EP3207320A1 - Verfahren und vorrichtung zur variablen gewinnung von argon durch tieftemperaturzerlegung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur variablen gewinnung von argon durch tieftemperaturzerlegung

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EP3207320A1
EP3207320A1 EP15771022.9A EP15771022A EP3207320A1 EP 3207320 A1 EP3207320 A1 EP 3207320A1 EP 15771022 A EP15771022 A EP 15771022A EP 3207320 A1 EP3207320 A1 EP 3207320A1
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column
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crude
pure
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Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
  • the crude argon column can be carried out in one part or in several parts. It has a top condenser, which is cooled with a liquid from the air separation process in the strict sense, in particular with bottom liquid of the high-pressure column. Usually, the entire liquid pure argon product stream is withdrawn from the bottom of the pure argon column as the final product. For example, the final product is recovered directly as a liquid product and introduced into a liquid tank.
  • the liquid from the pure argon column or from the tank is taken out of the liquid from the pure argon column or from the tank, brought to liquid pressure and warmed in the main heat exchanger and fed directly to a consumer as compressed gas product.
  • the argon is often sold as a liquid product.
  • the invention has for its object to increase in a process mentioned above, the efficiency of oxygen production at relative to the main product demand fluctuating argon demand. Under "efficiency" of oxygen separation is here
  • Top condenser the pure argon column or the top condenser deducted to reduce pure argon production or shut down completely.
  • the gaseous argon return stream is warmed without mixing with another stream in a separate passage of the main heat exchanger.
  • the gaseous argon reflux has an argon content that is at least twice that of the argon-enriched stream from the low pressure column (measured in molar quantities).
  • the cold contained in it is in the
  • Recovered main heat exchanger by at least one of the following measures: - A portion of the gaseous argon reflux is introduced according to a variant of the invention in a return flow from the low pressure column.
  • the gaseous argon return stream is warmed without mixing with another stream in a separate passage of the main heat exchanger.
  • the crude argon column or a part of it can be driven with variable throughput of argon at a constant rate or with the nominal or maximum throughput for which the process is designed.
  • the oxygen yield and the oxygen purity remain constant high.
  • the entire amount of pure argon product is removed as the final product.
  • the "second mode of operation" may then be formed by any mode in which the final product quantity is less than in the first mode of operation.
  • the excess portion of the pure argon product amount is then as gasfömiger argon reflux back before the pure argon column or from the
  • the part of the gaseous argon reflux can be mixed with any return flow from the low pressure column, if this is possible from the pressure level.
  • at least one of the following reflux streams is selected:
  • Evaporative coolers are used meaningfully.
  • the absolute total amount of argon taken from the crude argon column and the pure argon column is maintained substantially constant.
  • substantially constant is meant a deviation of less than 5 mol%, in particular less than 2.5%.
  • Argon product amount and the amount of argon contained in the residual gas from the head of the pure argon column For example, if no argon product is recovered at all in the second mode of operation, the argon contained in the argon back or streams and the amount of argon contained in the tail gas from the top of the pure argon column add up to the total argon volume.
  • the gaseous argon reflux is through at least part of the
  • the gaseous argon return stream is withdrawn from an intermediate point of the crude argon column, ie with a higher argon content than the crude argon fraction.
  • the gaseous argon reflux can also:
  • the gaseous argon return stream are withdrawn from the top of the first section of the crude argon column.
  • Atmospheric air is drawn in by a filter 2 from an air compressor 3.
  • the compressed air 4 from the air compressor 3 is cooled in a pre-cooler 5 and cleaned in a cleaning device 6.
  • the purified air 7 becomes one
  • Main heat exchanger 8 supplied.
  • a first cold air stream 9 is introduced in gaseous form into the high-pressure column 10.
  • the high-pressure column 10 is part of a double column, which also has a low-pressure column 11 and a main capacitor 12. These apparatus are part of a distillation column system.
  • a second cold air stream 13 which may have been branched off from the stream 7 and compressed to a high pressure, is expanded in a valve 14 and, for the most part, introduced into the high-pressure column 10 in liquid form (15). A portion 16 of this liquid is immediately withdrawn, cooled in a supercooling countercurrent 17 and introduced via line 8 into the low-pressure column 11.
  • oxygen-enriched fraction 19 from the bottom of the high-pressure column 10 is cooled in the subcooling countercurrent 17.
  • the cooled oxygenated fraction 20 is added to a first part 21 by the sump heater 91 of FIG.
  • a portion of the head of nitrogen 25 of the high-pressure column 10 is condensed in the main condenser 12 and fed to a first part 26 on the high-pressure column.
  • One second portion 27 of the liquid nitrogen flows through the subcooling countercurrent 17 and through line 28 to the top of the low pressure column.
  • GAN-EC Gaseous compressed nitrogen outside
  • An argon-enriched stream 80 from the low-pressure column 11 is introduced into a crude argon column, which in the example is formed as a divided crude argon column with two sections 81, 82.
  • first operating mode the overhead vapor 70 of the first section 81 is completely introduced into the second section 82 via line 70a.
  • Head condenser 90 return fluid is generated.
  • the liquid 87 arriving in the bottom of the second section 82 is fed by means of a pump 88 via line 89 to the top of the first section 81.
  • the liquid 84, which collects in the bottom of the first section 81, is also pumped and returned via line 6 in the low-pressure column 1 1.
  • a gaseous crude argon fraction 71 is removed and introduced in full gaseous into the pure argon column 83.
  • a liquid pure argon product stream 72 is removed.
  • a residual gas stream 73 is withdrawn and blown off into the atmosphere (ATM).
  • the gaseous argon reflux or a portion of it is formed by a portion of the overhead vapor 70 of the first section 81 of the crude argon column. It is guided by means of the lines 101, 102a, 105, 106, 107 through the separate passage 108 of the main heat exchanger. A portion 102b may be introduced into the impurity nitrogen 32 downstream of the subcooling countercurrent 17; alternatively, the introduction may be performed upstream of the subcooling countercurrent 17.
  • the gaseous argon reflux is formed by a part of the crude argon fraction 71 or by the entire crude argon fraction 71 and passed via the lines 103, 104, 106 into the separate passage 108 of the main heat exchanger. Some of it may be diverted into the gaseous nitrogen product stream 30 downstream of the subcooling countercurrent 17 (lines 103, 104, 105); Alternatively, the introduction
  • Main heat exchanger 8 understood that flows through the same stream.
  • Main heat exchanger 8 are combined.
  • the line 101 is opened and 0 to 3.5% of the overhead vapor 70 or the rising vapor in the crude argon column 81, 82 are fed into the main heat exchanger 8.
  • the "second pure argon product amount" is thus 70% of the maximum argon product.
  • the argon return stream 101 then comprises, for example, 1% of the overhead vapor 70.
  • the remainder of the head vapor 70 of the Rohargonklale is further introduced via line 70a in the second section 82 of the crude argon column.

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur variablen Gewinnung von Argon durch Tieftemperaturzerlegung. Einsatzluft (1, 4, 7) wird in einem Hauptwärmetauscher (8) abgekühlt und anschließend in ein Destillationssäulen-System, das eine Hochdrucksäule (10) und eine Niederdrucksäule (11) aufweist. In einer Argongewinnung mit Rohargonsäule (81, 82) und Reinargonsäule (3) wird aus einem argonangereicherten Strom (80) aus der Niederdrucksäule (11) ein flüssiger Reinargon-Produktstrom (72) erzeugt. In einem ersten Betriebsmodus wird eine erste Reinargon-Produktmenge als Endprodukt abgeführt, in einem zweiten Betriebsmodus eine reduzierte Reinargon-Produktmenge. In dem zweiten Betriebsmodus wird ein gasfömiger Argon-Rückstrom (101, 103) aus der Rohargonsäule oder der Reinargonsäule abgezogen und in einer separaten Passage (108) des Hauptwärmetauschers (8) angewärmt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur variablen Gewinnung von Argon durch
Tieftemperaturzerlegung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Diese Art der Argongewinnung ist beispielsweise in EP 2600090 A1 beschrieben. Im Anschluss an ein Zwei- oder Mehr-Säulen-Verfahren zur Stickstoff-Sauerstoff- Trennung werden dabei in einer Rohargonsäule (die hier zweiteilig ausgeführt ist) Argon und Sauerstoff getrennt und in einem weiteren Schritt, der Reinargonsäule, Argon und Stickstoff. Das Rohargon aus der Rohargonsäule wird gasförmig in die Reinargonsäule eingeleitet.
Als "argonangereichert" wird hier ein Strom bezeichnet, der eine höhere
Argonkonzentration als Luft aufweist.
Die Rohargonsäule kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt werden. Sie weist einen Kopfkondensator auf, der mit einer Flüssigkeit aus dem Luftzerlegungsverfahren im engeren Sinne gekühlt wird, insbesondere mit Sumpfflüssigkeit der Hochdrucksäule. Üblicherweise wird der gesamte flüssige Reinargon-Produktstrom vom Sumpf der Reinargonsäule als Endprodukt abgezogen. Das Endprodukt wird beispielsweise unmittelbar als Flüssigprodukt gewonnen und in einen Flüssigtank eingeleitet.
Alternativ wird es flüssig aus der Reinargonsäule oder aus dem Tank entnommen, flüssig auf Druck gebracht und im Hauptwärmetauscher angewärmt und direkt als Druckgasprodukt einem Verbraucher zugeführt. Das Argon wird in vielen Fällen als Flüssigprodukt vertrieben.
Der Absatz für Flüssigargon schwankt in Abhängigkeit vom Markt. Bei manchen Direktverbrauchern von Argon schwankt der Argonbedarf ebenfalls zyklisch oder unregelmäßig, wobei der Sauerstoff- und/oder der Stickstoffbedarf
(Hauptproduktbedarf) gleich bleibt. Üblicherweise werden in solchen Fällen die Roh- und Reinargonsäule entsprechend hoch- und heruntergefahren, das heißt mit schwankendem Durchsatz betrieben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem eingangs genannten Verfahren die Effizienz der Sauerstoffgewinnung bei relativ zum Hauptproduktbedarf schwankendem Argonbedarf zu erhöhen. Unter "Effizienz" der Sauerstofftrennung wird hier die
Sauerstoffausbeute, insbesondere der Energieaufwand pro Nm3 erzeugten
Sauerstoffs) bei gleich bleibender Reinheit des Sauerstoffprodukts verstanden.
Diese Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Insbesondere wird in einem zweiten Betriebsmodus bei reduziertem Argonbedarf mindestens ein gasfömiger Argon-Rückstrom aus der Rohargonsäule, ihrem
Kopfkondensator, der Reinargonsäule oder der Kopfkondensator abgezogen, um die Reinargonproduktion zu vermindern oder ganz abzuschalten. Der gasförmige Argon- Rückstrom wird ohne Vermischung mit einem anderen Strom in einer separaten Passage des Hauptwärmetauschers angewärmt.
Im Rahmen der Erfindung hat sich herausgestellt, dass die Effizienz der
Sauerstofferzeugung von der Güte der Argonabtrennung abhängt. Deshalb wird auch dann, wenn das Argonprodukt nicht oder nicht in vollem Umfang benötigt wird, bei der Erfindung versucht, die Argonausbeute so hoch wie möglich zu halten. Fährt man - wie im Stand der Technik - den Umsatz der Argonsäulen herunter, gewinnt man nur die Verflüssigungsleistung für das nicht benötigte Argon, dafür verliert die
Sauerstofftrennung aber an Effizienz.
Der gasförmige Argon-Rückstrom weist einen Argongehalt auf, der mindestens doppelt so hoch ist wie derjenige des argonangereicherten Stroms aus der Niederdrucksäule (gemessen in molaren Mengen). Die in ihm enthaltene Kälte wird im
Hauptwärmetauscher zurückgewonnen, und zwar durch mindestens eine der folgenden Maßnahmen: - Ein Teil des gasförmigen Argon-Rückstroms wird gemäß einer Variante der Erfindung in einen Rückstrom aus der Niederdrucksäule eingeleitet.
- Der gasförmige Argon-Rückstrom wird ohne Vermischung mit einem anderen Strom in einer separaten Passage des Hauptwärmetauschers angewärmt.
Im Rahmen der Erfindung kann die Rohargonsäule oder ein Teil von ihr bei variabler Argonproduktion mit konstantem Durchsatz gefahren werden beziehungsweise mit dem nominalen oder maximalen Durchsatz, für den der Prozess ausgelegt ist. Die Sauerstoffausbeute und die Sauerstoffreinheit bleiben damit konstant hoch.
Im Allgemeinen wird in dem ersten Betriebsmodus die gesamte Reinargon- Produktmenge als Endprodukt abgeführt. Der "zweite Betriebsmodus" kann dann durch jede Betriebsart gebildet werden, bei der die Endproduktmenge kleiner als im ersten Betriebsmodus ist. Der überschüssige Teil der Reinargon-Produktmenge wird dann als gasfömiger Argon-Rückstrom schon vor der Reinargonsäule oder aus der
Reinargonsäule abgezogen, bevor er in den Sumpf der Reinargonsäule gelangt. Im Extremfall wird überhaupt kein Argon-Endprodukt erzeugt und die Reinargonsäule gibt lediglich Restgas am Kopf ab.
In speziellen Fällen, kann aber auch im "ersten Betriebsmodus" bereits eine erste Menge an Argon-Rückstrom zum Hauptwärmetauscher geführt werden; in diesem Fall ist im "zweiten Betriebsmodus" die Menge an Argon-Rückstrom zum
Hauptwärmetauscher größer als beim "ersten Betriebsmodus"
Zwar wurde schon in US 6269659 B1 vorgeschlagen, bei reduziertem Argonbedarf mindestens einen Teil der Rohargonfraktion vom Kopf der Rohargonsäule zu verdampfen, mit einem Restgasstrom aus einer der Säulen des Luftzerlegers im engeren Sinne zu vermischen und im Hauptwärmetauscher des Luftzerlegers anzuwärmen.
Diese Lösung kann jedoch nicht auf Prozesse angewandt werden, bei denen die Rohargonfraktion gasförmig aus der Rohargonsäule abgezogen und gasförmig in die Reinargonsäule eingeleitet wird.
Grundsätzlich kann der Teil des gasförmigen Argon-Rückstroms mit jedem Rückstrom aus der Niederdrucksäule vermischt werden, sofern dies vom Druckniveau möglich ist. Bevorzugt wird jedoch mindestens einer der folgenden Rückströme gewählt:
- gasförmiger Stickstoff-Produktstrom vom Kopf der Niederdrucksäule
- Unrein-Stickstoffstrom von einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule Hierdurch werden die Reinprodukte der Niederdrucksäule nicht verunreinigt und das Argonprodukt kann zur Regenerierung von Adsorbern oder in einem
Verdunstungskühler sinnvoll genutzt werden. Vorzugsweise wird während des Übergangs vom ersten in den zweiten Betriebsmodus die absolute Gesamtargonmenge, die aus Rohargonsäule und Reinargonsäule entnommen wird, im Wesentlichen konstant gehalten.
Unter "im Wesentlichen konstant" wird hier eine Abweichung von weniger als 5 mol-%, insbesondere von weniger als 2,5 % verstanden.
Diese Gesamtargonmenge setzt sich im ersten Betriebsmodus aus der
Argonproduktmenge und der Argonmenge zusammen, die im Restgas vom Kopf der Reinargonsäule enthalten ist. Wenn zum Beispiel im zweiten Betriebsmodus überhaupt kein Argonprodukt gewonnen wird, addieren sich das in dem oder den Argon- Rückströmen enthaltene Argon und die Argonmenge, die im Restgas vom Kopf der Reinargonsäule enthalten ist, zur Gesamtargonmenge.
Im Folgenden werden verschiedene Möglichkeiten des Abzugs des Argon-Rückstroms diskutiert. Im Rahmen der Erfindung gibt es insbesondere die folgenden Quellen für den Argon-Rückstrom:
- Der gasförmige Argon-Rückstrom wird durch mindestens einen Teil der
Rohargonfraktion gebildet.
- Der gasförmige Argon-Rückstrom wird von einer Zwischenstelle der Rohargonsäule abgezogen, also mit einem höheren Argongehalt als die Rohargonfraktion.
Bei einer geteilten Rohargonsäule kann der gasförmige Argon-Rückstrom außerdem:
- von einer Zwischenstelle des ersten Abschnitts der Rohargonsäule und/oder
- der gasförmige Argon-Rückstrom vom Kopf des ersten Abschnitts der Rohargonsäule abgezogen werden.
In einer weiteren Variante wird
- ein gasförmiger Strom aus der Reinargonsäule von einer beliebigen Stelle
abgezogen, zum Beispiel vom Kopf (gegebenenfalls aus dem Kopfkondensator der Reinargonsäule), direkt über dem Sumpf oder an jeder Zwischenstelle zwischen Sumpf und Kopf.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei ist der warme Teil der Anlage besonders schematisch abgebildet; außerdem wurden Maschinen wie Turbinen und Nachverdichter weggelassen.
Atmosphärische Luft wird durch ein Filter 2 von einem Luftverdichter 3 angesaugt. Die Druckluft 4 aus dem Luftverdichter 3 wird in einer Vorkühleinrichtung 5 gekühlt und in einer Reinigungsvorrichtung 6 gereinigt. Die gereinigte Luft 7 wird einem
Hauptwärmetauscher 8 zugeführt. Ein erster kalter Luftstrom 9 wird im Wesentlichen gasförmig in die Hochdrucksäule 10 eingeleitet. Die Hochdrucksäule 10 ist Teil einer Doppelsäule, die außerdem eine Niederdrucksäule 11 und einen Hauptkondensator 12 aufweist. Diese Apparate sind Teil eines Destillationssäulen-Systems.
Ein zweiter kalter Luftstrom 13, der gegebenenfalls vom Strom 7 abgezweigt und auf einen hohen Druck verdichtet wurde, wird in einem Ventil 14 entspannt und zum großen Teil flüssig in die Hochdrucksäule 10 eingeleitet (15). Ein Teil 16 dieser Flüssigkeit wird gleich wieder abgezogen, in einem Unterkühlungs-Gegenströmer 17 abgekühlt und über Leitung 8 in die Niederdrucksäule 11 eingeleitet. Eine
sauerstoffangereicherte Fraktion 19 aus dem Sumpf der Hochdrucksäule 10 wird im Unterkühlungs-Gegenströmer 17 abgekühlt. Die gekühlte sauerstoffangereiche Fraktion 20 wird zu einem ersten Teil 21 durch die Sumpfheizung 91 der
Reinargonsäule 83 und weiter in den Verdampfungsraum des Rohargonsäulen- Kopfkondensators 90 geleitet. Ein zweiter Teil 22 strömt direkt in den
Verdampfungsraum des Reinargonsäulen-Kopfkondensators 91. Die flüssig verbliebenen und die gasförmigen Anteile aus den Kopfkondensatoren werden paarweise vereinigt und über die Leitungen 23 und 24 in die Niederdrucksäule 11 eingespeist. Alternativ können diese Ströme jeweils separat in die Niederdrucksäule geführt werden.
Ein Teil des Kopf Stickstoffs 25 der Hochdrucksäule 10 wird in dem Hauptkondensator 12 kondensiert und zu einem ersten Teil 26 auf die Hockdrucksäule aufgegeben. Ein zweiter Teil 27 des flüssigen Stickstoffs strömt durch den Unterkühlungs-Gegenströmer 17 und durch Leitung 28 zum Kopf der Niederdrucksäule.
Als Produkte verlassen die Doppelsäule die folgenden Ströme:
- Flüssiger Stickstoff (LIN) vom Kopf der Niederdrucksäule
- Gasförmiger außenverdichteter Stickstoff (GAN-EC) über die Leitungen 28, 29, 30
- Gasförmiger Unreinstickstoff über die Leitungen 32, 34
- Innenverdichteter Sauerstoff (GOX-IC) über die Leitungen 35, 37, 38 und Pumpe 36
(alternativ könnte ein Nebenkondensator eingesetzt werden)
- Flüssiger Sauerstoff (LOX) über Leitung 41
- Druckstickstoff als Dichtgas (Sealgas) über die Leitungen 39, 40
Außerdem kann über die Leitung X gasförmiger Sauerstoff vom Sumpf der
Niederdrucksäule 11 in die Restgasleitung 33 eingespeist werden.
Im Folgenden wird nun die Argongewinnung beschrieben. Ein argonangereicherter Strom 80 aus der Niederdrucksäule 11 wird in eine Rohargonsäule eingeleitet, die in dem Beispiel als geteilte Rohargonsäule mit zwei Abschnitten 81 , 82 ausgebildet ist. Im Normalbetrieb ("erster Betriebsmodus") wird der Kopfdampf 70 des ersten Abschnitts 81 vollständig über Leitung 70a in den zweiten Abschnitt 82 eingeleitet. Im
Kopfkondensator 90 wird Rücklaufflüssigkeit erzeugt. Die im Sumpf des zweiten Abschnitts 82 ankommende Flüssigkeit 87 wird mittels einer Pumpe 88 über Leitung 89 auf den Kopf des ersten Abschnitts 81 aufgegeben. Die Flüssigkeit 84, die sich im Sumpf des ersten Abschnitts 81 sammelt, wird ebenfalls gepumpt und über Leitung 6 in die Niederdrucksäule 1 1 zurückgeleitet.
Vom Kopf des zweiten Abschnitts 82 der Rohargonsäule, genauer aus dem
Verflüssigungsraum des Kopfkondensators 90 wird eine gasförmige Rohargonfraktion 71 entnommen und in vollem Umfang gasförmig in die Reinargonsäule 83 eingeleitet. Vom Sumpf der Reinargonsäule 83 wird ein flüssiger Reinargon-Produktstrom 72 entnommen. Vom Kopfkondensator 91 der Reinargonsäule wird ein Restgasstrom 73 abgezogen und in die Atmosphäre (ATM) abgeblasen.
Für den zweiten Betriebsmodus sind in der Zeichnung verschiedene Varianten der erfindungsgemäßen Ableitung eines Argon-Rückstroms gezeigt. Grundsätzlich ist es auch in einer realen Anlage möglich, zwei oder mehr der Varianten gleichzeitig zu realisieren. In der Regel wird man sich aber für eine einzige Variante entscheiden.
In einer Variante wird der gasförmige Argon-Rückstrom oder ein Teil von ihm durch einen Teil des Kopfdampfs 70 des ersten Abschnitts 81 der Rohargonsäule gebildet. Er wird mit Hilfe der Leitungen 101 , 102a, 105, 106, 107 durch die separate Passage 108 des Hauptwärmetauschers geleitet. Ein Teil 102b kann in den Unreinstickstoff 32 stromabwärts des Unterkühlungs-Gegenströmers 17 eingeleitet werden; alternativ kann die Einleitung stromaufwärts des Unterkühlungs-Gegenströmers 17 durchgeführt werden.
In einer weiteren Variante der Erfindung wird der gasförmige Argon-Rückstrom wird durch einen Teil der Rohargonfraktion 71 oder durch die gesamte Rohargonfraktion 71 gebildet und über die Leitungen 103, 104, 106 in die separate Passage 108 des Hauptwärmetauschers geleitet. Ein Teil davon kann abweichend in den gasförmigen Stickstoff-Produktstrom 30 stromabwärts des Unterkühlungs-Gegenströmers 17 eingeleitet werden (Leitungen 103, 104, 105); alternativ kann die Einleitung
stromaufwärts des Unterkühlungs-Gegenströmers 17 durchgeführt werden. Wird der Argon-Rückstrom im zweiten Betriebsmodus nicht mit einem anderen Strom vermischt, wird er durch eine separate Passage 108 des Hauptwärmetauschers 8 geführt. Unter "Passage" wird hier eine Mehrzahl von Durchgängen des
Hauptwärmetauschers 8 verstanden, die von dem gleichen Strom durchströmt werden. Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Entnahmen 101 , 103 des Argon-Rückstroms jeweils mit jeder Art der Führung durch den
Hauptwärmetauscher 8 kombiniert werden.
In einem zweiten Betriebsmodus mit verringertem Argonproduktbedarf wird die Leitung 101 geöffnet, und 0 bis 3,5 % des Kopfdampfs 70 beziehungsweise des aufsteigenden Dampfs in der Rohargonsäule 81 , 82 werden in den Hauptwärmetauscher 8 geführt. In einem konkreten Zahlenbeispiel werden als Produkt vom Betreiber nur 70 % der maximal möglichen Argonmenge benötigt. Die "zweite Reinargon-Produktmenge" beträgt damit 70 % des maximalen Argonprodukts. Der Argon-Rückstrom 101 umfasst dann beispielsweise 1 % des Kopfdampfs 70. Der Rest des Kopfdampfs 70 der Rohargonsäule wird über Leitung 70a weiterhin in den zweiten Abschnitt 82 der Rohargonsäule eingeleitet.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur variablen Gewinnung von Argon durch Tieftemperaturzerlegung, bei dem
- Einsatzluft (1 , 4, 7) in einem Hauptwärmetauscher (8) abgekühlt wird,
- abgekühlte Einsatzluft (9, 13) in ein Destillationssäulen-System eingeleitet wird, das eine Hochdrucksäule (10) und eine Niederdrucksäule (1 ) aufweist,
- ein argonangereicherter Strom (80) aus der Niederdrucksäule (11) in eine
Rohargonsäule (81 , 82) eingeleitet wird,
- eine Rohargonfraktion (71) gasförmig vom Kopf der Rohargonsäule (81 , 82) oder von deren Kopfkondensator (90) abgezogen wird,
- die Rohargonfraktion (71) gasförmig in eine Reinargonsäule (83) eingeleitet wird,
- vom Sumpf der Reinargonsäule (3) ein flüssiger Reinargon-Produktstrom (72) entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem ersten Betriebsmodus eine erste Reinargon-Produktmenge als
Endprodukt abgeführt wird und
- in einem zweiten Betriebsmodus eine zweite Reinargon-Produktmenge als
Endproduktmenge abgeführt wird, die kleiner ist als die erste Reinargon- Produktmenge und
- in dem zweiten Betriebsmodus
- ein gasfömiger Argon-Rückstrom (101 , 103) an einer oder mehreren der
folgenden Stellen abgezogen wird:
- Rohargonsäule (81 , 82),
- Kopfkondensator (90) der Rohargonsäule,
- Reinargonsäule (83)
- Kopfkondensator (91 ) der Reinargonsäule,
- wobei der Argongehalt des gasförmigen Argon-Rückstroms (101 , 103)
mindestens doppelt so hoch wie derjenige des argonangereicherten Stroms (80) aus der Niederdrucksäule ist,
- der gasförmige Argon-Rückstrom (101 , 103) im Hauptwärmetauschers (8) angewärmt wird und mindestens ein Teil des gasförmigen Argon-Rückstroms (101 , 103) ohne
Vermischung mit einem anderen Strom in einer separaten Passage (108) des Hauptwärmetauschers (8) angewärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des
gasförmigen Argon-Rückstroms (101 , 103) stromaufwärts des
Hauptwärmetauschers (8) in einen Rückstrom (30, 32) aus der Niederdrucksäule (11 ) eingeleitet und gemeinsam mit diesem im Hauptwärmetauscher (8) angewärmt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Betriebsmodus ein Teil des gasförmigen Argon-Rückstroms (101 , 103) in mindestens einen der folgenden Rückströme aus der Niederdrucksäule eingeleitet (102, 105) wird:
- in einen gasförmigen Stickstoff-Produktstrom (30) vom Kopf der
Niederdrucksäule (11)
- in einen Unrein-Stickstoffstrom (32) von einer Zwischenstelle der
Niederdrucksäule (11 ).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Übergangs vom ersten in den zweiten Betriebsmodus die absolute Gesamtargonmenge, die aus Rohargonsäule und Reinargonsäule entnommen wird, im Wesentlichen konstant gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Argon-Rückstrom (103) durch mindestens einen Teil der
Rohargonfraktion (71) gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Argon-Rückstrom (101 ) einen höheren Sauerstoffgehalt als die Rohargonfraktion (71) aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Rohargonsäule einen ersten Abschnitt (81) und einen zweiten Abschnitt (82) aufweist, die separate Behälter aufweisen, - der argonangereicherte Strom (80) aus der Niederdrucksäule (11) in den ersten
Abschnitt (81) eingeleitet wird und
- der gasförmige Argon-Rückstrom (101) aus dem ersten Abschnitt (81),
insbesondere von dessen Kopf, abgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Argon-Rückstrom aus der Reinargonsäule (83) oder deren
Kopfkondensator (91 ) entnommen wird.
Vorrichtung zur variablen Gewinnung von Argon durch Tieftemperaturzerlegung, mit
- einem Destillationssäulen-System, das eine Hochdrucksäule (10) und eine Niederdrucksäule (11) aufweist,
- einer Rohargonsäule (81 , 82) und einer Reinargonsäule (83),
- einem Hauptwärmetauscher (8) zum Abkühlen von Einsatzluft (1 , 4, 7),
- Mitteln zum Einleiten abgekühlter Einsatzluft (9, 13) in das Destillationssäulen- System,
- Mitteln zum Einleiten eines argonangereicherten Stroms (80) aus der
Niederdrucksäule (11) in die Rohargonsäule (81 , 82),
- Mitteln zum gasförmigen Abziehen einer Rohargonfraktion (71) vom Kopf der Rohargonsäule (81 , 82) oder von deren Kopfkondensator (90),
- Mitteln zum gasförmigen Einleiten der Rohargonfraktion (71) in die
Reinargonsäule (83),
- Mitteln zum Entnehmen eines flüssigen Reinargon-Produktstroms (72) vom Sumpf der Reinargonsäule (3),
gekennzeichnet, durch
- Mittel zum Abziehen eines gasförmigen Argon-Rückstroms (101 , 103) an einer oder mehreren der folgenden Stellen abgezogen:
- Rohargonsäule (81 , 82),
- Kopfkondensator (90) der Rohargonsäule,
- Reinargonsäule (83)
- Kopfkondensator (91 ) der Reinargonsäule,
und durch - Mittel zum Einleiten des der gasförmigen Argon-Rückstroms (101 , 103) ohne Vermischung mit einem anderen Strom in eine separate Passage (108) des Hauptwärmetauschers (8).
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