RU2641766C2 - Method of low-temperature separation of air in plant for air separation and plant for air separation - Google Patents

Method of low-temperature separation of air in plant for air separation and plant for air separation Download PDF

Info

Publication number
RU2641766C2
RU2641766C2 RU2015120813A RU2015120813A RU2641766C2 RU 2641766 C2 RU2641766 C2 RU 2641766C2 RU 2015120813 A RU2015120813 A RU 2015120813A RU 2015120813 A RU2015120813 A RU 2015120813A RU 2641766 C2 RU2641766 C2 RU 2641766C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
separation
column
air
fraction
Prior art date
Application number
RU2015120813A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015120813A (en
Inventor
Тобиас Лаутеншлагер
Original Assignee
Линде Акциенгезелльшафт
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
Priority claimed from DE102012021694.7A external-priority patent/DE102012021694A1/en
Application filed by Линде Акциенгезелльшафт filed Critical Линде Акциенгезелльшафт
Publication of RU2015120813A publication Critical patent/RU2015120813A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641766C2 publication Critical patent/RU2641766C2/en

Links

Images

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

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: cooled AIR (AIR) at a first separation pressure in a first separation column (S1) is separated into the head fraction enriched with nitrogen and the oxygen-enriched bottom fraction. Additional cooled AIR (AIR) in the mixing column (M) at the pressure of the mixing column is liquefied to obtain the bottom fraction of the mixing column by direct heat exchange with oxygen-enriched liquid flow. The oxygen- enriched flow is produced at least partially from the oxygen-enriched bottom fraction from the first separation column (S1). Additional cooled air (AIR) in the second separation column (S2) at the second separation pressure is also divided into the nitrogen-enriched head fraction and the oxygen-enriched bottom fraction. Nitrogen-enriched head fraction of second separating column (S2) is cooled at least partially by bottom fraction from mixing column (M). Nitrogen-enriched head fraction of second separating column (S2) is conducted at least partially through liquefaction chamber of dephlegmator (E2) of the second separating column (S2). The dephlegmator (E2) is made in form of condenser-evaporator whose evaporation chamber is operated at evaporator chamber pressure which is between the pressure of the mixing column and the third separating pressure. At the third separation pressure, a liquid oxygen-enriched flow is obtained in the third separation column (S3). The readily assembled dephlegmator (E2) in liquid form under pressure evaporator Chamber bring at least part of the lower fraction of mixing column (M), and as the first separation of pressure using the pressure at least 0.5 bar higher than the pressure, which is used as a second separating pressure. The air separation plant comprises a first separating column (S1), a mixing column (M), a second separating column (S2) and a third separating column (S3), executed with the possibility to perform the method.
EFFECT: increased air separation efficiency.
10 cl, 1 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к способу низкотемпературного разделения воздуха с использованием смесительной колонны и к установке для разделения воздуха, которая приспособлена для осуществления соответствующего способа.The invention relates to a method for low-temperature air separation using a mixing column and to an installation for air separation, which is adapted to implement the corresponding method.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Производство кислорода или насыщенных кислородом смесей, называемых далее продуктами кислорода, осуществляется, как правило, посредством низкотемпературного разделения воздуха в установках для разделения воздуха с известными, по существу, системами дистилляционных колонн. Эти системы могут быть выполнены в виде систем с двумя колоннами, в частности в виде классических систем со сдвоенными колоннами, а также в виде систем с тремя или несколькими колоннами. Кроме того, могут быть предусмотрены устройства для получения дальнейших компонентов воздуха, в частности инертных газов, таких как криптон, ксенон и/или аргон.The production of oxygen or oxygenated mixtures, hereinafter referred to as oxygen products, is carried out, as a rule, by low-temperature air separation in air separation plants with essentially known distillation column systems. These systems can be made in the form of systems with two columns, in particular in the form of classical systems with double columns, as well as in the form of systems with three or more columns. In addition, devices may be provided to produce further air components, in particular inert gases such as krypton, xenon and / or argon.

Для ряда промышленных применений требуется, по меньшей мере, не исключительно чистый кислород. Это открывает возможность оптимизировать установки для разделения воздуха с точки зрения их капитальных и эксплуатационных расходов, в частности с точки зрения их энергопотребления (см. в качестве примера главу 3.8 в Керри, F.G.: Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification. Boca Ration: CRC Press, 2006).A number of industrial applications require at least not exclusively pure oxygen. This opens up the possibility of optimizing air separation plants in terms of their capital and operating costs, in particular in terms of their energy consumption (see, for example, chapter 3.8 in Kerry, FG: Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification. Boca Ration: CRC Press, 2006).

Для этого среди прочего могут использоваться установки для разделения воздуха с так называемыми смесительными колоннами, которые известны уже в течение долгого времени. Соответствующие установки и способы раскрыты, например в DE 2204376 A1 (соответствует US 4022 30 A), US 5454227 A, US 5490391 A, DE 19803437 A1, DE 19951521 A1, EP 1139046 B1 (US 2001/052244 A1), EP 1284404 A1 (US 6662595 B2), DE 10209421 A1, DE 10217093 A1, EP 1376037 B1 (US 6776004 B2), EP 1387136 A1 и EP 1666824 A1. Другие установки для разделения воздуха, которые могут быть выполнены в виде систем с тремя колоннами и имеют смесительные колонны, раскрыты, например в US 4818262 A, US 5715706 A, EP 1139046 B1 и US 4783208 A. Установка для разделения воздуха, включающая в себя систему с тремя колоннами, также раскрыта в DE 102009023900 A1.For this, among other things, air separation units with so-called mixing columns, which have been known for a long time, can be used. Appropriate installations and methods are disclosed, for example, in DE 2204376 A1 (corresponds to US 4022 30 A), US 5454227 A, US 5490391 A, DE 19803437 A1, DE 19951521 A1, EP 1139046 B1 (US 2001/052244 A1), EP 1284404 A1 ( US 6662595 B2), DE 10209421 A1, DE 10217093 A1, EP 1376037 B1 (US 6776004 B2), EP 1387136 A1 and EP 1666824 A1. Other air separation plants that can be configured as three-column systems and have mixing columns are disclosed, for example, in US 4,818,262 A, US 5,715,706 A, EP 1 390,046 B1 and US 4,783,208 A. An air separation unit including a system with three columns, also disclosed in DE 102009023900 A1.

В смесительную колонну в верхней области подводится жидкий, насыщенный кислородом поток, а в нижней области газообразный поток воздуха, причем эти потоки направляются навстречу друг другу. Благодаря интенсивному контакту определенная часть более летучего азота переходит из потока воздуха в насыщенный кислородом поток. Насыщенный кислородом поток испаряется в смесительной колонне и на ее верхнем конце оттягивается в виде газообразного, так называемого нечистого кислорода. Нечистый кислород может извлекаться из установки для разделения воздуха в виде газообразного продукта кислорода.A liquid, oxygenated stream is supplied to the mixing column in the upper region, and a gaseous air stream in the lower region, and these flows are directed towards each other. Due to the intense contact, a certain part of the more volatile nitrogen passes from the air stream to the oxygen-saturated stream. The oxygen-saturated stream evaporates in the mixing column and at its upper end is drawn off in the form of gaseous, so-called unclean oxygen. Impure oxygen can be recovered from the air separation unit as a gaseous oxygen product.

Поток воздуха со своей стороны сжижается, обогащается в определенном объеме кислородом и может оттягиваться на нижнем конце смесительной колонны. Затем сжиженный поток может подводиться в используемую систему дистилляционных колонн в месте, которое подходит с энергетической и/или технической относительно разделения точки зрения. Благодаря использованию смесительной колонны необходимая для разделения веществ энергия может существенно сокращаться за счет чистоты газообразного продукта кислорода.The air stream, for its part, is liquefied, enriched with oxygen in a certain volume and can be drawn off at the lower end of the mixing column. The liquefied stream may then be introduced into the distillation column system used in a location that is suitable from an energy and / or technical point of view for separation. Thanks to the use of the mixing column, the energy necessary for the separation of substances can be significantly reduced due to the purity of the gaseous oxygen product.

Для установок разделения воздуха, в частности для установок разделения воздуха со смесительными колоннами, существует потребность в улучшениях, которые повышают общий коэффициент полезного действия и сокращают потребляемую мощность.For air separation plants, in particular for air separation plants with mixing columns, there is a need for improvements that increase the overall efficiency and reduce power consumption.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В свете вышеизложенного изобретение предлагает способ для низкотемпературного разделения воздуха с использованием смесительной колонны и приспособленную для осуществления соответствующего способа установку для разделения воздуха с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения, а также последующего описания.In the light of the foregoing, the invention provides a method for low-temperature air separation using a mixing column and a device for air separation adapted to implement the corresponding method with the features of the independent claims. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims, as well as the following description.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯAdvantages of the Invention

Данное изобретение исходит из способа для разделения воздуха, в котором охлажденный воздух при первом разделительном давлении в первой разделительной колонне системы дистилляционных колонн разделяется, по меньшей мере, на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию.The present invention proceeds from a method for separating air, in which the cooled air at a first separation pressure in the first separation column of the distillation column system is separated into at least a nitrogen-rich overhead fraction and an oxygen-enriched lower fraction.

Как уже упоминалось, разделение воздуха может происходить, например, с использованием систем со сдвоенными колоннами. Подобные системы со сдвоенными колоннами включают в себя так называемую разделительную колонну высокого давления и разделительную колонну низкого давления. В разделительную колонну высокого давления подводится сжатый и охлажденный до температуры, близкой к его температуре конденсации, воздух. В разделительной колонне высокого давления осуществляется разделение этого воздуха на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию. Обогащенная кислородом нижняя фракция извлекается, по меньшей мере, частично из разделительной колонны высокого давления и переносится в разделительную колонну низкого давления.As already mentioned, air separation can occur, for example, using twin-column systems. Such twin column systems include the so-called high pressure separation column and low pressure separation column. Compressed and cooled to a temperature close to its condensation temperature, air is supplied to the high-pressure separation column. In the high-pressure separation column, this air is separated into a nitrogen fraction enriched in the head fraction and a lower fraction enriched in oxygen. The oxygen-enriched bottom fraction is recovered at least partially from the high pressure separation column and transferred to the low pressure separation column.

В разделительной колонне низкого давления, по меньшей мере, из обогащенной кислородом нижней фракции из разделительной колонны высокого давления получается насыщенная кислородом жидкая фракция, которая оседает в нижней части разделительной колонны низкого давления. Однако в разделительную колонну низкого давления могут также подводиться дополнительные потоки, например нижняя фракция из смесительной колонны.In the low-pressure separation column, at least from the oxygen-rich bottom fraction from the high-pressure separation column, an oxygen-saturated liquid fraction is obtained which settles in the lower part of the low-pressure separation column. However, additional flows may also be introduced into the low-pressure separation column, for example, the lower fraction from the mixing column.

В данной заявке вещества и смеси веществ обозначаются также как потоки и фракции. Поток проводится, как правило, в виде жидкости в приспособленном для этого трубопроводе (линии). Фракция, как правило, обозначает выделенную из исходной смеси часть исходной смеси. В любой момент времени фракция может образовывать соответствующий поток, если она проводится соответствующим образом. Поток же наоборот может служить, например, для приготовления исходной смеси, из которой может выделяться фракция.In this application, substances and mixtures of substances are also referred to as streams and fractions. The flow is carried out, as a rule, in the form of a liquid in a pipe (line) adapted for this. A fraction, as a rule, means a portion of the initial mixture isolated from the initial mixture. At any point in time, the fraction can form an appropriate stream, if it is carried out appropriately. The flow, on the contrary, can serve, for example, for preparing the initial mixture, from which a fraction can be separated.

Поток или фракция могут быть насыщенными или ненасыщенными одним или несколькими содержащимися компонентами, причем "насыщенный" может приходиться на часть более чем 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99,5% или 99,9%, а "ненасыщенный" на часть менее чем 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 0,5% или 0,1% в каждом случае из расчета на моли, вес и/или объем. Кроме того, поток или фракция могут быть обогащенными или обедненными в отношении компонента по сравнению с исходной смесью, причем "обогащенный" может приходиться на минимум 1,5-кратное, 2-кратное, 3-кратное, 5-кратное, 10-кратное или 100-кратное содержание, а "обедненный" на максимум 0,75-кратное, 0,5-кратное, 0,25-кратное, 0,1-кратное или 0,01-кратное содержание, в каждом случае отнесенное к соответствующему содержанию в соответствующей исходной смеси. Понятия включают в себя также в каждом случае диапазоны значений, например с упомянутыми значениями в качестве верхних и нижних границ.The stream or fraction may be saturated or unsaturated with one or more contained components, moreover, “saturated” may account for more than 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.5% or 99.9 %, and "unsaturated" by part of less than 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 0.5% or 0.1% in each case, based on moth, weight and / or volume . In addition, the stream or fraction can be enriched or depleted in relation to the component compared with the initial mixture, and the "enriched" can be at least 1.5 times, 2 times, 3 times, 5 times, 10 times or 100-fold content, and "depleted" to a maximum of 0.75-fold, 0.5-fold, 0.25-fold, 0.1-fold or 0.01-fold content, in each case attributed to the corresponding content in appropriate starting mixture. The concepts also include in each case ranges of values, for example with the mentioned values as upper and lower bounds.

Обычные разделительные колонны высокого давления работают при разделительном давлении, например от 5 до 7,5 бар, в частности от 5,5 до 6 бар. Обычные разделительные колонны низкого давления работают при разделительном давлении, например от 1,3 до 1,8 бар, в частности от 1,3 до 1,6 бар. Говоря об этих и последующих исходных значениях, речь идет об абсолютном давлении.Conventional high-pressure separation columns operate at a separation pressure, for example from 5 to 7.5 bar, in particular from 5.5 to 6 bar. Conventional low pressure separation columns operate at a separation pressure of, for example, 1.3 to 1.8 bar, in particular 1.3 to 1.6 bar. Speaking about these and subsequent initial values, we are talking about absolute pressure.

Разделительная колонна высокого давления и разделительная колонна низкого давления могут быть также отделены друг от друга, по меньшей мере, конструктивно. В этом случае речь идет об упомянутых вначале системах с двумя колоннами. Иногда разделительная колонна высокого давления обозначается также как разделительная колонна среднего давления. В рамках данного изобретения могут также использоваться системы с несколькими колоннами и/или системы дистилляционных колонн, которые приспособлены для получения дополнительных компонентов из воздуха.The high pressure separation column and the low pressure separation column can also be separated from each other, at least structurally. In this case, we are talking about the systems mentioned above with two columns. Sometimes a high pressure separation column is also referred to as a medium pressure separation column. Multiple column systems and / or distillation column systems that are adapted to receive additional components from air can also be used within the framework of the present invention.

Тем не менее, все подобные системы имеют, по меньшей мере, одну колонну, в которой охлажденный воздух при определенном рабочем давлении, которое здесь обозначается как разделительное давление, разделяется, по меньшей мере, на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию. В рамках этой заявки подобная разделительная колонна обозначается как первая разделительная колонна, а соответствующее давление как первое разделительное давление.However, all such systems have at least one column in which the cooled air at a certain operating pressure, which is here referred to as separation pressure, is separated into at least a nitrogen-rich head fraction and an oxygen-rich lower fraction. In the framework of this application, such a separation column is referred to as the first separation column, and the corresponding pressure as the first separation pressure.

Кроме того, в рамках данного изобретения используется смесительная колонна, в которой охлажденный воздух, который подводится в смесительную колонну в газообразном состоянии, сжижается посредством прямого теплообмена с жидким, насыщенным кислородом потоком. Охлажденный воздух подводится в нижней области смесительной колонны, а жидкий, насыщенный кислородом поток в верхней области. Оба потока направляются навстречу друг другу. Как уже упоминалось, благодаря интенсивному обмену между обоими потоками кислород из жидкого, насыщенного кислородом потока накапливается в воздухе, а жидкий, насыщенный кислородом поток наоборот загрязняется, в частности, азотом из воздуха. Это происходит также при определенном давлении, которое обозначается здесь как давление смесительной колонны. В нижней части смесительной колонны сжиженный и обогащенный кислородом воздух оседает в виде нижней фракции смесительной колонны.In addition, a mixing column is used in the framework of the present invention, in which cooled air, which is supplied to the mixing column in a gaseous state, is liquefied by direct heat exchange with a liquid, oxygen-saturated stream. Cooled air is supplied in the lower region of the mixing column, and a liquid, oxygenated stream in the upper region. Both flows are directed towards each other. As already mentioned, due to the intensive exchange between the two streams, oxygen from the liquid, oxygen-saturated stream accumulates in the air, and the liquid, oxygen-saturated stream, on the contrary, is polluted, in particular, by nitrogen from the air. This also occurs at a certain pressure, which is referred to here as the pressure of the mixing column. In the lower part of the mixing column, liquefied and oxygen-enriched air settles in the form of a lower fraction of the mixing column.

Жидкий, насыщенный кислородом поток, который подводится в смесительную колонну, как правило, получается с использованием обогащенной кислородом нижней фракции, по меньшей мере, первой разделительной колонны. Для этого эта фракция, как уже упоминалось, переносится, по меньшей мере, частично в разделительную колонну низкого давления, и из нее выделяется соответствующая, жидкая, насыщенная кислородом фракция.A liquid, oxygenated stream, which is introduced into the mixing column, is typically obtained using the oxygen-rich bottom fraction of at least the first separation column. For this, this fraction, as already mentioned, is transferred, at least partially, to the low-pressure separation column, and the corresponding, liquid, oxygenated fraction is separated from it.

Дистилляционные колонны систем с дистилляционными колоннами в установках для разделения воздуха, по меньшей мере, частично оснащены так называемым дефлегматором. Это относится, по меньшей мере, к разделительной колонне высокого давления классических систем со сдвоенными колоннами. Дефлегматор разделительной колонны высокого давления, который типичным образом выполнен в виде конденсатора-испарителя, как правило, обозначается также как основной конденсатор. В дефлегматоре газообразная текучая среда оттягивается из головной части соответствующей колонны и проводится через дефлегматор. Вследствие этого газообразная текучая среда сжижается, по меньшей мере, частично. У обычных установок для разделения воздуха в основном конденсаторе (то есть в дефлегматоре разделительной колонны высокого давления) газообразный головной продукт (так называемый головной азот) разделительной колонны высокого давления сжижается, по меньшей мере, частично, а нижний продукт разделительной колонны низкого давления, которая расположена над колонной высокого давления, испаряется. Основной конденсатор зачастую располагается внутри разделительной колонны низкого давления (расположенный внутри основной конденсатор); альтернативно он может размещаться в отдельном резервуаре за пределами колонны низкого давления и соединяться с разделительной колонной низкого давления при помощи трубопроводов (расположенный снаружи основной конденсатор).The distillation columns of systems with distillation columns in air separation plants are at least partially equipped with a so-called reflux condenser. This applies, at least, to the high-pressure separation column of classical twin-column systems. The dephlegmator of the high pressure separation column, which is typically made in the form of a condenser-evaporator, is usually referred to as the main condenser. In the reflux condenser, gaseous fluid is drawn from the head of the corresponding column and is passed through the reflux condenser. As a result, the gaseous fluid liquefies at least partially. In conventional air separation plants in the main condenser (i.e., in the reflux condenser of the high pressure separation column), the gaseous overhead product (the so-called head nitrogen) of the high pressure separation column is liquefied at least partially, and the lower product of the low pressure separation column, which is located above the high pressure column, evaporates. The main capacitor is often located inside the low-pressure separation column (located inside the main condenser); alternatively, it can be located in a separate tank outside the low-pressure column and connected to the low-pressure separation column using pipelines (outside the main condenser).

В конденсаторе-испарителе, который обычно используется в качестве дефлегматора, испаряемая жидкость (обозначаемая также как охлаждающее вещество) испаряется в испарительной камере, по меньшей мере, частично по сравнению с газообразной текучей средой в камере сжижения. Вследствие этого газообразная текучая среда, которая проводится через камеру сжижения, сжижается, по меньшей мере, частично. Таким образом, конденсатор-испаритель имеет камеру сжижения и испарительную камеру. При этом испарительная камера и камера сжижения в каждом случае образуются посредством групп технологических переходов-каналов (переходов сжижения и соответственно испарения), которые сообщаются друг с другом с возможностью прохождения текучей среды. В камере сжижения осуществляется конденсация первого потока текучей среды, а в испарительной камере испарение второго потока текучей среды. При этом оба потока текучих сред находятся в опосредованном теплообмене. Конденсаторы-испарители также обозначаются как ванные испарители.In an evaporator condenser, which is commonly used as a reflux condenser, the vaporized liquid (also referred to as coolant) evaporates in the vaporization chamber at least partially in comparison with the gaseous fluid in the liquefaction chamber. As a result, the gaseous fluid that passes through the liquefaction chamber is liquefied at least partially. Thus, the condenser-evaporator has a liquefaction chamber and an evaporation chamber. In this case, the evaporation chamber and the liquefaction chamber in each case are formed by groups of technological transitions-channels (transitions of liquefaction and, accordingly, evaporation), which communicate with each other with the possibility of passage of fluid. In the liquefaction chamber, the first fluid stream is condensed, and in the evaporation chamber, the second fluid stream is vaporized. In this case, both fluid flows are in indirect heat exchange. Condensers-evaporators are also referred to as bath evaporators.

Согласно изобретению теперь предусмотрено использование второй разделительной колонны с соответствующим, выполненным в виде конденсатора-испарителя дефлегматором, в которую также подводится охлажденный воздух. Эта вторая разделительная колонна эксплуатируется при втором разделительном давлении. В ней воздух также разделяется, по меньшей мере, на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию. Таким образом, речь идет о второй разделительной колонне, которая по сравнению с первой разделительной колонной может эксплуатироваться при отличающемся втором разделительном давлении. Второе разделительное давление может быть ниже, чем первое разделительное давление. Следовательно, вторая разделительная колонна может также обозначаться, например, как вторая разделительная колонна высокого давления или как разделительная колонна среднего давления.According to the invention, it is now envisaged to use a second separation column with a corresponding reflux condenser-evaporator, into which cooled air is also supplied. This second separation column is operated at a second separation pressure. In it, air is also separated, at least into the nitrogen-rich head fraction and the oxygen-rich lower fraction. Thus, we are talking about a second separation column, which compared to the first separation column can be operated at a different second separation pressure. The second separation pressure may be lower than the first separation pressure. Therefore, the second separation column may also be designated, for example, as a second high pressure separation column or as a medium pressure separation column.

Для отличия от этого в рамках данной заявки разделительная колонна, в которой получается жидкий, насыщенный кислородом поток, который подводится в смесительную колонну, обозначается как третья разделительная колонна. Давление, используемое в третьей разделительной колонне, обозначается как третье разделительное давление. Как уже упоминалось, при этом речь идет, как правило, о разделительной колонне низкого давления.To distinguish from this, within the framework of this application, a separation column in which a liquid, oxygenated stream is supplied, which is supplied to the mixing column, is referred to as a third separation column. The pressure used in the third separation column is referred to as the third separation pressure. As already mentioned, this usually involves a low pressure separation column.

Кроме того, согласно изобретению предусмотрено охлаждение обогащенной азотом головной фракции второй разделительной колонны при помощи нижней фракции смесительной колонны, то есть при помощи сжиженного в смесительной колонне и обогащенного кислородом воздуха. Благодаря охлаждению обогащенной азотом головной фракции второй разделительной колонны эта головная фракция может сжижаться, так что она может снова подаваться во вторую разделительную колонну.In addition, according to the invention, it is provided that the nitrogen fraction of the second fraction of the second separation column is cooled with the lower fraction of the mixing column, that is, with the air liquefied in the mixing column and enriched with oxygen. By cooling the nitrogen-rich head fraction of the second separation column, this head fraction can be liquefied so that it can be fed back to the second separation column.

Для этого в рамках данного изобретения вторая разделительная колонна оснащается упомянутым дефлегматором, который выполнен в виде конденсатора-испарителя, и испарительная камера которого эксплуатируется при давлении, которое находится между давлением смесительной колонны и третьим разделительным давлением, при котором получается жидкий, насыщенный кислородом поток в третьей разделительной колонне. Давление, при котором эксплуатируется эта испарительная камера, обозначается здесь как давление испарительной камеры. В испарительную камеру в жидком виде при давлении испарительной камеры подводится, по меньшей мере, часть нижней фракции смесительной колонны. Нижняя фракция смесительной колонны образует в испарительной камере дефлегматора второй разделительной колонны жидкостную ванну. Головная фракция второй разделительной колонны проводится, по меньшей мере, частично через камеру сжижения дефлегматора и тем самым нагревает жидкостную ванну. Вследствие этого жидкостная ванна непрерывно испаряется, а головная фракция второй разделительной колонны, по меньшей мере, частично сжижается.To this end, in the framework of this invention, the second separation column is equipped with the said reflux condenser, which is made in the form of a condenser-evaporator, and the evaporation chamber of which is operated at a pressure that is between the pressure of the mixing column and the third separation pressure, at which a liquid, oxygenated stream in the third dividing column. The pressure at which this evaporation chamber is operated is referred to herein as the pressure of the evaporation chamber. At least part of the lower fraction of the mixing column is introduced into the evaporation chamber in liquid form at the pressure of the evaporation chamber. The lower fraction of the mixing column forms a liquid bath in the evaporation chamber of the reflux condenser of the second separation column. The head fraction of the second separation column is carried out at least partially through the liquefaction chamber of the reflux condenser and thereby heats the liquid bath. As a result, the liquid bath is continuously vaporized, and the head fraction of the second separation column is at least partially liquefied.

Как будет разъясняться еще также далее, благодаря использованию нижней фракции смесительной колонны для охлаждения головной фракции второй разделительной колонны данное изобретение делает возможным разделение используемого воздуха с естественным содержанием его отдельных компонентов при сравнительно низком или даже очень низком втором разделительном давлении. Соответственно, низкое разделительное давление обычно используется только в разделительных колоннах среднего давления, которые, тем не менее, снабжаются, по меньшей мере, частично уже предварительно разделенными в разделительной колонне высокого давления воздушными фракциями. Нижняя фракция смесительной колонны наилучшим образом подходит для охлаждения головной фракции второй разделительной колонны ввиду ее разъясненного ниже состава и ее низкой температуры кипения. Испаренная соответствующим образом нижняя фракция смесительной колонны может в газообразном состоянии подводиться в третью разделительную колонну, например в упомянутую разделительную колонну низкого давления. Незначительная часть нижней фракции смесительной колонны может также отводиться в жидком виде в качестве промывочной жидкости.As will be explained even further below, by using the lower fraction of the mixing column to cool the head fraction of the second separation column, this invention makes it possible to separate the air used with the natural content of its individual components at a relatively low or even very low second separation pressure. Accordingly, low separation pressure is usually used only in medium pressure separation columns, which are nevertheless provided with at least partially already separated air fractions in the high pressure separation column. The lower fraction of the mixing column is best suited for cooling the head fraction of the second separation column due to its composition explained below and its low boiling point. The appropriately vaporized lower fraction of the mixing column may, in a gaseous state, be introduced into a third separation column, for example into said low pressure separation column. A small portion of the bottom fraction of the mixing column may also be discharged in liquid form as a washing liquid.

Благодаря используемому во второй разделительной колонне низкому разделительному давлению лишь сравнительно небольшая часть воздуха, использованного в соответствующей изобретению установке для разделения воздуха, должна сжиматься на более высокое давление, что экономит мощность компрессора и тем самым является причиной повышения эффективности.Due to the low separation pressure used in the second separation column, only a relatively small fraction of the air used in the air separation unit according to the invention has to be compressed to a higher pressure, which saves compressor power and thereby causes an increase in efficiency.

Предпочтительно в качестве первого разделительного давления используется давление, которое, по меньшей мере, на 0,5 бар выше, чем давление, которое используется в качестве второго разделительного давления. Кроме того, в качестве второго разделительного давления предпочтительно используется давление, которое отличается максимум на 0,5 бар от давления, которое используется в качестве давления смесительной колонны. В качестве третьего разделительного давления предпочтительно используется давление, которое, по меньшей мере, на 2 бар ниже давления, которое используется в качестве первого и/или второго разделительного давления. При этом в качестве первого разделительного давления наиболее предпочтительно давление от 4 до 6 бар, в частности от 5,0 до 5,5 бар, и/или в качестве второго разделительного давления наиболее предпочтительно давление от 3 до 5 бар, в частности от 4,0 до 4,5 бар, и/или в качестве третьего разделительного давления наиболее предпочтительно давление от 1 до 2 бар, в частности от 1,2 до 1,6 бар, и/или в качестве давления смесительной колонны наиболее предпочтительно давление от 2 до 5 бар, в частности от 4,0 до 4,5 бар, как разъяснено далее.Preferably, a pressure that is at least 0.5 bar higher than that used as the second separation pressure is used as the first separation pressure. In addition, a pressure that differs by a maximum of 0.5 bar from that used as the pressure of the mixing column is preferably used as the second separation pressure. The third separation pressure is preferably a pressure that is at least 2 bar lower than the pressure used as the first and / or second separation pressure. Moreover, as a first separation pressure, a pressure of from 4 to 6 bar, in particular from 5.0 to 5.5 bar, is most preferred, and / or as a second separation pressure, a pressure of from 3 to 5 bar, in particular from 4, 0 to 4.5 bar, and / or as the third separation pressure, most preferably a pressure of 1 to 2 bar, in particular 1.2 to 1.6 bar, and / or as the pressure of the mixing column, most preferably a pressure of 2 to 5 bar, in particular 4.0 to 4.5 bar, as explained below.

Преимущества способа, в котором используются упомянутые значения давления и в котором охлажденный воздух в каждом случае подготавливается с первым разделительным давлением, вторым разделительным давлением и давлением смесительной колонны и подводится в первую разделительную колонну, вторую разделительную колонну и смесительную колонну, разъясняются в дальнейшем.The advantages of a method in which the pressure values mentioned are used and in which the cooled air is in each case prepared with a first separation pressure, a second separation pressure and a pressure of the mixing column and supplied to the first separation column, the second separation column and the mixing column, are explained below.

Благодаря предложенному согласно изобретению способу или в соответствующей установке для разделения воздуха энергию можно экономить, в частности, вследствие того, что не весь воздух должен сжиматься до уровня первого разделительного давления, то есть давления, которое используется в первой разделительной колонне. Как уже упоминалось, первое разделительное давление, как правило, выше, чем второе разделительное давление.Thanks to the method proposed in accordance with the invention or in an appropriate air separation apparatus, energy can be saved, in particular because not all air has to be compressed to the level of the first separation pressure, i.e. the pressure that is used in the first separation column. As already mentioned, the first separation pressure is generally higher than the second separation pressure.

Тем не менее, при низком давлении во второй разделительной колонне, аналогично, как и в первой разделительной колонне, может также получаться обогащенная кислородом нижняя фракция. Эта нижняя фракция вместе с обогащенной кислородом нижней фракцией из первой разделительной колонны может переноситься в третью разделительную колонну, например в так называемую разделительную колонну низкого давления. В третьей разделительной колонне из обеих нижних фракций, то есть из нижней фракции первой разделительной колонны и из нижней фракции второй разделительной колонны, может получаться насыщенная кислородом жидкая фракция. Однако необходимый для этого расход энергии существенно меньше.However, at low pressure in the second separation column, similarly to the first separation column, an oxygen-enriched lower fraction can also be obtained. This lower fraction, together with the oxygen-enriched lower fraction, from the first separation column can be transferred to a third separation column, for example, a so-called low pressure separation column. In the third separation column from both lower fractions, that is, from the lower fraction of the first separation column and from the lower fraction of the second separation column, an oxygen-saturated liquid fraction can be obtained. However, the energy consumption required for this is significantly less.

При этом в качестве давления испарительной камеры предпочтительно используется давление, которое максимум на 0,5 бар выше, чем давление, которое используется в качестве третьего разделительного давления. При этом нижняя фракция смесительной колонны при помощи клапана расширяется (понижение давления) в испарительную камеру дефлегматора второй разделительной колонны. При этом давление испарительной камеры по возможности регулируется таким образом, что благодаря испаряющейся нижней фракции смесительной колонны с одной стороны может подготавливаться максимальное количество холода, а с другой стороны испаренная часть нижней фракции смесительной колонны может без дополнительных мероприятий вытекать в третью разделительную колонну. Таким образом, давление испарительной камеры предпочтительно, по меньшей мере, немного выше третьего разделительного давления, при котором эксплуатируется третья разделительная колонна.In this case, the pressure that is a maximum of 0.5 bar higher than the pressure that is used as the third separation pressure is preferably used as the pressure of the evaporation chamber. In this case, the lower fraction of the mixing column by means of a valve expands (pressure reduction) into the evaporation chamber of the reflux condenser of the second separation column. At the same time, the pressure of the evaporation chamber is possibly controlled in such a way that, due to the evaporating lower fraction of the mixing column, the maximum amount of cold can be prepared on the one hand, and, on the other hand, the evaporated part of the lower fraction of the mixing column can flow into the third separation column without any additional measures. Thus, the pressure of the evaporation chamber is preferably at least slightly higher than the third separation pressure at which the third separation column is operated.

Тем самым изобретение создает оптимизированный с энергетической точки зрения способ смесительной колонны при помощи второй разделительной колонны. Предложенный способ смесительной колонны подходит в частности для производства продукта кислорода, который получается в газообразном виде и который имеет чистоту от 80 до 98%. Соответствующие продукты могут также получаться при помощи обычных способов смесительной колонны, тем не менее, предложенный способ ввиду меньшей потребности в давлении оптимизирован с точки зрения своей потребляемой мощности. Соответствующий изобретению способ подходит, в частности, для давления выдачи продукта кислорода приблизительно в 4 бар.Thus, the invention creates an energy-optimized method for a mixing column using a second separation column. The proposed method of the mixing column is particularly suitable for the production of an oxygen product, which is obtained in a gaseous form and which has a purity of from 80 to 98%. Appropriate products can also be obtained using conventional mixing column methods, however, the proposed method is optimized in terms of its power consumption due to the lower pressure requirement. The process according to the invention is particularly suitable for an oxygen product delivery pressure of approximately 4 bar.

В соответствующем изобретению способе, например, основной воздушный компрессор сжимает необходимое в целом количество воздуха, обозначаемое здесь также как совокупный воздух, до давления, например, в 4,6 бар. Сжатый воздух осушается и очищается, например, в адсорбере с молекулярным ситом.In the method according to the invention, for example, the main air compressor compresses the required total amount of air, here also referred to as total air, to a pressure of, for example, 4.6 bar. Compressed air is dried and purified, for example, in a molecular sieve adsorber.

Часть воздуха, например около половины, в этом примере дополнительно сжимается в дополнительном компрессоре до более высокого давления, например до 5,6 бар. Остаток дополнительно не сжимается. Дополнительно сжатый воздух и не сжатый дополнительно воздух охлаждаются в основном теплообменнике. При этом различные части или части потоков дополнительно сжатого воздуха и/или не сжатого дополнительно воздуха могут также охлаждаться до различных температур. Благодаря охлаждению и благодаря потерям в трубопроводе в каждом случае возникает незначительная потеря давления, например от 0,1 до 0,2 бар. Вследствие этого дополнительно сжатый, охлажденный воздух находится под первым разделительным давлением, например в 5,4 бар, а не сжатый дополнительно, охлажденный воздух под вторым разделительным давлением, например в 4,3 бар.Part of the air, for example about half, in this example is additionally compressed in an additional compressor to a higher pressure, for example up to 5.6 bar. The residue is not further compressed. Additionally compressed air and non-additional compressed air are cooled in the main heat exchanger. In this case, the various parts or parts of the streams of additionally compressed air and / or not additionally compressed air can also be cooled to various temperatures. Due to cooling and due to losses in the pipeline, in each case a slight pressure loss occurs, for example from 0.1 to 0.2 bar. As a result of this, additionally compressed, cooled air is under the first separation pressure, for example, 5.4 bar, and not additionally compressed, cooled air, under the second separation pressure, for example, 4.3 bar.

Теперь дополнительно сжатый охлажденный воздух может частично подводиться в первую разделительную колонну и там разделяться. Другая часть воздуха, которая в силу необходимости не была охлаждена до той же температуры, как и подведенная в первую разделительную колонну часть воздуха, может для получения холода понижать свое давление при помощи так называемой вдувной турбины. Воздух с пониженным соответствующим образом давлением может, например, на определенной высоте подводиться в третью разделительную колонну, например разделительную колонну низкого давления.Now, additionally compressed, cooled air can be partially supplied to the first separation column and separated there. Another part of the air, which, due to necessity, was not cooled to the same temperature as the part of the air brought into the first separation column, can reduce its pressure with the help of a so-called inflatable turbine to get cold. Air with correspondingly reduced pressure can, for example, be supplied at a certain height to a third separation column, for example a low pressure separation column.

Тем не менее, дополнительно сжатый охлажденный воздух альтернативно, в частности в том случае, если используется разъясненная ниже турбина смесительной колонны, может также полностью подводиться для этого в первую разделительную колонну и там разделяться.However, additionally compressed cooled air is alternative, in particular if the mixing column turbine explained below can be used, for this purpose it can also be completely fed into the first separation column and separated therein.

Одна часть не сжатого дополнительно охлажденного воздуха может подводиться во вторую разделительную колонну, а другая часть в смесительную колонну. Как уже разъяснялось, в смесительной колонне получается нижняя фракция смесительной колонны. Во второй разделительной колонне подведенный воздух разделяется при втором разделительном давлении. Для того чтобы делать возможным разделение при низком, втором, разделительном давлении, например при 4,3 бар, головная фракция из второй разделительной колонны, как уже упоминалось, охлаждается в выполненном в виде конденсатора-испарителя дефлегматоре частью нижней фракции смесительной колонны. Нижняя фракция смесительной колонны подходит для этого наилучшим образом. Она испаряется, например, при давлении около 1,4 бар (то есть при третьем разделительном давлении или немного выше него) и имеет приблизительно 65% кислорода.One part of uncompressed additionally cooled air may be introduced into the second separation column, and the other part into the mixing column. As already explained, in the mixing column, the lower fraction of the mixing column is obtained. In the second separation column, the supplied air is separated at the second separation pressure. In order to make it possible to separate at a low, second, separation pressure, for example, at 4.3 bar, the head fraction from the second separation column, as already mentioned, is cooled in the reflux condenser-evaporator as part of the lower fraction of the mixing column. The bottom fraction of the mixing column is best suited for this. It evaporates, for example, at a pressure of about 1.4 bar (i.e. at the third separation pressure or slightly higher) and has approximately 65% oxygen.

Тем не менее, подведенный в смесительную колонну воздух не должен подготавливаться в виде не сжатого дополнительно и охлажденного воздуха или не должен подготавливаться только лишь в таком виде. Например, также возможно использовать турбину смесительной колонны, в которую воздух подводится при более высоком давлении, чем давление смесительной колонны, и в которой соответствующим образом может получаться холод. Воздух, который подводится в турбину смесительной колонны, может подготавливаться в качестве дальнейшей части дополнительно сжатого и охлажденного воздуха, тем не менее, может также осуществляться, например, отдельное дополнительное сжатие, например в бустере, соединенном с турбиной смесительной колонны.However, the air supplied to the mixing column should not be prepared in the form of additionally not compressed and cooled air or should not be prepared only in this form. For example, it is also possible to use a turbine of the mixing column into which air is supplied at a higher pressure than the pressure of the mixing column, and in which cold can be produced accordingly. The air that is supplied to the turbine of the mixing column can be prepared as a further part of the additional compressed and cooled air, however, it can also be carried out, for example, a separate additional compression, for example in a booster connected to the turbine of the mixing column.

Затем воздух с пониженным в турбине смесительной колонны давлением может подводиться при давлении смесительной колонны в смесительную колонну. В частности это предпочтительно в том случае, если не предусмотрена вдувная турбина, как разъяснялось уже ранее. Тем не менее, в определенных случаях может быть также предусмотрена как вдувная турбина, так и турбина смесительной колонны. Если предусмотрена турбина смесительной колонны, то не сжатый дополнительно и охлажденный воздух может также полностью подводиться во вторую разделительную колонну.Then, air with a reduced pressure in the turbine of the mixing column can be introduced at the pressure of the mixing column into the mixing column. This is particularly advantageous if an inflatable turbine is not provided, as previously explained. However, in certain cases, an inflatable turbine or a mixing column turbine may also be provided. If a turbine for the mixing column is provided, then not additionally compressed and cooled air can also be completely supplied to the second separation column.

Другими словами могут быть предусмотрены варианты способа, в которых альтернативно относительно друг друга или в каждом случае в подходящей комбинации:In other words, process variants may be provided in which, alternatively relative to each other, or in each case in a suitable combination:

- охлажденный воздух со вторым разделительным давлением и/или с давлением смесительной колонны подготавливается посредством сжатия в основном компрессоре и последующего охлаждения в теплообменнике,- chilled air with a second separation pressure and / or with the pressure of the mixing column is prepared by compression in the main compressor and subsequent cooling in the heat exchanger,

- охлажденный воздух с давлением смесительной колонны подготавливается посредством сжатия в основном компрессоре, последующего дополнительного сжатия в дополнительном компрессоре, последующего охлаждения в теплообменнике и последующего расширения (понижения давления) в расширительной машине, или- cooled air with the pressure of the mixing column is prepared by compression in the main compressor, subsequent additional compression in the secondary compressor, subsequent cooling in the heat exchanger and subsequent expansion (pressure reduction) in the expansion machine, or

- охлажденный воздух с первым разделительным давлением подготавливается посредством сжатия в основном компрессоре, последующего дополнительного сжатия в дополнительном компрессоре и последующего охлаждения в теплообменнике.- chilled air with a first separation pressure is prepared by compression in the main compressor, subsequent additional compression in the additional compressor and subsequent cooling in the heat exchanger.

Вместо снабжаемой охлажденным воздухом вдувной турбины и/или турбины смесительной колонны может также использоваться так называемая PGAN-турбина. Для этого содержащий азот головной продукт может оттягиваться в газообразном состоянии из первой разделительной колоны, нагреваться в основном теплообменнике до 130-200 К, а затем этот головной продукт, выполняя работу, может понижать свое давление (расширяться) в так называемой PGAN-турбине, например, приблизительно с 5,3 до приблизительно 1,1 бар.Instead of a blown turbine and / or turbine of the mixing column supplied with chilled air, a so-called PGAN turbine can also be used. For this, the nitrogen-containing head product can be drawn off in a gaseous state from the first separation column, heated in the main heat exchanger to 130-200 K, and then this head product, while working, can lower its pressure (expand) in the so-called PGAN turbine, for example from about 5.3 to about 1.1 bar.

По сравнению с обычными способами, в которых используются турбины смесительных колонн, благодаря соответствующим изобретению мерам возникает экономия энергии до 5%, по сравнению с обычными способами, в которых используются продувные турбины, возникает экономия энергии до 10%. Как уже разъяснялось, эти преимущества возникают, в том числе, благодаря использованию низкого второго разделительного давления, которое, в свою очередь, может использоваться благодаря предложенному согласно изобретению охлаждению головной фракции второй разделительной колонны нижним продуктом смесительной колонны.Compared to conventional methods that use mixing column turbines, up to 5% energy savings result from measures according to the invention, energy savings of up to 10% occur compared to conventional methods that use purge turbines. As already explained, these advantages arise, inter alia, due to the use of a low second separation pressure, which, in turn, can be used due to the cooling of the head fraction of the second separation column according to the invention with the lower product of the mixing column.

Таким образом, подводя итог, может быть предпочтительно предусмотрено подготавливать охлажденный воздух со вторым разделительным давлением и/или с давлением смесительной колонны посредством сжатия в основном компрессоре и охлаждения в теплообменнике. Это можно очень просто осуществлять в тех случаях, в которых второе разделительное давление соответствует давлению смесительной колонны, так как тем самым сжатый до соответствующего давления поток воздуха должен разделяться лишь на частичные потоки. Однако альтернативно охлажденный воздух с давлением смесительной колонны может также подготавливаться посредством сжатия в основном компрессоре, дополнительного сжатия в дополнительном компрессоре, охлаждения в теплообменнике и расширения (понижения давления) в расширительной машине, а именно в разъясненной турбине смесительной колонны. Преимущества этого варианта осуществления заключаются в более гибком производстве холода. Кроме того, при этом смесительная колонна может также эксплуатироваться при давлении смесительной колонны, которое в определенном объеме отличается от второго разделительного давления. Так как давление смесительной колонны, по существу, соответствует давлению выдачи произведенного в смесительной колонне продукта кислорода, то в этом случае также возникает возможность более гибкой регулировки. Вследствие этого смесительная колонна может эксплуатироваться при более низком давлении смесительной колонны. Наконец охлажденный воздух с первым разделительным давлением предпочтительно подготавливается посредством сжатия в основном компрессоре и в дополнительном компрессоре и посредством последующего охлаждения.Thus, in summary, it may be preferable to prepare the cooled air with a second separation pressure and / or with the pressure of the mixing column by compression in the main compressor and cooling in the heat exchanger. This can be very simple to carry out in those cases in which the second separation pressure corresponds to the pressure of the mixing column, since thereby the air stream compressed to the appropriate pressure should be divided only into partial flows. However, alternatively, cooled air with the pressure of the mixing column can also be prepared by compression in the main compressor, additional compression in the additional compressor, cooling in the heat exchanger and expansion (pressure reduction) in the expansion machine, namely in the clarified turbine of the mixing column. The advantages of this embodiment are more flexible production of cold. In addition, the mixing column can also be operated at a pressure of the mixing column, which in a certain volume differs from the second separation pressure. Since the pressure of the mixing column essentially corresponds to the discharge pressure of the oxygen product produced in the mixing column, in this case also the possibility of more flexible adjustment. As a result, the mixing column can be operated at a lower pressure of the mixing column. Finally, the cooled air with a first separation pressure is preferably prepared by compression in the main compressor and in the secondary compressor and by subsequent cooling.

Как уже разъяснялось, в обычных способах смесительной колонны подведенный в смесительную колонну насыщенный кислородом жидкий поток получается вследствие того, что из полученной в разделительной колонне обогащенной кислородом нижней фракции в дальнейшей разделительной колонне, например в разделительной колонне низкого давления, насыщенная кислородом нижняя фракции осаждается и извлекается из разделительной колонны. В рамках же предложенного здесь способа при этом предпочтительно используется обогащенная кислородом нижняя фракция первой и/или второй разделительной колонны, в частности обеих. Насыщенная кислородом нижняя фракция осаждается в уже упомянутой третьей разделительной колонне. Отсюда возникает разъясненная экономия. При этом третье разделительное давление предпочтительно, по меньшей мере, на 2 бар ниже первого и/или второго разделительного давления.As already explained, in conventional mixing column processes, an oxygen-saturated liquid stream introduced into the mixing column is obtained due to the fact that from the bottom fraction obtained in the separation column enriched with oxygen in a further separation column, for example in a low-pressure separation column, the oxygen-saturated lower fraction is deposited and recovered from the separation column. In the framework of the method proposed here, the oxygen fraction enriched in the lower fraction of the first and / or second separation column, in particular both, is preferably used. The oxygenated lower fraction is precipitated in the already mentioned third separation column. This gives rise to clarified savings. In this case, the third separation pressure is preferably at least 2 bar lower than the first and / or second separation pressure.

В третью разделительную колонну предпочтительно может также вдуваться охлажденный воздух, который был сжат до давления выше третьего разделительного давления. Для этого используется уже разъясненная вдувная турбина.Chilled air that has been compressed to a pressure above the third separation pressure may also preferably be blown into the third separation column. For this, an already explained blowing turbine is used.

Соответствующая изобретению установка для разделения воздуха приспособлена для осуществления способа, который был разъяснен ранее, и имеет соответствующие средства.The air separation apparatus according to the invention is adapted to carry out a method which has been explained previously and has appropriate means.

В частности средства, которые выполнены для того, чтобы охлаждать обогащенную азотом головную фракцию второй разделительной колонны нижней фракцией смесительной колонны, включают в себя при этом дефлегматор второй разделительной колонны, который выполнен в виде конденсатора-испарителя, через камеру сжижения которого может проходить обогащенная азотом головная фракция, и испарительная камера которого может охлаждаться нижней фракцией смесительной колонны, и в котором нижняя фракция смесительной колонны находится в жидком виде.In particular, the means which are made in order to cool the nitrogen fraction of the second separation column head with the lower fraction of the mixing column include the reflux condenser of the second separation column, which is made in the form of a condenser-evaporator, through which the nitrogen-rich head can pass through the liquefaction chamber fraction, and the evaporation chamber of which can be cooled by the lower fraction of the mixing column, and in which the lower fraction of the mixing column is in liquid form.

В соответствующей установке смесительная колонна предпочтительно расположена выше второй разделительной колонны. Это создает условия для наиболее компактной конструкции соответствующих установок для разделения воздуха. Под расположением "выше" при этом подразумевается то, что проекции смесительной колонны и второй разделительной колонны на горизонтальную плоскость, по меньшей мере, частично пересекаются. При этом горизонтальная плоскость соответствует плоскости, перпендикулярной к продольной оси соответствующих колонн. Во время эксплуатации продольная ось направлена перпендикулярно к поверхности земли.In a suitable installation, the mixing column is preferably located above the second separation column. This creates the conditions for the most compact design of the respective air separation plants. An arrangement “above” means here that the projections of the mixing column and the second separation column onto the horizontal plane at least partially intersect. The horizontal plane corresponds to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the respective columns. During operation, the longitudinal axis is directed perpendicular to the surface of the earth.

Кроме того, в рамках данного изобретения смесительная колонна и вторая разделительная колонна предпочтительно выполнены вместе в виде состоящей из одной части колонны. Состоящая из одной части колонна окружена общей металлической оболочкой, которая охватывает соответствующие части колонны и внутри которой части колонны могут быть предусмотрены в отсеках. Примером выполненной за одно целое колонны с двумя частями колонны является классическая сдвоенная колонна Линде с разделительной колонной высокого и низкого давления. Таким образом, смесительная колонна и вторая разделительная колонна в рамках данного изобретения могут также образовывать сдвоенную колонну.In addition, in the framework of the present invention, the mixing column and the second separation column are preferably made together in the form of a one-part column. The column consisting of one part is surrounded by a common metal shell, which covers the corresponding parts of the column and within which parts of the column can be provided in compartments. An example of a single-column column with two column sections is the classic twin Linde column with a high and low pressure separation column. Thus, the mixing column and the second separation column in the framework of this invention can also form a double column.

Дефлегматор второй разделительной колонны предпочтительно расположен внутри или ниже смесительной колонны в соответствующей, состоящей из одной части колонне (соответственно в расположенном внутри основном конденсаторе сдвоенной колонны Линде).The dephlegmator of the second separation column is preferably located inside or below the mixing column in a corresponding one-part column (respectively, in the main Linda double column condenser located inside).

Далее изобретение разъясняется более подробно, ссылаясь на приложенный чертеж, который показывает предпочтительный вариант осуществления изобретения.The invention is further explained in more detail with reference to the attached drawing, which shows a preferred embodiment of the invention.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖАBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Фиг. 1 показывает на схематичном изображении установку для разделения воздуха согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления изобретения.FIG. 1 shows in a schematic illustration an air separation apparatus according to a most preferred embodiment of the invention.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

На Фиг. 1 установка для разделения воздуха изображена согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления изобретения и в целом обозначена ссылочной позицией 10. На Фиг. 1 использованные в каждом случае в определенных трубопроводах значения давления указаны в пунктирных рамках. Эти значения давления представляют собой лишь неограничительные примерные значения. Используемые в соответствующей установке 10 для разделения воздуха значения давления и диапазоны значений были разъяснены ранее.In FIG. 1, an air separation apparatus is depicted according to a most preferred embodiment of the invention and is generally indicated by 10. In FIG. 1 the pressure values used in each case in certain pipelines are indicated in dotted lines. These pressure values are only non-limiting approximate values. The pressure values and ranges of values used in the respective air separation unit 10 have been explained previously.

Среди прочего к установке 10 для разделения воздуха через трубопровод a и трубопровод b подводится сжатый и очищенный воздух AIR. Сжатие и очистка осуществляются известным образом, например в основном компрессоре, перед которым подключены фильтрующие установки, а за которым подключены воздухоочистители или адсорбционные устройства. Соответствующая установка 10 для разделения воздуха может эксплуатироваться с использованием основных и дополнительных компрессоров, так что подведенный воздух AIR может подготавливаться с различным давлением, например в данном случае 5,6 бар в трубопроводе a и 4,4 бар в трубопроводе b.Among other things, compressed and purified AIR air is supplied to the air separation unit 10 through line a and line b. Compression and cleaning are carried out in a known manner, for example, in the main compressor, before which filter units are connected, and behind which are connected air purifiers or adsorption devices. The corresponding air separation unit 10 can be operated using primary and secondary compressors, so that the supplied AIR air can be prepared at different pressures, for example, 5.6 bar in line a and 4.4 bar in line b.

Подведенный по трубопроводу a в установку 10 воздух подается в теплообменник E1 и охлаждается в нем. Одна часть этого воздуха может извлекаться из теплообменника E1 по трубопроводу c на холодном конце, а другая часть этого воздуха по трубопроводу d при промежуточной температуре. Воздух ввиду охлаждения и ввиду потерь давления находится в трубопроводах c и d в каждом случае при давлении, которое немного ниже, чем давление в трубопроводе a.The air supplied through line a to unit 10 is supplied to and cooled in heat exchanger E1. One part of this air can be extracted from the heat exchanger E1 through pipe c at the cold end, and the other part of this air through pipe d at an intermediate temperature. Air, due to cooling and due to pressure losses, is in pipelines c and d in each case at a pressure that is slightly lower than the pressure in piping a.

Давление в трубопроводе c соответствует разделительному давлению в первой разделительной колонне S1 и составляет в изображенном примере 5,4 бар. Соответствующий воздух подводится по трубопроводу c в нижнюю область первой разделительной колонны S1. В ней подведенный воздух известным образом может разделяться на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию.The pressure in line c corresponds to the separation pressure in the first separation column S1 and is 5.4 bar in the illustrated example. Corresponding air is supplied via line c to the lower region of the first separation column S1. In it, the supplied air can be separated in a known manner into the nitrogen-rich head fraction and the oxygen-rich lower fraction.

По трубопроводу d воздух, извлеченный при промежуточной температуре из теплообменника E1, может подаваться в расширительную машину X1, которая соединена с преобразователем энергии B, например, с масляным тормозом. Расширенный соответствующим образом воздух выходит из расширительной машины X1 по трубопроводу e.By duct d, the air extracted at an intermediate temperature from the heat exchanger E1 can be supplied to an expansion machine X1, which is connected to an energy converter B, for example, an oil brake. Properly expanded air exits expansion machine X1 via line e.

Подведенный по трубопроводу b в установку 10 воздух также подается в теплообменник E1 и охлаждается в нем. Этот воздух через трубопровод f при давлении, которое также немного понижено по сравнению с давлением в трубопроводе b, например при 4,3 бар, может подводиться одной своей частью по трубопроводу f в нижнюю область второй разделительной колонны S2, а другой своей частью по трубопроводу g в нижнюю область смесительной колонны M.The air supplied via line b to the installation 10 is also supplied to and cooled in the heat exchanger E1. This air through line f at a pressure that is also slightly lower than the pressure in line b, for example at 4.3 bar, can be supplied with one part along line f to the lower region of the second separation column S2, and the other part along line g to the lower region of the mixing column M.

Вторая разделительная колонна S2 и смесительная колонна M могут быть также выполнены в виде единого конструктивного блока (состоящей из одной части колонны). Вторая разделительная колонна S2 и смесительная колонна эксплуатируются в представленном примере при давлении в 4,3 бар.The second separation column S2 and the mixing column M can also be made in the form of a single structural unit (consisting of one part of the column). The second separation column S2 and the mixing column are operated in the example shown at a pressure of 4.3 bar.

В смесительную колонну M по трубопроводу h насыщенный кислородом жидкий поток подводится в верхней области и направляется навстречу подведенному по трубопроводу g воздуху при давлении смесительной колонны. Благодаря интенсивному контакту воздуха из трубопровода g и насыщенного кислородом жидкого потока из трубопровода h часть азота в воздухе переходит в насыщенный кислородом жидкий поток. Насыщенный кислородом жидкий поток испаряется, а воздух сжижается, одновременно в определенном объеме обогащается кислородом и осаждается в виде нижней фракции смесительной колонны в нижней области смесительной колонны M. Из нижней области смесительной колонны M нижняя фракция смесительной колонны может извлекаться по трубопроводам i и k.The oxygen-saturated liquid stream is introduced into the mixing column M via the pipe h in the upper region and is directed towards the air supplied via the pipe g at the pressure of the mixing column. Due to the intense contact of air from the pipeline g and oxygen-saturated liquid stream from the pipeline h, part of the nitrogen in the air passes into the oxygen-saturated liquid stream. The oxygen-saturated liquid stream evaporates and the air liquefies, simultaneously enriched in oxygen in a certain volume and precipitated in the form of the lower fraction of the mixing column in the lower region of the mixing column M. From the lower region of the mixing column M, the lower fraction of the mixing column can be extracted via pipelines i and k.

По трубопроводу i нижняя фракция смесительной колонны может подводиться через не изображенный клапан в находящуюся под ним испарительную камеру дефлегматора E2 второй разделительной колонны S2, который выполнен в виде конденсатора-испарителя. Через камеру сжижения дефлегматора E2 по системе I трубопроводов может проходить обогащенная азотом головная фракция из второй разделительной колонны S2. Одна часть конденсата, полученного в камере сжижения дефлегматора E2, может направляться в виде обратного потока во вторую разделительную колонну S2, а другая часть этого конденсата может подаваться по трубопроводу m в выполненный в виде переохладителя теплообменник E3 и затем по трубопроводу n подводиться в верхнюю область третьей разделительной колонны S3. Третья разделительная колонна S3 выполнена в виде разделительной колонны низкого давления.Through pipeline i, the lower fraction of the mixing column can be fed through a valve (not shown) into the evaporation chamber of the reflux condenser E2 of the second separation column S2, which is made in the form of a condenser-evaporator. Through the liquefaction chamber of the reflux condenser E2 through the piping system I, a nitrogen fraction enriched in nitrogen from the second separation column S2 can pass. One part of the condensate obtained in the liquefaction chamber of the reflux condenser E2 can be sent as a return flow to the second separation column S2, and the other part of this condensate can be supplied via pipeline m to the heat exchanger E3 made as a subcooler and then through pipeline n to the upper region of the third separation column S3. The third separation column S3 is made in the form of a low pressure separation column.

Часть нижней фракции смесительной колонны в трубопроводе k также проходит через теплообменник E3 и затем по трубопроводу o может подводиться на определенной высоте в третью разделительную колонну S3. Испаренная часть нижней фракции смесительной колонны, использованная для охлаждения дефлегматора E2, также может подаваться по трубопроводу p в третью разделительную колонну S3. Так как испарительная камера дефлегматора E2 эксплуатируется при давлении испарительной камеры, которое находится между давлением смесительной колонны, при котором эксплуатируется смесительная колонна M, и третьим разделительным давлением, при котором эксплуатируется третья разделительная колонна S3, текучая среда из испарительной камеры дефлегматора E2 может перетекать в третью разделительную колонну S3 без дополнительных мероприятий.A part of the lower fraction of the mixing column in the pipe k also passes through the heat exchanger E3 and then through the pipe o can be supplied at a certain height to the third separation column S3. The evaporated portion of the bottom fraction of the mixing column used to cool the reflux condenser E2 can also be piped to the third separation column S3. Since the evaporation chamber of the reflux condenser E2 is operated at a pressure of the evaporation chamber which is between the pressure of the mixing column at which the mixing column M is operated and the third separation pressure at which the third separation column S3 is operated, the fluid from the evaporation chamber of the reflux condenser E2 can flow into the third S3 separation column without additional measures.

На головной стороне смесительной колонны M по трубопроводу q и через клапан V1 может извлекаться газообразный, насыщенный кислородом поток, который получен посредством испарения жидкого, насыщенного кислородом потока из трубопровода h и посредством взаимодействия с воздухом из трубопровода g. Газообразный, насыщенный кислородом поток нагревается в теплообменнике E1 и через клапан V2 при давлении, например в 4,0 бар, выдается в виде газообразного продукта GOX кислорода. Другая часть жидкого, насыщенного кислородом потока может выдаваться через клапан V3 в виде промывочной фракции LOX. Эта выдача осуществляется в незначительном объеме, тем самым жидкий кислород не является продуктом соответствующей установки 10 для разделения воздуха. Извлечение жидкого кислорода служит, прежде всего, для удаления содержащихся в нем компонентов, таких как метан.On the head side of the mixing column M, a gaseous, oxygenated stream can be extracted through line q and through valve V1, which is obtained by vaporizing a liquid, oxygenated stream from line h and by interacting with air from line g. The gaseous, oxygenated stream is heated in the heat exchanger E1 and is discharged through the valve V2 at a pressure of, for example, 4.0 bar, as the gaseous product of oxygen GOX. Another portion of the liquid, oxygenated stream may be discharged through valve V3 as a LOX wash fraction. This issue is carried out in a small volume, thus liquid oxygen is not a product of the corresponding installation 10 for air separation. Extraction of liquid oxygen is primarily used to remove components contained in it, such as methane.

Обогащенная кислородом нижняя фракция из второй разделительной колонны S2 может извлекаться по трубопроводу r, охлаждаться в теплообменнике E3 и подводиться по трубопроводу s и через клапан V4 в третью разделительную колонну S3.The oxygen-enriched bottom fraction from the second separation column S2 can be removed via line r, cooled in the heat exchanger E3 and fed via line s and through valve V4 to the third separation column S3.

Из первой разделительной колонны S1 обогащенная азотом головная фракция может извлекаться, при помощи системы t трубопроводов частично конденсироваться в теплообменнике E4 и снова направляться в жидком виде в первую разделительную колонну S1. Теплообменник E4 выполнен в виде дефлегматора и охлаждается жидкой, насыщенной кислородом нижней фракцией третьей разделительной колонны S3.From the first separation column S1, the nitrogen-rich head fraction can be extracted, partially condensed in the heat exchanger E4 using a system of pipelines t and again sent in liquid form to the first separation column S1. The heat exchanger E4 is made in the form of a reflux condenser and is cooled by a liquid, oxygen-saturated lower fraction of the third separation column S3.

Другая часть обогащенной азотом головной фракции может извлекаться из первой разделительной колонны S1 по трубопроводу u, проводиться через теплообменник E1 и выдаваться через клапан V5 в виде продувочного газа SG.Another portion of the nitrogen-rich overhead fraction can be removed from the first separation column S1 via conduit u, conducted through a heat exchanger E1, and discharged through valve V5 as purge gas SG.

Обогащенная кислородом нижняя фракция может извлекаться из первой разделительной колонны S1 по трубопроводу v, проводиться через теплообменник E3 и вместе с насыщенной кислородом нижней фракцией из второй разделительной колонны S2 подводиться по трубопроводу s в третью разделительную колонну S3. Другая фракция может извлекаться из первой разделительной колонны по трубопроводу w и после прохождения через теплообменник E3 подводиться по разъясненному трубопроводу n также в третью разделительную колонну S3.The oxygen-enriched bottom fraction can be removed from the first separation column S1 via line v, conducted through a heat exchanger E3, and together with the oxygen-saturated lower fraction from the second separation column S2, fed via line s to the third separation column S3. Another fraction can be removed from the first separation column through the pipe w and after passing through the heat exchanger E3 to be fed through the explained pipe n also to the third separation column S3.

В третьей разделительной колонне S3 из обогащенной кислородом нижней фракции из первой и второй разделительной колонны S1, S2 и с использованием других подведенных потоков выделяется насыщенная кислородом нижняя фракция. Расширенный при помощи расширительной машины X1 воздух из трубопровода e также подводится (вдувается) в третью разделительную колонну.In the third separation column S3, the oxygen-saturated lower fraction is separated from the first oxygen enriched bottom fraction from the first and second separation columns S1, S2 and using other supplied flows. The air expanded by the expansion machine X1 from the pipeline e is also introduced (blown) into the third separation column.

Насыщенная кислородом нижняя фракция может извлекаться по трубопроводу x и при помощи насоса P1 подаваться в теплообменник E3. После состоявшегося там первого нагрева насыщенная кислородом нижняя фракция может подаваться по трубопроводу y в теплообменник E1, дополнительно там нагреваться и, наконец, подводиться по разъясненному трубопроводу h в верхнюю область смесительной колонны M.The oxygenated bottom fraction can be removed via line x and pumped to heat exchanger E3 using pump P1. After the first heating there, the oxygen-saturated lower fraction can be supplied via pipe y to the heat exchanger E1, additionally heated there and finally fed via the explained pipe h to the upper region of the mixing column M.

По трубопроводу z с головной стороны третьей разделительной колонны газообразная фракция может оттягиваться, нагреваться теплообменниками E3 и E1 и выводиться из установки 10 для разделения воздуха. Эта фракция может использоваться в находящейся выше по технологической цепочке очистке воздуха и/или может выдаваться в атмосферу ATM.Through the pipeline z from the head side of the third separation column, the gaseous fraction can be drawn off, heated by heat exchangers E3 and E1 and removed from the air separation unit 10. This fraction can be used in the upstream air purification process and / or can be emitted to the ATM atmosphere.

Как уже упоминалось, воздух может подводиться в смесительную колонну M также при помощи расширительной машины, обозначаемой в этом случае как турбина смесительной колонны. Она может быть предусмотрена дополнительно или альтернативно к расширительной машине X1, которая обозначается также как вдувная турбина.As already mentioned, air can also be introduced into the mixing column M using an expansion machine, which in this case is referred to as the turbine of the mixing column. It can be provided in addition or alternatively to the expansion machine X1, which is also referred to as an inflatable turbine.

Claims (20)

1. Способ разделения воздуха (AIR), при котором охлажденный воздух (AIR) при первом разделительном давлении в первой разделительной колонне (S1) разделяют на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию, причем дополнительный охлажденный воздух (AIR) в смесительной колонне (M) при давлении смесительной колонны сжижают с получением нижней фракции смесительной колонны посредством прямого теплообмена с жидким, насыщенным кислородом, потоком, который получают по меньшей мере частично из обогащенной кислородом нижней фракции из первой разделительной колонны (S1), отличающийся тем, что дополнительный охлажденный воздух (AIR) во второй разделительной колонне (S2) при втором разделительном давлении так же разделяют на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию, причем обогащенную азотом головную фракцию второй разделительной колонны (S2) охлаждают по меньшей мере частично нижней фракцией из смесительной колонны (M), благодаря тому что обогащенную азотом головную фракцию второй разделительной колонны (S2) проводят по меньшей мере частично через камеру сжижения дефлегматора (E2) второй разделительной колонны (S2), который выполнен в виде конденсатора-испарителя, испарительную камеру которого эксплуатируют при давлении испарительной камеры, которое находится между давлением смесительной колонны и третьим разделительным давлением, при котором получают жидкий, насыщенный кислородом, поток в третьей разделительной колонне (S3), и в который в жидком виде при давлении испарительной камеры подводят по меньшей мере часть нижней фракции из смесительной колонны (M), причем в качестве первого разделительного давления используют давление, которое по меньшей мере на 0,5 бар выше, чем давление, которое используют в качестве второго разделительного давления.1. The method of separation of air (AIR), in which the cooled air (AIR) at the first separation pressure in the first separation column (S1) is divided into a nitrogen-enriched head fraction and an oxygen-enriched lower fraction, with additional cooled air (AIR) in the mixing column ( M) when the pressure of the mixing column is liquefied to obtain the lower fraction of the mixing column by direct heat exchange with a liquid, oxygen-saturated stream, which is obtained at least partially from the oxygen-rich bottom fractions from the first separation column (S1), characterized in that the additional cooled air (AIR) in the second separation column (S2) at the second separation pressure is also divided into a nitrogen-enriched head fraction and an oxygen-enriched lower fraction, the second enriched head fraction being nitrogen the separation column (S2) is cooled at least partially by the lower fraction from the mixing column (M), due to the fact that the nitrogen-rich head fraction of the second separation column (S2) is carried out at least m partially through the liquefaction chamber of the reflux condenser (E2) of the second separation column (S2), which is made in the form of a condenser-evaporator, the evaporation chamber of which is operated at the pressure of the evaporation chamber, which is between the pressure of the mixing column and the third separation pressure, at which liquid saturated oxygen, a stream in the third separation column (S3), and into which at least a portion of the lower fraction from the mixing column (M) is supplied in liquid form at the pressure of the evaporation chamber, as a first separation pressure, a pressure which is at least 0.5 bar higher than the pressure which is used as the second separation pressure. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве первого разделительного давления используют давление, которое по меньшей мере на 1 бар выше, чем давление, которое используют в качестве второго разделительного давления.2. The method according to p. 1, characterized in that as the first separation pressure use a pressure that is at least 1 bar higher than the pressure that is used as the second separation pressure. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве второго разделительного давления используют давление, которое отличается максимум на 0,5 бар от давления, которое используют в качестве давления смесительной колонны.3. The method according to p. 2, characterized in that as the second separation pressure using a pressure that differs by a maximum of 0.5 bar from the pressure that is used as the pressure of the mixing column. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве третьего разделительного давления используют давление, которое по меньшей мере на 2 бар ниже давления, которое используют в качестве первого и/или второго разделительного давления.4. The method according to p. 3, characterized in that as the third separation pressure use a pressure that is at least 2 bar lower than the pressure that is used as the first and / or second separation pressure. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве давления испарительной камеры используют давление, которое максимум на 0,5 бар выше, чем давление, которое используют в качестве третьего разделительного давления.5. The method according to p. 4, characterized in that as the pressure of the evaporation chamber using a pressure that is a maximum of 0.5 bar higher than the pressure that is used as the third separation pressure. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соответственно охлажденный воздух (AIR) подготавливают с первым разделительным давлением, вторым разделительным давлением и давлением смесительной колонны и подводят в первую разделительную колонну (S1), вторую разделительную колонну (S2) и смесительную колонну (M).6. The method according to p. 1, characterized in that, respectively, cooled air (AIR) is prepared with a first separation pressure, a second separation pressure and the pressure of the mixing column and is fed into the first separation column (S1), the second separation column (S2) and the mixing column (M). 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что насыщенный кислородом жидкий поток получают благодаря тому, что из обогащенной кислородом нижней фракции первой и/или второй разделительной колонны (S1, S2) в третьей разделительной колонне (S3) при третьем разделительном давлении насыщенную кислородом нижнюю фракцию отделяют и извлекают из третьей разделительной колонны (S3).7. The method according to p. 6, characterized in that the oxygenated liquid stream is obtained due to the fact that from the oxygen-enriched bottom fraction of the first and / or second separation column (S1, S2) in the third separation column (S3) at the third separation pressure with oxygen, the lower fraction is separated and recovered from the third separation column (S3). 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что воздух (AIR), который был сжат и охлажден до давления выше третьего разделительного давления, по меньшей мере в одной расширительной машине (X1) понижает свое давление до третьего разделительного давления, и его подводят в третью разделительную колонну (S3).8. The method according to p. 7, characterized in that the air (AIR), which was compressed and cooled to a pressure above the third separation pressure, in at least one expansion machine (X1) lowers its pressure to the third separation pressure, and it is brought into a third separation column (S3). 9. Установка (10) для разделения воздуха, выполненная для осуществления способа по любому из пп. 1-8, включающая в себя:9. Installation (10) for air separation, made to implement the method according to any one of paragraphs. 1-8, including: - первую разделительную колонну (S1), выполненную с возможностью разделения охлажденного воздуха (AIR) при первом разделительном давлении по меньшей мере на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию,- a first separation column (S1) configured to separate chilled air (AIR) at a first separation pressure at least into a nitrogen-rich head fraction and an oxygen-enriched lower fraction, - смесительную колонну (M), выполненную с возможностью сжижения дополнительного охлажденного воздуха (AIR) при давлении смесительной колонны с получением нижней фракции смесительной колонны посредством прямого теплообмена с жидким насыщенным кислородом потоком,- a mixing column (M) configured to liquefy additional cooled air (AIR) at a pressure of the mixing column to obtain a lower fraction of the mixing column by direct heat exchange with a liquid saturated oxygen stream, - вторую разделительную колонну (S2), которая имеет дефлегматор (E2), выполненный в виде конденсатора-испарителя, и которая выполнена с возможностью разделения дополнительного охлажденного воздуха (AIR) при втором разделительном давлении также по меньшей мере на обогащенную азотом головную фракцию и обогащенную кислородом нижнюю фракцию, - a second separation column (S2), which has a reflux condenser (E2) made in the form of a condenser-evaporator, and which is configured to separate additional cooled air (AIR) at the second separation pressure also at least into the nitrogen-rich head fraction and enriched with oxygen lower fraction отличающаяся тем, что включает в себяcharacterized in that it includes - третью разделительную колонну (S3), выполненную с возможностью получения жидкого, насыщенного кислородом потока при третьем разделительном давлении по меньшей мере частично из обогащенной кислородом нижней фракции из первой разделительной колонны (S1),a third separation column (S3) configured to produce a liquid, oxygenated stream at the third separation pressure, at least partially from the oxygen-enriched bottom fraction from the first separation column (S1), - причем предусмотрены средства, выполненные с возможностью охлаждения обогащенной азотом головной фракции второй разделительной колонны (S2) по меньшей мере частично при помощи нижней фракции из смесительной колонны (M), благодаря тому, что эти средства:- moreover, means are provided that are capable of cooling the nitrogen fraction of the head fraction of the second separation column (S2) at least partially by means of the lower fraction from the mixing column (M), due to the fact that these means: проводят обогащенную азотом головную фракцию второй разделительной колонны (S2) по меньшей мере частично через камеру сжижения дефлегматора (E2) второй разделительной колонны (S2), conducting the nitrogen-rich head fraction of the second separation column (S2) at least partially through the liquefaction chamber of the reflux condenser (E2) of the second separation column (S2), эксплуатируют испарительную камеру дефлегматора (E2) при давлении испарительной камеры, которое находится между давлением смесительной колонны и третьим разделительным давлением, иoperating the vapor chamber of the reflux condenser (E2) at a vapor pressure which is between the pressure of the mixing column and the third separation pressure, and подводят в испарительную камеру дефлегматора (E2) в жидком виде при давлении испарительной камеры по меньшей мере часть нижней фракции из смесительной колонны (M),at least a portion of the bottom fraction from the mixing column (M) is fed into the evaporation chamber of the reflux condenser (E2) in liquid form at the pressure of the evaporation chamber; - причем предусмотрены средства, выполненные с возможностью использования в качестве первого разделительного давления давление, которое по меньшей мере на 0,5 бар выше, чем давление, которое используют в качестве второго разделительного давления.- moreover, means are provided that are capable of using as the first separation pressure a pressure that is at least 0.5 bar higher than the pressure that is used as the second separation pressure. 10. Установка (10) для разделения воздуха по п. 9, отличающаяся тем, что смесительная колонна (M) выполнена вместе со второй разделительной колонной (S2) в виде состоящей из одной части колонны и/или смесительная колонна (M) расположена выше второй разделительной колонны (S2).10. Installation (10) for air separation according to claim 9, characterized in that the mixing column (M) is made together with the second separation column (S2) in the form of a column consisting of one part and / or the mixing column (M) is located above the second separation columns (S2).
RU2015120813A 2012-11-02 2013-10-31 Method of low-temperature separation of air in plant for air separation and plant for air separation RU2641766C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012021694.7A DE102012021694A1 (en) 2012-11-02 2012-11-02 Process for the cryogenic separation of air in an air separation plant and air separation plant
DE102012021694.7 2012-11-02
EP12008101 2012-12-04
EP12008101.3 2012-12-04
PCT/EP2013/003289 WO2014067662A2 (en) 2012-11-02 2013-10-31 Process for the low-temperature separation of air in an air separation plant and air separation plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015120813A RU2015120813A (en) 2016-12-27
RU2641766C2 true RU2641766C2 (en) 2018-01-22

Family

ID=57759291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015120813A RU2641766C2 (en) 2012-11-02 2013-10-31 Method of low-temperature separation of air in plant for air separation and plant for air separation

Country Status (3)

Country Link
BR (1) BR112015009379A2 (en)
ES (1) ES2834478T3 (en)
RU (1) RU2641766C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778193C2 (en) * 2018-04-19 2022-08-15 Линде Акциенгезельшафт Method for cryogenic air separation and air separation installation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU739316A1 (en) * 1977-08-22 1980-06-05 Предприятие П/Я А-3605 Method of segregating air
US4818262A (en) * 1985-07-15 1989-04-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air distillation process and plant
US5715706A (en) * 1993-04-30 1998-02-10 The Boc Group Plc Air separation
EP1139046B1 (en) * 2000-03-29 2004-04-21 Linde Aktiengesellschaft Process and device for producing high pressure oxygen product by cryogenic air separation
RU2360194C2 (en) * 2004-01-12 2009-06-27 Л`Эр Ликид, Сосьете Аноним А Директуар Э Консей Де Сюрвейянс Пур Л`Этюд Э Л`Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Method of air separation by low-pressure distillation and related device
DE102009002300A1 (en) * 2009-04-09 2010-10-14 Robert Bosch Gmbh Piezoelectric actuator, particularly actuator, particularly linear actuator for fuel injection valves, has actuator body which has multiple ceramic layers and multiple electrode layers that are arranged between ceramic layers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU739316A1 (en) * 1977-08-22 1980-06-05 Предприятие П/Я А-3605 Method of segregating air
US4818262A (en) * 1985-07-15 1989-04-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air distillation process and plant
US5715706A (en) * 1993-04-30 1998-02-10 The Boc Group Plc Air separation
EP1139046B1 (en) * 2000-03-29 2004-04-21 Linde Aktiengesellschaft Process and device for producing high pressure oxygen product by cryogenic air separation
RU2360194C2 (en) * 2004-01-12 2009-06-27 Л`Эр Ликид, Сосьете Аноним А Директуар Э Консей Де Сюрвейянс Пур Л`Этюд Э Л`Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Method of air separation by low-pressure distillation and related device
DE102009002300A1 (en) * 2009-04-09 2010-10-14 Robert Bosch Gmbh Piezoelectric actuator, particularly actuator, particularly linear actuator for fuel injection valves, has actuator body which has multiple ceramic layers and multiple electrode layers that are arranged between ceramic layers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778193C2 (en) * 2018-04-19 2022-08-15 Линде Акциенгезельшафт Method for cryogenic air separation and air separation installation
RU2783184C2 (en) * 2018-10-26 2022-11-09 Линде Гмбх Method for producing one or more air separation products and air separation unit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015120813A (en) 2016-12-27
BR112015009379A2 (en) 2017-07-04
ES2834478T3 (en) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101541742B1 (en) Method and device for low-temperature air separation
JP2909678B2 (en) Method and apparatus for producing gaseous oxygen under pressure
RU2387934C2 (en) Method to separate air into components by cryogenic distillation
US6530242B2 (en) Obtaining argon using a three-column system for the fractionation of air and a crude argon column
JP4728219B2 (en) Method and system for producing pressurized air gas by cryogenic distillation of air
US20080223075A1 (en) Process and Apparatus for the Separation of Air by Cryogenic Distillation
JPH11351738A (en) Method and system for producing high purity oxygen
JPH08233458A (en) Method and equipment for separating low-temperature air
US20090120128A1 (en) Low Temperature Air Fractionation with External Fluid
JPH07198249A (en) Method and equipment for separating air
US10222120B2 (en) Method and device for generating two purified partial air streams
EP1999422B1 (en) Cryogenic air separation system
JP2002235982A (en) Tri-tower type low air temperature rectifier system
US20090107177A1 (en) Process and device for low temperature air fractionation
IL288739B2 (en) Process and plant for low-temperature fractionation of air
TW554160B (en) Nitrogen generation
US20130047666A1 (en) Method and device for obtaining pressurized nitrogen and pressurized oxygen by low-temperature separation of air
JPH11325717A (en) Separation of air
KR20010049392A (en) Cryogenic distillation system for air separation
US10436507B2 (en) Process and apparatus for producing pressurized gaseous nitrogen by cryogenic separation of air
CA3122855A1 (en) Apparatus and method for separating air by cryogenic distillation
AU2013339789B2 (en) Process for the low-temperature separation of air in an air separation plant and air separation plant
RU2641766C2 (en) Method of low-temperature separation of air in plant for air separation and plant for air separation
RU2647297C2 (en) Method and plant for producing liquid and gaseous oxygenates by low-temperature air separation
EP1207362A1 (en) Process and apparatus for the production of low pressure gaseous oxygen