DE60109843T2 - Verfahren zur Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff aus einer Anlage für die kryogene Luftzerlegung und insbesondere auf die Herstellung von unter Druck stehendem Sauerstoff unter Verwendung von gepumptem LOX (gepumptem flüssigem Sauerstoff) und die Herstellung mindestens eines Anteils Stickstoff als unter Druck stehendem Stickstoff.
  • Das wohlbekannteste kryogene Verfahren für die Herstellung sowohl von Sauerstoff als auch Stickstoff ist der Doppelkolonnenzyklus. Dieses Verfahren verwendet ein Destillationskolonnensystem, das eine Kolonne auf höherem Druck, eine Kolonne auf niedrigerem Druck und einen Aufkocher-Kondensator, der die zwei Kolonnen thermisch verbindet, umfasst. Frühe Versionen des Doppelkolonnenzyklus stellten sowohl Stickstoff als auch Sauerstoff als Dämpfe aus der Kolonne auf niedrigerem Druck her. Vor kurzem ist es etwas Alltägliches geworden, das Sauerstoffprodukt aus dem Destillationskolonnensystem als eine Flüssigkeit ("LOX") abzuziehen, den Druck des flüssigen Sauerstoffs unter Verwendung entweder eines statischen Kopfes oder einer Pumpe zu erhöhen und ihn in einem Hauptwärmetauscher zu erwärmen, indem irgendein geeigneter unter Druck stehender Strom abgekühlt wird. Dieses Verfahren der Sauerstofflieferung wird als gepumpter LOX bezeichnet. Wenn außerdem große Mengen von unter Druck stehendem Stickstoff erforderlich sind, ist es typisch, den Druck der Kolonne auf niedrigerem Druck zu erhöhen, um den Stickstoff bei irgendeinem Druck, der größer als der atmosphärische Druck ist, zurückzugewinnen. Die Verfahren dieses Typs werden oft als Zyklen mit erhöhtem Druck oder EP-Zyklen bezeichnet. Im Stand der Technik sind zahlreiche Beispiele für gepumpte LOX-Doppelkolonnenzyklen mit erhöhtem Druck vorhanden. Ein Beispiel eines derartigen Zyklus des Standes der Technik ist in 9 gezeigt.
  • Eine kommerzielle Anwendung für ein derartiges Verfahren ist die Herstellung von Sauerstoff mit niedriger Reinheit (weniger als 98 Mol-% Sauerstoff) und Stickstoff für Kraftwerke und chemische Anlagen mit dem kombinierten Zyklus für die Kohlevergasung ("CGCC"). Weil es die Aufgabe von derartigen Anwendungen ist, Energie zu erzeugen, ist es wesentlich, dass das Verfahren zur Zerlegung von Luft energieeffizient ist. Der Bedarf an einem hohen Wirkungsgrad verursachte viele Modifikationen am herkömmlichen gepumpten LOX-Doppelkolonnenzyklus mit erhöhtem Druck.
  • Eine Lösung, um den Wirkungsgrad des Doppelkolonnenzyklus zu verbessern, besteht darin, wie in US-A-5.682.764 (Agrawal u. a.) eine dritte Destillationskolonne zu verwenden. Dieses Patent lehrt die Verwendung einer dritten Kolonne, die auf einem Druck arbeitet, der zwischen dem der Kolonne auf höherem Druck und dem der Kolonne auf niedrigerem Druck liegt. Diese dritte Kolonne erhält eine Dampf-Luftspeisung, die sich auf einem niedrigeren Druck als die Haupt-Luftspeisung in die Kolonne auf höherem Druck befindet. Diese Kolonne auf einem Zwischendruck besitzt einen Kondensator, aber keinen Aufkocher, wobei sie einen Rückfluss von flüssigem Stickstoff für die Kolonne auf niedrigeren Druck herstellt. Die Leistungsaufnahme wird verringert, indem nur ein Bruchteil der Speiseluft auf den Druck der Kolonne auf höherem Druck komprimiert werden muss.
  • Ein weiteres Patent, das die Verwendung einer dritten Kolonne lehrt, um den Wirkungsgrad zu verbessern, ist US-A-5.678.426 (Agrawal u. a.). Dieses Patent lehrt außerdem die Verwendung einer dritten Kolonne, die auf einem Druck arbeitet, der zwischen dem der Kolonne auf höherem Druck und dem der Kolonne auf niedrigerem Druck liegt. Diese dritte Kolonne erhält eine sauerstoffangereicherte Flüssigkeit vom Boden der Kolonne auf höherem Druck als eine Einspeisung. Diese Kolonne auf einem Zwischendruck besitzt sowohl einen Aufkocher als auch einen Kondensator und stellt einen stickstoffreichen Strom von ihrem Oberteil und eine weiter sauerstoffangereicherte Flüssigkeit von ihrem Boden her.
  • Ein weiteres Patent, das die Verwendung einer dritten Kolonne lehrt, um den Wirkungsgrad zu verbessern, ist in US-A-4.254.629 (Olszewski) gelehrt. Olszewski lehrt die Verwendung einer dritten Kolonne auf einem Zwischendruck, die ganz wie die nach US-A-5.682.764 arbeitet. Olszewski offenbart außerdem eine Version mit vier Kolonnen, die ein Paar Doppelkolonnen parallel aufweist. Wie durch Olszewski gelehrt wird, arbeiten beide Kolonnen auf niedrigerem Druck auf im Wesentlichen dem gleichen Druck. Eine Kolonne auf höherem Druck arbeitet auf einem niedrigeren Druck als die andere. Dies wird erreicht, indem die Zusammensetzung im Boden einer Kolonne auf niedrigerem Druck sauerstoffärmer als die andere aufrechterhalten wird – die Kolonne auf höherem Druck, die mit der Kolonne auf niedrigeren Druck, die die sauerstoffabgereichertere Zusammensetzung besitzt, thermisch verbunden ist, kann dadurch auf einem niedrigeren Druck arbeiten. Olszewski lehrt außerdem, sauerstoffabgereicherten Dampf zur anderen Kolonne auf niedrigerem Druck zu leiten.
  • Keines der drei oben erörterten Patente lehrt Betriebsarten unter Verwendung von gepumptem LOX.
  • US-A-4.433.989 (Erickson) lehrt außerdem die Verwendung einer dritten Kolonne, um den Wirkungsgrad zu verbessern. Erickson lehrt die Verwendung einer dritten Kolonne auf einem Zwischendruck zusammen mit dem Doppelkolonnenverfahren, das enthält: 1) Weiterleiten aller Luft zur Kolonne auf höherem Druck; 2) Weiterleiten im Wesentlichen aller sauerstoffangereicherten Flüssigkeit von der Kolonne auf höherem Druck zur Kolonne auf einem Zwischendruck; 3) Destillieren in der Kolonne auf einem Zwischendruck, um einen stickstoffreichen Dampf und eine weiter sauerstoffangereicherte Flüssigkeit herzustellen; 4) Weiterleiten der weiter sauerstoffangereicherten Flüssigkeit zur Kolonne auf niedrigerem Druck; 5) Rückfließen einer stickstoffangereicherten Flüssigkeit von der Kolonne auf höherem Druck sowohl zur Kolonne auf einem Zwischendruck als auch zur Kolonne auf niedrigerem Druck; und 6) Bereitstellen einer Aufkochung sowohl für die Kolonne auf einem Zwischendruck als auch für die Kolonne auf niedrigerem Druck durch indirekten Wärmeaustausch mit dem kondensierenden Dampf von der Kolonne auf höherem Druck.
  • Erickson schlägt außerdem eine Betriebsart unter Verwendung von gepumptem LOX vor, bei der unter Druck stehende Luft zum Boden einer vierten Destillationskolonne geleitet wird, die eine stickstoffreiche Flüssigkeit von ihrem Oberteil und eine sauerstoffangereicherte Flüssigkeit von ihrem Boden herstellt – ganz wie es eine typische Kolonne auf höherem Druck tun würde. Der Kondensator für diese vierte Kolonne wird betrieben, indem das Sauerstoffprodukt auf erhöhtem Druck verdampft wird.
  • US-A-5.341.646 (Agrawal u. a.) offenbart die kryogene Zerlegung von Luft, um ein Sauerstoffprodukt und ein Stickstoffprodukt unter Verwendung eines Dreifachkolonnensystems herzustellen, das Kolonnen auf hohem, mittlerem und niedrigerem Druck umfasst. Die charakterisierenden Merkmale des Verfahrens enthalten die Herstellung eines Sauerstoffprodukts mit einer Reinheit von weniger als 98% Sauerstoff; die Herstellung keines Argonprodukts; die Herstellung aus den Kolonnen auf mittlerem und/oder hohem Druck eines gasförmigen Stickstoffprodukts, das mehr als 35% der Speiseluft repräsentiert; die Zurückgewinnung eines Hauptteils des Sauerstoffprodukts aus der Kolonne auf niedrigerem Druck; das Kondensieren mindestens eines Anteils des Stickstoff-Kopfprodukts auf hohem Druck von der Kolonne auf hohem Druck durch Wärmeaustausch gegen einen Flüssigkeitsstrom in der Kolonne auf mittlerem Druck und Verwendung mindestens eines Anteils des kondensierten Anteils, um einen Rückfluss zur Kolonne auf hohem Druck bereitzustellen. In einer veranschaulichten Ausführungsform wird ein erster Anteil der komprimierten Luft in die Kolonne auf hohem Druck gespeist; wird die sauerstoffangereicherte Bodenflüssigkeit von der Kolonne auf hohem Druck in die Kolonne auf mittlerem Druck eingespeist; wird der Kopfprodukt-Dampf von der Kolonne auf hohem Druck in den Aufkocher-Kondensatoren in der Mitte und im Boden in der Kolonne auf mittlerem Druck kondensiert, um einen Rückfluss zu den Kolonnen auf hohem und mittlerem Druck bereitzustellen; wird die sauerstoffangereicherte Bodenflüssigkeit von der Kolonne auf mittlerem Druck in die Kolonne auf niedrigerem Druck eingespeist; wird ein Anteil des Kopfprodukt-Dampfs von der Kolonne auf mittlerem Druck in einem Aufkocher-Kondensator in der Kolonne auf niedrigerem Druck kondensiert, um einen weiteren Rückfluss zur Kolonne auf mittlerem Druck bereitzustellen, wobei der Rest das Stickstoffprodukt bereitstellt; wird der Kopfprodukt-Dampf von der Kolonne auf niedrigerem Druck schließlich als ein Abfall-Stickstoffstrom entladen; wird die Bodenflüssigkeit von der Kolonne auf niedrigerem Druck gegen unter anderem einen weiteren Anteil der Speiseluft gepumpt und erwärmt, um das Sauerstoffprodukt und eine gekühlte Luftspeisung bereitzustellen; werden Anteile der gekühlten Luftspeisung in die Kolonnen auf mittlerem und niedrigerem Druck eingespeist; und stellt ein Flüssigkeitsstrom von einer Zwischenstelle der Kolonne auf mittlerem Druck den Rückfluss zur Kolonne auf niedrigerem Druck bereit. In einer nicht veranschaulichten Variation wird durch das Kondensieren eines weiteren geeigneten Prozessstroms, wie z. B. eines Anteils des Speiseluftstroms, eine Aufkochung am Boden der Kolonne auf niedrigerem Druck bereitgestellt.
  • WO-A-8404957 (veröffentlicht am 20. Dezember 1984) offenbart ein kryogenes Verfahren zur Zerlegung von Luft, um Sauerstoff und Stickstoff herzustellen, in dem es einen latenten Wärmeaustausch an Zwischenstellen zwischen den Kolonnen auf niedrigerem Druck und mittlerem Druck eines Destillationskolonnensystems gibt, um eine hohe Aufkochströmung durch den Argon-Austreibabschnitt der Kolonne auf niedrigerem Druck zu sichern und um eine Mittelabschnitt-Aufkochung in der Kolonne auf mittlerem Druck bereitzustellen. In der veranschaulichten Ausführungsform nach 3 besitzt das Destillationskolonnensystem eine erste Destillationskolonne ("HP-Kolonne"), eine zweite Destillationskolonne, ("MP-Kolonne"), eine dritte Destillationskolonne ("LP-Kolonne") und eine Argon-Seitenarm-Kolonne. Die HP-Kolonne befindet sich auf einem höheren Druck als die MP-Kolonne, die sich auf einem höheren Druck als die LP-Kolonne befindet. In die HP-Kolonne wird komprimierte Luft eingespeist, um eine sauerstoffangereicherte Bodenflüssigkeit und einen sauerstoffarmen Kopfprodukt-Dampf bereitzustellen. Jeweilige Anteile der Bodenflüssigkeit werden in die MP- und LP-Kolonnen eingespeist. Ein Anteil des Kopfprodukts wird in einem Aufkocher/Kondensator im Boden der LP-Kolonne kondensiert, wobei das Kondensat zum Oberteil der HP-Kolonne zurückgeführt wird, um darin einen Rückfluss bereitzustellen. Ein weiterer Anteil des Kopfprodukts wird in einem Aufkocher/Kondensator an einer niedrigeren Zwischenstelle der MP-Kolonne kondensiert, wobei jeweilige Abschnitte des Kondensats in die Oberteile der HP-, MP- und LP-Kolonnen eingespeist werden, um darin einen Rückfluss bereitzustellen. Ein weiterer Anteil des Kopfprodukts wird als das Hochdruck-Stickstoffprodukt abgezogen. Durch einen sauerstoffarmen Dampf von einer Zwischenstelle der HP-Kolonne wird eine Bodenaufkochung für die MP-Kolonne bereitgestellt. Eine weitere Zwischenaufkochung für die MP-Kolonne wird durch einen Aufkocher/Kondensator an einer oberen Zwischenstelle von ihr bereitgestellt, wobei ein von der LP-Kolonne an einer Zwischenstelle über ihrem Argon-Austreibabschnitt abgezogener Dampf in sie eingespeist wird. Das resultierende Kondensat wird an dieser Zwischenstelle zur LP-Kolonne zurückgeführt. Die sauerstoffangereicherte Flüssigkeit wird vom Boden der MP- Kolonne abgezogen und in die LP-Kolonne eingespeist. Jeweilige stickstoffreiche Dämpfe werden aus den Oberteilen der MP- und LP-Kolonnen abgezogen und ohne Kondensation aus dem Destillationskolonnensystem entfernt. Vom Boden der LP-Kolonne wird flüssiger Sauerstoff abgezogen, dessen Druck erhöht wird und der durch indirekten Wärmeaustausch mit einem unter Druck stehenden Argon-Rückführungsstrom verdampft wird, der anschließend den Rückfluss zur Argon-Seitenarm-Kolonne bereitstellt.
  • WO 8504000 (veröffentlicht am 12. September 1985) offenbart ein kryogenes Verfahren zur Zerlegung von Luft, um Sauerstoff und Stickstoff herzustellen, in dem ein zusätzlicher Stickstoffrückfluss durch das Kondensieren eines Anteils mit erhöhtem Druck der Speiseluft gegen das Verdampfen des flüssigen Sauerstoffs bereitgestellt wird, um flüssige stickstoffangereicherte und flüssige sauerstoffangereicherte Einspeisungen für ein Destillationskolonnensystem bereitzustellen. In der veranschaulichten Ausführungsform nach 1 besitzt das Destillationskolonnensystem eine erste Destillationskolonne ("HP-Kolonne"), eine zweite Destillationskolonne ("MP-Kolonne") und eine dritte Destillationskolonne ("LP-Kolonne"). Die HP-Kolonne befindet sich auf einem höheren Druck als die MP-Kolonne, die sich auf einem höheren Druck als die LP-Kolonne befindet. Ein erster Anteil der komprimierten Luft wird in die HP-Kolonne eingespeist, während ein zweiter Anteil der komprimierten Luft weiter komprimiert und in eine Rektifiziervorrichtung eingespeist wird, in der der Rückfluss durch den indirekten Wärmeaustausch mit siedendem, unter Druck stehenden flüssigen Sauerstoff von der LP-Kolonne bereitgestellt wird. Die Rektifiziervorrichtung stellt flüssige stickstoffangereicherte und flüssige sauerstoffangereicherte Zwischeneinspeisungen für die HP-Kolonne nach dem Austausch sensibler Wärme mit dem unter Druck stehenden flüssigen Sauerstoff vor dem Rückfluss-Betrieb bereit. Vom Boden der HP-Kolonne wird eine sauerstoffangereicherte Flüssigkeit abgezogen und in die MP-Kolonne eingespeist. Aus dem Oberteil der HP-Kolonne wird sauerstoffarmer Dampf abgezogen, in einem Aufkocher-Kondensator im Boden der LP-Kolonne kondensiert und zum Oberteil der HP-Kolonne zurückgeführt wird, um einen Rückfluss zu ihr bereitzustellen. Die Aufkochung für die MP-Kolonne wird durch einen Boden-Aufkocher/Kondensator bereitgestellt, in den ein vom Oberteil oder einer Zwischenstelle der HP-Kolonne abgezogener sauerstoffarmer Dampf eingespeist wird, wobei jeweilige Abschnitte des Kondensats aus dem MP-Aufkocher/Kondensator in die Oberteile der MP- und LP-Kolonnen eingespeist werden, um einen Rückfluss zu ihnen bereitzustellen. Vom Boden der MP-Kolonne wird eine sauerstoffangereicherte Flüssigkeit abgezogen und in die LP-Kolonne eingespeist. Jeweilige stickstoffreiche Dämpfe werden aus den Oberteilen der MP- und LP-Kolonnen abgezogen und ohne Kondensation aus dem Destillationskolonnensystem entfernt. Vom Boden der LP-Kolonne wird flüssiger Sauerstoff abgezogen, dessen Druck erhöht wird, um unter Druck stehenden flüssigen Sauerstoff bereitzustellen, der für den Rückfluss-Betrieb in der Rektifiziervorrichtung erforderlich ist.
  • US-A-5.675.977 (veröffentlicht am 14. Oktober 1997), auf dem die jeweiligen Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche basieren, offenbart ein kryogenes Verfahren für die Zerlegung von Luft zur Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff, in dem ein zusätzlicher Stickstoffrückfluss zu einer Destillationskolonne, die thermisch integrierte Kolonnen auf höherem und niedrigerem Druck besitzt, bereitgestellt wird, indem die Bodenflüssigkeit von der Kolonne auf höherem Druck in einer Kolonne verarbeitet wird, die durch einen Dampf aufgekocht wird, der von einer Zwischenstelle dieser Kolonne abgezogen wird. In der veranschaulichten Ausführungsform besitzt das Destillationskolonnensystem eine erste Destillationskolonne ("HP-Kolonne"), eine zweite Destillationskolonne ("MP-Kolonne") und eine dritte Destillationskolonne ("LP-Kolonne"). Die HP-Kolonne befindet sich auf einem höheren Druck als die MP-Kolonne, die sich auf einem höheren Druck als die LP-Kolonne befindet. In alle drei Kolonnen werden Speiseluftanteile eingespeist. Eine sauerstoffangereicherte Flüssigkeit wird vom Boden der HP-Kolonne abgezogen und in die MP-Kolonne eingespeist. Ein sauerstoffarmer Dampf wird aus dem Oberteil der HP-Kolonne abgezogen und in zwei Anteile geteilt, von denen einer in einen Aufkocher/Kondensator eingespeist wird, um für den Boden der LP-Kolonne eine Aufkochung bereitzustellen, während der andere ein gasförmiges Hochdruck-Stickstoffprodukt bereitstellt. Jeweilige Anteile des Kondensats vom Aufkocher-Kondensator werden in die Oberteile der HP- und LP-Kolonnen eingespeist, um einen Rückfluss darin bereitzustellen. Die Aufkochung für die MP-Kolonne wird durch einen Boden-Aufkocher/Kondensator bereitgestellt, in den ein sauerstoffarmer Dampf von einer Zwischenstelle der HP-Kolonne eingespeist wird, wobei das resultierende Kondensat zur selben oder einer höheren Stelle in der HP-Kolonne zurückgeführt wird. Ein sauerstoffarmer Dampf wird aus dem Oberteil der MP-Kolonne abgezogen und in einen Zwischen-Aufkocher/Kondensator in der LP-Kolonne eingespeist. Jeweilige Anteile des Kondensats von diesem Aufkocher/Kondensator werden in die Oberteile der MP- und LP-Kolonnen eingespeist, um einen Rückfluss in sie bereitzustellen. Eine sauerstoffangereicherte Flüssigkeit wird vom Boden der MP-Kolonne abgezogen und in die LP-Kolonne eingespeist. Ein gasförmiges Niederdruck-Stickstoffprodukt wird aus dem Oberteil der LP-Kolonne abgezogen und ohne Kondensation aus dem Destillationskolonnensystem entfernt. Vom Boden der LP-Kolonne wird flüssiger Sauerstoff abgezogen, wobei sein Druck erhöht wird, bevor er durch indirekten Wärmeaustausch mit Speiseluft für das Destillationskolonnensystem erwärmt wird.
  • Die Forschungsoffenbarung 42544; EP-A-1030148 und US-A-4533375 offenbaren außerdem Dreifachkolonnensysteme für die kryogene Zerlegung von Luft.
  • Es ist erwünscht, ein effizientes Verfahren zur Zerlegung von Luft zu besitzen, um Sauerstoff und Stickstoff herzustellen, bei dem der Sauerstoff als ein unter Druck stehendes Produkt hergestellt wird und mindestens ein Anteil des Stickstoffs als ein unter Druck stehendes Produkt hergestellt wird.
  • Es ist außerdem erwünscht, eine effiziente Betriebsart der Verwendung von gepumpten LOX in einem Mehrkolonnenzyklus zu besitzen, der drei oder mehr Destillationskolonnen umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Zerlegung von Luft zur Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff unter Verwendung eines Destillationskolonnensystems mit mindestens drei Destillationskolonnen. Die Erfindung enthält außerdem eine Einheit für die kryogene Luftzerlegung, die das Verfahren verwendet.
  • Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Zerlegung von Luft zur Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff unter Verwendung eines Destillationskolonnensystems, das mindestens drei Destillationskolonnen aufweist, einschließlich einer ersten Destillationskolonne, einer zweiten Destillationskolonne und einer dritten Destillationskolonne. Die erste Destillationskolonne befindet sich auf einem ersten Druck, die zweite Destillationskolonne befindet sich auf einem zweiten Druck, der niedriger ist als der erste Druck, und die dritte Destillationskolonne befindet sich auf einem dritten Druck, der niedriger ist als der zweite Druck. Mindestens ein erster Anteil eines Stromes komprimierter Luft mit einem ersten Stickstoffgehalt wird in die erste Destillationskolonne eingespeist. Ein erster sauerstoffangereicherter Strom wird vom Boden der ersten Destillationskolonne abgezogen und mindestens ein Teil davon wird in die zweite Destillationskolonne und/oder die dritte Destillationskolonne eingespeist. Ein erster sauerstoffarmer Dampfstrom wird vom Oberteil der ersten Destillationskolonne oder aus dessen Nähe abgezogen, mindestens ein erster Anteil davon wird in einen ersten Aufkocher-Kondensator im Boden der zweiten Destillationskolonne oder der dritten Destillationskolonne eingespeist und mindestens teilweises kondensiert, wodurch eine erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit gebildet wird. Eine Aufkochung für den Boden der anderen, der zweiten oder der dritten Destillationskolonne, wird zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch mit einem sauerstoffarmen Dampfstrom aus der ersten Destillationskolonne oder aus einer vierten Destillationskolonne des Destillationskolonnensystems bereitgestellt. Mindestens ein erster Anteil der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit wird in das Oberteil der ersten Destillationskolonne eingespeist. Eine zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeit und/oder ein zweiter Anteil der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit wird in das Oberteil der zweiten Destillationskolonne eingespeist. Ein zweiter sauerstoffangereicherter Flüssigkeitsstrom wird vom Boden der zweiten Destillationskolonne abgezogen und in die dritte Destillationskolonne eingespeist. Ein erster stickstoffreicher Dampfstrom wird vom Oberteil der zweiten Destillationskolonne abgezogen und ein zweiter stickstoffreicher Dampfstrom wird vom Oberteil der dritten Destillationskolonne abgezogen. Ein flüssiger Sauerstoffstrom wird vom Boden der dritten Destillationskolonne abgezogen, wobei sein Druck erhöht wird, bevor er mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit einem unter Druck stehenden Strom erwärmt wird, der einen Stickstoffgehalt hat, welcher mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, und der ausgewählt wird aus Speiseluft und sauerstoffarmem Dampf, der von der ersten Destillationskolonne abgezogen wird, wobei der unter Druck gesetzte Strom gekühlt wird, ohne der Destillation unterzogen zu werden. Mindestens ein Teil des gekühlten, unter Druck gesetzten Stroms wird in jedwede oder eine Kombination der ersten, zweiten und dritten Destillationskolonne eingespeist. Mindestens ein stickstoffangereicherter, flüssiger Prozessstrom stellt eine Einspeisung in das Oberteil der dritten Kolonne bereit. Dieser zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom und der mindestens eine stickstoffangereicherte, flüssige Prozessstrom sind sauerstoffarme Flüssigkeiten, die von der ersten oder, wenn vorhanden, vierten Destillationskolonne abgeleitet werden, wobei beide, der erste und der zweite stickstoffreiche Dampfstrom von dem Destillationskolonnensystem ohne Kondensation abgezogen werden.
  • Normalerweise wird die stickstoffangereicherte Einspeisung in die dritte Kolonne durch die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit und/oder eine von einer Zwischenstelle der ersten Kolonne abgezogene stickstoffangereicherte Flüssigkeit und/oder das kondensierte Kopfprodukt von einer vierten Kolonne des Destillationssystems und/oder den gekühlten, unter Druck gesetzten Strom, wenn er ein stickstoffangereicherter Strom ist, bereitgestellt.
  • In einer Ausführungsform ist der unter Druck gesetzte Strom der erste Anteil des Stroms komprimierter Luft. In einer weiteren Ausführungsform ist der unter Druck gesetzte Strom ein anderer Anteil des Stroms komprimierter Luft, der ein weiter komprimierter Anteil sein kann. In einer weiteren Ausführungsform ist der unter Druck gesetzte Strom ein komprimierter Anteil eines sauerstoffarmen Dampfstroms, der aus der ersten Destillationskolonne abgezogen wird.
  • Eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne kann zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Abschnitt des sauerstoffarmen Dampfstroms bereitgestellt werden, und eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne kann zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch mit einem anderen Anteil des ersten sauerstoffarmen Dampfstromes bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein zweiter Anteil des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms aus der ersten Destillationskolonne dem Boden einer vierten Destillationskolonne zugeführt; wird ein dritter stickstoffangereicherter Flüssigkeitsstrom von dem Boden der vierten Destillationskolonne abgezogen und wird mindestens ein Anteil davon der zweiten Destillationskolonne und/oder der dritten Destillationskolonne zugeführt; wird ein zweiter sauerstoffarmer Dampfstrom vom Oberteil der vierten Destillationskolonne oder aus dessen Nähe abgezogen und wird mindestens ein erster Anteil davon einem zweiten Aufkocher-Kondensator der zweiten Destillationskolonne oder der dritten Destillationskolonnen zugeführt und zumindest teilweise kondensiert, wodurch eine vierte stickstoffangereicherte Flüssigkeit gebildet wird; und wird mindestens ein Anteil der vierten stickstoffangereicherten Flüssigkeit dem Oberteil der vierten Destillationskolonne zugeführt; und wird ein hochreiner Stickstoffstrom aus dem zweiten sauerstoffarmen Dampfstrom oder der vierten stickstoffangereicherten Flüssigkeit abgezogen. Eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne kann zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Abschnitt des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms bereitgestellt werden, und eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne wird zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Anteil des zweiten sauerstoffarmen Dampfstromes bereitgestellt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein anderer Anteil des Stroms komprimierter Luft dem Boden einer vierten Destillationskolonne zugeführt; wird ein dritter sauerstoffangereicherter Flüssigkeitsstrom von dem Boden der vierten Destillationskolonne abgezogen und wird mindestens ein Teil davon der zweiten Destillationskolonne und/oder der dritten Destillationskolonne zugeführt; wird ein zweiter sauerstoffarmer Dampfstrom vom Oberteil der vierten Destillationskolonne oder aus dessen Nähe abgezogen und wird mindestens ein Anteil davon einem zweiten Aufkocher-Kondensator der zweiten Destillationskolonne oder der dritten Destillationskolonne zugeführt und mindestens teilweise kondensiert, wodurch die zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeit gebildet wird; und wird mindestens ein Anteil der zweiten stickstoffangereicherten Flüssigkeit dem Oberteil der vierten Destillationskolonne zugeführt.
  • Die vierte Destillationskolonne kann auf einem Druck liegen, der größer ist als der Druck der ersten Destillationskolonne, oder auf einem Druck liegen, der geringer ist als der Druck der ersten Destillationskolonne. Eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne kann zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Anteil des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms bereitgestellt werden, und eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne kann zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem zweiten sauerstoffarmen Dampfstrom bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Dampfstrom von der ersten Destillationskolonne an einer Zwischenstelle abgezogen, dem zweiten Aufkocher/Kondensator der zweiten Destillationskolonne oder der dritten Destillationskolonne zugeführt und mindestens teilweise kondensiert, wodurch ein Zwischen-Rückflussstrom gebildet wird, der der ersten Destillationskolonne bei oder nahe der Zwischenstelle zugeführt wird; und wird die zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeit von der ersten Destillationskolonne bei oder nahe der Zwischenstelle abgezogen und mindestens ein Teil davon dem Oberteil der zweiten Destillationskolonne oder der dritten Destillationskolonne zugeführt. Eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne kann mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem Dampfstrom bereitgestellt werden, der an der Zwischenstelle abgezogen wird, und eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne kann mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Anteil des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms bereitgestellt werden. Alternativ kann eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem Dampfstrom bereitgestellt werden, der an der Zwischenstelle abgezogen wird, und kann eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Anteil des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms bereitgestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine Einheit für die kryogene Luftzerlegung, die ein Verfahren der Erfindung verwendet, wie es oben erörtert worden ist. Insbesondere schafft in einem Aspekt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für die kryogene Luftzerlegung durch ein Verfahren der Erfindung, wobei die Vorrichtung umfasst:
    ein Destillationskolonnensystem mit mindestens drei Destillationskolonnen, einschließlich einer ersten Destillationskolonne, einer zweiten Destillationskolonne und einer dritten Destillationskolonne, wobei die zweite und die dritte Kolonne keine Kopfprodukt-Kondensatoren aufweisen;
    eine Einrichtung zum Zuführen mindestens eines ersten Anteils eines Stroms komprimierter Luft mit einem ersten Stickstoffgehalt zu der ersten Destillationskolonne;
    eine Einrichtung zum Abziehen eines ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms von dem Boden der ersten Destillationskolonne und zum Zuführen mindestens eines Anteils davon zu der zweiten Destillationskolonne und/oder der dritten Destillationskolonne;
    eine Einrichtung zum Abziehen eines ersten sauerstoffarmen Dampfstromes von dem Oberteil der ersten Destillationskolonne oder aus dessen Nähe, zum Zuführen mindestens eines ersten Anteils davon zu einem ersten Aufkocher-Kondensator im Boden der zweiten Destillationskolonne oder der dritten Destillationskolonne und zum mindestens teilweisen Kondensieren des ersten Anteils, wodurch eine erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit gebildet wird;
    eine Einrichtung, die eine Aufkochung für die andere, die zweite oder die dritte Destillationskolonne bereitstellt, durch indirekten Wärmetausch mit einem sauerstoffarmen Dampfstrom von der ersten Destillationskolonne oder einer vierten Destillationskolonne des Destillationskolonnensystems;
    eine Einrichtung zum Zuführen mindestens eines ersten Anteils der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit zum Oberteil der ersten Destillationskolonne;
    eine Einrichtung zum Zuführen einer zweiten stickstoffangereicherten Flüssigkeit und/oder eines zweiten Anteils der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit zum Oberteil der zweiten Destillationskolonne;
    eine Einrichtung zum Abziehen eines zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms vom Boden der zweiten Destillationskolonne und zum Zuführen des zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms zur dritten Destillationskolonne;
    eine Einrichtung zum Abziehen eines ersten stickstoffreichen Dampfstromes von dem Oberteil der zweiten Destillationskolonne;
    eine Einrichtung zum Abziehen eines zweiten stickstoffreichen Dampfstroms von dem Oberteil der dritten Destillationskolonne;
    eine Einrichtung, die eine Aufkochung für den Boden der anderen, der zweiten oder der dritten Destillationskolonne bereitstellt, durch indirekten Wärmetausch mit einem sauerstoffarmen Dampfstrom von der ersten Destillationskolonne oder einer vierten Destillationskolonne des Destillationskolonnensystems;
    eine Einrichtung zum Abziehen eines flüssigen Sauerstoffstroms vom Boden der dritten Destillationskolonne;
    eine Einrichtung zum Erhöhen des Drucks des flüssigen Sauerstoffstroms;
    eine Einrichtung zum Erwärmen des im Druck erhöhten flüssigen Sauerstoff stroms, mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit einem unter Druck stehenden Strom, der einen Stickstoffgehalt hat, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, und ausgewählt wird aus Speiseluft und sauerstoffarmem Dampf, der aus der ersten Destillationskolonne abgezogen wird, wobei der unter Druck gesetzte Strom gekühlt wird, ohne einer Destillation unterzogen zu werden;
    eine Einrichtung zum Zuführen mindestens eines stickstoffangereicherten Prozessstroms zum Oberteil der dritten Destillationskolonne; und
    eine Einrichtung zum Zuführen mindestens eines Anteils des gekühlten, unter Druck gesetzten Stromes zu einer oder einer Kombination aus der ersten, zweiten und dritten Destillationskolonne, und
    worin der zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom und der mindestens eine stickstoffangereicherte flüssige Prozessstrom sauerstoffarme Flüssigkeiten sind, die von der ersten oder, wenn vorhanden, der vierten Destillationskolonne abgeleitet werden, und keine der Einrichtungen zum Abziehen des ersten und zweiten stickstoffreichen Dampfstromes den Strom kondensiert.
  • Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff unter Verwendung eines Destillationskolonnensystems. Das Verfahren ist anwendbar, wenn das Sauerstoffprodukt aus dem Destillationskolonnensystem als eine Flüssigkeit abgezogen, auf einen erhöhten Druck gepumpt und mindestens teilweise durch das Kühlen eines geeigneten unter Druck stehenden Stroms erwärmt wird. In der bevorzugten Betriebsart wird das Stickstoffprodukt auf einem Druck größer als 20 psia (140 kPa) hergestellt, wobei die Reinheit des Sauerstoffprodukts kleiner als 98 Mol-% ist (Sauerstoff in geringer Reinheit). In der bevorzugtesten Betriebsart wird das Stickstoffprodukt auf einem Druck größer als 30 psia (200 kPa) hergestellt, wobei das Verhältnis der Stickstoffproduktion zur Sauerstoffproduktion größer als 1,5 mol/mol ist.
  • Der Begriff "sauerstoffreich" ist so zu verstehen, dass er das Sauerstoffprodukt repräsentiert, wobei er einem Sauerstoffgehalt kleiner als 99,9 Mol-%, vorzugsweise größer als 85 Mol-% und vorzugsweise kleiner als 98 Mol-% entspricht. Es ist außerdem zu verstehen, dass der Begriff "stickstoffreich" das Stickstoffprodukt repräsentiert, wobei er einem Stickstoffgehalt größer als 95 Mol-%, vorzugsweise größer als 98 Mol-% entspricht.
  • Der Begriff "sauerstoffangereichert" ist so zu verstehen, dass damit das Vorhandensein einer Sauerstoffkonzentration größer als die der Luft gemeint ist. Der Begriff "stickstoffangereichert" ist zu verstehen, dass damit das Vorhandensein einer Stickstoffkonzentration größer als die der Luft gemeint ist. Die Konzentration eines "stickstoffangereicherten" Stroms ist typischerweise ähnlich zu der eines "stickstoffreichen" Stroms.
  • Mit dem Begriff "sauerstoffarm" ist das Vorhandensein einer Sauerstoffkonzentration kleiner als die der Luft gemeint. Ein "sauerstoffarmer" Strom könnte eine Zusammensetzung besitzen, die zu der eines "stickstoffangereicherten" Stroms ähnlich ist, er könnte aber viel weniger Sauerstoff als ein stickstoffangereicherter oder stickstoffreicher Strom enthalten (z. B. könnte er ein Stickstoffprodukt mit einem Sauerstoffniveau von nur wenigen Teilen pro Million (ppm) sein).
  • Das Folgende ist eine beispielhafte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung ist:
  • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Darstellung einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 9 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen gepumpten LOX-Doppelkolonnenverfahren mit erhöhtem Druck.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist in 1 gezeigt. Diese Ausführungsform umfasst eine erste Destillationskolonne 130, eine zweite Destillationskolonne 164 und eine dritte Destillationskolonne 166. Das Sauerstoffprodukt wird aus dem Destillationskolonnensystem als ein sauerstoffreicher Flüssigkeitsstrom 172 entfernt. Von dem Destillationskolonnensystem werden zwei stickstoffreiche Ströme als ein erster stickstoffreicher Dampfstrom 164, ein Dampf vom Oberteil der zweiten Destillationskolonne 164, und ein zweiter stickstoffreicher Dampfstrom 182, ein Dampf vom Oberteil der dritten Destillationskolonne 166, hergestellt.
  • Der Luftstrom 100 wird in einem Hauptluftkompressor 102 komprimiert und in der Einheit 104 gereinigt, um Verunreinigungen, wie z. B. Kohlendioxid und Wasser, zu entfernen und dadurch eine komprimierte und gereinigte Luftspeisung 106 für das Verfahren zu bilden. Der Druck der komprimierten Luft liegt im Allgemeinen zwischen 75 psia (500 kPa) und 250 psia (1.700 kPa) und vorzugsweise zwischen 100 psia (700 kPa) und 200 psia (1.400 kPa). Der Strom 106 wird in zwei Anteile aufgespalten, den Strom 108 und den Strom 114. Der Strom 108 wird im Hauptwärmetauscher 110 gekühlt, um den gekühlten Luftstrom 112 zu bilden, der anschließend in den Boden der ersten Destillationskolonne 130 eingeleitet wird. Der Strom 114, der typischerweise 25% bis 30% der ankommenden Luft umfasst, wird in einem Booster-Kompressor 115 weiter komprimiert, um einen unter Druck stehenden Strom 116 zu bilden. Der Strom 116 wird im Hauptwärmetauscher 110 gekühlt, um den Strom 118 zu bilden. Über das Ventil 121 wird der Druck des Stroms 118 verringert, um den Strom 122 zu bilden, der eine Einspeisung für die dritte Destillationskolonne 166 bildet.
  • Die erste Destillationskolonne 130 stellt einen sauerstoffarmen Bruchteil vom Oberteil, den Dampfstrom 132, und einen ersten sauerstoffreichen Flüssigkeitsstrom 168 vom Boden her. Der Strom 132 wird in zwei Anteile aufgespalten, den Strom 134 und den Strom 140. Der Strom 134 wird im Aufkocher-Kondensator 135, der sich im Boden der dritten Destillationskolonne 166 befindet, kondensiert, um den Strom 136 zu bilden; der Strom 140 wird im Aufkocher-Kondensator 141, der sich im Boden der zweiten Destillationskolonne 164 befindet, kondensiert, um den Strom 142 zu bilden. In dieser Ausführungsform werden der Strom 136 und der Strom 142 kombiniert, um den Strom 144 zu bilden. Ein Anteil des Stroms 144 wird zur ersten Destillationskolonne 130 als ein Rückflussstrom 145 zurückgeführt. Der andere Anteil des Stroms 144 bildet den stickstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 150, der in den Strom 152 und den Strom 156 aufgespalten wird. Über das Ventil 153 wird der Druck des Stroms 152 verringert, um den Strom 154 zu bilden, der eine Einspeisung in das Oberteil der zweiten Destillationskolonne 164 bildet. Über das Ventil 157 wird der Druck des Stroms 156 verringert, um den Strom 158 zu bilden, der eine Einspeisung in das Oberteil der dritten Destillationskolonne 166 bildet.
  • Über das Ventil 169 wird der Druck des ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms 168, der einen Sauerstoffgehalt von etwa 35 bis 40 Mol-% besitzt, verringert, um den Strom 170 zu bilden, der eine Einspeisung in die zweite Destillationskolonne 164 bildet. Die zweite Destillationskolonne 164 stellt einen ersten stickstoffreichen Dampfstrom 194 vom Oberteil und einen zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 160 vom Boden her. Durch den Aufkocher-Kondensator 161 wird eine nach oben gerichtete Dampfströmung für die Destillation bereitgestellt. Der erste stickstoffreiche Dampfstrom 194 wird im Hauptwärmetauscher 110 erwärmt, um den Strom 196 zu bilden.
  • Der zweite sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom 160 besitzt einen Sauerstoffgehalt von etwa 50 bis 80 Mol-% und bevorzugter 55 bis 70 Mol-%. Über das Ventil 161 wird der Druck des Stroms 160 verringert, um den Strom 162 zu bilden, der eine Einspeisung in die dritte Destillationskolonne 166 bildet. Die dritte De stillationskolonne 166 stellt den zweiten stickstoffreichen Dampfstrom 182 vom Oberteil und den sauerstoffreichen Flüssigkeitsstrom 172 vom Boden her. Durch den Aufkocher-Kondensator 135 wird eine nach oben gerichtete Dampfströmung für die Destillation bereitgestellt. Der zweite stickstoffreiche Dampfstrom 182 wird im Hauptwärmetauscher 110 auf eine Zwischentemperatur erwärmt. Ein Anteil des teilweise erwärmten Stroms 182 wird auf einer Zwischentemperatur als der Strom 184 entfernt; der Rest wird vollständig erwärmt, um den Strom 192 zu bilden. Über den Turboausdehner 185 wird der Druck des Stroms 184 verringert, um den Strom 186 zu bilden und dadurch die Kühlung für das Verfahren herzustellen. Dann wird der Strom 186 im Hauptwärmetauscher vollständig erwärmt, um den Strom 188 zu bilden.
  • Der Druck des sauerstoffreichen Flüssigkeitsstroms 172 wird durch die Pumpe 173 erhöht, um den Strom 174 zu bilden. Der Strom 174 wird im Hauptwärmetauscher 110 erwärmt, um den Strom 176 zu bilden. Mindestens ein Anteil der Energie, die notwendig ist, um den Strom 174 zu erwärmen, wird durch indirekten Wärmeaustausch durch die Kühlung des unter Druck stehenden Stroms 116 bereitgestellt. Die Erwärmung des sauerstoffreichen Stroms 174 kann die Verdampfung enthalten, während die Kühlung des unter Druck stehenden Stroms 116 die Kondensation enthalten kann. Der unter Druck stehende Strom 116 wird gekühlt, ohne der Destillation unterzogen zu werden.
  • Die Tabellierung der repräsentativen Temperaturen, Drucke und Strömungen für ausgewählte Ströme in 1 ist in der Tabelle 1 im Folgenden bereitgestellt.
  • Die Ströme, wie z. B. die Ströme 118, 150, 160, 168, 182, 184 können der optionalen Verarbeitung unterzogen werden. Die Ströme 118, 150, 160 und 168 können z. B. weiter gekühlt werden, bevor ihr Druck verringert wird, während die Ströme 182 und 194 erwärmt werden können, bevor sie in den Hauptwärmetauscher 110 eingeleitet werden. Eine derartige Kühlung und Erwärmung wird oft in einem (nicht gezeigten) Unterkühler ausgeführt, wobei die Prozeduren im Gebiet der Kryogenik im Allgemeinen bekannt sind. Für die Klarheit ist die optionale Verwendung einzelner oder mehrerer Unterkühler nicht beschrieben.
  • Ein bemerkenswertes Merkmal der in 1 gezeigten Ausführungsform ist, dass der gesamte erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom 168 in die zweite Destillationskolonne 164 eingeleitet wird, während der gesamte gekühlte unter Druck stehende Strom 118 in die dritte Destillationskolonne 166 eingeleitet wird. Alternativ könnte der gesamte erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom 168 in die dritte Destillationskolonne 166 eingeleitet werden, während der gesamte gekühlte unter Druck stehende Strom 118 in die zweite Destillationskolonne 164 eingeleitet werden könnte. Es ist entdeckt worden, dass der effiziente Betrieb erfordert, dass mindestens ein Anteil eines der Ströme 118 oder 168 in die zweite Destillationskolonne eingeleitet wird, und dass mindestens ein Anteil eines der Ströme 118 oder 168 in die dritte Destillationskolonne eingeleitet wird.
  • 2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese zweite Ausführungsform teilt viele Ähnlichkeiten mit der Ausführungsform nach 1. Die Ströme in 2, die mit denen nach 1 gemeinsam sind, sind mit den gleichen Stromnummern bezeichnet und für die Klarheit in der folgenden Erörterung hinsichtlich der in 2 gezeigten Ausführungsform nicht beschrieben.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird ein gekühlter unter Druck stehender Strom 118 in den Strom 220 und den Strom 222 geteilt. Über das Ventil 223 wird der Druck des Stroms 222 verringert, um den Strom 224 zu bilden, der eine Einspeisung in die zweite Destillationskolonne 164 bildet. Über das Ventil 121 wird der Druck des Stroms 220 verringert, um den Strom 122 zu bilden, der eine Einspeisung in die dritte Destillationskolonne 166 bildet. Diese Ausführungsform erzeugt einige Verbesserung des Wirkungsgrades durch die Vergrößerung der Herstellung eines ersten stickstoffreichen Dampfstroms 194 auf Kosten der Verringerung der Herstellung des zweiten stickstoffreichen Dampfstroms 182. In den typischeren Fällen, in denen der Druck der zweiten Destillationskolonne größer als der Druck der dritten Destillationskolonne ist, kann die Kompressionsleistung des Stickstoffprodukts verringert werden.
  • Als eine Alternative kann der gesamte gekühlte unter Druck stehende Strom 118 in die zweite Destillationskolonne 164 eingeleitet werden, während der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom 168 in zwei Bruchteile aufgespalten werden kann, wobei ein Bruchteil eine Einspeisung in die zweite Destillationskolonne 164 bildet, während der andere Bruchteil eine Einspeisung in die dritte Destillationskolonne 166 bildet. Als eine weitere Alternative können sowohl der Strom 118 als auch der Strom 168 aufgespalten und sowohl in die zweite Destillationskolonne als auch in die dritte Destillationskolonne eingeleitet werden.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die einen alternativen Verarbeitungsschritt für den gekühlten unter Druck stehenden Strom 118 veranschaulicht. Diese Ausführungsform teilt viele Ähnlichkeiten mit der Ausführungsform nach 1. Die Ströme in 3, die mit denen nach 1 gemeinsam sind, sind mit den gleichen Stromnummern bezeichnet und für die Klarheit in der folgenden Erörterung hinsichtlich der in 3 gezeigten Ausführungsform nicht beschrieben.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird über das Ventil 121 der Druck des gekühlten unter Druck stehenden Stroms 118 verringert, um den Strom 122 zu bilden. In dieser Ausführungsform wird der Strom 122 zuerst als eine Einspeisung in die erste Destillationskolonne 130 eingeleitet. Der Flüssigkeitsstrom 318 wird von einer Zwischenstelle der ersten Destillationskolonne abgezogen, wobei über das Ventil 321 sein Druck verringert wird, um den Strom 322 zu bilden, der eine Einspeisung in die zweite Destillationskolonne 164 bildet. In dieser Ausführungsform wird der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom 168 vom Boden der ersten Destillationskolonne 130 abgezogen, wobei über das Ventil 169 sein Druck verringert wird, um den Strom 170 zu bilden, der eine Einspeisung in die dritte Destillationskolonne 166 bildet. Als eine Alternative kann der Strom 322 in die dritte Destillationskolonne eingespeist werden, während der Strom 170 in die zweite Destillationskolonne eingespeist werden kann. Als eine weitere Alternative können irgendeiner oder beide der Ströme 168 und 318 zwischen sowohl der zweiten als auch der dritten Destillationskolonne aufgespalten werden.
  • Die Einleitung des gekühlten unter Druck stehenden Stroms 118 in die erste Destillationskolonne 130 und dann die Entfernung einer Flüssigkeitsmenge von einer Zwischenstelle, wie z. B. den Strom 318, ist eine übliche Technik bei der kryogenen Luftzerlegung. Dies wird sowohl für die Einfachheit der Konstruktion als auch für die Verbesserung des Wirkungsgrades getan, weil etwas Dampf im Strom 122 vorhanden sein kann, wenn er in das Destillationskolonnensystem eintritt. Die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass die Strömung des Stroms 318 nicht dieselbe wie die Strömung des Stroms 122 sein muss; in der Tat beträgt die Strömung des Stroms 318 oft etwa 50–75% der Strömung des Stroms 122. Die Fachleute auf dem Gebiet werden außerdem erkennen, dass der Strom 318 nicht an derselben Stelle wie der, an der der Strom 122 eingeleitet wird, aus der ersten Kolonne 130 entfernt werden muss.
  • Als eine Alternative kann der Strom 122 außerhalb der ersten Destillationskolonne 130 in zwei Bruchteile aufgespalten werden. In einem derartigen Fall können die verschiedenen Bruchteile zur ersten und/oder zur zweiten und/oder zur dritten Destillationskolonne gelenkt werden.
  • 4 veranschaulicht, wie ein zusätzliches Stickstoffprodukt zurückgewonnen werden kann. Diese Ausführungsform teilt viele Ähnlichkeiten mit der Ausführungsform nach 1. Die Ströme in 4, die mit denen nach 1 gemeinsam sind, sind mit den gleichen Stromnummern bezeichnet und für die Klarheit in der folgenden Erörterung hinsichtlich der in 4 gezeigten Ausführungsform nicht beschrieben.
  • Wie in 4 gezeigt ist, kondensieren der Aufkocher-Kondensator 135 und der Aufkocher-Kondensator 141 verschiedene sauerstoffarme Dämpfe. Der Dampfstrom 132 verlässt das Oberteil der ersten Destillationskolonne 130 und wird in den Strom 440 und den Strom 134 aufgespalten. Der Strom 134 wird im Aufkocher-Kondensator 135 kondensiert, um den Strom 136 zu bilden, der als Oberteil-Rückfluss zur ersten Destillationskolonne zurückgeführt wird. Der Strom 440 wird im Hauptwärmetauscher 110 erwärmt, um den Stickstoffprodukt-Strom 442 zu bilden.
  • Der Dampfstrom 140 wird von einer Zwischenstelle der ersten Destillationskolonne 130 entfernt, im Aufkocher-Kondensator 141 kondensiert, um den Strom 142 zu bilden, und als ein Zwischen-Rückfluss zur ersten Destillationskolonne zurückgeführt. Der stickstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom 150 wird an einer Stelle an der Stelle, an der der Zwischen-Rückflussstrom 142 in die erste Destillationskolonne eintritt, oder in deren Nähe aus der ersten Destillationskolonne entfernt.
  • Diese Ausführungsform in 4 ist nützlich, wenn gewünscht wird, aus dem Destillationskolonnensystem ein hochreines Stickstoffprodukt herzustellen. In dieser Ausführungsform wird ein derartiges hochreines Stickstoffprodukt durch den Strom 440 repräsentiert. Die typische Reinheitsanforderung an einen derartigen Strom kann so niedrig wie 1 Teil pro Million (ppm) sein, was normalerweise viel strenger als die Reinheitsanforderung an die Haupt-Stickstoffprodukte, wie z. B. die Ströme 182 und 194, ist. In derartigen Fällen ist es vorteilhaft, den stickstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 150 von einer Stelle in der Nähe des Oberteils der ersten Destillationskolonne 130, aber nicht am Oberteil der ersten Destillationskolonne 130 abzuziehen. Diese Ausführungsform zeigt außerdem, dass ein hochreiner Stickstoffstrom 440 die erste Destillationskolonne als ein Dampf verlässt. Alternativ kann der Strom 440 als eine Flüssigkeit entfernt werden, z. B. als ein Anteil des Stroms 136, und dann auf den Lieferdruck gepumpt werden, bevor er im Hauptwärmetauscher 110 erwärmt wird.
  • Eine Modifikation der in 4 veranschaulichten Ausführungsform würde sein, die Aufkocher-Kondensator-Operationen auszutauschen. Der Strom 134 könnte z. B. im Aufkocher-Kondensator 141 kondensiert werden, während der Strom 140 im Aufkocher-Kondensator 135 kondensiert werden könnte.
  • 5 veranschaulicht eine Ausführungsform, die einen alternativen unter Druck gesetzten Strom verwendet. Diese Ausführungsform teilt viele Ähnlichkeiten mit der Ausführungsform nach 1. Die Ströme in 5, die mit denen nach 1 gemeinsam sind, sind mit den gleichen Stromnummern bezeichnet und für die Klarheit in der folgenden Erörterung hinsichtlich der in 5 gezeigten Ausführungsform nicht beschrieben.
  • Wie in 5 gezeigt ist, wird der sauerstoffarme Dampfstrom 132 aus der ersten Destillationskolonne 130 außer in die Ströme 134 und 140 in den Rückführungsstrom 540 aufgespalten. Der Rückführungsstrom 540 wird auf etwa die Umgebungstemperatur erwärmt, um den Strom 542 zu bilden, im Booster-Kompressor 115 komprimiert, um den Strom 116 zu bilden, und dann im Hauptwärmetauscher 110 gekühlt, um den gekühlten unter Druck stehenden Strom 118 zu bilden. Über das Ventil 121 wird der Druck des Stroms 118 verringert, um den Strom 122 zu bilden, der in diesem Fall eine zweite Einspeisung in das Oberteil der dritten Destillationskolonne 166 ist.
  • Die Ausführungsform nach 5 kann attraktiv zu verwenden sein, wenn der Booster-Kompressor 115 in andere Kompressionsdienste integriert werden kann. Dies ist oft der Fall, weil die stickstoffreichen Produktströme 192 und 196 typischerweise komprimiert werden, bevor sie an den Endanwender geliefert werden. Weil die Zusammensetzung des Stroms 542 nominell dieselbe wie die der Ströme 192 und 196 ist, kann die Kompression des Stroms 542 im selben Kompressor ausgeführt werden.
  • Es gibt zahlreiche Modifikationen und Alternativen zu der in 5 gezeigten Ausführungsform, einschließlich des Folgenden, aber nicht eingeschränkt darauf: 1) der Rückführungsstrom 540 kann von einer Stelle unter dem Oberteil der ersten Destillationskolonne 130 ausgehen; 2) der Rückführungsstrom 540 kann vom Oberteil entweder der zweiten Destillationskolonne 164 oder der dritten Destillationskolonne 166 oder darunter ausgehen; 3) der Rückführungsstrom kann von irgendeinem der Ströme 188, 192 oder 196 abgeleitet werden; und 4) der gekühlte unter Druck stehende Strom 118 kann in die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Destillationskolonne eingeleitet werden.
  • Als eine weitere Alternative können die Elemente der Ausführungsform nach 1 mit der Ausführungsform nach 5 kombiniert werden. In diesem Fall könnten zwei unter Druck stehende Ströme gekühlt werden, um den sauerstoffreichen Strom zu erwärmen: einer, der aus der weiteren Komprimierung der Speiseluft abgeleitet worden ist, und einer, der aus einer Rückführung vom Prozess abgeleitet worden ist, wie z. B. in 5 beschrieben ist.
  • 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die die Verwendung einer vierten Destillationskolonne 646 zeigt. Diese Ausführungsform teilt viele Ähnlichkeiten mit der Ausführungsform nach 1. Die Ströme in 6, die mit denen nach 1 gemeinsam sind, sind mit den gleichen Stromnummern bezeichnet und für die Klarheit in der folgenden Erörterung hinsichtlich der in 6 gezeigten Ausführungsform nicht beschrieben.
  • Wie in 6 gezeigt ist, wird der sauerstoffarme Dampfstrom 638 von der ersten Destillationskolonne 130 in die Ströme 640 und 644 aufgespalten. Der Strom 640 wird in einem Aufkocher-Kondensator 141 kondensiert, um den Strom 642 zu bilden, der als ein Oberteil-Rückfluss zur ersten Destillationskolonne zurückgeführt wird.
  • Der Strom 644 wird in den Boden der vierten Destillationskolonne 646 eingeleitet. Die vierte Destillationskolonne 646 stellt einen weiteren sauerstoffarmen Bruchteil vom Oberteil, den Strom 132, und den stickstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 150 vom Boden her. Der Strom 132 wird in zwei Anteile aufgespalten, den Strom 134 und den Strom 440. Der Strom 440 wird im Hauptwärmetauscher 110 erwärmt, um den Strom 442 zu bilden. Der Strom 134 wird im Aufkocher-Kondensator 135 kondensiert, um den Strom 136 zu bilden. In dieser Ausführungsform wird der Strom 136 in seiner Gesamtheit als Rückfluss zur vierten Destillationskolonne zurückgeführt. Der Strom 150 wird in den Strom 152 und den Strom 156 aufgespalten. Über das Ventil 153 wird der Druck des Stroms 152 verringert, um den Strom 154 zu bilden, der eine Einspeisung in das Oberteil der zweiten Destillationskolonne 164 bildet. Über das Ventil 157 wird der Druck des Stroms 156 verringert, um den Strom 158 zu bilden, der eine Einspeisung in das Oberteil der dritten Destillationskolonne 166 bildet.
  • Diese Ausführungsform ist nützlich, wenn gewünscht wird, aus dem Destillationskolonnensystem ein hochreines Stickstoffprodukt herzustellen. In dieser Ausführungsform wird ein derartiges hochreines Stickstoffprodukt durch den Strom 440 repräsentiert. Die typische Reinheitsanforderung an einen derartigen Strom kann so niedrig wie 1 Teil pro Million (ppm) sein, was normalerweise viel strenger als die Reinheitsanforderung an die Haupt-Stickstoffprodukte, wie z. B. die Ströme 182 und 194, ist. In derartigen Fällen ist es vorteilhaft, den stickstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 150 vom Boden der vierten Destillationskolonne 646 abzuziehen.
  • Diese Ausführungsform zeigt außerdem, dass der hochreine Stickstoffstrom 440 als ein Dampf aus dem Destillationssystem extrahiert wird. Alternativ kann der Strom 440 als eine Flüssigkeit entfernt werden, z. B. als ein Anteil des Stroms 136, und dann auf den Lieferdruck gepumpt werden, bevor er im Hauptwärmetauscher 110 erwärmt wird.
  • Eine Modifikation der in 6 veranschaulichten Ausführungsform würde sein, die Aufkocher-Kondensator-Operationen auszutauschen. Der Strom 134 könnte z. B. im Aufkocher-Kondensator 141 kondensiert werden, während der Strom 640 im Aufkocher-Kondensator 135 kondensiert werden könnte.
  • 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die eine alternative Verwendung einer vierten Destillationskolonne 720 zeigt. Diese Ausführungsform teilt viele Ähnlichkeiten mit der Ausführungsform nach 1. Die Ströme in 7, die mit denen nach 1 gemeinsam sind, sind mit den gleichen Stromnummern bezeichnet und für die Klarheit in der folgenden Erörterung hinsichtlich der in 7 gezeigten Ausführungsform nicht beschrieben.
  • Wie in 7 gezeigt ist, wird ein dritter Anteil der Speiseluft vom Booster-Kompressor 115 als ein Seitenstrom 716 abgezogen. Der Strom 716 wird im Hauptwärmetauscher 110 gekühlt, um den Strom 718 zu bilden, der in den Boden der vierten Destillationskolonne 720 eingespeist wird.
  • Die erste Destillationskolonne 130 stellt einen ersten sauerstoffarmen Bruchteil vom Oberteil, den Dampfstrom 132, und einen ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 168 vom Boden her. Der Strom 132 wird im Aufkocher-Kondensator 135 kondensiert, um den Strom 136 zu bilden. In dieser Ausführungsform wird ein Anteil des Stroms 136 als der Rückflussstrom 145 zur ersten Destillationskolonne 130 zurückgeführt. Der andere Anteil des Stroms 136 bildet einen ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 750.
  • Die vierte Destillationskolonne 720 stellt einen zweiten sauerstoffarmen Bruchteil vom Oberteil, den Strom 140, und einen vierten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 722 vom Boden her. Der Strom 140 wird im Aufkocher-Kondensator 141 kondensiert, um den Strom 142 zu bilden. In dieser Ausführungsform wird ein Anteil des Stroms 142 als der Rückflussstrom 752 zur vierten Destillationskolonne 720 zurückgeführt. Der andere Anteil des Stroms 142 bildet einen zweiten stick stoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 754.
  • In dieser Ausführungsform werden die Ströme 750 und 754 kombiniert, um einen dritten stickstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 150 zu bilden, während die Ströme 168 und 722 kombiniert werden, um den Strom 170 zu bilden.
  • Diese Ausführungsform ist nützlich, um die relativen Drucke der von den zweiten und dritten Destillationskolonnen hergestellten stickstoffreichen Ströme einzustellen.
  • Es gibt zahlreiche Modifikationen und Alternativen der in 7 gezeigten Ausführungsform. Wie veranschaulicht ist, ist z. B. der Druck der vierten Destillationskolonne 720 größer als der Druck der ersten Destillationskolonne 130. Als eine Alternative kann der Druck der vierten Destillationskolonne 720 kleiner als der Druck der ersten Destillationskolonne 130 sein. In einem derartigen Fall könnte: 1) sich die Luftspeisung 716 auf einem niedrigeren Druck als die Luftspeisung 108 befinden; oder 2) der Strom 718 durch Turboausdehnung eines Anteils der Luftspeisung 108 abgeleitet werden und dadurch die Kühlung für den Prozess bereitgestellt und der Turboausdehner 185 beseitigt werden.
  • Eine weitere Modifikation der in 7 veranschaulichten Ausführungsform würde sein, die Aufkocher-Kondensator-Operationen auszutauschen. Der Strom 132 könnte z. B. im Aufkocher-Kondensator 141 kondensiert werden, während der Strom 140 im Aufkocher-Kondensator 135 kondensiert werden könnte.
  • Die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass die zwei Luftspeisungsströme 108 und 716 von verschiedenen Quellen abgeleitet werden können. Jeder dieser zwei Ströme kann z. B. in Operationen in separaten Einheiten komprimiert und gereinigt werden. Eine derartige Operation würde geeignet sein, wenn die Herstellungsrate des Sauerstoffs so groß ist, um die Verwendung von zwei kleineren Kompressoren und/oder Reinigern wirtschaftlich zu machen. Außerdem könnten separate Hauptwärmetauscher verwendet werden. Ins Extrem genommen, könnten Kolonnenpaare als separate Prozesse betrieben werden. In 7 können z. B. die erste Destillationskolonne 130 und die dritte Destillationskolonne 166 als eine Anlage gebaut sein, ein dedizierter Kompressor, ein Reiniger und ein Hauptwärmetauscher eingeschlossen; und die vierte Destillationskolonne 720 und die zweite Destillationskolonne 164 können als eine weitere Anlage gebaut sein, ein dedizierter Kompressor, ein Reiniger und ein Hauptwärmetauscher eingeschlossen. In dieser Alternative würde der zweite sauerstoffangereicherte Strom 160 von einer Anlage zu anderen übertragen werden. Zahlreiche zusätzliche Alternativen können abgeleitet werden und werden den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sein.
  • 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die veranschaulicht, dass der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom 168 entweder außerhalb der zweiten Destillationskolonne 164 oder außerhalb der dritten Destillationskolonne 166 vorverarbeitet werden kann. Diese Ausführungsform teilt viele Ähnlichkeiten mit der Ausführungsform nach 1. Die Ströme in 8, die mit denen nach 1 gemeinsam sind, sind mit den gleichen Stromnummern bezeichnet und für die Klarheit in der folgenden Erörterung hinsichtlich der in 8 gezeigten Ausführungsform nicht beschrieben.
  • Wie in 8 gezeigt ist, wird über das Ventil 169 der Druck des ersten sauerstoffangereicherten Stroms 168 verringert, um den Strom 170 zu bilden. Der Strom 170 wird in einen Behälter 841 eingeleitet, der den Aufkocher-Kondensator 141 umschließt. Der Strom 170 wird durch den Aufkocher-Kondensator 141 mindestens teilweise verdampft, um den Dampfstrom 842 und den Flüssigkeitsstrom 840 herzustellen. Der Dampfstrom 842 wird in den Boden der zweiten Destillationskolonne 164 eingeleitet. Die Bodenflüssigkeit aus der zweiten Destillationskolonne, der Strom 844, wird mit dem Flüssigkeitsstrom 840 kombiniert, um den zweiten sauerstoffangereicherten Strom 160 zu bilden.
  • Die durch 8 vorgeschlagene Betriebsart ist im Wesentlichen zum Arbeiten des Prozesses nach 1 äquivalent, wobei der Bodenabschnitt von der zweiten Destillationskolonne 164 nach 1 entfernt ist. Es liegt deshalb innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, das Verdampfen einer Flüssigkeitseinspeisung außerhalb einer Kolonne und das Übertragen des Dampfes zur Kolonne dem Übertragen der Flüssigkeit zur Kolonne und dem Verdampfen innerhalb der Kolonne gleichzusetzen.
  • Die mit der Destillation vertrauten Personen werden verstehen, dass es außerdem möglich ist, die Ströme 844 und 840 separat zur dritten Destillationskolonne 166 weiterzuleiten. Es ist außerdem selbstverständlich, dass ein Bruchteil des Stroms 170 aufgespalten werden kann, bevor er in den Behälter 841 eingeleitet wird, und direkt entweder zur zweiten Destillationskolonne 164 oder zur dritten Destillationskolonne 166 geschickt werden kann. Schließlich ist die Verwendung des Behälters 841 veranschaulichend, wobei es auf dem Gebiet der Wärmeübertragung bekannt ist, dass der Strom 170 direkt zum Aufkocher-Kondensator 141 geschickt werden kann.
  • In den 1 bis 8 besteht die Art der Lieferung der Kühlung in der Ausdehnung eines Stroms 184 im Turboausdehner 185. Es sind andere Alternativen vorhanden und auf dem Gebiet der kryogenen Luftzerlegung bekannt, einschließlich der, aber nicht eingeschränkt auf die: 1) Turboausdehnung eines Anteils des stickstoffreichen Dampfes von der zweiten Destillationskolonne; 2) Turboausdehnung eines Anteils des unter Druck stehenden Stroms 116 entweder zur ersten oder zur zweiten oder zur dritten Destillationskolonne; 3) Turboausdehnung eines Anteils des ankommenden Luftstroms 108 entweder zur zweiten oder dritten Destillationskolonne; und 4) Turboausdehnung eines Dampfstroms, der entweder von der ersten oder der zweiten oder der dritten Destillationskolonne genommen wird, wobei der Dampfstrom von irgendeiner Stelle in den Kolonnen abgezogen wird.
  • Wie in 1 veranschaulicht ist, ist der unter Druck stehende Strom 118 so gezeigt, dass sein Druck über ein Ventil 121 verringert wird. Es wird den mit der Kryogenik vertrauten Personen bekannt sein, dass das Ventil 121 durch eine Arbeitserzeugungsvorrichtung ersetzt sein kann, wie z. B. einen Ausdehner für dichte Fluide.
  • In den 1 bis 8 wird nur ein Sauerstoffprodukt hergestellt. Es wird den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sein, dass mehrere Sauerstoffprodukte hergestellt werden können. Diese Sauerstoffprodukte können sich in ihrem Druck und/oder ihrer Reinheit unterscheiden. Beispiele der Arten, Sauerstoffprodukte mit mehreren Reinheiten herzustellen, enthalten, sind aber nicht eingeschränkt auf: 1) das Abziehen des Sauerstoffprodukts mit niedriger Reinheit von einer Stelle über dem Boden der dritten Destillationskolonne und das Abziehen des Sauerstoffprodukts mit höherer Reinheit vom Boden der dritten Destillationskolonne; und 2) das Abziehen des Sauerstoffprodukts mit niedriger Reinheit vom Boden der zweiten Destillationskolonne und das Abziehen des Sauerstoffprodukts mit höherer Reinheit vom Boden der dritten Destillationskolonne.
  • In den 3 und 6 ist gezeigt, dass ein zusätzliches stickstoffreiches Produkt von der ersten Destillationskolonne 130 hergestellt wird. Die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass ein zusätzliches stickstoffreiches Produkt in irgendeiner der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der ersten Destillationskolonne hergestellt werden kann. Die Fachleute auf dem Gebiet werden außerdem erkennen, dass keines der stickstoffreichen Produkte dieselbe Zusammensetzung besitzen muss. Es wird z. B. festgestellt, dass es in einigen Fällen vorteilhaft ist, die Ströme 196 und 192 mit verschiedenen Reinheiten herzustellen, sodass sie, wenn sie kombiniert werden, der Spezifikation des Verfahrens entsprechen. Umgekehrt können alle Stickstoffprodukte mit ähnlicher Reinheit hergestellt und in einem gemeinsamen Produktkompressor komprimiert werden.
  • In den 1 bis 8 ist der Hauptwärmetauscher 110 als ein einzelner Wärmetauscher gezeigt. Die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass eine derartige Darstellung die Erfindung nicht einschränkt. Typischerweise erfordern große Anlagen mehrere parallele Wärmetauscher. Außerdem kann gewählt werden, verschiedene Ströme zu verschiedenen parallelen Wärmetauschern weiterzuleiten. Ein übliches Beispiel würde unter Bezugnahme auf 1 darin bestehen, den sauerstoffreichen Strom 174, den unter Druck stehenden Strom 116 und einen Anteil entweder des Stroms 192 oder des Stroms 196 zu einem ersten parallelen Wärmetauscher weiterzuleiten, und die verbleibenden Ströme zu einem zweiten parallelen Wärmetauscher weiterzuleiten.
  • Die Fachleute auf dem Gebiet werden außerdem erkennen, dass nicht beide Ströme 192 und 196 als Produkte zurückgewonnen werden müssen. Falls z. B. unter Bezugnahme auf die Ausführungsform nach 1 die gewünschte Stickstoffmenge nicht groß ist, kann gewählt werden, die dritte Destillationskolonne 166 auf einem verringerten Druck zu betreiben und den gesamten teilweise erwärmten Strom 182 zum Turboausdehner 185 weiterzuleiten. Die resultierende Strömung des Stroms 192 würde dadurch null werden. In diesem Fall würde das einzige durch das Verfahren hergestellte Stickstoffprodukt der Strom 196 zusammen mit irgendeinem optional hergestellten stickstoffreichen Produkt von der ersten Destillationskolonne 130 sein. In einem weiteren Beispiel kann die dritte Destillationskolonne auf etwa dem atmosphärischen Druck betrieben werden, während der zweite stickstoffreiche Dampfstrom 182 anstatt eines Stickstoffprodukts ein Abfall-Nebenprodukt bilden kann. In einem derartigen Fall würde eine alternative Einrichtung der vorgesehenen Kühlung, wie z. B. diejenige, die vorher erörtert worden ist, angewendet werden.
  • Bei der Anwendung der Ausführungsform nach den 1 bis 5 ist es möglich, die drei Kolonnen in einer Anzahl verschiedener Arten räumlich anzuordnen. Falls z. B. die Minimierung der Grundstücksgröße der Schlüssel ist, können die drei Kolonnen übereinander gestapelt werden. In einem derartigen Fall sind sechs Kombinationen möglich. Eine bedeutende Kombination würde sein, die zweite Destillationskolonne 164 über der dritten Destillationskolonne 166 zu installieren und die dritte Destillationskolonne über ersten Destillationskolonne 130 zu installieren. Diese spezielle Konfiguration ist vorteilhaft, weil der Strom 160, der zweite sauerstoffangereicherte Strom aus der zweiten Destillationskolonne, leicht nach unten zur dritten Destillationskolonne fließen kann.
  • Falls alternativ die Minimierung der Höhe der Ausrüstung der Schlüssel ist, können alle drei Kolonnen nebeneinander angeordnet werden. In einem derartigen Fall würde, wie z. B. in 1, eine Pumpe notwendig sein, um den Rückfluss-Flüssigkeitsstrom 145 zum Oberteil der ersten Destillationskolonne 130 zu übertragen. Unter einigen Umständen kann es vorteilhaft sein, einen der Aufkocher-Kondensatoren über der ersten Destillationskolonne anzuordnen. In einem derartigen Fall würde eine Pumpe notwendig sein, um die Flüssigkeit vom Boden der zweiten Destillationskolonne 164 und/oder der dritten Destillationskolonne 166 zu übertragen.
  • In einer dazwischenliegenden Konfigurationsstrategie könnte eine der Kolonnen über der anderen installiert und die verbleibende Kolonne daneben anordnet werden. Es gibt sechs mögliche Kombinationen dieses Typs. Eine bedeutende Konfiguration würde sein, die dritte Destillationskolonne 166 über der ersten Destillationskolonne 130 zu installieren und die zweite Destillationskolonne 164 neben der ersten Destillationskolonne zu installieren. Im Prinzip würde jede im Aufkocher-Kondensator 141 der zweiten Destillationskolonne hergestellte Flüssigkeit gepumpt werden müssen, falls es notwendig ist, die Flüssigkeit zum Oberteil der ersten Destillationskolonne zurückzuführen. In der Praxis dieser Erfindung ist es möglich, in einer derartigen Weise zu arbeiten, dass der für die erste Destillationskolonne notwendige Rückfluss völlig durch den Aufkocher-Kondensator 135 der dritten Destillationskolonne bereitgestellt wird, wobei es nicht notwendig sein würde, den Rückfluss aus dem Aufkocher-Kondensator 141 zu pumpen. Analog kann eine Konfiguration die Installation der zweiten Destillationskolonne über der ersten Destillationskolonne und die Installation der dritten Destillationskolonne neben der ersten Destillationskolonne erfordern. Diese Konfiguration ist am geeignetsten, wenn der Aufkocher-Kondensator 141 der zweiten Destillationskolonne allen notwendigen Rückfluss zum Oberteil der ersten Destillationskolonne bereitstellt.
  • Für den Fall, in dem die zweite Destillationskolonne 164 und die dritte Destillationskolonne 166 aufeinander gestapelt sind, wobei die erste Destillationskolonne 130 daneben installiert ist, würde in der bevorzugten Konfiguration die zweite Destillationskolonne über der dritten Destillationskolonne installiert sein. Diese Konfiguration besitzt zwei Vorteile: 1) der Strom 160 kann frei zur dritten Destillationskolonne übertragen werden; und 2) der Aufkocher-Kondensator 141 kann allen Rückfluss zur ersten Destillationskolonne liefern und, falls er geeignet erhöht wird, könnte der Rückfluss ohne eine Pumpe übertragen werden. Wie beim Fall, in dem alle Kolonnen nebeneinander angeordnet sind, kann es unter einigen Umständen vorteilhaft sein, einen der Aufkocher-Kondensatoren über der ersten Destillationskolonne anzuordnen. In einem derartigen Fall kann eine Pumpe notwendig oder nicht notwendig sein, um die Flüssigkeit vom Boden der zweiten Destillationskolonne oder dritten Destillationskolonne zu übertragen.
  • Bei der Anwendung der Ausführungsform nach den 6 und 7 ist es möglich, die vier Kolonnen in noch verschiedeneren Arten anzuordnen. Obwohl die Anzahl der Kombinationen relativ groß ist, werden die Kombinationen leicht aufgezählt. In einer möglichen Anordnung sind alle vier Kolonnen nebeneinander angeordnet. Für den Fall, in dem drei Kolonnen übereinander gestapelt sind und eine daneben installiert ist, gibt es 24 mögliche Kombinationen: sechs Konfigurationen, in denen die erste Destillationskolonne 130 daneben installiert ist, sechs Konfigurationen, in denen die zweite Destillationskolonne 164 daneben installiert ist, usw.
  • Für den Fall, in dem zwei der Kolonnen aufeinander gestapelt sind und die anderen zwei Kolonnen aufeinander gestapelt sind, wobei die gestapelten Paare nebeneinander installiert sind, gibt es zwölf mögliche Kombinationen. Wie z. B. durch 6 impliziert wird, kann die dritte Destillationskolonne 166 über die vierte Destillationskolonne 646 gestapelt sein, während die zweite Destillationskolonne 164 über die erste Destillationskolonne 130 gestapelt sein kann.
  • Für den Fall, in dem alle vier Destillationskolonnen übereinander gestapelt sind, gibt es 24 mögliche Kombinationen. In 6 kann sich z. B. die zweite Destillationskolonne 164 über der dritten Destillationskolonne 166 befinden, die sich über der vierten Destillationskolonne 646 befinden kann, die sich über ersten Destillationskolonne 130 befinden kann.
  • Die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass ein einem Kolonnenpaar zugeordneter Aufkocher-Kondensator physikalisch installiert sein kann: 1) im Boden der Kolonne, die die Aufkochung erhält; 2) in der Kolonne, die den Rückfluss erhält; oder 3) außerhalb von beiden Kolonnen. Folglich ist die räumliche Anordnung eines Aufkocher-Kondensators außerdem eine Variable für die Konstruktion. In 8 ist der Aufkocher-Kondensator 141 z. B. außerhalb der zweiten Destillationskolonne 164 gezeigt. In diesem Fall kann gewählt werden, der Behälter 841 und seinen enthaltenen Aufkocher-Kondensator 141 in der Nähe oder unter der zweiten Destillationskolonne 164, in der Nähe oder über der ersten Destillationskolonne 130 oder sogar in der Nähe oder über der dritten Destillationskolonne 166 anzuordnen.
  • Bei der Anwendung der in den 1 bis 8 veranschaulichten Ausführungsformen und den im Text erörterten Alternativen ist die Auswahl der richtigen räumlichen Anordnung einer Übung zur Kostenoptimierung. Die Faktoren, die bei der Auswahl der optimalen Konfiguration eine Rolle spielen, enthalten, sind aber nicht eingeschränkt auf: 1) die einzelnen Kolonnendurchmesser und Kolonnenhöhen; 2) die Versand- und Installationseinschränkungen an die maximale Höhe; 3) erlaubte Grundstücksgröße; 4) die Vermeidung der Verwendung von Flüssigkeitspumpen; 5) ob die Einfassungen der Ausrüstung in der Fabrik hergestellt oder am Anwendungsort montiert werden; und 6) das Vorhandensein anderer Hauptelemente der Ausrüstung, wie z. B. des Hauptwärmetauschers 110. Obwohl die Anzahl der möglichen Optionen groß sein kann, sind sie endlich und können leicht identifiziert werden. Deshalb können die Fachleute auf dem Gebiet leicht die Kosten jeder Konfiguration bewerten und die optimale Anordnung auswählen.
  • BEISPIEL
  • Um die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren und um die vorliegende Erfindung mit herkömmlicheren Verfahren zu vergleichen, wird das folgende Beispiel dargestellt. Die Grundlage für den Vergleich folgt.
  • Das Verfahren des Standes der Technik ist ein gepumpter LOX-Doppelkolonnenzyklus mit erhöhtem Druck, wie in 9 veranschaulicht ist. Wie in 9 gezeigt ist, wird der Luftstrom 100 in einem Hauptluftkompressor 102 komprimiert und in der Einheit 104 gereinigt, um Verunreinigungen, wie z. B. Kohlendioxid und Wasser, zu entfernen und dadurch einen komprimierten und gereinigten Luftspeisungsstrom 106 für das Verfahren zu bilden. Der Strom 106 wird in zwei Anteile aufgespalten, den Strom 108 und den Strom 114. Der Strom 108 wird im Hauptwärmetauscher 110 gekühlt, um den gekühlten Luftstrom 112 zu bilden, der anschließend in eine Kolonne 130 auf höherem Druck eingeleitet wird. Der Strom 114 wird in einem Booster-Kompressor 115 weiter komprimiert, um einen unter Druck stehenden Strom 116 zu bilden. Der Strom 116 wird im Hauptwärmetauscher 110 gekühlt, um den Strom 118 zu bilden. Über das Ventil 121 wird der Druck des Stroms 118 verringert, um den Strom 122 zu bilden, der eine Einspeisung für die Kolonne 166 auf niedrigerem Druck bildet.
  • Die Kolonne 130 auf höherem Druck stellt einen sauerstoffarmen Bruchteil vom Oberteil, den Strom 132, und einen ersten sauerstoffreichen Flüssigkeitsstrom 168 vom Boden her. Der Strom 132 wird im Aufkocher-Kondensator 135 kondensiert, um den Strom 136 zu bilden. Ein Anteil des Stroms 136 wird als ein Rückflussstrom 145 zur Kolonne 130 auf höherem Druck zurückgeführt. Der andere Anteil des Stroms 136 bildet den stickstoffangereicherten Flüssigkeitsstrom 150. Über das Ventil 157 wird der Druck des Stroms 150 verringert, um den Strom 158 zu bilden, der eine Einspeisung in das Oberteil der Kolonne 166 auf niedrigerem Druck bildet. Über das Ventil 169 wird der Druck des ersten sauerstoffangereicherten Stroms 168 verringert, um den Strom 170 zu bilden, der eine Einspeisung in die Kolonne 166 auf niedrigerem Druck bildet.
  • Die Kolonne 166 auf niedrigerem Druck stellt einen stickstoffreichen Dampfstrom 182 vom Oberteil und einen sauerstoffreichen Flüssigkeitsstrom 172 vom Boden her. Durch den Aufkocher-Kondensator 135 wird eine nach oben gerichtete Dampfströmung für die Destillation bereitgestellt. Der stickstoffreiche Dampfstrom 182 wird im Hauptwärmetauscher 110 auf eine Zwischentemperatur erwärmt. Ein Anteil des teilweise erwärmten Stroms 182 wird auf einer Zwischentemperatur als der Strom 184 entfernt; der Rest des Stroms 182 wird vollständig erwärmt, um den Strom 192 zu bilden. Über einen Turboausdehner 185 wird der Druck des Stroms 184 verringert, um den Strom 186 zu bilden und dadurch die Kühlung für das Verfahren herzustellen. Dann wird der Strom 186 im Hauptwärmetauscher vollständig erwärmt, um den Strom 188 zu bilden.
  • Der Druck des sauerstoffreichen Flüssigkeitsstroms 172 wird durch die Pumpe 173 erhöht, um den Strom 174 zu bilden. Der Strom 174 wird im Hauptwärmetauscher 110 erwärmt, um den Strom 176 zu bilden. Ein Anteil der Energie, die notwendig ist, um den Strom 174 zu erwärmen, wird durch indirekten Wärmeaustausch durch die Kühlung des unter Druck stehenden Stroms 116 bereitgestellt.
  • Die für den Vergleich mit dem Verfahren des Standes der Technik gewählte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht 1. Die Herstellungsgrundlage ist: 1) Sauerstoff = 4.210 lb mol/h (1,910 kg/mol/h) bei > 95 Mol-% und 400 psia (2.750 kPa); 2) Stickstoff = 12.960 lb mol/h (5.880 kg/mol/h) bei > 99 Mol-% und 150 psia (1.400 kPa).
  • Es wurden Computer-Simulationen der zwei Verfahren entwickelt. In der Tabelle 1 sind ausgewählte Ergebnisse dargestellt. Eine Zusammenfassung der durch die zwei Verfahren verbrauchten Leistung ist in der Tabelle 2 dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die vorliegende Erfindung fast 1.000 kW oder etwa 6% Hauptluft-Kompressorleistung spart.
  • Tabelle 1 – Wärme- und Materialbilanz
    Figure 00360001
  • Tabelle 2 – Leistungszusammenfassung – kW
    Figure 00370001
  • Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf bestimmte spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden ist, ist es dennoch nicht vorgesehen, dass sie auf die gezeigten oder beschriebenen Einzelheiten eingeschränkt ist. Stattdessen können innerhalb des Umfangs der Ansprüche verschiedene Modifikationen an den Einzelheiten vorgenommen werden.

Claims (40)

  1. Verfahren zur Zerlegung von Luft zur Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff, wobei das Verfahren ein Destillationskolonnensystem verwendet, das mindestens drei Destillationskolonnen aufweist, einschließlich einer ersten Destillationskolonne (130) auf einem ersten Druck, einer zweiten Destillationskolonne (164) auf einem zweiten Druck, der niedriger ist als der erste Druck, und einer dritten Destillationskolonne (166) auf einem dritten Druck, der niedriger ist als der zweite Druck, mit den folgenden Schritten: Einspeisen eines Stromes komprimierter Luft (106) mit einem ersten Stickstoffgehalt in die erste Destillationskolonne (130) an mindestens einem ersten Abschnitt (108, 112); Abziehen eines ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstromes (168) vom Boden der ersten Destillationskolonne (130) und Einspeisen mindestens eines Teils (170; 840, 842) davon in die zweite Destillationskolonne (164) und/oder die dritte Destillationskolonne (166); Abziehen eines ersten sauerstoffarmen Dampfstromes (132; 638) vom Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe, und Einspeisen mindestens eines ersten Anteils (134; 140; 640) davon in einen ersten Aufkocher-Kondensator (141; 135), der eine Aufkochung für den Boden entweder der zweiten oder der dritten Destillationskolonne (164, 166) bereitstellt, und mindestens teilweises Kondensieren des ersten Anteils, wodurch eine erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (144; 136; 642) gebildet wird; Einspeisen mindestens eines ersten Anteils (145; 136; 642) der ersten stickstoffangereicheren Flüssigkeit (144) in das Oberteil der ersten Destillationskolonne (130); Einspeisen einer zweiten stickstoffangereicherten Flüssigkeit und/oder eines zweiten Anteils (152) der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (144) in das Oberteil der zweiten Destillationskolonne (164); Abziehen eines zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms (160; 844) vom Boden der zweiten Destillationskolonne (164) und Einspeisen des zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms (160; 844) in die dritte Destillationskolonne (166); Abziehen eines ersten stickstoffreichen Dampfstromes (194) vom Oberteil der zweiten Destillationskolonne (164); Abziehen eines zweiten stickstoffreichen Dampfstromes (182) vom Oberteil der dritten Destillationskolonne (166); Bereitstellen einer Aufkochung für den Boden der anderen, der zweiten oder der dritten Destillationskolonne (164, 166), zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch (135, 141) mit einem sauerstoffarmen Dampfstrom (132; 140) aus der ersten Destillationskolonne (130) oder aus einer vierten Destillationskolonne (646; 720) des Destillationskolonnensystems; Abziehen eines flüssigen Sauerstoffstroms (172) vom Boden der dritten Destillationskolonne (166) und Erhöhen (173) des Drucks des flüssigen Sauerstoffstroms bevor er mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch (110) mit einem unter Druck stehenden Strom (116) erwärmt wird, der einen Stickstoffgehalt hat, welcher mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, und der ausgewählt wird aus Speiseluft und sauerstoffarmem Dampf, der von der ersten Destillationskolonne (130) abgezogen wird, wobei der unter Druck gesetzte Strom (116) gekühlt wird, ohne der Destillation unterzogen zu werden; Einspeisen mindestens eines Teils (122) des gekühlten, unter Druck gesetzten Stroms (118) in jedwede oder eine Kombination der ersten, zweiten und dritten Destillationskolonne (130, 164, 166); und Einspeisen mindestens eines stickstoffangereicherten, flüssigen Prozessstromes (158; 122) in das Oberteil der dritten Destillationskolonne (166), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom (152) und der mindestens eine stickstoffangereicherte, flüssige Prozessstrom (158; 122;) sauerstoffarme Flüssigkeiten sind, die von der ersten oder, wenn vorhanden, vierten Destillationskolonne (130; 646; 720) abgeleitet werden, und beide, der erste und der zweite stickstoffreiche Dampfstrom (194, 182) von dem Destillationskolonnensystem ohne Kondensation abgezogen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der unter Druck gesetzte Strom (116) der erste Anteil (108, 112) des Stroms komprimierter Luft (106) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der unter Druck gesetzte Strom (116) ein anderer Anteil (114) des Stroms komprimierter Luft (106) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der andere Anteil (114) weiter komprimiert wird (115).
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der unter Druck gesetzte Strom (116) ein komprimierter (115) Anteil (540, 542) eines sauerstoffarmen Dampfstroms (132) ist, der aus der ersten Destillationskolonne abgezogen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein stickstoffangereicherter, flüssiger Verfahrensspeisestrom (122) für die dritte Kolonne (166) durch den gekühlten, und unter Druck gesetzten Strom (118) bereitgestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein stickstoffangereicherter, flüssiger Verfahrensspeisestrom (158) für die dritte Kolonne (166) durch die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (144) bereitgestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein stickstoffangereicherter, flüssiger Verfahrensspeisestrom (158) für die dritte Kolonne (166) durch eine stickstoffangereicherte Flüssigkeit (150) bereitgestellt wird, die von einer Zwischenstelle der ersten Kolonne (130) abgezogen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein stickstoffangereicherter, flüssiger Verfahrensspeisestrom (159) für die dritte Kolonne (130) durch kondensiertes Kopfprodukt (142, 754) aus einer vierten Kolonne (720) des Destillationssystems bereitgestellt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne (164) zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch (141) mit dem ersten Abschnitt (140) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird, und bei dem eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch (135) mit einem anderen Anteil (134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstromes bereitgestellt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: ein zweiter Anteil (644) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (638) aus der ersten Destillationskolonne (130) dem Boden einer vierten Destillationskolonne (646) zugeführt wird; ein dritter stickstoffangereicherter Flüssigkeitsstrom (150) von dem Boden der vierten Destillationskolonne (644) abgezogen wird und mindestens ein Anteil (152; 156) davon der zweiten Destillationskolonne (164) und/oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt wird; ein zweiter sauerstoffarmer Dampfstrom (132) vom Oberteil der vierten Destillationskolonne (646) oder aus dessen Nähe abgezogen wird und mindestens ein erster Anteil (134) des zweiten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) einem zweiten Aufkocher-Kondensator (135) der zweiten Destillationskolonne (164) oder der dritten Destillationskolonnen (166) zugeführt und zumindest teilweise kondensiert wird, wodurch eine vierte stickstoffangereicherte Flüssigkeit (136) gebildet wird; und mindestens ein Anteil (136) der vierten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (136) dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (646) zugeführt wird; und ein hochreiner Stickstoffstrom (440) aus dem zweiten sauerstoffarmen Dampfstrom (132) oder der vierten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (136) abgezogen wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: ein anderer Anteil (716, 718) des Stroms komprimierter Luft (106) dem Boden einer vierten Destillationskolonne (720) zugeführt wird; ein dritter sauerstoffangereicherter Flüssigkeitsstrom (722) von dem Boden der vierten Destillationskolonne (720) abgezogen wird und mindestens ein Teil (722) davon der zweiten Destillationskolonne (164) und/oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt wird; ein zweiter stickstoffarmer Dampfstrom (140) vom Oberteil der vierten Destillationskolonne (720) oder aus dessen Nähe abgezogen wird und mindestens ein Anteil (140) davon einem zweiten Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch die zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeit (142) gebildet wird; und mindestens ein Anteil (752) der zweiten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (142) dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (720) zugeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die vierte Destillationskolonne (720) auf einem vierten Druck liegt, der größer ist als der Druck der ersten Destillationskolonne (130).
  14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die vierte Destillationskolonne (720) auf einem vierten Druck liegt, der geringer ist als der Druck der ersten Destillationskolonne (130).
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, bei dem eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne (166) zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch (135) mit dem ersten Anteil (132) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird, und bei dem eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne (164) zumindest teilweise durch indirekten Wärmetausch (141) mit dem zweiten sauerstoffarmen Dampfstrom (140) bereitgestellt wird.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: ein Dampfstrom (140) von der ersten Destillationskolonne (130) an einer Zwischenstelle abgezogen, dem zweiten Aufkocher/Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch ein Zwischen-Rückflussstrom (142) gebildet wird; der Zwischen-Rückflussstrom (142) der ersten Destillationskolonne (130) bei oder nahe der Zwischenstelle zugeführt wird; und die zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeit (150) von der ersten Destillationskolonne (130) bei oder nahe der Zwischenstelle abgezogen wird und mindestens 1 Teil davon (152; 156), dem Oberteil der zweiten Destillationskolonne (164) oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne (164) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch (141) mit dem Dampfstrom (140) bereitgestellt wird, der an der Zwischenstelle abgezogen wird, und bei dem eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne (166) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch (135) mit dem ersten Anteil (134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem Dampfstrom (140) bereitgestellt wird, der an der Zwischenstelle abgezogen wird, und bei dem eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne (164) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Anteil (134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom (168) aus dem Boden der ersten Destillationskolonne (130) mindestens der zweiten oder der dritten Destillationskolonne (164; 166) zugeführt wird; jeweilige Anteile (140, 134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) vom Oberteil der ersten Destillationskolonne oder aus dessen Nähe dem ersten Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) und dem ersten Aufkocher-Kondensator (135) der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert werden, wodurch eine Aufkochung für die zweite und dritte Destillationskolonne bereitgestellt und die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (144) gebildet wird; jeweilige Anteile (154, 158) der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (144) den Oberteilen der zweiten und dritten Destillationskolonne (164, 166) zugeführt werden; und der unter Druck gesetzte Strom mit einem Stickstoffgehalt, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, und welcher den unter Druck gesetzten flüssigen Sauerstoffstrom (174) wärmt, ein komprimierter Luftstrom (116) ist, der mindestens der zweiten oder dritten Destillationskolonne (164; 166) zugeführt (122) wird, so dass jede, die zweite oder dritte Destillationskolonne, mindestens einen Anteil entweder des ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms (168) oder des komprimierten Luftstroms (116) erhält.
  20. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: mindestens ein Anteil des ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms (168) vom Boden der ersten Destillationskolonne (130) der zweiten Destillationskolonne (164) zugeführt wird; jeweilige Anteile (140, 134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) vom Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe dem ersten Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) und dem ersten Aufkocher-Kondensator (135) der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert werden, wodurch eine Aufkochung für die zweite und dritte Destillationskolonne bereitgestellt und die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (144) gebildet wird; jeweilige Anteile (154, 158) der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (144) den Oberteilen der zweiten und dritten Destillationskolonne (164, 166) zugeführt werden; und der unter Druck gesetzte Strom mit einem Stickstoffgehalt, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, welcher den unter Druck gesetzten flüssigen Sauerstoffstrom (174) erwärmt, ein komprimierter Luftstrom (116) ist, der mindestens einen Anteil (222) hat, welcher der zweiten Destillationskolonne (164) zugeführt wird, so dass die dritte Destillationskolonne (166) mindestens einen Anteil des ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms (168) oder des komprimierten Luftstroms (116) erhält.
  21. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: jeweilige Anteile (140, 134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) vom Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe dem ersten Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) und dem ersten Aufkocher-Kondensator (135) der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert werden, wodurch eine Aufkochung für die zweite und dritte Destillationskolonne bereitgestellt und die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (144) gebildet wird; jeweilige Anteile (154, 158) der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (144) den Oberteilen der zweiten und dritten Destillationskolonne (164, 166) zugeführt werden; der unter Druck gesetzte Strom mit einem Stickstoffgehalt, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, welcher den unter Druck gesetzten flüssigen Sauerstoffstrom erwärmt, ein komprimierter Luftstrom (116) ist, welcher der ersten Destillationskolonne (130) zugeführt (122) wird; und ein Flüssigkeitsstrom (318) von einer Zwischenstelle der ersten Kolonne (130) mindestens der zweiten oder dritten Destillationskolonne (164; 166) zugeführt wird, so dass jede, die zweite und dritte Destillationskolonne, mindestens einen Anteil des Zwischen-Flüssigkeitsstroms (318) oder mindestens einen Anteil des ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms (168) erhält.
  22. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom (168) vom Boden der ersten Destillationskolonne (130) der zweiten Destillationskolonne (164) zugeführt wird; mindestens ein Anteil (134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) vom Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe dem ersten Aufkocher-Kondensator (141; 135) entweder der zweiten oder dritten Destillationskolonne (164; 166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch eine Aufkochung für die Destillationskolonne und eine stickstoffangereicherte Flüssigkeit bereitgestellt wird, die dem Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) zugeführt wird; ein sauerstoffarmer Dampfstrom (140) von einer Zwischenstelle der ersten Destillationskolonne (130) dem ersten Aufkocher-Kondensator (141; 135) der anderen, der zweiten oder dritten Destillationskolonne (164; 166), zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch eine Aufkochung für die Destillationskolonne bereitgestellt und ein stickstoffangereicherter Flüssigkeitsstrom (142) gebildet wird, der zur ersten Destillationskolonne (130) als ein Zwischen-Rückflussstrom zurückgeführt wird; eine erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (150) aus der ersten Destillationskolonne (130) an einer Stelle bei oder nahe der Zufuhr des Zwischen-Rückflussstroms (142) abgezogen wird, und jeweilige Anteile (154, 158) der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (150) den Oberteilen der zweiten und dritten Destillationskolonne (164, 166) zugeführt werden; und der unter Druck gesetzte Strom mit einem Stickstoffgehalt, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, welcher den unter Druck stehenden flüssigen Sauerstoffstrom (174) wärmt, ein komprimierter Luftstrom (116) ist, welcher der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt (122) wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom (168) aus dem Boden der ersten Destillationskolonne (130) der zweiten Destillationskolonne (164) zugeführt wird; jeweilige Anteile (140, 134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstromes (132) von dem Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe dem ersten Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) und dem ersten Aufkocher-Kondensator (135) der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert werden, wodurch eine Aufkochung für die zweite und dritte Destillationskolonne bereitgestellt und die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (144) gebildet wird; jeweilige Anteile (154, 158) der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (144) dem Oberteil der zweiten und dritten Destillationskolonne (164, 166) zugeführt werden; und der unter Druck gesetzte Strom mit einem Stickstoffgehalt, der mindestens dem ersten Stickstoffgehalt gleicht, welcher den unter Druck gesetzten flüssigen Sauerstoffstrom (174) erwärmt, ein komprimierter (115) stickstoffangereicherter Rückführungsstrom (540, 542, 116) ist, der aus einer, der ersten, der zweiten oder der dritten Destillationskolonne (130; 164; 166) erhalten wird und einer oder allen Destillationskolonnen zugeführt wird (122).
  24. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom (168) vom Boden der ersten Destillationskolonne (130) der zweiten Destillationskolonne (164) zugeführt wird; ein Anteil des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (638) von dem Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe dem ersten Aufkocher-Kondensator (141; 135) von entweder der zweiten oder der dritten Destillationskolonne (164; 166) zugeführt und mindestens teilweise darin kondensiert wird, wodurch eine Aufkochung für die Kolonne bereitgestellt und eine stickstoffangereicherte Flüssigkeit (642) gebildet wird, die dem Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) zugeführt wird; die vierte Destillationskolonne (646) vorhanden ist und ihr ein anderer Anteil (644) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (638) von dem Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe zugeführt wird; eine stickstoffangereicherte Flüssigkeit (150) vom Boden der vierten Destillationskolonne (646) entnommen wird und jeweilige Anteile (154, 158) davon der zweiten und dritten Destillationskolonne (164, 166) zugeführt werden; ein zweiter sauerstoffarmer Dampfstrom (132) von dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (646) oder aus dessen Nähe abgezogen und dem ersten Aufkocher-Kondensator (141; 135) der anderen, der zweiten oder dritten Destillationskolonne (164; 166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch eine Aufkochung für die Kolonne bereitgestellt und eine zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeit (136) gebildet wird, welche dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (646) zugeführt wird; und der unter Druck gesetzte Strom mit einem Stickstoffgehalt, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, welcher den unter Druck gesetzten flüssigen Sauerstoffstrom (174) erwärmt, ein komprimierter Luftstrom (116) ist, welcher der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt (122) wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom (168) vom Boden der ersten Destillationskolonne (130) der zweiten Destillationskolonne (164) zugeführt wird; der erste sauerstoffarme Dampfstrom (132) von dem Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe dem ersten Aufkocher- Kondensator (141; 135) entweder der zweiten oder der dritten Destillationskolonne (164; 166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch eine Aufkochung für die Kolonne bereitgestellt wird und die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (750) gebildet wird; jeweilige Anteile (154, 158) der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (750) den Oberteilen der zweiten und dritten Destillationskolonne (164, 166) zugeführt werden; die vierte Destillationskolonne (720) vorhanden ist und mit einem anderen Anteil (716, 718) der komprimierten Luft (106) gespeist wird; eine dritte sauerstoffangereicherte Flüssigkeit (722) von dem Boden der vierten Destillationskolonne (720) abgezogen und der zweiten Destillationskolonne (164) zugeführt wird; ein zweiter sauerstoffarmer Dampfstrom (140) von dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (720) oder aus dessen Nähe abgezogen und dem ersten Aufkocher-Kondensator (141; 135) entweder der zweiten oder der dritten Destillationskolonne (164; 166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch eine Aufkochung für die Kolonne bereitgestellt und eine zweite sauerstoffangereicherte Flüssigkeit (142) gebildet wird; jeweilige Anteile (752, 154 (über 754), 158 (über 754)) der zweiten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (142) in die Oberteile der ersten, zweiten und dritten Destillationskolonne (130, 164, 166) eingespeist werden; und der unter Druck gesetzte Strom mit einem Stickstoffgehalt, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, welcher den unter Druck gesetzten flüssigen Sauerstoffstrom (174) erwärmt, ein komprimierter Luftstrom (116) ist, welcher der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt (122) wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: jeweilige Anteile (140, 134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) vom Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe dem ersten Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) und dem ersten Aufkocher-Kondensator (135) der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und darin mindestens teilweise kondensiert werden, wodurch eine Aufkochung für die zweite und dritte Destillationskolonne bereitgestellt und die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (144) gebildet wird; jeweilige Anteile (154, 158) der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (144) dem Oberteil der zweiten und dritten Destillationskolonne (164, 166) zugeführt werden; der erste sauerstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom (168) vom Boden der ersten Destillationskolonne (130) teilweise durch den Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Kolonne (164) teilweise verdampft wird, um eine Dampffraktion (842) bereitzustellen, welche der zweiten Destillationskolonne (164) zugeführt wird, sowie eine Flüssigkeitsfraktion (840), die der dritten Kolonne (166) zugeführt wird; und der unter Druck gesetzte Strom mit einem Stickstoffgehalt, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, welcher den unter Druck gesetzten flüssigen Sauerstoffstrom (174) erwärmt, ein komprimierter Luftstrom (116) ist, welcher der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt (122) wird.
  27. Vorrichtung für die kryogene Luftzerlegung durch ein Verfahren, wie es im Anspruch 1 definiert wird, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Destillationskolonnensystem mit mindestens drei Destillationskolonnen, einschließlich einer ersten Destillationskolonne (130), einer zweiten Destillationskolonne (164) und einer dritten Destillationskolonne (166); eine Einrichtung (108, 112) zum Zuführen mindestens eines ersten Anteils eines Stroms komprimierter Luft (106) mit einem ersten Stickstoffgehalt zu der ersten Destillationskolonne (130); eine Einrichtung (168, 169, 170) zum Abziehen eines ersten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms von dem Boden der ersten Destillationskolonne (130), und zum Zuführen mindestens eines Anteils davon zu der zweiten Destillationskolonne (164) und/oder der dritten Destillationskolonne (166); eine Einrichtung (132, 134; 132, 140) zum Abziehen eines ersten sauerstoffarmen Dampfstromes von dem Oberteil der ersten Destillationskolonne (130) oder aus dessen Nähe, zum Zuführen mindestens eines ersten Anteils davon zu einem ersten Aufkocher-Kondensator (141; 135), der eine Aufkochung für den Boden entweder der zweiten Destillationskolonne oder der dritten Destillationskolonne (164, 166) bereitstellt, und zum mindestens teilweisen Kondensieren des ersten Anteils, wodurch eine erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (142; 136) gebildet wird; eine Einrichtung (145) zum Zuführen mindestens eines ersten Anteils der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (142, 136) zum Oberteil der ersten Destillationskolonne (130); eine Einrichtung (150, 152, 153, 154) zum Zuführen einer zweiten stickstoffangereicherten Flüssigkeit und/oder eines zweiten Anteils der ersten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (142; 136) zum Oberteil der zweiten Destillationskolonne (164); eine Einrichtung (160, 161, 162) zum Abziehen eines zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms vom Boden der zweiten Destillationskolonne (164) und zum Zuführen des zweiten sauerstoffangereicherten Flüssigkeitsstroms zur dritten Destillationskolonne (166); eine Einrichtung (194) zum Abziehen eines ersten stickstoffreichen Dampfstromes von dem Oberteil der zweiten Destillationskolonne (164); eine Einrichtung (182) zum Abziehen eines zweiten stickstoffreichen Dampfstroms von dem Oberteil der dritten Destillationskolonne (166); eine Einrichtung (135, 141), die eine Aufkochung für den Boden der anderen, der zweiten oder der dritten Destillationskolonne (164, 166) bereitstellt, durch indirekten Wärmetausch mit einem sauerstoffarmen Dampfstrom (132; 140) von der ersten Destillationskolonne (130) oder einer vierten Destillationskolonne (646; 720) des Destillationskolonnensystems; eine Einrichtung (172) zum Abziehen eines flüssigen Sauerstoffstroms vom Boden der dritten Destillationskolonne; eine Einrichtung (173) zum Erhöhen des Drucks des flüssigen Sauerstoffstroms; eine Einrichtung (110) zum Erwärmen des im Druck erhöhten flüssigen Sauerstoffstroms, mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit einem unter Druck stehenden Strom (116), der einen Stickstoffgehalt hat, der mindestens gleich dem ersten Stickstoffgehalt ist, und ausgewählt wird aus Speiseluft und sauerstoffarmem Dampf, der aus der ersten Destillationskolonne abgezogen wird, wobei der unter Druck gesetzte Strom gekühlt wird, ohne einer Destillation unterzogen zu werden; eine Einrichtung (158; 122) zum Zuführen mindestens eines Anteils des gekühlten, unter Druck gesetzten Stromes zu einer oder einer Kombination aus der ersten, zweiten und dritten Destillationskolonne (130, 164, 166); dadurch gekennzeichnet, dass der zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeitsstrom (152) und der mindestens eine stickstoffangereicherte flüssige Prozessstrom (158; 122) sauerstoffarme Flüssigkeiten sind, die von der ersten oder, wenn vorhanden, der vierten Destillationskolonne (130; 646; 720) abgeleitet werden, und dadurch, dass keine der Einrichtungen (194; 182) zum Abziehen des ersten und zweiten stickstoffreichen Dampfstromes (194, 182) den Strom kondensiert.
  28. Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der der unter Druck gesetzte Strom (116) durch einen anderen Anteil (114) des Stroms der komprimierten Luft (106) bereitgestellt wird und die Vorrichtung eine Einrichtung (115) umfasst, um den anderen Anteil (114) weiter zu komprimieren.
  29. Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der der unter Druck gesetzte Strom (116) durch einen Anteil (540, 542) eines sauerstoffarmen Dampfstromes (132) bereitgestellt wird, der von der ersten Destillationskolonne abgezogen wird, und die Vorrichtung eine Einrichtung (115) umfasst, um den Anteil (540, 542) weiter zu komprimieren.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der ein stickstoffangereicherter, flüssiger Verfahrensspeisestrom (122) für die dritte Kolonne (166) durch den gekühlten, unter Druck gesetzten Strom (118) bereitgestellt wird.
  31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, bei der ein stickstoffangereicherter, flüssiger Verfahrensspeisestrom (158) für die dritten Kolonne (166) durch die erste stickstoffangereicherte Flüssigkeit (144) bereitgestellt wird.
  32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, bei der ein stickstoffangereicherter, flüssiger Verfahrensspeisestrom (158) für die dritte Kolonne (166) durch eine stickstoffangereicherte Flüssigkeit (150) bereitgestellt wird, welche von einer Zwischenstelle der ersten Kolonne (130) abgezogen wird.
  33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, bei der die Vorrichtung eine vierte Kolonne (720) umfasst und ein stickstoffangereicherter, flüssiger Verfahrensspeisestrom (159) für die dritten Kolonne (130) durch kondensiertes Kopfprodukt (142, 754) aus der vierten Kolonne (720) bereitgestellt wird.
  34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, bei der eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne (164) mindestens teilweise durch indirekten Wärmtausch (141) mit dem ersten Anteil (140) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird, und bei der eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne (166) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch (135) mit einem anderen Anteil (134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird.
  35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 34, bei der: die Vorrichtung eine vierte Kolonne (646) umfasst; ein zweiter Anteil (644) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (638) von der ersten Destillationskolonne (130) dem Boden der vierten Destillationskolonne (646) zugeführt wird; ein dritter stickstoffangereicherter Flüssigkeitsstrom (150) von dem Boden der ersten Destillationskolonne (644) abgezogen wird und mindestens ein Anteil (152, 156) davon der zweiten Destillationskolonne (164) und/oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt wird; ein zweiter sauerstoffarmer Dampfstrom (132) von dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (646) oder aus dessen Nähe abgezogen wird und mindestens ein erster Anteil (134) des zweiten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) einem Aufkocher-Kondensator (135) der zweiten Destillationskolonne (164) oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch die vierte stickstoffangereicherte Flüssigkeit (136) gebildet wird; mindestens ein Anteil (136) der vierten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (136) dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (646) zugeführt wird; und ein hochreiner Stickstoffstrom (440) vom zweiten sauerstoffarmen Dampfstrom (132) oder von der vierten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (136) abgezogen wird.
  36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 32, bei der: die Vorrichtung eine vierte Kolonne (720) umfasst; ein anderer Anteil (716, 718) des Stroms komprimierter Luft (106) dem Boden der vierten Destillationskolonne (720) zugeführt wird; ein dritter sauerstoffangereicherter Flüssigkeitsstrom (722) vom Boden der vierten Destillationskolonne (720) abgezogen wird und mindestens ein Anteil (722) davon der zweiten Destillationskolonne (164) und/oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt wird; ein zweiter sauerstoffarmer Dampfstrom (140) von dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (720) oder aus dessen Nähe abgezogen wird und mindestens ein Anteil (140) davon einem zweiten Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch die zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeit (142) gebildet wird; und mindestens ein ersten Anteil (752) der zweiten stickstoffangereicherten Flüssigkeit (142) dem Oberteil der vierten Destillationskolonne (720) zugeführt wird.
  37. Vorrichtung nach Anspruch 36, bei der eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne (166) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch (135) mit dem ersten Anteil (132) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird, und bei der eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne (164) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch (141) mit dem zweiten sauerstoffarmen Dampfstrom (140) bereitgestellt wird.
  38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 39, bei der: ein Dampfstrom (140) von der ersten Destillationskolonne (130) an einer Zwischenstelle entnommen, dem zweiten Aufkocher-Kondensator (141) der zweiten Destillationskolonne (164) oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt und mindestens teilweise kondensiert wird, wodurch ein Zwischen-Rückflussstrom (142) gebildet wird; der Zwischen-Rückflussstrom (142) der ersten Destillationskolonne (130) bei der Zwischenstelle oder in deren Nähe zugeführt wird; und die zweite stickstoffangereicherte Flüssigkeit (150) von der ersten Destillationskolonne (130) bei der Zwischenstelle oder in deren Nähe abgezogen wird und mindestens ein Anteil davon (152, 156) dem Oberteil der zweiten Destillationskolonne (164) oder der dritten Destillationskolonne (166) zugeführt wird.
  39. Vorrichtung nach Anspruch 38, bei der eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne (164) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch (141) mit dem Dampfstrom (140) bereitgestellt wird, der an der Zwischenstelle abgezogen wird, und bei der eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne (166) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch (135) mit dem ersten Anteil (134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird.
  40. Vorrichtung nach Anspruch 38, bei der eine Aufkochung für die dritte Destillationskolonne (166) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem Dampfstrom (140) bereitgestellt wird, der an der Zwischenstelle abgezogen wird, und bei der eine Aufkochung für die zweite Destillationskolonne (164) mindestens teilweise durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Anteil (134) des ersten sauerstoffarmen Dampfstroms (132) bereitgestellt wird.
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