EP3176526A1 - Verfahren und anordnung zum überführen von fluid - Google Patents

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EP3176526A1
EP3176526A1 EP16000018.8A EP16000018A EP3176526A1 EP 3176526 A1 EP3176526 A1 EP 3176526A1 EP 16000018 A EP16000018 A EP 16000018A EP 3176526 A1 EP3176526 A1 EP 3176526A1
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EP
European Patent Office
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fluid
separation column
separation
column region
height
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16000018.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Windmeier
Maximilian Hartmann
Andreas Obermeier
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
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Publication date
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    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for transferring fluid from a first separation column region into a second separation column region according to the preambles of the respective independent patent claims.
  • the present invention proposes a method for transferring a fluid from a first separation column area into a second separation column area and a corresponding arrangement having the features of the independent patent claims.
  • Preferred embodiments are subject of the dependent claims and the following description.
  • distillation columns For the design and specific design of distillation columns, stripping columns, absorption columns and the like, as they can also be used in the context of the present application and are generally referred to herein as "separation columns", is on relevant textbooks on the subject, for example Sattler, K .: thermal separation : Basics, interpretation, apparatuses, Weinheim: Wiley-VCH, 3rd edition 2001, referenced.
  • the present invention in distillation columns is used, so separation columns, which are adapted to at least partially separate a gaseous or liquid or in the form of a two-phase mixture with liquid and gaseous fractions, possibly also in the supercritical state, provided substance mixture (separation insert), ie to produce in each case pure substances or mixtures of substances which are enriched with respect to the substance mixture with respect to at least one component or are depleted in the sense explained above.
  • Distillation columns are well known in the field of separation technology. Typically, distillation columns are formed as cylindrical metal containers equipped with internals, such as sieve trays or ordered or disordered packages.
  • a distillation column is characterized, inter alia, by the fact that a liquid fraction is deposited in its lower region, also referred to as a sump. This liquid fraction, also referred to as bottom product, is heated in a distillation column by means of a bottom evaporator, so that continuously evaporates a portion of the bottom product and rises in gaseous form in the distillation column.
  • a distillation column is also typically provided with a so-called top condenser into which at least part of a gas mixture enriched in an upper region of the distillation column or a corresponding clean gas, also referred to as top product, is fed in, liquefied therein and fed as liquid reflux at the top of the distillation column ,
  • an absorption column does not have a bottom evaporator.
  • Absorption columns are also generally known in the field of separation technology. Absorption columns are used for absorption in the phase countercurrent and therefore also referred to as countercurrent columns. In countercurrent absorption, the donating gaseous phase flows upwardly through an absorption column. The receiving solution phase flows, abandoned from the top and withdrawn below, the gas phase.
  • internals are also typically provided, which provide for a gradual (soils, spray zones, rotating plates, etc.) or continuous (random beds of packing, packages, etc.) phase contact.
  • the present invention can in principle also be used in connection with absorption columns or other separation columns.
  • a multi-part separation column comprises a plurality of upright, structurally separate separation column regions, which are usually materially connected in series via liquid and gas lines and thus fulfill the function of a single, one-piece separation column.
  • the functionally lowest separation column region may include a bottom evaporator, the functionally uppermost column region comprise a top condenser. Liquid is transferred from a sump of a functionally higher separation column area to the head of a functionally lower separation column area.
  • the term functionally describes the relative Positioning of the separation column area in a one-piece separation column. Conventionally, as mentioned, a mechanical pump is used. Gas from the head of the functionally lower separation column region is directed into a lower region above the bottom of the functionally higher separation column region.
  • the present invention proposes a method for transferring a fluid from a first separation column region to a second separation column region, wherein the fluid in the first separation column region is in a liquid state up to a first geodetic height, and wherein transferring the fluid comprises placing the fluid in a first second geodesic height above the first geodetic height in the second separation column area feed.
  • the present invention therefore relates to the object explained at the beginning, to which conventionally mechanical pumps and moving parts have to be used.
  • the "separation column regions” can be structurally separate sections of a separation column used for the same separation task (for example a multipart low pressure or crude argon column of an air separation plant), but it can also be separation column regions of different separation columns (for example the crude argon column and the low pressure column). act.
  • the present invention in contrast to the prior art, proposes to discharge the fluid below the first geodesic height from the first separation column portion and completely or partially vaporize below the first geodesic level by heating and thereby raise it to a third geodesic height above the second geodesic level , Further, the present invention proposes to cool the fluid raised to the third geodesic level, thereby reliquefying the fluid or its vaporized portion, and feeding the fluid after cooling in liquid form into the second separation column area.
  • the liquid transfer in the context of the present invention is thus carried out exclusively by thermal treatment, comprising the evaporation and recondensation of a fluid or a proportion thereof, maintenance-intensive mechanical pumps can therefore be dispensed with.
  • the fluid can be completely or partially evaporated below the first geodesic level.
  • the fluid rises purely gaseous, driven by its expansion and the continuous Nachêt by the evaporation. With complete evaporation, the head is almost unlimited.
  • the vaporized portion in the form of bubbles in the unevaporated portion ascend and entrain the unevaporated portion or raise its liquid level.
  • the total fluid is lifted according to the principles underlying a gas lift pump and brought to the third geodetic height.
  • the vaporized portion of the fluid undergoes a buoyancy here in the unevaporated portion, so that the level of the non-vaporized portion lifts until the vaporized portion has escaped through its buoyancy again from the unevaporated portion.
  • the principle of mammoth pumping is used for the transfer of water, but also for other applications in which, as in the present case, vapors rise in liquids. In the latter case, the term "bubble pump" (English Vapor Lift) is used.
  • a partial evaporation and thus a mammoth pump delivery has the particular advantage that the energy used for the promotion is lower and / or smaller equipment can be used, because the amount of fluid to be evaporated (and gurzuverigmaenden) is smaller than in a complete evaporation.
  • the main advantage of the invention thus lies in the reduction of maintenance-intensive mechanical units ("rotating equipment").
  • the volume work is ultimately transferred to an existing compressor. Even if this may result in disadvantages in terms of energy, the advantage of reduced maintenance outweighs this clearly.
  • the method of the present invention can also be carried out in particular several times in parallel, i. in each case fluids can be transferred between more than two separation column regions. In such cases, dispensing with mechanical pumps and moving parts is particularly advantageous, as well as with small internal circulation rates.
  • the use of the method according to the invention creates a possibility of transferring fluids almost independently of the amount of substance to be conveyed between separation column areas, whereas in conventional arrangements or methods the pumps used must always be adapted to corresponding quantities.
  • the method of the present invention allows for the accurate adjustment of pressure within the column sections involved in the method by controlling the amount of fluid reliquefied by cooling that is transferred to the second column section. This will also be explained below. Another positive effect that can be achieved by the use of the present invention is a local optimization of the conditions between liquid and vapor between the separation column areas involved.
  • the present invention is useful in a number of applications, such as the separation of isotopic mixtures by rectification, such as nitrogen, oxygen, hydrogen, argon, krypton and xenon.
  • the present invention is also suitable for cases in which the crude argon column is divided in an air separation plant, for transfer between a separation column part of a crude argon column and a separation column part of a low pressure column, or for an application such as in the already mentioned WO 2014/135271 A2 is described.
  • Another field of application of the present invention is rectification in the centrifugal field with separation columns subdivided accordingly into separation column regions.
  • the fluid is transferred after cooling in liquid form in a liquid intake and from the liquid intake into the second Divisional column area derived.
  • a liquid intake can be a simple downpipe, in which appropriate liquid collects, but it can also be the use of be provided specifically for receiving liquid furnished containers.
  • the amount of fluid transferred into the fluid intake and the amount of fluid derived from the fluid intake into the second separation column region are adjusted such that the fluid in the fluid intake is up to a fourth geodetic height between the second geodetic height and the third geodetic altitude is pending.
  • the fourth geodetic height and the liquid volume in the fluid intake determine a hydrostatic pressure exerted by the fluid in the fluid intake. In this way, a pressure in the second separation column area can be adjusted. In the context of the illustrated embodiment of the invention, it is a particularly efficient and accurate pressure control over the fourth geodetic height, so the filling level of the fluid in the liquid intake, possible.
  • the heating of the fluid is carried out using a first heat exchanger operated with a temperature control medium (which is used here as the heat medium).
  • a temperature control medium which is used here as the heat medium.
  • an electric heater can also be used for heating the fluid.
  • Suitable temperature control media are all process media which are warmer than the fluid present in the first separation column in the liquid state, for example ambient air, water vapor or warm water. The heat transfer between the temperature control medium and the fluid takes place by indirect heat exchange.
  • the cooling of the fluid is advantageously also carried out using a second heat exchanger operated with a temperature control medium (which is used here as a coolant).
  • a temperature control medium which is used here as a coolant.
  • the same media as described with regard to the first heat exchanger are suitable as tempering media, but it is also possible, for example, to use cryogenic gases, for example gaseous nitrogen or cryogenic liquid media, for example liquid nitrogen.
  • cryogenic gases for example gaseous nitrogen or cryogenic liquid media, for example liquid nitrogen.
  • Particularly advantageous is a configuration in which the first heat exchanger and the second heat exchanger are operated at least partially with the same temperature control medium. In this way, a heat or cold recovery can be realized and thus make the process particularly energy efficient. Examples of this are illustrated in the attached figures, in particular with regard to the air separation plants in FIGS FIGS. 5 to 8 ,
  • the method according to the invention can be carried out several times in parallel, wherein two or more first separation column regions and two or more second separation column regions are used.
  • a multiple parallel implementation of the method according to the invention may in particular comprise that a "first" separation column region of one of the methods carried out several times in parallel is the "second" separation column region of another of the multiple parallel processes and vice versa.
  • Such cases occur, for example, in dealing with extreme separation tasks by rectification, in particular for mixtures with low boiling point differences of, for example, less than 3 K.
  • a plurality of parallel separation column areas and thus conventionally a plurality of mechanical pumps are typically required.
  • the commercial availability of such machines is a critical issue.
  • the present invention makes it possible to solve this problem.
  • a common heat exchanger is used for heating the fluid and / or for cooling the fluid.
  • a corresponding heat exchanger can be arranged centrally and surrounded by a number of separation column areas. The fluids are then routed in separate channels through the common heat exchanger (s).
  • the present method is used in an air separation process.
  • the method may be configured such that a region of a crude argon column of an air separation plant is used as the first separation column region, and a region of a low-pressure column of the air separation plant is used as the second separation column region.
  • the method according to the invention can also be used in cases in which, for example, a crude argon column or a low-pressure column of an air separation plant is subdivided into a plurality of structurally separate separation column regions.
  • the use of the invention in an air separation plant is with reference to the attached FIGS. 5 to 8 explained.
  • the heating and evaporation of the fluid can be carried out using a portion of the feed air supplied to the air separation plant.
  • Corresponding feed air is already under pressure and at a suitable temperature level available and can therefore be performed without additional drive by appropriate heat exchanger.
  • Corresponding feed air can, for example, be returned to a high-pressure column of the air separation plant after use for evaporating the fluid.
  • the portion of the feed air is cooled after use for heating and vaporizing the fluid and used for cooling and re-liquefying the fluid.
  • an undercooling countercurrent may be used, as it is anyway present in a corresponding air separation plant.
  • the heated air in the re-liquefaction of the fluid can be fed, for example, in the low-pressure column of the air separation plant.
  • the cooling and reliquefying of the fluid using a portion of an oxygen-rich liquid from the high pressure column the air separation plant is performed.
  • a corresponding oxygen-rich liquid is always available in an air separation plant, so there is no need to add additional media.
  • the oxygen-rich liquid can be used in any desired manner, for example, recycled to the high-pressure column or the low-pressure column in gaseous form.
  • the present invention also extends to an arrangement which is designed in particular as part of an air separation plant and has means which are set up for carrying out a method, as has been explained above.
  • an arrangement which is designed in particular as part of an air separation plant and has means which are set up for carrying out a method, as has been explained above.
  • FIG. 1 an arrangement according to an embodiment of the present invention is shown schematically and designated 100 in total.
  • the arrangement 100 comprises a first separation column region 1 in partial view.
  • a fluid in the liquid state is up to a first geodesic height H1.
  • a method for transferring a fluid from the first separation column region 1 into a second separation column region 8, which is likewise shown here in partial view, is made possible.
  • the fluid present in the liquid state up to the first geodesic height H1 in the first separation column region 1 is discharged via a line 2 from the first separation column region 1.
  • the discharge of the fluid from the first separation column region 1 is effected exclusively by hydrostatic effects (principle of the communicating tubes). Because a first heat exchanger 3 is arranged below the first geodesic height H1, the fluid from the first separation column 1 enters the first heat exchanger 3 via the line 2.
  • the first heat exchanger 3 is operated by means of a tempering medium or, for example, electrically heated.
  • the fluid discharged from the first separation column region 1 is heated and partially or completely evaporated.
  • the temperature of the fluid is preferably selected at full evaporation so that the vaporized fluid does not condense in a subsequent riser 4, which could lead to the riser would be misplaced and thus a flow of fluid would come to a halt.
  • the heating and partial or complete evaporation of the fluid in the first heat exchanger 3 expands this or its vaporized portion and the fluid therefore flows without additional pump power to a second heat exchanger 5.
  • a mammoth pump at partial evaporation
  • the second heat exchanger 5 which is operated using a suitable tempering medium, which may also be the same tempering, as used in the first heat exchanger 3, the evaporated fluid or the previously evaporated portion of the fluid is reliquefied.
  • the second heat exchanger 5 is arranged at a third geodesic height H3, which lies above the first geodesic height H1, but also above a second geodesic height H2, on which the fluid is ultimately fed into the second separation column area 8.
  • a liquid receptacle 6 is arranged, which can be designed as a separate container or as a line section of a line not separately designated here.
  • an actuator 7 eg a valve
  • the fluid present in the fluid intake 6 can flow into the second separation column region 8.
  • no additional pumps or moving parts are required for this purpose.
  • the transfer of the fluid from the liquid receiver 6 into the second separating column region 8 thus takes place purely due to the hydrostatic pressure in the liquid receiver 6. Due to the hydrostatic pressure, the second separating column region 8 can also be operated at a higher pressure be as the first separation column area. 1
  • the amount of fluid transferred to the fluid intake 6 and the amount of fluid withdrawn from the fluid intake 6 via the actuator 7 into the second separation column region 8 are adjusted so that the fluid in the fluid intake 6 is up to a fourth geodetic height H4 between the second geodetic height H2 and the third geodesic height H3 is present in the form of liquid.
  • a suitable adjustment of the fourth geodetic height and thus the filling level of the fluid in the liquid receiver 6, the pressure in the second separating column region 8 can be influenced in a targeted manner.
  • the aim of the present invention is inter alia a complete material coupling of the first separation column region 1 and the second separation column region 8.
  • the first separation column region 1 and the second separation column region 8 in addition to the mentioned coupling via the lines 2 and 4, the heat exchanger 3 and 5 and Fluid intake 6 and the actuator 7 further coupled via a gas line 9.
  • the gas line 9 makes it possible to discharge a gaseous fluid from the second separation column region 8 at or in the vicinity of the second geodesic height H 2 and to transfer it to the first separation column region at or near the first geodesic height H 1. If the pressure level in the second separation column region 8 is higher than in the first separation column region 1, this also takes place without additional technical means.
  • FIG. 2 an arrangement according to another embodiment of the present invention is illustrated and indicated generally at 200.
  • a total of 3 separating column regions 1 and 8 are illustrated, one of which forms the "first" separating column region 1 and another the "second" separating column regions 8 in the language used here.
  • FIG. 2 illustrates with the arrangement 200 how, by the use of three separation column regions 1 and 8, a total separation unit can be provided, which corresponds to a single separation column. Such a subdivision of a separation column into three separation column regions can be selected, for example, in order to reduce the overall height of a corresponding separation unit as a whole.
  • the essential elements of the arrangement 200 have already been explained with reference to the arrangement 100.
  • the in FIG. 2 or the arrangement 200 shown on the left column region 1 corresponds to the head of a one-piece separation column. It is therefore provided a top condenser 11, in which via a line 10 top gas from the separation column region 1 can be fed.
  • the top condenser 11 comprises a heat exchanger 12, which can be operated with a refrigerant, which is fed via a line 13 into the heat exchanger 12 and removed via a line 14 to the heat exchanger 12.
  • condensed overhead gas from the separation column region 1 can be partially recycled via a line 15 to the separation column region 1 and partially discharged via a line 16.
  • a ratio of the recirculated via the line 15 to the separation column region 1 and discharged via the line 16 fluid can be done by adjusting suitable, but not separately designated valves.
  • FIG. 2 or the arrangement 200 shown on the right dividing column region 8 corresponds to the bottom region of a one-piece separation column. It can therefore be provided, for example electrically operated, bottom evaporator 17, which is set up to boil a bottoms liquid in the bottom of the separation column area. Via a line 18, liquid can be discharged from the sump of the separation column region 8. Via a line F, a fluid to be separated can be fed into the arrangement 200.
  • FIG. 3 an arrangement according to a further embodiment of the invention is schematically illustrated and indicated generally at 300.
  • the essential elements of the arrangement 300 have already been described with reference to FIGS FIGS. 1 and 2 or the arrangements 100 and 200 explained.
  • first heat exchangers 3 of a corresponding arrangement can be operated by means of a common tempering medium (in this case a heating medium).
  • the tempering medium is provided for this purpose via a line 19 which branches into two parallel lines 20, by means of each of which the first heat exchanger 3 can be charged. Downstream of the first heat exchanger 3, the parallel lines 20 are brought together again to form a common line 21.
  • a temperature control medium in this case a cooling medium
  • a temperature control medium can be provided via a line 22 and fed to the second heat exchangers 5 via parallel lines 23.
  • the tempering medium can then be collected again via a common line 24.
  • the tempering in the first heat exchanger 3 and the second heat exchanger 5 may also be at least partially the same and thus the first heat exchanger 3 and the second heat exchanger 5 thermally couple with each other.
  • FIG. 4 an arrangement according to a further embodiment of the invention is schematically illustrated and indicated generally at 400. Also, the essential elements of the arrangement 400 according to FIG. 4 have already been explained.
  • FIG. 4 is now illustrated with respect to the arrangement 400, as a common first heat exchanger 3 and a common second heat exchanger 5 for heating or cooling of fluid from or for a plurality of separation column regions 1 and 8 can be used.
  • the lines 2 from the corresponding separating column region 1 or 8 are guided in parallel through a corresponding first heat exchanger 3 or a corresponding second heat exchanger 5.
  • the corresponding streams are then fed separately to their respective liquid receptacles 6.
  • FIG. 4 or the arrangement 400 are the tempering, as in accordance with FIG. 3 or arrangement 300, denoted by 19 and 21 or 22 and 24 respectively.
  • FIG. 5 is an air separation plant comprising an arrangement according to an embodiment of the invention, illustrated schematically in the form of a partial view and designated overall by 500.
  • the basic arrangement of the elements 1 to 9 also corresponds here to those of the previously explained figures.
  • the first separation column region 1 can be designed as a region of a crude argon column and the second separation column region 8 as a region of a low-pressure column.
  • the gas line 9 is arranged in the air separation plant 500 at the level of the so-called Argon belly or argon transition at the low pressure column, the second separation column area 8 thus comprises this area.
  • the crude argon column serves to deplete the fluid provided via the line 9 of argon, which is then subjected to e.g. can be further processed in a pure argon column.
  • a depleted in argon fluid accumulates as liquid in the bottom of the crude argon column, ie the first separation column area, and is, as explained several times, via the line 2, the heat exchanger 3, the line 4, the second heat exchanger 5, the liquid intake 6 and Actuator 7 in the second separation column area 8 transferred.
  • the low pressure column open a number of other lines. For details refer to the cited technical literature.
  • FIG. 6 is an air separation plant that can be operated using an arrangement according to an embodiment of the invention, illustrated schematically and designated 600 in total.
  • 600 in total.
  • the reference numerals 1 to 9 of the above figures continue to be used. Details of the air separation plant are explained only insofar as it is necessary for the understanding of the embodiment of the invention used here.
  • the air separation plant 600 comprises, in addition to the crude argon column and the low-pressure column or the corresponding separation column areas, a high-pressure column 101 with an external main capacitor 102, a subcooling countercurrent 103, a pure argon column 104 and further, not separately explained elements. Also not illustrated is a plant part for providing cooled compressed air comprising inter alia a main compressor, expansion machines and a main heat exchanger.
  • feed air is provided via a line 105.
  • This feed air is fed partly directly into the high-pressure column 101.
  • the high pressure air is partially supplied via a line 106 to the first heat exchanger 3.
  • the air over a Line 107 returned to the high pressure column 101.
  • the second heat exchanger 5 is operated in the illustrated example using an oxygen-rich liquid from the high-pressure column 101.
  • the oxygen-rich liquid is removed via a line 108 of the high-pressure column 101.
  • the oxygen-rich liquid can also be used to some extent as a tempering medium in the pure argon column 104 or its top condenser or a top condenser of the crude argon column 104. To a further proportion, however, the oxygen-rich liquid is conducted via a line 109 through the second heat exchanger 5.
  • FIG. 7 an air separation plant operated using an arrangement according to one embodiment of the invention is illustrated schematically and designated generally at 700.
  • both the first heat exchanger 3 and the second heat exchanger 5 are tempered using feed air.
  • the warmed air, how, too FIG. 6 or the air separation plant 600 explained, then flows in a line 107, but here is not transferred to the high-pressure column 101 but first passed through the subcooling countercurrent 103.
  • the cooled air in this way is then fed by means of a line 110 to the second heat exchanger 5 and finally fed at a suitable height in the low-pressure column.
  • FIG. 2 illustrates an air separation plant that may be operated using an arrangement according to an embodiment of the invention, designated generally at 800.
  • the first heat exchanger 3 In contrast to the air separation plants 600 and 700, which in the FIGS. 6 and 7 are explained here, the first heat exchanger 3, however, no feed air, but nitrogen-rich overhead gas from the top of the high-pressure column 101 is supplied.
  • a line 111 is used.
  • the nitrogen-rich top gas cooled in the first heat exchanger 3 is subsequently conducted via a line 112 through the subcooling countercurrent 103, thereby cooled and fed via a line 113 to the second heat exchanger 5. Subsequently, the heated nitrogen-rich head gas is combined via a line 114 with nitrogen-rich overhead gas from the top of the low-pressure column.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen eines Fluids aus einem ersten Trennsäulenbereich (1) in einen zweiten Trennsäulenbereich (8), wobei das Fluid in dem ersten Trennsäulenbereich (1) in flüssigem Zustand bis zu einer ersten geodätischen Höhe (H1) ansteht, und wobei das Überführen des Fluids umfasst, das Fluid in einer zweiten geodätischen Höhe (H2) oberhalb der ersten geodätischen Höhe (H3) in den zweiten Trennsäulenbereich (8) einzuspeisen. Es ist vorgesehen, dass das Fluid unterhalb der ersten geodätischen Höhe (H1) aus dem ersten Trennsäulenbereich (1) ausgeleitet und unterhalb der ersten geodätischen Höhe (H1) durch Erwärmen vollständig oder teilweise verdampft und hierdurch auf eine dritte geodätische Höhe (H3) oberhalb der zweiten geodätischen Höhe (H2) angehoben wird, dass das auf die dritte geodätische Höhe (H3) angehobene Fluid Fluid abgekühlt wird, wodurch das Fluid oder dessen verdampfter Anteil rückverflüssigt wird, und dass das Fluid nach dem Abkühlen in flüssiger Form in den zweiten Trennsäulenbereich (8) eingespeist wird. Eine entsprechende Anordnung (100, 200, 300, 400), die insbesondere als Teil einer Luftzerlegungsanlage (500, 800, 700, 800) ausgebildet ist, ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Überführen von Fluid aus einem ersten Trennsäulenbereich in einen zweiten Trennsäulenbereich gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche.
    • Stand der Technik
  • Aus unterschiedlichen Gründen kann es wünschenswert sein, Fluid zwischen Trennsäulen oder Bereichen von Trennsäulen zu transferieren.
  • Wie beispielsweise in der WO 2014/135271 A2 erläutert, ergeben sich beispielsweise bei der Erstellung von Luftzerlegungsanlagen zur Argongewinnung aufgrund der Dimensionen der verwendeten Trennsäulen, insbesondere der Rohargonsäule, bisweilen Probleme. Ein Doppelsäulensäulensystem zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, wie es in bekannten Luftzerlegungsanlagen zum Einsatz kommt, kann bei großen Anlagen insgesamt eine Höhe von beinahe 60 Metern erreichen, eine Rohargonsäule in einteiliger Form liegt ebenfalls in diesem Bereich. Daher wird in der WO 2014/135271 A2 eine zweckmäßige Unterteilung einer Trennsäule in mehrere baulich getrennte Trennsäulenbereiche vorgeschlagen, die hier jeweils grundsätzlich selbstständige Einheiten darstellen, jedoch stofflich, beispielsweise über Pumpen und Ventile, derart miteinander verbunden sind, dass sie insgesamt einer herkömmlichen, einteiligen Trennsäule entsprechen.
  • Sind dabei zwei oder mehrere baulich getrennte Trennsäulenbereiche nicht geodätisch übereinander angeordnet, ist es erforderlich, in flüssiger Form vorliegendes Fluid aus dem Sumpfbereich eines Trennsäulenbereichs in den Kopfbereich eines anderen Trennsäulenbereichs zu überführen. Die Verwendung von mechanischen Pumpen und damit bewegter Bauteile ist jedoch generell aufgrund der Wartungsanfälligkeit und des mit der Verwendung einer Pumpe verbundenen Wärmeeintrags nicht wünschenswert.
  • Auch in herkömmlichen Luftzerlegungsanlagen mit Rohargonsäulen, wie sie beispielsweise bei Häring, H.-W. (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Weinheim: Wiley-VCH, 2000, insbesondere Kapitel 2.2.5 und Figur 2.3A, beschrieben und gezeigt sind, muss in flüssiger Form vorliegendes Fluid aus dem Sumpf der Rohargonsäule, also einem ersten Trennsäulenbereich, in einen geeigneten Bereich der Niederdrucksäule, also einen zweiten Trennsäulenbereich, herkömmlicherweise mittels einer mechanischen Pumpe überführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe, bestehende Verfahren und Anordnungen zu Überführen von Fluiden zwischen Trennsäulenbereichen einer oder mehrerer Trennsäulen zu verbessern.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überführen eines Fluids aus einem ersten Trennsäulenbereich in einen zweiten Trennsäulenbereich und eine entsprechende Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deren Grundlagen und verwendete Begriffe erläutert.
  • Zur Auslegung und spezifischen Ausgestaltung von Destillationssäulen, Stripkolonnen, Absorptionskolonnen und dergleichen, wie sie auch im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eingesetzt werden können und hier allgemein als "Trennsäulen" bezeichnet werden, sei auf einschlägige Lehrbücher zum Thema, beispielsweise Sattler, K.: Thermische Trennverfahren: Grundlagen, Auslegung, Apparate, Weinheim: Wiley-VCH, 3. Auflage 2001, verwiesen.
  • Insbesondere kommt die vorliegende Erfindung bei Destillationssäulen zum Einsatz, also Trennsäulen, die dafür eingerichtet sind, ein gasförmig oder flüssig oder in Form eines Zweiphasengemischs mit flüssigen und gasförmigen Anteilen, ggf. auch im überkritischen Zustand, bereitgestelltes Stoffgemisch (Trenneinsatz) zumindest teilweise aufzutrennen, also aus dem Stoffgemisch jeweils Reinstoffe oder Stoffgemische zu erzeugen, die gegenüber dem Stoffgemisch bezüglich zumindest einer Komponente angereichert bzw. abgereichert im oben erläuterten Sinne sind.
  • Destillationssäulen sind aus dem Bereich der Trenntechnik hinlänglich bekannt. Typischerweise sind Destillationssäulen als zylindrische Metallbehälter ausgebildet, die mit Einbauten, beispielsweise Siebböden oder geordneten oder ungeordneten Packungen, ausgerüstet sind. Eine Destillationssäule zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass sich in ihrem unteren Bereich, auch als Sumpf bezeichnet, eine flüssige Fraktion abscheidet. Diese flüssige Fraktion, auch als Sumpfprodukt bezeichnet, wird in einer Destillationssäule mittels eines Sumpfverdampfers erwärmt, so dass kontinuierlich ein Teil des Sumpfprodukts verdampft und in der Destillationssäule gasförmig aufsteigt. Eine Destillationssäule ist ferner typischerweise mit einem sogenannten Kopfkondensator versehen, in den zumindest ein Teil eines sich in einem oberen Bereich der Destillationssäule anreichernden Gasgemischs oder ein entsprechendes Reingas, auch als Kopfprodukt bezeichnet, eingespeist, dort verflüssigt und als flüssiger Rücklauf am Kopf der Destillationssäule aufgegeben wird.
  • Im Gegensatz zu einer Destillationssäule verfügt eine Absorptionskolonne nicht über einen Sumpfverdampfer. Auch Absorptionskolonnen sind aus dem Bereich der Trenntechnik allgemein bekannt. Absorptionskolonnen werden zur Absorption im Phasengegenstrom verwendet und daher auch als Gegenstromkolonnen bezeichnet. Bei der Absorption im Gegenstrom strömt die abgebende Gasphase aufwärts durch eine Absorptionskolonne. Die aufnehmende Lösungsphase fließt, von oben aufgegeben und unten abgezogen, der Gasphase entgegen. In einer entsprechenden Absorptionskolonne sind ebenfalls typischerweise Einbauten vorgesehen, die für einen stufenweisen (Böden, Sprühzonen, rotierende Teller usw.) oder stetigen (regellose Schüttungen von Füllkörpern, Packungen usw.) Phasenkontakt sorgen. Die vorliegende Erfindung kann grundsätzlich auch in Zusammenhang mit Absorptionskolonnen oder anderen Trennsäulen zum Einsatz kommen.
  • Eine mehrteilige Trennsäule umfasst mehrere aufrecht stehende, baulich getrennte Trennsäulenbereiche, die i.d.R. jeweils über Flüssigkeits- und Gasleitungen stofflich seriell miteinander verknüpft sind und damit die Funktion einer einzigen, einteilig ausgebildeten Trennsäule erfüllen. Der funktionell unterste Trennsäulenbereich kann dabei einen Sumpfverdampfer, der funktionell oberste Trennsäulenbereich einen Kopfkondensator umfassen. Flüssigkeit wird aus einem Sumpf eines funktionell höher liegenden Trennsäulenbereichs zum Kopf eines funktionell tiefer liegenden Trennsäulenbereichs transferiert. Der Begriff funktionell beschreibt hierbei die relative Positionierung des Trennsäulenbereiches in einer einteilig ausgebildeten Trennsäule. Herkömmlicherweise kommt dabei, wie erwähnt, eine mechanische Pumpe zum Einsatz. Gas vom Kopf des funktionell tiefer liegenden Trennsäulenbereichs wird in einen unteren Bereich oberhalb des Sumpfs des funktionell höher liegenden Trennsäulenbereichs geleitet.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zum Überführen eines Fluids aus einem ersten Trennsäulenbereich in einen zweiten Trennsäulenbereich vor, wobei das Fluid in dem ersten Trennsäulenbereich in flüssigem Zustand bis zu einer ersten geodätischen Höhe ansteht, und wobei das Überführen des Fluids umfasst, das Fluid in einer zweiten geodätischen Höhe oberhalb der ersten geodätischen Höhe in den zweiten Trennsäulenbereich einzuspeisen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher die eingangs erläuterte Aufgabe, zu der herkömmlicherweise mechanische Pumpen und damit bewegte Teile zum Einsatz kommen müssen. Wie bereits angesprochen, können dabei die "Trennsäulenbereiche" baulich voneinander getrennte Abschnitte einer für dieselbe Trennaufgabe eingesetzten Trennsäule (beispielsweise einer mehrteiligen Niederdruck- oder Rohargonsäule einer Luftzerlegungsanlage) sein, es kann sich jedoch auch um Trennsäulenbereiche unterschiedlicher Trennsäulen (beispielsweise der Rohargonsäule und der Niederdrucksäule) handeln.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt im Gegensatz zum Stand der Technik vor, das Fluid unterhalb der ersten geodätischen Höhe aus dem ersten Trennsäulenteil auszuleiten und unterhalb der ersten geodätischen Höhe durch Erwärmen vollständig oder teilweise zu verdampfen und hierdurch auf eine dritte geodätische Höhe oberhalb der zweiten geodätischen Höhe anzuheben. Ferner schlägt die vorliegende Erfindung vor, das auf die dritte geodätische Höhe angehobene Fluid abzukühlen, wodurch das Fluid oder dessen verdampfter Anteil rückverflüssigt wird, und das Fluid nach der Abkühlung in flüssiger Form in den zweiten Trennsäulenbereich einzuspeisen. Der Flüssigkeitstransfer im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt damit ausschließlich durch thermische Behandlung, umfassend das Verdampfen und Rückkondensieren eines Fluids bzw. eines Anteils hiervon, auf wartungsintensive mechanische Pumpen kann daher verzichtet werden.
  • Wie erwähnt, kann das Fluid im Rahmen der vorliegenden Erfindung unterhalb der ersten geodätischen Höhe vollständig oder teilweise verdampft werden. Bei einer vollständigen Verdampfung steigt das Fluid rein gasförmig auf, angetrieben durch seine Expansion und die kontinuierliche Nachförderung durch die Verdampfung. Bei vollständiger Verdampfung ist die Förderhöhe nahezu unbegrenzt.
  • Bei einer teilweisen Verdampfung kann der verdampfte Anteil in Form von Blasen in dem nicht verdampften Anteil aufsteigen und den nicht verdampften Anteil mitreißen bzw. dessen Flüssigkeitsspiegel anheben. In diesem Fall wird das Fluid insgesamt gemäß den einer Mammutpumpe (engl. Gas Lift Pump) zugrunde liegenden Prinzipien angehoben und auf die dritte geodätische Höhe gebracht. Der verdampfte Anteil des Fluids erfährt hier in dem nicht verdampften Anteil einen Auftrieb, so dass sich der Spiegel des nicht verdampften Anteils so lange anhebt, bis der verdampfte Anteil durch seinen Auftrieb wieder aus dem nicht verdampften Anteil entwichen ist. Das Prinzip der Mammutpumpenförderung wird für den Transfer von Wasser, aber auch für andere Anwendungen verwendet, in denen, wie im vorliegenden Fall, Dämpfe in Flüssigkeiten aufsteigen. In letzterem Fall wird auch der Begriff "Blasenpumpe" (engl. Vapour Lift) verwendet. Eine teilweise Verdampfung und damit eine Mammutpumpenförderung hat den besonderen Vorteil, dass die für die Förderung verwendete Energie geringer ist und/oder kleinere Apparaturen verwendet werden können, weil die Menge des zu verdampfenden (und rückzuverflüssigenden) Fluids kleiner ist als bei einer vollständigen Verdampfung.
  • Ist nachfolgend davon die Rede, dass eine "Verdampfung" bzw. "Rückverflüssigung" erfolgt, seien hierunter beide erläuterten Alternativen, d.h. jeweils eine vollständige oder teilweise Verdampfung bzw. eine Rückverflüssigung des Fluids insgesamt (bei zuvor vollständiger Verdampfung) oder nur des verdampften Anteils (bei zuvor teilweiser Verdampfung) verstanden.
  • Der Hauptvorteil der Erfindung besteht damit in der Reduzierung wartungsintensiver mechanischer Einheiten ("Rotating Equipment"). Hierbei wird die Volumenarbeit letztlich auf einen bestehenden Verdichter transferiert. Selbst wenn sich hieraus Nachteile in energetischer Sicht ergeben mögen, überwiegt der Vorteil des reduzierten Wartungsaufwands diese deutlich.
  • Wie nachfolgend erläutert, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch insbesondere mehrfach parallel durchgeführt werden, d.h. zwischen mehr als zwei Trennsäulenbereichen können jeweils Fluide transferiert werden. In derartigen Fällen ist der Verzicht auf mechanische Pumpen und bewegte Teile von besonderem Vorteil, ebenso bei kleinen internen Zirkulationsmengen. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Möglichkeit geschaffen, Fluide nahezu unabhängig von der zu fördernden Stoffmenge zwischen Trennsäulenbereichen zu transferieren, wohingegen in herkömmlichen Anordnungen bzw. Verfahren die verwendeten Pumpen stets an entsprechende Mengen angepasst werden müssen. Ferner erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren das exakte Einstellen eines Drucks innerhalb der Trennsäulenbereiche, die an dem Verfahren beteiligt sind, durch eine Regelung der Menge des durch Abkühlen rückverflüssigten Fluids, das in den zweiten Trennsäulenbereich überführt wird. Dies wird auch nachfolgend noch erläutert. Ein weiterer positiver Effekt, der sich durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung erzielen lässt, ist eine lokale Optimierung der Verhältnisse zwischen Flüssigkeit und Dampf zwischen den beteiligten Trennsäulenbereichen.
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich für eine Reihe von Anwendungsgebieten, beispielsweise die Trennung von Isotopengemischen durch Rektifikation, beispielsweise von Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Argon, Krypton und Xenon. Wie erwähnt, eignet sich die vorliegende Erfindung auch für Fälle, in denen die Rohargonsäule in einer Luftzerlegungsanlage geteilt wird, für den Transfer zwischen einem Trennsäulenteil einer Rohargonsäule und einem Trennsäulenteil einer Niederdrucksäule, oder für einen Einsatz wie er beispielsweise in der bereits erwähnten WO 2014/135271 A2 beschrieben ist. Ein weiteres Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung besteht bei der Rektifikation im Zentrifugalfeld mit entsprechend in Trennsäulenbereiche unterteilten Trennsäulen.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere auch die Einstellung eines Drucks in dem zweiten Trennsäulenbereich, der an dem erfindungsgemäßen Verfahren beteiligt ist, erlaubt, wird das Fluid nach der Abkühlung in flüssiger Form in eine Flüssigkeitsaufnahme überführt und aus der Flüssigkeitsaufnahme in den zweiten Trennsäulenbereich abgeleitet. Eine Flüssigkeitsaufnahme kann hierbei ein einfaches Fallrohr sein, in dem sich entsprechende Flüssigkeit sammelt, es kann jedoch auch die Verwendung von spezifisch zur Aufnahme von Flüssigkeit eingerichteten Behältern vorgesehen sein. Im Rahmen dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Menge des in die Flüssigkeitsaufnahme überführten Fluids und die Menge des aus der Flüssigkeitsaufnahme in den zweiten Trennsäulenbereich abgeleiteten Fluids derart eingestellt werden, dass das Fluid in der Flüssigkeitsaufnahme bis zu einer vierten geodätischen Höhe zwischen der zweiten geodätischen Höhe und der dritten geodätischen Höhe ansteht. Die vierte geodätische Höhe und das Flüssigkeitsvolumen in der Flüssigkeitsaufnahme bestimmen einen hydrostatischen Druck, der durch das Fluid in der Flüssigkeitsaufnahme ausgeübt wird. Auf diese Weise lässt sich ein Druck in dem zweiten Trennsäulenbereich einstellen. Im Rahmen der erläuterten Ausführungsform der Erfindung ist es eine besonders effiziente und exakte Druckregelung über die vierte geodätische Höhe, also die Füllhöhe des Fluids in der Flüssigkeitsaufnahme, möglich.
  • Mit besonderem Vorteil wird das Erwärmen des Fluids unter Verwendung eines mit einem Temperiermedium (das hier als Wärmemedium verwendet wird) betriebenen ersten Wärmeübertragers durchgeführt. Alternativ zur Verwendung eines Temperiermediums kann zum Erwärmen des Fluids jedoch auch beispielsweise eine elektrische Heizung eingesetzt werden. Als Temperiermedien eignen sich sämtliche Prozessmedien, die wärmer sind als das in flüssigem Zustand in der ersten Trennsäule anstehenden Fluids, beispielsweise Umgebungsluft, Wasserdampf oder warmes Wasser. Die Wärmeübertragung zwischen dem Temperiermedium und dem Fluid erfolgt dabei durch indirekten Wärmetausch.
  • Das Abkühlen des Fluids erfolgt vorteilhafterweise ebenfalls unter Verwendung eines mit einem Temperiermedium (das hier als Kühlmittel eingesetzt wird) betriebenen zweiten Wärmeübertragers. Als Temperiermedien eignen sich grundsätzlich die selben Medien, wie sie hinsichtlich des ersten Wärmeübertragers erläutert wurden, es können jedoch auch beispielsweise auch tiefkalte Gase, beispielsweise gasförmiger Stickstoff oder tiefkalte flüssige Medien, beispielsweise flüssiger Stickstoff, zum Einsatz kommen. Das Verfahren ist deshalb besonders vorteilhaft, weil es mit in einer entsprechenden Anlage bzw. in einem entsprechenden Verfahren unter Verwendung ohnehin, beispielsweise als Prozessmedien, vorhandener Temperiermedien durchgeführt werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Konfiguration, in der der erste Wärmeübertrager und der zweite Wärmeübertrager zumindest teilweise mit demselben Temperiermedium betrieben werden. Auf diese Weise lässt sich eine Wärme- bzw. Kälterückgewinnung realisieren und damit das Verfahren besonders energieeffizient gestalten. Beispiele hierfür sind in den beigefügten Figuren veranschaulicht, insbesondere bezüglich der Luftzerlegungsanlagen in den Figuren 5 bis 8.
  • Mit besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren mehrfach parallel durchgeführt werden, wobei zwei oder mehr erste Trennsäulenbereiche und zwei oder mehrere zweite Trennsäulenbereiche verwendet werden. Eine mehrfach parallele Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei insbesondere umfassen, dass ein "erster" Trennsäulenbereich eines der mehrfach parallel durchgeführten Verfahren der "zweite" Trennsäulenbereich eines anderen der mehrfach parallel durchgeführten Verfahren ist und umgekehrt. Derartige Fälle treten beispielsweise bei der Bewältigung extremer Trennaufgaben durch Rektifikation auf, insbesondere für Gemische mit geringen Siedepunktsunterschieden von beispielsweise weniger als 3 K. In diesen Fällen sind typischerweise eine Vielzahl von parallelen Trennsäulenbereiche und damit herkömmlicherweise eine Vielzahl von mechanischen Pumpen erforderlich. Insbesondere für Prozesse mit geringer Produktkapazität (beispielsweise weniger als 10 Normkubikmeter pro Stunde) im tiefkalten Temperaturbereich (unterhalb von -30 °C) stellt die kommerzielle Verfügbarkeit solcher Maschinen einen kritischen Punkt dar. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dieses Problem zu lösen.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn zum Erwärmen des Fluids und/oder zum Abkühlen des Fluids jeweils ein gemeinsamer Wärmeübertrager verwendet wird. Beispielsweise kann ein entsprechender Wärmeübertrager zentral angeordnet und von einer Anzahl von Trennsäulenbereichen umgeben sein. Die Fluide werden dann jeweils in getrennten Kanälen durch den oder die gemeinsamen Wärmeübertrager geführt.
  • Alternativ ist es auch möglich zum Erwärmen des Fluids und/oder zum Abkühlen des Fluids getrennte und mit einem gemeinsamen Temperiermedium betriebene Wärmeübertrager zu verwenden, wie dies insbesondere unter Bezugnahme auf die Figur 3 beschrieben ist. Die Verwendung eines gemeinsamen Wärmeübertragers ist hingegen unter Bezugnahme auf die Figur 4 erläutert. In diesem Fall werden beispielsweise parallele Temperiermedienleitungen jeweils parallel durch die Wärmeübertrager geführt, so dass eine gemeinsame Pumpe oder ein gemeinsamer Verdichter zur Bereitstellung eines Kältemittelkreislaufs ausreicht.
  • Mit besonderem Vorteil kommt das vorliegende Verfahren in einem Luftzerlegungsverfahren zum Einsatz. Das Verfahren kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass als der erste Trennsäulenbereich ein Bereich einer Rohargonsäule einer Luftzerlegungsanlage und als der zweite Trennsäulenbereich ein Bereich einer Niederdrucksäule der Luftzerlegungsanlage verwendet wird. Wie erläutert, kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch in Fällen zum Einsatz kommen, in denen beispielsweise eine Rohargonsäule oder eine Niederdrucksäule einer Luftzerlegungsanlage in mehrere baulich getrennte Trennsäulenbereiche unterteilt ist. Der Einsatz der Erfindung in einer Luftzerlegungsanlage ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren 5 bis 8 erläutert.
  • Wird als erster Trennsäulenbereich ein Bereich einer Rohargonsäule einer Luftzerlegungsanlage und als zweiter Trennsäulenbereich ein Bereich einer Niederdrucksäule der Luftzerlegungsanlage verwendet, kann vorteilhafterweise das Erwärmen und Verdampfen des Fluids unter Verwendung eines Teils der Einsatzluft, die der Luftzerlegungsanlage zugeführt wird, durchgeführt werden. Entsprechende Einsatzluft steht bereits unter Druck und auf einem geeigneten Temperaturniveau zur Verfügung und kann daher ohne zusätzlichen Antrieb durch entsprechende Wärmeübertrager geführt werden. Entsprechende Einsatzluft kann nach der Verwendung zum Verdampfen des Fluids beispielsweise in eine Hochdrucksäule der Luftzerlegungsanlage zurückgeführt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist jedoch ein Verfahren, bei dem der Teil der Einsatzluft nach der Verwendung zum Erwärmen und Verdampfen des Fluid abgekühlt und zum Abkühlen und Rückverflüssigen des Fluids verwendet wird. Zum Abkühlen des Teils der Einsatzluft kann dabei beispielsweise ein Unterkühlungsgegenströmer zum Einsatz kommen, wie er ohnehin in einer entsprechenden Luftzerlegungsanlage vorhanden ist. Die beim Rückverflüssigen des Fluids erwärmte Luft kann beispielsweise in die Niederdrucksäule der Luftzerlegungsanlage eingespeist werden.
  • Vorteilhaft kann auch sein, wenn das Abkühlen und Rückverflüssigen des Fluids unter Verwendung eines Teils einer sauerstoffreichen Flüssigkeit aus der Hochdrucksäule der Luftzerlegungsanlage durchgeführt wird. Auch eine entsprechende sauerstoffreiche Flüssigkeit steht in einer Luftzerlegungsanlage stets zur Verfügung, es müssen daher keine zusätzlichen Medien zugeführt werden. Nach ihrer Verwendung zum Abkühlen und Rückverflüssigen kann die sauerstoffreiche Flüssigkeit in beliebiger Weise verwendet werden, beispielsweise gasförmig in die Hochdrucksäule oder die Niederdrucksäule zurückgeführt werden.
  • Es ist auch möglich, das Erwärmen und Verdampfen des Fluids unter Verwendung eines Teils eines Kopfprodukts aus einer Hochdrucksäule der Luftzerlegungsanlage, also eines stickstoffreichen Kopfprodukts, durchzuführen. Für die Vorteile gilt im Wesentlichen das oben Erläuterte. Entsprechender Stickstoff bzw. eine entsprechende stickstoffreiche Flüssigkeit, d.h. der Teil des Kopfprodukts nach seiner Verwendung zum Erwärmen und Verdampfen des Fluids, kann ebenfalls abgekühlt und zum Abkühlen und Rückverflüssigen des Fluids verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Anordnung, die insbesondere als Teil einer Luftzerlegungsanlage ausgebildet ist, und Mittel aufweist, die zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet sind, wie es zuvor erläutert wurde. Zu Merkmalen und Vorteilen einer entsprechenden Anordnung sei auf die oben erläuterten Aspekte ausdrücklich verwiesen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Figur 1 veranschaulicht eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
    • Figur 2 veranschaulicht eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
    • Figur 3 veranschaulicht eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
    • Figur 4 veranschaulicht eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
    • Figur 5 veranschaulicht eine Luftzerlegungsanlage, die unter Verwendung einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben wird.
    • Figur 6 veranschaulicht eine Luftzerlegungsanlage, die unter Verwendung einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben wird.
    • Figur 7 veranschaulicht eine Luftzerlegungsanlage, die unter Verwendung einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben wird.
    • Figur 8 veranschaulicht eine Luftzerlegungsanlage, die unter Verwendung einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben wird.
  • In den Figuren sind einander entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.
    • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • In Figur 1 ist eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Anordnung 100 umfasst einen ersten Trennsäulenbereich 1 in Teilansicht. In dem ersten Trennsäulenbereich 1 steht ein Fluid in flüssigem Zustand bis zu einer ersten geodätischen Höhe H1 an. Mittels der Anordnung 100 wird ein Verfahren zum Überführen eines Fluids aus dem ersten Trennsäulenbereich 1 in einen zweiten Trennsäulenbereich 8, der hier ebenfalls in Teilansicht dargestellt ist, ermöglicht.
  • Hierzu wird das in flüssigem Zustand bis zu der ersten geodätischen Höhe H1 in dem ersten Trennsäulenbereich 1 anstehende Fluid über eine Leitung 2 aus dem ersten Trennsäulenbereich 1 ausgeleitet. Das Ausleiten des Fluids aus dem ersten Trennsäulenbereich 1 erfolgt ausschließlich durch hydrostatische Effekte (Prinzip der kommunizierenden Röhren). Weil unterhalb der ersten geodätischen Höhe H1 ein erster Wärmeübertrager 3 angeordnet ist, tritt das Fluid aus der ersten Trennsäule 1 über die Leitung 2 in den ersten Wärmeübertrager 3 ein.
  • Der erste Wärmeübertrager 3 wird mittels eines Temperiermediums betrieben oder beispielsweise auch elektrisch beheizt. In dem ersten Wärmeübertrager 3, der sich teilweise oder vollständig unterhalb der ersten geodätischen Höhe H1 befindet, wird das aus dem ersten Trennsäulenbereich 1 ausgeleitete Fluid erwärmt und teilweise oder vollständig verdampft. Die Temperatur des Fluids wird dabei bei vollständiger Verdampfung vorzugsweise derart gewählt, dass das verdampfte Fluid in einer sich anschließenden Steigleitung 4 nicht auskondensiert, was dazu führen könnte, dass die Steigleitung verlegt würde und dadurch eine Strömung des Fluids zum Erliegen käme.
  • Durch das Erwärmen und teilweise oder vollständige Verdampfen des Fluids in dem ersten Wärmeübertrager 3 expandiert dieses bzw. dessen verdampfter Anteil und das Fluid ingesamt strömt daher ohne zusätzliche Pumpleistung zu einem zweiten Wärmeübertrager 5. Wie erwähnt, kann dabei auch insbesondere das Prinzip einer Mammutpumpe (bei teilweiser Verdampfung) genutzt werden. In dem zweiten Wärmeübertrager 5, der unter Verwendung eines geeigneten Temperiermediums betrieben wird, bei dem es sich auch um dasselbe Temperiermedium handeln kann, wie es in dem ersten Wärmeübertrager 3 eingesetzt wird, wird das verdampfte Fluid oder der zuvor verdampfte Anteil des Fluids rückverflüssigt. Der zweite Wärmeübertrager 5 ist auf einer dritten geodätischen Höhe H3 angeordnet, die oberhalb der ersten geodätischen Höhe H1, aber auch oberhalb einer zweiten geodätischen Höhe H2 liegt, auf der das Fluid letztlich in den zweiten Trennsäulenbereich 8 eingespeist wird.
  • Geodätisch unterhalb des zweiten Wärmeübertragers 5 ist eine Flüssigkeitsaufnahme 6 angeordnet, die als separater Behälter oder als Leitungsabschnitt einer hier nicht gesondert bezeichneten Leitung ausgebildet sein kann. Durch Verstellen eines Stellglieds 7 (z.B. ein Ventil), beispielsweise nach Maßgabe einer entsprechenden Regeleinrichtung, kann das in der Flüssigkeitsaufnahme 6 vorliegende Fluid in den zweiten Trennsäulenbereich 8 abfließen. Auch hierzu sind keine zusätzlichen Pumpen oder bewegten Teile erforderlich Die Überführung des Fluids aus der Flüssigkeitsaufnahme 6 in den zweiten Trennsäulenbereich 8 erfolgt also rein aufgrund des hydrostatischen Drucks in der Flüssigkeitsaufnahme 6. Aufgrund des hydrostatischen Drucks kann der zweite Trennsäulenbereich 8 auch auf einem höheren Druck betrieben werden als der erste Trennsäulenbereich 1.
  • Vorzugsweise wird die Menge des in die Flüssigkeitsaufnahme 6 überführten Fluids und die Menge des aus der Flüssigkeitsaufnahme 6 über das Stellglied 7 in den zweiten Trennsäulenbereich 8 abgeleiteten Fluids derart eingestellt, dass das Fluid in der Flüssigkeitsaufnahme 6 bis zu einer vierten geodätischen Höhe H4 zwischen der zweiten geodätischen Höhe H2 und der dritten geodätischen Höhe H3 in Form von Flüssigkeit ansteht. Durch eine geeignete Einstellung der vierten geodätischen Höhe und damit der Füllhöhe des Fluids in der Flüssigkeitsaufnahme 6 kann der Druck in dem zweiten Trennsäulenbereich 8 gezielt beeinflusst werden.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist unter anderem eine vollständige stoffliche Kopplung des ersten Trennsäulenbereichs 1 und des zweiten Trennsäulenbereichs 8. Hierzu sind der erste Trennsäulenbereich 1 und der zweite Trennsäulenbereich 8 neben der erwähnten Kopplung über die Leitungen 2 und 4, die Wärmeübertrager 3 und 5 sowie die Flüssigkeitsaufnahme 6 und das Stellglied 7 ferner über eine Gasleitung 9 gekoppelt. Die Gasleitung 9 ermöglicht es, vom zweiten Trennsäulenbereich 8 auf oder in der Nähe der zweiten geodätischen Höhe H2 ein gasförmiges Fluid auszuleiten und auf oder in der Nähe der ersten geodätischen Höhe H1 in den ersten Trennsäulenbereich zu überführen. Ist das Druckniveau in dem zweiten Trennsäulenbereich 8 dabei höher als in dem ersten Trennsäulenbereich 1, erfolgt auch dies ohne zusätzliche technische Mittel.
  • In Figur 2 ist eine Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und insgesamt mit 200 bezeichnet. In Figur 2 sind insgesamt 3 Trennsäulenbereiche 1 bzw. 8 veranschaulicht, von denen jeweils einer im hier verwendeten Sprachgebrauch den "ersten" Trennsäulenbereich 1 und ein weiterer den "zweiten" Trennsäulenbereiche 8 bildet. Figur 2 veranschaulicht mit der Anordnung 200, wie durch die Verwendung dreier Trennsäulenbereiche 1 bzw. 8 insgesamt eine Trenneinheit geschaffen werden kann, die einer einzelnen Trennsäule entspricht. Eine derartige Unterteilung einer Trennsäule in drei Trennsäulenbereiche kann beispielsweise gewählt werden, um die Bauhöhe einer entsprechenden Trenneinheit insgesamt zu reduzieren. Die wesentlichen Elemente der Anordnung 200 wurden bereits unter Bezugnahme auf die Anordnung 100 erläutert.
  • Der in Figur 2 bzw. der Anordnung 200 links abgebildete Trennsäulenbereich 1 entspricht dem Kopf einer einteilig ausgebildeten Trennsäule. Es ist daher ein Kopfkondensator 11 vorgesehen, in den über eine Leitung 10 Kopfgas aus dem Trennsäulenbereich 1 eingespeist werden kann. Der Kopfkondensator 11 umfasst einen Wärmeübertrager 12, der mit einem Kältemittel, das über eine Leitung 13 in den Wärmeübertrager 12 eingespeist und über eine Leitung 14 dem Wärmeübertrager 12 entnommen wird, betrieben werden kann. In dem Kopfkondensator 11 kondensiertes Kopfgas aus dem Trennsäulenbereich 1 kann teilweise über eine Leitung 15 auf den Trennsäulenbereich 1 zurückgeführt und teilweise über eine Leitung 16 ausgeleitet werden. Ein Verhältnis der über die Leitung 15 auf den Trennsäulenbereich 1 zurückgeführten und über die Leitung 16 ausgeleiteten Fluids kann durch Verstellen geeigneter, hier jedoch nicht gesondert bezeichneter Ventile erfolgen.
  • Der in Figur 2 bzw. der Anordnung 200 rechts dargestellte Trennsäulenbereich 8 entspricht dem Sumpfbereich einer einteilig ausgebildeten Trennsäule. Es kann daher ein, beispielsweise elektrisch betriebener, Sumpfverdampfer 17 vorgesehen sein, der zum Aufkochen einer Sumpfflüssigkeit im Sumpf des Trennsäulenbereichs eingerichtet ist. Über eine Leitung 18 kann Flüssigkeit aus dem Sumpf des Trennsäulenbereichs 8 ausgeleitet werden. Über eine Leitung F kann ein zu trennendes Fluid in die Anordnung 200 eingespeist werden.
  • In Figur 3 ist eine Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schematisch veranschaulicht und insgesamt mit 300 bezeichnet. Die wesentlichen Elemente der Anordnung 300 wurden bereits unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 bzw. die Anordnungen 100 und 200 erläutert.
  • Zusätzlich ist hier veranschaulicht, wie die ersten Wärmeübertrager 3 einer entsprechenden Anordnung mittels eines gemeinsamen Temperiermediums (hier eines Heizmediums) betrieben werden können. Das Temperiermedium wird hierzu über eine Leitung 19 bereitgestellt, die sich in zwei parallele Leitungen 20 verzweigt, mittels jeweils die ersten Wärmeübertrager 3 beschickt werden können. Stromab der ersten Wärmeübertrager 3 werden die parallelen Leitungen 20 wieder zu einer gemeinsamen Leitung 21 zusammengeführt.
  • Entsprechend kann auch ein Temperiermedium (hier ein Kühlmedium) über eine Leitung 22 bereitgestellt und über parallele Leitungen 23 den zweiten Wärmeübertragern 5 zugeführt werden. Das Temperiermedium kann anschließend wieder über eine gemeinsame Leitung 24 gesammelt werden.
  • Wie bereits mehrfach erläutert, können die Temperiermedien in dem ersten Wärmeübertrager 3 bzw. dem zweiten Wärmeübertrager 5 auch zumindest teilweise dasselbe sein und damit die ersten Wärmeübertrager 3 und die zweiten Wärmeübertrager 5 thermisch miteinander koppeln.
  • In Figur 4 ist eine Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schematisch veranschaulicht und insgesamt mit 400 bezeichnet. Auch die wesentlichen Elemente der Anordnung 400 gemäß Figur 4 wurden bereits erläutert.
  • In Figur 4 ist nun bezüglich der Anordnung 400 veranschaulicht, wie ein gemeinsamer erster Wärmeübertrager 3 und ein gemeinsamer zweiter Wärmeübertrager 5 zum Erwärmen bzw. Abkühlen von Fluid aus bzw. für mehrere Trennsäulenbereiche 1 bzw. 8 verwendet werden kann. Hierzu werden jeweils die Leitungen 2 aus dem entsprechenden Trennsäulenbereich 1 bzw. 8 parallel durch einen entsprechenden ersten Wärmeübertrager 3 bzw. einen entsprechenden zweiten Wärmeübertrager 5 geführt. Die entsprechenden Ströme werden anschließend separat ihren jeweiligen Flüssigkeitsaufnahmen 6 zugeführt. In Figur 4 bzw. der Anordnung 400 sind die Temperiermedien, wie gemäß Figur 3 bzw. Anordnung 300, mit 19 und 21 bzw. 22 und 24 bezeichnet.
  • In Figur 5 ist eine Luftzerlegungsanlage, die eine Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst, schematisch in Form einer Teilansicht veranschaulicht und insgesamt mit 500 bezeichnet. Die grundsätzliche Anordnung der Elemente 1 bis 9 entspricht auch hier jener der zuvor erläuterten Figuren. In einer entsprechenden Luftzerlegungsanlage 500 kann der erste Trennsäulenbereich 1 als Bereich einer Rohargonsäule und der zweite Trennsäulenbereich 8 als Bereich einer Niederdrucksäule ausgeführt sein. Bezüglich weiterer Erläuterungen zu entsprechenden Luftzerlegungsanlagen, insbesondere zu den erwähnten Destillationssäulen, sei auf einschlägige Fachliteratur, beispielsweise Häring, H.-W.(Hrsg.), Industrial Gases Processing, Weinheim: Wiley VCH, 2008, insbesondere Kapitel 2.2.5 und Figur 2.3A, verwiesen.
  • Die Gasleitung 9 ist in der Luftzerlegungsanlage 500 in Höhe des sogenannten Argonbauchs bzw. Argonübergangs an der Niederdrucksäule angeordnet, der zweite Trennsäulenbereich 8 umfasst also diesen Bereich. Die Rohargonsäule dient dazu, das über die Leitung 9 bereitgestellte Fluid an Argon abzureichern, welches anschließend z.B. in einer Reinargonsäule weiter bearbeitet werden kann. Ein an Argon abgereichertes Fluid reichert sich als Flüssigkeit im Sumpf der Rohargonsäule, also dem ersten Trennsäulenbereich, an und wird, wie mehrfach erläutert, über die Leitung 2, den Wärmeübertrager 3, die Leitung 4, den zweiten Wärmeübertrager 5, die Flüssigkeitsaufnahme 6 und das Stellglied 7 in dem zweiten Trennsäulenbereich 8 überführt. In die Niederdrucksäule münden eine Reihe weiterer Leitungen. Zu Details sei auf die zitierte Fachliteratur verwiesen.
  • In Figur 6 ist eine Luftzerlegungsanlage, die unter Verwendung einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben werden kann, schematisch veranschaulicht und insgesamt mit 600 bezeichnet. Aus Konsistenzgründen werden die Bezugszeichen 1 bis 9 der obigen Figuren weiter verwendet. Details der Luftzerlegungsanlage werden nur insoweit erläutert, als es für das Verständnis der hier verwendeten Ausführungsform der Erfindung erforderlich ist.
  • Die Luftzerlegungsanlage 600 umfasst neben der Rohargonsäule und der Niederdrucksäule bzw. den entsprechenden Trennsäulenbereichen, eine Hochdrucksäule 101 mit einem außenliegenden Hauptkondensator 102, einen Unterkühlungsgegenströmer 103, eine Reinargonsäule 104 sowie weitere, nicht gesondert erläuterte Elemente. Nicht veranschaulicht ist ferner ein Anlagenteil zur Bereitstellung von abgekühlter Druckluft, der unter anderem einen Hauptverdichter, Expansionsmaschinen und einen Hauptwärmeübertrager umfasst.
  • In der Luftzerlegungsanlage 600 wird Einsatzluft über eine Leitung 105 bereitgestellt. Diese Einsatzluft wird zum Teil direkt in die Hochdrucksäule 101 eingespeist. Zu einem weiteren Teil wird in der veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung die Hochdruckluft teilweise über eine Leitung 106 dem ersten Wärmeübertrager 3 zugeführt. Nach Abkühlung in dem ersten Wärmeübertrager 3 wird die Luft über eine Leitung 107 in die Hochdrucksäule 101 zurückgeführt. Der zweite Wärmeübertrager 5 wird im dargestellten Beispiel unter Verwendung einer sauerstoffreichen Flüssigkeit aus der Hochdrucksäule 101 betrieben. Hierzu wird die sauerstoffreiche Flüssigkeit über eine Leitung 108 der Hochdrucksäule 101 entnommen. Wie in herkömmlichen Anlagen kann die sauerstoffreiche Flüssigkeit auch zu einem Teil als Temperiermedium in der Reinargonsäule 104 bzw. deren Kopfkondensator bzw. einem Kopfkondensator der Rohargonsäule 104 verwendet werden. Zu einem weiteren Anteil wird die sauerstoffreiche Flüssigkeit jedoch über eine Leitung 109 durch den zweiten Wärmeübertrager 5 geführt.
  • In Figur 7 ist eine Luftzerlegungsanlage, die unter Verwendung einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben wird, schematisch veranschaulicht und insgesamt mit 700 bezeichnet. Gemäß Figur 7 werden sowohl der erste Wärmeübertrager 3 als auch der zweite Wärmeübertrager 5 unter Verwendung von Einsatzluft temperiert. Hierzu wird ein Teil der Einsatzluft, wie zu Figur 6 bzw. der Luftzerlegungsanlage 600 erläutert, über eine Leitung 106 bereitgestellt und zunächst durch den ersten Wärmeübertrager 3 geführt. Die angewärmte Luft, die, wie zu Figur 6 bzw. der Luftzerlegungsanlage 600 erläutert, anschließend in einer Leitung 107 strömt, wird hier jedoch nicht in die Hochdrucksäule 101 überführt sondern zunächst durch den Unterkühlungsgegenströmer 103 geleitet. Die auf diese Weise abgekühlte Luft wird mittels einer Leitung 110 anschließend dem zweiten Wärmeübertrager 5 zugeführt und schließlich in geeigneter Höhe in die Niederdrucksäule eingespeist.
  • In Figur 8 ist eine Luftzerlegungsanlage veranschaulicht, die unter Verwendung einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben werden kann, und die insgesamt mit 800 bezeichnet ist. Im Gegensatz zu den Luftzerlegungsanlagen 600 bzw. 700, die in den Figuren 6 und 7 erläutert sind, wird hier dem ersten Wärmeübertrager 3 jedoch keine Einsatzluft, sondern stickstoffreiches Kopfgas vom Kopf der Hochdrucksäule 101 zugeführt. Hierzu wird eine Leitung 111 verwendet. Das in dem ersten Wärmeübertrager 3 abgekühlte stickstoffreiche Kopfgas wird anschließend über eine Leitung 112 durch den Unterkühlungsgegenströmer 103 geführt, hierdurch abgekühlt und über eine Leitung 113 dem zweiten Wärmeübertrager 5 zugeführt. Anschließend wird das erwärmte stickstoffreiche Kopfgas über eine Leitung 114 mit stickstoffreichem Kopfgas vom Kopf der Niederdrucksäule zusammengeführt.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Überführen eines Fluids aus einem ersten Trennsäulenbereich (1) in einen zweiten Trennsäulenbereich (8), wobei das Fluid in dem ersten Trennsäulenbereich (1) in flüssigem Zustand bis zu einer ersten geodätischen Höhe (H1) ansteht, und wobei das Überführen des Fluids umfasst, das Fluid in einer zweiten geodätischen Höhe (H2) oberhalb der ersten geodätischen Höhe (H3) in den zweiten Trennsäulenbereich (8) einzuspeisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid unterhalb der ersten geodätischen Höhe (H1) aus dem ersten Trennsäulenbereich (1) ausgeleitet und unterhalb der ersten geodätischen Höhe (H1) durch Erwärmen vollständig oder teilweise verdampft und hierdurch auf eine dritte geodätische Höhe (H3) oberhalb der zweiten geodätischen Höhe (H2) angehoben wird, dass das auf die dritte geodätische Höhe (H3) angehobene Fluid abgekühlt wird, wodurch das Fluid oder dessen verdampfter Anteil rückverflüssigt wird, und dass das Fluid nach dem Abkühlen in flüssiger Form in den zweiten Trennsäulenbereich (8) eingespeist wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Fluid nach dem Abkühlen in flüssiger Form in eine Flüssigkeitsaufnahme (6) überführt und aus der Flüssigkeitsaufnahme (6) in den zweiten Trennsäulenbereich (8) abgeleitet wird, wobei die Menge des in die Flüssigkeitsaufnahme (6) überführten Fluids und die Menge des aus der Flüssigkeitsaufnahme (6) in den zweiten Trennsäulenbereich (8) abgeleiteten Fluids derart eingestellt werden, dass das rückverflüssigte Fluid in der Flüssigkeitsaufnahme (6) bis zu einer vierten geodätischen Höhe (H4) zwischen der zweiten geodätischen Höhe (H2) und der dritten geodätischen Höhe (H3) ansteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Erwärmen des Fluids unter Verwendung eines mit einem Temperiermedium betriebenen ersten Wärmeübertragers (3) durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Abkühlen des Fluids unter Verwendung eines mit einem Temperiermedium betriebenen zweiten Wärmeübertragers (5) durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der erste Wärmeübertrager (3) und der zweite Wärmeübertrager (5) zumindest teilweise mit demselben Temperiermedium betrieben werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das zwei- oder mehrfach parallel mit zwei oder mehreren ersten Trennsäulenbereichen (1) und zweiten Trennsäulenbereichen (8) durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zum Erwärmen des Fluids und/oder zum Abkühlen des Fluids ein gemeinsamer Wärmeübertrager verwendet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zum Erwärmen des Fluids und/oder zum Abkühlen des Fluid getrennte und mit einem gemeinsamen Temperiermedium betriebene Wärmeübertrager verwendet werden.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem als der erste Trennsäulenbereich (1) ein Abschnitt einer Rohargonsäule einer Luftzerlegungsanlage (500, 600, 700, 800) und als der zweite Trennsäulenbereich(8) ein Abschnitt einer Niederdrucksäule der Luftzerlegungsanlage (500, 600, 700, 800) verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Erwärmen des Fluids unter Verwendung eines Teils der Einsatzluft, die der Luftzerlegungsanlage (500, 600, 700, 800) zugeführt wird, durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Teil der Einsatzluft nach der Verwendung zum Erwärmen des Fluids abgekühlt und zum Abkühlen des Fluids verwendet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Abkühlen des Fluids unter Verwendung eines Teils einer sauerstoffreichen Flüssigkeit aus der Hochdrucksäule (101) der Luftzerlegungsanlage durchgeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Erwärmen des Fluids unter Verwendung eines Teils eines Kopfprodukts aus einer Hochdrucksäule (101) der Luftzerlegungsanlage (500, 600, 700, 800) durchgeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Teil des Kopfprodukts nach der Verwendung zum Erwärmen des Fluids abgekühlt und zum Abkühlen des Fluids verwendet wird.
  15. Anordnung (100, 200, 300, 400), die insbesondere als Teil einer Luftzerlegungsanlage (500, 800, 700, 800) ausgebildet ist, und Mittel aufweist, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet sind.
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