RU2433363C1 - Способ и аппарат для разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции - Google Patents
Способ и аппарат для разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2433363C1 RU2433363C1 RU2010108517/06A RU2010108517A RU2433363C1 RU 2433363 C1 RU2433363 C1 RU 2433363C1 RU 2010108517/06 A RU2010108517/06 A RU 2010108517/06A RU 2010108517 A RU2010108517 A RU 2010108517A RU 2433363 C1 RU2433363 C1 RU 2433363C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- pressure
- pressure column
- compressed
- sent
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Способ разделения воздуха осуществляют в дистилляционной системе, включающей, по меньшей мере, колонну высокого давления (43) и колонну низкого давления (45). Воздух сжимают в главном компрессоре (3), сжатый воздух охлаждают в линии теплообмена (41) и пересылают из линии теплообмена (41) в колонну высокого давления (43). В первом режиме работы, по меньшей мере, 90% воздуха, сжатого в главном компрессоре (3), дополнительно сжимают до первого давления, по меньшей мере, на 30 бар большего, чем давление колонны высокого давления (43). Воздух при первом давлении пересылают в линию теплообмена (41), охлаждают и разделяют на две части, при этом одну часть ожижают и пересылают в дистилляционную систему, а одну часть расширяют в турборасширителе (29А, 29В) перед отправлением в колонну высокого давления (43). Во втором режиме работы, самое большее, 70% воздуха, сжатого в главном компрессоре (3), дополнительно сжимают до первого давления, по меньшей мере, на 30 бар большего, чем давление колонны высокого давления (43). Воздух при первом давлении пересылают в линию теплообмена (41), охлаждают и разделяют на две части, при этом одну часть ожижают и пересылают в дистилляционную систему, а одну часть расширяют в турборасширителе (29А, 29В) перед отправлением в колонну высокого давления. По меньшей мере, 30% воздуха, сжатого в главном компрессоре (3), пересылают при выходном давлении главного компрессора (3) в линию теплообмена (41), охлаждают и пересылают в колонну высокого давления (43). Техническим результатом является снижение капитальных затрат. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к разделению воздуха с помощью криогенной дистилляции.
В частности, оно относится к способу получения газообразного компонента воздуха под давлением с помощью криогенного разделения.
Зачастую требуется, чтобы установка разделения воздуха, производящая газообразный компонент воздуха под давлением, производила бы также и различное количество компонента воздуха в жидкой форме.
Как известно, данное требование реализуют за счет использования установки разделения воздуха для получения газообразного компонента под давлением, при этом установку разделения воздуха сопрягают с ожижителем для ожижения различных количеств газа из установки разделения воздуха до получения жидкости. Данный аппарат включает значительные капиталовложения.
В соответствии с изобретением предлагается новая технологическая схема, которая эффективно работает в режиме газа и режиме жидкости при вложении только разумных капитальных затрат.
Все упомянутые процентные содержания представляют собой молярные процентные содержания.
В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается способ разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции в дистилляционной системе, включающей, по меньшей мере, колонну высокого давления и колонну низкого давления, где воздух сжимают в главном компрессоре, сжатый воздух охлаждают в линии теплообмена, охлажденный, сжатый и очищенный воздух направляют из линии теплообмена в колонну высокого давления, обогащенный кислородом жидкий поток направляют из колонны высокого давления в колонну низкого давления, непосредственно или опосредованно, обогащенный азотом жидкий поток пересылают из колонны высокого давления в колонну низкого давления, обогащенный азотом газ удаляют из колонны низкого давления и нагревают в линии теплообмена, компонент воздуха удаляют из дистилляционной системы в жидкой форме, сжимают и нагревают в линии теплообмена, где:
i) в первом режиме работы, по меньшей мере, 90% воздуха, сжатого в главном компрессоре, дополнительно сжимают до первого давления, по меньшей мере, на 30 бар большего, чем давление колонны высокого давления, воздух при первом давлении направляют в линию теплообмена, охлаждают и разделяют на две части, при этом одну часть ожижают и направляют в дистилляционную систему, а одну часть расширяют, по меньшей мере, в одном турборасширителе перед отправлением в колонну высокого давления,
ii) во втором режиме работы самое большее 70% воздуха, сжатого в главном компрессоре, дополнительно сжимают до первого давления, по меньшей мере, на 30 бар большего, чем давление колонны высокого давления, воздух при первом давлении направляют в линию теплообмена, охлаждают и разделяют на две части, при этом одну часть ожижают и пересылают в дистилляционную систему, а одну часть расширяют, по меньшей мере, в одном турборасширителе перед отправлением в колонну высокого давления, и, по меньшей мере, 30% воздуха, сжатого в главном компрессоре, направляют при выходном давлении главного компрессора в линию теплообмена, охлаждают и направляют в колонну высокого давления.
В соответствии с дополнительными необязательными аспектами изобретения:
- компонентом воздуха, удаленным из дистилляционной системы в жидкой форме, сжатым и нагретым в линии теплообмена, являются кислород или азот;
- воздух, сжатый до первого давления, сжимают, по меньшей мере, в одном компрессоре из пары компрессоров, соединенных параллельно;
- воздух, расширенный от первого давления до давления колонны высокого давления, расширяют, по меньшей мере, в одном из двух турборасширителей, соединенных параллельно;
- во время первого режима работы воздух пересылают в оба компрессора, соединенные параллельно, и в оба расширителя, соединенные параллельно;
- во время второго режима работы воздух пересылают только в один из компрессоров, соединенных параллельно, и только в один из расширителей, соединенных параллельно;
- во время первого режима работы в качестве конечного продукта получают больше криогенной жидкости, чем во время второго режима работы;
- криогенную жидкость в качестве конечного продукта получают только во время первого режима работы.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предлагается аппарат для разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции, включающий главный компрессор, линию теплообмена, дистилляционную систему, включающую, по меньшей мере, колонну высокого давления и колонну низкого давления, канал, соединяющий выпуск главного компрессора с линией теплообмена и линию теплообмена с колонной высокого давления, выполненный с возможностью пропускания газообразного воздуха в колонну высокого давления при выходном давлении главного компрессора, при этом выпуск главного компрессора соединяют, по меньшей мере, с одним поджимающим компрессором, выпуск поджимающего компрессора соединяют с линией теплообмена, а линию теплообмена соединяют с дистилляционной системой через средства расширения, так что воздух при выходном давлении поджимающего компрессора охлаждают при данном давлении, а после этого расширяют до давления одной из колонн дистилляционной системы.
Предпочтительно средства расширения включают два турборасширителя, соединенные параллельно, и/или поджимающий компрессор включает, по меньшей мере, одну пару компрессоров, соединенных параллельно.
Поджимающий компрессор может включать две пары компрессоров, соединенных параллельно. Несмотря на работу всех четырех компрессоров поджимающего компрессора в режиме жидкости только один компрессор из каждой параллельной пары работает в режиме газа.
Способ будет описываться более подробно при обращении к чертежу, который демонстрирует установку разделения воздуха, соответствующую изобретению.
Установка разделения воздуха использует две колонны, включающие колонну 43 высокого давления, работающую при приблизительно 5,5 бар (абс.) и термически соединенную с колонной 45 низкого давления.
В соответствии со всеми режимами работы весь воздух для дистилляции сжимают в компрессоре 3 до приблизительно 6 бар (абс.), в виде потока 5 очищают в очистительной установке 7А, 7В.
Из колонны высокого давления удаляют обогащенную жидкость 51, обедненную жидкость 53 и очень сильно обедненную жидкость, которые переохлаждают в теплообменнике 53 и пересылают в качестве флегмы в колонну низкого давления 45.
Из самого верха стойки колонны низкого давления удаляют поток чистого азота 63, который нагревают в переохладителе 53, а после этого нагревают в теплообменнике 41.
Из куба (снизу) стойки колонны низкого давления удаляют поток сбросового азота 65, который нагревают в переохладителе 53, а после этого нагревают в теплообменнике 41.
Из колонны 45 низкого давления удаляют поток жидкого кислорода 67, который сжимают в насосе 69, а после этого испаряют в теплообменнике 41 до получения продукта.
В режиме газа поток 5 разделяют на две части. 40% (моль.) воздуха в виде потока 9 пересылают в теплообменник 41, охлаждают в результате пропускания через весь теплообменник, а после этого пересылают в колонну высокого давления в газообразной форме в виде части потока 37. Остаток воздуха (то есть 60% (моль.) воздуха) образует поток 13, который сжимают вплоть до 50 бар (абс.) в виде потока 15А или 15В при помощи одного из двух соединенных параллельно поджимающих компрессоров (бустеров) 17А, 17В, а после этого в виде потока 21А или 21В при помощи одного из двух соединенных параллельно поджимающих компрессоров (бустеров) 23А, 23В. Затем поток 21А или 21В образует поток 25, который охлаждают в теплообменнике до промежуточной температуры, а после этого разделяют на две части. Поток 39 продолжают охлаждать в теплообменнике 41. Поток 27 удаляют и расширяют до давления колонны 32 высокого давления в одном из расширителей 29А, 29В, установленных параллельно. Расширитель 29А сопрягают с поджимающим компрессором 23А, а расширитель 29В сопрягают с поджимающим компрессором 23В. Расширенный поток 33А или 33В образует поток 35, который пересылают в колонну высокого давления. Поток расширяют в расширителе, сопряженном с компрессором, в котором его прежде сжимали.
В режиме жидкости весь воздух из компрессора 3 образует поток 13, который сжимают вплоть до 50 бар (абс.) в виде потоков 15А, 15В при помощи двух соединенных параллельно поджимающих компрессоров 17А, 17В, а после этого в виде потоков 21А, 21В при помощи двух соединенных параллельно поджимающих компрессоров 23А, 23В. Поток 9 отсутствует. После этого потоки 21А и 21В перемешивают до получения потока 25, который охлаждают в теплообменнике до промежуточной температуры, а после этого разделяют на две части. Поток 39 продолжают охлаждать в теплообменнике 41. Поток 27 удаляют и разделяют на две части. Каждый из потоков 31А, 31В расширяют до давления колонны 32 высокого давления в расширителях 29А, 29В, установленных параллельно. Расширитель 29А сопрягают с поджимающим компрессором 23А, а расширитель 29В сопрягают с поджимающим компрессором 23В. Расширенные потоки 33А, 33В перемешивают до получения потока 35, который пересылают в колонну 43 высокого давления, получая только газообразный поток, пересылаемый в данную колонну.
В режиме жидкости совокупное количество жидкости, отбираемой в качестве конечного продукта, будь это жидкий кислород 61 или жидкий азот 59, является большим, чем количество жидкости, отбираемой в качестве конечного продукта в режиме газа.
Количество жидкости, полученное в режиме жидкости, может достигать 50% (моль.) от совокупных продуктов для данной установки разделения воздуха, работающей в соответствии с изобретением.
В дополнение к этому в любом режиме газообразный поток высокого давления может быть получен в результате закачивания жидкого азота и его испарения (с получением вплоть до 55% (моль.) потока газообразного кислорода), что улучшает удельную потребляемую мощность.
Само собой разумеется, что могут быть предусмотрены и варианты данного способа, включающие колонну промежуточного давления, колонну смешения и/или аргоновую колонну.
Claims (10)
1. Способ разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции в дистилляционной системе, включающей, по меньшей мере, колонну (43) высокого давления и колонну (45) низкого давления, причем воздух сжимают в главном компрессоре (3), сжатый воздух охлаждают в линии (41) теплообмена, охлажденный, сжатый и очищенный воздух пересылают из линии теплообмена в колонну высокого давления, обогащенный кислородом жидкий поток (51) направляют из колонны высокого давления в колонну низкого давления непосредственно или опосредованно, обогащенный азотом жидкий поток (53, 55) пересылают из колонны высокого давления в колонну низкого давления, обогащенный азотом газ удаляют из колонны низкого давления и нагревают в линии теплообмена, компонент воздуха (67) удаляют из дистилляционной системы в жидкой форме, сжимают и нагревают в линии теплообмена, причем: i) в первом режиме работы, по меньшей мере, 90% воздуха, сжатого в главном компрессоре, дополнительно сжимают до первого давления, по меньшей мере, на 30 бар большего, чем давление в колонне высокого давления, воздух при первом давлении пересылают в линию теплообмена, охлаждают и разделяют на две части, при этом одну часть ожижают и направляют в дистилляционную систему, а одну часть расширяют в, по меньшей мере, одном турборасширителе (29А, 29 В) перед отправлением в колонну высокого давления, ii) во втором режиме работы самое большее 70% воздуха, сжатого в главном компрессоре, дополнительно сжимают до первого давления, по меньшей мере, на 30 бар большего, чем давление в колонне высокого давления, воздух при первом давлении направляют в линию теплообмена, охлаждают и разделяют на две части, при этом одну часть ожижают и направляют в дистилляционную систему, а одну часть расширяют в, по меньшей мере, одном турборасширителе (29А, 29В) перед отправлением в колонну высокого давления, и, по меньшей мере, 30% воздуха, сжатого в главном компрессоре, направляют при выходном давлении главного компрессора в линию теплообмена, охлаждают и направляют в колонну высокого давления.
2. Способ по п.1, в котором компонентом воздуха, удаленным из дистилляционной системы в жидкой форме, сжатым и нагретым в линии теплообмена, является кислород или азот.
3. Способ по п.1, в котором воздух, сжатый до первого давления, сжимают в, по меньшей мере, одном компрессоре из пары компрессоров (17А, 17В, 23А, 23 В), соединенных параллельно.
4. Способ по п.1, в котором воздух, расширенный от первого давления до давления в колонне высокого давления, расширяют в, по меньшей мере, одном из двух турборасширителей (29А, 29В), соединенных параллельно.
5. Способ по пп.3 и 4, в котором во время первого режима работы воздух направляют в оба компрессора (17А, 17В, 23А, 23В), соединенных параллельно, и/или в оба турборасширителя (29А, 29В), соединенных параллельно.
6. Способ по пп.3 и 4, в котором во время второго режима работы воздух направляют только в один из компрессоров (17А, 17В, 23А, 23В), соединенных параллельно, и/или только в один из турборасширителей (29А, 29В), соединенных параллельно.
7. Способ по п.1, в котором во время первого режима работы в качестве конечного продукта (59, 61) получают больше криогенной жидкости, чем во время второго режима работы.
8. Способ по п.7, в котором криогенную жидкость (59, 61) в качестве конечного продукта получают только во время первого режима работы.
9. Аппарат для разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции, содержащий главный компрессор (3), линию (41) теплообмена, дистилляционную систему, содержащую, по меньшей мере, колонну высокого давления (43) и колонну низкого давления (45), канал (9), соединяющий выпуск главного компрессора с линией теплообмена и линию теплообмена с колонной высокого давления, выполненный с возможностью пропускания газообразного воздуха в колонну высокого давления при выходном давлении главного компрессора, при этом выпуск главного компрессора соединен с, по меньшей мере, одним поджимающим компрессором (17А, 17В, 23А, 23В), выпуск поджимающего компрессора соединен с линией теплообмена, а линия теплообмена соединена с дистилляционной системой через средства расширения (29А, 29В), так что воздух при выходном давлении поджимающего компрессора охлаждают при данном давлении, а после этого расширяют до давления в одной из колонн дистилляционной системы.
10. Аппарат по п.9, где средства расширения включают в себя два турборасширителя (29А, 29В), соединенных параллельно, и/или поджимающий компрессор содержит, по меньшей мере, одну пару компрессоров (17А, 17В, 23А, 23В), соединенных параллельно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010108517/06A RU2433363C1 (ru) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Способ и аппарат для разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010108517/06A RU2433363C1 (ru) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Способ и аппарат для разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2433363C1 true RU2433363C1 (ru) | 2011-11-10 |
Family
ID=44997298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010108517/06A RU2433363C1 (ru) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Способ и аппарат для разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2433363C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761562C2 (ru) * | 2017-05-24 | 2021-12-09 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Способ и устройство для разделения воздуха криогенной дистилляцией |
| RU2768445C2 (ru) * | 2017-06-02 | 2022-03-24 | Линде Акциенгезельшафт | Способ получения одного или более продуктов из воздуха и установка по разделению воздуха |
-
2007
- 2007-08-10 RU RU2010108517/06A patent/RU2433363C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761562C2 (ru) * | 2017-05-24 | 2021-12-09 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Способ и устройство для разделения воздуха криогенной дистилляцией |
| RU2768445C2 (ru) * | 2017-06-02 | 2022-03-24 | Линде Акциенгезельшафт | Способ получения одного или более продуктов из воздуха и установка по разделению воздуха |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8695377B2 (en) | Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation | |
| JP2909678B2 (ja) | 圧力下のガス状酸素の製造方法及び製造装置 | |
| US6962062B2 (en) | Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation | |
| JP4728219B2 (ja) | 空気の低温蒸留により加圧空気ガスを製造するための方法及びシステム | |
| EP1972875A1 (en) | Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation | |
| US20080223075A1 (en) | Process and Apparatus for the Separation of Air by Cryogenic Distillation | |
| RU2008128818A (ru) | Способ разделения воздуха на составные части при помощи криогенной дистилляции | |
| EP2634517B1 (en) | Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation | |
| CN113405318A (zh) | 一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置及其使用方法 | |
| JP2007518054A (ja) | 空気分離のための低温蒸留方法および装置 | |
| TW201809563A (zh) | 藉由低溫分離空氣製造壓縮氮及液態氮之方法及裝置 | |
| JP2000193365A (ja) | 空気から気体を低温分離するための方法 | |
| RU2287120C2 (ru) | Интегрированный способ и система для разделения воздуха, поступающего посредством сжатого воздуха из нескольких компрессоров | |
| AU2012323524B2 (en) | Method and device for generating two purified partial air streams | |
| CN216716763U (zh) | 一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置 | |
| RU2433363C1 (ru) | Способ и аппарат для разделения воздуха с помощью криогенной дистилляции | |
| JP2000356464A (ja) | 空気分離用低温蒸着システム | |
| CN102042742A (zh) | 通过低温空气分离获取液态氮的方法和设备 | |
| AU2013369596A1 (en) | Method and device for low-temperature air separation | |
| EP1726900A1 (en) | Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation | |
| US20160161181A1 (en) | Method and device for producing compressed nitrogen | |
| JP4447501B2 (ja) | 空気液化分離方法及び装置 | |
| JP2000346546A (ja) | 空気分離用低温蒸留システム | |
| EA024400B1 (ru) | Способ генерирования газообразного сжатого кислородного продукта низкотемпературным разделением воздуха | |
| JP4447502B2 (ja) | 空気液化分離方法及び装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130811 |