PT948730E

PT948730E - Metodo e dispositivo para obtencao de azoto sujeito a pressao

Info

Publication number: PT948730E
Application number: PT97948844T
Authority: PT
Inventors: Rottmann Dipl Ing Dietrich; Horst Ycorduan; Jurgen Voit; Christian Kunz; Wolfgang Haag
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2000-12-29
Also published as: CA2277838A1; KR20000052974A; DE59702301D1; DK0948730T3; CN1235666A; JP2001509246A; EP0948730A1; WO1998019122A1; ES2150291T3; DE19735154A1; US6196023B1; EP0948730B1

Description

DESCRIÇÃO •‘MÉTODO E DISPOSITIVO PARA OBTENÇÃO DE AZOTO SUJEITO A PRESSÃO" A invenção refere-se a um processo para obtenção de azoto sujeito a pressão mediante destilação a baixa temperatura de ar num sistema de rectificação, que possui uma coluna sujeita a pressão e uma coluna sujeita a baixa pressão, em que o ar utilizado no processo é introduzido na coluna sujeita a pressão, uma fracção líquida contendo oxigénio é retirada da coluna sujeita a pressão e alimentada à coluna sujeita a baixa pressão, azoto gasoso proveniente da coluna sujeita a baixa pressão- é condensado, pelo menos, parcialmente com um líquido vaporizado num condensador da cabeça mediante permuta de calor indirecta e a partir da coluna sujeita a baixa pressão se obtém azoto como produto gasoso de azoto sujeito a pressão sob uma pressão, que é mais alta que a pressão de funcionamento da coluna sujeita a baixa pressão.

Um processo deste tipo é conhecido a partir de DE 3528374 Al. Neste caso, da cabeça da coluna sujeita a baixa pressão é especialmente retirado azoto obtido como produto sujeito a pressão. Assim, o azoto gasoso é retirado a partir da coluna sujeita a baixa pressão, aquecido em contracorrente com o ar de alimentação no permutador principal de calor e subsequentemente comprimido de aproximadamente a pressão da coluna sujeita a baixa pressão até à pressão do produto. A partir de US-A-5098457 é conhecido o facto de se colocar sob pressão azoto líquido obtido a partir da cabeça da coluna sujeita a baixa pressão e este ser alimentado à coluna sujeita a pressão como líquido de reciclagem. A invenção tem como objectivo obter azoto sob elevada pressão com custos relativamente reduzidos.

Este objectivo é atingido por intermédio das características da reivindicação 1. 2

Ο aumento da pressão no produto de azoto a partir da coluna sujeita a baixa pressão é, assim pelo menos parcialmente realizado em estado líquido. O aumento da pressão no líquido pode ser realizado por meio de todos os dispositivos conhecidos, por exemplo, por meio de uma bomba, da utilização de um potencial hidrostático e/ou da vaporização de produção de pressão num tanque. Isto implica um custo menor do equipamento do que um compressor de gases. Adicionalmente, é necessário um permutador de calor indirecto, no qual o azoto líquido colocado sob pressão na coluna de baixa pressão é vaporizado. Por conseguinte, obtém-se globalmente um processo especialmente favorável em termos económicos.

Em comparação com uma recolha do produto de azoto sujeito a pressão, directamente a partir da coluna sujeita a pressão, o processo de acordo com a invenção apresenta ainda, a vantagem de possuir uma elevada pureza do produto. Especialmente, pode ser alcançada na coluna sujeita a baixa pressão, uma concentração reduzida de componentes de fácil volatilidade oposta ao produto de cabeça da coluna sujeita a pressão, como hélio, néon e/ou hidrogénio. Preferivelmente na invenção, o produto de azoto geral é retirado sob forma líquida da coluna sujeita a baixa pressão a partir da coluna sujeita a baixa pressão, ou melhor do seu condensador da cabeça.

As pressões de funcionamento da coluna dupla podem montar no processo de acordo com a invenção, por exemplo, a 6 a 20, preferivelmente 7 a 16 bar, na coluna sujeita a pressão e, por exemplo, 3 a 8, preferivelmente 3 a 6 bar na coluna sujeita a baixa pressão. O condensador da cabeça da coluna sujeita a baixa pressão é, por exemplo, accionado com um líquido obtido a partir da coluna sujeita a baixa pressão como possivelmente o líquido do depósito inferior da coluna de baixa pressão como agente de arrefecimento. O reciclado para a coluna sujeita a pressão é produzido como normalmente por um evaporador-condensador, através do qual a cabeça da coluna sujeita a pressão e o depósito da coluna sujeita a baixa pressão estão em ligação de permuta de calor.

Para a escolha do veículo de calor, para a vaporização do azoto líquido da coluna de baixa pressão, colocado sob pressão, existem duas possibilidades preferidas.

Por um lado, pode ser utilizado como agente portador de calor um gás da coluna sujeita a pressão, preferivelmente, uma ffacção que contém azoto a partir de uma zona superior ou média da coluna sujeita a pressão. Assim, pode tratar-se da ffacção de cabeça da coluna sujeita a pressão ou de um gás, retirado de um local intermédio da coluna sujeita a pressão. Este locai intermédio situa-se a uma quantidade de pratos teóricos por baixo da cabeça da coluna sujeita a pressão que monta a até 5/6, preferivelmente 1/3 a 5/6, do número total de pratos teóricos da coluna sujeita a pressão. O condensado obtido no vaporizador do produto por meio de permuta de calor indirecta é pelo menos parcialmente, de preferência completamente, recirculado para a coluna sujeita a pressão e aí utilizado como material reciclado.

Em alternativa ou adicionalmente, é utilizado um gás a partir da coluna sujeita a baixa pressão como agente portador de calor para a vaporização do azoto líquido das colunas de baixa pressão, colocado sob pressão, preferencialmente, uma ffacção contendo oxigénio a partir da zona inferior ou média de uma coluna sujeita a baixa pressão. Nesse caso, pode tratar-se da fracção do depósito inferior da coluna sujeita a baixa pressão ou de um gás que provém de um local intermédio da coluna sujeita a baixa pressão. Este local intermédio situa-se num ponto que corresponde a um número de pratos teóricos acima do depósito inferior que monta até 5/6, preferencialmente, 1/3 a 5/6 do número total de pratos teóricos no interior da coluna sujeita a baixa pressão. O condensado resultante da permuta de calor indirecta no vaporizador do produto é reintroduzido, pelo menos parcialmente, de preferência completamente, na coluna sujeita a baixa pressão. E ainda favorável que o azoto líquido seja apenas parcialmente vaporizado na permuta de calor indirecta no vaporizador do produto e a restante porção líquida do azoto seja reconduzida para a coluna sujeita a baixa pressão. O vaporizador do produto é, no presente caso, accionado como vaporizador de película descendente. Este tipo de vaporização possibilita uma diferença de temperatura especialmente baixa e, por conseguinte, uma correspondentemente elevada pressão de vaporização que, no caso da

tA

utilização de azoto puro como portador de calor, fica apenas ligeiramente abaixo (cerca de 0,3 a 0,8 bar) da pressão da coluna sujeita a pressão. Como bomba de recirculação existente para a elevação da pressão; a coluna sujeita a baixa pressão serve como separador de gás de arrastamento no retrocesso da restante porção líquida.

Para a obtenção do frio. é corrente expandir uma ffacção do processo com realização de trabalho. No. âmbito da invenção é uma vantagem a utilização da energia obtida por expansão com realização de trabalho para uma contínua compressão do produto de azoto sujeito a pressão a jusante do vaporizador do produto. Por conseguinte, o produto de azoto sujeito a pressão obtido a partir da coluna sujeita a baixa pressão, pode ser comprimido com custos reduzidos até à pressão de coluna sujeita a pressão, e ser misturado com produto de azoto retirado directamente da coluna sujeita a pressão. A mistura pode ser utilizada como produto ou ser comprimida até uma pressão ainda mais elevada. Na fracção do processo a expandir com realização de trabalho, pode tratar-se de uma corrente parcial da alimentação de ar, de agente de arrefecimento vaporizado a partir do condensador de cabeça da coluna sujeita a baixa pressão ou de um gás da zona inferior da coluna sujeita a baixa pressão.

Normalmente, o líquido do depósito inferior da coluna sujeita a baixa pressão pode ser utilizado como agente de arrefecimento para condensação do azoto gasoso a partir da coluna sujeita a baixa pressão, no condensador de cabeça da coluna sujeita a baixa pressão. Contudo, se no processo de acordo com a invenção juntamente com o azoto sujeito a pressão, se tiver de obter oxigénio relativamente puro ou puro (pureza mais elevada do que 40% em mol, especialmente mais elevada do que 80% em moí ou mais elevada do que 90% em mol, preferencialmente entre 99,5 e 99,999% em mol), é especialmente favorável que no condensador de cabeça seja utilizada uma fracção líquida, cujo conteúdo de oxigénio se situa entre o da respectiva fracção líquida da coluna sujeita a pressão contendo oxigénio e o do respectivo líquido do depósito da coluna sujeita a baixa pressão, para condensação do azoto gasoso a partir da coluna sujeita a baixa pressão. Por conseguinte, pode tratar-se da fracção líquida contendo oxigénio da própria coluna sujeita a pressão ou de um líquido obtido depois da sua expansão até aproximadamente a pressão da coluna sujeita a baixa pressão, ou antes uma fracção líquida que é retirada da coluna sujeita a baixa pressão por cima do depósito inferior mas por baixo da alimentação da fracção líquida contendo oxigénio. Desta forma, da zona inferior da coluna sujeita a baixa pressão, pode ser retirado um produto de oxigénio puro líquido e/ou gasoso, e efectivamente sob a elevada pressão da coluna sujeita a baixa pressão em relação à pressão atmosférica. O agente de arrefecimento para o condensador de cabeça da coluna sujeita a baixa pressão possui, assim, um conteúdo de azoto mais elevado do que o do produto do oxigénio e, por conseguinte, uma temperatura de vaporização relativamente baixa. A invenção refere-se, além disso, a um dispositivo de acordo com as reivindicações da patente 6 a 10. A invenção, assim como outros pormenores da invenção, são de seguida explicados com o auxílio dos exemplos de concretização representados nos desenhos. No presente caso as figuras mostram:

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4 Figura 5 Figura 6 um primeiro exemplo de concretização do processo de acordo com a invenção e um dispositivo correspondente com um vaporizador do produto colocado exteriormente às colunas e accionado com vapor a partir da coluna sujeita a pressão, um exemplo de concretização modificado com aquecimento do vaporizador do produto por meio de uma fracção intermédia da coluna sujeita a pressão, uma outra variante do exemplo da Figura 1 com expansão com realização de trabalho do gás residual obtido a partir do condensador da cabeça da coluna sujeita a baixa pressão, um exemplo com expansão com realização de trabalho de um gás obtido a partir da coluna sujeita a baixa pressão, um exemplo de concretização com obtenção simultânea de oxigénio puro na coluna sujeita a baixa pressão, um exemplo de concretização adicional do processo de acordo com a invenção e um dispositivo correspondente com um vaporizador do produto colocado no interior das colunas e accionado com vapor obtido a partir da coluna sujeita a baixa pressão,

Figura 7 um exemplo de concretização com um vaporizador do produto colocado dentro das colunas e accionado com vapor a partir da coluna sujeita a pressão e

Figuras 8 e 9 exemplos de concretização com um vaporizador do produto colocado exteriormente às colunas.

No processo da Figura 1, o ar 1 comprimido e purificado é arrefecido num permutador de calor principal 2 e alimentado (3) a uma coluna sujeita.a pressão 4 sob uma pressão de 14 bar. O sistema de rectificação apresenta, além disso, uma-coluna sujeita a baixa pressão 5 que funciona a uma pressão de 5 bar e que está em ligação de permuta de calor com a coluna sujeita a pressão através de um condensador-evaporador conjunto (condensador principal) 6. Uma parte 8 do azoto retirado da cabeça da coluna sujeita a pressão é liquefeita no condensador principal 6 e fornecida através das tubagens 9 e 10 como refluxo à coluna sujeita a pressão. O líquido do depósito inferior 11 da coluna sujeita a pressão passa estrangulado (12) como fracção liquida rica em oxigénio para a coluna sujeita a baixa pressão 5, depois de subarrefecimento 15. O líquido do depósito inferior 13 da coluna sujeita a baixa pressão 5 é, igualmente subarrefecido (14) e expandido (16) e subsequentemente inserido no espaço de vaporização do condensador de cabeça 17 da coluna sujeita a baixa pressão 5. No respectivo espaço de liquefacção é condensado azoto gasoso 18 da cabeça da coluna sujeita a baixa pressão 5; o condensado 19 é reconduzido numa primeira parte para coluna sujeita a baixa pressão e aí utilizado como refluxo.

Uma outra parte 20 do azoto líquido 19 do condensador de cabeça 17, ou é refinado a partir da coluna sujeita a baixa pressão tal como representado na Figura 1 ou é derivado directamente a partir da tubagem 19. Este azoto líquido 20 é, de acordo com a invenção, colocado (bomba 21) sob pressão (no exemplo, 14 bar) em estado líquido e conduzido através da tubagem 22 através de um subarrefecedor 15 a um vaporizador do produto 23. O azoto vaporizado 24 sob uma pressão de 13,4 bar é aquecido no permutador de calor principal 2 e retirado como produto sujeito a pressão 25. Este pode eventualmente ia ser ainda comprimido 26 na forma gasosa e, caso desejado, misturado directamente (29) com o azoto sujeito a pressão 27, 28 retirado da coluna sujeita a pressão. No exemplo, cerca de 50% derivam do produto total de azoto sujeito a pressão 29 a partir da coluna sujeita a baixa pressão 5.

No lado da liquefacção do vaporizador do produto 23, é condensada uma parte 35 do azoto gasoso 7 a partir da cabeça da coluna sujeita a pressão 4. O líquido resultante 36 é alimentado como refluxo adicional à coluna sujeita a pressão 4. O vaporizador do produto 23 é formado, no exemplo, como vaporizador de película descendente no qual apenas se efectua uma vaporização parcial. O restante azoto líquido 45 é reciclado para a coluna sujeita a baixa pressão 5.

Em caso de necessidade, uma parte do azoto líquido pode ser obtido a partir da cabeça da coluna sujeita a baixa pressão como produto líquido 30. O oxigénio 31 impuro, que resulta da vaporização do líquido do depósito inferior 13 da coluna sujeita a baixa pressão 5 no condensador de cabeça 17 da coluna sujeita a baixa pressão, após aquecimento nos permutadores de calor 14, 15 e 2 é evacuado como produto secundário ou gás residual. Pode ser utilizado, por exemplo, para a regeneração de um dispositivo para a purificação do ar. O frio é produzido no processo segundo a Figura 1, por expansão com produção de trabalho 33 de uma corrente parcial de ar 32. O ar expandido 34 é alimentado à coluna sujeita a baixa pressão 5. A energia mecânica obtida na máquina de expansão 33 pode ser utilizada para a compressão posterior 26 do produto de azoto sujeito a pressão 24 vaporizado no vaporizador do produto 23, preferencialmente, através de acoplamento mecânico directo da máquina de expansão 33 e do compressor 26. O processo da Figura 2 diferencia-se deste processo, essencialmente, por utilização de um outro veículo do calor no vaporizador de produto. Em vez de gás da cabeça 7 da coluna sujeita a pressão 4, no presente caso, alimenta-se um gás 35’ de um local intermédio da coluna sujeita a pressão no espaço de líquido do vaporizador do produto 23. 0 local intermédio situa-se a cerca de 20 pratos teóricos abaixo da cabeça da coluna sujeita a pressão 4 que, no exemplo, contém ao todo 60 pratos teóricos. O gás 35’ possui ainda um conteúdo de oxigénio de cerca de 2% em mol e, por conseguinte, uma temperatura de condensação mais elevada do que a do azoto puro da cabeça da coluna sujeita a pressão 6 (10 ppb de oxigénio). A pressão no lado de vaporização do vaporizador do produto 23 (14 bar em vez de 13,4 bar, no caso da Figura 1) também pode ser correspondentemente mais alta. No caso do condensado 36’ resultante da permuta de calor indirecta, ele é reciclado para a coluna sujeita a pressão 4, num sítio correspondente à sua composição especialmente no local da recolha (tubagem 35’ ou ligeiramente mais acima).

Mediante a elevada pressão no vaporizador 23, que já foi produzida com o auxílio da bomba 21, pode ser suprimida em certas circunstâncias uma compressão posterior (26 na Figura 1) do azoto vaporizado 24’ para a pressão da coluna sujeita a pressão e ambos os produtos de azoto 24’, 27’ da coluna sujeita a baixa pressão e da coluna sujeita a pressão podem ser logo misturadas a jusante do permutador de calor principal 2 (tubagem 29’).

No caso de a coluna dupla funcionar sob uma pressão suficientemente elevada (por exemplo, 8 a 15 bar) todo o ar de adição 3’ pode ser alimentado à coluna sujeita a pressão 4. Um processo deste tipo é representado na Figura 3, em que apenas as diferenças em relação à Figura 1 são novamente explicadas em pormenor. As pressões de funcionamento na coluna sujeita a pressão 4 e na. coluna sujeita a baixa pressão 5 montam, neste exemplo, a 15 bar, ou então a 5 bar. O frio do processo é produzido no presente caso por expansão com produção de trabalho de vapor 31, 3Γ do lado da vaporização do condensador da cabeça 17 da coluna sujeita a baixa pressão 5. Em caso de necessidade, a máquina de expansão 33’ pode ser acoplada tal como na Figura 1 a um compressor 26, para obter produto de azoto.

Também a pressões mais baixas, (exemplo: coluna sujeita à pressão 10 bar, coluna sujeita a baixa pressão 3 bar) o processo da Figura 4 pode ser utilizado. No presente 9

caso, a máquina de expansão 33” é accionada com um gás 37/38, que é retirado a partir da zona inferior da coluna sujeita a baixa pressão 5, especialmente logo acima do depósito. A pressão deste gás (4,5 bar) é nitidamente mais elevada do que a pressão do lado da vaporização do condensador da cabeça 17 (1,25 bar). O gás de escape 39 da máquina de expansão pode ser aquecido numa passagem própria do permutador de calor principal 2 e ser retirado como produto secundário; economiza-se a passagem adicional quando é misturada a jusante do permutador de calor principal com uma outra fracção (vapor 31 proveniente do condensador de cabeça 17) e a mistura 40 é totalmente aquecida no permutador de calor principal 2, tal como é representado na Figura 4'.

Um processo de acordo com a Figura 5 é utilizado, quando juntamente com o azoto sujeito a pressão também se deve obter oxigénio puro (no exemplo: 99,5% em moí). Em relação à Figura 1, esta variante diferencia-se pelo facto do agente de arrefecimento 13’ ser retirado para o condensador de cabeça 17 da coluna sujeita a pressão 5, não a partir do depósito inferior, mas de um local intermédio, preferencialmente a partir de um reservatório do líquido dentro da coluna sujeita a baixa pressão 5, que está colocada directamente por baixo da alimentação da fracção líquida 11 que contém oxigénio a partir da coluna sujeita a pressão 4. Por baixo do reservatório de líquido, que está ligado à tubagem 13’, éncontram-se cerca de 50 pratos teóricos, por meio dos quais o líquido que deles escorre é enriquecido até à pureza de oxigénio desejada. O produto do oxigénio pode ser retirado em forma de líquido (42) e/ou gasosa (43). Em caso de necessidade, uma parte 44 do líquido 42 pode ser conduzida ao condensador de cabeça 17. No caso de ser necessário oxigénio sob pressão, o oxigénio 42 pode ser colocado sob pressão em estado líquido, segundo os métodos conhecidos da compressão interior, e subsequentemente ser vaporizado, por exemplo, contra uma parte do ar de alimentação. O processo da Figura 6 diferencia-se em vários pontos do processo da Figura 1. Por exemplo, ele apresenta um subarrefecimento que se desvia um pouco das correntes do processo, estando representado para este fim apenas um bloco permutador de calor 15. Uma parte do produto do depósito inferior 13 da coluna sujeita a baixa pressão 5 pode ser obtida como produto líquido (LOX). O azoto 9 liquefeito no condensador principal 6 10

W *·

pode ser subarrefecido (15) numa parte 160 e ser estrangulado (161) na coluna sujeita a baixa pressão 5. O líquido do depósito inferior 11 da coluna sujeita a pressão pode ser alimentado (163) parcialmente (162) ao espaço de vaporização do condensador da cabeça 17 da coluna sujeita a baixa pressão. No exemplo da Figura 6, o produto de azoto sujeito a pressão 24 do vaporizador do produto 23 não é comprimido posteriormente. mas sim retirado sob a pressão de vaporização (29). No presente caso, o frio é obtido por expansão com realização de trabalho do gás residual em que, pelo menos, uma parte 150 do oxigénio impuro 31 é expandida com realização de trabalho a partir do condensador da cabeça 17 da coluna sujeita a baixa pressão 5 numa máquina de expansão 133 a partir de uma temperatura intermédia do permutador de calor 2. O gás de escape da turbina 151 é novamente aquecido no permutador de calor 2 e novamente descarregado como gás residual 152, preferencialmente, para regeneração de um dispositivo utilizado para a purificação do ar de alimentação. A energia mecânica obtida na máquina de expansão 133 pode ser fornecida num gerador ou ser utilizada para a compressão de uma fracção do processo, preferencialmente, através de acoplamento mecânico direcío da máquina de expansão 133 com um compressor não representado. A principal diferença em relação à Figura 1 reside no vaporizador do produto 23. Este é accionado com vapor do lado da liquefacção a partir da coluna sujeita a baixa pressão. Assim, no lado de liquefacção do vaporizador do produto 23, é condensada uma parte do gás que se encontra por cima do depósito da coluna sujeita a baixa pressão. O líquido 136 assim resultante flui novamente para a coluna sujeita a baixa pressão. No exemplo, o vaporizador do produto 23 é colocado no interior da coluna sujeita a baixa pressão. Pode ter a forma de vaporizador de película descendente, em que apenas se concretiza uma vaporização parcial. O azoto líquido que se mantém pode ser reciclado para a coluna sujeita a baixa pressão 5.

Na instalação representada na Figura 7, o vaporizador do produto 23 é montado na coluna dupla de maneira semelhante à Figura 6. No presente caso, situa-se na zona superior da coluna sujeita a pressão 4. O lado de liquefacção do vaporizador do produto 11

23 é proposto de forma semelhante à das Figuras 1 a 5 com uma parte 35 do azoto gasoso 7 da cabeça da coluna sujeita a pressão 4.

Na Figura 8, o subarrefecedor e o vaporizador do produto estão integrados num bloco de permuta de calor 223. Neste exemplo, pode ser utilizada uma parte 246 do líquido do depósito inferior 11 da coluna sujeita a alta pressão para o arrefecimento da cabeça adicional da coluna sujeita a alta pressão (através da válvula 248) ou da coluna sujeita a baixa pressão (através da válvula 247). O frio do processo é obtido como na Figura 1 por expansão com produção de trabalho 33 de uma parte 32 do ar de alimentação.

Como na Figura 8, o vaporizador do produto 323 da Figura 9 é realizado como permutador de calor em contracorrente, preferencialmente, como permutador de calor de chapa de alumínio. Contudo, em oposição à Figura 8, é separado do permutador de calor de subarrefecimento 15.

Evidentemente, as características das diferentes variantes da invenção aqui representadas podem ser combinadas mutuamente. Em cada concretização do processo de acordo com a invenção e do dispositivo de acordo com a invenção, especialmente em todos os exemplos de concretização, podem ser utilizados pratos de rectificação convencionais ou enchimentos ordenados ou desordenados como elementos de permuta de matéria nas colunas do sistema de rectificação. Também é possível a utilização combinada de tipos diferentes de elementos de permuta de matéria.

Os processos dos exemplos de concretização e o processo de acordo com a invenção são, em geral, especialmente adequados para a obtenção de azoto muito puro com um conteúdo especialmente reduzido de componentes mais facilmente voláteis como hélio, néon e/ou hidrogénio. Assim, podem adicionalmente estar previstas além das tubagens de saída colocadas nos condensadores 23 e 17, outros dispositivos para gases mais facilmente voláteis (não representados nos desenhos).

Por um lado, o azoto líquido 20 que é transportado pela bomba 21 pode, em todos os exemplos de concretização, em vez de ser retirado da cabeça da coluna sujeita a baixa pressão, ser retirado de pelo menos um prato teórico ou prático abaixo da cabeça da coluna sujeita a baixa pressão. Podem, por exemplo, encontrar-se até dez, preferencialmente três a cinco pratos teóricos ou práticos entre a cabeça da coluna e a saída modificada do azoto líquido 20. Também nos casos em que a coluna sujeita a baixa pressão está equipada com enchimento, estes pratos são preferencialmente realizados como pratos de rectificação convencionais.

Por outro lado, pode efectuar-se uma modificação adicional nos processos das Figuras 6 a 9, em que uma corrente de azoto líquido (160 nas Figuras 6 e 7) produzida na coluna sujeita a pressão 4 é fornecida como refluxo à cabeça da coluna sujeita a baixa pressão 5 (através da válvula 161). Esta corrente pode, igualmente, ser retirada a partir de uma posição intermédia que está situada de um a dez, preferencialmente três a cinco, pratos teóricos ou práticos por baixo da cabeça da coluna sujeita a pressão 4.

Lisboa 1100T. 2000

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a obtenção de azoto sujeito a pressão mediante destilação a muito baixa temperatura de ar num sistema de rectificação, que possui uma coluna sujeita a pressão (4) e uma coluna sujeita a baixa pressão (5), em que o ar de alimentação (1, 3; 1, 3’) utilizado no processo é alimentado à coluna sujeita a alta pressão (4), uma fracção líquida contendo oxigénio (11) é retirada a partir da coluna sujeita a pressão (4) e alimentada à coluna sujeita a baixa pressão (5). azoto gasoso (18) é condensado, pelo menos parcialmente, a partir da coluna sujeita a baixa pressão (5) num condensador da cabeça (17) mediante permuta de calor indirecta com um líquido que se vaporiza (13; 13-’, 44) e é obtido azoto da coluna sujeita a baixa pressão como produto de azoto gasoso sujeito a pressão (24, 24’, 25, 29) sob uma pressão que é superior à pressão de accionamento da coluna sujeita a baixa pressão (5), caracterizado por, pelo menos, uma parte do azoto líquido obtido da permuta de calor indirecta no condensador da cabeça (17) ou a partir do azoto líquido (20) retirado da coluna sujeita a baixa pressão ser levado a uma pressão (21) no estado líquido, que aumenta a pressão da coluna sujeita à baixa pressão (5), sendo vaporizado num vaporizador de produto (23) mediante permuta de calor indirecta com um veículo de calor (35; 35’) e obtido como produto de azoto sujeito a pressão (24, 24’, 25, 29).
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual é utilizado como veículo de calor um gás proveniente da coluna sujeita a pressão (4), preferencialmente uma fracção contendo azoto (35; 35’) obtida a partir de uma zona superior ou média da coluna sujeita a pressão (4), e/ou um gás a partir da coluna sujeita a baixa pressão (5), preferencialmente uma fracção contendo oxigénio proveniente de uma zona inferior ou média da coluna sujeita a baixa pressão (5).
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, no qual o azoto líquido (22) por permuta de calor indirecta no vaporizador do produto (23) é apenas vaporizado parcialmente e a restante porção líquida (45) do azoto é reciclada para a coluna sujeita a baixa pressão (5).
4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, no qual se expande com produção de trabalho (33, 33’, 33”) uma fracção do processo (32, 3Γ, 38) e se utiliza a energia obtida por expansão com produção de trabalho (33, 33’, 33”) para a compressão posterior (26) do produto de azoto sujeito a pressão (24) a jusante do vaporizador do produto (23).
5. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, no qual é utilizada uma fracção líquida (13’), cujo teor de oxigénio se situa entre o da respectiva fracção líquida (11) que contém oxigénio obtida a partir da coluna sujeita a pressão (4) e o do respectivo líquido do depósito inferior (42) da coluna sujeita a pressão (5), para condensação do azoto gasoso (18) a partir da coluna sujeita a pressão (5) no condensador da cabeça (17).
6. Dispositivo para a obtenção de azoto sujeito a pressão por meio de destilação a baixa temperatura de ar num sistema de rectificação, que possui uma coluna sujeita a pressão (4) e uma coluna sujeita a baixa pressão (5), com uma tubagem de alimentação de ar (1, 3; 1, 3’) que é conduzida até à coluna sujeita a pressão (4) , com uma tubagem (11) para uma fracção líquida que contém oxigénio conduzida da coluna sujeita a pressão (4) para a coluna sujeita a baixa pressão (5) , com um condensador da cabeça (17), cujo lado de liquefacção está ligado (18) a uma zona superior da coluna sujeita a baixa pressão (5) e com uma tubagem de produto sujeito a pressão (24, 24’, 25, 29) para recepção de azoto a partir da coluna sujeita a pressão (5) sob a forma de produto gasoso sujeito a pressão, caracterizado por o lado de liquefacção do condensador da cabeça (17) da coluna sujeita á baixa pressão (5) ou da zona superior da coluna sujeita a baixa pressão (5) estar em ligação de corrente mediante uma tubagem de azoto líquido (20, 22) com meios (21) para aumento de pressão de um líquido e com um vaporizador do produto (23) para vaporização através de permuta de calor indirecta, em que o vaporizador do produto (23) está pelo seu lado ligado com a tubagem do produto sujeito a pressão (24, 24’, 25, 29).
7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, no qual o lado de liquefacção do vaporizador do produto (23) está em ligação com uma zona superior ou média da coluna sujeita a pressão e/ou em ligação com uma zona inferior ou média da coluna sujeita a baixa pressão (7, 8; 35’).
8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6 ou 7, com uma tubagem de reciclagem de líquido (45) que liga o vaporizador do produto (23) com a coluna sujeita a baixa pressão (5).
9. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 6 a 8, com uma máquina de expansão (33, 33’, 33”) para a expansão com realização de trabalho de uma fracção do processo (32, 3Γ. 38) acoplada a um compressor (26) para a compressão posterior do azoto sujeito a pressão produzido (24) a jusante do vaporizador do produto (23).
10. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 6 a 9, com uma tubagem de líquido (13) para agente de arrefecimento que, por um lado, está em ligação com uma zona média da coluna sujeita a baixa pressão (5) ou com uma zona inferior da coluna sujeita a pressão e, por outro lado, em ligação com o lado de vaporização do condensador da cabeça (17) da coluna sujeita a baixa pressão (5)·

Lisboa I 1 OUT. 20C

Dr. Américo da 5: AgenleOfelcbricí.· R- CsSiííhc·. cO; -j' ** - '

Teleis. 21385133 - 2I3S54 613