NO863184L - Fremgangsmaate og innretning for fremstilling av nitrogen med overatmosfaerisk trykk. - Google Patents

Fremgangsmaate og innretning for fremstilling av nitrogen med overatmosfaerisk trykk.

Info

Publication number
NO863184L
NO863184L NO863184A NO863184A NO863184L NO 863184 L NO863184 L NO 863184L NO 863184 A NO863184 A NO 863184A NO 863184 A NO863184 A NO 863184A NO 863184 L NO863184 L NO 863184L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
pressure stage
low
air
nitrogen
pressure
Prior art date
Application number
NO863184A
Other languages
English (en)
Other versions
NO863184D0 (no
Inventor
Dietrich Rottmann
Original Assignee
Linde Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde Ag filed Critical Linde Ag
Publication of NO863184D0 publication Critical patent/NO863184D0/no
Publication of NO863184L publication Critical patent/NO863184L/no

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04309—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • F25J3/04315—Lowest pressure or impure nitrogen, so-called waste nitrogen expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04163—Hot end purification of the feed air
    • F25J3/04169—Hot end purification of the feed air by adsorption of the impurities
    • F25J3/04181—Regenerating the adsorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/0443—A main column system not otherwise provided, e.g. a modified double column flowsheet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F25J2200/06—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system in a classical double column flow-sheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/20—Processes or apparatus using separation by rectification in an elevated pressure multiple column system wherein the lowest pressure column is at a pressure well above the minimum pressure needed to overcome pressure drop to reject the products to atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F25J2200/54—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the low pressure column of a double pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av nitrogen med overatmosfærisk trykk, ved to-trinns rektifikasjon av luft ved lave temperaturer, hvor luften komprimeres, forrenses, avkjøles under varmeveksling med fraksjonsprodukter og tilføres rektifikasjon hvor en oksygentilsatt væske hentes fra bunnen i rektifikasjonens lavtrykkstrinn og i det minste delvis fordampes og hvor nitrogen taes ut fra lavtrykkstrinnets topp. Oppfinnelsen angår videre en innretning for gjennomføring av fremgangsmåten.
En slik fremgangsmåte er allerede beskrevet i DE 3307181. Ved denne fremgangsmåte komprimeres først luften og befries for uønskede forurensninger, især H2O og CO2• Deretter deles luften inn i to delstrømmer hvorav den ene avkjøles ved varmeveksling med fraksjonsprodukter og til-føres rektifikasjonens trykktrinn, mens den andre delstrøm først komprimeres til et høyere trykk, deretter likeledes avkjøles og kondenseres med en oksygentilsatt væske fra lavtrykktrinnets bunn, før den tilføres trykktrinnet. Den oksygenanrikede væske som fordamper ved denne varmeveksling avspennes under avgivelse av arbeide og fjernes som rest-gass. Ved avspenningen av restgassen utvikles den kulde som kreves for driften av luftrektifiseringsanlegget. Nitrogenproduktet taes fra lavtrykktrinnets topp.
Denne i og for seg tilfredstillende arbeidende fremgangsmåte har imidlertid den ulempe at det kreves relativt stor energi for den etterfølgende etterkompresjon ved fjerning av nitrogenet under trykk.
Den foreliggende oppfinnelse tar derfor sikte på å løse den oppgave å frembringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte type som muliggjør utvikling av nitrogen med overatmosfærisk trykk og som har et lavt energibehov.
Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at i det minste en del av den oksygenanrikede væske fordampes i lavtrykktrinnets topp mot derved kondenserende nitrogen.
I motsetning til den hittil kjente fremgangsmåte, foregår fordampningen av den oksygenanrikede væske ikke mot en delstrøm av den luft som skal rektifiseres, men mot nitrogen i en ytterligere kondensator/fordamper i lavtrykktrinnets topp. Den nitrogen som kondenserer i lavtrykktrinnets topp tjener samtidig som returvæske for denne søyle. Kondensator-fordamperen i lavtrykktrinnets topp er herved koplet i serie med den ved to-trinns rektifikasjon vanlige kondensator-fordamper som befinner seg mellom trykktrinnet og lavtrykktrinnet.
Da det ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kreves to kondensatorer, både mellom de to trinn og også i lavtrykktrinnets topp, kreves på grunn av de termodynamiske forhold et relativt høyt lufttrykk ved rektifikasjonen. På denne måte kan delenes geometriske dimensjoner holdes små, eksempelvis en molekylsilstasjon for luftforrensing, varmeveksleren for kjøling av den luft som skal rektifiseres, rektifiseringssøylen samt rørledningene, en fordel som er av vesentlig betydning især ved store luftrektifiseringsan-legg.
Den ytterlige kondensator-fordamper i lavtrykktrinnets topp utgjør herved ingen tilleggsinvestering for utstyr da den erstatter en del av kondensator-fordamperen mellom de to rektifiseringstrinn og dette kan utføres tilsvarende mindre.
Ved en foretrukket videreutvikling av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen underkjøles og strupes væsken før fordampningen.
Den oksygenanrikede væskes trykk må reduseres så meget at fordampningstemperaturen ved dette trykk ligger under kondenseringstemperaturen for nitrogenet i lavtrykktrinnets topp.
Dersom forrensingen av den luft som skal rektifiseres foregår i molekylsiler, må disse regenereres i visse tidsavstander. Regenereringen foregår ved en foretrukket videreutvikling av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, ved hjelp av den damp som dannes ved fordampningen av den oksygenanrikede væske.
Herved viser det seg hensiktsmessig ifølge en videreutvikling av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, at
dampen oppvarmes før bruk som regenereringsgass.
Ved en foretrukket videreutvikling av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, taes gassformet nitrogen fra trykktrinnets topp og blandes med nitrogenen fra lavtrykktrinnets topp.
Ved fordampningen av den oksygenanrikede væske i lavtrykktrinnets topp, fordampes en mindre mengde av denne væske i kondensator-fordamperen, mellom disse to trinn. Dette muliggjør uttak av en ekvivalent nitrogenmengde fra trykktrinnet. Denne nitrogenmengde går imidlertid ikke tapt for lavtrykktrinnet som returvæske, da væskeformet nitrogen ifølge oppfinnelsen frembringes som returstrøm ved fordampningen av oksygenanriket væske i lavtrykktrinnet.
Ved en foretrukken videreutvikling av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen komprimeres en del av den luft som skal rektifiseres til et høyere trykk, avkjøles og avspennes under avgivelse av arbeid.
Ved en ytterligere foretrukken utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avspennes luften under avgivelse av arbeid, tilnærmet til lavtrykktrinnets trykk og tilføres dette.
Fortrinnsvis benyttes den energi som utvikles ved avspenningen av luften, for komprimering av luften.
Ved en ytterligere foretrukken utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avspennes en gass-strøm fra lavtrykktrinnet under avgivelse av arbeide og hele den luft som skal rektifiseres tilføres trykktrinnet.
Denne fremgangsmåte gjør det mulig å utvinne ren oksygen som produkt i tillegg til nitrogen, idet oksygenen taes i flytende form fra lavtrykktrinnets bunn og fordampes mot derved kondenserende nitrogen i lavtrykktrinnets topp.
Fordelaktig benyttes herved den gass-strøm som avspennes under avgivelse av arbeide, til regenerering av molekylsiler for forrensing av luften.
En innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter en to-trinns rektifiserings-søyle som har en tilførsel for avkjølt, forrenset luft, samt uttaksledninger ved lavtrykktrinnets bunn og topp, idet uttaksledningen ved lavtrykktrinnets bunn munner ut i en kondensator-fordampers fordampningsside i lavtrykktrinnets topp.
Oppfinnelsen med nærmere enkeltheter beskrives på grunnlag av den skjematisk viste utførelse på tegningen hvor figur 1 viser en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen og figur 2 viser en ytterligere utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.
334 700 Nm<3>luft tilføres en luftkompressor 2 via en ledning 1 hvor luften komprimeres til et trykk på ca. 9,3 bar. Etter fjerning av kompresjonsvarmen i en kjøler 3, ledes luften gjennom en utskiller 4 hvor kondensert vann utskilles (ledningen 32).
Den på forhånd tørkede luft tilføres en molekylsil-stasjoh via en ledning 5, hvorav to molekylsilabsorbere 6 er vist. De to molekylsilabsorbere 6 gjennomstrømmer av-vekslende av den luft som skal rektifiseres og av en regenereringsgass. I molekylsilene foregår det utskillelse av uønskede bestanddeler av luften, især H20 og C02. Den rensede luft (332 600 Nm<3>) fjernes fra molekylsilstasjonen via en ledning 7 og oppdeles i to delstrømmer 8, 9. Den større delstrøm 8 (ca. 295 200 Nm<3>) avkjøles i en varmeveksler 33 ved varmeveksling med fraksjonsproduktene. Herved synkes temperaturen fra ca. 293 K til ca. 107 K. Den avkjølte luft tilføres deretter en to-trinns rektifiser-ingssøyles trykktrinn 10 som arbeider med et trykk på ca. 9,1 bar.
Den andre delstrøm 9 av den luft som skal rektifiseres (ca. 37 400 Nm<3>) komprimeres i en trykkforsterker 34 til ca. 11,7 bar og ledes etter bortføring av kompresjonsvarmen i en etterkjøler 11 likeledes med 293 K, til en ytterligere strømningsvei i varmeveksleren 33. Her avkjøles delstrømmen under varmeveksling med fraksjonsproduktene til omkring 171 K og fjernes før varmevekslerens 3 3 kalde ende. Delstrømmen 9 avspennes i en avspenningsanordning 12 under avgivelse av arbeide, til et trykk på ca. 4,6 bar og avkjøles hermed til ca. 137 K. Den avspente delstrøm tilføres deretter rektifiseringssøylens lavtrykktrinn 13.
Rektifiseringssøylen inneholder en kondensator-fordamper 14 mellom trykktrinnet 10 og lavtrykktrinnet 13, samt en ytterligere kondensator-fordamper 15 i lavtrykktrinnets topp.
En oksygenanriket væske fra trykktrinnets 10 bunn, samt en nitrogenanriket væske fra trykktrinnets 10 topp, fjernes via ledninger 16, 17, avkjøles i en varmeveksler 18 mot nitrogenproduktet, strupes og ledes tilsvarende sammen-setningen inn til forskjellige steder i lavtrykktrinnet 13. I lavtrykktrinnets 13 bunn dannes en oksygenanriket væske (ca. 64,9 % oksygen) som fjernes via en ledning 19, av-kjøles i en varmeveksler 20, strupes i en ventil 21 til et trykk på 1,4 bar og tilføres kondensator-fordamperens 15 fordampningsside i lavtrykktrinnets 13 hode. En del av den oksygenanrikede væske fordamper ved varmeveksling med nitrogen i lavtrykktrinnets 13 topp og kondenseres herved, hvoretter den danner den for rektifikasjonen nødvendige retur i lavtrykktrinnet. Den oksygenanrikede væskes dampformede del fjernes via en ledning 22 og oppvarmes i varmeveksleren 20. Deretter blandes den med en osygenanriket gass som hentes fra lavtrykktrinnet 13 via en ledning 23 og avspennes. Blandingen tilføres varmeveksleren 33 via en ledning 24 og oppvarmes til ca. 290 K med den luft som skal rektifiseres. Den oksygenrike gass oppvarmes etter behov (ikke vist) og benyttes for regenerering av molekylsilabsorberne 6. Overskytende gass fjernes via en ledning 25.
Via en ledning 26 kan etter behov oksygenanriket væske fjernes fra kondensator-fordamperens 15 fordampningsside.
I trykktrinnets 13 topp utvinnes ca. 128 640 Nm<3>ren nitrogen (oksygenrenhet 1 ppm) med trykk på ca. 4,4 bar. Denne oksygen fjernes via en ledning 27, varmes i varmeveksleren 18 og tilføres deretter varmeveksleren 3 3 hvor den oppvarmes til ca. 290 K. Den oppvarmede nitrogen komprimeres i en kompressor 28 til et trykk på ca. 8,9 bar og blandes etter avføring av kompresjonsvarmen i en etter-kjøler 29, med en ytterligere nitrogenstrøm. Den ytterligere nitrogenstrøm hentes via en ledning 3 0 med trykk på ca.
9,0 bar og en oksygenrenhet på 1 ppm, fra trykktrinnets 10 topp. Dens mengde er 94 760 Nm<3>. Denne nitrogenstrøm varmes i varmeveksleren 33 til 290 K og tilføres deretter sammen med nitrogenstrømmen fra kompressoren 28, forbrukeren. Dersom det kreves nitrogen med et høyere trykk, komprimeres den i en kompressor 31 til det ønskede trykk, eksempelvis 77 bar.
På skjemaet ifølge figur 2 for fremgangsmåten har analoge deler samme henvisningstall som på figur 1.
Ved denne fremgangsmåte tilføres hele den luft-mengde som skal rektifiseres, trykktrinnet 10. Den gass-strøm som via ledningen 23 trekkes ut fra lavtrykktrinnet 10, blandes ikke med oksygenen i ledningen 22, men ledes gjennom en del av varmeveksleren 33 og oppvarmes herved, avspennes deretter i en avspenningsanordning 34 under avgivelse av arbeide og oppvarmes til slutt i varmeveksleren, tilnærmet til omgivelsestemperaturen. Den oppvarmede gass benyttes for regenerering av molekylsilabsorberne 6.
Ved uttrekking av restgassmengden via ledningen 23 er det mulig å utvinne ren oksygen (ca. 99,5 % renhet) i søylens bunn i lavtrykktrinnet 13, i tillegg til nitrogenproduktet. Den flytende oksygen transporteres gjennom ledningen 19 og fordamper i det minste delvis ved kondensator-f ordamperen 15. Den hermed dannede, tilnærmet trykkløse oksygendamp ledes via ledningen 22, oppvarmes i varmevek-slerne 20, 33 og komprimeres deretter i en kompressor 34 som er koplet til avspenningsanordningen 12.
Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan energibehovet for fremstilling av trykksatt nitrogen senkes tydelig. Mens energibehovet for fremstilling av nitrogen med 77 bar ved den kjente fremgangsmåte var ca. 0,27 kW/Nm<3>, ligger denne verdi ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på kun ca. 0,25 kW/Nm<3>. Dette tilsvarer en energibesparelse på omkring 8 %.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er spesielt egnet når det kreves nitrogen ved høyt trykk, eksempelvis for amoniakksyntese eller for kondisjonering av jordgass.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av nitrogen med overatmosfærisk trykk ved to-trinn rektifikasjon av luft ved lave temperaturer hvor luften komprimeres, forrenses, avkjøles under varmeveksling med fraksjonsprodukter og tilføres rektifikasjonen hvor en oksygenanriket væske taes fra bunnen i rektifikasjonens lavtrykktrinn og i det minste delvis fordampes, og hvor nitrogen taes fra lavtrykktrinnets topp KARAKTERISERT VED at i det minste en del av den oksygenanrikede væske fordampes i lavtrykktrinnets topp mot derved kondenserende nitrogen.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at væsken underkjøles og strupes før fordampningen.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, KARAKTERISERT VED at den ved fordampningen av den oksygenanrikede væske, dannende dampformede andel benyttes for regenerering av molekylsiler for forrensing av luften.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at dampen oppvarmes før den benyttes som regenereringsgass.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, KARAKTERISERT VED at gassformet nitrogen taes fra trykktrinnets topp og blandes med nitrogenen fra lavtrykktrinnets topp.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, KARAKTERISERT VED at en del av den luft som skal rektifiseres, komprimeres til et høyere trykk, avkjøles og avspennes under avgivelse av arbeide.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at den ved avgivelse av arbeide avspente luft tilføres lavtrykktrinnet.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 6-7, KARAKTERISERT VED at den ved avspenningen av luften utviklede energi benyttes for komprimering av luften.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, KARAKTERISERT VED at en gass-strøm fra lavtrykktrinnet avspennes under avgivelse av arbeide og tilfø res hele den luft som skal rektifiseres i trykktrinnet.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at den gass-strøm som ble avspent under avgivelse av arbeide, benyttes for regenerering av målsilene for forrensing av luften.
11. Innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 med en to-trinns rektifikasjonssøyle som har tilførsel for avkjølt, forrenset luft, samt uttaksledninger ved lavtrykktrinnets bunn og topp, KARAKTERISERT VED at uttaksledningen (19) ved lavtrykktrinnets (13) bunn munner ut i en kondensator-fordampers (15) fordampningsside i lavtrykktrinnets (13) topp.
NO863184A 1985-08-07 1986-08-06 Fremgangsmaate og innretning for fremstilling av nitrogen med overatmosfaerisk trykk. NO863184L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853528374 DE3528374A1 (de) 1985-08-07 1985-08-07 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von stickstoff mit ueberatmosphaerischem druck

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO863184D0 NO863184D0 (no) 1986-08-06
NO863184L true NO863184L (no) 1987-02-09

Family

ID=6277956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO863184A NO863184L (no) 1985-08-07 1986-08-06 Fremgangsmaate og innretning for fremstilling av nitrogen med overatmosfaerisk trykk.

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE3528374A1 (no)
GB (1) GB2180923A (no)
NO (1) NO863184L (no)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT387453B (de) * 1986-05-14 1989-01-25 Voest Alpine Ag Verfahren zum reinigen von luft sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE3817244A1 (de) * 1988-05-20 1989-11-23 Linde Ag Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft
DE4127224C2 (de) * 1991-05-11 1997-09-18 Foerster Hans Dr Ing Verfahren zur Kälteerzeugung mit Luft als Kältemittel und Kälteträger
GB9213776D0 (en) * 1992-06-29 1992-08-12 Boc Group Plc Air separation
DE4441920C1 (de) * 1994-11-24 1996-04-04 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stickstoff durch Tieftemperaturzerlegung
US5678425A (en) * 1996-06-07 1997-10-21 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for producing liquid products from air in various proportions
DE19735154A1 (de) 1996-10-30 1998-05-07 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Druckstickstoff
US5761927A (en) * 1997-04-29 1998-06-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process to produce nitrogen using a double column and three reboiler/condensers
EP0878678B1 (de) * 1997-05-15 2002-12-04 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stickstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
JPH11151415A (ja) * 1997-09-17 1999-06-08 Taiyo Toyo Sanso Co Ltd 超清浄空気の製造方法及びその装置
DE19742319A1 (de) * 1997-09-25 1999-04-08 Zbigniew Dr Ing Boguslawski Herstellung von Flüssig-Druck-Stickstoff direkt aus der atmosphärischer Luft für brennstoffreien Antrieb von mobilen Einheiten
WO1999041557A1 (en) * 1998-02-12 1999-08-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Air prepurification for a large scale cryogenic air separation plant
EP0955509B1 (de) 1998-04-30 2004-12-22 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von hochreinem Sauerstoff
DE19819263C2 (de) * 1998-04-30 2003-08-21 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Druckstickstoff
FR2874249A1 (fr) * 2004-08-10 2006-02-17 Air Liquide Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
JP5005894B2 (ja) 2005-06-23 2012-08-22 エア・ウォーター株式会社 窒素発生方法およびそれに用いる装置
TWI459999B (zh) * 2012-10-15 2014-11-11 China Steel Corp A device for injecting a shaft seal gas into a crude argon pump
EP3290843A3 (de) * 2016-07-12 2018-06-13 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von druckstickstoff und flüssigstickstoff durch tieftemperaturzerlegung von luft
CN109855389B (zh) * 2019-01-04 2020-11-13 曹建喜 一种利用lng冷能和单塔精馏工艺生产液氧液氮的方法
WO2021242308A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-02 Praxair Technology, Inc. Enhancements to a dual column nitrogen producing cryogenic air separation unit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1215377A (en) * 1968-01-18 1970-12-09 Vnii Kislorodnogo I Kriogennog Air rectification plant for the production of pure nitrogen
GB1576910A (en) * 1978-05-12 1980-10-15 Air Prod & Chem Process and apparatus for producing gaseous nitrogen
US4448595A (en) * 1982-12-02 1984-05-15 Union Carbide Corporation Split column multiple condenser-reboiler air separation process
US4439220A (en) * 1982-12-02 1984-03-27 Union Carbide Corporation Dual column high pressure nitrogen process
US4453957A (en) * 1982-12-02 1984-06-12 Union Carbide Corporation Double column multiple condenser-reboiler high pressure nitrogen process

Also Published As

Publication number Publication date
GB8615737D0 (en) 1986-08-06
NO863184D0 (no) 1986-08-06
GB2180923A (en) 1987-04-08
DE3528374A1 (de) 1987-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO863184L (no) Fremgangsmaate og innretning for fremstilling av nitrogen med overatmosfaerisk trykk.
US3214925A (en) System for gas separation by rectification at low temperatures
US2918802A (en) Process of separation of air into its elements
US4699642A (en) Purification of carbon dioxide for use in brewing
JP4450886B2 (ja) 高純度酸素製造方法及び装置
US4883519A (en) Process for the production of high pressure nitrogen with split reboil-condensing duty
AU704118B2 (en) Air separation method and apparatus for producing nitrogen
US20080289362A1 (en) Process and apparatus for low-temperature air fractionation
JPS63279085A (ja) 空気の分離
US6196023B1 (en) Method and device for producing compressed nitrogen
AU680472B2 (en) Single column process and apparatus for producing oxygen at above atmospheric pressure
NO169977B (no) Fremgangsmaate for separering av luft ved kryogen destillasjon
KR19980033136A (ko) 불순한 산소 및 순수한 질소를 제조하는 3 컬럼 극저온 사이클
MXPA02004856A (es) Metodo de rechazo del nitrogeno.
CN106595221A (zh) 制氧系统和制氧方法
US3203193A (en) Production of nitrogen
KR0158730B1 (ko) 비중이 큰 불순물을 저농도로 함유한 기상산소 생성물을 제조하기 위한 방법 및 장치
US8191386B2 (en) Distillation method and apparatus
KR20090042199A (ko) 저온 에어 분별을 위한 방법 및 장치
BR112021011589A2 (pt) Aparelho e método para separar ar através de destilação criogênica
US5309721A (en) Air separation
US5644933A (en) Air separation
US7437890B2 (en) Cryogenic air separation system with multi-pressure air liquefaction
JP4401999B2 (ja) 空気分離方法および空気分離装置
TW202117249A (zh) 空氣的低溫分離方法與設備