DE69308458T2 - Kryogenisches Rektifikationsverfahren mit thermisch integrierter Argonkolonne - Google Patents

Kryogenisches Rektifikationsverfahren mit thermisch integrierter Argonkolonne

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Description

    Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung bezieht sich auf die eine Argonkolonne verwendende kryogenische Rektifikation.
    • Stand der Technik
  • Die Verwendung von Argon gewinnt in vielen industriellen Anwendungen zunehmend an Bedeutung, wie beispielsweise in der Herstellung von rostfreiem Stahl, in der Elektronikindustrie und in der reaktiven Metallherstellung wie z.B. in der Titanverarbeitung.
  • Argon wird allgemein durch die kryogenische Rektifikation von Luft erzeugt. Luft enthält etwa 78 Prozent Stickstoff, 21 Prozent Sauerstoff und weniger als 1 Prozent Argon. Da die Argonkonzentration in der Luft relativ gering ausfällt, weist es den höchsten Wert pro Einheit der Hauptatmosphärengase auf Allerdings können gewöhnliche kryogenische Lufttrennverfahren nur etwa 80 bis 90 Prozent des Argons aus der Einsatzluft gewinnen. Daher ist es wünschenswert, die durch die kryogenische Rektifikation von Luft erzeugte Argonausbeute zu steigern.
  • Ein kryogenisches Rektifikationsverfahren und eine kryogenische Rektifikationsvorrichtung zur Argonerzeugung, das/die die Merkmale des Oberbegriffs der Ansprüche 1 bzw. 6 aufweist, ist aus EP-A-0 341 512 bekannt. In diesem System wird ein Seitenstrom von einer niedriger liegenden Zwischenstelle von der bei niedrigem Druck arbeitenden Kolonne des Hauptkolonnensystems entfernt, über ein Regelventil im Druck reduziert und zu einem niedrigeren Teil der Argonkolonne eingespeist. Die Sumpfflüssigkeit aus der Argonkolonne wird zu der bei niedrigem Druck arbeitenden Kolonne an der gleichen Stelle, an der Seitenstrom abgezogen wird, zurückgeführt, um einen Zwischenkolonnenrückstrom für die bei niedrigem Druck arbeitende Kolonne bereitzustellen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die obigen und andere Aufgaben der Erfindung werden anhand der vorliegenden Beschreibung deutlich werden, und durch die vorliegende Erfindung erreicht, wobei einer ihrer Aspekte:
  • Ein Tieftemperaturrektifikationsverfahren zur Herstellung von Argon ist, wobei
  • (A) ein argonhaltiger Einsatz einem Hauptkolonnensystem zugeführt wird und eine Tieftemperaturrektifikation innerhalb des Hauptkolonnensystems ausgeführt wird;
  • (B) argonhaltiges Fluid von dem Hauptkolonnensystem abgezogen wird;
  • (C) der Druck des argonhaltigen Fluids verringert wird;
  • (D) unter verringertem Druck stehendes argonhaltiges Fluid einer Argonkolonne an einer Zwischenstelle der Argonkolonne als Einsatz zugeführt wird und der Einsatz mittels Tieftemperaturrektifikation in argonreicheres und argonärmeres Fluid getrennt wird;
  • (E) argonärmeres Fluid von der Argonkolonne abgezogen wird, dessen Druck erhöht wird und unter erhöhtem Druck stehendes argonärmeres Fluid in das Hauptkolonnensystem eingeleitet wird; und
  • (F) argonreicheres Fluid als Produkt-Argon gewonnen wird;
  • dadurch gekennzeichnet, daß
  • das argonhaltige Fluid in Schriff (B) von dem Hauptkolonnensystem als Dampf abgezogen wird, mittels indirektem Wärmeaustausch mit argonärmerem Fluid kondensiert wird und in Schriff (D) als argonhaltige Flüssigkeit der Argonkolonne zugeführt wird.
  • Ein anderer Aspekt der Erfindung ist:
  • Eine Tieftemperaturrektifikationsvorrichtung zur Herstellung von Argon mit:
  • (A) einem Hauptkolonnensystem und einer Anordnung zum Zuführen von Einsatz in das Hauptkolonnensystem;
  • (B) einer Argonkolonne;
  • (C) einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von dem Hauptkolonnensystem in die Argonkolonne;
  • (D) einer Anordnung zum Verringern des Drucks des von dem Hauptkolonnensystem in die Argonkolonne übergeleiteten Fluids;
  • (E) einer Anordnung zum Abziehen von Fluid von dem unteren Abschnitt der Argonkolonne, einer Anordnung zum Erhöhen des Drucks des abgezogenen Fluids sowie einer Anordnung zum Einleiten des unter erhöhtem Druck stehenden abgezogenen Fluids in das Hauptkolonnensystem; und
  • (F) einer Anordnung zum Gewinnen von von dem oberen Abschnitt der Argonkolonne abgezogenen Fluid;
  • dadurch gekennzeichnet, daß
  • die Anordnung zum Überleiten von Fluid von dem Hauptkolonnensystem zu der Argonkolonne einen Kondensator zum Kondensieren von in den Kondensator eingeleitetem Fluid mittels indirektem Wärmeaustausch mit sich in dem unteren Abschnitt der Argonkolonne sammelndem Fluid, eine Anordnung zum Überleiten von Fluid von dem Hauptkolonnensystem zu dem Kondensator und eine Anordnung zum Überleiten von Fluid von dem Kondensator zur Argonkolonne an einer Zwischenstelle der Argonkolonne aufweist, wobei die Druckminderungsanordnung zum Verringern des Drucks von von dem Kondensator in die Argonkolonne geleitetem Fluid vorgesehen ist.
  • Wie hier verwendet, beziehen sich die Begriffe "oberer Teil" und "unterer Teil" auf diejenigen Kolonnenteile, die über respektive unter dem Mittelpunkt einer Kolonne liegen.
  • Der hier verwendete Terminus "Einsatzluft" bezieht sich auf eine Mischung, die hauptsächlich Stickstoff, Sauerstoff und Argon aufweist, wie z.B. Luft.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff "Turboexpansion" auf den Hochdruckgasfluß durch eine Turbine, um den Druck und die Temperatur des Gases abzusenken und damit eine Kälteerzeugung zu bewirken.
  • Der hier verwendete Terminus "Kolonne" bezieht sich auf eine Kolonne oder Zone für die Destillation oder Fraktionierung, d.h. auf eine Kontaktkolonne oder einen Kontaktbereich, wo Flüssig- und Dampfphasen durch Gegenströmung miteinander in Kontakt kommen, um die Trennung einer fluiden Mischung zu bewirken, beispielsweise durch das In-Kontakt-Bringen der Flüssig- und Dampfphasen auf einer Reihe von vertikal angeordneten Böden oder Platten, die innerhalb der Kolonne angebracht sind, und/oder auf Packungselemente, die strukturierte Packung und/oder zufällig angeordnete Packungselemente sein können. Zur weiteren Erläuterung von Destillationskolonnen sei auf das Chemical Engineers' Handbook, 5. Auflage, herausgegeben von P. H. Perry und C. H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Abschnitt 13, The Continuous Distillation Process, verwiesen. Der Terminus Doppelkolonne bezieht sich auf eine bei höherem Druck arbeitende Kolonne, wobei ihr oberes Ende in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem unteren Ende einer bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne steht. Eine weitere Erläuterung von Doppelkolonnen findet sich in Ruheman: "The Separation of Gases" Oxford University Press, 1949, Kapitel VII, Commercial Air Separation.
  • Kontakttrennverfahren für Dampf und Flüssigkeit sind von dem Unterschied in den Dampfdrücken der Bestandteile abhängig. Der einen hohen Dampfdruck entwickelnde (oder flüchtigere oder niedrigsiedende) Bestandteil tendiert zur Konzentrierung in der Dampfphase, während der einen niedrigen Dampfdruck entwickelnde (oder weniger flüchtige oder hochsiedende) Bestandteil zur Konzentrierung in der Flüssigphase neigt. Unter Teilkondensation wird das Trennverfahren verstanden, bei welchem die Kühlung einer Dampfmischung zur Konzentrierung des/der flüchtigen Bestandteile(s) in der Dampfphase und somit des/der weniger flüchtigen Bestandteile(s) in der Flüssigphase verwendet werden kann. Die Rektifikation oder kontinuierliche Destillation bezeichnet das Trennverfahren, das die durch eine Gegenstrombehandlung der Dampf- und Flüssigphasen erhaltenen partiellen Verdampfungen und Kondensierungen aufeinanderfolgend kombiniert. Das In-Kontakt-Bringen der Dampf- und Flüssigphasen durch Gegenströmungen ist adiabatisch und kann einen Integral- oder Differentialkontakt zwischen den Phasen aufweisen. Anordnungen für Trennverfahren, die die Rektifikationsprinzipien für das Trennen von Mischungen anwenden, werden wechselweise Rektifikationskolonnen, Destillationskolonnen, oder Fraktionierungskolonnen genannt. Die kryogenische Rektifikation ist ein Rektifikationsverfahren, das wenigstens teilweise mit Temperaturen bei oder unter 123 Kelvin durchgeführt wird.
  • Der hier verwendete Terminus "indirekter Wärmeaustausch" bezieht sich auf das Zusammenbringen zweier Fluidströme in eine Wärmeaustauschbeziehung ohne jeglichen physikalischen Kontakt bzw. ohne jede Vermischung der beiden Fluide miteinander.
  • Der hier verwendete Begriff "Argonkolonne" bezieht sich auf eine Kolonne, die einen Einsatz verarbeitet, der Argon aufweist; die ein Produkt mit einer Argonkonzentration erzeugt, die diejenige des Einsatzes übersteigt; und die einen Wärmeaustauscher oder einen Kopfkondensator in ihrem oberen Teil aufweisen kann.
  • Der hier verwendete Terminus "Gleichgewichtsstufe" bezieht sich auf ein derartiges Kontaktverfahren zwischen Dampf und Flüssigkeit, daß sich die austretenden Dampf- und Flüssigkeitsströme im Gleichgewicht befinden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die einzige FIG. 1 ist ein schematisches Fließdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des kryogenischen Rektifikationsverfahrens der vorliegenden Erfindung.
    • Ausführliche Beschreibung
  • In gewöhnlichen kryogenischen Rektifikationsverfahren, die ein Hauptkolonnensystem und eine Argonseitenarmkolonne verwenden, wird die Argonkolonne allgemein mit der oberen Kolonne eines Doppelkolonnensystems verkoppelt, so daß beide bei etwa dem gleichen Druck arbeiten. Ein teilweises Abkoppeln der Argonkolonne von dem Hauptkolonnensystem, damit erstere mit einem geringeren Druck betrieben werden kann, was andernfalls unmöglich wäre, ist aus EP-A-0 341 512 bekannt. Der geringere Druck steigert die relativen Flüchtigkeiten zwischen dem Argon und den anderen Hauptbestandteilen des der Trennung in der Argonkolonne ausgesetzten Einsatzes und ermöglicht die Gewinnung einer größeren Menge des in die Kolonne eingespeisten Argons und die Reduzierung der aus der Argonkolonne zusammen mit den anderen Bestandteilen abgegebenen Argonmenge. Die Argonkolonne ist mit dem Hauptkolonnensystem derart thermisch integriert, daß in der Argonkolonne ein kleiner Strippbereich erzeugt wird, was den Argongehalt der absteigenden Flüssigkeit in der Argonkolonne verringert und somit eine starke Zunahme der Argonausbeute bewirkt.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf FIG. 1 ausführlich beschrieben werden, welche die Anwendung der Erfindung zur Erzeugung von Argon als Rohprodukt aus einem Einsatz verdeutlicht, der Sauerstoff, Stickstoff und Argon, z.B. aus Luft aufweist, und wobei das Hauptkolonnensystem eine Doppelkolonne ist.
  • Bezugnehmend auf FIG. 1 wird Einsatzluft mittels Durchleiten durch einen Kompressor 1 komprimiert, zur Beseitigung der Kompressionshitze mittels Durchleiten durch einen Kühler 2 abgekühlt, und von hochsiedenden Verunreinigungen wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffen mittels Durchleitung durch einen Reiniger 3 gesäubert. Die gereinigte, gekühlte und komprimierte Einsatzluft 21 wird anschließend mittels Durchleitung durch einen Hauptwärmetauscher 22 durch indirekten Wärmeaustausch mit Rückströmen abgekühlt, und die daraus resultierende gekühlte Einsatzluft 23 wird in eine Kolonne 5 eingespeist, welche die bei höherem Druck arbeitende Kolonne eines Doppelkolonnensystems darstellt. Das Doppelkolonnensystem stellt für die Anwendung dieser Ausführungsform der Erfindung das Hauptkolonnensystem dar. Die Kolonne 5 wird allgemein in einem Bereich von 448 bis 1516 kPa (65 bis 220 pounds per square inch absolute (psia)) betrieben.
  • In der Kolonne 5 wird die Einsatzluft durch kryogenische Rektifikation in sauerstoffangereicherte Flüssigkeit und stickstoffangereicherten Dampf getrennt. Sauerstoffangereicherte Flüssigkeit wird vom unteren Teil der Kolonne 5 in einem Strom 24 abgezogen, mittels Durchleiten durch einen Wärmetauscher 8 durch indirekten Wärmeaustausch mit Rückströmen unterkühlt und anschließend durch ein Ventil 15 und einen Koptkondensator 10 der Argonkolonne geleitet, wo es durch indirekten Wärmeaustausch mit argonreicherem Dampf verdampft wird, was weiter unten ausführlich beschrieben werden wird.
  • Der sich ergebende Dampf und verbleibende Flüssigkeit werden vom Kopfkondensator 10 in Strömen 25 respektive 26 in die Kolonne 6 geleitet, welche die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne des Doppelkolonnensystems ist. Die Kolonne 6 wird mit einem geringeren Druckpegel als die Kolonne 5 betrieben; der Druckbereich liegt hier allgemein zwischen 101,3 und 517 kPa (14,7 und 75 psia).
  • Stickstoffangereicherter Dampf wird vom oberen Teil der Kolonne 5 in einem Strom 27 in den Hauptkondensator 11 geleitet, wo er durch indirekten Wärmeaustausch mit sauerstoffreichen Sumpfflüssigkeiten der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 6 kondensiert wird. Resultierende stickstoffangereicherte Flüssigkeit wird als ein Strom 28 in die Kolonne 5 als Rückstrom eingespeist. Ein Teil der stickstoffangereicherten Flüssigkeit wird in einem Strom 29 durch den Wärmetauscher 9 geleitet, wo sie mittels indirektem Wärmeaustausch mit Rückströmen unterkühlt wird und durch ein Ventil 14 sowie in die Kolonne 6 als Rückstrom eingeleitet wird. Falls erwünscht, kann ein Teil der stickstoffangereicherten Flüssigkeit als Produkt-Stickstoff gewonnen werden.
  • In der Kolonne 6 werden die Einsätze durch kryogenische Rektifikation in stickstoffreiches Fluid und sauerstoffreiches Fluid getrennt. Sauerstoffreicher Dampf wird vom unteren Teil der Kolonne 6 in einem Strom 30 abgezogen, mittels Durchleitung durch den Hauptwärmetauscher 22 erwärmt und kann dann als Produkt-Sauerstoffgas 31 gewonnen werden. Falls gewünscht, kann sauerstoffreiche Flüssigkeit von der Kolonne 6 im Bereich des Hauptkondensators 11 abgezogen und als flüssiger Produkt-Sauerstoff gewonnen werden. Stickstoffreicher Dampf wird vom oberen Teil der Kolonne 6 in einem Strom 32 abgezogen, mittels Durchleitung durch die Wärmetauscher 9 und 8 und den Hauptwärmetauscher 22 erwärmt und als Produkt-Stickstoffgas gewonnen werden.
  • Zu Kontrollzwecken der Produktreinheit wird ein Abstrom 34 vom oberen Teil der Kolonne 6 unterhalb der Abzugsstelle des Stromes 32 abgezogen. Der Strom 34 wird mittels Durchleitung durch die Wärmetauscher 9 und 8 erwärmt und durchquert teilweise den Hauptwärmetauscher 22. Der Strom 34 wird dann zur Kälteerzeugung mittels eines Turboexpanders 17 expandiert, wobei die Kälte durch das Übertragen auf die Einsatzluft in das Verfahren einbezogen wird. Der sich ergebende Abstrom 36 wird anschließend aus dem System entfernt.
  • Dem System kann Kälte auch auf andere, dem Fachmann bekannte Weise zugeführt werden, beispielsweise durch die Expansion eines Teils der Einsatzluft und der nachfolgenden Einspeisung in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne, durch die Expansion des Stickstoffs von der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne, durch die Expansion eines Produktstroms oder durch die Expansion des gesamten Einsatzluftstroms.
  • Argonhaltiger Dampf wird von dem Hauptkolonnensystem abgezogen. In der in FIG. 1 dargestellten Ausführungsform wird der argonhaltige Dampf als ein Strom 37 von der Kolonne 6 an einer Stelle abgezogen, die mindestens eine Gleichgewichtsstufe über des Gebietes des Hauptkondensators 11 liegt, wo der stickstoffangereicherte Dampf gegen sauerstoffreiches Fluid kondensiert. Vorzugsweise befindet sich dieser Abzug an einer Stelle innerhalb des Bereiches von 10 bis 40 Gleichgewichtsstufen über dem beschriebenen Wärmeaustausch. Der argonhaltige Dampf weist allgemein etwa 5 bis 20 Mol-Prozent Argon auf, wobei der Rest hauptsächlich Sauerstoff ist.
  • Wenigstens ein Teil des argonhaltigen Dampfs wird in den latenten Wärmetauscher oder Kondensator 12 eingespeist, wo er kondensiert wird. Der Kondensator 12 kann in der Argonkolonne 7 angeordnet werden, wie in FIG. 1 dargestellt, oder er kann sich außerhalb der Argonkolonne 7 befinden. Die resultierende argonhaltige Flüssigkeit 38 wird mittels Durchleitung durch das Ventil 16 im Druck reduziert, und die argonhaltige Flüssigkeit 39 mit verringertem Druck wird als Einsatz in die Argonkolonne 7 eingespeist. Falls erwünscht, kann ein Teil des argonhaltigen Dampfes oder ein zweiter argonhaltiger Dampfstrom im Druck reduziert und, ohne sich einer Kondensation unterzogen zu haben, als Einsatz direkt in die Argonkolonne eingeleitet werden.
  • Die druckverminderte argonhaltige Flüssigkeit wird als Einsatz in die Argonkolonne 7 an einer Zwischenstelle, d.h. über der alleruntersten Gleichgewichtsstufe und unter der allerobersten Gleichgewichtsstufe der Argonkolonne 7 eingespeist. Die Argonkolonne 7 wird mit einem Druck betrieben, der geringer als der Betriebsdruck der Kolonne 6 ist, und vorzugsweise liegt der Betriebsdruck der Argonkolonne 7 mindestens 20,7 kPa (3 psia) unter dem Betriebsdruck der Kolonne 6, allgemein jedoch in einem Bereich von 68,9 bis 483 kPa (10 bis 70 psia). Falls erwünscht, kann der Betriebsdruck der Argonkolonne 7 mindestens in ihrem oberen Teil unterhalb des Umgebungsdrucks liegen. Dieser geringere Druck stellt durch die Kondensation des argonhaltigen Dampfes im Strom 37 bei höherem Druck und der Rückführung des aufgedrückten argonärmeren Fluids zu dem Hauptkolonnensystem einen Hauptvorteil des Abkoppelns der Argonkolonne vom Hauptkolonnensystem dar, was nachfolgend beschrieben werden wird.
  • In der Argonkolonne 7 wird der Einsatz durch kryogenische Rektifikation in ein argonreicheres Fluid und ein argonärmeres Fluid getrennt. Der argonhaltige Dampf wird in dem Kondensator 12 durch indirekten Wärmeaustausch mit argonärmerem Fluid kondensiert. Das argonärmere Fluid weist hauptsächlich Sauerstoff auf. Allgemein besteht das argonärmere Fluid aus etwa 82 bis 97 Mol-Prozent Sauerstoff und aus Argon als dem verbleibenden Rest.
  • Argonärmeres Fluid wird vom unteren Teil der Argonkolonne 7 in einem Strom 40 abgezogen; mittels z.B. einer Durchleitung durch die Pumpe 13 im Druck erhöht, und als Strom 41 in die Kolonne 6 des Hauptkolonnensystems eingespeist. Befindet sich die Argonkolonne auf einer relativ zu den anderen Kolonnen ausreichenden Höhe, kann der Druck des argonärmeren Fluids durch eine Flüssigkeitsdruckhöhe gesteigert werden und somit der Bedarf für eine mechanische Pumpe 13 entfallen. In diesem Fall kann eine mechanische Pumpe notwendig sein, um das sauerstoffangereicherte Fluid von der Kolonne 5 zu dem Koplkondensator 10 weiterzuleiten.
  • Argonreicheres Fluid weist allgemein mindestens 80 Mol-Prozent Argon auf. Argonreicheres Fluid wird als Strom 42 vom oberen Teil der Argonkolonne 7 in den Kondensator 10 eingespeist, wo es durch indirekten Wärmeaustausch mit teilweise verdampfender sauerstoffangereicherter Flüssigkeit gekühlt wird. Das resultierende argonreichere Fluid wird in den oberen Teil der Kolonne 7 als Strom 43 zurückgeleitet, während ein Teil 44 des argonreicheren Fluids als Produkt-Argon gewonnen wird.
  • Die Erfindung erhöht die Argonausbeute mittels thermischer Integration der gesamten Kolonnenanordnung, während die Druckanforderungen der Argonkolonne von den anderen Kolonnen in der Anordnung entkoppelt werden. Verschiedene Aspekte der Erfindung wirken synergetisch zusammen, um die Argonausbeute zu erhöhen. Die relative Flüchtigkeit der Binärbestandteile Argon/Sauerstoff erhöht sich mit sinkendem Druck. Die Erfindung führt die Argon-Sauerstoff-Trennung vorteilhaft bei niedrigeren Drücken durch.
  • Die Druckerhöhung der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne des Doppelkolonnensystems erfordert nicht den Betrieb der Argonkolonne mit gleichem Druck.
  • Die Erfindung macht von der Verwendung eines Hilfskondensators Gebrauch, der vorzugsweise am unteren Teil der Argonkolonne angeordnet ist. Der Einsatz für die Argonkolonne wird vor der Einspeisung in die Argonkolonne kondensiert. Da diese Kondensation vorzugsweise unteren Teil der Argonkolonne auftritt, wird in der Argonkolonne ein kleiner Strippbereich erzeugt. Dieser kleine Strippbereich verringert den Argongehalt des angereicherten Sauerstoffs weiter, der von der Argonkolonne absteigt und zu der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne zurückgeführt wird. Folglich kann die Argonkolonne einen größeren Teil des in sie eingespeisten Argons gewinnen. Zusätzlich wird der Einsatz für die Argonkolonne vor seiner Einspeisung in die Argonkolonne im Druck reduziert. Der verringerte Betriebsdruck ermöglicht durch die erhöhten relativen Flüchtigkeiten der Binärbestandteile Argon/Sauerstoff eine weitere Verbesserung der Argonausbeute.
  • Es wurde eine Computersimulation der Erfindung unter Anwendung der in FIG. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt. Der Druck an dem Kopf der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne 6 betrug 188 kPa (27,3 psia), während der Druck am Kopf der Argonkolonne 23,7 psia betrug, und der Druck am unteren Teil der bei höherem Druck arbeitenden Kolonne 5 lag bei 707,4 kPa (102,6 psia). Die resultierende Argonausbeute betrug 92,7 Prozent, während die Argonausbeute bei vergleichbaren konventionellen Systemen typischerweise bei nur etwa 86,5 Prozent liegt.
  • Durch die Verwendung dieser Erfindung kann jetzt die Argonausbeute aus einem argonhaltigen Einsatz erhöht werden, ohne daß eine Zuführung von zusätzlicher Energie in das System, wie z.B. bei Verwendung einer zusätzlichen Kompressionsanordnung notwendig wäre. Die Erfindung wurde anhand einer bestimmten bevorzugten Ausführungsform ausführlich beschrieben.

Claims (8)

1.Tieftemperaturrektifikationsverfahren zur Herstellung von Argon, wobei
(A) ein argonhaltiger Einsatz (23) einem Hauptkolonnensystem (5,6) zugeführt wird und eine Tieftemperaturrektifikation innerhalb des Hauptkolonnensystems ausgeführt wird;
(B) argonhaltiges Fluid (37) von dem Hauptkolonnensystem abgezogen wird;
(C) der Druck des argonhaltigen Fluids verringert wird;
(D) unter verringertem Druck stehendes argonhaltiges Fluid (39) einer Argonkolonne (7) an einer Zwischenstelle der Argonkolonne als Einsatz zugeführt wird und der Einsatz mittels Tieftemperaturrektifikation in argonreicheres und argonärmeres Fluid getrennt wird;
(E) argonärmeres Fluid (40) von der Argonkolonne abgezogen wird, dessen Druck erhöht wird und unter erhöhtem Druck stehendes argonärmeres Fluid (41) in das Hauptkolonnensystem eingeleitet wird; und
(F) argonreicheres Fluid als Produkt-Argon (44) gewonnen wird;
dadurch gekennzeichnet, daß das argonhaltige Fluid (37) in Schritt (B) von dem Hauptkolonnensystem (5, 6) als Dampf abgezogen wird, miffels indirektem Wärmeaustausch mit argonärmerem Fluid kondensiert wird und in Schritt (D) als argonhaltige Flüssigkeit (39) der Argonkolonne (7) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptkolonnensystem als Doppelkolonnensystem mit einer bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne (6) und einer bei höherem Druck arbeitenden Kolonne (5) ausgebildet ist, wobei der argonhaltige Dampf (37) von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne abgezogen wird und das argonärmere Fluid (41) in die bei niedrigerem Druck arbeitende Kolonne eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Argonkolonne (7) mindestens in ihrem oberen Abschnitt bei einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks betrieben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsdruck der Argonkolonne (7) mindestens 20 kPa (3psi) unter dem Druck der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne (6) liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner argonhaltiger Dampf (37) von der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne (6) in die Argonkolonne (7) geleitet wird.
6. Tieftemperaturrektifikationsvorrichtung zur Herstellung von Argon mit:
(A) einem Hauptkolonnensystem (5, 6) und einer Anordnung zum Zuführen von Einsatz (23) in das Hauptkolonnensystem;
(B) einer Argonkolonne (7);
(C) einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von dem Hauptkolonnensystem in die Argonkolonne;
(D) einer Anordnung (16) zum Verringern des Drucks des von dem Hauptkolonnensystem in die Argonkolonne übergeleiteten Fluids;
(E) einer Anordnung zum Abziehen von Fluid (40) von dem unteren Abschnitt der Argonkolonne, einer Anordnung (13) zum Erhöhen des Drucks des abgezogenen Fluids sowie einer Anordnung zum Einleiten des unter erhöhtem Druck stehenden abgezogenen Fluids (41) in das Hauptkolonnensystem; und
(F) einer Anordnung zum Gewinnen von von dem oberen Abschnitt der Argonkolonne abgezogenen Fluid (44);
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anordnung zum Überleiten von Fluid von dem Hauptkolonnensystem (5, 6) zu der Argonkolonne (7) einen Kondensator (12) zum Kondensieren von in den Kondensator eingeleitetem Fluid mittels indirektem Wärmeaustausch mit sich in dem unteren Abschnitt der Argonkolonne sammelndem Fluid, eine Anordnung zum Überleiten von Fluid (37) von dem Hauptkolonnensystem zu dem Kondensator und eine Anordnung zum Überleiten von Fluid (38, 39) von dem Kondensator zur Argonkolonne an einer Zwischenstelle der Argonkolonne aufweist, wobei die Druckminderungsanordnung (16) zum Verringern des Drucks von von dem Kondensator in die Argonkolonne geleitetem Fluid vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (12) innerhalb des unteren Abschniffs der Argonkolonne (7) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptkolonnensystem als Doppelkolonnensystem mit einer bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne (6) und einer bei höherem Druck arbeitenden Kolonne (5) ausgebildet ist, wobei sowohl die Anordnung zum Überleiten von Fluid (37) von dem Hauptkolonnensystem zu dem Kondensator (12) als auch die Anordnung zum Einleiten von unter erhöhtem Druck stehendem abgezogenem Fluid (41) in das Hauptkolonnensystem mit der bei niedrigerem Druck arbeitenden Kolonne in Verbindung stehen.
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