DE69911905T2 - Performance savings for gas separation in part-load operation - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft das Betreiben einer kryogenen bzw. Tieftemperatur-Zerlegung bei einer Strömungsgeschwindigkeit unter der optimalen („design") Strömungsrate der Zerlegung (d. h. beim „Herunterfahren" bzw. Teillastbetrieb bzw. „Turndown"). Ein solches Verfahren ist aus der GB-A-2126700 bekannt. Es findet spezielle, jedoch nicht exklusive Anwendung bei der Zerlegung von Luft, um ein Stickstoff-Produkt zur Verfügung zu stellen.The invention relates to operation cryogenic or low-temperature decomposition at a flow rate under the optimal ("design") flow rate disassembly (i.e., "shutdown" or partial load operation or "turndown"). Such a method is known from GB-A-2126700. It finds special ones, but not exclusive application in the separation of air to a nitrogen product to disposal to deliver.
Gasgemische aus einem „leichten" Bestandteil und einem „schweren" Bestandteil mit einem höheren Siedepunkt als der leichte Bestandteil können durch kryogene bzw. Tieftemperatur-Zerlegung getrennt werden, um ein Produkt aus der gasförmigen, leichten Komponente zur Verfügung zu stellen. Das Gasgemisch wird komprimiert und einem Destillationskolonnensystem zugeführt, in dem das Gasgemisch rektifiziert wird, um das Produkt aus der leichten Komponente zur Verfügung zu stellen. Das Destillationskolonnensystem weist eine oder mehrere Destillationskolonnen auf, wie auf diesem Gebiet der Technik wohlbekannt ist. Wenn zwei oder mehr Kolonnen in Reihe angeordnet sind, arbeiten sie bei unterschiedlichen Drücken, wobei die stromaufwärts gelegene(n) Kolonne(n) bei einem höheren Druck arbeitet/arbeiten als die stromabwärts gelegene(n) Kolonne(n).Gas mixtures from a "light" component and with a "heavy" component a higher boiling point as the light ingredient can separated by cryogenic or cryogenic decomposition to make a product from the gaseous, light component available to deliver. The gas mixture is compressed and a distillation column system supplied in which the gas mixture is rectified to extract the product from the light component available to deliver. The distillation column system has one or more Distillation columns as is well known in the art is. When two or more columns are arranged in a row, work at different pressures, being the upstream located column (s) works at a higher pressure than the downstream located column (s).
Ein Verfahren zur Tieftemperatur-Zerlegung, das ein Produkt aus einer leichten Komponente zur Verfügung stellt, ist so ausgelegt, dass es bei einem optimalen Wirkungsgrad arbeitet, wenn das Produkt aus der leichten Komponente bei einer vorher festgelegten Soll-Strömungsrate zur Verfügung gestellt wird. Bei vielen Bedingungen bzw. Umständen ändert sich jedoch der Bedarf für das Produkt, und die Design- bzw. Soll-Strömungsrate wird nicht immer benötigt. Dementsprechend gibt es Gelegenheiten, bei denen der Zerlegungsprozeß unter der Soll-Kapazität betrieben wird (der sogenannte „Turndown" bzw. Herunterfahren). Das Ausmaß des Herunterfahrens ist jedoch typischerweise durch den Zentrifugalprozessor bzw. Kreiselverdichter begrenzt worden, der üblicherweise verwendet wird, um die gasförmige Gemischeinspeisung zu dem Destillationssäulensystem zu komprimieren. Das Ausmaß, in dem die Strömungsrate durch den Kompressor verringert werden kann, wird durch das Pumpen bzw. das sprungartige Ansteigen begrenzt, das den Kompressor beschädigt und Schwankungen in dem Entladungs- bzw. Ausgabe-Druck verursacht. Das Herunterfahren auf 70% der Soll-Strömung durch den Kompressor kann mit der Verwendung von Leitschaufeln mit variablem Winkel und mit einer begleitenden, leichten Verringerung des Ausgabedrucks aufgrund der Änderung des Widerstandes durch das Destillationssäulensystem erhalten werden. Wenn das Destillationssäulensystem mit einem stärkeren Herunterfahren betrieben werden muss, wird komprimiertes Gas, in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Kompressor, abgelassen oder recycelt, so dass keine Energieeinsparungen bei stärkerem Herunterfahren bzw. Teillastbetrieb erzielt werden.A process for cryogenic decomposition, which provides a product made of a light component, is designed to work with optimal efficiency, if the product from the light component at a predetermined Desired flow rate to disposal is provided. In many conditions or circumstances, however, the need changes for the Product, and the design or target flow rate is not always needed. Accordingly, there are occasions when the decomposition process takes place under the target capacity is operated (the so-called "turndown" or shutdown). The extent of the shutdown but is typically by the centrifugal processor or centrifugal compressor been limited to the usual used to the gaseous Compress mixture feed to the distillation column system. The extent in which the flow rate can be reduced by the compressor, by pumping or the sudden increase that damages the compressor and fluctuations in the discharge or Output pressure causes. The shutdown to 70% of the target flow the compressor can be variable with the use of guide vanes Angle and with an accompanying, slight reduction in output pressure due to the change of resistance can be obtained by the distillation column system. If the distillation column system with a stronger one Shutdown must be done, compressed gas, in flow direction seen behind the compressor, drained or recycled so that no energy savings with stronger Shutdown or partial load operation can be achieved.
Es ist vorgeschlagen worden, Energieeinsparungen beim Herunterfahren von mehr als 30% (d. h. auch weniger als 70% der Design- bzw. Soll-Strömung) durch die Verwendung von Mehrfach-Kompressoren mit Teilströmung zu erhalten, beispielsweise zwei Kompressoren mit 60% Strömung. Dies führt zwar beim Herunterfahren zu signifikanten Energieeinsparungen, jedoch auf Kosten sowohl einer signifikanten Erhöhung der Kapitalkosten als auch einer geringen Erhöhung der Energieanforderungen bei Soll-Strömung.It has been suggested energy savings when shutting down more than 30% (i.e. less than 70% the design or target flow) through the use of multiple compressors with partial flow received, for example two compressors with 60% flow. This leads when shutting down to significant energy savings, however at the expense of both a significant increase in the cost of capital as well even a slight increase the energy requirements for target flow.
Die US-A-5,501,078 offenbart eine integrierte Gasturbinen- und Luftzerlegungs-Einheit („ASU" für Air Separation Unit), bei der die Einspeisungsluft zu der ASU durch die Gasturbine komprimiert wird und die ASU arbeitet, um Sauerstoff bei einer ersten Reinheit und einem ersten Druck zu erzeugen, wenn die Gasturbine bei Soll-Strömung arbeitet, jedoch Sauerstoff bei niedrigerer Reinheit und niedrigerem Druck zu erzeugen, wenn die Gasturbine bei dem Druck arbeitet, der bei Teillast vorliegt. Das Sauerstoff-Produkt von der ASU wird komprimiert und einer Brennstoff-Gasifikationsanlage zugeführt, die die Gasturbine speist. Eine auf den Herunterfahr-Zustand der Gasturbine ansprechende Steueranordnung bewirkt, dass die ASU in ihrem Modus mit verringerter Reinheit/verringertem Druck arbeitet. Die Verringerung der Reinheit des Sauerstoff- Produktes begrenzt die Verringerung des Druckes des Sauerstoff-Produktes, der sich aus dem reduzierten Druck der Einspeisungsluft beim Herunterfahren der Turbine ergibt, und zwar im Vergleich mit der Beibehaltung der Reinheit des Sauerstoff-Produktes, so dass an dem Kompressor für das Sauerstoff-Produkt ein niedrigeres Kompressionsverhältnis benötigt wird.US-A-5,501,078 discloses one Integrated gas turbine and air separation unit ("ASU" for air separation Unit) where the feed air to the ASU is through the gas turbine is compressed and the ASU works to oxygen at a first To produce purity and a first pressure when the gas turbine Desired flow works, but oxygen with lower purity and lower Generate pressure when the gas turbine is operating at the pressure that at partial load. The oxygen product from the ASU is compressed and fed to a fuel gasification plant that feeds the gas turbine. A control arrangement responsive to the shutdown state of the gas turbine causes the ASU in its reduced purity / reduced mode Pressure works. The reduction in the purity of the oxygen product is limited the reduction in the pressure of the oxygen product, which is from the reduced pressure of the feed air when shutting down of the turbine, compared to maintaining the Purity of the oxygen product, so that on the compressor for the oxygen product a lower compression ratio needed becomes.
Bei der beispielhaft angegebenen Ausführungsform nach der US-A-5,501,078 ist die ASU ein herkömmliches Doppelkolonnensystem, bei dem das Stickstoff-Produkt von der Säule mit niedrigerem Druck komprimiert und der Verbrennungskammer der Gasturbine zugeführt wird. Unter Soll-Bedingungen wird die ASU mit der komprimierten Einspeisungsluft der Gasturbine bei 160 psi (1,1 MPa) gespeist und führt Sauerstoff (95 Reinheit) und Stickstoff von der Säule mit niedrigerem Druck bei 48,1 psia (332 kPa) bzw. 47,1 psia (325 kPa) zu. Beim Herunterfahren bzw. bei Teillast wird der Druck der Einspeisungsluft auf 130 psia (0,9 MPa) reduziert. Ohne Verringerung der Sauerstoff-Reinheit werden die Sauerstoff- und Stickstoff-Zuführdrücke von der Kolonne mit niedrigerem Druck um ungefähr 22% auf 37,4 psia (258 kPa) bzw. 36,7 psia (253 kPa) verringert. Wenn jedoch die Reinheit des Sauerstoffs auf 90% reduziert wird, werden diese Soll-Zuführdrücke um ungefähr 16% auf 40,4 psia (279 kPa) bzw. 39,7 psia (274 kPa) verringert.In the example given embodiment according to US-A-5,501,078 the ASU is a conventional double column system, which compresses the nitrogen product from the column at lower pressure and is supplied to the combustion chamber of the gas turbine. Under target conditions the ASU with the compressed feed air of the gas turbine fed at 160 psi (1.1 MPa) and carries oxygen (95 purity) and nitrogen from the column lower pressure at 48.1 psia (332 kPa) or 47.1 psia (325 kPa) too. When shutting down or at partial load, the pressure of the Feed air reduced to 130 psia (0.9 MPa). Without reduction the oxygen purity the oxygen and nitrogen feed pressures from the lower column Pressure at around Reduced 22% to 37.4 psia (258 kPa) and 36.7 psia (253 kPa). However, if the oxygen purity is reduced to 90%, these target supply pressures increase by approximately 16% 40.4 psia (279 kPa) or 39.7 psia (274 kPa) reduced.
GB-A-2126700 (entsprechend US-A-4,566,887) offenbart ein Verfahren und eine Anlage für die Tieftemperatur-Fraktionierung von Luft, um variable Mengen von Sauerstoff aus einer konstanten Luftzufuhr zu erzeugen. Das charakteristische Merkmal des Verfahrens ist, dass komprimierte Luft über die hinaus, die durch die Fraktionierung benötigt wird, expandiert wird, um zusätzliche Kühlung bzw. Kälte zur Verfügung zu stellen, wodurch ein höherer Anteil des Stickstoffs als Flüssigkeit abgezogen und für die Verwendung in einer anschließenden Periode mit erhöhtem Stickstoff-Bedarf gespeichert werden kann. Es wird festgestellt, dass ein Druckindikator-Controller („PIC" für Pressure Indicator Controller) eine Drosselwirkung ausüben wird, um den System-Druck aufrecht zu erhalten, wenn der Bedarf für Stickstoff-Gas über die Kapazität der Anlage hinaus ansteigt. Wenn eine Verringerung des Bedarfs auftritt, gibt es einen anfänglichen Anstieg des Drucks, und der PIC wird sich vollständig öffnen. Wenn der Bedarf weiter fällt, kann die weitere Erhöhung des Druckes durch eine geeignete Anordnung, beispielsweise ein Saugsteuerventil an dem Luftkompressor, dazu verwendet werden, die Lufteinspeisungsströmung zu verringern. Diese Verringerung der Strömung wird dann durch den FIC festgestellt, der so ausgelegt ist, ein Ventil zu öffnen, wonach der Druck abfällt, wodurch sich das Saugsteuerventil wieder öffnet und die Strömung wieder herstellt. Es gibt keine Offenbarung für einen Betrieb im stetigen Zustand mit einem sauggedrosselten Kreiselverdichter.GB-A-2126700 (corresponding to US-A-4,566,887) discloses a process and plant for low temperature fractionation of air to variable amounts of oxygen from a constant To generate air supply. The characteristic feature of the process is that compressed air is over that is expanded, which is required by the fractionation, for additional cooling or cold to disposal to ask, making a higher Proportion of nitrogen as a liquid deducted and for use in a subsequent period with increased nitrogen requirements can be saved. It is found that a pressure indicator controller ("PIC" for Pressure Indicator Controller) will exert a throttling effect on the system pressure to maintain when the need for nitrogen gas over the capacity the system rises. If there is a decrease in demand, there is an initial one Pressure increases and the PIC will open fully. If the need continues falls can further increase the Pressure through a suitable arrangement, for example a suction control valve on the air compressor, to be used to feed the air flow reduce. This reduction in flow is then determined by the FIC, which is designed to open a valve, after which the pressure drops, causing the suction control valve opens again and the flow again manufactures. There is no disclosure of steady state operation with a suction throttled centrifugal compressor.
Die Saugdrosselung ist bekannt als Mittel, den Teillast-Wirkungsgrad von Kreiselverdichtern zu erhöhen. Sie verringert den Saugdruck an dem Kompressor und ermöglicht es dem Kompressor, bei niedrigerer Massenströmung zu arbeiten, ohne dass steile Anstiege oder kritische Winkel für die Führungsflügel auftreten. Die Auswirkung von Saugdrosselung auf Kreiselverdichter wird beispielsweise von J. R. Gaston in „Centrifugal Compressor Operation & Control", Part II, „Compressor Operation" (Adv. Instrum. 31 (1976), Proc. 31. Annual ISA Conf. & Exhb., Houston, Texas, Oktober 10–14 1976); F. B. Horowitz in „Graphical Interpretation of Centrifugal Compressor Controls" (Proc. Inst. Mech. Eng. IMechE Conf. (1989) 37–48); und von R. P. Williams in „An examination of the methods used to vary the output of centifugal compressors with particular reference to part-load efficiency" (Ind. Process Control Conference (1994), Proc. Workshop (1979) 120– 124) diskutiert.Suction throttling is known as Means to increase the part-load efficiency of centrifugal compressors. she reduces the suction pressure on the compressor and makes it possible the compressor to work at lower mass flow without steep climbs or critical angles occur for the guide wings. The effect from suction throttling to centrifugal compressors is, for example, from J. R. Gaston in "Centrifugal Compressor Operation & Control ", Part II," Compressor Operation "(Adv. Instrum. 31 (1976) Proc. 31st Annual ISA Conf. & Exhb., Houston, Texas, October 10-14 1976); F. B. Horowitz in “Graphical Interpretation of Centrifugal Compressor Controls "(Proc. Inst. Mech. Closely. IMechE Conf. (1989) 37-48); and by R. P. Williams in “An examination of the methods used to vary the output of centifugal compressors with particular reference to part-load efficiency "(Ind. Process Control Conference (1994) Proc. Workshop (1979) 120-124).
Es ist nun festgestellt worden, dass eine Tieftemperatur-Gaszerlegung, um Produkt bei Soll- bzw. Design-Druck zur Verfügung zu stellen, selektiv bei Soll-Strömung oder bei Teillast bzw. nach Herunterfahren betrieben werden kann, insbesondere bei starkem Herunterfahren (d. h. einer Teillast von weniger als 30% ; weniger als 70% Soll-Strömung), und zwar durch Saugdrosselung des Kompressors für die Zuführung der Einspeisung beim Herunterfahren, um den Druck für die Zuführung der Einspeisung zu dem Destillationskolonnensystem zu verringern und das Destillationskolonnensystem bei einer ausreichend reduzierten Produktgewinnung zu betreiben, um den Produkt-Druck aufrecht zu erhalten. Vorher erforderte der Betrieb bei starkem Herunterfahren die Verwendung von zwei oder mehr Kompressoren für die Zugführung der Einspeisung mit begleitenden Erhöhungen der Kapitalkosten und der Energieanforderungen bei Soll-Strömung. Die Verwendung von Saugdrosselung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nur mit geringen Kapitalkosten verbunden, erhöht die Energieanforderungen bei Soll-Strömung nicht und hat beim Herunterfahren Energieanforderungen, die äquivalent zu der Verwendung von zwei oder mehr Kompressoren für die Zuführung der Einspeisung sind.It has now been found that a low-temperature gas separation to product at target or design pressure to disposal to be provided, selectively with target flow or with partial load or after shutdown can be operated, especially in strong Shutdown (i.e. a partial load of less than 30%; less as 70% target flow), namely by suction throttling of the compressor for the supply of the feed at Shutdown to print for the feeder to reduce the feed to the distillation column system and the distillation column system at a sufficiently reduced one Operate product acquisition to maintain product pressure receive. Previously, operation required a severe shutdown the use of two or more compressors for the routing of the feed with accompanying increases the cost of capital and the energy requirements for the target flow. The Use of suction throttling in accordance with the present invention is associated with only low capital costs, increases energy requirements with target flow not and has shutdown power requirements that are equivalent on the use of two or more compressors for feeding the Are infeed.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren für die kryogene bzw. Tieftemperatur-Trennung bzw. -Zerlegung eines gasförmigen Gemisches mit einer „leichten" Komponente und einer „schweren" Komponente mit einem höheren Siedepunkt als die leichte Komponente, wobei eine Einspeisung der gasförmigen Mischung in einer Menge, die aus wenigstens zwei Strömungsraten ausgewählt wird, in einem Zentrifugalkompressor bzw. Kreiselverdichter komprimiert wird; die komprimierte Einspeisung wird einem Destillationssäulensystem mit einer „Hoch-"Druck („HP" für High Pressure) Kolonne und einer „Nieder-"Druck („LP" für Low Pressure) Kolonne zugeführt, die bei einem niedrigeren Druck als die HP Kolonne arbeitet; die komprimierte Einspeisung wird in der HP Kolonne rektifiziert, um ein gasförmiges Kopfprodukt der HP Kolonne und ein flüssiges Bodenprodukt der HP Kolonne zu bilden; wenigstens ein Teil des flüssigen Bodenproduktes der HP Kolonne wird der LP Kolonne zugeführt und darin rektifiziert, um ein gasförmiges Produkt aus leichten Komponenten bei im wesentlichen einem konstanten Druck unabhängig von diesen Strömungsraten und einen Abfallstrom zur Verfügung zu stellen, der reich an der schweren Komponente ist; wenigstens ein Teil des gasförmigen Kopfproduktes der HP Kolonne wird gegen das flüssige Bodenprodukt der LP Kolonne kondensiert, um Aufkochen bzw. Reboil für die LP Kolonne zur Verfügung zu stellen und das Kopfprodukt der HP Kolonne zu kondensieren; die jeweiligen Anteile des kondensierten Kopfproduktes der HP Kolonne stellen Rückfluss bzw. Reboil für die HP Kolonne und die LP Kolonne zur Verfügung, dadurch gekennzeichnet, dass bei der unteren, jedoch nicht bei der höheren, der beiden Strömungsraten die Einspeisung zu dem Kompressor sauggedrosselt und die Gewinnung (relativ zu der Einspeisung) des Produktes aus der leichten Komponente (im Vergleich mit der bei der höheren Strömungsrate) reduziert werden, um den Druck der komprimierten Einspeisung zu der HP Kolonne im Wesentlichen ohne Reduktion des Drucks des Produktes aus der leichteren Komponente von der LP Kolonne zu reduzieren (im Vergleich mit der bei der höheren Strömungsrate).The present invention provides a method for cryogenic separation of a gaseous mixture having a "light" component and a "heavy" component having a higher boiling point than the light component, whereby the gaseous mixture is fed into a Amount selected from at least two flow rates in a centrifugal compressor or centrifugal compressor is compressed; the compressed feed is fed to a distillation column system having a "high" pressure ("HP" for high pressure) column and a "low" pressure ("LP" for low pressure) column operating at a lower pressure than the HP column ; the compressed feed is rectified in the HP column to form a gaseous overhead of the HP column and a liquid bottoms of the HP column; at least a portion of the liquid bottoms of the HP column is fed to the LP column and rectified therein to provide a gaseous product of light components at a substantially constant pressure regardless of these flow rates and a waste stream that is rich in the heavy component ; at least a portion of the gaseous overhead of the HP column is condensed against the liquid bottoms of the LP column to provide boiling or reboil for the LP column and to condense the overhead of the HP column; the respective proportions of the condensed top product of the HP column provide reflux or reboil for the HP column and the LP column, characterized in that the lower, but not the higher, of the two flow rates, the feed to the compressor is throttled and the Recovery (relative to the feed) of the product from the light component (compared to that at the higher flow rate) can be reduced to the pressure of the compressed feed to the HP column essentially without reducing the pressure of the product from the lighter component of the Reduce LP column (compared to that at the higher flow rate).
Üblicherweise wird die obere Strömungsrate die Soll- bzw. Design-Rate für den Kompressor sein, während die niedrigere Strömungsrate 50 bis 70% der Soll-Strömungsrate betragen wird, weil konventionelle Modifikationen, wie beispielsweise eine Änderung des Winkels der Leitschaufeln, für ein Herunterfahren bis zu 30% sorgen kann.Usually becomes the upper flow rate the target or design rate for be the compressor while the lower flow rate 50 to 70% of the target flow rate will be because of conventional modifications such as a change the angle of the guide vanes, for shutdown can cause up to 30%.
Es wird bevorzugt, dass der Kreiselverdichter Leitschaufeln mit variablem-Winkel hat, und die auswählbaren Strömungsraten für die Einspeisung umfassen eine Menge zwischen der höheren und der niedrigeren Rate, wobei sich die Winkel der Leitschaufeln bei dieser Zwischen-Strömungsrate von denen bei der höheren Strömungsrate unterscheiden, der Kompressor jedoch die komprimierte Einspeisung zu der HP Kolonne bei dem gleichen Druck wie bei der höheren Strömungsrate zuführt. Die Zwischen-Strömungsrate wird üblicherweise größer als 70% der höheren Strömungsrate sein, während die niedrigere Strömungsrate zwischen 50 und 70% der höheren Strömungsrate liegen wird.It is preferred that the centrifugal compressor Has variable-angle guide vanes, and the selectable ones flow rates for the Feed include a lot between the higher and the lower rate, where the angles of the vanes at this intermediate flow rate of which at the higher flow rate differ, the compressor, however, the compressed feed to the HP column at the same pressure as the higher flow rate supplies. The intermediate flow rate is usually larger than 70% of the higher flow rate be while the lower flow rate between 50 and 70% of the higher flow rate will lie.
Die Erfindung hat spezielle, jedoch nicht ausschließliche Anwendung bei der Zerlegung von Luft, um ein gasförmiges Stickstoff-Produkt zur Verfügung zu stellen. Sie hat spezielle Anwendung auf ein Stickstoff-Generator-Verfahren, bei dem das Destillationskolonnensystem eine „Hoch-"Druck- („HP" für High Pressure) Kolonne und eine „Nieder-"Druck- („LP" für Low Pressure) Kolonne aufweist, die bei einem niedrigeren Druck als die HP Kolonne arbeitet; die komprimierte Lufteinspeisung wird der HP Kolonne zugeführt und darin rektifiziert, um ein gasförmiges Produkt der HP Kolonne und ein flüssiges Bodenprodukt der HP Kolonne zu bilden; wenigstens ein Teil des flüssigen Bodenproduktes der HP Kolonne wird der LP Kolonne zugeführt und darin- zu dem gasförmigen Stickstoff-Produkt und einem sauerstoffreichen Abfallstrom rektifiziert; wenigstens ein Teil des gasförmigen Kopfproduktes der HP Kolonne wird gegen das flüssige Bodenprodukt der LP Kolonne kondensiert, um Aufkochen bzw. Reboil zu der LP Kolonne zur Verfügung zu stellen und das Kopfprodukt der HP Kolonne zu kondensieren; und jeweilige Anteile des kondensierten Kopfproduktes der HP Kolonne stellen Rückfluss zu der HP Kolonne und der LP Kolonne zur Verfügung. Die HP und LP Kolonnen können die einzigen Rektifikations-Kolonnen in dem Destillationssystem und/oder das gesamte gasförmige Kopfprodukt der HP Kolonne wird in geeigneter Weise gegen das flüssige Bodenprodukt der LP Kolonne kondensiert, um Aufkochen bzw. Reboil für die LP Kolonne zur Verfügung zu stellen und das Kopfprodukt der HP Kolonne vollständig zu kondensieren.The invention has special, however not exclusive Application in the separation of air to a gaseous nitrogen product to disposal to deliver. It has special application to a nitrogen generator process, where the distillation column system has a "high" pressure ("HP" for High Pressure) column and a "low" pressure ("LP" for Low Pressure) column that operates at a lower pressure when the HP column works; the compressed air feed is fed to the HP column and rectified therein to a gaseous product of the HP column and a fluid To form bottom product of the HP column; at least part of the liquid bottoms the HP column is fed to the LP column and therein to the gaseous nitrogen product and rectified an oxygen-rich waste stream; at least one Part of the gaseous Top product of the HP column is condensed against the liquid bottom product of the LP column, to boil or reboil to the LP column and condense the top product of the HP column; and respective proportions of the condensed top product of the HP column represent reflux to the HP column and the LP column. The HP and LP columns can the only rectification columns in the distillation system and / or all of the gaseous Top product of the HP column is suitably against the liquid bottom product the LP column condenses to reboil for the LP Column available to provide and the top product of the HP column completely condense.
Das Folgende ist eine Beschreibung anhand nur eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren der beiliegenden Zeichnungen einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In den Zeichnungen:The following is a description based on only one embodiment with reference to the figures of the accompanying drawings currently preferred embodiment the invention. In the drawings:
Zunächst wird auf
Die gekühlte Luft
Die Einspeisungen
Wenn weniger als die Design- bzw.
Soll-Strömung
des Stickstoff-Produktes
Wenn das Herunterfahren bzw. die
Teillast auf 70% der Soll-Strömung
absinkt, wird also die Menge des Stickstoff-Produktes auf 70% der
Soll-Strömung
reduziert, wobei jedoch der Druck und die Gewinnung des Stickstoff-Produktes
(als ein Anteil der Einspeisungsluft) im Wesentlichen unverändert bleiben.
Herunterfahren des Kompressors auf weniger als 70 der Sollströmung kann
wegen des Einsetzens des raschen Anstiegs „Surge" in dem Kompressor
Obwohl das Verfahren nach der Erfindung
eine niedrigere Stickstoff-Wiedergewinnung als das herkömmliche
System nach
Die folgende Tabelle vergleicht die
Materialbilanz, die Drücke,
das relative Kapital und die relative Energie des Systems nach
Wie man aus der Tabelle erkennen kann, stellt die vorliegende Erfindung eine vergleichbare Leistung beim Herunterfahren mit dem herkömmlichen System bei Verwendung von zwei Kompressoren, jedoch mit einer minimalen Erhöhung des Kapitalaufwandes und ohne Energieeinbußen zur Verfügung, wenn unter Soll-Bedingungen gearbeitet wird.As can be seen from the table, the present invention provides comparable performance when shutting down with the conventional system when using two compressors, but with a minimal increase in capital expenditure and without loss of energy when working under target conditions.
Es ist verständlich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen, speziellen Details beschränkt ist, sondern dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.It is understandable that the invention is not limited to the specific details described above, but that numerous modifications and changes are made can, without departing from the invention as defined in the following claims is.
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |