EP2980514A1 - Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant - Google Patents

Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant Download PDF

Info

Publication number
EP2980514A1
EP2980514A1 EP14002683.2A EP14002683A EP2980514A1 EP 2980514 A1 EP2980514 A1 EP 2980514A1 EP 14002683 A EP14002683 A EP 14002683A EP 2980514 A1 EP2980514 A1 EP 2980514A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure level
air
pressure
heat exchanger
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14002683.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Lautenschlager
Dimitri Dr. Goloubev
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to EP14002683.2A priority Critical patent/EP2980514A1/en
Priority to EP15742185.0A priority patent/EP3175192A1/en
Priority to US15/328,995 priority patent/US10480853B2/en
Priority to PCT/EP2015/001554 priority patent/WO2016015860A1/en
Priority to CN201580049883.8A priority patent/CN106716033B/en
Publication of EP2980514A1 publication Critical patent/EP2980514A1/en
Priority to SA517380791A priority patent/SA517380791B1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04012Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
    • F25J3/04018Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of main feed air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04012Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
    • F25J3/04024Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of purified feed air, so-called boosted air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04048Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams
    • F25J3/04054Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams of air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04109Arrangements of compressors and /or their drivers
    • F25J3/04115Arrangements of compressors and /or their drivers characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J3/04121Steam turbine as the prime mechanical driver
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04109Arrangements of compressors and /or their drivers
    • F25J3/04145Mechanically coupling of different compressors of the air fractionation process to the same driver(s)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04163Hot end purification of the feed air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04163Hot end purification of the feed air
    • F25J3/04169Hot end purification of the feed air by adsorption of the impurities
    • F25J3/04175Hot end purification of the feed air by adsorption of the impurities at a pressure of substantially more than the highest pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/042Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions having an intermediate feed connection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04387Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using liquid or hydraulic turbine expansion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04393Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work expansion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/42Nitrogen or special cases, e.g. multiple or low purity N2
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/40Separating high boiling, i.e. less volatile components from air, e.g. CO2, hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/10Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream the fluid being air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/12Particular process parameters like pressure, temperature, ratios

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft (AIR) in einer Luftzerlegungsanlage (100) mit einem Hauptluftverdichter (2), einem Hauptwärmetauscher (4) und einem Destillationssäulensystem (10) mit einer auf einem ersten Druckniveau betriebenen Niederdrucksäule (11) und einer auf einem zweiten Druckniveau betriebenen Hochdrucksäule (12) vorgeschlagen, bei dem ein Einsatzluftstrom (a), der die gesamte, der Luftzerlegungsanlage (100, 200) zugeführte Einsatzluft umfasst, in dem Hauptluftverdichter (2) auf ein drittes Druckniveau verdichtet wird, welches mindestens 2 bar oberhalb des zweiten Druckniveaus liegt, wobei von dem verdichteten Einsatzluftstrom (b) ein erster Anteil (c) mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abgekühlt und von dem dritten Druckniveau in einer ersten Entspannungsturbine (5) entspannt wird, ein zweiter Anteil (d) mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abgekühlt und ausgehend von dem dritten Druckniveau in einer zweiten Entspannungsturbine (6) entspannt wird, und ein dritter Anteil (e) weiter auf ein viertes Druckniveau verdichtet, mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abgekühlt und ausgehend von dem vierten Druckniveau entspannt wird, wobei Luft des ersten Anteils (c) und/oder des zweiten Anteils (d) und/oder des dritten Anteils (e) auf dem ersten und/oder auf dem zweiten Druckniveau in das Destillationssäulensystem (10) eingespeist wird. Es ist vorgesehen, dass der dritte Anteil (e) nacheinander in einem Nachverdichter (7), einem ersten Turbinenbooster und einem zweiten Turbinenbooster auf das vierte Druckniveau weiter verdichtet wird, und zum Entspannen des dritten Anteils (e) ein Dichtfluidexpander (8) verwendet wird, dem der dritte Anteil (e) in flüssigem Zustand und auf dem vierten Druckniveau zugeführt wird. Eine Luftzerlegungsanlage (100) ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.It is a method for the cryogenic separation of air (AIR) in an air separation plant (100) with a main air compressor (2), a main heat exchanger (4) and a distillation column system (10) operated at a first pressure level low pressure column (11) and one on a proposed second pressure level operated high-pressure column (12), in which a feed air stream (a), the total, the air separation plant (100, 200) supplied feed air, in the main air compressor (2) is compressed to a third pressure level, which is at least 2 bar above of the second pressure level, wherein of the compressed feed air stream (b) a first portion (c) is cooled at least once in the main heat exchanger (4) and relaxed by the third pressure level in a first expansion turbine (5), a second portion (d) at least Once cooled in the main heat exchanger (4) and starting from the third pressure level in a second expansion is cooled and a third portion (e) is further compressed to a fourth pressure level, cooled at least once in the main heat exchanger (4) and expanded from the fourth pressure level, wherein air of the first portion (c) and / or of the second portion (d) and / or the third portion (e) at the first and / or at the second pressure level in the distillation column system (10) is fed. It is envisaged that the third portion (e) is further compressed successively in a booster (7), a first turbine booster and a second turbine booster to the fourth pressure level, and a Dichtfluidexpander (8) is used to relax the third portion (e) to which the third portion (e) is supplied in the liquid state and at the fourth pressure level. An air separation plant (100) is also the subject of the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft in einer Luftzerlegungsanlage sowie eine entsprechende Luftzerlegungsanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method for the cryogenic separation of air in an air separation plant and a corresponding air separation plant according to the preambles of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Die Herstellung von Luftprodukten in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in Luftzerlegungsanlagen ist bekannt und in der Fachliteratur, beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH 2006 , insbesondere Abschnitt 2.2.5, "Cryogenic Rectification", beschrieben. Luftzerlegungsanlagen weisen Destillationssäulensysteme auf, die beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme ausgebildet sein können. Neben den Destillationssäulen zur Gewinnung von Stickstoff und/oder Sauerstoff in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand (beispielsweise flüssigem Sauerstoff, LOX, gasförmigem Sauerstoff, GOX, flüssigem Stickstoff, LIN und/oder gasförmigem Stickstoff, GAN), also den Destillationssäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, können Destillationssäulen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein.The production of air products in the liquid or gaseous state by cryogenic separation of air in air separation plants is known and in the literature, for example in H.-W. Haring (ed.), Industrial Gas Processing, Wiley-VCH 2006 , in particular Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification" described. Air separation plants have distillation column systems which can be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double-column systems, but also as three-column or multi-column systems. In addition to the distillation columns for the recovery of nitrogen and / or oxygen in the liquid and / or gaseous state (for example, liquid oxygen, LOX, gaseous oxygen, GOX, liquid nitrogen, LIN and / or gaseous nitrogen, GAN), so the distillation columns for nitrogen-oxygen Separation, distillation columns can be provided for obtaining further air components, in particular the noble gases krypton, xenon and / or argon.

Die Destillationssäulensysteme werden bei unterschiedlichen Betriebsdrücken in ihren jeweiligen Destillationssäulen betrieben. Bekannte Doppelsäulensysteme weisen beispielsweise eine sogenannte Hochdrucksäule (bisweilen auch lediglich als Drucksäule bezeichnet) und eine sogenannte Niederdrucksäule auf. Der Betriebsdruck der Hochdrucksäule beträgt beispielsweise 4,3 bis 6,9 bar, vorzugsweise etwa 5,0 bar. Die Niederdrucksäule wird bei einem Betriebsdruck von beispielsweise 1,3 bis 1,7 bar, vorzugsweise etwa 1,5 bar, betrieben. Bei den hier und im Folgenden angegebenen Drücken handelt es sich um Absolutdrücke.The distillation column systems are operated at different operating pressures in their respective distillation columns. Known double column systems have, for example, a so-called high-pressure column (sometimes also referred to merely as a pressure column) and a so-called low-pressure column. The operating pressure of the high-pressure column is, for example, 4.3 to 6.9 bar, preferably about 5.0 bar. The low-pressure column is operated at an operating pressure of, for example, 1.3 to 1.7 bar, preferably about 1.5 bar. The pressures given here and below are absolute pressures.

Bei der Luftzerlegung können sogenannte High-Air-Pressure-Verfahren (HAP-Verfahren) eingesetzt werden. Bei einem HAP-Verfahren wird die gesamte, der Luftzerlegungsanlage zugeführte bzw. die in einem entsprechenden Verfahren insgesamt eingesetzte Luft (als Einsatzluft bezeichnet) in einem Hauptluftverdichter auf einen Druck verdichtet, der deutlich über dem höchsten Betriebsdruck des Destillationssäulensystems, typischerweise also deutlich über dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule, liegt. Der Druckunterschied beträgt mindestens 2 oder 4 bar und vorzugsweise zwischen 6 und 16 bar. Beispielsweise ist der Druck mindestens doppelt so hoch wie der Betriebsdruck der Hochdrucksäule. HAP-Verfahren sind z.B. aus der EP 2 466 236 A1 , der EP 2 458 311 A1 und der US 5 329 776 A bekannt.In air separation, so-called high-air pressure (HAP) processes can be used. In a HAP process, the entire, the Air separation plant supplied or used in a corresponding process total air (referred to as feed air) compressed in a main air compressor to a pressure which is well above the highest operating pressure of the distillation column system, typically well above the operating pressure of the high pressure column. The pressure difference is at least 2 or 4 bar and preferably between 6 and 16 bar. For example, the pressure is at least twice as high as the operating pressure of the high-pressure column. HAP processes are eg from the EP 2 466 236 A1 , of the EP 2 458 311 A1 and the US 5,329,776 A known.

Bei HAP-Verfahren lassen sich aufgrund der stärkeren Verdichtung die zur Luftreinigung erforderlichen Behälter- und Leitungsdimensionen verringern. Ferner sinkt der absolute Wassergehalt der verdichteten Luft. Je nach den vorliegenden Randbedingungen kann auf eine Kälteanlage zur Luftreinigung verzichtet werden.With HAP processes, the increased compaction can reduce the container and pipe dimensions required for air purification. Furthermore, the absolute water content of the compressed air decreases. Depending on the existing boundary conditions can be dispensed with a refrigeration system for air purification.

In HAP-Verfahren kann die im Hauplufttverdichter verdichtete Luftmenge ferner von der Prozessluftmenge entkoppelt werden. In einem derartigen Fall wird nur ein Teil der auf den genannten Druck verdichteten Einsatzluft als sogenannte Prozessluft genutzt, also für die eigentliche Rektifikation verwendet und in die Hochdrucksäule eingespeist. Ein weiterer Teil wird zur Gewinnung von Kälte entspannt, wobei die Kältemenge unabhängig von der Prozessluft eingestellt werden kann. Eine derartige Entkopplung ist jedoch nicht in allen HAP-Verfahren vorgesehen.In HAP processes, the compressed air quantity in the main air compressor can also be decoupled from the process air quantity. In such a case, only a portion of the compressed to the said pressure feed air is used as so-called process air, so used for the actual rectification and fed into the high-pressure column. Another part is relaxed to recover cold, whereby the amount of cold can be adjusted independently of the process air. However, such decoupling is not provided in all HAP methods.

Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Einsatzluft in dem Hauptluftverdichter nur auf den höchsten Betriebsdruck des Destillationssäulensystems, typischerweise also nur den Betriebsdruck der Hochdrucksäule oder geringfügig darüber, verdichtet wird. Ein Teil der Einsatzluft kann daher nach Abkühlung ohne weitere Entspannung in das Destillationssäulensystem eingespeist werden. Nur bestimmte Anteile, die beispielsweise zur zusätzlichen Kälteproduktion oder auch zur Erwärmung flüssiger Ströme (siehe sogleich) benötigt werden, werden in einem oder mehreren Nachverdichtern weiter verdichtet. Derartige Verfahren mit Haupt- und Nachverdichter(n) werden auch als MAC/BAC-Verfahren (engl. Main Air Compressor/Booster Air Compressor) bezeichnet. In einem MAC/BAC-Verfahren wird also nicht die gesamte Einsatzluft, sondern nur ein Teil auf einen Druck deutlich über dem höchsten Betriebsdruck des Destillationssäulensystems verdichtet.Further, methods are known in which the feed air in the main air compressor only to the highest operating pressure of the distillation column system, typically only the operating pressure of the high pressure column or slightly above, is compressed. A portion of the feed air can therefore be fed after cooling without further relaxation in the distillation column system. Only certain proportions, which are required, for example, for additional cooling production or also for heating liquid streams (see below), are further compressed in one or more secondary compressors. Such methods with main and Nachverdichter (s) are also referred to as MAC / BAC (Main Air Compressor / Booster Air Compressor). In a MAC / BAC process, therefore, not all of the feed air, but only a part is compressed to a pressure well above the highest operating pressure of the distillation column system.

Bei der Luftzerlegung kann die sogenannte Innenverdichtung zum Einsatz kommen. Bei der Innenverdichtung wird dem Destillationssäulensystem ein flüssiger Strom entnommen und zumindest zum Teil flüssig auf Druck gebracht. Der flüssig auf Druck gebrachte Strom wird in einem Hauptwärmetauscher der Luftzerlegungsanlage gegen einen Wärmeträger erwärmt und verdampft oder, beim Vorliegen entsprechender Drücke, vom flüssigen in den überkritischen Zustand überführt. Bei dem flüssigen Strom kann es sich insbesondere um flüssigen Sauerstoff, jedoch auch um Stickstoff oder Argon handeln. Die Innenverdichtung wird damit zur Gewinnung entsprechender gasförmiger Druckprodukte eingesetzt. Der Vorteil an Innenverdichtungsverfahren ist unter anderem, dass entsprechende Fluide nicht außerhalb der Luftzerlegungsanlage in gasförmigem Zustand verdichtet werden müssen, was sich häufig als sehr aufwendig erweist und/oder beträchtliche Sicherheitsmaßnahmen erfordert. Auch die Innenverdichtung ist in der eingangs zitierten Fachliteratur beschrieben.In air separation, the so-called internal compression can be used. In the internal compression, a liquid stream is taken from the distillation column system and at least partially brought to liquid pressure. The liquid brought to pressure is heated in a main heat exchanger of the air separation plant against a heat transfer medium and evaporated or, in the presence of appropriate pressures, transferred from the liquid to the supercritical state. The liquid stream may in particular be liquid oxygen, but also nitrogen or argon. The internal compression is thus used to obtain appropriate gaseous printed products. Amongst other things, the advantage of internal compression processes is that corresponding fluids do not have to be compressed outside the air separation plant in a gaseous state, which often proves to be very complicated and / or requires considerable safety measures. The internal compression is described in the literature cited above.

Nachfolgend wird für die Überführung aus dem flüssigen in den überkritischen oder gasförmigen Zustand der Sammelbegriff "Entflüssigung" verwendet. Die Überführung aus dem überkritischen oder gasförmigen in den flüssigen Zustand, deren Produkt eine eindeutig definierte Flüssigkeit ist, wird als "Verflüssigung" bezeichnet.Subsequently, the collective term "liquefaction" is used for the transfer from the liquid to the supercritical or gaseous state. The transition from the supercritical or gaseous to the liquid state, whose product is a clearly defined liquid, is referred to as "liquefaction".

Gegen den zu entflüssigenden Strom wird ein Wärmeträger verflüssigt. Der Wärmeträger wird dabei üblicherweise durch einen Teil der der Luftzerlegungsanlage zugeführten Luft gebildet. Um den flüssig auf Druck gebrachten Strom effizient erwärmen und entflüssigen zu können, muss dieser Wärmeträger aufgrund thermodynamischer Gegebenheiten einen höheren Druck als der flüssig auf Druck gebrachte Strom aufweisen. Daher muss ein entsprechend hoch verdichteter Strom bereitgestellt werden. Dieser wird auch als "Drosselstrom" bezeichnet, weil er herkömmlicherweise mittels eines Entspannungsventils ("Drossel") entspannt, hierdurch zumindest zum Teil entflüssigt und in das verwendete Destillationssäulensystem eingespeist wird.Against the stream to be liquefied, a heat transfer fluid is liquefied. The heat carrier is usually formed by a part of the air separation plant supplied air. In order to efficiently heat and liquefy the stream brought to liquid pressure, this heat transfer medium must have a higher pressure than the liquid that is being pressurized due to thermodynamic conditions. Therefore, a correspondingly high-density power must be provided. This is also referred to as "throttle flow" because it is conventionally expanded by means of a flash valve ("throttle"), thereby at least partially liquefied and fed into the distillation column system used.

Die Herstellung von innenverdichtetem, gasförmigem Sauerstoff mittels HAP-Verfahren ist insbesondere aufgrund des Wegfalls eines Nachverdichters zur Bereitstellung eines entsprechend hoch verdichteten Stroms vergleichsweise kostengünstig und in unterschiedlichen Ausgestaltungen realisierbar. In bestimmten Fällen können sich jedoch MAC/BAC-Verfahren als energetisch günstiger erweisen, was insbesondere auf den Einsatz einer Turbine (statt des herkömmlichen Entspannungsventils) zurückzuführen ist, der der Drosselstrom im flüssigen Zustand bei überkritischem Druck zugeführt und in weiterhin flüssigem Zustand bei unterkritischem Druck entnommen wird. Eine derartige Turbine wird im Rahmen dieser Anmeldung als Dichtfluidexpander bezeichnet (engl. Dense Liquid Expander bzw. Dense Fluid Expander, DLE). Die energetischen Vorteile eines derartigen Dichtfluidexpanders sind ebenfalls in der eingangs zitierten Fachliteratur, beispielsweise Abschnitt 2.2.5.6, "Apparatus", Seite 48 und 49, beschrieben.The production of internally compressed, gaseous oxygen by means of the HAP process is comparatively cost-effective and can be implemented in different embodiments, in particular due to the omission of a secondary compressor for providing a correspondingly highly compressed stream. In certain cases, however, MAC / BAC methods may prove to be more energetically favorable, which is particularly the case the use of a turbine (instead of the conventional expansion valve) is due to which the inductor flow is supplied in the liquid state at supercritical pressure and taken in a further liquid state at subcritical pressure. In the context of this application, such a turbine is referred to as a sealing fluid expander (Dense Liquid Expander or Dense Fluid Expander, DLE). The energetic advantages of such a sealing fluid expander are likewise described in the specialist literature cited at the beginning, for example Section 2.2.5.6, "Apparatus", pages 48 and 49.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die mit den HAP-Verfahren verbundenen niedrigen Investitionskosten mit den Effizienzvorteilen von herkömmlichen MAC/BAC-Verfahren zu kombinieren.The aim of the present invention is to combine the low investment costs associated with HAP processes with the efficiency advantages of conventional MAC / BAC processes.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Einsatzluft in einer Luftzerlegungsanlage sowie eine entsprechende Luftzerlegungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention proposes a method for the cryogenic separation of feed air in an air separation plant and a corresponding air separation plant with the features of the independent claims. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deren Grundlagen und die verwendeten Begriffe erläutert.Before explaining the features and advantages of the present invention, its principles and the terms used will be explained.

Eine "Entspannungsturbine" bzw. "Entspannungsmaschine", die über eine gemeinsame Welle mit weiteren Entspannungsturbinen oder Energiewandlern wie Ölbremsen, Generatoren oder Verdichtern gekoppelt sein kann, ist zur Entspannung eines gasförmigen oder zumindest teilweise flüssigen Stroms eingerichtet. Insbesondere können Entspannungsturbinen zum Einsatz in der vorliegenden Erfindung als Turboexpander ausgebildet sein. Wird ein Verdichter mit einer oder mehreren Entspannungsturbinen angetrieben, jedoch ohne extern, beispielsweise mittels eines Elektromotors, zugeführte Energie, wird der Begriff "turbinengetriebener Verdichter" oder alternativ "Turbinenbooster" verwendet.An "expansion turbine" or "expansion machine", which can be coupled via a common shaft with further expansion turbines or energy converters such as oil brakes, generators or compressors, is set up to relax a gaseous or at least partially liquid stream. In particular, expansion turbines may be designed for use in the present invention as a turboexpander. If a compressor is driven by one or more expansion turbines, but without externally, for example by means of an electric motor, supplied energy, the term "turbine-driven compressor" or alternatively "turbine booster" is used.

Ein "Verdichter" ist eine Vorrichtung, die zum Verdichten wenigstens eines gasförmigen Stroms von wenigstens einem Eingangsdruck, bei dem dieser dem Verdichter zugeführt wird, auf wenigstens einen Enddruck, bei dem dieser dem Verdichter entnommen wird, eingerichtet ist. Ein Verdichter bildet eine bauliche Einheit, die jedoch mehrere "Verdichterstufen" in Form von Kolben-, Schrauben- und/oder Schaufelrad- bzw. Turbinenanordnungen (also Axial- oder Radialverdichterstufen) aufweisen kann. Dies gilt auch insbesondere für den "Haupt(luft)verdichter" einer Luftzerlegungsanlage, der sich dadurch auszeichnet, dass durch diesen die gesamte oder der überwiegende Anteil der in die Luftzerlegungsanlage eingespeisten Luftmenge, also der gesamte Einsatzluftstrom, verdichtet wird. Ein "Nachverdichter", in dem in MAC/BAC-Verfahren ein Teil der im Hauptluftverdichter verdichteten Luftmenge auf einen nochmals höheren Druck gebracht wird, ist häufig ebenfalls mehrstufig ausgebildet. Insbesondere werden entsprechende Verdichterstufen mittels eines gemeinsamen Antriebs, beispielsweise über eine gemeinsame Welle, angetrieben.A "compressor" is a device designed to compress at least one gaseous stream from at least one inlet pressure at which it is fed to the compressor to at least one final pressure at which it is taken from the compressor. A compressor forms a structural unit, which, however, can have a plurality of "compressor stages" in the form of piston, screw and / or Schaufelrad- or turbine assemblies (ie axial or radial compressor stages). This also applies in particular to the "main (air) compressor" of an air separation plant, which is characterized by the fact that all or most of the amount of air fed into the air separation plant, ie the total feed air flow, is compressed by this. A "secondary compressor", in which a part of the air quantity compressed in the main air compressor is brought to an even higher pressure in the MAC / BAC process, is often also of multi-stage design. In particular, corresponding compressor stages are driven by means of a common drive, for example via a common shaft.

Herkömmlicherweise kommen in MAC/BAC-Verfahren Nachverdichter zum Einsatz, die mittels extern zugeführter Energie angetrieben werden, in HAP-Verfahren finden sich derartige Nachverdichter nicht. Turbinenbooster sind jedoch typischerweise in beiden Fällen vorhanden, insbesondere um bei der Entspannung zur Kälteproduktion freiwerdende Wellenleistung sinnvoll nutzen zu können.Conventionally, MAC / BAC processes use recompressors that are driven by externally supplied energy; in HAP processes, such recompressors are not. However, turbine boosters are typically present in both cases, in particular in order to be able to make sensible use of shaft power released during the expansion for cooling purposes.

Ein "Wärmetauscher" dient zur indirekten Übertragung von Wärme zwischen zumindest zwei z.B. im Gegenstrom zueinander geführten Strömen, beispielsweise einem warmen Druckluftstrom und einem oder mehreren kalten Strömen oder einem tiefkalten flüssigen Luftprodukt und einem oder mehreren warmen Strömen. Ein Wärmetauscher kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, z.B. aus einem oder mehreren Plattenwärmetauscherblöcken. Ein Wärmetauscher, beispielsweise auch der in einer Luftzerlegungsanlage eingesetzte "Hauptwärmetauscher", der sich dadurch auszeichnet, dass durch ihn der Hauptanteil der abzukühlenden bzw. zu erwärmenden Ströme abgekühlt bzw. erwärmt wird, weist "Passagen" auf, die als voneinander getrennte Fluidkanäle mit Wärmeaustauschflächen ausgebildet sind.A "heat exchanger" serves to indirectly transfer heat between at least two e.g. in countercurrent flow, such as a warm compressed air stream and one or more cold streams or a cryogenic liquid air product and one or more hot streams. A heat exchanger may be formed from a single or multiple heat exchanger sections connected in parallel and / or in series, e.g. from one or more plate heat exchanger blocks. A heat exchanger, for example, the "main heat exchanger" used in an air separation plant, which is characterized in that the main part of the streams to be cooled or heated to be cooled or heated by him, has "passages", which are as separate fluid channels with heat exchange surfaces are formed.

Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau", wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um das erfinderische Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 1%, 5%, 10%, 20% oder sogar 50% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste, beispielsweise aufgrund von Abkühlungseffekten, ein. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus.The present application uses the terms "pressure level" and "temperature level" to characterize pressures and temperatures, thereby providing for the It should be stated that appropriate pressures and temperatures in a corresponding plant need not be used in the form of exact pressure or temperature values in order to realize the inventive concept. However, such pressures and temperatures typically range in certain ranges that are, for example, ± 1%, 5%, 10%, 20% or even 50% about an average. Corresponding pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap one another. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure drops, for example, due to cooling effects. The same applies to temperature levels.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet eine Luftzerlegungsanlage mit einem Hauptluftverdichter, einem Hauptwärmetauscher und einem Destillationssäulensystem mit einer auf einem ersten Druckniveau betriebenen Niederdrucksäule und einer auf einem zweiten Druckniveau betriebenen Hochdrucksäule. Die genannten und weitere verwendete Druckniveaus sind unten im Detail angegeben.The inventive method uses an air separation plant with a main air compressor, a main heat exchanger and a distillation column system with a operated at a first pressure level low pressure column and operated at a second pressure level high pressure column. The above and other used pressure levels are given below in detail.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Einsatzluftstrom, der die gesamte, der Luftzerlegungsanlage zugeführte Einsatzluft umfasst, in dem Hauptluftverdichter auf ein drittes Druckniveau verdichtet, welches mindestens 2 bar, insbesondere mindestens 4 bar, oberhalb des zweiten Druckniveaus liegt. Das dritte Druckniveau kann beispielsweise auch das Doppelte des zweiten Druckniveaus betragen. Es wird also ein HAP-Verfahren durchgeführt.In the method according to the invention, a feed air stream which comprises the entire feed air supplied to the air separation plant is compressed in the main air compressor to a third pressure level which is at least 2 bar, in particular at least 4 bar, above the second pressure level. The third pressure level may for example also be twice the second pressure level. Thus, a HAP method is performed.

Von dem verdichteten Einsatzluftstrom wird ein erster Anteil mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher abgekühlt und in einer ersten Entspannungsturbine ausgehend von dem dritten Druckniveau entspannt. Unter "mindestens einmal abgekühlt" wird hier und im Folgenden verstanden, dass ein entsprechender Strom vor und/oder nach der Entspannung mindestens einmal zumindest durch einen Abschnitt des Hauptwärmetauschers geführt wird.From the compressed feed air stream, a first portion is cooled at least once in the main heat exchanger and expanded in a first expansion turbine, starting from the third pressure level. By "cooled at least once" is understood here and below that a corresponding current before and / or after the relaxation at least once at least through a section of the main heat exchanger is performed.

Ein zweiter Anteil wird ähnlich behandelt, d.h. ebenfalls mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher abgekühlt und in einer zweiten Entspannungsturbine ausgehend von dem dritten Druckniveau entspannt. Bei dem zweiten Anteil handelt es sich um den sogenannten Turbinenstrom, seine Entspannung erfolgt, um in einer entsprechenden Anlage zusätzliche Kälte bereitstellen und diese regeln zu können.A second portion is treated similarly, ie also cooled at least once in the main heat exchanger and starting in a second expansion turbine relaxed from the third pressure level. The second part is the so-called turbine flow, its relaxation takes place in order to provide additional cooling in a corresponding system and to be able to regulate this.

Ein dritter Anteil wird auf ein viertes Druckniveau weiter verdichtet und dann ebenfalls mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher abgekühlt und ausgehend von dem vierten Druckniveau entspannt. Bei dem dritten Anteil handelt es sich um den sogenannten Drosselstrom, der, wie zuvor erläutert, insbesondere die Innenverdichtung ermöglicht.A third portion is further compressed to a fourth pressure level and then also cooled at least once in the main heat exchanger and expanded from the fourth pressure level. The third portion is the so-called inductor flow, which, as explained above, in particular allows internal compression.

Luft des ersten Anteils und/oder des zweiten Anteils und/oder des dritten Anteils wird anschließend auf dem ersten und/oder auf dem zweiten Druckniveau in das Destillationssäulensystem eingespeist. Typischerweise wird dabei die gesamte Luft des ersten Anteils auf dem zweiten Druckniveau in die Hochdrucksäule eingespeist. Die gesamte oder ein Teil der Luft des zweiten Anteils kann auf dem ersten Druckniveau in die Niederdrucksäule und/oder auf dem zweiten Druckniveau in die Hochdrucksäule eingespeist werden. Entsprechendes gilt für den dritten Anteil.Air of the first portion and / or the second portion and / or the third portion is then fed at the first and / or at the second pressure level in the distillation column system. Typically, the entire air of the first portion is fed to the second pressure level in the high-pressure column. All or part of the air of the second portion may be fed to the low pressure column at the first pressure level and / or to the high pressure column at the second pressure level. The same applies to the third share.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Kombination eines HAP-Verfahrens verbunden mit der energetischen Effizienz eines MAC/BAC-Verfahrens sowohl hinsichtlich der Erstellungs- als auch hinsichtlich der Betriebskosten einer Luftzerlegungsanlage besonders vorteilhaft ist. Wie erläutert, ist insbesondere der Einsatz eines Dichtfluidexpanders aus energetischer Sicht (also hinsichtlich der Betriebskosten) besonders günstig, wohingegen der Einsatz eines HAP-Verfahrens geringe Erstellungskosten ermöglicht. Der Einsatz eines Dichtfluidexpanders ist jedoch in herkömmlichen HAP-Verfahren nicht vorteilhaft, weil die durch einen Dichtfluidexpander erzielbare Energieeinsparung an die an dem Dichtfluidexpander auftretende Druckdifferenz gekoppelt ist. Bei geringeren Eintrittsdrücken und damit geringeren Druckdifferenzen ist der Einsatz insgesamt weniger lohnend. Auch die durch die erhöhten Drücke eines MAC/BAC-Verfahrens verbesserten Q,T-Profile lassen sich herkömmlicherweise mittels eines HAP-Verfahrens nicht erreichen.The present invention is based on the recognition that a combination of a HAP process associated with the energy efficiency of a MAC / BAC process is particularly advantageous both in terms of the creation and in the operating costs of an air separation plant. As explained, in particular the use of a sealing fluid expander from an energetic point of view (ie in terms of operating costs) is particularly favorable, whereas the use of a HAP method allows low creation costs. However, the use of a sealing fluid expander is not advantageous in conventional HAP processes because the energy saving achievable by a sealing fluid expander is coupled to the pressure difference occurring at the sealing fluid expander. At lower inlet pressures and thus lower pressure differences, the use is less rewarding overall. Also, improved by the increased pressures of a MAC / BAC process Q, T-profiles can not be conventionally achieved by a HAP method.

Bei HAP-Verfahren ist der Enddruck des Hauptluftverdichters (hier also das "dritte Druckniveau") sowohl von den Innenverdichtungsdrücken, also den Drücken der mittels Innenverdichtung bereitzustellenden gasförmigen Luftprodukte, als auch von der Menge der zu gewinnenden flüssigen Luftprodukte abhängig. Erstere Abhängigkeit ergibt sich aus der im Wesentlichen durch den Druck eingestellten Verdampfungskapazität eines entsprechenden Stroms, letztere aus der durch die Entnahme der flüssigen Luftprodukte "entzogenen" Kältemenge, die durch Entspannung eines weiteren Stroms ausgeglichen werden muss.In HAP process, the final pressure of the main air compressor (in this case the "third pressure level") is determined both by the internal compression pressures, ie the pressures of the gaseous air products to be provided by internal compression, and by the amount of liquid air products to be extracted. The first dependence results from the vaporization capacity of a corresponding stream, which is essentially set by the pressure, the latter from the amount of cold "withdrawn" by the removal of the liquid air products, which must be compensated for by relaxation of another stream.

Da die Luftmenge des Einsatzluftstroms, also die Luftmenge der gesamten, durch den Hauptluftverdichter verdichteten Einsatzluft, durch die Menge der erzeugten Luftprodukte festgelegt ist, kann der Anlage aber nur über eine Variation des Enddrucks des Hauptluftverdichters mehr oder weniger Exergie zugeführt werden. Aufgrund technisch-ökonomischer Grenzen (eingesetzte Rohrklassen) ist dieser typischerweise auf ca. 23 bar limitiert.Since the amount of air of the feed air stream, that is, the amount of air of the entire, compressed by the main air compressor feed air is determined by the amount of air products generated, but the system can be fed more or less exergy only via a variation of the discharge pressure of the main air compressor. Due to technical-economical limits (used pipe classes) this is typically limited to approx. 23 bar.

Unter diesen Randbedingungen kann in herkömmlichen HAP-Verfahren kein ausreichender Druck zur Verfügung gestellt werden, der den Einsatz einer Flüssigturbine vorteilhaft erscheinen lässt. Wie erwähnt, ist der Einsatz einer Flüssigturbine nur dann technisch vorteilhaft, wenn hierüber eine ausreichende Druckdifferenz erzielt werden kann.Under these conditions, sufficient pressure can not be provided in conventional HAP processes which makes the use of a liquid turbine appear advantageous. As mentioned, the use of a liquid turbine is only technically advantageous if a sufficient pressure difference can be achieved over this.

Die vorliegende Erfindung schlägt daher vor, den dritten Anteil nacheinander in einem Nachverdichter, einem ersten Turbinenbooster und einem zweiten Turbinenbooster auf das vierte Druckniveau weiter zu verdichten. Es werden also statt den üblichen maximal zwei Verdichtungsschritten, die typischerweise durch zwei Turbinenbooster realisiert sind, zumindest drei Verdichtungsschritte eingesetzt, von denen zwei durch jeweils einen Turbinenbooster und einer durch einen Nachverdichter realisiert werden. Hierdurch kann ein deutlich höheres viertes Druckniveau erzielt werden.The present invention therefore proposes to further densify the third portion successively in a booster compressor, a first turbine booster and a second turbine booster to the fourth pressure level. Thus, instead of the usual maximum of two compression steps, which are typically realized by two turbine boosters, at least three compression steps are used, two of which are implemented by a respective turbine booster and one by a secondary compressor. As a result, a significantly higher fourth pressure level can be achieved.

Wie erwähnt, kommen herkömmlicherweise zwar in MAC/BAC-Verfahren, jedoch nicht in HAP-Verfahren, Nachverdichter zum Einsatz, die mittels extern zugeführter Energie angetrieben werden. Die vorliegende Erfindung schlägt jedoch ebendies vor. Bei dem im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Nachverdichter handelt es sich um einen mit externer Energie angetriebenen Verdichter, der also nicht oder zumindest nicht ausschließlich durch Entspannung eines zuvor in der Luftzerlegungsanlage selbst verdichteten Fluids angetrieben wird. Zu den unterschiedlichen Möglichkeiten, einen erfindungsgemäß bereitgestellten Nachverdichter mit externer Energie anzutreiben, sei auf die Erläuterungen unten verwiesen.As mentioned, although in MAC / BAC processes, but not in HAP processes, recompressors which are driven by externally supplied energy are conventionally used. However, the present invention proposes the same. The booster used in the context of the present invention is a compressor driven by external energy, which is thus not or at least not exclusively driven by expansion of a fluid which has previously been compressed in the air separation plant. To the different possibilities, one In accordance with the invention, to drive additional compressors with external energy, reference is made to the explanations below.

Die Erfindung ermöglicht durch die genannte Verdichtung eine Bereitstellung des dritten Anteils (Drosselstrom) auf einem deutlich erhöhten vierten Druckniveau, das den Einsatz eines Dichtfluidexpanders energetisch sinnvoll macht. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, zum Entspannen des dritten Anteils einen entsprechenden Dichtfluidexpander zu verwenden, dem der dritte Anteil in flüssigem Zustand und auf dem vierten (überkritischen) Druckniveau zugeführt wird.The invention makes it possible by the said compression to provide the third portion (throttle flow) at a significantly increased fourth pressure level, which makes the use of a sealing fluid expander energetically meaningful. Therefore, it is provided according to the invention to use a corresponding Dichtfluidexpander to relax the third portion to which the third portion is supplied in the liquid state and at the fourth (supercritical) pressure level.

Der dritte Anteil (Drosselstrom) kann dem zweiten Turbinenbooster insbesondere je nach der Menge des oder der flüssigen Luftprodukte, die in einer entsprechenden Luftzerlegungsanlage gewonnen und dieser entnommen werden sollen, auf unterschiedlichen Temperaturniveaus zugeführt werden.The third portion (throttle flow) may be supplied to the second turbine booster in particular depending on the amount of liquid or liquid products that are obtained in a corresponding air separation plant and to be removed, at different temperature levels.

Für eine Bereitstellung größerer Mengen eines oder mehrerer flüssiger Luftprodukte hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den dritten Anteil dem ersten Turbinenbooster auf einem Temperaturniveau von 0 bis 50 °C und dem zweiten Turbinenbooster auf einem Temperaturniveau von -40 bis 50 °C zuzuführen. Der zweite Turbinenbooster ist daher kein typischer Kaltverdichter, also kein "kalter" Turbinenbooster. Zwar wird diesem der dritte Anteil (Drosselstrom) ggf. deutlich unterhalb der Umgebungstemperatur zugeführt, stromab des zweiten Turbinenboosters liegt seine Temperatur jedoch oberhalb der Umgebungstemperatur.For a provision of larger amounts of one or more liquid air products, it has proven to be particularly advantageous to supply the third portion of the first turbine booster at a temperature level of 0 to 50 ° C and the second turbine booster at a temperature level of -40 to 50 ° C. The second turbine booster is therefore not a typical cold compressor, so no "cold" turbine booster. Although this is the third portion (throttle current) possibly supplied well below the ambient temperature, downstream of the second turbine booster, however, its temperature is above the ambient temperature.

Sollen einer entsprechenden Luftzerlegungsanlage größere Mengen von Luftprodukten flüssig entnommen werden, sind "kalte" Turbinenbooster weniger vorteilhaft, weil die gesamte zur Verfügung stehende Kälteleistung zur Bereitstellung dieser flüssigen Luftprodukte verwendet wird. Ein kalter Turbinenbooster trägt aber unvermeidlich Wärme in das System ein, da die Verdichtungswärme aus dem verdichteten Strom typischerweise nicht in einem Nachkühler, sondern nur im Hauptwärmetauscher, verbunden mit einem entsprechendem Wärmeeintrag, abgeführt werden kann. Ein bei höheren Eintrittstemperaturen betriebener Turbinenbooster, bei dem der verdichtete Strom deutlich höhere Temperaturen aufweist als beispielsweise vorhandenes Kühlwasser, ermöglicht eine effektive Wärmeabfuhr in einem üblichen Nachkühler. Durch das Abführen der Verdichtungswärme stromab des zweiten Turbinenboosters ist die Verdichtung in diesem weitgehend wärmeneutral, da die Verdichtungsarbeit hier durch den Nachkühler kompensiert wird.If a corresponding air separation plant larger quantities of air products are removed liquid, "cold" turbine boosters are less advantageous because the entire available cooling capacity is used to provide these liquid air products. However, a cold turbine booster inevitably introduces heat into the system since the heat of compression from the compressed stream typically can not be dissipated in an aftercooler, but only in the main heat exchanger, coupled with a corresponding input of heat. A turbine booster operated at higher inlet temperatures, in which the compressed stream has significantly higher temperatures than, for example, existing cooling water, enables effective heat removal in a conventional aftercooler. By dissipating the heat of compression downstream of the second turbine booster is the compression in this largely neutral in terms of heat, since the compression work is compensated here by the aftercooler.

Insgesamt erlaubt die Verwendung eines bei den erwähnten höheren Eintrittstemperaturen betriebenen zweiten Turbinenboosters daher eine Entnahme einer vergleichsweise großen Menge von 3 bis 10 Mol.-% des Einsatzluftstroms in Form von flüssigen Luftprodukten, beispielsweise flüssigem Sauerstoff (LOX), flüssigem Stickstoff (LIN) und/oder flüssigem Argon (LAR).Overall, the use of a second turbine booster operated at the above-mentioned higher inlet temperatures therefore makes it possible to take off a comparatively large amount of from 3 to 10 mol% of the feed air stream in the form of liquid air products, for example liquid oxygen (LOX), liquid nitrogen (LIN) and / or liquid argon (LAR).

Für eine Luftzerlegungsanlage, die hingegen überwiegend oder ausschließlich gasförmige Luftprodukte bereitstellen soll (die aber auch beispielsweise mittels Innenverdichtungsverfahren aus flüssigen Zwischenprodukten gewonnen werden können), ist es hingegen vorteilhaft, den dritten Anteil dem ersten Turbinenbooster auf einem Temperaturniveau von 0 bis 50 °C und dem zweiten Turbinenbooster auf einem Temperaturniveau von -140 bis -20 °C zuzuführen. Der zweite Turbinenbooster ist in diesem Fall ein typischer Kaltverdichter, also ein "kalter" Turbinenbooster. Diesem wird der dritte Anteil (Drosselstrom) unterhalb der Umgebungstemperatur zugeführt, stromab des zweiten Turbinenboosters liegt seine Temperatur weiterhin (deutlich) unterhalb der Umgebungstemperatur. Die Temperatur des in dem zweiten Turbinenboosters verdichteten dritten Anteils kann direkt stromab des zweiten Turbinenboosters beispielsweise bei -90 bis 20 °C liegen.For an air separation plant, however, the predominantly or exclusively provide gaseous air products (but can also be obtained, for example by means of internal compression of liquid intermediates), it is advantageous to the third portion of the first turbine booster at a temperature level of 0 to 50 ° C and the second turbine booster at a temperature level of -140 to -20 ° C supply. The second turbine booster is in this case a typical cold compressor, so a "cold" turbine booster. This is the third portion (inductor current) supplied below the ambient temperature, downstream of the second turbine booster, its temperature is still (significantly) below the ambient temperature. The temperature of the third portion compressed in the second turbine booster may be, for example, at -90 to 20 ° C. directly downstream of the second turbine booster.

Ein kalter Turbinenbooster trägt Wärme in das System ein, da die Verdichtungswärme aus dem verdichteten Strom typischerweise nicht in einem Nachkühler, der mit Kühlwasser betrieben wird, sondern nur im Hauptwärmetauscher selbst, verbunden mit einem entsprechenden Wärmeeintrag, abgeführt wird. Ein kalter Turbinenbooster ermöglicht durch diesen im vorliegenden Fall gewollten Wärmeeintrag eine besonders gute Erwärmung und Entflüssigung von Innenverdichtungsprodukten und eignet sich für Luftzerlegungsanlagen zur Erzeugung großer Mengen entsprechender gasförmiger Druckprodukte und vergleichsweise geringer Mengen an flüssigen Luftprodukten.A cold turbine booster adds heat to the system because the heat of compression from the compressed stream is typically not dissipated in an aftercooler operating with cooling water but only in the main heat exchanger itself, with associated heat input. By means of this heat input, which is intended in the present case, a cold turbine booster permits particularly good heating and liquefaction of internal compression products and is suitable for air separation plants for generating large quantities of corresponding gaseous printed products and comparatively small amounts of liquid air products.

Insgesamt erlaubt die Verwendung eines bei den erwähnten niedrigen Eintrittstemperaturen betriebenen zweiten Turbinenboosters daher eine Entnahme einer vergleichsweise geringen Menge von bis zu 3 Mol.-% des Einsatzluftstroms in Form von flüssigen Luftprodukten, beispielsweise flüssigem Sauerstoff (LOX), flüssigem Stickstoff (LIN) und/oder flüssigem Argon (LAR).
Die Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, die genannten Turbinenbooster jeweils mit einer der Entspannungsturbinen anzutreiben, beispielsweise den ersten Turbinenbooster mit der zweiten Entspannungsturbine und den zweiten Turbinenbooster mit der ersten Entspannungsturbine.
Overall, therefore, the use of a second turbine booster operated at the mentioned low inlet temperatures permits removal of a comparatively small amount of up to 3 mol% of the feed air stream in Form of liquid air products, for example liquid oxygen (LOX), liquid nitrogen (LIN) and / or liquid argon (LAR).
The invention advantageously provides for driving the turbine boosters in each case with one of the expansion turbines, for example, the first turbine booster with the second expansion turbine and the second turbine booster with the first expansion turbine.

Der zusätzlich zur Verdichtung des dritten Anteils (Drosselstrom) eingesetzte Nachverdichter wird hingegen mit externer Energie angetrieben, also nicht über zugeordnete Entspannungsturbinen, die jeweils Luftanteile des Einsatzluftstroms entspannen. Vorteilhaft kann beispielsweise sein, den Nachverdichter mit Hochdruckfluid und/oder elektrisch und/oder zusammen mit einer Verdichterstufe des Hauptluftverdichters anzutreiben. In letzterem Fall sind zumindest eine Verdichterstufe des Hauptluftverdichters und zumindest eine Verdichterstufe des Nachverdichters beispielsweise auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Auch ein Einsatz mehrerer entsprechender Maßnahmen gleichzeitig kann erfolgen.The additional compressor used in addition to the compression of the third portion (throttle flow), however, is driven by external energy, so not via associated expansion turbines, each relax the air portions of the feed air stream. It can be advantageous, for example, to drive the secondary compressor with high-pressure fluid and / or electrically and / or together with a compressor stage of the main air compressor. In the latter case, at least one compressor stage of the main air compressor and at least one compressor stage of the secondary compressor are arranged, for example, on a common shaft. Even a use of several appropriate measures can be done simultaneously.

Besonders vorteilhaft ist es, den dritten Anteil vor und nach dem weiteren Verdichten in dem zweiten Turbinenbooster in dem Hauptwärmetauscher abzukühlen. Der dritte Anteil wird dem Hauptwärmetauscher dabei auf geeigneten Temperaturniveaus entnommen bzw. zugeführt. Wie erläutert, kann ferner in Fällen, in denen der zweite Turbinenbooster bei den erwähnten höheren Temperaturen betrieben wird, eine zusätzliche Nachkühlung stromab des zweiten Turbinenboosters und vor einer erneuten Einspeisung in den Hauptwärmetauscher vorgesehen sein. Wird dagegen der zweite Turbinenbooster bei den erwähnten geringeren Temperaturen betrieben, ist dies, wie erläutert, nicht der Fall.It is particularly advantageous to cool the third portion before and after the further compression in the second turbine booster in the main heat exchanger. The third portion is taken from or fed to the main heat exchanger at appropriate temperature levels. As explained above, in cases where the second turbine booster is operated at the higher temperatures mentioned, additional after-cooling may be provided downstream of the second turbine booster and before being reintroduced into the main heat exchanger. If, however, the second turbine booster operated at the lower temperatures mentioned, this is, as explained, not the case.

Die Abkühlung in dem Hauptwärmetauscher nach dem Nachverdichten in dem zweiten Turbinenbooster erfolgt dabei vorteilhafterweise von einem Temperaturniveau, das sich nach der Ein- und Austrittstemperatur des zweiten Turbinenboosters und einer möglichen Nachkühlung richtet, also von beispielsweise 10 bis 50 °C oder -90 bis 20 °C auf ein Temperaturniveau von -140 bis -180 °C.The cooling in the main heat exchanger after the recompression in the second turbine booster is advantageously carried out by a temperature level that depends on the inlet and outlet temperature of the second turbine booster and a possible aftercooling, ie, for example, 10 to 50 ° C or -90 to 20 ° C to a temperature level of -140 to -180 ° C.

Vorteilhaft kann auch sein, wenn der erste Anteil vor dem Entspannen in der ersten Entspannungsturbine in dem Hauptwärmetauscher auf ein Temperaturniveau von 0 bis -150 °C abgekühlt wird. Vorteilhafterweise wird der erste Anteil nach dem Entspannen in der ersten Entspannungsturbine in dem Hauptwärmetauscher auf ein Temperaturniveau von -130 bis -180 °C abgekühlt. Mit anderen Worten wird der erste Anteil nach der Entspannung in der ersten Entspannungsturbine also nochmals durch den Hauptwärmetauscher geführt.It may also be advantageous if the first portion before relaxing in the first expansion turbine in the main heat exchanger to a temperature level of 0 to -150 ° C is cooled. Advantageously, the first portion is cooled to a temperature level of -130 to -180 ° C after relaxing in the first expansion turbine in the main heat exchanger. In other words, after the expansion in the first expansion turbine, the first portion is again passed through the main heat exchanger.

Der zweite Anteil wird vorteilhafterweise vor dem Entspannen in der zweiten Entspannungsturbine in dem Hauptwärmetauscher auf ein Temperaturniveau von -50 bis -150 °C abgekühlt.The second portion is advantageously cooled to a temperature level of -50 to -150 ° C before relaxing in the second expansion turbine in the main heat exchanger.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beträgt vorteilhafterweise das erste Druckniveau 1 bis 2 bar und/oder das zweite Druckniveau 5 bis 6 bar und/oder das dritte Druckniveau 8 bis 23 bar und/oder das vierte Druckniveau 50 bis 70 bar Absolutdruck, wenn der zweite Turbinenbooster bei den erwähnten höheren Temperaturen betrieben wird. Wird der zweite Turbinenbooster bei den erwähnten niedrigeren Temperaturen betrieben, beträgt vorteilhafterweise das erste Druckniveau 1 bis 2 bar und/oder das zweite Druckniveau 5 bis 6 bar und/oder das dritte Druckniveau 8 bis 23 bar und/oder das vierte Druckniveau 50 bis 70 bar Absolutdruck. Das dritte Druckniveau lässt sich dabei jeweils noch mit üblichen HAP-Hauptluftverdichtern erreichen, das vierte, insbesondere mit Hilfe des genannten Nachverdichters erzielte Druckniveau ermöglicht den Einsatz eines Dichtfluidexpanders. Das vierte Druckniveau liegt dabei bei überkritischem Druck.In the context of the present invention is advantageously the first pressure level 1 to 2 bar and / or the second pressure level 5 to 6 bar and / or the third pressure level 8 to 23 bar and / or the fourth pressure level 50 to 70 bar absolute pressure, if the second turbine booster is operated at the higher temperatures mentioned. If the second turbine booster is operated at the lower temperatures mentioned, the first pressure level is advantageously 1 to 2 bar and / or the second pressure level 5 to 6 bar and / or the third pressure level 8 to 23 bar and / or the fourth pressure level 50 to 70 bar absolute pressure. The third pressure level can be achieved in each case with conventional HAP main air compressors, the fourth, in particular achieved with the help of said compressor the pressure level allows the use of a Dichtfluidexpanders. The fourth pressure level is at supercritical pressure.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es insbesondere, dem Destillationssäulensystem zumindest ein flüssiges Luftprodukt zu entnehmen, flüssig mit Druck zu beaufschlagen, in dem Hauptwärmetauscher zu verdampfen oder in den überkritischen Zustand zu überführen (zu "entflüssigen") und als wenigstens ein Innenverdichtungsprodukt aus der Luftzerlegungsanlage auszuführen, also wie mehrfach erwähnt zum Einsatz mit einem Innenverdichtungsverfahren.The process according to the invention makes it possible, in particular, to remove at least one liquid air product from the distillation column system, to pressurize it in the main heat exchanger or to convert it into the supercritical state (to "liquefy") and to carry out at least one internal compression product from the air separation plant. So as mentioned several times for use with a Innenverdichtungsverfahren.

Das wenigstens eine Innenverdichtungsprodukt kann bei einem Druck von 6 bar bis 100 bar aus der Luftzerlegungsanlage ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aufgrund des zusätzlichen, oben erläuterten Wärmeeintrags insbesondere zur Bereitstellung von Innenverdichtungsprodukten bei vergleichsweise hohem Druck, d.h. bei mindestens 30 bar, wenn der zweite Turbinenbooster bei den erwähnten geringeren Temperaturen betrieben wird.The at least one internal compression product can be carried out at a pressure of 6 bar to 100 bar from the air separation plant. Due to the additional heat input explained above, the method according to the invention is particularly suitable for providing internal compaction products in comparison high pressure, ie at least 30 bar, when the second turbine booster is operated at the mentioned lower temperatures.

Zu den Merkmalen der erfindungsgemäßen Luftzerlegungsanlage sei auf den entsprechenden Vorrichtungsanspruch verwiesen. Eine derartige Luftzerlegungsanlage weist insbesondere sämtliche Mittel auf, die sie zur Durchführung eines zuvor erläuterten Verfahrens befähigen. Auf die Merkmale und Vorteile, die zuvor erläutert wurden, wird daher ausdrücklich verwiesen.For the features of the air separation plant according to the invention, reference is made to the corresponding device claim. In particular, such an air separation plant has all the means which enable it to carry out a previously explained method. The features and advantages discussed above are therefore expressly referred to.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which show preferred embodiments of the invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

  • Figur 1 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Anlagendiagramms.
  • Figur 2 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Anlagendiagramms.
Short description of the drawing
  • FIG. 1 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in the form of a schematic diagram of the system.
  • FIG. 2 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in the form of a schematic diagram of the system.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In Figur 1 ist eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Der Luftzerlegungsanlage 100 wird Einsatzluft (AIR) in Form eines Einsatzluftstroms a zugeführt, durch ein Filter 1 vorgereinigt und anschließend einem Hauptluftverdichter 2 zugeführt. Der Hauptluftverdichter 2 ist stark schematisiert veranschaulicht. Der Hauptluftverdichter 2 verfügt typischerweise über mehrere Verdichterstufen, die über eine gemeinsame Welle mit einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben werden können.In FIG. 1 an air separation plant according to a particularly preferred embodiment of the invention is shown schematically and designated 100 in total. The air separation plant 100 is supplied to feed air (AIR) in the form of an input air flow a, pre-cleaned by a filter 1 and then fed to a main air compressor 2. The main air compressor 2 is illustrated very schematically. The main air compressor 2 typically has a plurality of compressor stages, which can be driven via a common shaft with one or more electric motors.

Stromab des Hauptluftverdichters 2 wird der in diesem verdichtete Einsatzluftstrom a, bei dem es sich hier um die gesamte, in der Luftzerlegungsanlage 100 behandelte Einsatzluft handelt, einer nicht dargestellten Reinigungseinrichtung 3 zugeführt und dort beispielsweise von Restfeuchtigkeit und Kohlendioxid befreit. Es wird ein verdichteter (und aufgereinigter) Einsatzluftstrom b erhalten, der stromab der Reinigungseinrichtung 3 auf einem Druckniveau von beispielsweise 15 bis 23 bar, im Rahmen dieser Anmeldung als drittes Druckniveau bezeichnet, vorliegt. Das dritte Druckniveau liegt im dargestellten Beispiel deutlich über dem Betriebsdruck einer typischen Hochdrucksäule einer Luftzerlegungsanlage, wie eingangs erläutert. Es handelt sich damit um ein HAP-Verfahren.Downstream of the main air compressor 2 is compressed in this compressed feed air flow a, which is here the entire, in the air separation plant treated feed air 100, a cleaning device 3, not shown, and there free of residual moisture and carbon dioxide, for example. It will be a compressed (and purified) feed air stream b obtained downstream of the cleaning device 3 at a pressure level of, for example, 15 to 23 bar, referred to in this application as the third pressure level, is present. The third pressure level in the illustrated example is well above the operating pressure of a typical high-pressure column of an air separation plant, as explained above. This is a HAP procedure.

Der Einsatzluftstrom b wird nacheinander in die Ströme c, d und e aufgeteilt. Der Strom c wird im Rahmen dieser Anmeldung als erster Anteil, der Strom d als zweiter Anteil und der Strom e als dritter Anteil des Einsatzluftstroms b bezeichnet.The feed air stream b is successively divided into the streams c, d and e. In the context of this application, the current c is referred to as the first portion, the current d as the second portion, and the current e as the third portion of the feed air flow b.

Die Ströme c und d werden getrennt voneinander warmseitig einem Hauptwärmetauscher 4 der Luftzerlegungsanlage 100 zugeführt und diesem auf unterschiedlichen Zwischentemperaturniveaus wieder entnommen. Der Strom c wird nach der Entnahme aus dem Hauptwärmetauscher 4 in einer Entspannungsturbine 5, die im Rahmen dieser Anmeldung als erste Entspannungsturbine bezeichnet wird, auf ein Druckniveau von beispielsweise 5 bis 6 bar, das im Rahmen dieser Anmeldung als zweites Druckniveau bezeichnet wird, entspannt, und nochmals durch einen Abschnitt des Hauptwärmetauschers 4 geführt. Der Strom d wird nach der Entnahme aus dem Hauptwärmetauscher 4 in einer Entspannungsturbine 6, die im Rahmen dieser Anmeldung als zweite Entspannungsturbine bezeichnet wird, ebenfalls auf das zweite Druckniveau entspannt.The streams c and d are separated from each other warmly supplied to a main heat exchanger 4 of the air separation plant 100 and this removed again at different intermediate temperature levels. The stream c is after removal from the main heat exchanger 4 in an expansion turbine 5, which is referred to in the context of this application as the first expansion turbine to a pressure level of for example 5 to 6 bar, which is referred to in the context of this application as a second pressure level, relaxed, and again passed through a section of the main heat exchanger 4. The stream d is also released to the second pressure level after removal from the main heat exchanger 4 in an expansion turbine 6, which is referred to in the context of this application as a second expansion turbine.

Bei dem Strom e handelt es sich um den sogenannten Drosselstrom, der insbesondere die Innenverdichtung ermöglicht. Der Strom e wird hierzu zunächst in einem Nachverdichter 7 und anschließend in zwei Turbinenboostern, die jeweils durch die erste Entspannungsturbine 5 und die zweite Entspannungsturbine 6 angetrieben werden (nicht gesondert bezeichnet), nachverdichtet. Der durch die zweite Entspannungsturbine 6 angetriebene Turbinenbooster wird hier als erster Turbinenbooster, der durch die erste Entspannungsturbine 5 angetriebene Turbinenbooster hingegen als zweiter Turbinenbooster bezeichnet. Grundsätzlich kann die Zuordnung der Turbinenbooster zu den Entspannungsturbinen 5, 6 auch umgekehrt sein. Die Nachverdichtung erfolgt auf ein Druckniveau von beispielsweise 50 bis 70 bar, das im Rahmen dieser Anmeldung als viertes Druckniveau bezeichnet wird. Stromab des Nachverdichters 7 und stromauf der Turbinenbooster liegt der Strom e auf einem Druckniveau von beispielsweise 26 bis 36 bar vor. Der Nachverdichter 7 wird mit externer Energie, d.h. nicht durch eine Entspannung von verdichteten Luftanteilen des Einsatzluftstroms b, angetrieben.The current e is the so-called inductor current, which in particular enables internal compression. The current e is for this purpose first in a booster 7 and then in two turbine booster, which are each driven by the first expansion turbine 5 and the second expansion turbine 6 (not separately designated), re-compressed. The turbine booster driven by the second expansion turbine 6 is referred to here as the first turbine booster, whereas the turbine booster driven by the first expansion turbine 5 is referred to as the second turbine booster. In principle, the assignment of the turbine boosters to the expansion turbines 5, 6 can also be reversed. The recompression takes place at a pressure level of for example 50 to 70 bar, which is referred to in the context of this application as the fourth pressure level. Downstream of the booster 7 and upstream of the turbine booster is the power e at a pressure level of for example 26 to 36 bar. The secondary compressor 7 is driven by external energy, ie not by a relaxation of compressed air portions of the feed air stream b.

Nach den Nachverdichtungsschritten in den zwei Turbinenboostern wird der Strom e jeweils in nicht gesondert bezeichneten Nachkühlern der Turbinenbooster auf eine Temperatur rückgekühlt, die etwa der Kühlwassertemperatur entspricht. Eine weitere Abkühlung erfolgt wie dargestellt mittels des Hauptwärmetauschers 4 je nach Bedarf. Auf dem vierten Druckniveau wird der Strom e also nochmals durch einen Nachkühler und danach durch den Hauptwärmetauscher 4 geführt und anschließend in einem Dichtfluidexpander 8 entspannt. Das vierte Druckniveau liegt deutlich oberhalb des kritischen Drucks für Stickstoff und oberhalb des kritischen Drucks für Sauerstoff.After the recompression steps in the two turbine boosters, the current e is recooled in each case in non-separately designated aftercoolers of the turbine boosters to a temperature which corresponds approximately to the cooling water temperature. A further cooling takes place as shown by means of the main heat exchanger 4 as needed. At the fourth pressure level, the current e is thus again passed through an aftercooler and then through the main heat exchanger 4 and then expanded in a sealing fluid expander 8. The fourth pressure level is well above the critical pressure for nitrogen and above the critical pressure for oxygen.

Nach der Abkühlung in dem Hauptwärmetauscher 4 und stromauf des Dichtfluidexpanders 8 befindet sich der Strom e in flüssigem Zustand bei überkritischem Druck. Der Dichtfluidexpander 8 ist beispielsweise mit einem Generator oder einer Ölbremse gekoppelt (ohne Bezeichnung). Nach der Entspannung liegt der Strom e hier auf dem zweiten Druckniveau vor. Er ist weiterhin flüssig, befindet sich jedoch auf einem unterkritischen Druck.After cooling in the main heat exchanger 4 and upstream of the sealing fluid expander 8, the flow e is in the liquid state at supercritical pressure. The sealing fluid expander 8 is coupled, for example, with a generator or an oil brake (without designation). After relaxation, the current e is here at the second pressure level. He is still liquid, but is at a subcritical pressure.

Das Destillationssäulensystem 10 ist stark vereinfacht gezeigt. Es umfasst zumindest eine auf einem Druckniveau von 1 bis 2 bar (hier als erstes Druckniveau bezeichnet) betriebene Niederdrucksäule 11 und eine auf dem zweiten Druckniveau betriebene Hochdrucksäule 12 eines Doppelsäulensystems, in dem die Niederdrucksäule 11 und die Hochdrucksäule 12 über einen Hauptkondensator 13 in wärmetauschender Verbindung stehen. Auf die konkrete Darstellung von die Niederdrucksäule 11 und die Hochdrucksäule 12 speisenden und diese und den Hauptkondensator 13 verbindenden Leitungen, Ventilen, Pumpen, weiteren Wärmetauschern und dergleichen wurde der Übersichtlichkeit halber verzichtet.The distillation column system 10 is shown greatly simplified. It comprises at least one at a pressure level of 1 to 2 bar (referred to here as the first pressure level) operated low pressure column 11 and operated at the second pressure level high pressure column 12 of a double column system in which the low pressure column 11 and the high pressure column 12 via a main condenser 13 in heat exchanging connection stand. On the specific presentation of the low pressure column 11 and the high pressure column 12 feeding and connecting them and the main capacitor 13 lines, valves, pumps, other heat exchangers and the like has been omitted for clarity.

Die Ströme c, d und e werden im dargestellten Beispiel in die Hochdrucksäule 12 eingespeist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, beispielsweise den Strom d und/oder den Strom e nach entsprechender Entspannung in die Niederdrucksäule 11 und/oder Anteile nicht in das Destillationssäulensystem einzuspeisen.The streams c, d and e are fed into the high pressure column 12 in the example shown. However, it can also be provided, for example, not to feed the stream d and / or the stream e into the distillation column system after appropriate expansion into the low-pressure column 11 and / or portions.

Dem Destillationssäulensystem 10 können im dargestellten Beispiel die Ströme f, g und h entnommen werden. Die Luftzerlegungsanlage 100 ist zur Durchführung eines Innenverdichtungsverfahrens eingerichtet, wie mehrfach erläutert. Im dargestellten Beispiel werden die Ströme f und g, bei denen es sich um einen flüssigen, sauerstoffreichen Strom f und einen flüssigen, stickstoffreichen Strom g handeln kann, daher mittels Pumpen 9 in flüssigem Zustand druckbeaufschlagt und in dem Hauptwärmetauscher 4 verdampft oder, je nach Druck, vom flüssigen in den überkritischen Zustand überführt. Fluid der Ströme f und g kann der Luftzerlegungsanlage 100 als innenverdichteter Sauerstoff (GOX-IC) bzw. innenverdichteter Stickstoff (GAN-IC) entnommen werden. Der Strom h veranschaulicht einen oder mehrere dem Destillationssäulensystem 10 in gasförmigem Zustand auf dem ersten Druckniveau entnommene Ströme.The distillation column system 10, the currents f, g and h can be removed in the example shown. The air separation plant 100 is set up to carry out an internal compression process, as explained in more detail. In the example shown, the streams f and g, which may be a liquid, oxygen-rich stream f and a liquid, nitrogen-rich stream g, are therefore pressurized by means of pumps 9 in the liquid state and vaporized in the main heat exchanger 4 or, depending on the pressure , transferred from the liquid to the supercritical state. Fluid of the flows f and g can be taken from the air separation plant 100 as internally compressed oxygen (GOX-IC) or internally compressed nitrogen (GAN-IC). Stream h illustrates one or more streams taken from the distillation column system 10 in the gaseous state at the first pressure level.

In Figur 2 ist eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet. Gleiche oder vergleichbare Anlagenkomponenten und Ströme wie in der in Figur 1 gezeigten Luftzerlegungsanlage 100 sind mit identischen Bezugszeichen angegeben und werden nicht wiederholt erläutert.In FIG. 2 an air separation plant according to a particularly preferred embodiment of the invention is shown schematically and indicated generally at 200. Equal or comparable plant components and currents as in FIG. 1 shown air separation unit 100 are given identical reference numerals and will not be explained repeatedly.

Der Einsatzluftstrom b liegt auch hier stromab der Reinigungseinrichtung 3 auf einem dritten Druckniveau vor, das jedoch hier beispielsweise 9 bis 17 bar beträgt. Das vierte Druckniveau, auf das der Strom e (Drosselstrom) verdichtet wird, beträgt hier beispielsweise 30 bis 80 bar. Während der Strom e auch hier nach dem Nachverdichtungsschritt in dem ersten Turbinenbooster in einem nicht gesondert bezeichneten Nachkühler auf eine Temperatur rückgekühlt wird, die etwa der Kühlwassertemperatur entspricht, erfolgt eine Abkühlung stromab des zweiten Turbinenboosters nur mittels des Hauptwärmetauschers 4, nicht jedoch mittels eines Nachkühlers wie in der Luftzerlegungsanlage 100 gemäß Figur 1. Da der zweite Turbinenbooster als "kalter" Turbinenbooster betrieben wird, liegt der Strom e stromab dieses zweiten Turbinenboosters auf einem entsprechend tiefen Temperaturniveau deutlich unterhalb der Umgebungstemperatur vor.The feed air stream b is also present downstream of the cleaning device 3 at a third pressure level, which, however, here is for example 9 to 17 bar. The fourth pressure level, to which the current e (inductor current) is compressed, is for example 30 to 80 bar here. While the stream e here after the Nachverdichtungsschritt in the first turbine booster in a not separately designated aftercooler is cooled back to a temperature which corresponds approximately to the cooling water temperature, cooling takes place downstream of the second turbine booster only by means of the main heat exchanger 4, but not by means of an aftercooler such in the air separation plant 100 according to FIG. 1 , Since the second turbine booster is operated as a "cold" turbine booster, the current e downstream of this second turbine booster is at a correspondingly low temperature level well below the ambient temperature.

Im dargestellten Beispiel der Luftzerlegungsanlage 100 erfolgt der Antrieb des Nachverdichters 7 gemeinsam mit einer oder mehreren Verdichterstufen des Hauptluftverdichters 2 und unter Verwendung eines Druckfluids, z.B. Druckdampf, das in einer Entspannungsturbine (nicht gesondert bezeichnet) entspannt wird. Wie erwähnt, eignet sich eine Luftzerlegungsanlage 100 gemäß Figur 1, bei der der zweite Turbinenbooster als "warmer" Turbinenbooster betrieben wird, besonders für die Bereitstellung größerer Mengen flüssiger Luftprodukte (nicht dargestellt), eine Luftzerlegungsanlage 200 gemäß Figur 2 hingegen, bei der der zweite Turbinenbooster als "kalter" Turbinenbooster betrieben wird, besonders für die Bereitstellung von gasförmigen Innenverdichtungsprodukten auf hohem Druck.In the example shown, the air separation plant 100, the drive of the booster 7 is carried out together with one or more compressor stages of the Main air compressor 2 and using a pressurized fluid, such as pressure steam, which is in an expansion turbine (not separately referred to) relaxed. As mentioned, an air separation plant 100 is suitable according to FIG. 1 in which the second turbine booster is operated as a "warm" turbine booster, especially for the provision of larger quantities of liquid air products (not shown), an air separation plant 200 according to FIG FIG. 2 whereas the second turbine booster operates as a "cold" turbine booster, especially for providing high pressure gaseous internal compression products.

Claims (15)

Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft (AIR) in einer Luftzerlegungsanlage (100, 200) mit einem Hauptluftverdichter (2), einem Hauptwärmetauscher (4) und einem Destillationssäulensystem (10) mit einer auf einem ersten Druckniveau betriebenen Niederdrucksäule (11) und einer auf einem zweiten Druckniveau betriebenen Hochdrucksäule (12), bei dem - ein Einsatzluftstrom (a), der die gesamte, der Luftzerlegungsanlage (100, 200) zugeführte Einsatzluft umfasst, in dem Hauptluftverdichter (2) auf ein drittes Druckniveau verdichtet wird, welches mindestens 2 bar oberhalb des zweiten Druckniveaus liegt, wobei von dem verdichteten Einsatzluftstrom (b) - ein erster Anteil (c) mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abgekühlt und ausgehend von dem dritten Druckniveau in einer ersten Entspannungsturbine (5) entspannt wird, - ein zweiter Anteil (d) mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abgekühlt und ausgehend von dem dritten Druckniveau in einer zweiten Entspannungsturbine (6) entspannt wird, und - ein dritter Anteil (e) weiter auf ein viertes Druckniveau verdichtet, mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abgekühlt und ausgehend von dem vierten Druckniveau entspannt wird, wobei - Luft des ersten Anteils (c) und/oder des zweiten Anteils (d) und/oder des dritten Anteils (e) auf dem ersten und/oder auf dem zweiten Druckniveau in das Destillationssäulensystem (10) eingespeist wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der dritte Anteil (e) nacheinander in einem Nachverdichter (7), einem ersten Turbinenbooster und einem zweiten Turbinenbooster auf das vierte Druckniveau weiter verdichtet wird, und - zum Entspannen des dritten Anteils (e) ein Dichtfluidexpander (8) verwendet wird, dem der dritte Anteil (e) in flüssigem Zustand und auf dem vierten Druckniveau zugeführt wird.
Process for the cryogenic separation of air (AIR) in an air separation plant (100, 200) comprising a main air compressor (2), a main heat exchanger (4) and a distillation column system (10) with a low pressure column (11) operated at a first pressure level and one on a second one Pressure level operated high pressure column (12), in which a feed air stream (a) comprising the total feed air supplied to the air separation plant (100, 200) is compressed in the main air compressor (2) to a third pressure level which is at least 2 bar above the second pressure level, the compressed feed air stream (b) a first portion (c) is cooled at least once in the main heat exchanger (4) and expanded from the third pressure level in a first expansion turbine (5), - a second portion (d) is cooled at least once in the main heat exchanger (4) and expanded from the third pressure level in a second expansion turbine (6), and - a third portion (e) is further compressed to a fourth pressure level, cooled at least once in the main heat exchanger (4) and expanded from the fourth pressure level, wherein - air of the first portion (c) and / or the second portion (d) and / or the third portion (s) at the first and / or at the second pressure level in the distillation column system (10) is fed
characterized in that
- The third portion (e) successively in a booster (7), a first turbine booster and a second turbine booster to the fourth pressure level is further compressed, and - To relax the third portion (e) a Dichtfluidexpander (8) is used, to which the third portion (s) is supplied in the liquid state and at the fourth pressure level.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der dritte Anteil (e) dem ersten Turbinenbooster auf einem Temperaturniveau von 0 bis 50 °C und dem zweiten Turbinenbooster auf einem Temperaturniveau von -40 bis 50 °C zugeführt wird.The method of claim 1, wherein the third portion (e) is supplied to the first turbine booster at a temperature level of 0 to 50 ° C and the second turbine booster at a temperature level of -40 to 50 ° C. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Luftzerlegungsanlage (100, 200) wenigstens ein flüssiges Luftprodukt in einem Anteil von 3 bis 10 Mol.-% des Einsatzluftstroms (a) entnommen wird.The method of claim 2, wherein the air separation plant (100, 200) at least one liquid air product in a proportion of 3 to 10 mol .-% of the feed air stream (a) is removed. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der dritte Anteil (e) nach dem Nachverdichten in dem zweiten Turbinenbooster in einem Nachkühler ausgehend von einem Temperaturniveau oberhalb der Umgebungstemperatur und danach in dem Hauptwärmetauscher (4) von einem Temperaturniveau von 10 bis 50 °C auf ein Temperaturniveau von -140 bis -180 °C abgekühlt wird.The method of claim 2 or 3, wherein the third portion (e) after the recompression in the second turbine booster in an aftercooler from a temperature level above the ambient temperature and then in the main heat exchanger (4) from a temperature level of 10 to 50 ° C. a temperature level of -140 to -180 ° C is cooled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das erste Druckniveau bei 1 bis 2 bar, das zweite Druckniveau bei 5 bis 6 bar, das dritte Druckniveau bei 8 bis 23 bar und/oder das vierte Druckniveau bei 50 bis 70 bar Absolutdruck liegt.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the first pressure level at 1 to 2 bar, the second pressure level at 5 to 6 bar, the third pressure level at 8 to 23 bar and / or the fourth pressure level at 50 to 70 bar absolute pressure , Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der dritte Anteil (e) dem ersten Turbinenbooster auf einem Temperaturniveau von 0 bis 50 °C und dem zweiten Turbinenbooster auf einem Temperaturniveau von -140 bis -20 °C zugeführt wird.The method of claim 1, wherein the third portion (e) is supplied to the first turbine booster at a temperature level of 0 to 50 ° C and the second turbine booster at a temperature level of -140 to -20 ° C. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Luftzerlegungsanlage (100, 200) wenigstens ein flüssiges Luftprodukt in einem Anteil von bis zu 3 Mol.-% des Einsatzluftstroms (a) entnommen wird.The method of claim 6, wherein the air separation plant (100, 200) at least one liquid air product in a proportion of up to 3 mol .-% of the feed air stream (a) is removed. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der dritte Anteil (e) nach dem Nachverdichten in dem zweiten Turbinenbooster in dem Hauptwärmetauscher (4) ausgehend von einem Temperaturniveau von -90 bis 20 °C auf ein Temperaturniveau von -140 bis -180 °C abgekühlt wird.The method of claim 6 or 7, wherein the third portion (e) after the recompression in the second turbine booster in the main heat exchanger (4) from a temperature level of -90 to 20 ° C to a temperature level of -140 to -180 ° C. is cooled. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das erste Druckniveau bei 1 bis 2 bar, das zweite Druckniveau bei 5 bis 6 bar, das dritte Druckniveau bei 9 bis 17 bar und/oder das vierte Druckniveau bei 30 bis 80 bar Absolutdruck liegt.Method according to one of claims 6 to 8, wherein the first pressure level at 1 to 2 bar, the second pressure level at 5 to 6 bar, the third pressure level at 9 to 17 bar and / or the fourth pressure level at 30 to 80 bar absolute pressure , Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Turbinenbooster jeweils mit einer der Entspannungsturbinen (5, 6) angetrieben werden.Method according to one of the preceding claims, in which the turbine boosters are each driven by one of the expansion turbines (5, 6). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Nachverdichter (7) mit Hochdruckfluid und/oder elektrisch und/oder zusammen mit einer Verdichterstufe des Hauptluftverdichters (2) angetrieben wird.Method according to one of the preceding claims, in which the after-compressor (7) is driven with high-pressure fluid and / or electrically and / or together with a compressor stage of the main air compressor (2). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der erste Anteil (c) in dem Hauptwärmetauscher (4) vor dem Entspannen auf ein Temperaturniveau von 0 bis -150 °C abgekühlt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the first portion (c) in the main heat exchanger (4) is cooled to a temperature level of 0 to 150 ° C before being expanded. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der erste Anteil (c) in dem Hauptwärmetauscher (4) nach dem Entspannen auf ein Temperaturniveau von -150 bis -180 °C abgekühlt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the first portion (c) is cooled in the main heat exchanger (4) after relaxing to a temperature level of -150 to -180 ° C. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der zweite Anteil (d) in dem Hauptwärmetauscher (4) vor dem Entspannen auf ein Temperaturniveau von -100 bis -160 °C abgekühlt wird.A method according to any preceding claim, wherein the second portion (d) in the main heat exchanger (4) is cooled to a temperature level of -100 to -160 ° C prior to expansion. Luftzerlegungsanlage (100), die zur Tieftemperaturzerlegung von Luft (AIR) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 eingerichtet ist und einen Hauptluftverdichter (2), einen Hauptwärmetauscher (4) und ein Destillationssäulensystem (10) mit einer auf einem ersten Druckniveau betriebenen Niederdrucksäule (11) und einer auf einem zweiten Druckniveau betriebenen Hochdrucksäule (12) aufweist, wobei die Luftzerlegungsanlage (100) Mittel aufweist die dafür eingerichtet sind, - einen Einsatzluftstrom (a), der die gesamte, der Luftzerlegungsanlage (100, 200) zugeführte Einsatzluft umfasst, in dem Hauptluftverdichter (2) auf ein drittes Druckniveau zu verdichten, welches mindestens 2 bar oberhalb des zweiten Druckniveaus liegt, und von dem verdichteten Einsatzluftstrom (b) - einen ersten Anteil (c) mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abzukühlen und ausgehend von dem dritten Druckniveau in einer ersten Entspannungsturbine (5) zu entspannen, - einen zweiten Anteil (d) mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abzukühlen und ausgehend von dem dritten Druckniveau in einer zweiten Entspannungsturbine (6) zu entspannen, - einen dritten Anteil (e) weiter auf ein viertes Druckniveau zu verdichten, mindestens einmal in dem Hauptwärmetauscher (4) abzukühlen und ausgehend von dem vierten Druckniveau zu entspannen, und - Luft des ersten Anteils (c) und/oder des zweiten Anteils (d) und/oder des dritten Anteils (e) auf dem ersten und/oder auf dem zweiten Druckniveau in das Destillatiorissäulensystem (10) einzuspeisen,
gekennzeichnet durch Mittel, die dafür eingerichtet sind,
- den dritten Anteil (e) nacheinander in einem Nachverdichter (7), einem ersten Turbinenbooster und einem zweiten Turbinenbooster auf das vierte Druckniveau weiter zu verdichten, und - den dritten Anteil (e) in einem Dichtfluidexpander (8) zu entspannen und diesem den dritten Anteil (e) in flüssigem Zustand und auf dem vierten Druckniveau zuzuführen.
An air separation plant (100) adapted for cryogenic separation of air (AIR) according to a method of any one of claims 1 to 14 and a main air compressor (2), a main heat exchanger (4) and a distillation column system (10) operated at a first pressure level Low pressure column (11) and a operated at a second pressure level high-pressure column (12), wherein the air separation plant (100) has means which are adapted to a feed air stream (a) comprising all the feed air supplied to the air separation plant (100, 200) to compress in the main air compressor (2) to a third pressure level which is at least 2 bar above the second pressure level and from the compressed feed air stream (b) to cool a first portion (c) at least once in the main heat exchanger (4) and to relax from the third pressure level in a first expansion turbine (5), to cool a second portion (d) at least once in the main heat exchanger (4) and to relax it from the third pressure level in a second expansion turbine (6), to further compress a third portion (e) to a fourth pressure level, to cool at least once in the main heat exchanger (4) and to relax from the fourth pressure level, and To feed air of the first portion (c) and / or the second portion (d) and / or the third portion (s) at the first and / or at the second pressure level into the distillate column system (10),
characterized by means adapted for
- The third portion (e) successively in a booster (7), a first turbine booster and a second turbine booster to the fourth pressure level to further compress, and to relax the third portion (e) in a sealing fluid expander (8) and to supply the third portion (e) thereof in the liquid state and at the fourth pressure level.
EP14002683.2A 2014-07-31 2014-07-31 Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant Withdrawn EP2980514A1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14002683.2A EP2980514A1 (en) 2014-07-31 2014-07-31 Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
EP15742185.0A EP3175192A1 (en) 2014-07-31 2015-07-28 Method for the cryogenic separation of air and air separation plant
US15/328,995 US10480853B2 (en) 2014-07-31 2015-07-28 Method for the cryogenic separation of air and air separation plant
PCT/EP2015/001554 WO2016015860A1 (en) 2014-07-31 2015-07-28 Method for the cryogenic separation of air and air separation plant
CN201580049883.8A CN106716033B (en) 2014-07-31 2015-07-28 Method for the cryogenic separation of air and air separation plant
SA517380791A SA517380791B1 (en) 2014-07-31 2017-01-25 Method for the cryogenic separation of air and air separation plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14002683.2A EP2980514A1 (en) 2014-07-31 2014-07-31 Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2980514A1 true EP2980514A1 (en) 2016-02-03

Family

ID=51266069

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP14002683.2A Withdrawn EP2980514A1 (en) 2014-07-31 2014-07-31 Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
EP15742185.0A Pending EP3175192A1 (en) 2014-07-31 2015-07-28 Method for the cryogenic separation of air and air separation plant

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15742185.0A Pending EP3175192A1 (en) 2014-07-31 2015-07-28 Method for the cryogenic separation of air and air separation plant

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10480853B2 (en)
EP (2) EP2980514A1 (en)
CN (1) CN106716033B (en)
SA (1) SA517380791B1 (en)
WO (1) WO2016015860A1 (en)

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3179187A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-14 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining a liquid and a gaseous oxygen-rich air product in an air breakdown apparatus and air breakdown apparatus
EP3312533A1 (en) 2016-10-18 2018-04-25 Linde Aktiengesellschaft Method for air separation and air separation plant
DE102017010001A1 (en) 2016-11-04 2018-05-09 Linde Aktiengesellschaft Process and installation for the cryogenic separation of air
DE102016015292A1 (en) 2016-12-22 2018-06-28 Linde Aktiengesellschaft Method of providing one or more air products with an air separation plant
EP3343158A1 (en) 2016-12-28 2018-07-04 Linde Aktiengesellschaft Method for producing one or more air products, and air separation system
EP3410050A1 (en) 2017-06-02 2018-12-05 Linde Aktiengesellschaft Method for producing one or more air products and air separation system
WO2018219501A1 (en) 2017-05-31 2018-12-06 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining one or more air products and air separation plant
DE202018005045U1 (en) 2018-10-31 2018-12-17 Linde Aktiengesellschaft Plant for the production of argon by cryogenic separation of air
WO2019214847A1 (en) 2018-05-07 2019-11-14 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining one or more air products and air separation system
EP3620739A1 (en) 2018-09-05 2020-03-11 Linde Aktiengesellschaft Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
WO2020074120A1 (en) 2018-10-09 2020-04-16 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining one or more air products and air separation system
WO2020083520A1 (en) 2018-10-26 2020-04-30 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining one or more air products, and air separation unit
EP3671085A1 (en) 2018-12-18 2020-06-24 Linde GmbH Assembly and method for recovering compression heat from the air which is compressed and processed in an air processing system
DE102019000335A1 (en) 2019-01-18 2020-07-23 Linde Aktiengesellschaft Process for providing air products and air separation plant
EP3696486A1 (en) 2019-02-13 2020-08-19 Linde GmbH Method and apparatus for providing one or more gaseous oxygen rich air products
EP3699534A1 (en) 2019-02-19 2020-08-26 Linde GmbH Method and air separation system for variable provision of a gaseous pressurised air product
EP3699535A1 (en) 2019-02-19 2020-08-26 Linde GmbH Method and air separation system for variable provision of a gaseous pressurised air product
DE202021002439U1 (en) 2021-07-17 2021-10-20 Linde Gmbh compressor
DE202021002895U1 (en) 2021-09-07 2022-02-09 Linde GmbH Plant for the low-temperature separation of air
WO2022053172A1 (en) 2020-09-08 2022-03-17 Linde Gmbh Method for obtaining one or more air products, and air fractionation plant
WO2022053173A1 (en) 2020-09-08 2022-03-17 Linde Gmbh Method and plant for cryogenic fractionation of air
WO2022111850A1 (en) 2020-11-24 2022-06-02 Linde Gmbh Process and plant for cryogenic separation of air
WO2022263013A1 (en) 2021-06-17 2022-12-22 Linde Gmbh Method and plant for providing a pressurized oxygen-rich, gaseous air product
WO2023030689A1 (en) 2021-09-02 2023-03-09 Linde Gmbh Method for recovering one or more air products, and air separation plant
WO2023051946A1 (en) 2021-09-29 2023-04-06 Linde Gmbh Method for the cryogenic separation of air, and air separation plant

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113874669A (en) * 2019-06-04 2021-12-31 林德有限责任公司 Method and apparatus for the cryogenic separation of air
CN112361716A (en) * 2020-10-26 2021-02-12 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 Method and device for producing high-pressure gas from an air separation plant
EP4237773A1 (en) * 2020-10-27 2023-09-06 Fabrum IP Holdings Limited Air treatment system and method of treating air
EP4151940A1 (en) 2021-09-18 2023-03-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for cryogenic air separation
CN113758150A (en) * 2021-09-18 2021-12-07 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 Method for low-temperature separation of air and air separation plant

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329776A (en) 1991-03-11 1994-07-19 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the production of gaseous oxygen under pressure
US5564290A (en) * 1995-09-29 1996-10-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with dual phase turboexpansion
US20050126221A1 (en) * 2003-12-10 2005-06-16 Bao Ha Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
DE102007014643A1 (en) * 2007-03-27 2007-09-20 Linde Ag Method for producing gaseous pressurized product by low temperature separation of air entails first and fourth partial air flows being expanded in turbines, and second and third partial flows compressed in post-compressors
DE102006012241A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Linde Ag Method and apparatus for the cryogenic separation of air
EP2458311A1 (en) 2010-11-25 2012-05-30 Linde Aktiengesellschaft Method and device for creating a gaseous, pressurised product by the cryogenic decomposition of air
EP2466236A1 (en) 2010-11-25 2012-06-20 Linde Aktiengesellschaft Method and device for creating a gaseous, pressurised product by the cryogenic decomposition of air
EP2520886A1 (en) * 2011-05-05 2012-11-07 Linde AG Method and device for creating gaseous oxygen pressurised product by the cryogenic decomposition of air
EP2634517A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-04 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
US20130255313A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Bao Ha Process for the separation of air by cryogenic distillation

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030000248A1 (en) * 2001-06-18 2003-01-02 Brostow Adam Adrian Medium-pressure nitrogen production with high oxygen recovery
US7272954B2 (en) * 2004-07-14 2007-09-25 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Proceded Georges Claude Low temperature air separation process for producing pressurized gaseous product
EP1767884A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-28 L'Air Liquide Société Anon. à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
US7533540B2 (en) * 2006-03-10 2009-05-19 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system for enhanced liquid production
US8136369B2 (en) * 2006-07-14 2012-03-20 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude System and apparatus for providing low pressure and low purity oxygen
US20080223077A1 (en) * 2007-03-13 2008-09-18 Neil Mark Prosser Air separation method
DE102007031765A1 (en) * 2007-07-07 2009-01-08 Linde Ag Process for the cryogenic separation of air
DE102007031759A1 (en) * 2007-07-07 2009-01-08 Linde Ag Method and apparatus for producing gaseous pressure product by cryogenic separation of air
US20090320520A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 David Ross Parsnick Nitrogen liquefier retrofit for an air separation plant
US8443625B2 (en) * 2008-08-14 2013-05-21 Praxair Technology, Inc. Krypton and xenon recovery method
US8397535B2 (en) * 2009-06-16 2013-03-19 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for pressurized product production
US9182170B2 (en) * 2009-10-13 2015-11-10 Praxair Technology, Inc. Oxygen vaporization method and system
US9518778B2 (en) * 2012-12-26 2016-12-13 Praxair Technology, Inc. Air separation method and apparatus
US20150316317A1 (en) * 2012-12-27 2015-11-05 Linde Aktiengesellschaft Method and device for low-temperature air separation
PL2770286T3 (en) * 2013-02-21 2017-10-31 Linde Ag Method and apparatus for the production of high pressure oxygen and high pressure nitrogen
CN105452790B (en) * 2013-03-19 2017-10-31 林德股份公司 Method and apparatus for producing gaseous compressed nitrogen
FR3010778B1 (en) * 2013-09-17 2019-05-24 Air Liquide PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING GAS OXYGEN BY CRYOGENIC DISTILLATION OF AIR
US20160025408A1 (en) * 2014-07-28 2016-01-28 Zhengrong Xu Air separation method and apparatus
US20160245585A1 (en) * 2015-02-24 2016-08-25 Henry E. Howard System and method for integrated air separation and liquefaction

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329776A (en) 1991-03-11 1994-07-19 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the production of gaseous oxygen under pressure
US5564290A (en) * 1995-09-29 1996-10-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with dual phase turboexpansion
US20050126221A1 (en) * 2003-12-10 2005-06-16 Bao Ha Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
DE102006012241A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Linde Ag Method and apparatus for the cryogenic separation of air
DE102007014643A1 (en) * 2007-03-27 2007-09-20 Linde Ag Method for producing gaseous pressurized product by low temperature separation of air entails first and fourth partial air flows being expanded in turbines, and second and third partial flows compressed in post-compressors
EP2458311A1 (en) 2010-11-25 2012-05-30 Linde Aktiengesellschaft Method and device for creating a gaseous, pressurised product by the cryogenic decomposition of air
EP2466236A1 (en) 2010-11-25 2012-06-20 Linde Aktiengesellschaft Method and device for creating a gaseous, pressurised product by the cryogenic decomposition of air
EP2520886A1 (en) * 2011-05-05 2012-11-07 Linde AG Method and device for creating gaseous oxygen pressurised product by the cryogenic decomposition of air
EP2634517A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-04 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
US20130255313A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Bao Ha Process for the separation of air by cryogenic distillation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Industrial Gases Processing", 2006, WILEY-VCH

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3179187A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-14 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining a liquid and a gaseous oxygen-rich air product in an air breakdown apparatus and air breakdown apparatus
EP3312533A1 (en) 2016-10-18 2018-04-25 Linde Aktiengesellschaft Method for air separation and air separation plant
DE102017010001A1 (en) 2016-11-04 2018-05-09 Linde Aktiengesellschaft Process and installation for the cryogenic separation of air
DE102016015292A1 (en) 2016-12-22 2018-06-28 Linde Aktiengesellschaft Method of providing one or more air products with an air separation plant
EP3343158A1 (en) 2016-12-28 2018-07-04 Linde Aktiengesellschaft Method for producing one or more air products, and air separation system
WO2018219501A1 (en) 2017-05-31 2018-12-06 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining one or more air products and air separation plant
RU2768445C2 (en) * 2017-06-02 2022-03-24 Линде Акциенгезельшафт Method for producing one or more products from air and air separation unit
EP3410050A1 (en) 2017-06-02 2018-12-05 Linde Aktiengesellschaft Method for producing one or more air products and air separation system
WO2019214847A1 (en) 2018-05-07 2019-11-14 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining one or more air products and air separation system
EP3620739A1 (en) 2018-09-05 2020-03-11 Linde Aktiengesellschaft Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
WO2020048634A1 (en) 2018-09-05 2020-03-12 Linde Aktiengesellschaft Method for the low-temperature separation of air and air separation plant
WO2020074120A1 (en) 2018-10-09 2020-04-16 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining one or more air products and air separation system
WO2020083520A1 (en) 2018-10-26 2020-04-30 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining one or more air products, and air separation unit
DE202018005045U1 (en) 2018-10-31 2018-12-17 Linde Aktiengesellschaft Plant for the production of argon by cryogenic separation of air
EP3647701A1 (en) 2018-10-31 2020-05-06 Linde Aktiengesellschaft Apparatus for extracting argon by cryogenic decomposition of air
EP3671085A1 (en) 2018-12-18 2020-06-24 Linde GmbH Assembly and method for recovering compression heat from the air which is compressed and processed in an air processing system
DE102019000335A1 (en) 2019-01-18 2020-07-23 Linde Aktiengesellschaft Process for providing air products and air separation plant
EP3696486A1 (en) 2019-02-13 2020-08-19 Linde GmbH Method and apparatus for providing one or more gaseous oxygen rich air products
WO2020164799A1 (en) 2019-02-13 2020-08-20 Linde Gmbh Method and system for providing one or more oxygen-rich, gaseous air products
EP3699534A1 (en) 2019-02-19 2020-08-26 Linde GmbH Method and air separation system for variable provision of a gaseous pressurised air product
EP3699535A1 (en) 2019-02-19 2020-08-26 Linde GmbH Method and air separation system for variable provision of a gaseous pressurised air product
WO2022053172A1 (en) 2020-09-08 2022-03-17 Linde Gmbh Method for obtaining one or more air products, and air fractionation plant
WO2022053173A1 (en) 2020-09-08 2022-03-17 Linde Gmbh Method and plant for cryogenic fractionation of air
WO2022111850A1 (en) 2020-11-24 2022-06-02 Linde Gmbh Process and plant for cryogenic separation of air
WO2022263013A1 (en) 2021-06-17 2022-12-22 Linde Gmbh Method and plant for providing a pressurized oxygen-rich, gaseous air product
DE202021002439U1 (en) 2021-07-17 2021-10-20 Linde Gmbh compressor
WO2023030689A1 (en) 2021-09-02 2023-03-09 Linde Gmbh Method for recovering one or more air products, and air separation plant
DE202021002895U1 (en) 2021-09-07 2022-02-09 Linde GmbH Plant for the low-temperature separation of air
WO2023051946A1 (en) 2021-09-29 2023-04-06 Linde Gmbh Method for the cryogenic separation of air, and air separation plant

Also Published As

Publication number Publication date
CN106716033A (en) 2017-05-24
WO2016015860A1 (en) 2016-02-04
SA517380791B1 (en) 2020-12-16
CN106716033B (en) 2020-03-31
EP3175192A1 (en) 2017-06-07
US20170234614A1 (en) 2017-08-17
US10480853B2 (en) 2019-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2980514A1 (en) Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
WO2007104449A1 (en) Method and apparatus for fractionating air at low temperatures
EP3179187B1 (en) Method for obtaining a liquid and a gaseous oxygen-rich air product in an air breakdown apparatus and air breakdown apparatus
DE102010052545A1 (en) Method and apparatus for recovering a gaseous product by cryogenic separation of air
EP2789958A1 (en) Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
EP1067345A1 (en) Process and device for cryogenic air separation
EP3101374A2 (en) Method and installation for cryogenic decomposition of air
EP3343158A1 (en) Method for producing one or more air products, and air separation system
EP3410050A1 (en) Method for producing one or more air products and air separation system
EP2835507B1 (en) Method for generating electrical energy and energy generation system
EP3196573A1 (en) Method for obtaining an air product and air decomposition system
WO2021104668A1 (en) Process and plant for low-temperature fractionation of air
EP3019804A2 (en) Method for producing at least one air product, air separation system, method and device for producing electrical energy
WO2020164799A1 (en) Method and system for providing one or more oxygen-rich, gaseous air products
WO2014154339A2 (en) Method for air separation and air separation plant
EP3034974A1 (en) Method and assembly for the liquefaction of air and for electrical energy storage and recovery
EP1199532B1 (en) Three-column system for the cryogenic separation of air
EP2824407A1 (en) Method for generating at least one air product, air separation plant, method and device for generating electrical energy
EP2770286B1 (en) Method and apparatus for the production of high pressure oxygen and high pressure nitrogen
EP3312533A1 (en) Method for air separation and air separation plant
WO2021204424A2 (en) Process for cryogenic fractionation of air, air fractionation plant and integrated system composed of at least two air fractionation plants
DE10045128A1 (en) Method and device for producing high-purity nitrogen by low-temperature air separation
EP2835506A1 (en) Method for generating electrical energy and energy generation system
EP4127583B1 (en) Process and plant for low-temperature separation of air
DE102021117030B4 (en) Gas mixture separation system and method for separating at least one main fluid from a gas mixture

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20160804