ES2644980T3 - Procedimiento y aparato de separación de aire - Google Patents

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Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y aparato de separacion de aire Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un procedimiento y aparato para separar aire en el que se destila aire comprimido y purificado en el interior de una unidad de columna de destilacion y una alimentacion de lfquido a la unidad de columna de destilacion se somete a un subenfriamiento potenciado por lo que la recuperacion de oxfgeno y/o de argon de la columna de presion mas baja de la unidad de columna de destilacion se incrementa por medio de una proporcion de lfquido a vapor incrementada por debajo del lugar de alimentacion de lfquido.
Antecedentes de la invencion
El aire se separa en sus partes componentes por destilacion que se realiza en plantas de separacion de aire. Dichas plantas emplean un compresor de aire principal para comprimir el aire, una unidad de prepurificacion para retirar los contaminantes de punto de ebullicion mas alto del aire, tales como dioxido de carbono, vapor de agua e hidrocarburos, y un intercambiador de calor principal para enfriar el aire comprimido y purificado resultante hasta una temperatura criogenica adecuada para su destilacion en el interior de una unidad de columna de destilacion. La unidad de columna de destilacion emplea una columna de presion mas alta, una columna de presion mas baja y opcionalmente una columna de argon cuando el argon es un producto deseado.
El aire comprimido se introduce en la columna de presion mas alta y se rectifica para dar un producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto, tambien conocido como lfquido de caldera, y un producto de cabeza de columna de vapor rico en nitrogeno. Una corriente del oxfgeno lfquido bruto se introduce en la columna de presion mas baja para mas refinacion para dar un producto de fondo de columna de lfquido rico en oxfgeno y un producto de cabeza de columna de vapor rico en nitrogeno. La columna de presion mas baja funciona a una presion mas baja para permitir que el lfquido rico en oxfgeno condense al menos parte del producto de cabeza de columna de vapor rico en nitrogeno de la columna de presion mas alta con el fin de llevar a cabo reflujo en ambas columnas y para la produccion de productos nitrogenados a partir del condensado. Las corrientes del lfquido rico en oxfgeno, vapor rico en nitrogeno y vapor rico en nitrogeno condensado se pueden introducir en el intercambiador de calor principal para ayudar a enfriar el aire y calentarse para producir productos de oxfgeno y nitrogeno.
Cuando el argon es un producto deseado, se puede conectar una columna de argon a la columna de presion mas baja para rectificar una corriente de un vapor que contiene argon y oxfgeno retirado de la columna de presion mas baja. Ademas, cuando se desea un producto de oxfgeno y/o nitrogeno a alta presion, potencialmente una presion supercntica, se puede bombear una corriente del lfquido rico en oxfgeno producido como fondos de columna en la columna de presion mas baja y/o una corriente de lfquido rico en nitrogeno producido como condensado y luego calentarse en un intercambiador de calor para producir un vapor de alta presion o un fluido supercntico. Tfpicamente, la carga de trabajo de intercambio de calor para dichos fines se proporciona comprimiendo mas parte del aire en un compresor elevador despues de que el aire se haya comprimido en el compresor de aire principal. La corriente de aire de presion elevada resultante se licua y la corriente de aire lfquido se puede introducir o bien en la columna de presion mas alta o bien en la columna de presion mas baja o en ambas de dichas columnas.
Como se puede apreciar, el grado en que el oxfgeno esta presente en el interior del producto de cabeza de columna de la columna de presion mas baja depende principalmente de la proporcion de reflujo en el interior de las secciones superiores de la columna de presion mas baja. A medida que se incrementa la proporcion de reflujo (L/V), se extraera una mayor proporcion de oxfgeno y argon de la columna de presion mas baja a un nivel inferior (eventualmente recuperado como producto oxfgeno o argon). Tfpicamente, en plantas que emplean una bomba para presurizar un producto con aire licuado resultante, al menos una porcion del aire lfquido se introduce en la columna de presion mas baja por encima del lugar o lugares en los que se introduce el oxfgeno lfquido bruto. Esta introduccion de aire lfquido incrementa la proporcion de lfquido a vapor por debajo del punto de introduccion a esa L/V que hubiera existido con relacion a la parte superior de la columna o que hubiera existido si el aire lfquido no se alimentara a la columna superior. Esto disminuye la cantidad de oxfgeno en el interior del producto de cabeza de columna de la columna de presion mas baja y a su vez incrementa la recuperacion de oxfgeno.
En el documento WO 2008/112728 A2 se divulga un procedimiento de separacion de aire como se define en la porcion de caracterizacion previa de la reivindicacion 1 y un aparato de separacion de aire como se define en la porcion de caracterizacion previa de la reivindicacion 9. Como se analizara, la presente invencion proporciona un procedimiento y aparato para separar el aire en el que se produce un lfquido subenfriado que tiene tanto un contenido en oxfgeno y en nitrogeno como un contenido en argon que es no menor que el aire y dicho lfquido subenfriado se introduce en la columna de presion mas baja por encima de una region de la misma en la que se introduce el oxfgeno lfquido bruto para disminuir el grado en que el oxfgeno esta presente en el interior del producto de cabeza de la columna de presion mas baja hasta una medida que es mayor que la obtenida convencionalmente por la introduccion de aire lfquido como en la tecnica anterior.
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Compendio de la invencion
La presente invencion es un procedimiento de separacion de aire como se define en la reivindicacion 1 y un aparato de separacion de aire como se define en la reivindicacion 9. La presente invencion, en un aspecto, proporciona un procedimiento de separacion de aire en el que se realiza un proceso de rectificacion criogenica que comprende destilar aire comprimido y purificado para dar al menos una fraccion rica en nitrogeno y una fraccion rica en oxfgeno en el interior de una unidad de columna de destilacion que tiene al menos una columna de presion mas alta y una columna de presion mas baja. La columna de presion mas baja esta asociada operativamente a la columna de presion mas alta en una relacion de transferencia de calor y esta conectada a la columna de presion mas alta de manera que un producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto producido en la columna de presion mas alta se introduce en y se refina mas en la columna de presion mas baja.
El proceso de rectificacion criogenica se realiza de manera que se producen una primera corriente de lfquido y una segunda corriente de lfquido que contienen oxfgeno y nitrogeno. La primera corriente de lfquido tiene un contenido en oxfgeno mas alto que el aire y la segunda corriente de lfquido tiene un contenido en oxfgeno mas bajo que la primera corriente de lfquido y un contenido en argon no menor que el aire despues de la purificacion. La segunda corriente de lfquido se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido y la segunda corriente de lfquido se introduce en la columna de presion mas baja en un lugar de columna por encima de aquel en el que el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto o cualquier porcion del mismo se introduce en la columna de presion mas baja. Como resultado, se incrementa la proporcion de lfquido a vapor por debajo del lugar de columna en el que se introduce la segunda corriente de lfquido y por lo tanto, se reduce el oxfgeno presente en el interior del producto de cabeza de columna y se incrementa la recuperacion de oxfgeno de la unidad de columna de destilacion.
Como resultado del procedimiento de la presente invencion, se incrementa la produccion de oxfgeno ya que se reduce el oxfgeno presente en el interior del producto de cabeza de columna. Esta reduccion sera mayor que en la tecnica anterior dado que la segunda corriente de lfquido esta en un estado subenfriado. En la tecnica anterior, la introduccion de aire lfquido va acompanada de la expansion del aire lfquido. El subenfriamiento de la segunda corriente de lfquido, que tambien puede estar compuesta de aire lfquido, disminuye el grado en el que el vapor se desprendera de la expansion e introduccion de dicha corriente en la columna de presion mas baja. Por lo tanto, se incrementa la proporcion de lfquido a vapor en el interior de la columna de presion mas baja con respecto a la tecnica anterior y se incrementa el grado en el que el oxfgeno lfquido y el argon son impulsados hacia la fase lfquida descendente. Como resultado, se incrementara la recuperacion de oxfgeno con respecto a la contemplada por la metodologfa de la tecnica anterior. Asimismo, si el argon es un producto deseado, la unidad de columna de destilacion esta provista de una columna de argon conectada a la columna de presion mas baja de manera que se introduce una corriente de vapor que contiene oxfgeno y argon en la columna de argon y se separa el argon del oxfgeno para producir una fraccion rica en argon que se utiliza para producir un producto de argon. Se proporciona un condensador de argon para condensar una corriente de vapor rico en argon compuesta por la fraccion rica en argon con el fin de producir el producto de argon y el reflujo en la columna. La introduccion de la segunda corriente de lfquido, despues de haberse subenfriado, en la columna de presion mas baja reduce el argon en el interior del producto de cabeza de columna de la columna de presion mas baja. Al hacerlo, se encuentra una acumulacion incrementada de argon en el interior de las secciones inferiores de la columna de presion mas baja. Como consecuencia, se incrementa la tasa a la que se puede extraer la corriente de vapor que contiene oxfgeno y argon de la columna de presion mas baja. Ya que el argon recuperado de la unidad de columna de destilacion es proporcional a este argon contenido se incrementa la recuperacion global de argon de la unidad de columna de destilacion. Se debe tener en cuenta que el termino "proceso de rectificacion criogenica", tal como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones significa cualquier proceso que incluye, pero no se limita a, comprimir y purificar el aire y luego enfriar el aire hasta una temperatura adecuada para su rectificacion en el interior de una unidad de separacion de aire que tiene una columna de presion mas alta, una columna de presion mas baja y opcionalmente una columna de argon y ademas, impartir refrigeracion al proceso de alguna manera, tal como mediante turboexpansion de aire. Dicho proceso puede incluir la produccion de productos presurizados calentando una corriente enriquecida en oxfgeno y opcionalmente enriquecida en nitrogeno bombeada mediante intercambio de calor indirecto con una corriente de aire de presion elevada que se licua como resultado del calentamiento. Ademas, el termino "planta de rectificacion criogenica", tal como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones significa cualquier planta que tenga componentes para realizar dicho proceso de rectificacion criogenica, que incluyen, pero no se limitan a, un compresor de aire principal, una unidad de prepurificacion, un intercambiador de calor principal, una unidad de columna de destilacion que tiene columnas de presion mas alta y mas baja y opcionalmente una columna de argon, un medio para crear refrigeracion tal como un turboexpansor, una o mas bombas cuando se requieren productos presurizados y compresores elevadores para comprimir el aire para calentar corrientes bombeadas resultantes.
El proceso de rectificacion criogenica se realiza de manera que una corriente de oxfgeno lfquido bruto compuesta del producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto de la columna de presion mas alta se subenfna y constituye el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto que se introduce en y se refina mas en la columna de presion mas baja. Al menos parte de una corriente rica en componentes, enriquecida en un componente del aire, por ejemplo oxfgeno y/o nitrogeno se bombea para formar una corriente de lfquido bombeado y al menos parte de la corriente de lfquido bombeado se calienta mediante intercambio de calor indirecto con una corriente de
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aire de presion elevada, para producir de este modo una corriente de producto presurizado a partir de la corriente de Kquido bombeado y una corriente de aire Ifquido a partir de la corriente de aire de presion elevada.
La primera corriente de lfquido se puede formar a partir de parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto y una parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se puede expandir con valvula e introducirse en la columna de presion mas baja. La segunda corriente de lfquido se puede formar a partir de al menos parte de la corriente de aire ifquido. La primera corriente de lfquido se expande con valvula antes de subenfriar la segunda corriente de lfquido y la segunda corriente de lfquido se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja por encima de la parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto. En un modo de realizacion espedfico de lo precedente, la primera corriente de lfquido despues de haberse expandido con valvula se introduce en el condensador de argon e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon y con la segunda corriente de lfquido condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon, subenfriando la segunda corriente de lfquido y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. Las corrientes de fase kquida y de vapor compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, se introducen en la columna de presion mas baja. En un modo de realizacion espedfico alternativo, la segunda corriente de lfquido se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido en el interior de un intercambiador de calor despues de que la primera corriente de lfquido se ha expandido con valvula en el interior de un intercambiador de calor. La primera corriente de lfquido despues de haber pasado por el intercambiador de calor se introduce en el condensador de argon e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon, condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. Una corriente en fase lfquida y una corriente en fase de vapor compuestas por la fase kquida y la fase de vapor, respectivamente, se introducen en la columna de presion mas baja.
En otro modo de realizacion alternativo, la primera corriente de lfquido se forma a partir de parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto y una parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja. La corriente de aire lfquido se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas alta y la segunda corriente de lfquido se retira de la columna de presion mas alta a un nivel de columna en el que la corriente de aire lfquido se introduce en la columna de presion mas alta. La segunda corriente de lfquido se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido despues de haberse expandido con valvula en el interior de un intercambiador de calor y la segunda corriente de lfquido despues de haberse subenfriado se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja por encima de la parte restante del oxfgeno lfquido bruto. La primera corriente de lfquido despues de haber pasado por el intercambiador de calor se introduce en el condensador de argon e intercambia calor indirectamente con una corriente de vapor rico en argon, condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. Una corriente en fase lfquida y una corriente en fase de vapor compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, se introducen en la columna de presion mas baja.
En aun otro modo de realizacion alternativo, parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se expande con valvula y luego se introduce en el condensador de argon e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon producida como un producto de cabeza de columna de la columna de argon condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. Una parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja y una corriente en fase de vapor compuesta por la fase de vapor se introduce en la columna de presion mas baja. La primera corriente de lfquido esta formada por una corriente en fase lfquida compuesta por la fase lfquida y la segunda corriente de lfquido se forma a partir de al menos parte de la corriente de aire lfquido. La segunda corriente de lfquido se expande con valvula y se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido en un intercambiador de calor y la segunda corriente de lfquido, despues de haberse subenfriado, se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja por encima de la parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto.
En aun otro modo de realizacion, la corriente de aire lfquido se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas alta y la segunda corriente de lfquido se retira de la columna de presion mas alta en o por debajo de un nivel de columna de presion mas alta en el que se introduce el aire lfquido. La primera corriente de lfquido se retira de la columna de presion mas baja, se expande con valvula e intercambia calor indirectamente con la segunda corriente de lfquido en el interior de un intercambiador de calor, para subenfriar de este modo la segunda corriente de lfquido. La primera corriente de lfquido se hace pasar desde el intercambiador de calor al condensador de argon e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon producida como un producto de cabeza de columna de la columna de argon condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. Una corriente en fase lfquida y una corriente en fase de vapor, compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, se introducen en la columna de presion mas baja en o por debajo de un nivel de columna de presion mas baja del que se retira la primera corriente de lfquido de la columna de presion mas baja. La segunda corriente de lfquido, despues de haberse subenfriado se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja en el lugar de columna que esta ubicado por encima de la introduccion de la corriente de producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto.
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En otro aspecto, la presente invencion proporciona un aparato de separacion de aire que comprende una planta de rectificacion criogenica. La planta de rectificacion criogenica comprende una unidad de columna de destilacion que tiene al menos una columna de presion mas alta y una columna de presion mas baja configuradas para destilar aire comprimido y purificado para dar al menos una fraccion rica en nitrogeno y una fraccion rica en oxfgeno. La columna de presion mas baja esta operativamente asociada a la columna de presion mas alta en una relacion de transferencia de calor y conectada a la columna de presion mas alta de manera que un producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto producido en la columna de presion mas alta se introduce en y se refina mas en la columna de presion mas baja. La planta de rectificacion criogenica tiene un medio para producir una primera corriente de lfquido, y un medio para producir una segunda corriente de lfquido. La primera corriente de lfquido y la segunda corriente de lfquido contienen ambas oxfgeno y nitrogeno, la primera corriente de lfquido tiene un contenido en oxfgeno mas alto que el aire y la segunda corriente de lfquido tiene un contenido en oxfgeno mas bajo que la primera corriente de lfquido y un contenido en argon no menor que el aire despues de la purificacion. Tambien se proporcionan un primer medio para subenfriar el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto que se va a refinar mas en la columna de presion mas baja y un segundo medio para subenfriar la segunda corriente de lfquido mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido. El segundo medio de subenfriamiento esta conectado a la columna de presion mas baja de manera que la segunda corriente de lfquido se introduce en la columna de presion mas baja en una columna por encima de aquella en la que se introduce el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto o cualquier porcion del mismo en la columna de presion mas baja de modo que se incrementa una proporcion de lfquido a vapor por debajo del lugar de columna en el que se introduce la segunda corriente de lfquido y por lo tanto, se reduce el oxfgeno presente en el interior del producto de cabeza de columna en la columna de presion mas baja y se incrementa la recuperacion de oxfgeno de la fraccion rica en oxfgeno en el interior de la columna de presion mas baja.
La planta de rectificacion criogenica puede ser una planta de oxfgeno lfquido bombeado y como tal estar provista de una bomba conectada a la unidad de separacion de aire de manera que al menos parte de una corriente rica en componentes, enriquecida en un componente del aire, se bombea para formar una corriente de lfquido bombeado. El medio de intercambio de calor principal esta conectado a la unidad de separacion de aire para enfriar el aire y calentar al menos parte de la corriente de lfquido bombeado mediante intercambio de calor indirecto con una corriente de aire de presion elevada, para producir de este modo una corriente de producto presurizado a partir de la corriente de lfquido bombeado y una corriente de aire lfquido a partir de la corriente de aire de presion elevada. El primer medio de subenfriamiento esta configurado para subenfriar una corriente de oxfgeno lfquido bruto compuesta por el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto para refinarse mas en la columna de presion mas baja y la unidad de columna de destilacion puede estar provista de una columna de argon. La columna de argon esta conectada a la columna de presion mas baja de manera que se introduce una corriente de vapor que contiene oxfgeno y argon en la columna de argon y se separa el argon del oxfgeno para producir una corriente de vapor rico en argon. Un condensador de argon esta configurado para condensar la corriente de vapor rico en argon, devolver el reflujo de columna a la columna de argon y producir una corriente de producto de argon. El segundo medio de subenfriamiento se puede conectar al primer medio de subenfriamiento de manera que la primera corriente de lfquido se forma a partir de parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto y al medio de intercambio de calor principal de manera que la segunda corriente de lfquido se forma a partir de al menos parte de la corriente de aire lfquido. El primer medio de subenfriamiento esta conectado a la columna de presion mas baja de manera que una parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se introduce en la columna de presion mas baja. La columna de presion mas baja conectada al segundo medio de subenfriamiento de manera que la segunda corriente de lfquido se introduce en la columna de presion mas baja por encima de la parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto. La primera, segunda y tercera valvulas de expansion estan situadas respectivamente: entre la columna de presion mas baja y el primer medio de subenfriamiento de manera que la parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se expande con valvula antes de su introduccion en la columna de presion mas baja; el segundo medio de subenfriamiento y el primer medio de subenfriamiento de manera que la primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria se expande con valvula antes de entrar en el segundo medio de subenfriamiento; y entre el segundo medio de subenfriamiento y la columna de presion mas baja de manera que la segunda corriente de lfquido se expande con valvula antes de introducirse en la columna de presion mas baja.
El segundo medio de subenfriamiento puede ser el condensador de argon y en tal caso, el condensador de argon esta configurado de manera que la primera corriente de lfquido se introduce en un condensador de argon e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon y con la segunda corriente de lfquido condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon, subenfriando la segunda corriente de lfquido y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. El condensador de argon esta conectado a la columna de presion mas baja de manera que se introducen en la columna de presion mas baja una corriente en fase lfquida y una corriente en fase de vapor compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente. De forma alternativa, el segundo medio de subenfriamiento puede ser un intercambiador de calor y el condensador de argon esta conectado al intercambiador de calor de manera que la primera corriente de lfquido despues de haber pasado por el intercambiador de calor se introduce en el condensador de argon e intercambia calor indirectamente con una corriente de vapor rico en argon producida como un producto de cabeza de columna de la columna de argon condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. El condensador de argon esta conectado a la columna de presion mas baja de manera que se introducen en la columna de presion mas baja una corriente en fase
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Kquida y una corriente en fase de vapor compuestas por la fase Uquida y la fase de vapor, respectivamente.
En otra alternativa, el segundo medio de subenfriamiento es un intercambiador de calor conectado al primer medio de subenfriamiento de manera que la primera corriente de lfquido se forma a partir de parte de la corriente de oxfgeno Kquido bruto y el primer medio de subenfriamiento esta conectado a la columna de presion mas baja de manera que una parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja. La columna de presion mas alta esta conectada al medio de intercambio de calor principal de manera que la corriente de aire lfquido se introduce en la columna de presion mas alta y el intercambiador de calor esta conectado a la columna de presion mas alta de manera que la segunda corriente de lfquido se retira de la columna de presion mas alta a un nivel de columna en el que la corriente de aire lfquido se introduce en la columna de presion mas alta. La columna de presion mas baja esta conectada al intercambiador de calor de manera que la segunda corriente de lfquido despues de haberse subenfriado se introduce en la columna de presion mas baja por encima de la parte restante del oxfgeno lfquido bruto. El condensador de argon esta conectado al intercambiador de calor de manera que la primera corriente de lfquido despues de haber pasado por el intercambiador de calor se introduce en un condensador de argon e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. El condensador de argon esta conectado a la columna de presion mas baja de manera que se introducen en la columna de presion mas baja una corriente en fase lfquida y una corriente en fase de vapor compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente. La primera, segunda, tercera y cuarta valvulas de expansion situadas respectivamente: entre la columna de presion mas baja y el primer medio de subenfriamiento de manera que la parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se expande con valvula antes de su introduccion en la columna de presion mas baja; el intercambiador de calor y el primer medio de subenfriamiento de manera que la primera corriente de lfquido se expande con valvula antes de entrar en el intercambiador de calor; entre el intercambiador de calor y la columna de presion mas baja de manera que la segunda corriente de lfquido se expande con valvula antes de introducirse en la columna de presion mas baja; y entre el medio de intercambio de calor principal y la columna de presion mas alta de manera que la corriente de aire lfquido se expande antes de entrar en la columna de presion mas alta.
En aun otra alternativa, el condensador de argon esta conectado al primer medio de subenfriamiento de manera que parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se introduce en un condensador de argon e intercambia calor indirectamente con una corriente de vapor rico en argon condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. La columna de presion mas baja esta conectada al primer medio de subenfriamiento de manera que una parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se introduce en la columna de presion mas baja y el condensador de argon esta conectado a la columna de presion mas baja de manera que una corriente en fase de vapor compuesta por la fase de vapor se introduce en la columna de presion mas baja. El segundo medio de subenfriamiento es un intercambiador de calor conectado al condensador de argon de manera que la primera corriente de lfquido esta formada por una corriente en fase lfquida compuesta por la fase lfquida y tambien al medio de intercambio de calor principal de manera que la segunda corriente de lfquido se forma a partir de al menos parte de la corriente de aire ifquido. La columna de presion mas baja esta conectada al intercambiador de calor de manera que la segunda corriente de lfquido, despues de haberse subenfriado, se introduce en la columna de presion mas baja por encima de la parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto. La primera, segunda, tercera y cuarta valvulas de expansion estan situadas respectivamente: entre la columna de presion mas baja y el primer medio de subenfriamiento de manera que la parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se expande con valvula antes de su introduccion en la columna de presion mas baja; el intercambiador de calor y el primer medio de subenfriamiento de manera que la primera corriente de lfquido se expande con valvula antes de su entrada en el intercambiador de calor; entre el intercambiador de calor y la columna de presion mas baja de manera que la segunda corriente de lfquido se expande con valvula antes de introducirse en la columna de presion mas baja; y entre el medio de intercambio de calor principal y el medio de intercambio de calor de manera que la al menos parte de la corriente de aire lfquido se expande antes de su entrada en el intercambiador de calor.
En otra alternativa, el medio de intercambio de calor principal esta conectado a la columna de presion mas alta de manera que la corriente de aire lfquido se introduce en la columna de presion mas alta. El segundo medio de subenfriamiento es un intercambiador de calor conectado a la columna de presion mas alta y a la columna de presion mas baja de manera que la segunda corriente de lfquido se retira de la columna de presion mas alta en o por debajo de un nivel de columna de presion mas alta en el que la corriente de aire lfquido se introduce en la columna de presion mas alta, la primera corriente de lfquido se retira de la columna de presion mas baja y la segunda corriente de lfquido, despues de haberse subenfriado se introduce en la columna de presion mas baja por encima de la introduccion de la corriente de producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto. El condensador de argon esta conectado al intercambiador de calor de manera que la primera corriente de lfquido se hace pasar desde el intercambiador de calor al condensador de argon e intercambia calor indirectamente con una corriente de vapor rico en argon, condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido. El condensador de argon esta a su vez conectado a la columna de presion mas baja de manera que se introducen en la columna de presion mas baja una corriente en fase lfquida y una corriente en fase de vapor, compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, en o por debajo de un nivel de columna de presion mas baja en el que se retira la primera corriente de lfquido de la columna de
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presion mas baja. La primera, segunda, tercera y cuarta valvulas de expansion situadas respectivamente: entre la columna de presion mas baja y el primer medio de subenfriamiento de manera que la parte restante de la corriente de oxfgeno lfquido bruto se expande con valvula antes de su introduccion en la columna de presion mas baja; el intercambiador de calor y la columna de presion mas baja de manera que la primera corriente de lfquido se expande con valvula antes de su entrada en el intercambiador de calor; entre el intercambiador de calor y la columna de presion mas baja de manera que la segunda corriente de lfquido se expande con valvula antes de introducirse en la columna de presion mas baja; y entre el medio de intercambio de calor principal y la columna de presion mas alta de manera que la al menos parte de la corriente de aire lfquida se expande con valvula antes de su entrada en la columna de alta presion.
Breve descripcion de los dibujos
Aunque la memoria descriptiva concluye con reivindicaciones que senalan claramente la materia objeto que el solicitante considera su invencion, se cree que la invencion se entendera mejor cuando se toma en conexion con los dibujos adjuntos en los que:
La fig. 1 es un diagrama esquematico de un aparato de separacion de aire para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con la presente invencion en el que el condensador de argon asociado a la columna de argon esta configurado para su uso como un aparato de subenfriamiento que se emplea en el subenfriamiento de una corriente de lfquido que se introduce en la columna de presion mas baja del aparato para disminuir el contenido en oxfgeno y argon en el interior del producto de cabeza de columna de dicha columna;
la fig. 2 es un diagrama esquematico fragmentario de un modo de realizacion alternativo de un aparato de separacion de aire para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo con la presente invencion en el que se usa un intercambiador de calor independiente como aparato de subenfriamiento y la corriente de lfquido esta compuesta por aire lfquido;
la fig. 3 es un modo de realizacion alternativo de la fig. 2 en el que la corriente de lfquido esta compuesta por aire lfquido sintetico extrafdo de una columna de presion mas alta;
la fig. 4 es un modo de realizacion alternativo de la fig. 3 en el que la corriente de lfquido se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con una corriente en fase lfquida que esta compuesta por una fase lfquida producida en un condensador de argon asociado a la columna de argon; y
la fig.5 es un modo de realizacion alternativo de la fig. 3 en el que la corriente de lfquido se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con una corriente de lfquido retirada de la columna de presion mas baja.
A fin de evitar repeticiones innecesarias de explicacion, se usaran los mismos numeros de referencia para dichos elementos que tienen la misma funcion en los diversos modos de realizacion de la presente invencion ilustrados en las figuras.
Descripcion detallada
Con referencia a la figura 1, se ilustra un aparato de separacion de aire 1 que esta disenado para realizar un proceso de rectificacion criogenica para producir tanto un producto de oxfgeno presurizado como un producto de argon. La presente invencion no esta limitada, sin embargo, a dicho aparato y tiene aplicacion mas general a cualquier aparato de este tipo que este disenado para producir un producto de oxfgeno, con o sin un producto de argon.
Como se analizara, en el aparato de separacion de aire 1, un producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto de la columna de presion mas alta, tambien conocido como lfquido de caldera, se refina mas en la columna de presion mas baja subenfriando una corriente de dicho lfquido de producto de fondo y luego introduciendo dicha corriente en la columna de presion mas baja. Parte de la corriente se puede usar para condensar argon en un condensador de argon asociado a una columna de argon y luego introducirse en la columna de presion mas baja como corrientes en fase lfquida y de vapor. De acuerdo con la presente invencion, se usa una primera corriente de lfquido que esta compuesta por el oxfgeno lfquido bruto u otra corriente que tiene un contenido en oxfgeno mas alto que el aire para subenfriar una segunda corriente de lfquido que es una corriente de aire lfquido o como se analizara con respecto a otros modos de realizacion, una corriente de aire lfquido sintetico que contiene oxfgeno y nitrogeno y que tiene un contenido en oxfgeno mas bajo que la primera corriente de lfquido y una concentracion de argon no menor que el aire. La segunda corriente de lfquido se subenfna y luego se introduce en la columna de presion mas baja en un lugar por encima del oxfgeno lfquido bruto para incrementar la proporcion de lfquido a vapor en el interior de la columna de presion mas baja. El efecto de esto es impulsar el oxfgeno y tambien, el argon a la fase lfquida que desciende en dicha columna para incrementar el oxfgeno en el interior del producto de fondo de columna lfquido rico en oxfgeno producido en la columna de presion mas baja y tambien, la recuperacion de oxfgeno. Cuando el argon es un producto deseado, tambien se introducira mas argon en la columna de argon para incrementar tambien la recuperacion de argon. Tambien se debe mencionar que aunque la presente invencion se analiza con respecto a una planta de oxfgeno lfquido bombeado donde de hecho el argon es un producto deseado, la presente invencion se podna aplicar retirando las primera y segunda corrientes lfquidas que tienen el contenido en oxfgeno, nitrogeno y argon antes mencionado de lugares de columna adecuados, subenfriando la segunda corriente de lfquido mediante
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intercambio de calor indirecto con la primera corriente de Kquido y luego introduciendo la segunda corriente de Kquido en la columna de presion mas baja para incrementar la proporcion de Kquido a vapor en una seccion o secciones de columna por debajo de su punto de introduccion para impulsar el ox^geno a la fase lfquida que desciende en el interior de la columna de presion mas baja.
Mas espedficamente, en el aparato de separacion de aire 1, la primera corriente de lfquido esta compuesta por el oxfgeno Kquido bruto y la segunda corriente de lfquido esta compuesta por aire lfquido. En el aparato de separacion de aire 1, una corriente de aire de alimentacion 10 se comprime por un compresor 12 y luego se purifica en el interior de una unidad de purificacion 14. El compresor 12 puede ser una maquina de etapas multiples con interenfriadores entre etapas y un posrefrigerador para retirar el calor de compresion de la etapa final. Aunque no se ilustra, se podna instalar un posrefrigerador independiente directamente corriente abajo del compresor 12. La unidad de prepurificacion 14 bien conocida por los expertos en la tecnica puede contener lechos de adsorbente, por ejemplo alumina o adsorbente de tipo tamiz molecular de carbono para adsorber las impurezas de punto de ebullicion mas alto contenidas en el aire y, por lo tanto en la corriente de aire de alimentacion 10. Por ejemplo, dichas impurezas de punto de ebullicion mas alto bien conocidas incluinan vapor de agua y dioxido de carbono que se congelaran y se acumularan a las bajas temperaturas de rectificacion contempladas por el aparato de separacion de aire 1. Ademas, tambien se pueden adsorber hidrocarburos que se podnan acumular en el interior de lfquidos ricos en oxfgeno y de este modo presentar un peligro para la seguridad.
La corriente de aire comprimida y purificada resultante 16 se divide luego en primera y segunda corrientes de aire comprimido y purificado secundarias 18 y 20. La primera corriente de aire comprimido y purificado secundaria 18 se enfna hasta casi saturacion en el interior de un intercambiador de calor principal 22. Se debe tener en cuenta que aunque el intercambiador de calor principal 22 se ilustra como una unidad unica, como se apreciana por los expertos en la tecnica, el medio exacto para enfriar el aire y para realizar otras funciones de intercambio de calor podna diferir del ilustrado. Tfpicamente, el medio utilizado consistina en dos o mas intercambiadores de calor conectados en paralelo y ademas, cada uno de dichos intercambiadores de calor podna estar separado en segmentos en los extremos caliente y fno de los mismos. Ademas, los intercambiadores de calor se podnan dividir ademas en un diseno inclinado en el que la carga de trabajo de intercambio de calor requerida a altas presiones, por ejemplo entre una corriente de aire de presion elevada 53 y una primera parte 104 de al menos parte de una corriente de lfquido bombeado 102, que ambos se van a analizar, se realiza en uno o mas intercambiadores de calor de alta presion y otra carga de trabajo de intercambio de calor que se va a realizar a presiones mas bajas se realiza en un intercambiador de calor de presion mas baja, por ejemplo, la primera corriente de aire comprimido y purificado secundaria 18 y la corriente de vapor rico en nitrogeno 94, que tambien se van a analizar. Todos los intercambiadores de calor de este tipo pueden ser de diseno de aleta de placa e incorporar una construccion de aluminio reforzado. Los intercambiadores de calor con devanado en espiral son una posible construccion para los intercambiadores de calor de presion mas alta.
La corriente purificada y enfriada comprimida resultante 24 se introduce luego en una unidad de separacion de aire 26 que tiene columnas de presion mas alta y mas baja 28 y 30 y una columna de argon 32. Espedficamente, la corriente purificada y enfriada comprimida 24 se introduce en la columna de presion mas alta 28 que funciona a una presion de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 6 bar (a) y se designa como "mas alta" porque funciona a una presion mas alta que la columna de presion mas baja 30 que se designa como "mas baja" porque funciona a una presion mas baja que la columna de presion mas alta 28. La columna de presion mas alta 28 esta provista de elementos de contacto de transferencia de masa mostrados en general con los numeros de referencia 34 y 36 que se usan para poner en contacto una fase lfquida ascendente de la mezcla que se va a separar, aire, con una fase lfquida descendente. A medida que la fase de vapor asciende en el interior de la columna se hace mas rica en nitrogeno para producir un producto de cabeza de columna de vapor rico en nitrogeno y un producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto 50, tambien conocido como lfquido de caldera, que se refinara mas en la columna de presion mas baja 30. Los elementos de transferencia de masa pueden comprender relleno estructurado, bandejas, relleno aleatorio o una combinacion de dichos elementos. La columna de presion mas baja 30 esta provista de dichos elementos de transferencia de masa indicados en general por los numeros de referencia 38, 40, 42, 44 y 46 y la columna de argon 32 tambien esta provista de elementos de transferencia de masa indicados en general por el numero de referencia 48.
La segunda corriente de aire comprimido secundaria 20 se comprime mas en un compresor elevador 52 para producir una corriente de aire de presion elevada 53 que se introduce en el intercambiador de calor principal 22. La corriente de aire de presion elevada 53 constituye entre aproximadamente un 30 por ciento y aproximadamente un 40 por ciento del aire total que entra en el aparato de separacion de aire 1. Una primera parte 54 de la corriente de aire de presion elevada 53 se retira del intercambiador de calor principal 22 despues de un recorrido a traves parcial de la misma y se expande en una turbina de expansion 56 para generar refrigeracion por produccion de una corriente de escape 58 a una presion de entre aproximadamente 1,1 y aproximadamente 1,5 bar (a) que se introduce en la columna de presion mas baja 30. Tfpicamente, la primera parte 54 de la corriente de aire de presion elevada 53 constituye entre aproximadamente un 10 por ciento y aproximadamente un 20 por ciento de la corriente de aire de presion elevada 53. Se debe observar que el trabajo de expansion del eje se puede impartir a la compresion de la corriente de expansion o usarse con el fin de comprimir otra corriente de proceso o generar electricidad. Como se conoce en la tecnica, se debe impartir refrigeracion a una planta de separacion de aire para fines tales como compensar las perdidas en el extremo caliente de los intercambiadores de calor, las fugas de calor
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en la planta y para producir Kquidos. Tambien se conocen en la tecnica otros medios para producir dicha refrigeracion tal como introducir un escape de turbina en la columna de presion mas alta, la expansion de nitrogeno de una corriente rica en nitrogeno tomada de la columna de presion mas baja despues del calentamiento parcial de la misma asf como otros ciclos de expansion conocidos en la tecnica. Una segunda o parte restante de la corriente de aire de presion elevada 53 tras enfriarse en el interior del intercambiador de calor principal 22 forma una corriente de aire lfquido 60 que tiene una temperatura en un intervalo de entre aproximadamente 98 y aproximadamente 105 K. Se debe observar que la primera parte 54 de la corriente de aire de presion elevada se podna producir retirando una corriente del compresor elevador 52 en una etapa intermedia y luego comprimiendo mas dicha corriente. La segunda corriente de aire de presion elevada 53 se podna introducir luego en el intercambiador de calor principal 22 y atravesar completamente el mismo. En cualquier caso, el termino "corriente de aire de presion elevada" como se usa en las reivindicaciones significa cualquier corriente de aire de alta presion que sirve para calentar una corriente de oxfgeno lfquido bombeado y se puede formar de cualquier manera convencional. La corriente de aire lfquido 60 se divide posteriormente en una primera parte 62 y una segunda parte 64. La primera parte 62 de la corriente de aire lfquido se expande con valvula por la valvula de expansion 66 y se introduce en la columna de presion mas alta 28 y la segunda parte 64 forma la segunda corriente de lfquido con el fin de incrementar la proporcion de lfquido a vapor en la columna de presion mas baja.
Una corriente de oxfgeno lfquido bruto 68 compuesta por el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto 50 se subenfna en una unidad de subenfriamiento 70 y se refina mas en la columna de presion mas baja 30 de una manera que tambien se analizara a continuacion en el presente documento. A este respecto, la unidad de subenfriamiento 70 constituye un primer medio de subenfriamiento para lograr el subenfriamiento. Como es bien conocido en la tecnica, se podnan usar otros medios tales como la integracion de la funcion de subenfriamiento en parte del intercambiador de calor principal 22. Se debe observar que la corriente de aire lfquido 64 se puede subenfriar parcialmente en el interior del intercambiador 70 antes de subenfriarse mas en el intercambiador ll8. Se debe observar que cuando se utiliza una unidad de subenfriamiento independiente, la posicion ffsica del intercambiador puede requerir una bomba de lfquido para motivar el regreso del oxfgeno lfquido bruto a la columna superior. La refinacion del oxfgeno lfquido bruto produce un producto de fondo de columna de lfquido rico en oxfgeno 72 de la columna de presion mas baja 30 que se vaporiza parcialmente en un rehervidor de condensador 74 en el fondo de la columna de presion mas baja 30 frente a la condensacion de una corriente de producto de cabeza de columna de vapor rico en nitrogeno 76 retirada de la columna de presion mas alta 28. La corriente de lfquido rico en nitrogeno resultante 78 se divide en primera y segunda corrientes de reflujo ricas en nitrogeno 80 y 82 que sirven como reflujo a la columna de presion mas alta 28 y a la columna de presion mas baja 30, respectivamente. La segunda corriente de reflujo rica en nitrogeno se subenfna en el interior de la unidad de subenfriamiento 70 y es en parte, como una corriente de reflujo 84, expandida con valvula por una valvula de expansion 86 e introducida como reflujo en la columna de presion mas baja 30. Opcionalmente, otra parte 88 de la segunda corriente de reflujo rica en nitrogeno 82 se expande con valvula en una valvula de expansion 90 y se puede tomar como una corriente de producto lfquido de nitrogeno 92. La carga de trabajo de intercambio de calor de subenfriamiento esta provista de una corriente de vapor rico en nitrogeno 94 que esta constituida por el producto de cabeza de columna de la columna de presion mas baja 30. Despues de haberse calentado parcialmente en el interior de la unidad de subenfriamiento 70, la corriente de vapor rico en nitrogeno se calienta completamente en el interior del intercambiador de calor principal 22 y se toma como una corriente de producto de nitrogeno 96.
Como se ilustra toda u opcionalmente, parte de una corriente de lfquido rico en oxfgeno 98, compuesto por el producto de fondo de columna de lfquido rico en oxfgeno 72 se bombea por una bomba 100 para producir una corriente de lfquido bombeado 102. Una primera parte 104 de al menos parte de la corriente de lfquido bombeado 102 se puede calentar en el intercambiador de calor principal 22 en intercambio de calor indirecto con la primera corriente de aire comprimido secundaria 18 para producir una corriente de producto de oxfgeno presurizado 106. Dependiendo del grado de presurizacion de la corriente de lfquido bombeado 102, la corriente de producto de oxfgeno presurizado 106 o bien sera un fluido supercntico o bien sera un vapor de alta presion. Opcionalmente, una parte 108 de la corriente de lfquido bombeado 102 se puede expandir con valvula en el interior de una valvula de expansion 110 y tomarse como una corriente de producto lfquido rico en oxfgeno 112. Como se conocera por los expertos en la tecnica, al igual o en lugar de ello, se podna usar otra corriente de lfquido rico en componentes enriquecido en nitrogeno para formar un producto presurizado.
La columna de argon 32 funciona a una presion comparable con la columna de presion mas baja 30 y empleara tipicamente entre 50 y 180 etapas dependiendo de la cantidad de refinacion de argon que se desee. Una corriente de alimentacion que contiene argon y oxfgeno gaseosa 114 se retira de la columna de presion mas baja 30 en un punto en el que la concentracion de argon es al menos casi maxima y la alimentacion que contiene argon y oxfgeno se rectifica en el interior de la columna de argon 32 para dar un producto de cabeza de columna de vapor rico en argon y un producto de fondo de columna de lfquido rico en oxfgeno. Una corriente de vapor rico en argon 115, compuesta por el producto de cabeza de columna producida en la columna de argon 32, se condensa en un condensador de argon 116 que tiene una carcasa 117 y un nucleo 118 para producir una corriente de lfquido rico en argon 120. Una parte 122 de la corriente de lfquido rico en argon 120 se devuelve a la columna de argon 32 como reflujo y una parte 124 se expande con valvula en el interior de una valvula de expansion 126 y se toma como una corriente de producto de argon 128. Dependiendo del numero de etapas, dicho producto rico en argon se puede procesar mas para retirar oxfgeno y nitrogeno de una manera conocida en la tecnica. El producto de fondo de
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columna de Kquido rico en oxfgeno y pobre en argon resultante de la columna de argon 32 se puede tomar como una corriente 130, bombearse por una bomba 132 y luego devolverse como una corriente de lfquido pobre en argon 134 de regreso a la columna de presion mas baja 30.
La corriente de oxfgeno lfquido bruto 68 compuesta por el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto 50 de la columna de presion mas alta 28 se subenfna en el interior de la unidad de subenfriamiento 70, analizada previamente, y luego se divide para dar la primera y segunda corrientes de oxfgeno lfquido bruto secundarias 138 y 140. Como se analizara, la primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 138 sirve en el modo de realizacion particular ilustrado en la figura 1 como la primera corriente de lfquido que subenfriara la segunda corriente de lfquido formada por la segunda parte 64 de la corriente de aire lfquido 60 de una manera que se analizara. La primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 138 se expande con valvula en una valvula de expansion 142 y se introduce en una envoltura 117 que aloja el nucleo 118 para condensar la corriente de vapor rico en argon 116. Esto vaporiza parcialmente la primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 138 y produce las fases lfquida y de vapor. Las corrientes de fase lfquida y de vapor 146 y 148, que estan compuestas por dichas fases lfquida y de vapor, respectivamente, se introducen en la columna de presion mas baja 30 para mas refinacion del producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto 50. Asimismo, la segunda corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 140 se expande con valvula en una valvula 150 y luego se introduce en la columna de presion mas baja para mas refinacion.
La segunda corriente de lfquido (parte 64 de la corriente de aire lfquido 60) tambien se introduce en el nucleo 118 del condensador de argon 116 donde se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido formada por la primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 138. La segunda corriente de lfquido subenfriada 152 resultante se expande luego en una valvula 154 y se introduce en la columna de presion mas baja 30 en un lugar por encima de los lugares en los que se introducen la segunda corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 140 y las corrientes de fase lfquida y de vapor 146 y 148. Preferentemente, el nucleo 118 del condensador de argon 116 es de construccion de aleta de placa que tiene pasos de enfriamiento entre laminas de separacion que se alimentan con una corriente de vapor rico en argon 115 y la segunda corriente de lfquido. Los pasos de ebullicion para vaporizar parcialmente el oxfgeno lfquido bruto que contiene la primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 138 estan abiertos en extremos opuestos. Los pasos de enfriamiento proporcionados en el interior del nucleo 118 del condensador de argon 116 en el que la segunda corriente de lfquido se subenfna no seran adyacentes a los que funcionan para condensar el argon. Como resultado, la segunda corriente de lfquido subenfriado 152 tendra una temperatura comparable a la del argon condensado y disminuira el destello de vapor producido en la valvula de expansion 154. De esta manera, se incrementara la tasa de reflujo en la columna de presion mas baja 30 (en la seccion 44), se reducira la cantidad de oxfgeno y argon presentes en el producto de cabeza de columna de la columna de presion mas baja 30 y se incrementara tanto la recuperacion de oxfgeno asociada al producto de fondo de columna de lfquido rico en oxfgeno 72 como la tasa a la que la corriente que contiene oxfgeno y argon 114 se podra extraer de la columna de presion mas baja 30 por lo tanto, lo que dara como resultado un incremento de la recuperacion de oxfgeno y argon.
En la figura 1, el condensador de argon 116 por lo tanto, constituye un segundo medio de subenfriamiento que tiene una funcion de subenfriamiento. Con referencia a la figura 2, se proporciona un aparato de separacion de aire 1' que constituye un modo de realizacion alternativo del aparato de separacion de aire 1 mostrado en la figura 1. El aparato de separacion de aire 1' incorpora un segundo medio para subenfriar la segunda corriente de lfquido que esta formado por un intercambiador de calor dedicado 156. La primera corriente de lfquido producida por la primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 138, despues de su expansion en la valvula de expansion 142 se introduce en el intercambiador de calor 156 para subenfriar la segunda corriente de lfquido (segunda parte 64 de la corriente de aire lfquido). El intercambio de calor indirecto vaporizara parcialmente la primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 138 que se vaporizara mas mediante intercambio de calor indirecto con la corriente de vapor rico en argon 115. Por lo tanto, el condensador de argon 116' no esta provisto de un conjunto independiente de pasos de enfriamiento para la segunda corriente de lfquido. La ventaja de este modo de realizacion es que la temperatura resultante de la segunda corriente de lfquido subenfriado 152' sera varios grados mas baja que la del argon condensado. Como resultado habra incluso menos vapor de destello producido en el interior de la segunda corriente de lfquido subenfriado 152' en comparacion con la segunda corriente de lfquido subenfriado 152 producida por el aparato de separacion de aire 1 mostrado en la figura 1.
Con referencia a la figura 3 se ilustra un aparato de separacion de aire 1'' que constituye un modo de realizacion alternativo del aparato de separacion de aire 1' mostrado en la figura 2. En la planta de separacion de aire 1'' toda la corriente de aire lfquido 60 se introduce en la columna de presion mas alta 28. La segunda corriente de lfquido 64' es una corriente similar al aire, tambien conocida como aire lfquido sintetico que contiene oxfgeno y nitrogeno asf como argon. La concentracion de argon es no menor que la del aire despues de haberse purificado y el contenido en oxfgeno es menor que el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto 50. Esta segunda corriente de lfquido 64' se retira de un lugar de columna en o por debajo del punto en el que la corriente de aire lfquido 60 se introduce en la columna de presion mas alta 28. En el modo de realizacion ilustrado, la segunda corriente de lfquido 64' se produce retirando el lfquido descendente desde un tubo descendente de una bandeja por encima o desde una seccion de relleno por encima del lugar de retiro que ffsicamente estana en el mismo lugar de columna en el que la corriente de aire lfquido 60 se introduce en la columna de presion mas alta 28. Como en el aparato de separacion de aire 1', se usa un intercambiador de calor dedicado 156' como medio para subenfriar la segunda corriente de lfquido
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64' mediante intercambio de calor indirecto con una primera corriente de Kquido formada por la primera corriente de oxfgeno Kquido bruto secundaria 138. La ventaja de esta disposicion es que una porcion del gas instantaneo generado por el aire lfquido se captura en el interior de la columna de presion mas alta 28, incrementando as^ el reflujo de lfquido proporcionado por la segunda corriente de lfquido subenfriado 152'' resultante, asf como el hecho de que la segunda corriente de lfquido subenfriado 152'' es mas fna que la segunda corriente de lfquido subenfriado 152 mostrada en la figura 1. Se debe observar que el lugar de alimentacion de la segunda corriente de lfquido 152'' en la columna de presion mas baja 30 puede residir a una altura considerable (~200 pies) y en tal caso, se requerira una bomba mecanica para motivar el aire lfquido en su lugar de alimentacion. La misma consideracion se aplicana a otros modos de realizacion de la presente invencion que se analizan en el presente documento.
Un aparato de separacion de aire 1''' se muestra en la figura 4 en el que todo el primer oxfgeno lfquido bruto secundario 138 se expande con valvula en el interior de la valvula de expansion 142 y se introduce en el condensador de argon 116. La primera corriente de lfquido en este modo de realizacion se forma a partir de la corriente en fase lfquida 146 que se descarga desde el condensador de argon y que intercambia calor indirectamente en el interior de un intercambiador de calor dedicado 156'' con la segunda corriente de lfquido que se forma a partir de la segunda corriente de aire lfquido secundaria 64 despues de haberse despresurizado parcialmente por la valvula de expansion 158. A este respecto, si el aire licuado esta a una presion suficiente, se puede producir un incremento de temperatura tras la expansion (isentropica o isentalpica) debido al hecho de que el fluido esta por encima de su "punto de inversion". Para una expansion isentalpica (con valvula), el punto de inversion esta definido por un coeficiente de Joule-Thomson (|Jjt) de cero (un valor negativo produce un incremento de temperatura tras una reduccion de presion). El uso de la valvula 158 permite por lo tanto un incremento LMAT y asf el intercambiador de calor 156'' se puede hacer mas pequeno y por lo tanto, menos costoso que los intercambiadores de calor 156 y 156', analizados anteriormente. Ademas, el intercambio de calor da como resultado una evaporacion parcial de la corriente en fase lfquida 154 para producir una corriente de dos fases 160 que se introduce en la columna de presion mas baja 30 en un lugar por debajo del de la segunda corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria 140 para proporcionar vapor de separacion de nitrogeno adicional e incrementar de este modo la capacidad de separacion de la columna de presion mas baja 30. La segunda corriente de lfquido subenfriado 152''' resultante se expande con valvula en la valvula de expansion 154 y se introduce en la columna de presion mas baja 30 como en los otros modos de realizacion, analizados anteriormente.
La figura 5 ilustra una separacion de aire 1iv no de acuerdo con la presente invencion pero similar a la planta de separacion de aire 1'' mostrada en la figura 3. Sin embargo, en la planta de separacion de aire 1iv, se extrae una primera corriente de lfquido 162 desde la columna de presion mas baja 30 que tendna una composicion similar a la corriente en fase lfquida 146, mostrada en la figura 1. La primera corriente de lfquido 162 se expande con valvula en el interior de una valvula de expansion 164 y se vaporiza parcialmente en el interior de un intercambiador de calor dedicado 156''' mediante intercambio de calor indirecto con la segunda corriente de lfquido 64'. La primera corriente de lfquido 162 se introduce luego en el condensador de argon 116 donde se vaporiza mas. Como se ilustra, las corrientes de fase lfquida y de vapor 146 y 148 se introducen en la columna de presion mas baja 30 a un nivel de la misma en el que se extrae la primera corriente de lfquido 162 aunque el punto de introduccion de dichas corrientes podna estar por debajo de dicho nivel. En consecuencia, toda la corriente de oxfgeno lfquido bruto 68, despues de haberse subenfriado en el interior de la unidad de subenfriamiento 70, se expande con valvula en el interior de una valvula de expansion 166 y se introduce en la columna de presion mas baja 30 para mas refinacion y se introduce la corriente de lfquido subenfriado 152'' resultante en la columna de presion mas baja 30 por encima de la corriente de oxfgeno lfquido bruto 68.
Aunque la presente invencion se ha descrito con referencia a modos de realizacion preferidos, como se les ocurrina a los expertos en la tecnica, se podnan hacer numerosos cambios, adiciones y omisiones sin apartarse del alcance de la invencion como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento de separacion de aire que comprende:
    realizar un proceso de rectificacion criogenica que comprende destilar aire comprimido y purificado (16), formado al comprimir el aire y luego purificar el aire en el interior de una unidad de purificacion (14), el aire comprimido y purificado (16) se enfna en un intercambiador de calor principal (22) y se destila para dar al menos una fraccion rica en nitrogeno y una fraccion rica en oxfgeno en el interior de una unidad de columna de destilacion (26) que tiene al menos una columna de presion mas alta (28) y una columna de presion mas baja (30), estando la columna de presion mas baja (30) asociada operativamente a la columna de presion mas alta (28) en una relacion de transferencia de calor y conectada a la columna de presion mas alta (28) de manera que un producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) producido en la columna de presion mas alta (28) se introduce en y se refina mas en la columna de presion mas baja (30); y
    realizandose el proceso de rectificacion criogenica de manera que se producen una primera corriente de lfquido (138) y una segunda corriente de aire lfquido (64) que contienen oxfgeno y nitrogeno, la primera corriente de lfquido compuesta por el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) de la columna de presion mas alta (28) y teniendo la segunda corriente de aire lfquido (64) un contenido en oxfgeno mas bajo que la primera corriente de lfquido;
    y un contenido en argon no menor que el aire comprimido y purificado (16) despues de su purificacion en la unidad de purificacion (14);
    caracterizado por que el procedimiento comprende ademas:
    subenfriar la segunda corriente de aire lfquido (64) mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido (138) en un intercambiador de calor dedicado (116, 156) distinto del intercambiador de calor principal; e
    introducir la segunda corriente de aire lfquido subenfriado (152) en la columna de presion mas baja (30) en un lugar de columna por encima de aquel en el que el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) o cualquier porcion del mismo se introduce en la columna de presion mas baja (30) para incrementar una proporcion de lfquido a vapor en el interior de la columna de presion mas baja por debajo del lugar de columna en el que se introduce la segunda corriente de aire lfquido subenfriado y para incrementar la recuperacion de oxfgeno de la unidad de columna de destilacion (26).
  2. 2. El procedimiento de separacion de aire de la reivindicacion 1, que comprende ademas las etapas de:
    introducir una corriente de vapor que contiene oxfgeno y argon (114) de la columna de presion mas baja (30) en una columna de argon (32);
    separar el argon del oxfgeno en la corriente de vapor que contiene oxfgeno y argon (114) en el interior de la columna de argon (32) para producir una corriente de fraccion rica en argon (115);
    condensar la corriente de fraccion rica en argon (115) en un condensador de argon (116) configurado para producir un producto de argon (128) y reflujo (122) a la columna de argon (32);
    en el que la etapa de introducir la segunda corriente de aire lfquido subenfriado (152) en la columna de presion mas baja (30) reduce el argon en el interior del producto de cabeza de columna de la columna de presion mas baja para incrementar una tasa a la que la corriente de vapor que contiene oxfgeno y argon (114) se puede extraer de la columna de presion mas baja e incrementar la recuperacion de argon; y
    en el que el proceso de rectificacion criogenica se realiza de manera que una corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) compuesta por el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) de la columna de presion mas alta (28) se subenfna y constituye el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto que se introduce en y se refina mas en la columna de presion mas baja (30); y
    en el que el proceso de rectificacion criogenica se realiza para producir una corriente de lfquido bombeado (102), y al menos parte (104) de la corriente de lfquido bombeado se calienta mediante intercambio de calor indirecto con una corriente de aire de presion elevada (53), para producir de este modo una corriente de producto presurizado (106) a partir de la corriente de lfquido bombeado (102) y la segunda corriente de aire lfquido (64) a partir de una porcion de la corriente de aire de presion elevada (53).
  3. 3. El procedimiento de separacion de aire de la reivindicacion 2, en el que:
    la primera corriente de lfquido (138) se forma a partir de parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68);
    una parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja (30);
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    la segunda corriente de aire Kquido (64) se forma elevada (53);
    la primera corriente de Uquido (138) se expande con (64); y
    la segunda corriente de aire Ifquido subenfriado (152) se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja (30) por encima de la parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68).
  4. 4. El procedimiento de separacion de aire de la reivindicacion 3, que comprende ademas las etapas de:
    introducir la primera corriente de lfquido (138) despues de haberse expandido con valvula en el condensador de argon (116), en el que el condensador de argon (116) es el intercambiador de calor dedicado distinto configurado para subenfriar la segunda corriente de aire lfquido (64);
    producir una corriente en fase lfquida (146) y una corriente en fase de vapor (148) a partir de la primera corriente de ifquido (138) intercambiando calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon (115) y la segunda corriente de aire lfquido (64) en el interior del condensador de argon (116) condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y subenfriando la segunda corriente de aire lfquido (64); e
    introducir la corriente en fase lfquida (146) y la corriente en fase de vapor (148) en la columna de presion mas baja (30).
  5. 5. El procedimiento de separacion de aire de la reivindicacion 3, en el que:
    la segunda corriente de aire lfquido (64) se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido (138) en el interior de un subenfriador (156), despues de que la primera corriente de lfquido (138) se haya expandido con valvula;
    la primera corriente de lfquido (138) despues de haber pasado por el subenfriador (156) se introduce en el condensador de argon (116) e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon (115), condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (138); y
    una corriente en fase lfquida (146) y una corriente en fase de vapor (148) compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, se introducen en la columna de presion mas baja (30).
  6. 6. El procedimiento de separacion de aire de la reivindicacion 2, en el que:
    la primera corriente de lfquido (138) se forma a partir de parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68);
    una parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja (30);
    una corriente de aire lfquido (60) se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas alta (28);
    la segunda corriente de aire lfquido (64') se retira de la columna de presion mas alta (28) a un nivel de columna en el que la corriente de aire lfquido (60) se introduce en la columna de presion mas alta (28);
    la segunda corriente de aire lfquido (64') se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido (138) despues de haberse expandido con valvula en el interior de un intercambiador de calor (156');
    la segunda corriente de aire lfquido (152") despues de haberse subenfriado se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja (30) por encima de la parte restante (140) del oxfgeno lfquido bruto (68);
    la primera corriente de lfquido (138) despues de haber pasado por el intercambiador de calor (156') se introduce en el condensador de argon (116) e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon (115), condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (138); y
    una corriente en fase lfquida (146) y una corriente en fase de vapor (148) compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, se introducen en la columna de presion mas baja (30).
  7. 7. El procedimiento de separacion de aire de la reivindicacion 2, en el que:
    parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se expande con valvula y luego se introduce en el condensador de argon (116) e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon (115), condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (138);
    a partir de al menos parte de la corriente de aire de presion valvula antes de subenfriar la segunda corriente de aire lfquido
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    una parte restante (140) de la corriente de ox^geno Kquido bruto (68) se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja (30);
    una corriente en fase de vapor (148) compuesta por la fase de vapor se introduce en la columna de presion mas baja (30);
    la primera corriente de lfquido (160) esta formada por una corriente en fase lfquida (146) compuesta por la fase lfquida;
    la segunda corriente de aire lfquido (64) se forma a partir de al menos parte de una corriente de aire lfquido (60);
    la segunda corriente de aire lfquido (64) se expande con valvula y se subenfna mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente en fase lfquida (146) en un intercambiador de calor (156''); y
    la segunda corriente de aire lfquido (152"), despues de haberse subenfriado, se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja (30) por encima de la parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68).
  8. 8. El procedimiento de separacion de aire de la reivindicacion 2, en el que:
    una corriente de aire lfquido (60) se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas alta (28);
    la segunda corriente de aire lfquido (64') se retira de la columna de presion mas alta (28) en o por debajo de un nivel de columna de presion mas alta en el que la corriente de aire lfquido (60) se introduce en la columna de presion mas alta (28);
    la primera corriente de lfquido (162) se retira de la columna de presion mas baja (30), se expande con valvula e intercambia calor indirectamente con la segunda corriente de lfquido (64') en el interior de un intercambiador de calor (156'''), para subenfriar de este modo la segunda corriente de aire lfquido (64');
    la primera corriente de lfquido (162) se hace pasar del intercambiador de calor (156''') al condensador de argon (116) e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon (115), condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (162);
    una corriente en fase lfquida (146) y una corriente en fase de vapor (148), compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, se introducen en la columna de presion mas baja (30) en o por debajo de un nivel de columna de presion mas baja en el que la primera corriente de lfquido (162) se retira de la columna de presion mas baja (30); y
    la segunda corriente de aire lfquido (152"), despues de haberse subenfriado, se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja (30) en el lugar de columna que esta ubicado por encima de la introduccion de la corriente de producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (68).
  9. 9. Un aparato de separacion de aire (1), que comprende:
    una planta de rectificacion criogenica que comprende una unidad de columna de destilacion (26) que tiene al menos una columna de presion mas alta (28) y una columna de presion mas baja (30) configuradas para destilar aire comprimido y purificado (16), formado al comprimir el aire y luego purificar el aire en el interior de una unidad de purificacion (14), el aire comprimido y purificado (16) se enfna en un intercambiador de calor principal (22) y se destila para dar al menos una fraccion rica en nitrogeno y una fraccion rica en oxfgeno, la columna de presion mas baja (30) asociada operativamente a la columna de presion mas alta (28) en una relacion de transferencia de calor y conectada a la columna de presion mas alta (30) de manera que un producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) producido en la columna de presion mas alta (28) se introduce en y se refina mas en la columna de presion mas baja (30); y
    la planta de rectificacion criogenica que tiene el medio para producir una primera corriente de lfquido (138) compuesta por el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) de la columna de presion mas alta (28), el medio para producir una segunda corriente de aire lfquido (64), la primera corriente de lfquido y la segunda corriente de aire lfquido (64) que contienen oxfgeno y nitrogeno, teniendo la segunda corriente de aire lfquido (64) un contenido en oxfgeno mas bajo que la primera corriente de lfquido (138);
    y un contenido en argon no menor que el aire comprimido y purificado (16) despues de su purificacion en la unidad de purificacion (14);
    caracterizado por que el aparato comprende ademas:
    un primer medio (70) para subenfriar el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) que se va a refinar mas en la columna de presion mas baja (30) y un intercambiador de calor dedicado (116) distinto del
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    intercambiador de calor principal (22) para subenfriar la segunda corriente de aire Ifquido (64) mediante intercambio de calor indirecto con la primera corriente de lfquido (138); y
    el intercambiador de calor dedicado (116) conectado a la columna de presion mas baja (30) de manera que la segunda corriente de aire lfquido (64) se introduce como una corriente de lfquido (152) en la columna de presion mas baja (30) en un lugar de columna por encima de aquel en el que el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) o cualquier porcion del mismo se introduce en la columna de presion mas baja (30) para incrementar una proporcion de lfquido a vapor en el interior de la columna de presion mas baja por debajo del lugar de columna en el que se introduce la segunda corriente de aire lfquido subenfriado (64) y para incrementar la recuperacion de oxfgeno de la unidad de columna de destilacion (26).
  10. 10. El aparato de separacion de aire de la reivindicacion 9, en el que:
    la planta de rectificacion criogenica tiene una bomba (100) conectada a la unidad de separacion de aire de manera que al menos parte de una corriente rica en componentes (98), enriquecida en un componente del aire, se bombea para formar una corriente de lfquido bombeado (102) y el intercambiador de calor principal (22) esta conectado a la unidad de separacion de aire para enfriar el aire (16) y calentar al menos parte de la corriente de lfquido bombeado (102) mediante intercambio de calor indirecto con una corriente de aire de presion elevada (53), para producir de este modo una corriente de producto presurizado (106) a partir de la corriente de lfquido bombeado (102) y la segunda corriente de aire lfquido (64) a partir de la corriente de aire de presion elevada (53);
    el primer medio de subenfriamiento (70) esta configurado para subenfriar una corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) compuesta por el producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (50) que se va a refinar mas en la columna de presion mas baja (30); y
    la unidad de columna de destilacion tiene una columna de argon (32) conectada a la columna de presion mas baja (30) de manera que se introduce una corriente de vapor que contiene oxfgeno y argon (114) en la columna de argon (32) y se separa el argon del oxfgeno para producir una corriente de vapor rico en argon (115) y un condensador de argon (116) configurado para condensar la corriente de vapor rico en argon (115), devolver el reflujo de columna (122) a la columna de argon (32) y producir una corriente de producto de argon 128).
  11. 11. El aparato de separacion de aire de la reivindicacion 10, en el que:
    el segundo medio de subenfriamiento (116) esta conectado al primer medio de subenfriamiento (70) de manera que la primera corriente de lfquido (138) se forma a partir de parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) y al medio de intercambio de calor principal (22);
    el primer medio de subenfriamiento (70) esta conectado a la columna de presion mas baja (30) de manera que se introduce una parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) en la columna de presion mas baja (30);
    la columna de presion mas baja (30) esta conectada al segundo medio de subenfriamiento (116) de manera que la segunda corriente de aire lfquido (152) se introduce en la columna de presion mas baja (30) por encima de la parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68); y
    la primera, segunda y tercera valvulas de expansion (150, 142, 154) situadas respectivamente: entre la columna de presion mas baja (30) y el primer medio de subenfriamiento (70) de manera que la parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se expande con valvula antes de su introduccion en la columna de presion mas baja (30); el segundo medio de subenfriamiento (116) y el primer medio de subenfriamiento (70) de manera que una primera corriente de oxfgeno lfquido bruto secundaria (138) se expande con valvula antes de su entrada en el segundo medio de subenfriamiento (116); y entre el segundo medio de subenfriamiento (116) y la columna de presion mas baja (30) de manera que la segunda corriente de aire lfquido (152) se expande con valvula antes de introducirse en la columna de presion mas baja (30).
  12. 12. El aparato de separacion de aire de la reivindicacion 11, en el que:
    el intercambiador de calor dedicado es el condensador de argon (116), el condensador de argon (116) configurado de manera que la primera corriente de lfquido (138) se introduce en el condensador de argon e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon (115) y la segunda corriente de aire lfquido (64) condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115), subenfriando la segunda corriente de aire lfquido (64) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (138); y
    el condensador de argon (116) conectado a la columna de presion mas baja (30) de manera que se introduce una corriente en fase lfquida (146) y una corriente en fase de vapor (148) compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, en la columna de presion mas baja (30).
  13. 13. El aparato de separacion de aire de la reivindicacion 11, en el que:
    el segundo medio de subenfriamiento es un intercambiador de calor (156);
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    el condensador de argon (116') esta conectado al intercambiador de calor (156) de manera que la primera corriente de Kquido (138) despues de haber pasado por el intercambiador de calor se introduce en el condensador de argon (116') e intercambia calor indirectamente con una corriente de vapor rico en argon (115) producida como cabeza de columna de la columna de argon (32) condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (138); y
    el condensador de argon (116') esta conectado a la columna de presion mas baja (30) de manera que se introduce una corriente en fase lfquida (146) y una corriente en fase de vapor (148) compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, en la columna de presion mas baja (30).
  14. 14. El aparato de separacion de aire de la reivindicacion 10, en el que:
    el segundo medio de subenfriamiento es un intercambiador de calor (156') conectado al primer medio de subenfriamiento (70) de manera que la primera corriente de lfquido (138) se forma a partir de parte de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68);
    el primer medio de subenfriamiento (70) esta conectado a la columna de presion mas baja (30) de manera que una parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se expande con valvula y se introduce en la columna de presion mas baja (30);
    la columna de presion mas alta (28) esta conectada al medio de intercambio de calor principal (22) de manera que se introduce una corriente de aire lfquido (60) en la columna de presion mas alta (28);
    el intercambiador de calor (156') esta conectado a la columna de presion mas alta (28) de manera que la segunda corriente de aire lfquido (64') se retira de la columna de presion mas alta (28) a un nivel de columna en el que la corriente de aire lfquido (60) se introduce en la columna de presion mas alta (28);
    la columna de presion mas baja (30) esta conectada al intercambiador de calor (156') de manera que la segunda corriente de aire lfquido (152") despues de haberse subenfriado se introduce en la columna de presion mas baja (30) por encima de la parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68);
    el condensador de argon (116) esta conectado al intercambiador de calor (156') de manera que la primera corriente de lfquido (138) despues de haber pasado por el intercambiador de calor (156') se introduce en el condensador de argon (116) e intercambia calor indirectamente con la corriente de vapor rico en argon (115) condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (138);
    el condensador de argon (116) esta conectado a la columna de presion mas baja (30) de manera que se introduce una corriente en fase lfquida (146) y una corriente en fase de vapor (148) compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, en la columna de presion mas baja (30); y
    la primera, segunda, tercera y cuarta valvulas de expansion (150, 142, 154, 66) situadas respectivamente: entre la columna de presion mas baja (30) y el primer medio de subenfriamiento (70) de manera que la parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se expande con valvula antes de su introduccion en la columna de presion mas baja (30); el intercambiador de calor (156') y el primer medio de subenfriamiento (70) de manera que la primera corriente de lfquido (138) se expande con valvula antes de su entrada en el intercambiador de calor (156'); entre el intercambiador de calor (156') y la columna de presion mas baja (30) de manera que la segunda corriente de aire lfquido (152'') se expande con valvula antes de introducirse en la columna de presion mas baja (30); y entre el medio de intercambio de calor principal (22) y la columna de presion mas alta (28) de manera que la corriente de aire lfquido (60) se expande antes de su entrada en la columna de presion mas alta (28).
  15. 15. El aparato de separacion de aire de la reivindicacion 10, en el que:
    el condensador de argon (116) esta conectado al primer medio de subenfriamiento (70) de manera que parte (138) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se introduce en el condensador de argon (116) e intercambia calor indirectamente con una corriente de vapor rico en argon (115) condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (138);
    la columna de presion mas baja (30) esta conectada al primer medio de subenfriamiento (70) de manera que se introduce una parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) en la columna de presion mas baja (30);
    el condensador de argon (116) esta conectado a la columna de presion mas baja (30) de manera que se introduce una corriente en fase de vapor (148) compuesta por la fase de vapor en la columna de presion mas baja (30);
    el segundo medio de subenfriamiento es un intercambiador de calor (156'') conectado al condensador de argon (116) de manera que la primera corriente de lfquido (160) esta formada por una corriente en fase lfquida (146) compuesta por la fase lfquida y tambien al medio de intercambio de calor principal (22) de manera que la segunda corriente de aire lfquido (64) se forma a partir de al menos parte de una corriente de aire lfquido (60);
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    la columna de presion mas baja (30) esta conectada al intercambiador de calor (156") de manera que la segunda corriente de aire lfquido (152"), despues de haberse subenfriado, se introduce en la columna de presion mas baja (30) por encima de la parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68); y
    la primera, segunda, tercera y cuarta valvulas de expansion (150, 142, 154, 158) situadas respectivamente: entre la columna de presion mas baja (30) y el primer medio de subenfriamiento (70) de manera que la parte restante (140) de la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se expande con valvula antes de su introduccion en la columna de presion mas baja (30); el condensador de argon (116) y el primer medio de subenfriamiento (70) de manera que la primera corriente de lfquido (138) se expande con valvula antes de su entrada en el condensador de argon (116); entre el intercambiador de calor (156") y la columna de presion mas baja (30) de manera que la segunda corriente de aire lfquido (152''') se expande con valvula antes de introducirse en la columna de presion mas baja (30); y entre el medio de intercambio de calor principal (22) y el medio de intercambio de calor (156'') de manera que la al menos parte (64) de la corriente de aire lfquido (60) se expande antes de su entrada en el intercambiador de calor (156'').
  16. 16. El aparato de separacion de aire de la reivindicacion 10, en el que:
    el medio de intercambio de calor principal (22) esta conectado a la columna de presion mas alta (28) de manera que se introduce una corriente de aire lfquido (60) en la columna de presion mas alta (28);
    el segundo medio de subenfriamiento es un intercambiador de calor (156''') conectado a la columna de presion mas alta (28) y a la columna de presion mas baja (30) de manera que la segunda corriente de aire lfquido (64') se retira de la columna de presion mas alta (28) en o por debajo de un nivel de columna de presion mas alta del mismo en el que la corriente de aire lfquido (60) se introduce en la columna de presion mas alta (28), la primera corriente de lfquido (162) se retira de la columna de presion mas baja (30), y la segunda corriente de aire lfquido (152"), despues de haberse subenfriado se introduce en la columna de presion mas baja (30) por encima de la introduccion de la corriente de producto de fondo de columna de oxfgeno lfquido bruto (68);
    el condensador de argon (116) esta conectado al intercambiador de calor (156''') de manera que la primera corriente de lfquido (162) se hace pasar del intercambiador de calor (156''') al condensador de argon (116) e intercambia calor indirectamente con una corriente de vapor rico en argon (115), condensando de este modo la corriente de vapor rico en argon (115) y produciendo una fase lfquida y una fase de vapor a partir de la primera corriente de lfquido (162);
    el condensador de argon (116) esta conectado a la columna de presion mas baja (30) de manera que se introduce una corriente en fase lfquida (146) y una corriente en fase de vapor (148), compuestas por la fase lfquida y la fase de vapor, respectivamente, en la columna de presion mas baja (30) en o por debajo de un nivel de columna de presion mas baja en el que se retira la primera corriente de lfquido (162) de la columna de presion mas baja (30); y
    la primera, segunda, tercera y cuarta valvulas de expansion (166, 142, 154, 66) situadas respectivamente: entre la columna de presion mas baja (30) y el primer medio de subenfriamiento (70) de manera que la corriente de oxfgeno lfquido bruto (68) se expande con valvula antes de su introduccion en la columna de presion mas baja (30); el intercambiador de calor (156''') y la columna de presion mas baja (30) de manera que la primera corriente de lfquido (162) se expande con valvula antes de su entrada en el intercambiador de calor (156'''); entre el intercambiador de calor (156''') y la columna de presion mas baja (30) de manera que la segunda corriente de lfquido (152'') se expande con valvula antes de introducirse en la columna de presion mas baja (30); y entre el medio de intercambio de calor principal (22) y la columna de presion mas alta (28) de manera que la al menos parte de la corriente de aire lfquido (60) se expande con valvula antes de su entrada en la columna de alta presion (28).
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