DE60004450T2 - Kryogenisches Rektifikationsystem zur Herstellung von hochreinem Sauerstoff - Google Patents

Kryogenisches Rektifikationsystem zur Herstellung von hochreinem Sauerstoff Download PDF

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Tieftemperaturrektifikation von Einsatzluft und genauer auf die Tieftemperaturrektifikation von Einsatzluft zur Erzeugung von Sauerstoff.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In der Tieftemperaturrektifikation von Einsatzluft zu Stickstoff und Sauerstoffprodukte wird der Sauerstoff typischerweise mit einer Reinheit von etwa 99,5 Mol% erzeugt. Wegen der relativen Flüchtigkeiten der Komponenten von Luft tendiert das Argon in der Einsatzluft dazu, sich mit dem Sauerstoff anstatt mit dem Stickstoff zu konzentrieren. Dementsprechend besteht der Rest des typischen Sauerstoffproduktstroms aus einem konventionellen Tieftemperatur-Luftzerlegungsverfahren hauptsächlich aus Argon.
  • Für die meisten Verwendungszwecke stellt das Vorliegen dieser kleinen Menge an Argon in dem Sauerstoffstrom kein Problem dar. Jedoch durchläuft in einigen Situationen wie z.B. in der Verwendung von Sauerstoff in der Herstellung von Chemikalien wie z.B. Ethylenoxid das Argon aufgrund seiner inerten Beschaffenheit einen Zuwachs in dem chemischen Reaktor, was ein periodisches Entlüften des Reaktors erfordert, um eine Verzögerung der Produktionsreaktion zu vermeiden. Dieses periodische Entlüften führt zu einem Verlust an wertvollen Produkten.
  • Das Problem der Produktionsreaktionsbelastung aufgrund des Argonzuwachses kann durch ein Erhöhen der Reinheit des Sauerstoffeingangs in den Reaktor angegangen werden und es sind Systeme zum Erzeugen von Sauerstoff höherer als einer konventionellen Reinheit bekannt. Jedoch können derartige Systeme im allgemeinen nur relativ kleine Mengen von Sauerstoff erhöhter Reinheit erzeugen, wie dies aus US-A-4 977 746 bekannt ist. Darüber hinaus sind derartige Systeme im allgemeinen nicht einfach an bestehende Tieftemperatur-Rektifikationssysteme adaptierbar, die für eine Erzeugung von Sauerstoff konventioneller Reinheit entworfen sind.
  • Dementsprechend besteht eine Aufgabe dieser Erfindung in der Bereitstellung eines verbesserten Tieftemperatur-Rektifikationssystems für die Erzeugung von Sauerstoff sehr hoher Reinheit.
  • Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Tieftemperatur-Rektifikationssystems für die Erzeugung von Sauerstoff sehr hoher Reinheit, mit dem bestehende Systeme, die dazu ausgelegt sind, Sauerstoff mit konventioneller Reinheit zu erzeugen, einfach nachgerüstet werden können.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die obigen und weitere Aufgaben, die sich dem Fachmann anhand dieser Beschreibung ergeben, werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, deren einer Aspekt ein Verfahren zum Erzeugen von Sauerstoff sehr hoher Reinheit mittels Tieftemperaturrektifikation von Einsatzluft ist, wobei im Zuge des Verfahrens:
    • (A) Einsatzluft in eine bei höherem Druck arbeitende Kolonne eingeleitet wird und die Einsatzluft innerhalb der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne mittels Tieftemperaturrektifikation in mit Stickstoff angereichertes Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid zerlegt wird;
    • (B) mit Stickstoff angereichertes Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid von der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne in eine bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne eingebracht werden, die in ihrem unteren Bereich ein Diaphragma aufweist, und innerhalb der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne mittels Tieftemperaturrektifikation sauerstoffreiche Flüssigkeit erzeugt wird;
    • (C) sauerstoffreiche Flüssigkeit von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von oberhalb des Diaphragmas in eine Aufbereitungskolonne übergeleitet wird und sauerstoffreichere Flüssigkeit mittels Tieftemperaturrektifikation innerhalb der Aufbereitungskolonne erzeugt wird;
    • (D) sauerstoffreichere Flüssigkeit von dem unteren Bereich der Aufbereitungskolonne in die bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne unterhalb des Diaphragmas übergeleitet wird, und die sauerstoffreichere Flüssigkeit mindestens teilweise verdampft wird, um sauerstoffreicheres Fluid zu erzeugen; und
    • (E) sauerstoffreicheres Fluid von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne als Sauerstoffprodukt sehr hoher Reinheit gewonnen wird.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einer Vorrichtung zum Erzeugen von Sauerstoff sehr hoher Reinheit mittels Tieftemperaturrektifikation von Einsatzluft, versehen mit:
    • (A) einer bei höherem Druck arbeitenden Kolonne und Mitteln zum Überleiten von Einsatzluft in die bei höherem Druck arbeitende Kolonne;
    • (B) einer bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne, Mitteln zum Überleiten von Fluid von der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne, und einem Diaphragma im unteren Bereich der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne;
    • (C) einer Aufbereitungskolonne, Mitteln zum Überleiten von Flüssigkeit von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von oberhalb des Diaphragmas zu dem oberen Bereich der Aufbereitungskolonne, und Mitteln zum Überleiten von Dampf von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von unterhalb des Diaphragmas zu dem unteren Bereich der Aufbereitungskolonne;
    • (D) Mitteln zum Überleiten von Dampf von dem oberen Bereich der Aufbereitungskolonne zu der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne oberhalb des Diaphragmas und Mitteln zum Überleiten von Flüssigkeit von dem unteren Bereich der Aufbereitungskolonne zu der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne unterhalb des Diaphragmas; und
    • (E) Mitteln zum Gewinnen von Sauerstoff sehr hoher Reinheit von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne unterhalb des Diaphragmas.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Einsatzluft" ein hauptsächlich Stickstoff, Sauerstoff und Argon aufweisendes Gemisch wie beispielsweise Umgebungsluft.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Kolonne" eine Destillations- oder Fraktionierkolonne oder -zone, d.h. eine Kontaktkolonne oder -zone, in der flüssige und dampfförmige Phasen im Gegenstrom in Kontakt gebracht werden, um eine Trennung eines Fluidgemisches zu bewirken, z.B. indem die dampfförmige und die flüssige Phase an einer Reihe von vertikal in Abstand innerhalb der Kolonne angebrachten Böden oder Platten und/oder an Packungselementen wie z.B. strukturierter oder Zufallspackung in Kontakt gebracht werden. Für eine weitere Diskussion von Destillationskolonnen sei verwiesen auf das "Chemical Engineers Handbook", fünfte Ausgabe, herausgegeben von R.H. Perry und C.H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Abschnitt 13, The Continuous Distillation Process.
  • Der Begriff der Doppelkolonne wird hier so benutzt, dass er eine bei einem höheren Druck arbeitende Kolonne bezeichnet, deren oberer Teil in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem unteren Teil einer bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne steht. Eine nähere Beschreibung von Doppelkolonnen erscheint in Ruheman "The Separation of Gases", Oxford University Press, 1949, Kapitel VII, Commercial Air Separation.
  • Trennverfahren mit Dampf-/Flüssigkeitskontakt sind abhängig von den Dampfdrücken der Komponenten. Die Komponente mit dem hohen Dampfdruck (oder die flüchtigere oder niedrigsiedende Komponente) wird dazu neigen, sich in der Dampfphase zu konzentrieren, wohingegen die Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck (oder die weniger flüchtige oder hochsiedende Komponente) dazu neigen wird, sich in der flüssigen Phase zu konzentrieren. Partielle Kondensation ist das Trennverfahren, bei dem das Kühlen eines Dampfgemisches benutzt werden kann, um die flüchtige Komponente(n) in der Dampfphase und dadurch die weniger flüchtige Komponente(n) in der Flüssigphase zu konzentrieren. Rektifikation oder kontinuierliche Destillation ist das Trennverfahren, das aufeinanderfolgende partielle Verdampfungen und Kondensationen kombiniert, wie sie durch eine Gegenstrombehandlung der dampfförmigen und flüssigen Phasen erzielt werden. Das Inkontaktbringen der dampfförmigen und flüssigen Phasen im Gegenstrom ist im allgemeinen adiabatisch und kann einen integralen (stufenweisen) oder differentiellen (kontinuierlichen) Kontakt zwischen den Phasen beinhalten. Trennverfahrensanordnungen, die die Prinzipien der Rektifikation zum Trennen von Gemischen benutzen, werden oft als Rektifikationskolonnen, Destillationskolonnen oder Fraktionierkolonnen bezeichnet, wobei diese Begriffe untereinander ausgetauscht werden können. Tieftemperatur-Rektifikation ist ein Rektifikationsverfahren, das zumindest teilweise bei Temperaturen bei oder unterhalb 150°K ausgeführt wird.
  • Der Begriff "indirekter Wärmeaustausch", wie hier benutzt, bedeutet, dass zwei Fluidströme in eine Wärmeaustauschbeziehung gebracht werden, ohne dass irgendein physikalischer Kontakt oder eine Durchmischung der Fluide miteinander stattfindet.
  • Wie hier verwendet bezeichnen die Begriffe "Turboexpansion" und "Turboexpander" das Verfahren bzw. die Vorrichtung für den Fluss eines Gases hohen Drucks durch eine Turbine zur Verminderung von Druck und Temperatur des Gases, wodurch Kälte erzeugt wird.
  • Wie hier verwendet bezeichnen die Begriffe "oberer Bereich" und "unterer Bereich" die Abschnitte einer Kolonne oberhalb bzw. unterhalb der Kolonnenmitte.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Boden" eine Kontaktstufe, die nicht notwendigerweise eine Gleichgewichtsstufe ist, und er kann andere Kontaktvorrichtungen bezeichnen, wie z.B. eine Packung mit einem Trennvermögen äquivalent zu demjenigen eines Bodens.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Gleichgewichtsstufe" eine Dampf-Flüssigkeits-Kontaktstufe, bei welcher der Dampf und die Flüssigkeit, welche die Stufe verlassen, in einem Massenübergangsgleichgewicht stehen, z.B. einen Boden mit 100% Wirkungsgrad oder ein zu einem Höhenäquivalent einer theoretischen Platte (HETP) äquivalentes Packungselement.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Sauerstoff sehr hoher Reinheit" ein Fluid mit einer Sauerstoftkonzentration von mindestens 99,9 Mol%.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Diaphragma" eine Vorrichtung, die den Durchfluss von Material durch sie hindurch vermeidet oder im wesentlichen vermeidet.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die einzige Figur ist eine vereinfachte schematischer Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Tieftemperatur-Rektifikationssystems dieser Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die Erfindung wird nun ausführlicher mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben werden.
  • Nun auf die Figur Bezug nehmend wird Einsatzluft, die von hochsiedenden Verunreinigungen wie z.B. Wasserdampf, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffen gereinigt und die auf etwa ihren Taupunkt abgekühlt worden ist, in eine bei höherem Druck arbeitende Kolonne 1 eingeleitet, die Teil einer Doppelkolonne ist, die auch eine bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 beinhaltet. In der in der Figur illustrierten Ausführungsform der Erfindung wird der Einsatz in die bei höherem Druck arbeitende Kolonne 1 als ein Dampfstrom 10 zugeführt oder wahlweise als ein flüssiger oder mischphasiger Strom 11, der in die Kolonne 1 zwischen 1 bis 10 Gleichgewichtsstufen über der Stelle eingespeist wird, wo der Strom 10 in die Kolonne 1 eingeleitet wird. Wahlweise kann ein Teil der Einsatzluft zur Erzeugung von Kälte turboexpandiert und anschließend in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 eingeleitet werden, wie durch einen Strom 16 dargestellt.
  • Die bei höherem Druck arbeitende Kolonne 1 arbeitet bei einem Druck, der im allgemeinen in dem Bereich von 5,2 bis 8,6 bar abs. (75 bis 125 psia) liegt. In der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne 1 wird die Einsatzluft mittels Tieftemperaturrektifikation in mit Stickstoff angereichertes Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid zerlegt. Das mit Stickstoff angereichertes Fluid wird von dem oberen Bereich der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne 1 als ein Dampfstrom 20 abgezogen und in einen Hauptkondensator 4 eingespeist, wo es durch indirekten Wärmeaustausch mit sauerstoffreicherer Flüssigkeit kondensiert wird, was nachstehend ausführlicher beschrieben werden wird. Die sich ergebende mit Stickstoff angereicherte Flüssigkeit wird von dem Hauptkondensator 4 als ein Strom 70 abgezogen. Ein erster Teil 22 des Stroms 70 wird zu der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne 1 als Rücklauf zurückgeführt und ein zweiter Teil 21 wird unterkühlt (nicht dargestellt) und anschließend in einem Strom 24 als Rücklauf in den oberen Bereich der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 eingeleitet.
  • Das mit Sauerstoff angereicherte Fluid wird von dem unteren Bereich der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne 1 abgezogen und in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne eingespeist. Die in der Figur illustrierte Ausführungsform der Erfindung ist eine bevorzugte Ausführungsform, die eine Argonseitenarmkolonne mit einem Kopfkondensator verwendet. Gemäß dieser Ausführungsform wird mit Sauerstoff angereichertes Fluid von der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne 1 als ein flüssiger Strom 12 abgezogen, ein Teil wird unterkühlt (nicht dargestellt) und anschließend als ein Strom 13 in den Argonkolonnen-Kopfkondensator 5 geführt. Hier wird die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit teilweise verdampft, wobei der sich ergebende mit Sauerstoff angereicherte Dampf als ein Strom 14 in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 eingeleitet und die restliche mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit als ein Strom 15 in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 eingespeist wird. Der restliche Teil der mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit 12 wird auch als ein Strom 17 in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 eingeführt, und zwar entweder getrennt oder wie in der Figur dargestellt in Kombination mit dem Strom 15.
  • Die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 wird bei einem Druck betrieben, der geringer als der Druck der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne 1 ausfällt und im allgemeinen in dem Bereich von 1,03 bis 1,76 bar abs. (15 bis 25 psia) liegt. In der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 werden die verschiedenen Einsätze in die Kolonne durch Tieftemperaturrektifikation in stickstoffreichen Dampf und sauerstoffreiche Flüssigkeit getrennt. Stickstoffreicher Dampf wird von dem oberen Bereich der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 als ein Strom 25 abgezogen und von dem System entfernt. Der stickstoffreiche Dampfstrom 25 kann vollständig oder teilweise als Produktstickstoff mit einer Stickstoffkonzentration von mindestens 99,9 Mol% gewonnen werden. Für Produktreinheits-Steuerungszwecke wird ein Abstrom 23 von dem oberen Bereich der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 unter dem Abzugspegel des Stroms 25 abgezogen und von dem System entfernt.
  • Die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 weist ein Diaphragma 9 in dem unteren Bereich, jedoch über dem Hauptkondensator 4 auf, und sauerstoffreiche Flüssigkeit sammelt sich an der Oberfläche des Diaphragmas 9 an. Das Diaphragma kann unmittelbar über dem Hauptkondensator angeordnet sein oder es können eine oder mehrere Gleichgewichtsstufen zwischen dem Hauptkondensator und dem Diaphragma vorliegen. Sauerstoffreiche Flüssigkeit von oberhalb des Diaphragmas 9, das entweder und wie in der Figur dargestellt von der sich auf dem Diaphragma 9 ansammelnden Flüssigkeit oder von einem Boden oder gepackten Bett über dem Diaphragma 9 stammt, wird von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 in den oberen Bereich einer Aufbereitungskolonne 7 eingeleitet. In der in der Figur dargestellten Ausführungsform ist dieses Durchleiten von sauerstoffreicher Flüssigkeit durch einen Strom 31 dargestellt. Von dem Volumen der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 unterhalb des Diaphragmas 9 stammender Dampf wird in einem Strom 35 in den unteren Bereich der Aufbereitungskolonne 7 eingespeist .
  • Die Aufbereitungskolonne 7 wird einem Druck betrieben, der im allgemeinen in dem Bereich von 1,1 bis 1,8 bar abs. (16 bis 26 psia) liegt. Innerhalb der Aufbereitungskolonne 7 werden die dieser Kolonne zugeführten Fluide durch Tieftemperaturrektifikation in stickstoffreicheren Dampf und sauerstoffreichere Flüssigkeit getrennt. Der stickstoffreichere Dampf wird von dem oberen Bereich der Aufbereitungskolonne 7 in einem Strom 32 abgezogen und in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 über dem Diaphragma 9 eingeleitet. Die sauerstoffreichere Flüssigkeit wird von dem unteren Bereich der Aufbereitungskolonne 7 in einem Strom 33 abgezogen, durch eine Pumpe 8 geführt, und als ein Strom 34 in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 unter dem Diaphragma 9 gepumpt. Die sauerstoffreichere Flüssigkeit wird mindestens teilweise durch indirekten Wärmeaustausch mit dem oben erwähn ten kondensierenden mit Stickstoff angereicherten Dampf in dem Hauptkondensator 4 verdampft, und ein Teil des resultierenden sauerstoffreicheren Dampfs wird wie zuvor beschrieben durch eine Leitung 35 in den unteren Bereich der Aufbereitungskolonne 7 geführt. Ein weiterer Teil des sauerstoffreicheren Dampfs wird von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 unter dem Diaphragma 9 in einem Strom 30 abgezogen und als Sauerstoffprodukt sehr hoher Reinheit gewonnen. Falls erwünscht kann ein Teil der sauerstoffreicheren Flüssigkeit als Flüssigsauerstoff sehr hoher Reinheit entweder direkt von der Aufbereitungskolonne 7 oder von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 unter dem Diaphragma 9 gewonnen werden.
  • Wie erwähnt ist die in der Figur illustrierte Ausführungsform der Erfindung eine bevorzugte Ausführungsform, in der eine Argonseitenarmkolonne zur Erzeugung von Produktargon verwendet wird. Erneut auf die Figur Bezug nehmend wird ein Argon und Sauerstoff aufweisender Strom von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 2 über dem Diaphragma 9 in einem Strom 44 entweder unmittelbar über dem Diaphragma 9, d.h. ohne Gleichgewichtsstufen zwischen dem Abzugspegel des Stroms 44 und des Diaphragmas 9, oder mit einer oder mehreren Gleichgewichtsstufen zwischen dem Abzugspegel des Stroms 44 und des Diaphragmas 9 abgezogen. Der Strom 44 wird in die Argonkolonne 3 eingespeist, wo er mittels Tieftemperaturrektifikation in argonreicheren Dampf und restliche Sauerstoff enthaltende Flüssigkeit getrennt wird. Die restliche Sauerstoff enthaltende Flüssigkeit wird in einem Strom 45 von dem unteren Bereich der Argonkolonne 3, die bei einem im allgemeinen in dem Bereich von 1,03 bis 1,72 bar abs. (15 bis 25 psia) liegenden Druck betrieben wird, in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 an einem Pegel über dem Diaphragma 9 eingeleitet, und zwar typischerweise von 20 bis 50 Gleichgewichtsstufen über dem Diaphragma 9.
  • Argonreicherer Dampf wird in einer Leitung 40 von der Argonkolonne 3 in den Kopfkondensator 5 eingeleitet, wo er teilweise durch indirekten Wärmeaustausch mit der oben erwähnten verdampfenden und mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit kondensiert wird. Das resultierende zweiphasige argonreichere Fluid wird in einem Strom 41 zu einem Phasenseparator 6 eingespeist, wo es durch Schwerkraft in argonreicheren Dampf, der als ein Argonproduktstrom 42 mit einer Argonkonzentration von 90 bis etwa 100 Mol% gewonnen wird, und in argonreichere Flüssigkeit getrennt wird, die zu der Argonkolonne 3 in einem Strom 43 als Rücklauf zurückgeführt wird. Falls erwünscht kann ein Teil 46 des Stroms 43 als flüssiges Argonprodukt gewonnen werden.
  • Ein besonderer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass sie auf einfache Weise nachträglich in eine bestehende konventionelle Tieftemperatur-Luftzerlegung eingebaut werden kann, um Sauerstoff sehr hoher Reinheit zu erzeugen. Beispielsweise können die Aufbereitungskolonne 7, die Pumpe 8 und die Mehrzahl der Leitungen 31, 32, 33, 34 und 35 im voraus aufgebaut und in einer Weise gepackt werden, die es ermöglicht, sie an der bestehenden und die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 aufweisenden Anlage zu installieren, während die bestehende Anlage immer noch im Betrieb ist. Befinden sich die neuen Elemente an Ort und Stelle, wird die bestehende Anlage heruntergefahren. Anschließend wird das Diaphragma 9 in die bestehende bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2 installiert und zur gleichen Zeit erfolgen die Anschlüsse der Leitungen 31, 32, 34 und 35 an die bestehende bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne 2.
  • Obwohl die Endung ausführlich mit Bezug auf eine besonders bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht sich für den Fachmann, das weitere Ausführungsformen der Erfindung in den Rahmen der Ansprüche fallen. Beispielsweise könnten die Argonkolonne und die Aufbereitungskolonne kombiniert oder anderweitig integriert werden. In einem solchen Fall würde die Restsauerstoff enthaltende Flüssigkeit, die in der Figur durch den Strom 45 dargestellt ist, in den oberen Bereich der Aufbereitungskolonne fließen. Ebenfalls könnte ein Teil des Dampfs von dem oberen Bereich der Aufbereitungskolonne in den unteren Bereich der Argonkolonne fließen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erzeugen von Sauerstoff sehr hoher Reinheit mittels Tieftemperaturrektifikation von Einsatzluft, wobei im Zuge des Verfahrens: (A) Einsatzluft (10) in eine bei höherem Druck arbeitende Kolonne (1) eingeleitet wird und die Einsatzluft innerhalb der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne mittels Tieftemperaturrektifikation in mit Stickstoff angereichertes Fluid (70) und mit Sauerstoff angereichertes Fluid (12) zerlegt wird; (B) mit Stickstoff angereichertes Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid von der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne in eine bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne eingebracht werden, die in ihrem unteren Bereich ein Diaphragma (9) aufweist, und innerhalb der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne (31) mittels Tieftemperaturrektifikation sauerstoffreiche Flüssigkeit erzeugt wird; (C) sauerstoffreiche Flüssigkeit von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von oberhalb des Diaphragmas in eine Aufbereitungskolonne (7) übergeleitet wird und sauerstoffreichere Flüssigkeit (33) mittels Tieftemperaturrektifikation innerhalb der Aufbereitungskolonne erzeugt wird; (D) sauerstoffreichere Flüssigkeit (34) von dem unteren Bereich der Aufbereitungskolonne in die bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne unterhalb des Diaphragmas übergeleitet wird, und die sauerstoffreichere Flüssigkeit mindestens teilweise verdampft wird (4), um sauerstoffreicheres Fluid zu erzeugen; und (E) sauerstoffreicheres Fluid (30) von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne als Sauerstoffprodukt sehr hoher Reinheit gewonnen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ferner sauerstoffreicheres Fluid als Dampf von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von unterhalb des Diaphragmas in den unteren Bereich der Aufbereitungskolonne übergeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner stickstoffreicherer Dampf in der Aufbereitungskolonne erzeugt wird und stickstoffreicherer Dampf von dem oberen Bereich der Aufbereitungskolonne in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne oberhalb des Diaphragmas übergeleitet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner ein argonhaltiges Fluid von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von oberhalb des Diaphragmas in eine Argonkolonne übergeleitet wird und das argonhaltige Fluid mittels Tieftemperaturrektifikation innerhalb der Argonkolonne zerlegt wird, um argonreicheres Fluid zur Gewinnung als Argonprodukt zu erzeugen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ferner Flüssigkeit von dem unteren Bereich der Argonkolonne in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne oberhalb des Diaphragmas übergeleitet wird.
  6. Vorrichtung zum Erzeugen von Sauerstoff sehr hoher Reinheit mittels Tieftemperaturrektifikation von Einsatzluft, versehen mit: (A) einer bei höherem Druck arbeitenden Kolonne (1) und Mitteln zum Überleiten von Einsatzluft (10) in die bei höherem Druck arbeitende Kolonne; (B) einer bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne (2), Mitteln zum Überleiten von Fluid (24) von der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne, und einem Diaphragma (9) im unteren Bereich der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne; (C) einer Aufbereitungskolonne (7), Mitteln zum Überleiten von Flüssigkeit (31) von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von oberhalb des Diaphragmas zu dem oberen Bereich der Aufbereitungskolonne, und Mitteln zum Überleiten von Dampf (35) von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von unterhalb des Diaphragmas zu dem unteren Bereich der Aufbereitungskolonne; (D) Mitteln zum Überleiten von Dampf (32) von dem oberen Bereich der Aufbereitungskolonne zu der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne oberhalb des Diaphragmas und Mitteln zum Überleiten von Flüssigkeit (33, 34) von dem unteren Bereich der Aufbereitungskolonne zu der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne unterhalb des Diaphragmas; und (E) Mitteln zum Gewinnen (30) von Sauerstoff sehr hoher Reinheit von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne unterhalb des Diaphragmas.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner versehen mit einer Argonkolonne mit einem Kopfkondensator, Mitteln zum Überleiten von Fluid von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne von oberhalb des Diaphragmas zu der Argonkolonne, und Mitteln zum Gewinnen von Produktargon von dem oberen Bereich der Argonkolonne.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner versehen mit Mitteln zum Überleiten von Fluid von dem unteren Bereich der Argonkolonne in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne oberhalb des Diaphragmas.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne einen Hauptkondensator unterhalb des Diaphragmas aufweist und es keine Gleichgewichtsstufen zwischen dem Hauptkondensator und dem Diaphragma gibt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne einen Hauptkondensator unterhalb des Diaphragmas aufweist, und es eine oder mehrere Gleichgewichtsstufen zwischen dem Hauptkondensator und dem Diaphragma gibt.
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