ES2158336T5 - Proceso y dispositivo para la produccion variable de un producto gaseoso presurizado. - Google Patents

Proceso y dispositivo para la produccion variable de un producto gaseoso presurizado.

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Abstract

EN EL METODO PROPUESTO, EL AIRE DE CARGA ES CONDUCIDO A UN SISTEMA DE RECTIFICACION (14, 15) PARA LA SEPARACION CRIOGENICA; SISTEMA DEL CUAL SE TOMA UNA FRACCION (31, 32) LIQUIDA Y SE INTRODUCE EN UN PRIMER DEPOSITO DE ALMACENAMIENTO (33). LA PRESION DE UNA CANTIDAD VARIABLE DE LA FRACCION LIQUIDA (34) SE INCREMENTA (35). LA FRACCION LIQUIDA (36) SE EVAPORA BAJO LA PRESION INCREMENTADA A TRAVES DE UN INTERCAMBIO TERMICO (12) INDIRECTO, CONVIRTIENDOSE EN PRODUCTO GASEOSO A PRESION (37). POR UN CIRCUITO DE REFRIGERACION, QUE MUESTRA UN COMPRESOR (41, 42), CIRCULA UN PORTADOR DEL CALOR. UNA PRIMERA CORRIENTE PARCIAL (45) ES CONDUCIDA POR EL PORTADOR DE CALOR (44) COMPRIMIDO EN EL COMPRESOR (41, 42) AL INTERCAMBIO TERMICO INDIRECTO (12), A FIN DE EVAPORAR LA FRACCION (36) LIQUIDA, FLUIDIFICANDOSE EN PARTE. LA SEGUNDA CORRIENTE PARCIAL (59) DEL PORTADOR DE CALOR (44) COMPRIMIDO EN EL COMPRESOR (41, 42) SE EXPANDE REALIZANDO UN TRABAJO UTIL (43). EL PORTADOR DE CALOR FLUIDIFICADO (45, 48) ES ALMACENADO EN UN SEGUNDO DEPOSITO DE ALMACENAMIENTO (49).

Description

Proceso y dispositivo para la producción variable de un producto gaseoso presurizado.
La invención se refiere a un proceso y un dispositivo para la producción variable de un producto gaseoso presurizado por fraccionamiento de aire a baja temperatura mediante aumento de presión en estado líquido y evaporación subsiguiente.
El método para presurizar un producto líquido de un fraccionador de aire y evaporarlo a continuación, se designa también a menudo como "compresión interna". Procesos de esta clase son bien conocidos para la obtención de una cantidad constante de un gas que se encuentra a presión (por ejemplo, documento DE-C-752439) y ofrecen la ventaja de menores costes de aparatos frente a la compresión del producto gaseoso.
Se conocen asimismo "procesos de almacenamiento intermedio alternativo" con al menos dos tanques de almacenamiento intermedio, por los cuales pueden obtenerse cantidades variables de un gas del aire a la presión atmosférica, y a pesar de ello es posible una operación estacionaria de la rectificación (véase por ejemplo W. Rohde, Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, 54/1984, páginas 18 a 20).
Las publicaciones DE-B-1056633, EP-A-422974, EP-A-524785 y EP-A-556861 exponen procesos que combinan compresión interna y almacenamiento intermedio alternativo, en los cuales no sólo el producto líquido a evaporar, sino también el portador de calor (aire o nitrógeno) licuado durante la evaporación se tamponan en tanques de almacenamiento intermedio. El problema de la demanda variable de portador de calor para la evaporación del producto líquido se resuelve en el documento DE-B-1056633 de tal manera que la proporción del portador de calor no necesaria cada vez para la evaporación se expande con producción de trabajo y se desecha. Este proceso ha sido abandonado posteriormente y en su lugar se comprimen cantidades variables de portador de calor (documentos EP-A-422974, EP-A-524785 y EP-A-556861). Mientras que en el primer caso se pierde sin ser utilizado un gas purificado, en el segundo caso se producen grandes fluctuaciones relativas de la capacidad de producción del compresor. Ambas clases de plantas pueden conducirse solamente en el modo de operación respectivo.
Por esta razón, la invención se propuso como objetivo proporcionar un proceso y un dispositivo que pueden conducirse del modo más flexible posible y que evitan particularmente los inconvenientes descritos con anterioridad.
Este objetivo se resuelve por el proceso de acuerdo con la reivindicación 1.
El producto presurizado gaseoso a obtener se retira en forma líquida de la columna o de una de las columnas del rectificador y se tampona en un primer tanque de almacenamiento intermedio. Dependiendo de si se produce momentáneamente una cantidad de producto inferior a la media o superior a la media, el nivel de líquido asciende o desciende en el tanque. Por ejemplo, puede introducirse en el tanque cualquier cantidad de fracción líquida producida en la rectificación, que no pueda evaporarse o utilizarse momentáneamente de otro modo (por ejemplo como producto líquido); correspondientemente, en caso de alta demanda de producto, se conduce líquido desde el tanque a la evaporación. No obstante, es posible también introducir en el tanque de almacenamiento intermedio la fracción líquida total y retirar y enviar a la evaporación en cada caso la cantidad realmente necesaria. Bajo "tanque de almacenamiento intermedio" debe entenderse en este caso cualquier dispositivo para almacenamiento intermedio de líquido. En este caso puede tratarse por ejemplo de un tanque externo con aislamiento propio, pero también de cualquier otra clase de recipiente, que esté situado dentro de la planta de fraccionamiento a baja temperatura y sea apropiado para el tamponamiento de líquido.
Para el aumento de presión en el estado líquido puede emplearse cualquier método conocido, por ejemplo evaporación con presurización en el tanque de almacenamiento intermedio, aprovechamiento de una altura manométrica, bombas situadas aguas arriba o aguas abajo del tanque de almacenamiento intermedio, o cualquier combinación de estos métodos. Preferiblemente, la fracción líquida se presuriza por medio de una bomba dispuesta aguas abajo del tanque. La capacidad de producción de esta bomba puede controlarse a fin de producir la variación de la cantidad de producto.
El proceso correspondiente a la invención posee además un ciclo de frío con un compresor de ciclo y una máquina de expansión. En el mismo se comprime un portador de calor, particularmente un gas de proceso del fraccionamiento de aire, se expande con producción de trabajo y se conduce de nuevo al compresor de ciclo. Con ayuda de este ciclo se produce frío para la compensación de las pérdidas de aislamiento y de intercambio y opcionalmente para la licuación del producto.
El compresor de ciclo sirve simultáneamente para la compresión del portador de calor, que se condensa contra el producto a evaporar y se tampona en un segundo tanque de almacenamiento intermedio (primera corriente parcial de portador de calor). El compresor comprime el portador de calor a una presión, que corresponde a una temperatura de condensación, que es al menos aproximadamente igual a la temperatura de evaporación de la fracción presurizada en estado líquido. Al menos una parte del portador de calor comprimido en el compresor de ciclo se conduce de nuevo al compresor de ciclo, particularmente la segunda corriente parcial después de su expansión con producción de trabajo, o una parte de ella. Por tanto, la segunda corriente parcial del portador de calor comprimido en el compresor de ciclo no tiene que desecharse, o no tiene que desecharse por completo, sino que la misma se conduce al menos parcialmente al ciclo. El ciclo de frío y la evaporación variable de producto están integrados en la invención; la misma máquina sirve tanto para la producción de frío como para la producción de la presión necesaria para la evaporación de la fracción líquida.
Evidentemente, de acuerdo con la invención la primera corriente parcial se modifica también correspondientemente a la cantidad variable de producto. Esta variación puede sin embargo realizarse aquí de diferentes maneras y por consiguiente adaptarse con flexibilidad a las necesidades actuales en cada caso.
En una primera modalidad de operación, en caso de demanda elevada de producto gaseoso a presión, la cantidad del portador de calor comprimido en el compresor de ciclo se mantiene constante. La variación de la primera corriente parcial se amortigua por una variación correspondiente de la segunda corriente parcial del portador de calor. En caso de aumento/disminución de la producción, la cantidad de la segunda corriente parcial se reduce/aumenta en la misma magnitud, a fin de aumentar/disminuir la cantidad de la primera corriente parcial. (Con "cantidad" se designan aquí cantidades molares por unidad de tiempo, las cuales pueden expresarse p.ej. en m^{3} normales/h). De este modo puede hacerse funcionar a régimen constante el compresor de ciclo, por ejemplo a su capacidad de diseño, no siendo necesario un control en función de la cantidad de producto. Una cantidad incrementada del portador de calor licuado en la segunda corriente parcial se envía al almacenamiento intermedio en el segundo tanque; una cantidad incrementada de gas en la segunda corriente parcial puede compensarse por una retirada correspondiente de gas del ciclo (por ejemplo como producto); por el contrario, en caso de producción inferior a la media, se retira del ciclo una cantidad correspondientemente menor de gas.
Como alternativa a lo anterior, la planta puede hacerse funcionar en una segunda modalidad de operación. En este caso, la capacidad de producción de la segunda corriente parcial se mantiene igual, mientras que la variación de la primera corriente parcial es seguida por el compresor de ciclo. Por tanto, en caso de demanda incrementada de producto presurizado gaseoso, la cantidad de la segunda corriente parcial se mantiene constante, y la cantidad del portador de calor comprimido en el compresor de ciclo se incrementa en la misma magnitud que la cantidad de la primera corriente parcial. Sin embargo, en el proceso correspondiente a la invención incluso en esta modalidad de operación las fluctuaciones relativas de la capacidad de producción del compresor son comparativamente pequeñas, dado que la cantidad de circulación puede mantenerse constante. La proporción invariable del gas presurizado en el compresor de ciclo amortigua las desviaciones relativas de la capacidad de producción del compresor.
Las dos modalidades de operación pueden combinarse también, sin embargo, compensando las fluctuaciones de la primera corriente parcial en parte por variación de la segunda corriente parcial, y en otra parte por modificación de la capacidad de producción del compresor de ciclo. En caso de demanda incrementada de producto gaseoso presurizado, se incrementa entonces no sólo la cantidad del portador de calor comprimido en el compresor de ciclo, sino que se reduce también la cantidad de la segunda corriente parcial.
Dependiendo de la demanda, puede conmutarse entre estas modalidades de operación, por ejemplo para compensar retiradas de producto líquido del tanque o para proporcionar durante un tiempo determinado una cantidad incrementada de producto(s) líquido(s). Dependiendo de la cantidad de la segunda corriente parcial, se produce en su expansión con producción de trabajo una cantidad diferente de frío.
En cada caso pueden mantenerse constantes en el proceso correspondiente a la invención todas las corrientes que se alimentan a la(s) columna(s) del rectificador o se retiran de la(s) misma(s). Las fluctuaciones en la cantidad de producto no tienen por tanto efectos de ningún tipo sobre la rectificación. Particularmente, pueden obtenerse en cada caso de operación purezas y rendimientos invariablemente altos.
En caso de que el sistema rectificador posea una columna doble constituida por una columna de alta presión y una columna de baja presión, puede emplearse por ejemplo oxígeno líquido procedente del fondo de la columna de baja presión o nitrógeno licuado procedente de la columna de alta presión como fracción líquida.
En una forma de realización favorable, se expande con producción de trabajo una corriente adicional del portador de calor. De este modo, puede producirse por una parte frío adicional en el ciclo, y por otra parte se proporciona otra posibilidad para una adaptación más exacta de la potencia frigorífica a la demanda momentánea, que es independiente de la regulación del compresor de ciclo y de la segunda corriente parcial.
Particularmente, la cantidad de la una corriente adicional, que se conduce a la expansión con producción de trabajo, puede reducirse en caso de demanda incrementada de producto presurizado gaseoso, y compensarse con ello al menos parcialmente un exceso de frío. Preferiblemente, la expansión con producción de trabajo de la una corriente adicional conduce por ejemplo desde la presión de entrada del compresor de ciclo (nivel inferior del ciclo de frío) hasta aproximadamente por ejemplo la presión atmosférica, y la corriente adicional expandida con producción de trabajo se retira como producto gaseoso sin presión. De este modo pueden amortiguarse también las fluctuaciones de la cantidad de gas que circula en el ciclo. Particularmente puede compensarse, por ejemplo en el caso de la primera modalidad de operación (capacidad de producción constante del compresor de ciclo) una reducción de la cantidad de la segunda corriente parcial por una disminución correspondiente de la cantidad de la corriente adicional expandida con producción de trabajo. En el caso de la segunda modalidad de operación (capacidad de producción constante durante la expansión con producción de trabajo de la segunda corriente parcial) puede compensarse por ejemplo un aumento de la capacidad de producción del compresor de ciclo por una disminución de la cantidad de gas, que abandona el ciclo como corriente adicional.
En principio, cualquier corriente de proceso disponible en el mismo puede emplearse como portador de calor para el ciclo de frío y la evaporación de la fracción líquida, por ejemplo aire o incluso cualquier otra mezcla oxígeno-nitrógeno. Sin embargo, preferiblemente se emplea como portador de calor nitrógeno procedente del sistema rectificador, en el caso de una doble columna por ejemplo nitrógeno gaseoso que se produce en la cabeza de la columna de alta presión. Por regla general, el nitrógeno total del ciclo se produce en la propia planta. Adicionalmente, sin embargo, una cantidad parcial del portador de calor puede proceder de una fuente externa, por ejemplo por suministro de nitrógeno líquido de otra planta o de un vagón cisterna al segundo tanque de almacenamiento intermedio.
Cuando se obtiene nitrógeno como producto, puede emplearse también por consiguiente el segundo tanque de almacenamiento intermedio, además de su efecto tampón para la obtención variable de producto presurizado, como reserva de seguridad (backup) durante un fallo temporal de la planta y/o como tampón para producto líquido.
Adicionalmente, el empleo de nitrógeno como portador de calor tiene la ventaja de que el ciclo de frío y la evaporación de producto presurizado no tienen repercusiones negativas de ningún tipo sobre la rectificación, como sucedería en el caso de alimentación de aire licuado contra el producto presurizado y en caso de introducción de aire gaseoso procedente de una máquina de expansión a una columna de baja presión. Por tanto, la rectificación puede, en el caso del proceso correspondiente a la invención, hacerse funcionar óptimamente con empleo de nitrógeno como portador de calor. El proceso es apropiado por tanto también para altas purezas y rendimientos de producto, así como para la obtención de argón a continuación del fraccionamiento de aire en el sentido más estricto (p.ej. una columna de argón bruto conectada a la columna de baja presión de una columna doble).
Es favorable que el aire de entrada al sistema rectificador se enfríe en un sistema cambiador de calor principal, en el cual se realiza también la evaporación de la fracción líquida a alta presión. Por esta integración de los procedimientos de intercambio de calor pueden mantenerse pequeñas las pérdidas de intercambio.
Esto puede realizarse por una parte de tal manera que el sistema cambiador de calor principal posee un bloque cambiador de calor, en el cual no sólo el enfriamiento del aire de entrada sino también la evaporación de la fracción líquida se realizan a presión elevada.
Sin embargo, es menos costoso en aparatos el caso en el que el sistema cambiador de calor principal posee varios bloques cambiadores de calor, particularmente un primer y un segundo bloque cambiador de calor, realizándose en el primer bloque cambiador de calor el enfriamiento del aire de entrada y en el segundo bloque cambiador de calor la evaporación de la fracción líquida a presión elevada. En este caso es favorable que los dos bloques cambiadores de calor estén conectados por una corriente de compensación, que se retira de uno de los dos bloques cambiadores de calor entre los extremos caliente y frío y se envía al otro de los dos bloques cambiadores de calor entre los extremos caliente y frío.
La invención se refiere adicionalmente a un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7.
La invención, así como otras particularidades de la invención se ilustran con mayor detalle a continuación con ayuda del ejemplo de realización del proceso Linde-VARIPDX® (VARiable Internal Pressurization of OXygen) y de la planta correspondiente, que se representan esquemáticamente en los dibujos.
El aire de entrada presurizado y purificado 10 se enfría a una presión de 5 a 10 bares, preferiblemente 5,5 a 6,5 bares en el cambiador de calor 11, que forma con el cambiador de calor 12 el sistema cambiador de calor principal. Por la tubería 13 se introduce el mismo a aproximadamente la temperatura del punto de rocío en una columna de alta presión 14. La columna de alta presión forma parte del sistema rectificador, que posee además una columna de baja presión 15, que se hace operar a una presión de 1,3 a 2 bares, preferiblemente 1,5 a 1,7 bares. La columna de alta presión 14 y la columna de baja presión 15 están acopladas térmicamente a un condensador principal 16.
El líquido del fondo 17 de la columna de alta presión 14 se subenfría en un aparato cambiador de contracorriente 18 frente a la corriente de producto de la columna de baja presión, y se introduce en la columna de baja presión 15 (tubería 19). El nitrógeno gaseoso 20 procedente de la cabeza de la columna de alta presión 14 se licúa en el condensador principal 16 frente al líquido que se evapora en el fondo de la columna de baja presión 15. El condensado 21 se envía en parte como reflujo a la columna de alta presión 14 (tubería 22) y en otra parte 23 se introduce en un separador 25 (24) después de subenfriamiento 18. La columna de baja presión 15 se abastece desde el separador 25 con líquido de reflujo (tubería 26).
El nitrógeno de baja presión 27 y el nitrógeno impuro 28 se calientan después de la retirada de la columna de baja presión 15 en los cambiadores de calor 18 y 11 a. aproximadamente la temperatura ambiente. El nitrógeno impuro 30 puede emplearse para la regeneración de un tamiz molecular no representado para la purificación del aire; el nitrógeno de baja presión 29 se retira como producto o bien se emplea en un refrigerante por evaporación para el enfriamiento del agua de refrigeración.
El oxígeno se retira como fracción líquida por la tubería 31 del fondo de la columna de baja presión 15, se subenfría (18) y se introduce en un tanque de oxígeno líquido (primer tanque de almacenamiento intermedio) 33 (32). El tanque de oxígeno líquido 33 se encuentra de manera preferible aproximadamente a la presión atmosférica. El oxígeno líquido 34 procedente del primer tanque de almacenamiento intermedio 33 se lleva por medio de una bomba 35 a una presión incrementada de por ejemplo 5 a 80 bares, dependiendo de la presión necesaria del producto. (Evidentemente, pueden emplearse también otros métodos para el aumento de presión en la fase líquida, por ejemplo por aprovechamiento de un potencial hidrostático o por evaporación con presurización en un tanque de almacenamiento intermedio.) El oxígeno líquido a alta presión 36 se evapora en el cambiador de calor 12 y se retira como producto gaseoso 37 comprimido internamente.
La parte del nitrógeno gaseoso procedente de la columna de alta presión 14, que no se envía al condensador principal 16, se retira más allá de las tuberías 38, 39 y 40 pasando por el cambiador de calor 11 y se envía como portador de calor a un ciclo de frío, que comprende por otra parte un compresor de ciclo de dos escalones 41, 42 y una turbina de expansión 43. En el compresor de ciclo 41, 42, el nitrógeno se comprime desde aproximadamente la presión del escalón de alta presión, hasta una presión que corresponde a la temperatura de condensación del nitrógeno, que es al menos aproximadamente igual a la temperatura de evaporación del oxígeno líquido presurizado 36. Esta presión es - dependiendo de la presión de suministro predeterminada del oxígeno - por ejemplo 15 a 60 bares. Una primera corriente parcial 45 del nitrógeno altamente presurizado 44 se licúa al menos parcialmente, preferiblemente en su totalidad o de manera esencialmente completa frente al oxígeno 36 que se evapora, y se introduce en un separador 46.
La segunda corriente parcial 59 del nitrógeno presurizado en el compresor de ciclo se conduce a la presión elevada, y a una temperatura que está comprendida entre las temperaturas de los extremos caliente y frío del cambiador de calor 12, a la turbina de expansión 43, y se expande en ésta con producción de trabajo aproximadamente a la presión de la columna de alta presión. La segunda corriente parcial expandida 60 se devuelve en una parte pasando por el cambiador de calor 12 (más allá de 61, 62), y en otra parte pasando por el cambiador de calor 11 (más allá de 63, 64, 39, 40) a la entrada del compresor de ciclo 41, 42.
El nitrógeno líquido procedente del separador 46 puede suministrarse por la tubería 47 como reflujo a la columna de alta presión 14, y/o introducirse por la tubería 48 en un segundo tanque de almacenamiento intermedio (tanque de nitrógeno líquido 49), que se mantiene a una presión de por ejemplo 1 a 5 bares, de manera preferible aproximadamente a la presión atmosférica. El tanque puede alimentarse además opcionalmente con líquido en exceso 50 procedente del separador 25, que no es necesario como reflujo para la columna de baja presión 15. En caso necesario, puede presurizarse nitrógeno líquido por medio de una bomba 51 en el separador 46 (tubería 52).
Una parte del nitrógeno 53 procedente de la tubería 39 puede retirarse del cambiador de calor 11 a una temperatura intermedia. Esta parte sirve parcialmente como corriente de compensación 54, con cuya ayuda puede mejorarse la eficiencia del sistema cambiador de calor principal 11, 12, y parcialmente como corriente adicional 55 del portador de calor, que se expande en una segunda turbina de expansión 56 con producción de trabajo ligeramente por encima de la presión atmosférica. La corriente adicional expandida con producción de trabajo 57 se calienta en el cambiador de calor 12 a aproximadamente la temperatura ambiente y abandona la planta como producto gaseoso 58.
Desde el tanque de almacenamiento intermedio 33, 49 pueden retirarse oxígeno líquido y/o nitrógeno líquido como productos (las tuberías correspondientes no están representadas en el dibujo).
El almacenamiento intermedio alternativo no tiene en el proceso correspondiente a la invención influencia perturbadora de ningún tipo sobre la rectificación, y particularmente ni se envía aire líquido a la rectificación ni se alimenta directamente aire a baja presión a la columna de baja presión. Así pues, el proceso es extraordinariamente apropiado para problemas de separación particularmente exigentes tales como la obtención de argón. Para ello puede conectarse en un punto intermedio 66 de la columna de baja presión 15 una rectificación de argón convencional, como se indica en el dibujo por las tuberías mostradas en el mismo. Preferiblemente, se emplea para ello uno de los procesos y dispositivos descritos en el documento EP-B-377117 o en una de las solicitudes de patente europea 95101844.9 o 95101845.6 con prioridad anterior.
En el ejemplo, el primer escalón 41 del compresor de ciclo se emplea también como compresor del producto, retirándose entre las etapas primera y segunda una corriente de producto 65 a una presión de preferiblemente 8 a 35 bares, por ejemplo 20 bares.
En lo que sigue se ilustran ahora las dos modalidades de operación fundamentales de un proceso y un dispositivo de acuerdo con la invención. La planta está diseñada para una cantidad media determinada de producto oxígeno presurizado. La producción puede fluctuar en torno a este valor medio, y específicamente entre un valor mínimo y un valor máximo. Para la ilustración de como se lleva a efecto esta fluctuación, se representan en los ejemplos numéricos siguientes los dos casos de operación extremos ("max", "min") y el caso de operación de la producción media de oxígeno presurizado ("med") de una planta que trata 190.000 m^{3} normales/h de aire de entrada. Las presiones son en este caso
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Columna de alta presión 14 5,1 bares
Columna de baja presión 15 1,3 bares
Oxígeno presurizado 37 26 bares
Entrada del compresor de ciclo 4,8 bares
Salida del compresor de ciclo 42 bares
Tanque de oxígeno líquido 33 1,1 bares
Tanque de nitrógeno líquido 1,1 bares
La Tabla 1 se refiere a cualquier modalidad de operación, en la cual la turbina de expansión 43 se hace operar para la segunda corriente parcial 59 con número de revoluciones constante; en el caso de la modalidad de operación representada en la Tabla 2, la capacidad de producción se mantiene constante por medio del compresor de ciclo 41, 42. Evidentemente, es posible también en el caso del ejemplo de realización cualquier transición discrecional entre estas dos modalidades de operación.
En ambas tablas se dan las cantidades de las corrientes correspondientes para los tres casos de operación mencionados en 1000 m^{3} normales/h. Los números de referencia en la primera columna de las tablas se refieren al dibujo.
(Tabla pasa página siguiente)
1
2
3
El esquema representado en el dibujo está dividido en dos mitades por una línea punteada. La mitad de la izquierda contiene esencialmente el ciclo de frío y los tanques de almacenamiento intermedio; la rectificación total se encuentra en la mitad de la derecha. En la operación alternativa del proceso y de la planta, todas las corrientes situadas en la mitad de la derecha del dibujo se mantienen completa o esencialmente inalteradas, y las fluctuaciones en la producción de oxígeno presurizado influyen solamente en el ciclo y los tanques de almacenamiento intermedio. Esto se refleja nuevamente en las seis primeras cifras de ambas Tablas, en las cuales se mencionan todas las columnas que sobrepasan la línea punteada; estas tienen la misma capacidad de producción en todos los casos de operación, mientras que se modifica la cantidad de evaporación (números de referencia 36, 37). Particularmente, por la tubería 38 se hace pasar una cantidad constante de 105.000 m^{3} normales/h de nitrógeno procedente de la columna de alta presión 14 a la parte variable de la planta, que está superpuesta en las corrientes 40 y 53 por una parte - análogamente constante - (15.000 m^{3} normales/h) de la segunda corriente parcial expandida en la turbina 43. Asimismo, la retirada de producto oxígeno líquido 31, 32 procedente de la columna de baja presión 15 se mantiene constante en todos los casos de operación.
En el ejemplo numérico de la Tabla 1, la segunda corriente parcial 59, 60 se mantiene constante. La variación de la primera corriente parcial 45 necesaria para la evaporación es producida por la modificación respectiva de la capacidad de producción a través del compresor de ciclo (corriente 44): si se aumenta por ejemplo la producción desde el valor medio al valor máximo, entonces aumenta la capacidad de producción a través del compresor de ciclo aproximadamente en la misma cuantía que la cantidad de producto. El gas adicional es proporcionado por una disminución correspondiente de la cantidad de gas que se retira del ciclo como corriente adicional 55, 57, 58 por la turbina 56.
Las cantidades fluctuantes de portador de calor licuado (primera corriente parcial 45) se tamponan en el caso de una producción superior a la media haciendo pasar líquido en exceso por la tubería 48 al segundo tanque de almacenamiento intermedio 49; por el contrario, en el caso de una menor cantidad de producto el líquido que falta se repone por la tubería 52 desde el tanque de nitrógeno líquido, a fin de mantener constante la cantidad de reflujo para la columna de alta presión 14.
El ejemplo numérico de la Tabla 1 está proyectado de tal manera que se produce un exceso medio de líquido de 1500 m^{3} normales/h de oxígeno y nitrógeno respectivamente. Este puede eliminarse de manera continua, intermitente o incluso en cantidad variable en forma de productos líquidos. Por lo demás, en el caso del proceso es posible también modificar la potencia frigorífica media del ciclo y con ello la cantidad media de los productos líquidos durante la operación, adaptando correspondientemente los números de revoluciones medios de las turbinas. Por consiguiente, la planta puede hacerse operar de manera particularmente flexible no solo en lo que se refiere al producto presurizado comprimido internamente, sino también en lo que respecta a la producción de líquido.
En el ejemplo de la Tabla 2 se mantiene constante, en lugar de la segunda corriente parcial, la capacidad de producción del compresor de ciclo 41, 42.

Claims (7)

1. Proceso para la producción variable de un producto gaseoso presurizado (37) por fraccionamiento a baja temperatura de aire, en el cual el aire de entrada (10, 13) se conduce a un sistema rectificador (14, 15), de tal manera que
-
una fracción líquida (31, 32, 34) procedente del sistema rectificador (14, 15) se tampona en un primer tanque de almacenamiento intermedio (33),
-
la presión de la fracción líquida (34) se aumenta (35) y
-
una cantidad variable de la fracción líquida (36) se evapora a la presión elevada por intercambio de calor indirecto (12) y se obtiene como producto presurizado gaseoso (37), donde adicionalmente
-
un portador de calor se hace pasar a un ciclo de frío, que comprende un compresor de ciclo (41, 42),
-
una primera corriente parcial (44, 45) del portador de calor comprimido en el compresor de ciclo (41, 42) se envía al intercambio de calor indirecto (12) para la evaporación de la fracción líquida (36) y de este modo se licúa al menos parcialmente,
-
una segunda corriente parcial (44, 59) del portador de calor (44) presurizado en el compresor de ciclo (41, 42) se expande con producción de trabajo (43) y
-
el portador de calor licuado (45, 48, 52) se tampona en un segundo tanque de almacenamiento intermedio (49), caracterizado porque una corriente adicional (55) del portador de calor se expande con producción de trabajo (56).
2. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad de la corriente adicional (55) que se envía a la expansión con producción de trabajo (56), se reduce en el caso de demanda incrementada de producto gaseoso presurizado (37).
3. Proceso según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se emplea como portador de calor nitrógeno (31) procedente del sistema rectificador (14, 15).
4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aire de entrada (10) para el sistema rectificador (14, 15) se enfría en un sistema cambiador de calor principal (11, 12), en el cual se realiza también la evaporación (12) de la fracción líquida (36) a presión elevada.
5. Proceso según la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema cambiador de calor principal comprende un bloque cambiador de calor, en el cual no sólo se realiza el enfriamiento del aire de entrada, sino también la evaporación de la fracción líquida a presión elevada.
6. Proceso según la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema cambiador de calor principal comprende un primer y un segundo bloque cambiador de calor, realizándose en el primer bloque cambiador de calor (11) el enfriamiento del aire de entrada (10) y en el segundo bloque cambiador de calor (12) la evaporación de la fracción líquida (36) a presión elevada, y en el cual los dos bloques cambiadores de calor (11, 12) están unidos por una corriente de compensación (54), que se retira de uno (11) de los dos bloques cambiadores de calor entre los extremos caliente y frío y se conduce al otro (12) de los dos bloques cambiadores de calor entre los extremos caliente y frío.
7. Dispositivo para la producción variable de un producto presurizado gaseoso por fraccionamiento de aire a baja temperatura,
-
con un sistema rectificador (14, 15), al cual conduce una tubería de aire de entrada (10, 13),
-
con una tubería de líquido (31, 32) para la retirada de una fracción líquida del sistema rectificador (14, 15) y para su entrada en un primer tanque de almacenamiento intermedio (33),
-
con medios (35) para aumento de la presión de la fracción líquida (34),
-
con un cambiador de calor (12) para la evaporación de la fracción líquida (36) a presión elevada,
-
con una tubería de producto (37) para la retirada de la fracción líquida evaporada como producto presurizado gaseoso,
-
con un ciclo de frío, que comprende un compresor de ciclo (41, 42),
\newpage
-
con una primera tubería de corriente parcial (44, 45), que está unida desde el compresor de ciclo (41, 42) al cambiador de calor (12) para la evaporación de la fracción líquida (36),
-
con una segunda tubería de corriente parcial (44, 59), que conduce desde el compresor de ciclo (41, 42) a una máquina de expansión (43) y
-
con un segundo tanque de almacenamiento intermedio 49) para el tamponamiento del portador de calor licuado (45, 48),
caracterizado por
-
una tercera tubería de corriente parcial (55), que conduce desde el compresor de ciclo (41, 42) a una máquina de expansión adicional (56).
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