PL189870B1 - Sposób i urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej - Google Patents

Sposób i urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej

Info

Publication number
PL189870B1
PL189870B1 PL98325664A PL32566498A PL189870B1 PL 189870 B1 PL189870 B1 PL 189870B1 PL 98325664 A PL98325664 A PL 98325664A PL 32566498 A PL32566498 A PL 32566498A PL 189870 B1 PL189870 B1 PL 189870B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
liquid
column
turbine
air
heat
Prior art date
Application number
PL98325664A
Other languages
English (en)
Other versions
PL325664A1 (en
Inventor
Martine Pelle
Norbert Rieth
Original Assignee
Air Liquide
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 Air Liquide filed Critical Air Liquide
Publication of PL325664A1 publication Critical patent/PL325664A1/xx
Publication of PL189870B1 publication Critical patent/PL189870B1/pl

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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04096—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of argon or argon enriched stream
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of 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
    • 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
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04387—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using liquid or hydraulic turbine 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
    • F25J3/04406—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
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • 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
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/10—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream the fluid being air
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/12—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream the fluid being nitrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/91—Expander

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

1. Sposób rozdzielania powietrza techni- ka destylacji kriogenicznej, w którym schladza sie powietrze w glównym wy- mienniku i wysyla je do kolumny destyla- cyjnej urzadzenia zawierajacego co naj- mniej jedna kolumne destylacyjna rozdzie- lajaca je na wzbogacona ciecz i pare wzbo- gacona w azot, a strumien cieczy pod ci- snieniem wyplywajacy z urzadzenia odpa- rowuje sie w glównym wymienniku, przy czym potrzebne chlodzenie uzyskuje sie rozprezajac ciecz wytwarzajaca cieplo w jednej lub wiecej turbinach, znamienny tym, ze w turbinie, lub wszystkich turbi- nach, urzadzenia wytwarza sie jako czynnik wylotowy, strumien zawierajacy co naj- mniej 95% cieczy, zwlaszcza 100% cieczy. F IG . 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej.
Rozdzielanie powietrza techniką kriogeniczną wymaga wytwarzania zimna i źródła zimna.
Znane jest rozprężanie, za pomocą dostarczonej z zewnątrz energii, gazów pod ciśnieniem doprowadzanych do urządzenia rozprężającego w temperaturach znacznie powyżej ich punktu rosy.
189 870
We francuskim opisie patentowym FR-A-2,335,809 ujawniono urządzenie z jedną turbiną realizujące proces z koniecznym chłodzeniem. Gazem rozprężającym się w turbinie może być azot o średnim ciśnieniu lub powietrze. Powietrze pod ciśnieniem skrapla się dzięki wymianie ciepła z ciekłym tlenem pod ciśnieniem, który paruje.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki US-A-5,564,290 ujawniono sposób, w którym powietrze pod ciśnieniem, skroplone wskutek odparowania pompowanego ciekłego tlenu, paruje następnie w turbinie, dzięki czemu wytwarza się przepływ dwufazowy.
Znane jest również utrzymywanie urządzenia w stanie oziębionym, co najmniej częściowo, poprzez doprowadzanie cieczy kriogenicznych do kolumn destylacyjnych.
W znanych turbinach hydraulicznych powstaje płyn na ogół w postaci cieczy.
Celem wynalazku jest poprawa sprawności energetycznej znanych urządzeń.
Sposób rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej, w którym schładza się powietrze w głównym wymienniku i wysyła je do kolumny destylacyjnej urządzenia zawierającego co najmniej jedną kolumnę destylacyjną rozdzielającą je na wzbogaconą ciecz i parę wzbogaconą w azot, a strumień cieczy pod ciśnieniem wypływający z urządzenia odparowuje się w głównym wymienniku, przy czym potrzebne chłodzenie uzyskuje się rozprężając ciecz wytwarzającą ciepło w jednej lub więcej turbinach, charakteryzuje się według wynalazku tym, że w turbinie, lub wszystkich turbinach, urządzenia wytwarza się jako czynnik wylotowy, strumień zawierający co najmniej 95% cieczy, zwłaszcza 100% cieczy.
Korzystnie płyn wytwarzający ciepło wprowadza się do turbin(y) w postaci cieczy lub pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia nadkrytycznego.
Korzystnie płyn wytwarzający ciepło, wprowadza się do turbin(y) z zimnego końca głównego wymiennika.
Korzystnie jako płyn wytwarzający ciepło stosuje się powietrze lub płyn z urządzenia rozdzielającego.
Korzystnie stosuje się ciecz pod ciśnieniem wzbogaconą w tlen, azot lub argon.
Korzystnie stosuje się turbinę jako jedyną turbinę w urządzeniu.
Korzystnie stosuje się dwie turbiny rozprężające kolejno ten sam płyn wytwarzający ciepło, którym jest powietrze.
Korzystnie stosuje się podwójną kolumnę złożoną z kolumny średniociśnieniowej i niskociśnieniowej.
Korzystnie stosuje się kolumnę argonu zasilaną strumieniem wzbogaconym w argon napływającym z kolumny niskociśnieniowej.
Korzystnie strumień rozprężony w turbinie(ach) wysyła się do kolumny średniociśnieniowej i/lub do kolumny niskociśnieniowej.
Urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej, zawierające co najmniej jedną kolumnę destylacyjną, wymiennik ciepła, zespół do wysyłania powietrza do wymiennika ciepła oraz wymiennik ciepła do kolumny destylacy'nej, zespół do odprowadzania cieczy z kolumny destylacyjnej i do zwiększania ciśnienia tej cieczy, zespół do wysyłania cieczy pod ciśnieniem do wymiennika ciepła, jedną lub więcej turbin rozprężnych zasilanych płynem wytwarzającym ciepło, odznacza się według wynalazku tym, że tylko turbina lub tylko turbiny urządzenia stanowią elementy wytwarzające na swoim wylocie, strumień zawierający co najmniej 95% cieczy.
Korzystnie zawiera podwójną kolumnę destylacyjną i ewentualnie kolumnę argonową.
Dzięki pojedynczej turbinie hydraulicznej możliwe jest utrzymanie urządzenia w stanie zimnym bez pomocy turbiny rozprężającej gaz przy ciśnieniu poniżej ciśnienia nadkrytycznego. Takie zmniejszenie nakładów jest możliwe dzięki poprawie sprawności wymienników płytowych (minimalna delta T pomiędzy 2°C a 1°C), a tym samym zmniejszeniu strat wskutek różnicy oraz ze względu na poprawę sprawności turbin hydraulicznych najnowszej generacji.
189 870
Wynalazek okazuje się szczególnie korzystny w przypadku wytwarzania argonu, ponieważ poprawia wskaźnik orosienia wewnątrz głównej kolumny.
W przypadku, w którym płyn wytwarzający ciepło przeznaczony do turbiny hydraulicznej pochodzi z zimnego końca wymiennika, możliwe jest zmniejszenie kosztów wytwarzania wymiennika.
Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 do 4 przedstawiają, odpowiednio i schematycznie, urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej w czterech przykładach wykonania.
Widoczne na fig. 1, urządzenie do wytwarzania gazowego tlenu pod ciśnieniem, zawiera obieg 1 wymiennika ciepła przeznaczony do schładzania powietrza przed dalszą obróbką za pomocą przeciwprądowego pośredniego wymiennika ciepła z czynnikiem chłodniczym, aparat 2 do destylacji powietrza, typu dwukolumnowego, w którego skład wchodzi kolumna średniociśnieniowa 4, na której górze znajduje się kolumna niskociśnieniowa 3 z reboilerem/skraplaczem 5, który doprowadza, w układzie pośredniego wymiennika ciepła, parę (azot) na górę kolumny 4, i ciecz (tlen) do kolektora kolumny 3, zespół przechładzający 6, powietrzną turbinę rozprężną 9 oraz pompę 7 ciekłego tlenu.
Przeznaczone do skraplania powietrze, o ciśnieniu od 5-105 do 7-105 Pa, wpływa obiegiem wymienniczym 1 i jest schładzane do temperatury w pobliżu punktu rosy. Następnie powietrze to wpływa do kolumny średniociśnieniowej 4, gdzie jest rozdzielane na „wzbogaconą ciecz” (powietrze wzbogacone w tlen) i azot. Wzbogaconą ciecz 31 i ciekły azot 33, odprowadzony z górnej części kolumny 4, przechładza się w zespole przechadzającym 6 za pomocą niskociśnieniowego azotu, 25 z domieszkami, powstającego w górnej części kolumny 3, a następnie, po rozprężeniu w zaworach rozprężnych, doprowadza się odpowiednio do niskociśnieniowej kolumny 3.
Po podgrzaniu w zespole 6, a następnie w obiegu 1, niskociśnieniowy azot z domieszkami, o temperaturze otoczenia, można wykorzystać do regeneracji urządzenia oczyszczającego.
Pozostałą część powietrza 13 (stanowiącą około 30% powietrza) sprężą się do ciśnienia od 7-105 do 100-105 Pa i schładza przepuszczając przez obieg wymienniczy 1, a stamtąd wypływa albo w postaci cieczy albo gęstego gazu, o ile jego ciśnienie jest wyższe niż 36-105 Pa.
Powietrze to rozprężą się w warunkach średniego ciśnienia w turbinie 9 do postaci ciekłego strumienia.
Pewną część cieczy 19 wysyła się do kolumny średniociśnieniowej 4 a pozostałą 17 rozprężą się w zaworze przed jej wysłaniem do kolumny niskociśnieniowej 3.
Wytworzony tlen odprowadzą się w postaci ciekłej z kolektora kolumny niskociśnieniowej 3, doprowadza w miejscu 1 do ciśnienia produkcyjnego (pomiędzy 1,8 a 100 · 105 Pa), odparowuje w wyniku wymiany ciepła z powietrzem 13, podgrzewa do temperatury otoczenia i odzyskuje w formie gazowego tlenu za pomocą rury 23.
Ponadto gazowy azot, odprowadzony z górnej części kolumny 4, odzyskuje się, po podgrzaniu w obiegu 1, za pośrednictwem rury 21.
Na figurze 1 pokazano również rurę 21 do wytwarzania ciekłego azotu oraz rurę 29 do wytwarzania ciekłego tlenu.
Turbina 9 jest hamowana przez alternator 10, ale może być również hamowana za pomocą innych urządzeń. Podobnie, wirik turbiny 9 może być osadzony na tym samym wale co pompa 7.
Urządzenie z fig. 2 różni się od urządzenia z fig. 1 tylko tym, że płyn wytwarzający ciepło, zasilający turbinę 9, jest azotem 21 odprowadzonym z kolumny 4, sprężonym w sprężarce 35 do ciśnienia od 7 -105 do 100-105 Pa, po podgrzaniu do temperatury otoczenia, i schłodzonym w 1 w celu doprowadzenia go do stanu cieczy lub do ciśnienia nadkrytycznego na wlocie do turbiny 9. Wytworzona w ten sposób ciecz, po rozprężeniu w turbinie 9, jest wysyłana do górnej części kolumny średniociśnieniowej 4.
Takie rozwiązanie konstrukcyjne umożliwia wytwarzanie wysokociśnieniowego strumienia azotu 37.
Urządzenie pokazane na fig. 3 różni się od tego z fig. 1 tylko tym, że w jego skład wchodzą dwie turbiny hydrauliczne 9, 39. Turbina 39 zastępuje zawór w przewodzie 5 i jest zasilana cieczą napływającą z wylotu turbiny 9.
189 870
Urządzenie widoczne na fig. 4 różni się od widocznego na fig. 1 tylko tym, że w jego skład wchodzi kolumna argonowa 4 oraz pompy ciekłego argonu i ciekłego azotu 47 i 45.
W celu uproszczenia rysunków, nie pokazano obiegu wzbogaconej cieczy stosowanego do chłodzenia skraplacza w górnej części kolumny argonu.
Można również brać pod uwagę zastosowanie dwóch turbin hydraulicznych do zapewnienia chłodzenia, z których jedna rozpręża strumień powietrza, a druga służy do rozprężania strumienia azotu.

Claims (12)

  1. Sposób i urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej
    Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej, w którym schładza się powietrze w głównym wymienniku i wysyła je do kolumny destylacyjnej urządzenia zawierającego co najmniej jedna kolumnę destylacyjną rozdzielającą je na wzbogaconą ciecz i parę wzbogaconą w azot, a strumień cieczy pod ciśnieniem wypływający z urządzenia odparowuje się w głównym wymienniku, przy czym potrzebne chłodzenie uzyskuje się rozprężając ciecz wytwarzającą ciepło w jednej lub więcej turbinach, znamienny tym, że w turbinie, lub wszystkich turbinach, urządzenia wytwarza się jako czynnik wylotowy, strumień zawierający co najmniej 95% cieczy, zwłaszcza 100% cieczy.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn wytwarzający ciepło wprowadza się do turbin(y) w postaci cieczy lub pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia nadkrytycznego.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że płyn wytwarzający ciepło, wprowadza się do turbin(y) z zimnego końca głównego wymiennika (1).
  4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako płyn wytwarzający ciepło stosuje się powietrze lub płyn z urządzenia rozdzielającego.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się ciecz pod ciśnieniem wzbogaconą w tlen, azot lub argon.
  6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się turbinę (9) jako jedyną turbinę w urządzeniu.
  7. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się dwie turbiny rozprężające kolejno ten sam płyn wytwarzający ciepło, którym jest powietrze.
  8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się podwójną kolumnę złożoną z kolumny średniociśnieniowej i niskociśnieniowej.
  9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się kolumnę argonu zasilaną strumieniem wzbogaconym w argon napływającym z kolumny niskociśnieniowej.
  10. 10. Sposób według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że strumień rozprężony w turbinie(ach) wysyła się do kolumny średniociśnieniowej i/lub do kolumny niskociśnieniowej.
  11. 11. Urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej, zawierające co najmniej jedną kolumnę destylacyjną, wymiennik ciepła, zespół do wysyłania powietrza do wymiennika ciepła oraz wymiennik ciepła do kolumny destylacyjnej, zespół do odprowadzania cieczy z kolumny destylacyjnej i do zwiększania ciśnienia tej cieczy, zespół do wysyłania cieczy pod ciśnieniem do wymiennika ciepła, jedną lub więcej turbin rozprężnych zasilanych płynem wytwarzającym ciepło, znamienne tym, że tylko turbina lub tylko turbiny urządzenia stanowią elementy wytwarzające na swoim wylocie, strumień zawierający co najmniej 95% cieczy.
  12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że zawiera podwójną kolumnę destylacyjną i ewentualnie kolumnę argonową.
PL98325664A 1997-04-03 1998-04-01 Sposób i urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej PL189870B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9704083A FR2761762B1 (fr) 1997-04-03 1997-04-03 Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL325664A1 PL325664A1 (en) 1998-10-12
PL189870B1 true PL189870B1 (pl) 2005-10-31

Family

ID=9505487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL98325664A PL189870B1 (pl) 1997-04-03 1998-04-01 Sposób i urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej

Country Status (14)

Country Link
US (1) US5901577A (pl)
EP (1) EP0869322A1 (pl)
JP (1) JPH1172286A (pl)
KR (1) KR19980081065A (pl)
AR (1) AR012326A1 (pl)
AU (1) AU723241B2 (pl)
BR (1) BR9801005A (pl)
CA (1) CA2234435A1 (pl)
CZ (1) CZ98798A3 (pl)
FR (1) FR2761762B1 (pl)
PL (1) PL189870B1 (pl)
SG (1) SG72799A1 (pl)
TW (1) TW364943B (pl)
ZA (1) ZA982713B (pl)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10045121A1 (de) 2000-09-13 2002-03-21 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Produkts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10155383A1 (de) * 2001-11-10 2003-05-28 Messer Ags Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
FR2848650A1 (fr) * 2002-12-13 2004-06-18 Air Liquide Procede et appareil de detente d'un fluide cryogenique
EP1972875A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-24 L'AIR LIQUIDE, S.A. pour l'étude et l'exploitation des procédés Georges Claude Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
PL2770286T3 (pl) 2013-02-21 2017-10-31 Linde Ag Sposób i urządzenie do pozyskiwania tlenu pod wysokim ciśnieniem i azotu pod wysokim ciśnieniem
EP3620739A1 (de) 2018-09-05 2020-03-11 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft und luftzerlegungsanlage

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5564290A (en) * 1995-09-29 1996-10-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with dual phase turboexpansion
US5600970A (en) * 1995-12-19 1997-02-11 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with nitrogen turboexpander heat pump

Also Published As

Publication number Publication date
FR2761762B1 (fr) 1999-05-07
KR19980081065A (ko) 1998-11-25
AU5950398A (en) 1998-10-08
PL325664A1 (en) 1998-10-12
EP0869322A1 (fr) 1998-10-07
AU723241B2 (en) 2000-08-24
JPH1172286A (ja) 1999-03-16
ZA982713B (en) 1998-10-02
US5901577A (en) 1999-05-11
TW364943B (en) 1999-07-21
BR9801005A (pt) 1999-10-26
SG72799A1 (en) 2000-05-23
FR2761762A1 (fr) 1998-10-09
CZ98798A3 (cs) 1998-12-16
CA2234435A1 (fr) 1998-10-03
AR012326A1 (es) 2000-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3086857B2 (ja) 寒冷の発生方法、この方法を用いた冷却サイクル並びにこの方法を用いた空気精留方法及び装置
US20090078001A1 (en) Cryogenic Distillation Method and System for Air Separation
CN100394132C (zh) 生产气态高压的氧气、氩气和氮气至少之一的方法和设备
CA2075737A1 (en) Process and apparatus for air fractionation by rectification
JPH087019B2 (ja) 空気の高圧低温蒸留方法
JPH0579753A (ja) 圧力下のガス状酸素の製造方法及び製造装置
CN101266095A (zh) 空气分离方法
CN1120652A (zh) 在压力下生产气态氧的方法和装置
CN107606875A (zh) 通过低温分离空气产生压缩氮和液氮的方法和设备
JP3063030B2 (ja) プロセス流れの圧縮のための廃棄物膨張の使用を伴う加圧空気分離方法
RU2761562C2 (ru) Способ и устройство для разделения воздуха криогенной дистилляцией
CN1136426C (zh) 通过冷冻分离从空气中生产高纯氮的方法及其采用的设备
US5839296A (en) High pressure, improved efficiency cryogenic rectification system for low purity oxygen production
MXPA96005403A (en) Nitrogen generation method and apparatus
JPH06257939A (ja) 空気の低温蒸留方法
RU2360194C2 (ru) Способ разделения воздуха посредством низкотемпературной перегонки и установка для его осуществления
CN1117260C (zh) 空气的分离方法和装置
CN101268326A (zh) 用于通过低温蒸馏分离空气的方法和设备
WO2009102561A2 (en) Distillation method and apparatus
PL189870B1 (pl) Sposób i urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej
JP2018169051A (ja) 空気分離方法、及び空気分離装置
US7219514B2 (en) Method for separating air by cryogenic distillation and installation therefor
CN108474616A (zh) 用于向空气分离设备提供辅助制冷的方法和系统
JP7608386B2 (ja) 空気液化分離装置、空気液化分離装置の運転停止方法及び起動方法
US6568210B2 (en) Method and apparatus for obtaining a gaseous product by cryogenic air separation

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20110401