EP2963369A1 - Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft - Google Patents

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EP2963369A1
EP2963369A1 EP15001881.0A EP15001881A EP2963369A1 EP 2963369 A1 EP2963369 A1 EP 2963369A1 EP 15001881 A EP15001881 A EP 15001881A EP 2963369 A1 EP2963369 A1 EP 2963369A1
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air flow
turbine
compressed
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    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
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    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
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    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen

Definitions

  • the invention relates to a method for the cryogenic separation of air, in which both at least one liquid product and at least one internally compressed product is obtained, wherein two air turbines are used, driving two booster, one of which is designed as a cold compressor.
  • a procedure is over US 2009078001 A1 known.
  • a “main air compressor” is here understood to mean a multi-stage machine whose stages have a common drive (electric motor, steam turbine or gas turbine) and are arranged in a common housing. It may be formed, for example, by a gear compressor in which the steps are grouped around the transmission housing. This transmission has a large gear which drives several parallel pinion shafts with one or two stages each.
  • the distillation column system of the invention can be used as a two-column system (for example, as a classic Linde double column system), or as a three or more column system. It may in addition to the columns for nitrogen-oxygen separation, further devices for obtaining high purity products and / or other air components, in particular of noble gases, for example, an argon production and / or a krypton-xenon recovery.
  • a high-pressure heat carrier is liquefied (or pseudo-liquefied when it is under supercritical pressure).
  • the heat carrier is often formed by a part of the air, in the present case in particular by the first and the fourth air flow.
  • EP 1139046 A1 EP 1146301 A1 .
  • DE 10213212 A1 DE 10213211 A1 .
  • EP 1357342 A1 or DE 10238282 A1 DE 10302389 A1 .
  • DE 10332863 A1 EP 1544559 A1 .
  • EP 1666824 A1 EP 1672301 A1 .
  • DE 102005028012 A1 .
  • WO 2007033838 A1 WO 2007104449 A1 .
  • EP 1845324 A1 is
  • multiple process parameters such as mass flows or pressures are described which are “smaller” or “greater” in one operating mode than in another operating mode.
  • a parameter is "larger” or “smaller” if the difference between the mean values of the parameter in the different operating modes is more than 2%, in particular more than 5%, in particular more than 10%.
  • the natural pressure losses are usually not included here.
  • pressures are considered “equal” if the pressure difference between the corresponding points is not greater than the natural conduction losses caused by pressure losses in piping, heat exchangers, coolers, adsorbers, etc.
  • the first product stream experiences a pressure loss in the passages of the main heat exchanger; nevertheless, here the discharge pressure of the compressed gas product downstream of the main heat exchanger and the pressure upstream of the main heat exchanger are referred to equally as "the first product pressure".
  • the second pressure of a stream downstream of certain process steps is only “lower” or “higher” than the first pressure upstream of these steps, if the corresponding pressure difference is higher than the natural line losses, ie in particular targeted pressure increase by at least one compressor stage or the pressure reduction by at least one throttle valve and / or at least one expansion machine (expansion turbine) takes place.
  • the "main heat exchanger” serves to cool feed air in indirect heat exchange with reflux streams from the distillation column system. It may be formed from a single or multiple parallel and / or serially connected heat exchanger sections, for example one or more plate heat exchanger blocks.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned above and a device that can be driven with greatly varying liquid product content.
  • the "liquid product content” include only streams that leave the air separation plant liquid and introduced, for example, in a liquid tank, but not internally compressed streams, although taken from the distillation column system liquid, but vaporized within the air separation plant or pseudo-evaporated and finally in a gaseous state be led out of the air separation plant.
  • the "first mode of operation” is designed for a particularly high liquid production, in particular for maximum liquid production (total amount of liquid products withdrawn from the air separation plant).
  • the “second operating mode” is designed for a lower proportion of liquid product, which may also be zero, for example (pure gas operation).
  • the total amount of liquid products in the second mode of operation is 0%, or slightly higher, for example, between 50% and 100% of the maximum liquid product amount. (All percentages here and below refer to the molar amount, unless stated otherwise.)
  • the molar amount can be given in Nm 3 / h, for example.
  • a turbine-driven cold compressor is used, which is operated in the first operating mode with a lower load than in the second.
  • turbines it does not appear expedient to operate turbines with a lower throughput in the operation with maximum liquid production since turbines can generally be used to produce the refrigeration for the product liquefaction.
  • turbines can generally be used to produce the refrigeration for the product liquefaction.
  • a “cold compressor” is here understood to mean a compression member in which the gas is supplied to the compression at a temperature which is significantly below the ambient temperature, generally below 250 K, preferably below 200 K.
  • the cold compressor can be driven by an electric motor in the inventive method. In many cases, however, it is favorable to use a turbine-cold compressor combination, as described in claim 2.
  • the amount of air passing through the second turbine as the fifth airflow that drives the cold compressor is less in the first mode of operation than in the second mode of operation. In an extreme example, the turbine-cold compressor combination completely out of operation in the first operating mode, ie the corresponding amount of air equal to zero.
  • the inlet pressure of the second turbine may be approximately equal to the inlet pressure of the first turbine; Preferably, however, the two inlet pressures are different. In particular, the inlet pressure of the second turbine may be lower than that of the first turbine and, for example, equal to the first air pressure.
  • the third air pressure may also be higher in the second operating mode than in the first operating mode.
  • the third air flow in the first turbine is relieved to an outlet pressure equal to the operating pressure of the high pressure column (plus line losses).
  • the outlet pressure of the second turbine can also be equal to the operating pressure of the high pressure column (plus line losses) or lower, for example, the operating pressure of the low pressure column (plus line losses), see claims 5 and 6.
  • the third partial flow is then introduced, for example in the low pressure column.
  • the relaxed partial flows can be introduced partially or completely into the high-pressure column, as explained in the claims 7 and 8.
  • more than one internal compaction product can be produced in processes, including more than two interior compaction products.
  • the different internal compaction products may differ in their chemical composition (for example, oxygen / nitrogen or else oxygen or nitrogen of different purity) or in their pressure or both.
  • the invention also relates to an air separation plant in the form of a device according to claim 10.
  • the inventive device can by Device features are added, which correspond to the features of the dependent method claims.
  • the "means for switching between a first and a second operating mode" are complex control and control devices, which allow in cooperation at least partially automatic switching between the two operating modes, for example, a correspondingly programmed operation control system.
  • Atmospheric air 1 (AIR) is sucked in via a filter 2 from a main air compressor 3 and compressed to a first air pressure of, for example, 22 bar. Downstream of the main air compressor 3, the compressed total air 4 is treated under the first air pressure in a precooling device 5 and subsequently in a cleaning device 6. The purified total air 7 is divided into a first air flow 100 and a second air flow 200.
  • AIR Atmospheric air 1
  • the first air stream 100 is cooled in a main heat exchanger 8 from the hot to the cold end and (pseudo-) liquefied and then expanded in a throttle valve 101 to about the operating pressure of the later described high-pressure column, preferably 5 bar to 7 bar, for example 6 bar is.
  • the expanded first air stream 102 is fed via line 9 to the distillation column system, which has a high-pressure column 10, a main condenser 11, which is designed as a condenser-evaporator, and a low-pressure column 12.
  • the second air stream 200 is recompressed in a first turbine-driven secondary compressor 202c with aftercooler 203 to a second air pressure of, for example, 28 bar.
  • the riachver Noticet second air stream 204 is divided into a third air flow 210 and a fourth air flow 230.
  • the third air flow 210 is supplied to the main heat exchanger 8 at the warm end and removed again at a first intermediate temperature T1. Under this intermediate temperature and the second air pressure of the third air flow of a first turbine 202 t is supplied and there work to relax the operating pressure of the high-pressure column 10, which is 5 bar to 7 bar, for example, 6 bar.
  • the first turbine 202t is mechanically coupled to the first boost compressor 202c.
  • the working expanded third air stream 211 is introduced into a separator (phase separator) 212 and there freed of a small proportion of liquid. It then flows in pure gaseous form via the lines 213 and 13 to the sump of the high-pressure column 10.
  • the turbine inlet pressure here is equal to the second air pressure.
  • the bottom liquid 15 of the high pressure column is cooled in a subcooling countercurrent 16 and fed via line 17 to an argon part 500 which will be explained later. From there it exits in part liquid (line 18) and partly gaseous (line 19) inter low pressure column pressure again and is fed at a suitable location in the low-pressure column 12. (If no argon portion is present, the supercooled bottom liquid is immediately depressurized to low pressure column pressure and introduced into the low pressure column.)
  • the gaseous top nitrogen 23 of the high-pressure column 10 is introduced to a first part 24 in the liquefaction space of the main condenser 11 and there substantially completely liquefied.
  • the liquid nitrogen 25 obtained in the process is fed to a first part 26 as reflux to the high-pressure column 10.
  • a second part 27 is cooled in the subcooling countercurrent 16 and fed via valve 28 and line of the low pressure column 12 at the top. Part of it is removed again in the first operating mode via line 30 and recovered as liquid nitrogen product (LIN) and withdrawn from the air separation plant.
  • gaseous low-pressure nitrogen 31 is removed, heated in the supercooling countercurrent 16 and in the main heat exchanger 8 and withdrawn via line 32 as a gaseous low pressure product (GAN).
  • Gaseous impure nitrogen 33 from the low-pressure column is also warmed in supercooling countercurrent 16 and main heat exchanger 8.
  • the warm impure nitrogen 34 can either be blown off via line 35 into the atmosphere (ATM) or be used via line 36 as a regeneration gas in the cleaning device 6.
  • liquid oxygen is withdrawn via line 37.
  • a first part 38 is optionally supercooled in the supercooling countercurrent 16 and recovered via line 39 as a liquid oxygen product (GOX) and withdrawn from the air separation plant.
  • a second part 40 forms the "first product stream" is brought in a pump 41 to a first product, for example, 37 bar, evaporated under this high pressure in the main heat exchanger 16 and warmed to about ambient temperature.
  • the warm pressure oxygen 42 is released as an oxygen-rich first compressed gas product (GOX IC).
  • Another interior compression product may be recovered from a third portion 43 of the liquid nitrogen 25 from the main condenser 11. This is brought as a "second product stream" in a pump 44 liquid to a second product pressure of, for example, 37 bar. Under this second product pressure, it is vaporized in the main heat exchanger 8 and warmed to about ambient temperature. The warm pressure nitrogen 45 is finally released under the second product pressure as a nitrogen-rich compressed gas product (GAN IC).
  • GAN IC nitrogen-rich compressed gas product
  • a third part 230 of the second air flow 204 forms a "fourth air flow"; this is cooled in the main heat exchanger (8) to a first intermediate temperature (T3), further compressed in a cold compressor (14c) to a third air pressure of, for example, 40 bar and flows through the main heat exchanger up to the cold end under this very high pressure.
  • the cold pseudo-liquefied third part 232 is expanded in a throttle valve 233 to high-pressure column pressure and fed via the lines 234 and 9 of the high-pressure column 10.
  • the cold compressor 14c is driven by a second expansion turbine 14t, in which a third partial flow 301 of the compressed total air flow 7 as a "fifth air flow" is released from the first air pressure to the operating pressure High pressure column 10.
  • the second turbine has an inlet temperature T2.
  • the working expanded fifth air flow 302 is introduced via line 13 into the high-pressure column 10.
  • the two turbine inlet temperatures T1 and T2 may be the same in the invention.
  • the air separation plant also includes an argon part 500 which, as in FIG EP 2447563 A1 described and produces another liquid product in the form of liquid pure argon (LAR), which is withdrawn via line 501.
  • argon part 500 which, as in FIG EP 2447563 A1 described and produces another liquid product in the form of liquid pure argon (LAR), which is withdrawn via line 501.
  • the "first total quantity of liquid products”, which is withdrawn from the air separation plant in a first operating mode, in this exemplary embodiment is composed of the streams 30 (LIN), 39 (LOX) and 501 (LAR).
  • the ratio of the total amount of liquid products (LOX, LIN, LAR) to the amount of oxygen-rich compressed gas product 42 (GOX IC, "first compressed gas product") is between 20 and 30%.
  • the turbine 14t power is less than 20% of the power of the turbine 202t.
  • the plant In a second mode of operation, the plant is run with a lower "second total amount of liquid products” and lower ratio of total liquid products (LOX, LIN, LAR) to the amount of oxygen-rich pressurized gas product 42 (GOX IC, "first pressurized gas product”).
  • the flow rate is reduced in at least one of the lines 30 and 39, preferably in both.
  • the argon production is usually not targeted throttled, since in most cases the maximum argon yield is desired. Also, the amounts and pressures of the internal compression products 42, 45 remain constant.
  • the turbine powers are shifted, the turbine 14t is ramped up, in particular to Voillast and the power of the turbine 202t is reduced.
  • the ratio of turbine 14t / 202t power is less than 30%
  • the total amount of air and the discharge pressure of the compressor are reduced, so that the main air compressor 3 consumes less energy.
  • the internal compression process is improved by increasing the fourth and fifth substream 230, 301 and thus providing more high-pressure air 232.
  • the amount of air through the line 100 is less than or equal to the first operating mode.
  • the described process can also be operated at times in a stationary manner, that is, with constant liquid production.
  • the second turbine 14t can also be designed so that it does not blow into the high-pressure column 10, but rather into the low-pressure column 12; Due to the correspondingly increased pressure ratio, more energy can be made available for the cold compressor.
  • the effect of the invention can be further enhanced by connecting a disconnectable second cold compressor downstream of the cold compressor 14c.
  • the stream from the first cold compressor 14c is passed through a second cold compressor in the second operating mode before it is reintroduced into the main heat exchanger.
  • the second cold compressor is driven by an electric motor.
  • the second cold compressor is switched off and the flow from the first cold compressor 14c flows past the second cold compressor via a bypass line.

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Abstract

Das Verfahren und di Vorrichtung dienen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einer Luftzerlegungsanlage, die einen Hauptluftverdichter, einen Hauptwärmetauscher (8) und ein Destillationssäulen-System mit einer Hochdrucksäule (10) und einer Niederdrucksäule aufweist. Die gesamte Einsatzluft (1) wird in dem Hauptluftverdichter (3) auf einen ersten Luftdruck verdichtet, der mindestens 3 bar höher als der Betriebsdruck der Hochdrucksäule ist. Ein erster Teil des verdichteten Gesamtluftstroms wird als erster Luftstrom (100) unter dem ersten Luftdruck in dem Hauptwärmetauscher (8) abgekühlt und verflüssigt oder pseudo-verflüssigt, anschließend entspannt (101) und in das Destillationssäulen-System eingeleitet (102, 9). Ein zweiter Teil des verdichteten Gesamtluftstroms wird als zweiter Luftstrom (200) in einem turbinengetriebenen Nachverdichter (202c) auf einen zweiten Luftdruck nachverdichtet . Ein erster Teilstrom des zweiten Luftstroms wird als dritter Luftstrom (210) unter dem zweiten Luftdruck und unter einer ersten Temperatur (T1) in eine erste Turbine (202t) eingeleitet, dort arbeitsleistend entspannt und anschließend in das Destillationssäulen-System eingeleitet (211, 213, 22), wobei die erste Turbine (202t) den ersten turbinengetriebenen Nachverdichter (202c) antreibt. Mindestens zeitweise wird mindestens ein Flüssigprodukt (30; 39; LAR) in dem Destillationssäulen-System gewonnen und aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen. Ein erster Produktstrom (37; 43) wird flüssig aus dem Destillationssäulen-System abgezogen, in flüssigem Zustand auf einen ersten erhöhten Produktdruck gebracht (41; 44), in dem Hauptwärmetauscher (8) verdampft oder pseudo-verdampft und angewärmt und anschließend als erstes Druckgasprodukt gewonnen. Mindestens zeitweise wird ein zweiter Teilstrom des zweiten Luftstroms als vierter Luftstrom (230) in dem Hauptwärmetauscher (8) in einem Kaltverdichter (14c) auf einen dritten Luftdruck weiterverdichtet, in dem Hauptwärmetauscher (8) abgekühlt und verflüssigt oder pseudo-verflüssigt, anschließend entspannt (233) und in das Destillationssäulen-System eingeleitet (234, 9). Der vierte Luftstrom (230), der durch den Kaltverdichter (14c) strömt, mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: - seine Menge ist im zweiten Betriebsmodus größer als im zweiten Betriebsmodus - sein Druck am Austritt des Kaltverdichters ist im zweiten Betriebsmodus höher als im ersten Betriebsmodus.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft, bei dem sowohl mindestens ein Flüssigprodukt als auch mindestens ein innenverdichtetes Produkt gewonnen wird, wobei zwei Luftturbinen eingesetzt werden, die zwei Nachverdichter antreiben, von denen einer als Kaltverdichter ausgebildet ist. Ein derartiges Verfahren ist aus US 2009078001 A1 bekannt.
  • Unter einem "Hauptluftverdichter" wird hier eine mehrstufige Maschine verstanden, deren Stufen einen gemeinsamen Antrieb (Elektromotor, Dampfturbine oder Gasturbine) aufweisen und in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Er kann zum Beispiel durch einen Getriebeverdichter gebildet werden, bei welchem die Stufen um das Getriebegehäuse herum gruppiert sind. Dieses Getriebe besitzt ein Großrad welches mehrere parallele Ritzelwellen mit jeweils einer oder zwei Stufen antreibt.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft sind zum Beispiel aus Hausen/Linde, Tieftemperaturtechnik, 2. Auflage 1985, Kapitel 4 (Seiten 281 bis 337) bekannt.
  • Das Destillationssäulen-System der Erfindung kann als Zwei-Säulen-System (zum Beispiel als klassisches Linde-Doppelsäulensystem), oder auch als Drei- oder Mehr-Säulen-System. Es kann zusätzlich zu den Kolonnen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung weitere Vorrichtungen zur Gewinnung hochreiner Produkte und/oder anderer Luftkomponenten, insbesondere von Edelgasen aufweisen, beispielsweise eine Argongewinnung und/oder eine Krypton-Xenon-Gewinnung.
  • Bei dem Prozess wird ein flüssig auf Druck gebrachter erster Produktstrom im Hauptwärmetauscher verdampft und schließlich als gasförmiges Druckprodukt gewonnen. Diese Methode wird auch als Innenverdichtung bezeichnet. Für den Fall eines überkritischen Drucks findet kein Phasenübergang im eigentlichen Sinne statt, der Produktstrom wird dann "pseudo-verdampft".
  • Gegen den (pseudo-)verdampfenden Produktstrom wird ein unter hohem Druck stehender Wärmeträger verflüssigt (beziehungsweise pseudo-verflüssigt, wenn er unter überkritischem Druck steht). Der Wärmeträger wird häufig durch einen Teil der Luft gebildet, im vorliegenden Fall insbesondere durch den ersten und den vierten Luftstrom.
  • Innenverdichtungsverfahren sind zum Beispiel bekannt aus DE 830805 , DE 901542 (= US 2712738 / US 2784572 ), DE 952908 , DE 1103363 (= US 3083544 ), DE 1112997 (= US 3214925 ), DE 1124529 , DE 1117616 (= US 3280574 ), DE 1226616 (= US 3216206 ), DE 1229561 (= US 3222878 ), DE 1199293 , DE 1187248 (= US 3371496 ), DE 1235347 , DE 1258882 (= US 3426543 ), DE 1263037 (= US 3401531 ), DE 1501722 (= US 3416323 ), DE 1501723 (= US 3500651 ), DE 253132 (= US 4279631 ), DE 2646690 , EP 93448 B1 (= US 4555256 ), EP 384483 B1 (= US 5036672 ), EP 505812 B1 (= US 5263328 ), EP 716280 B1 (= US 5644934 ), EP 842385 B1 (= US 5953937 ), EP 758733 B1 (= US 5845517 ), EP 895045 B1 (= US 6038885 ), DE 19803437 A1 , EP 949471 B1 (= US 6185960 B1 ), EP 955509 A1 (= US 6196022 B1 ), EP 1031804 A1 (= US 6314755 ), DE 19909744 A1 , EP 1067345 A1 (= US 6336345 ), EP 1074805 A1 (= US 6332337 ), DE 19954593 A1 , EP 1134525 A1 (= US 6477860 ), DE 10013073 A1 , EP 1139046 A1 , EP 1146301 A1 , EP 1150082 A1 , EP 1213552 A1 , DE 10115258 A1 , EP 1284404 A1 (= US 2003051504 A1 ), EP 1308680 A1 (= US 6612129 B2 ), DE 10213212 A1 , DE 10213211 A1 , EP 1357342 A1 oder DE 10238282 A1 DE 10302389 A1 , DE 10334559 A1 , DE 10334560 A1 , DE 10332863 A1 , EP 1544559 A1 , EP 1585926 A1 , DE 102005029274 A1 EP 1666824 A1 , EP 1672301 A1 , DE 102005028012 A1 , WO 2007033838 A1 , WO 2007104449 A1 , EP 1845324 A1 , DE 102006032731 A1 , EP 1892490 A1 , DE 102007014643 A1 , A1, EP 2015012 A2 , EP 2015013 A2 , EP 2026024 A1 , WO 2009095188 A2 oder DE 102008016355 A1 .
  • In dieser Anmeldung werden mehrfach Prozessparameter wie Mengenströme oder Drücke beschrieben, die in einem Betriebsmodus "kleiner" oder "größer" als in einem anderen Betriebsmodus sind. Damit sind hier gezielte Veränderungen des entsprechenden Parameters durch Regel- und/oder Stelleinrichtungen gemeint und nicht natürliche Schwankungen innerhalb eines stationären Betriebszustands. Diese gezielten Veränderungen können direkt durch Einstellung des Parameters selbst bewirkt werden oder indirekt durch Einstellung anderer Parameter, die Einfluss auf den zu verändernden Parameter haben. Insbesondere ist ein Parameter dann "größer" beziehungsweise "kleiner", wenn der Unterschied zwischen den Mittelwerten des Parameters in den verschiedenen Betriebsmodi mehr als 2 %, insbesondere mehr als 5 %, insbesondere mehr als 10 % beträgt.
  • Bei den Druckangaben werden hier die natürlichen Druckverluste in der Regel nicht einbezogen. Drücke werden hier als "gleich" gewertet, wenn der Druckunterschied zwischen den entsprechenden Stellen nicht größer als die natürlichen Leitungsverluste sind, die durch Druckverluste in Rohrleitungen, Wärmetauschern, Kühlern, Adsorbern etc. verursacht werden. Zum Beispiel erfährt der erste Produktstrom einen Druckverlust in den Passagen des Hauptwärmetauschers; trotzdem werden hier der Abgabedruck des Druckgasprodukts stromabwärts des Hauptwärmetauschers und der Druck stromaufwärts des Hauptwärmetauschers gleichermaßen als "der erste Produktdruck" bezeichnet. Umgekehrt ist der zweite Druck eines Stroms stromabwärts gewisser Verfahrensschritte nur dann "niedriger" oder "höher" als der erste Druck stromaufwärts dieser Schritte, wenn die entsprechende Druckdifferenz höher als die natürlichen Leitungsverluste ist, also insbesondere die Druckerhöhung durch mindestens eine Verdichterstufe beziehungsweise die Druckverminderung gezielt durch mindestens ein Drosselventil und/oder mindestens eine Entspannungsmaschine (Expansionsturbine) erfolgt.
  • Der "Hauptwärmetauscher" dient zur Abkühlung von Einsatzluft in indirektem Wärmeaustausch mit Rückströmen aus dem Destillationssäulen-System. Er kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, zum Beispiel aus einem oder mehreren Plattenwärmetauscher-Blöcken.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung anzugeben, die mit stark variierendem Flüssigproduktanteil gefahren werden kann. Zum "Flüssigproduktanteil" zählen dabei nur Ströme, welche die Luftzerlegungsanlage flüssig verlassen und beispielsweise in einen Flüssigtank eingeleitet werden, nicht aber innenverdichtete Ströme, die zwar dem Destillationssäulen-System flüssig entnommen, aber innerhalb der Luftzerlegungsanlage verdampft oder pseudo-verdampft und schließlich in gasförmigem Zustand aus der Luftzerlegungsanlage herausgeführt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei der Erfindung ist der "erste Betriebsmodus" für eine besonders hohe Flüssigproduktion, insbesondere für maximale Flüssigproduktion (Gesamtmenge an Flüssigprodukten, die aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird) ausgelegt. Der "zweite Betriebsmodus" ist demgegenüber für einen geringeren Flüssigproduktanteil ausgelegt, der zum Beispiel auch null sein kann (reiner Gasbetrieb). Die Gesamtmenge an Flüssigprodukten beträgt im zweiten Betriebsmodus beispielsweise 0 %, oder liegt etwas höher, zum Beispiel zwischen 50% und 100% der maximalen Flüssigproduktmenge. (Alle Prozentangaben beziehen sich hier und im Folgenden auf die molare Menge, soweit nichts anderes angegeben ist. Die molare Menge kann beispielsweise in Nm3/h angegeben werden.)
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein turbinengetriebener Kaltverdichter eingesetzt, der im ersten Betriebsmodus mit niedrigerer Last gefahren wird als im zweiten. Es erscheint auf den ersten Blick nicht zielführend, in dem Betrieb mit maximaler Flüssigproduktion Turbinen mit weniger Durchsatz zu betreiben, da Turbinen grundsätzlich zur Produktion der Kälte für die Produktverflüssigung eingesetzt werden können. Im Rahmen der Erfindung hat es sich jedoch herausgestellt, dass durch diese Maßnahme eine besonders starke Variation der Flüssigproduktmenge möglich ist, wobei in beiden Betriebsmodi ein zufriedenstellender Wirkungsgrad erreicht wird, also insgesamt ein vergleichsweise geringer Energieverbrauch.
  • Unter einem "Kaltverdichter" wird hier ein Verdichtungsorgan verstanden, bei dem das Gas der Verdichtung bei einer Temperatur zugeführt wird, die deutlich unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, im allgemeinen unterhalb von 250 K, vorzugsweise unterhalb von 200 K.
  • Der Kaltverdichter kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch einen Elektromotor angetrieben werden. In vielen Fällen ist es jedoch günstig, eine Turbinen-Kaltverdichter-Kombination einzusetzen, wie es im Patentanspruch 2 beschrieben ist. Die Luftmenge, die als fünfter Luftstrom durch die zweite Turbine geht, die den Kaltverdichter antreibt, ist in dem ersten Betriebsmodus geringer als im zweiten Betriebsmodus. In einem extremen Beispiel ist die Turbinen-Kaltverdichter-Kombination im ersten Betriebsmodus vollständig außer Betrieb, also die entsprechende Luftmenge gleich Null.
  • Der Eintrittsdruck der zweiten Turbine kann etwa gleich dem Eintrittsdruck der ersten Turbine sein; vorzugsweise sind die beiden Eintrittsdrücke aber verschieden. Insbesondere kann der Eintrittsdruck der zweiten Turbine niedriger als derjenige der ersten Turbine sein und zum Beispiel gleich dem ersten Luftdruck sein.
  • Es ist günstig, wenn im ersten Betriebsmodus nur ein relativ kleiner Teil der Einsatzluft auf den dritten, höheren Luftdruck verdichtet wird, wie es in Patentanspruch 3 beschrieben wird. Der dritte Luftdruck kann außerdem im zweiten Betriebsmodus höher liegen als beim ersten Betriebsmodus.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der dritte Luftstrom in der ersten Turbine auf einen Austrittsdruck entspannt wird, der gleich dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule (plus Leitungsverlusten) ist.
  • Der Austrittsdruck der zweiten Turbine kann ebenfalls gleich dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule (plus Leitungsverlusten) sein oder auch niedriger liegen, zum Beispiel beim Betriebsdruck der Niederdrucksäule (plus Leitungsverlusten), siehe Patentansprüche 5 und 6. Der dritte Teilstrom wird dann beispielsweise in die Niederdrucksäule eingeleitet.
  • Ansonsten können die entspannten Teilströme zum Teil oder vollständig in die Hochdrucksäule eingeleitet werden, wie es die Patentansprüche 7 und 8 erläutern.
  • Wie in Patentanspruch 9 erläutert, kann in Verfahren mehr als ein Innenverdichtungsprodukt erzeugt werden, auch mehr als zwei Innenverdichtungsprodukte. Die verschiedenen Innenverdichtungsprodukte können sich in ihrer chemischen Zusammensetzung unterschieden (zum Beispiel Sauerstoff/Stickstoff oder auch Sauerstoff oder Stickstoff verschiedener Reinheit) oder in ihrem Druck oder in beidem.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Luftzerlegungsanlage in Form einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann durch Vorrichtungsmerkmale ergänzt werden, die den Merkmalen der abhängigen Verfahrensansprüche entsprechen.
  • Bei den "Mitteln zum Umschalten zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus" handelt es sich um komplexe Regel- und Steuerungsvorrichtungen, die im Zusammenwirken ein mindestens teilweise automatisches Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi ermöglichen, beispielsweise um ein entsprechend programmiertes Betriebsleitsystem.
  • Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Das Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden zunächst anhand des ersten Betriebsmodus erläutert, der hier auf maximale Flüssigproduktion ausgelegt ist. Atmosphärische Luft 1 (AIR) wird über ein Filter 2 von einem Hauptluftverdichter 3 angesaugt und auf einen ersten Luftdruck von beispielsweise 22 bar verdichtet. Stromabwärts des Hauptluftverdichters 3 wird die verdichtete Gesamtluft 4 unter dem ersten Luftdruck in einer Vorkühleinrichtung 5 und anschließend in einer Reinigungseinrichtung 6 behandelt. Die gereinigte Gesamtluft 7 wird in einen ersten Luftstrom 100 und einen zweiten Luftstrom 200 aufgeteilt.
  • Der erste Luftstrom 100 wird in einem Hauptwärmetauscher 8 vom warmen bis zum kalten Ende abgekühlt und dabei (pseudo-)verflüssigt und anschließend in einem Drosselventil 101 auf etwa den Betriebsdruck der später erläuterten Hochdrucksäule entspannt, der vorzugsweise 5 bar bis 7 bar, beispielsweise 6 bar beträgt. Der entspannte erste Luftstrom 102 wird über Leitung 9 dem Destillationssäulen-System zugeführt, das eine Hochdrucksäule 10, einen Hauptkondensator 11, der als Kondensator-Verdampfer ausgebildet ist, und eine Niederdrucksäule 12 aufweist.
  • Der zweite Luftstrom 200 wird in einem ersten turbinengetriebenen Nachverdichter 202c mit Nachkühler 203 auf einen zweiten Luftdruck von beispielsweise 28 bar nachverdichtet. Der riachverdichtete zweite Luftstrom 204 wird in einen dritten Luftstrom 210 und einen vierten Luftstrom 230 aufgeteilt.
  • Der dritte Luftstrom 210 wird dem Hauptwärmetauscher 8 am warmen Ende zugeführt und bei einer ersten Zwischentemperatur T1 wieder entnommen. Unter dieser Zwischentemperatur und dem zweiten Luftdruck wird der dritte Luftstrom einer ersten Turbine 202t zugeführt und dort arbeitsleistend auf den Betriebsdruck der Hochdrucksäule 10 entspannt, der 5 bar bis 7 bar, beispielweise 6 bar beträgt. Die erste Turbine 202t ist mechanisch mit dem ersten Nachverdichter 202c gekoppelt. Der arbeitsleistend entspannte dritte Luftstrom 211 wird in einem Abscheider (Phasentrenner) 212 eingeleitet und dort von einem geringen Flüssiganteil befreit. Anschließend strömt er rein gasförmig über die Leitungen 213 und 13 zum Sumpf der Hochdrucksäule 10. Der Turbineneintrittsdruck ist hier gleich dem zweiten Luftdruck.
  • In dem Destillationssäulen-System wird die Sumpfflüssigkeit 15 der Hochdrucksäule in einem Unterkühlungs-Gegenströmer 16 abgekühlt und über Leitung 17 einem Argonteil 500 zugeleitet, der später erläutert wird. Von dort tritt sie zum Teil flüssig (Leitung 18) und zum Teil gasförmig (Leitung 19) inter Niederdrucksäulendruck wieder aus und wird an geeigneter Stelle in die Niederdrucksäule 12 eingespeist. (Falls kein Argonteil vorhanden ist, wird die unterkühlte Sumpfflüssigkeit unmittelbar auf Niederdrucksäulendruck entspannt und in die Niederdrucksäule eingeleitet.)
  • Mindestens ein Teil der über Leitung 9 in die Hochdrucksäule 10 geleiteten Flüssigluft wird über Leitung 18 wieder entnommen, ebenfalls im Unterkühlungs-Gegenströmer 16 abgekühlt und über Ventil 21 und Leitung 22 der Niederdrucksäule 12 zugeführt.
  • Der gasförmige Kopfstickstoff 23 der Hochdrucksäule 10 wird zu einem ersten Teil 24 in den Verflüssigungsraum des Hauptkondensators 11 eingeleitet und dort im Wesentlichen vollständig verflüssigt. Der dabei gewonnene Flüssigstickstoff 25 wird zu einem ersten Teil 26 als Rücklauf auf die Hochdrucksäule 10 aufgegeben. Ein zweiter Teil 27 wird im Unterkühlungs-Gegenströmer 16 abgekühlt und über Ventil 28 und Leitung der Niederdrucksäule 12 am Kopf zugeführt. Ein Teil davon wird im ersten Betriebsmodus über Leitung 30 wieder entnommen und als Flüssigstickstoffprodukt (LIN) gewonnen und aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen.
  • Vom Kopf der Niederdrucksäule, in dem ein Druck von 1,2 bar bis 1,6 bar, beispielweise 1,3 bar herrscht, wird gasförmiger Niederdruckstickstoff 31 entnommen, im Unterkühlungs-Gegenströmer 16 und im Hauptwärmetauscher 8 angewärmt und über Leitung 32 als gasförmiges Niederdruckprodukt (GAN) abgezogen. Gasförmiger Unreinstickstoff 33 aus der Niederdrucksäule wird ebenfalls in Unterkühlungs-Gegenströmer 16 und Hauptwärmetauscher 8 angewärmt. Der warme Unreinstickstoff 34 kann entweder über Leitung 35 in die Atmosphäre (ATM) abgeblasen oder über Leitung 36 als Regeneriergas in der Reinigungseinrichtung 6 eingesetzt werden.
  • Vom Sumpf der Niederdrucksäule 12 (genau genommen aus dem Verdampfungsraum des Hauptkondensators 11) wird über Leitung 37 flüssiger Sauerstoff abgezogen. Ein erster Teil 38 wird gegebenenfalls im Unterkühlungs-Gegenströmer 16 unterkühlt und über Leitung 39 als Flüssigsauerstoffprodukt (GOX) gewonnen und aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen. Ein zweiter Teil 40 bildet den "ersten Produktstrom", wird in einer Pumpe 41 auf einen ersten Produkt von beispielsweise 37 bar gebracht, unter diesem hohen Druck in dem Hauptwärmetauscher 16 verdampft und auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt. Der warme Drucksauerstoff 42 wird als sauerstoffreiches erstes Druckgasprodukt (GOX IC) abgegeben.
  • Ein weiteres Innenverdichtungsprodukt kann aus einem dritten Teil 43 des flüssigen Stickstoffs 25 aus dem Hauptkondensator 11 gewonnen werden. Dieser wird als "zweiter Produktstrom" in einer Pumpe 44 flüssig auf einen zweiten Produktdruck von beispielsweise auch 37 bar gebracht. Unter diesem zweiten Produktdruck wird er im Hauptwärmetauscher 8 verdampft und auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt. Der warme Druckstickstoff 45 wird schließlich unter dem zweiten Produktdruck als stickstoffreiches Druckgasprodukt (GAN IC) abgegeben.
  • Ein dritter Teil 230 des zweiten Luftstroms 204 bildet einen "vierten Luftstrom"; dieser wird in dem Hauptwärmetauscher (8) auf eine erste Zwischentemperatur (T3) abgekühlt, in einem Kaltverdichter (14c) auf einen dritten Luftdruck von beispielsweise 40 bar weiterverdichtet und durchströmt unter diesem sehr hohen Druck den Hauptwärmetauscher bis zum kalten Ende. Der kalte pseudo-verflüssigte dritte Teil 232 wird in einem Drosselventil 233 auf Hochdrucksäulendruck entspannt und über die Leitungen 234 und 9 der Hochdrucksäule 10 zugeführt.
  • Der Kaltverdichter 14c wird von einer zweiten Expansionsturbine 14t angetrieben, in der ein dritter Teilstrom 301 des verdichteten Gesamtluftstroms 7 als "fünfter Luftstrom" arbeitsleistend entspannt wird von dem ersten Luftdruck auf den Betriebsdruck der Hochdrucksäule 10. Die zweite Turbine weist eine Eintrittstemperatur T2 auf. Der arbeitsleistend entspannte fünfte Luftstrom 302 wird über Leitung 13 in die Hochdrucksäule 10 eingeleitet.
  • Abweichend von dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel können die beiden Turbineneintrittstemperaturen T1 und T2 im Rahmen der Erfindung auch gleich sein.
  • Falls ein Argonprodukt benötigt wird, weist die Luftzerlegungsanlage außerdem einen Argonteil 500 auf, der wie in EP 2447563 A1 beschrieben funktioniert und ein weiteres Flüssigprodukt in Form flüssigen Reinargons (LAR) produziert, das über Leitung 501 abgezogen wird.
  • Die "erste Gesamtmenge an Flüssigprodukten", die in einem ersten Betriebsmodus aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird, setzt sich bei diesem Ausführungsbeispiel aus den Strömen 30 (LIN), 39 (LOX) und 501 (LAR) zusammen. In dem ersten Betriebsmodus liegt das Verhältnis der Gesamtmenge an Flüssigprodukten (LOX, LIN, LAR) zu der Menge an sauerstoffreichem Druckgasprodukt 42 (GOX IC, "erstes Druckgasprodukt") zwischen 20 und 30 %. Die Leistung der Turbine 14t beträgt weniger als 20 % der Leistung der Turbine 202t.
  • In einem zweiten Betriebsmodus wird die Anlage mit einer geringeren "zweiten Gesamtmenge an Flüssigprodukten" und geringerem Verhältnis der Gesamtmenge an Flüssigprodukten (LOX, LIN, LAR) zu der Menge an sauerstoffreichem Druckgasprodukt 42 (GOX IC, "erstes Druckgasprodukt") gefahren. In der Regel wird die Strömungsmenge in mindestens einer der Leitungen 30 und 39 reduziert, vorzugsweise in beiden. Die Argon-Produktion wird in der Regel nicht gezielt gedrosselt, da in meisten Fallen die maximale Argon-Ausbeute gewünscht ist. Auch die Mengen und Drücke der Innenverdichtungsprodukte 42, 45 bleiben konstant.
  • Im zweiten Betriebsmodus werden die Turbinenleistungen verschoben, die Turbine 14t wird hochgefahren, insbesondere auf Voillast und die Leistung der Turbine 202t wird reduziert. Das Verhältnis der Leistungen der Turbinen 14t/202t beträgt beispielsweise weniger als 30%
  • Außerdem werden die Gesamtluftmenge und der Enddruck des Verdichters reduziert, sodass der Hauptluftverdichter 3 weniger Energie verbraucht. Der Innenverdichtungsprozess wird aber dadurch verbessert, dass der vierte und der fünfte Teilstrom 230, 301 erhöht werden und damit mehr Hochdruckluft 232 zur Verfügung steht. Die Luftmenge durch die Leitung 100 wird geringer oder gleich hoch wie im ersten Betriebsmodus. Mit der Verringerung der Flüssigproduktion beim Übergang von den ersten auf den zweiten Betriebsfall wird die Last der zweiten Turbine 14t erhöht und die Last der ersten Turbine 202t vermindert.
  • Grundsätzlich kann der beschriebene Prozess zeitweise auch stationär gefahren werden, das heißt mit gleich bleibender Flüssigproduktion. In einem anderen Anwendungsfall kann es sinnvoll sein, die Kombination aus zweiter Turbine 14t und Kaltverdichter 14c im ersten Betriebsmodus ganz stillzulegen.
  • Die zweite Turbine 14t kann auch so ausgebildet sein, dass sie nicht in die Hochdrucksäule 10, sondern in die Niederdrucksäule 12 einbläst; durch das entsprechend erhöhte Druckverhältnis kann mehr Energie für den Kaltverdichter zur Verfügung gestellt werden.
  • Der Effekt der Erfindung kann weiter verstärkt werden, indem dem Kaltverdichter 14c ein abschaltbarer zweiter Kaltverdichter nachgeschaltet ist. Der Strom aus dem ersten Kaltverdichter 14c wird im zweiten Betriebsmodus durch einen zweiten Kaltverdichter geleitet, bevor er wieder in den Hauptwärmetauscher eingeführt wird. Der zweite Kaltverdichter wird mit einem Elektromotor angetrieben. Im ersten Betriebsmodus wird der zweite Kaltverdichter ausgeschaltet und der Strom aus dem ersten Kaltverdichter 14c fließt über eine Bypass-Leitung an dem zweiten Kaltverdichter vorbei.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einer Luftzerlegungsanlage, die einen Hauptluftverdichter, einen Hauptwärmetauscher (8) und ein Destillationssäulen-System mit einer Hochdrucksäule (10) und einer Niederdrucksäule aufweist, wobei
    - die gesamte Einsatzluft (1) in dem Hauptluftverdichter (3) auf einen ersten Luftdruck verdichtet wird, der mindestens 3 bar höher als der Betriebsdruck der Hochdrucksäule ist, um einen verdichteten Gesamtluftstrom (4, 7) zu bilden,
    - ein erster Teil des verdichteten Gesamtluftstroms als erster Luftstrom (100) unter dem ersten Luftdruck in dem Hauptwärmetauscher (8) abgekühlt und verflüssigt oder pseudo-verflüssigt, anschließend entspannt (101) und in das Destillationssäulen-System eingeleitet (102, 9) wird,
    - ein zweiter Teil des verdichteten Gesamtluftstroms als zweiter Luftstrom (200) in einem ersten turbinengetriebenen Nachverdichter (202c) auf einen zweiten Luftdruck nachverdichtet wird, der höher als der erste Luftdruck ist,
    - ein erster Teilstrom des nachverdichteten zweiten Luftstroms als dritter Luftstrom (210) unter dem zweiten Luftdruck und unter einer ersten Temperatur (T1) in eine erste Turbine (202t) eingeleitet, dort arbeitsleistend entspannt und anschließend in das Destillationssäulen-System eingeleitet (211, 213, 22) wird, wobei die erste Turbine (202t) den ersten turbinengetriebenen Nachverdichter (202c) antreibt,
    - mindestens zeitweise mindestens ein Flüssigprodukt (30; 39; LAR) in dem Destillationssäulen-System gewonnen und aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird,
    - ein erster Produktstrom (37; 43) flüssig aus dem Destillationssäulen-System abgezogen, in flüssigem Zustand auf einen ersten erhöhten Produktdruck gebracht (41; 44), in dem Hauptwärmetauscher (8) verdampft oder pseudo-verdampft und angewärmt wird und
    - der angewärmte erste Produktstrom (42; 45) als erstes Druckgasprodukt aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird,
    wobei
    - mindestens zeitweise
    - ein zweiter Teilstrom des nachverdichteten zweiten Luftstroms als vierter Luftstrom (230) in dem Hauptwärmetauscher (8) auf eine erste Zwischentemperatur (T3) abgekühlt, in einem Kaltverdichter (14c) auf einen dritten Luftdruck weiterverdichtet wird, der höher als der zweite Luftdruck ist und
    - der weiterverdichtete vierte Luftstrom (231) unter dem dritten Luftdruck in dem Hauptwärmetauscher (8) abgekühlt und verflüssigt oder pseudo-verflüssigt, anschließend entspannt (233) und in das Destillationssäulen-System eingeleitet (234, 9) wird,
    - in einem ersten Betriebsmodus eine erste Gesamtmenge an Flüssigprodukten (30; 39; LAR) aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird,
    - in einem zweiten Betriebsmodus eine zweite Gesamtmenge an Flüssigprodukten (30; 39; LAR) aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird, die geringer als die erste Gesamtmenge ist, und dass
    - der vierte Luftstrom (230), der durch den Kaltverdichter (14c) strömt, mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:
    - seine Menge ist im zweiten Betriebsmodus größer als im ersten Betriebsmodus
    - sein Druck am Austritt des Kaltverdichters ist im zweiten Betriebsmodus höher als im ersten Betriebsmodus.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - mindestens zeitweise
    - ein dritter Teil des verdichteten Gesamtluftstroms als fünfter Luftstrom (301) unter dem ersten Luftdruck und bei einer zweiten Temperatur (T2) in eine zweite Turbine (14t) eingeleitet und dort arbeitsleistend entspannt wird,
    - die zweite Turbine (14t) einen zweiten turbinengetriebenen Nachverdichter antreibt, der durch den Kaltverdichter (14c) gebildet wird,
    - der arbeitsleistend entspannte fünfte Luftstrom (302) in das Destillationssäulen-System eingeleitet (13) wird und dass
    - in dem ersten Betriebsmodus die Luftmenge, die als fünfter Luftstrom (301, 302) durch die zweite Turbine (14t) geleitet wird, geringer ist als im zweiten Betriebsmodus.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    - in dem ersten Betriebsmodus
    - eine erste Luftmenge des verdichteten Gesamtluftstroms den ersten Luftstrom (100) bildet und
    - eine zweite Luftmenge des verdichteten Gesamtluftstroms den zweiten Luftstrom (200) bildet
    und
    - in dem zweiten Betriebsmodus
    - eine dritte Luftmenge des verdichteten Gesamtluftstroms, die gleich oder geringer als die erste Luftmenge ist, den ersten Luftstrom (100) bildet und
    - eine vierte Luftmenge des verdichteten Gesamtluftstroms, die geringer als die zweite Luftmenge ist, den zweiten Luftstrom (200) bildet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Luftstrom (210) in der ersten Turbine (202t) auf einen Austrittsdruck entspannt wird, der gleich dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule (10) ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Luftstrom (301) in der zweiten Turbine (14t) auf einen Austrittsdruck entspannt wird, der gleich dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule (10) ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Betriebsmodus der sechste Luftstrom (301) in der zweiten Turbine (14t) auf einen Austrittsdruck entspannt wird, der gleich dem Betriebsdruck der Niederdrucksäule (12) ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Betriebsmodi mindestens ein Teil mindestens eines der folgenden Luftströme jeweils stromabwärts seiner Entspannung in die Hochdrucksäule (10) eingeleitet wird:
    - erster Luftstrom (102),
    - dritter Luftstrom (211),
    - vierter Luftstrom (234).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des entspannten fünften Luftstroms (302) in die Hochdrucksäule (10) eingeleitet (13) wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein zweiter Produktstrom flüssig aus dem Destillationssäulen-System abgezogen, in flüssigem Zustand auf einen zweiten erhöhten Produktdruck gebracht, in dem Hauptwärmetauscher verdampft oder pseudo-verdampft und angewärmt wird und
    - der angewärmte zweite Produktstrom als zweites Druckgasprodukt aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird,
    wobei insbesondere
    - der erste Produktstrom durch Sauerstoff (37) aus dem unteren Bereich der Niederdrucksäule und/oder
    - der zweite Produktstrom durch Stickstoff (43) aus dem oberen Bereich der Hochdrucksäule oder aus einem Kopfkondensator der Hochdrucksäule gebildet wird.
  10. Luftzerlegungsanlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit
    - einem Hauptwärmetauscher (8),
    - einem Destillationssäulen-System, das eine Hochdrucksäule (10) und eine Niederdrucksäule aufweist,
    - einem Hauptluftverdichter (3) zum Verdichten der gesamten Einsatzluft (1) auf einen ersten Luftdruck, der mindestens 3 bar höher als der Betriebsdruck der Hochdrucksäule ist, um einen verdichteten Gesamtluftstrom (4, 7) zu bilden,
    - Mitteln zum Abkühlen eines ersten Teils des verdichteten Gesamtluftstroms als ersten Luftstrom (100) unter dem ersten Luftdruck in dem Hauptwärmetauscher (8),
    - Mitteln zum Entspannen (101) und Einleiten (102, 9) in das Destillationssäulen-System des abgekühlten ersten Luftstroms,
    - einem ersten turbinengetriebenen Nachverdichter (202c) zum Nachverdichten eines zweiten Teils des verdichteten Gesamtluftstroms als zweiten Luftstrom (200) auf einen zweiten Luftdruck, der höher als der erste Luftdruck ist,
    - einer ersten Turbine (202t) zum arbeitsleistenden Entspannen eines ersten Teilstroms des nachverdichteten zweiten Luftstroms als dritten Luftstrom (210), von dem zweiten Luftdruck und einer ersten Temperatur (T1) aus einem ersten Turbineneintrittsdruck aus, der größer als der erste Luftdruck, aber nicht größer als der dritte Luftdruck ist, wobei die erste Turbine (202t) mit dem ersten turbinengetriebenen Nachverdichter (202c) gekoppelt ist,
    - Mitteln zum Einleiten (211, 213, 22) des arbeitsleistend entspannten dritten Teilstroms in das Destillationssäulen-System,
    - Mitteln zum Gewinnen mindestens eines Flüssigprodukts (30; 39; LAR) in dem Destillationssäulen-System und Mittel zum Abziehen des Flüssigprodukts aus der Luftzerlegungsanlage,
    - Mitteln zum flüssigen Abziehen eines ersten Produktstroms (37; 43) aus dem Destillationssäulen-System abgezogen, zur Druckerhöhung in flüssigem Zustand auf einen ersten erhöhten Produktdruck (41; 44), zum Anwärmen in dem Hauptwärmetauscher (8) und mit
    - Mitteln zum Abziehen des angewärmten ersten Produktstroms (42; 45) als erstes Druckgasprodukt aus der Luftzerlegungsanlage,
    - Mittel zum Abkühlen eines zweiten Teilstroms des zweiten Luftstroms als vierten Luftstrom (230) in dem Hauptwärmetauscher (8) auf eine erste Zwischentemperatur T3),
    - einen Kaltverdichter (14c) zum Weiterverdichten des vierten Luftstroms auf einen dritten Luftdruck, der höher als der zweite Luftdruck ist,
    - Mittel zum Abkühlen des weiterverdichteten vierten Luftstroms unter dem dritten Luftdruck in dem Hauptwärmetauscher (8),
    - Mittel zum Entspannen (233) und Einleiten (234, 9) in das Destillationssäulen-System des abgekühlten vierten Luftstroms
    - und mit Mitteln zum Umschalten zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus, wobei
    - in einem ersten Betriebsmodus eine erste Gesamtmenge an Flüssigprodukten (30; 39; LAR) aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird,
    - in einem zweiten Betriebsmodus eine zweite Gesamtmenge an Flüssigprodukten (30; 39; LAR) aus der Luftzerlegungsanlage abgezogen wird, die geringer als die erste Gesamtmenge ist,
    - wobei die Mittel zum Umschalten so ausgebildet sind, dass der vierte Luftstrom (230), der durch den Kaltverdichter (14c) strömt, mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:
    - seine Menge ist im zweiten Betriebsmodus größer als im ersten Betriebsmodus und
    - sein Druck am Austritt des Kaltverdichters ist im zweiten Betriebsmodus höher als im ersten Betriebsmodus.
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