argon enriched 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
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04393—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04709—Producing crude argon in a crude argon column as an auxiliary column system in at least a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/20—Processes or apparatus using separation by rectification in an elevated pressure multiple column system wherein the lowest pressure column is at a pressure well above the minimum pressure needed to overcome pressure drop to reject the products to atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/52—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen enriched compared to air, e.g. "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
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/58—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being argon or crude argon
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren zur Luftzer­ legung durch Rektifikation, bei dem Luft verdichtet, vorgereinigt, abgekühlt und in der Druckstufe einer zweistufigen Rektifikation in eine stickstoffreiche Fraktion und in eine sauerstoffreiche Flüssigkeit vorzerlegt wird und die beiden Fraktionen mindestens teilweise der Mitteldruckstufe der Rektifikation zuge­ führt und in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt werden und bei dem der Mitteldruckstufe ein argonhaltiger Sauerstoffstrom entnommen und einer Rohargonrektifika­ tion zugeleitet wird, und ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein derartiges Verfahren, bei dem im Anschluß an eine Luftzerlegung Rohargon gewonnen wird, ist aus der DE-OS 34 36 897 bekannt.
Wie bei den bislang angewandten Verfahren üblich, wird bei dem vorveröffentlichten Verfahren die Rohargonrekti­ fikation unter demjenigen Druck durchgeführt, unter dem die argonhaltige Sauerstofffraktion aus der Mitteldruckstufe entnommen wird. Flüssiger Sauerstoff wird aus der Rohargonrektifi­ kation an ungefähr die gleiche Stelle der Mitteldruck­ stufe zurückgeführt.
Solch ein Verfahren ist günstig, falls die Mitteldruck­ stufe und damit auch die Rohargonrektifikation im wesentlichen unter Atmosphärendruck durchgeführt. In vielen Fällen werden jedoch Sauerstoff und/oder Stick­ stoff, die in der Mitteldruckstufe erzeugt werden, unter erhöhtem Druck benötigt, beispielsweise in Kohleverga­ sungsanlagen oder zur Einblasung von Stickstoff bei der Erdöl- oder Erdgasgewinnung. Dabei ist es für die Druckstickstoff- und -sauerstoffgewinnung wirtschaftlich vorteilhafter, die Mitteldruckstufe unter einem erhöhten Druck, etwa 2,0 bis 8,0 bar, zu betreiben, als drucklos gewonnene Produkte anschließend zu verdichten.
Da jedoch bei den bekannten Verfahren auch die Rohargon­ rektifikation unter dem erhöhten Druck betrieben werden muß, ergeben sich auch Nachteile, da unter dieser Voraussetzung nur eine relativ geringe Argonausbeute zu erreichen ist.
Die Aufgabe, welche der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sowohl die Druckstick­ stoff- und Drucksauerstofferzeugung, als auch die Argongewinnung wirtschaftlich günstig durchgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rohargon­ rektifikation unter einem Druck betrieben wird, der niedriger als der Druck der Mitteldruckstufe ist.
Damit sind die Druckverhältnisse bei der Rohargonrekti­ fikation nicht mehr an diejenigen der Mitteldruckstufe gebunden, so daß ein für die Argonausbeute optimaler Wert von 1,1 bis 2,0 bar, vorzugsweise 1,3 bis 1,5 bar eingehalten werden kann. Trotzdem kann die Mitteldruck­ stufe weiterhin Sauerstoff und Stickstoff unter erhöhtem Druck abgeben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren erweist es sich als vorteilhaft, wenn der argonhaltige Sauerstoffstrom vor der Einleitung in die Rohargonrektifikation arbeits­ leistend entspannt wird. Die bei der Entspannung zurück­ gewonnene Energie kann zur Verdichtung anderer Prozeß­ ströme eingesetzt werden. Außerdem wird bei der arbeits­ leistenden Entspannung besonders viel Kälte erzeugt, die bei der Luftzerlegung benötigt wird. Auf diese Weise kann mindestens teilweise auf die Zufuhr von extern erzeugter Kälte verzichtet werden.
Dabei ist es günstig, den argonhaltigen Sauerstoffstrom vor der arbeitsleistenden Entspannung zu erwärmen. Dies kann im Wärmeaustausch mit anderen Verfahrensströmen, vorzugsweise mit zu zerlegender Luft erfolgen.
Die im allgemeinen flüssig anfallende Restfraktion der Rohargonrektifikation besteht im wesentlichen aus Sauer­ stoff. Da es unwirtschaftlich wäre, diese Fraktion zu verwerfen, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfin­ dung vorgeschlagen, die flüssige Fraktion aus der Rohargonrektifikation zur Mitteldruckstufe zurückzulei­ ten und vor der Einführung in die Mitteldruckstufe auf den Druck der Mitteldruckstufe zu pumpen.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn eine gasförmige Fraktion vom Kopf der Rohargonrektifikation in indirek­ tem Wärmetausch mit verdampfender sauerstoffreicher Flüssigkeit aus der Druckstufe kondensiert wird. Auf diese Weise kann im Verfahren vorhandene Kälte zur Bildung von Rücklauf für die Rohargonrektifikation ausgenützt und auf den Einsatz externer Kälte in diesem Bereich verzichtet werden.
Die dabei entstehende verdampfte sauerstoffreiche Fraktion wird günstigerweise zur Mitteldruckstufe zurückgeführt.
Die verdampfte sauerstoffreiche Fraktion muß vor der Einführung in der Mitteldruckstufe verdichtet werden. Zu diesem Zweck wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die bei der arbeitsleisten­ den Entspannung des argonhaltigen Sauerstoffstroms gewonnene Arbeit wenigstens teilweise zur Verdichtung der verdampften sauerstoffreichen Fraktion eingesetzt.
Hierzu ist es vorteilhaft, die verdampfte sauerstoff­ reiche Fraktion nach der Verdichtung abzukühlen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Patentansprüchen 10 bis 12.
Anhand der Zeichnung, in welcher eine Auführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt ist, werden die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung näher erläutert.
Über Leitung 1 wird verdichtete und vorgereinigte Luft herangeführt, in einem Wärmetauscher 36 in indirektem Wärmeaustausch mit Produktströmen abgekühlt und in die Druckstufe 3 einer zweistufigen Rektifiziersäule 2 eingespeist. Die Druckstufe 3 (Betriebsdruck: 6 bis 20 bar, vorzugsweise 8 bis 17 bar) steht mit der Mitteldruckstufe 4 (Betriebsdruck: 1,5 bis 10 bar, vorzugsweise 2,0 bis 8,0 bar) über einen gemeinsamen Kondensator/Verdampfer 13 in wärmetauschender Verbin­ dung. Die eingeführte Luft wird in der Druckstufe in Stickstoff und in eine sauerstoffangereicherte Fraktion vorzerlegt. Die sauerstoffangereicherte Fraktion wird über Leitung 6 in flüssigem Zustand abgeführt, in Wärmetauscher 32 unterkühlt und zu einem Teil über Leitung 10 in die Mitteldruckstufe 4 eingedrosselt. Stickstoff vom Kopf der Druckstufe 3 wird über Leitung 5 ebenfalls flüssig abgezogen, in Wärmetauscher 32 unter­ kühlt und zum einen Teil über Leitung 8 als flüssiges Produkt abgeführt. Der andere Teil des Stickstoffs aus der Druckstufe 3 wird über Leitung 9 als Rücklauf auf die Mitteldruckstufe 4 aufgegeben.
Als Produkte der Mitteldruckstufe werden gasförmiger Sauerstoff (Leitung 14), gasförmiger Reinstickstoff (Leitung 15) und unreiner Stickstoff (Leitung 16) entnommen und im Wärmetauscher 36, die Stickstoffströme zusätzlich im Wärmetauscher 32, angewärmt.
Sollte die Kälteleistung der Turbine 18 nicht für den Prozeß ausreichen, so ist es zweckmäßig, wegen des relativ hohen Druckes in der Mitteldruckstufe 4 den unreinen Stickstoff in Leitung 16 zur Erzeugung von fehlender Verfahrenskälte zu verwenden. Dazu sind die in der Zeichnung gestrichelt gezeichneten Verfahrens­ schritte geeignet.
Über die bisher genannten Ströme hinaus wird der Mittel­ druckstufe 4 außerdem ein argonhaltiger Sauerstoffstrom über Leitung 17 entnommen, im Wärmetauscher 36 angewärmt und in eine Rohargonrektifikation 20 eingeleitet, die unter einem Druck von 1,1 bar bis 2,0 bar, vorzugsweise 1,3 bis 1,5 bar betrieben wird. Die im Sumpf der Roh­ argonrektifikation 20 anfallende Restfraktion wird über Leitung 22 abgeführt und erfindungsgemäß durch Pumpe 23 auf den für die Zurückspeisung in die Mitteldruckstufe 4 erforderlichen Druck gebracht. Außerdem wird der argon­ reiche Sauerstoffstrom 17 vor der Einleitung in die Rohargonrektifikation 20 in einer Entspannungsturbine 18 arbeitsleistend entspannt, um ihn einerseits auf den in der Rohargonrektifikation 20 herrschenden niedrigeren Druck zu bringen und andererseits Verfahrenskälte zu erzeugen.
Das am Kopf der Rohargonrektifikation 20 anfallende gasförmige Rohargon wird über Leitung 33 in einen Kondensator 35 eingeführt, teilweise verflüssigt und zum einen Teil über Leitung 34 als Rücklauf in die Rohargon­ rektifikation 20 zurückgeführt, zum anderen Teil über Leitung 21 als Zwischenprodukt abgeführt und im Wärme­ tauscher 36 angewärmt.
Der Kondensator 35 wird durch einen Teil der sauerstoff­ reichen Fraktion 6 aus der Druckstufe gekühlt, der über Leitung 11 herangeführt, in einem Wärmetauscher 24 unterkühlt und über Leitung 25 zum Kondensator 35 geleitet wird. Der beim indirekten Wärmeaustausch mit dem Kopfgas der Rohargonrektifikation 20 verdampfte Anteil wird über Leitung 26 abgeführt und in den Wärme­ tauschern 24 und 36 erwärmt.
Da es wirtschaftlich ungünstig wäre, den in diesem Strom enthaltenen Sauerstoff zu verwerfen, wird er im Verfah­ ren des Ausführungsbeispiels zur Mitteldruckstufe 4 zurückgeführt. Um den dafür notwendigen Druck zu errei­ chen, wird der sauerstoffreiche Strom in zwei Verdich­ terstufen 27 und 29 komprimiert und jeweils anschließend abgekühlt (Wasserkühler 28 und 30). Anschließend wird der sauerstoffreiche Strom über Leitung 31 durch den Wärmetauscher 36 geführt, dort wieder abgekühlt und anschließend in die Mitteldruckstufe 4 eingespeist. Dabei ist es günstig, die bei der Entspannung der argonreichen Sauerstofffraktion 17 gewonnene Arbeit zum Antrieb des Verdichtes 29 zu verwenden.
Vor der Einspeisung in die Druckstufe 3 kann ein Teil der Luft in Leitung 1 in Wärmetausch mit Sauerstoff aus dem Sumpf der Mitteldruckstufe 4 kondensiert werden. Die Flüssigkeit aus dem Sumpf der Mitteldruckstufe kann dazu mittels einer Pumpe auf hohen Druck gebracht werden und verdampft bei dem Wärmeaustausch. Die teilweise kondensierte Luft wird dann oberhalb der in der Zeichnung gezeigten ersten Einspeisestelle (Leitung 1) in die Druckstufe 3 eingeführt. Dieser Verfahrensteil ist in der Zeichnung nicht dargestellt, kann aber bei den angegebe­ nen Rektifizierdrücken wirtschaftlich günstig sein.
Für eine wirtschaftliche Argonausbeute ist es notwendig, den Produktsauerstoff (Leitung 14) mit einer Reinheit von mindestens 99,5% herzustellen, um in dem argon­ reichen Sauerstoffstrom (Leitung 17) genügend Argon anzureichern. Bei 5 bar Druck in der Mitteldruckstufe 4 ist dazu bei einem konventionellen Verfahren ein Luftfaktor von 5,86 notwendig. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren reduziert sich der Luftfaktor auf 5,45. Damit wird eine Energieeinsparung von 7,0% erzielt.

Claims (13)

1. Verfahren zur Luftzerlegung durch Rektifikation, bei dem Luft (1) verdichtet, vorgereinigt, abgekühlt (36) und in der Druckstufe (3) einer zweistufigen Rektifikation (2) in eine stickstoffreiche Fraktion (5) und in eine sauerstoffreiche Flüssigkeit (6) vorzerlegt wird und die beiden Fraktionen (5, 6) mindestens teilweise der Mitteldruckstufe (4) der Rektifikation (2) zugeführt und in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt werden und bei dem der Mittel­ druckstufe ein argonhaltiger Sauerstoffstrom (17) entnommen und einer Rohargonrektifikation (20) zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohargonrektifikation (20) unter einem Druck betrie­ ben wird, der niedriger als der Druck der Mittel­ druckstufe ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der argonhaltige Sauerstoffstrom (17) vor der Einleitung in die Rohargonrektifikation (20) arbeitsleistend entspannt wird (18).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der argonhaltige Sauerstoffstrom (17) vor der arbeitsleistenden Entspannung (18) erwärmt wird.
4 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine flüssige Fraktion (22) aus der Rohargonrektifikation (20) zur Mitteldruckstufe (4) zurückgeleitet und vor der Einführung in die Mitteldruckstufe (4) auf den Druck der Mitteldruck­ stufe (4) gepumpt wird (23).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine gasförmige Fraktion (33) vom Kopf der Rohargonrektifikation (20) in indirek­ tem Wärmetausch (35) mit verdampfender sauerstoff­ reicher Flüssigkeit (25) aus der Druckstufe (3) kondensiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verdampfte sauerstoffreiche Fraktion (26) zur Mitteldruckstufe (4) zurückgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verdampfte sauerstoffreiche Fraktion (26) vor der Einführung in der Mitteldruckstufe (4) verdichtet (27, 29) wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die bei der arbeitsleistenden Entspan­ nung (18) des argonhaltigen Sauerstoffstroms (17) gewonnene Arbeit wenigstens teilweise zur Verdich­ tung (29) der verdämpften sauerstoffreichen Fraktion (26) eingesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verdampfte sauerstoffreiche Fraktion (31) nach der Verdichtung (27, 29) abge­ kühlt (36) wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Doppelrektifi­ ziersäule (2) bestehend aus Drucksäule (3) und Mitteldrucksäule (4) und mit einer Rohargonrektifi­ ziersäule (20) und einer ersten (17, 19) und einer zweiten (22) Verbindungsleitung zwischen Mittel­ drucksäule (4) und Rohargonrektifiziersäule (20), dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Verbin­ dungsleitung (17, 19) eine Entspannungseinrichtung (18) eingebaut ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet, daß in der zweiten Verbindungsleitung (22) eine Pumpe (23) eingebaut ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (35), der über eine erste Gasleitung (33) und über eine erste Flüssigkeits­ leitung (34) mit der Rohargonrektifiziersäule (20) und über eine zweite Flüssigkeitsleitung (25) mit der Drucksäule (3) verbunden ist, durch eine zweite Gasleitung (26, 31), welche den Wärmetauscher mit der Mitteldrucksäule (4) verbindet, und durch einen Verdichter (27, 29) in der zweiten Gasleitung (26, 31).
13. Vorrichtung nach Ansprüche 12, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Expansionsturbine als Entspannungs­ einrichtung (18) verwendet wird und diese mechanisch an den Verdichter (29) in der zweiten Gasleitung gekoppelt ist.
DE19893905521 1989-02-23 1989-02-23 Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation Withdrawn DE3905521A1 (de)

Priority Applications (14)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19893905521 DE3905521A1 (de) 1989-02-23 1989-02-23 Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation
EP19890113815 EP0383994A3 (de) 1989-02-23 1989-07-26 Verfahren und Vorrichtung zur Luftzerlegung durch Rektifikation
CN90100335A CN1025068C (zh) 1989-02-23 1990-01-23 通过精馏来分离空气的方法和装置
CN90100334A CN1025067C (zh) 1989-02-23 1990-01-23 精馏分离空气的方法及装置
EP90102355A EP0384213B1 (de) 1989-02-23 1990-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Luftzerlegung durch Rektifikation
DE9090102355T DE59000514D1 (de) 1989-02-23 1990-02-07 Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation.
AU49960/90A AU618659B2 (en) 1989-02-23 1990-02-21 Process and apparatus for air fractionation by rectification
JP2042308A JPH02247485A (ja) 1989-02-23 1990-02-22 精溜によって空気を分解する方法及び装置
JP2042309A JPH02245201A (ja) 1989-02-23 1990-02-22 精溜によって空気を分解する方法及び装置
ZA901345A ZA901345B (en) 1989-02-23 1990-02-22 Process and apparatus for air fractionation by rectification
US07/483,143 US5036672A (en) 1989-02-23 1990-02-22 Process and apparatus for air fractionation by rectification
US07/483,142 US5034043A (en) 1989-02-23 1990-02-22 Air separation with argon recovery
EP90103572A EP0384483B1 (de) 1989-02-23 1990-02-23 Verfahren und Vorrichtung zur Luftzerlegung durch Rektifikation
DE9090103572T DE59000211D1 (de) 1989-02-23 1990-02-23 Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19893905521 DE3905521A1 (de) 1989-02-23 1989-02-23 Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3905521A1 true DE3905521A1 (de) 1990-08-30

Family

ID=6374708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19893905521 Withdrawn DE3905521A1 (de) 1989-02-23 1989-02-23 Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3905521A1 (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0384213B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Luftzerlegung durch Rektifikation
EP0384483B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Luftzerlegung durch Rektifikation
EP1357342B1 (de) Drei-Säulen-System zur Tieftemperaturzerlegung mit Argongewinnung
EP1031804B1 (de) Tieftemperaturzerlegung von Luft mit Stickstoff Rückführung
DE4126945A1 (de) Verfahren zur luftzerlegung durch rektifikation
DE19803437A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10139727A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP0948730B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von druckstickstoff
EP1074805B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Sauerstoff unter überatmosphärischem Druck
DE69414517T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft für die Herstellung von Stickstoff unter erhöhtem Druck mittels gepumpten flüssigen Stickstoffs
EP2236964A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE69814519T2 (de) Kryogenisches Verfahren mit Doppelsäure und externem Verdämpfer-Kondensator für eine Sauerstoff- und Stickstoffmischung
DE3782660T2 (de) Kaelteerzeugung durch teilexpansion der luft fuer die tieftemperatur-luftzerlegung.
DE3817244A1 (de) Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft
DE19609490A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE19951521A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
WO2014146779A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von gasförmigem druckstickstoff
EP0768503B1 (de) Dreifachsäulenverfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE60007686T2 (de) Tieftemperaturrektifikationsystem zur Luftzerleggung
DE69512821T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Sauerstoff durch Rektifikation von Luft
DE19933558C5 (de) Dreisäulenverfahren und -vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP1189001B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung hoch reinen Stickstoffs durch Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE3643359C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Luftzerlegung durch zweistufige Rektifikation
EP1134524B1 (de) Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem Stickstoff
DE3905521A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung durch rektifikation

Legal Events

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