RU2741174C2 - Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха - Google Patents

Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха Download PDF

Info

Publication number
RU2741174C2
RU2741174C2 RU2019101433A RU2019101433A RU2741174C2 RU 2741174 C2 RU2741174 C2 RU 2741174C2 RU 2019101433 A RU2019101433 A RU 2019101433A RU 2019101433 A RU2019101433 A RU 2019101433A RU 2741174 C2 RU2741174 C2 RU 2741174C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
air
pipeline
product
stream
Prior art date
Application number
RU2019101433A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019101433A (ru
RU2019101433A3 (ru
Inventor
Пол Конг
Минх ПХАМ-ХОЙ
Венди ЙИП
Original Assignee
Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
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 US15/382,896 external-priority patent/US10302356B2/en
Priority claimed from US15/382,902 external-priority patent/US10267561B2/en
Application filed by Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод filed Critical Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Publication of RU2019101433A publication Critical patent/RU2019101433A/ru
Publication of RU2019101433A3 publication Critical patent/RU2019101433A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2741174C2 publication Critical patent/RU2741174C2/ru

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
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04836—Variable air feed, i.e. "load" or product demand during specified periods, e.g. during periods with high respectively low power costs
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/60—Details about pipelines, i.e. network, for feed or product distribution

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)

Abstract

Способ и устройство для получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха предусматривают этапы передачи потока очищенного и сжатого воздуха в холодильную камеру для криогенного разделения потока воздуха на продукт кислорода и азот с помощью системы колонн, отбора продукта кислорода при давлении продукта, доставки продукта кислорода при давлении доставки в трубопровод кислорода. Поток очищенного и сжатого воздуха находится под давлением подачи при попадании в систему колонн. Трубопровод кислорода имеет давление трубопровода. Осуществляют отслеживание давления трубопровода и уменьшение разности между давлением трубопровода и давлением доставки. Благодаря динамической работе энергосбережение может быть реализовано в случаях, в которых давление трубопровода отклоняется от своего наивысшего значения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Родственные заявки
Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США, серийный номер 62/356962, поданной 30 июня 2016 г., которая включена в полном объеме в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к способу и устройству для эффективного управления установкой для разделения воздуха, которая подает по меньшей мере один из своих продуктов на трубопровод.
Предпосылки изобретения
Установки для разделения воздуха разделяют атмосферный воздух на его основные составляющие: азот и кислород, а также иногда аргон, ксенон и криптон. Эти газы иногда называют воздушными газами.
Типичный процесс криогенного разделения воздуха может включать следующие этапы: (1) фильтрацию воздуха с целью удаления больших частиц, которые могут повредить главный воздушный компрессор; (2) сжатие предварительно профильтрованного воздуха в главном воздушном компрессоре и применение промежуточного охлаждения для конденсирования некоторого количества воды из сжатого воздуха; (3) пропускание потока сжатого воздуха через блок предварительной очистки для удаления остаточной воды и диоксида углерода; (4) охлаждение очищенного воздуха в теплообменнике путем непрямого теплообмена по отношению к технологическим потокам из колонны криогенной дистилляции; (5) расширение по меньшей мере части холодного воздуха для обеспечения охлаждения для системы; (6) введение холодного воздуха в колонну дистилляции для ректификации в ней; (7) сбор азота из верхней части колонны (как правило, в виде газа) и сбор кислорода из нижней части колонны в виде жидкости.
В определенных случаях блок разделения воздуха («ASU») может использоваться для снабжения одним из своих воздушных газов ближайшего трубопровода (например, трубопровода кислорода или азота) с целью снабжения одного или нескольких потребителей, которые не расположены непосредственно рядом с ASU. В типичном ASU, снабжающем локальный трубопровод, широко распространено использование технологической конфигурации, использующей цикл внутреннего сжатия (вакуумирования), что в случае трубопровода кислорода означает, что жидкий кислород, полученный из колонны более низкого давления, откачивается от низкого давления до давления, которое является более высоким, чем у трубопровода, и испаряется в теплообменнике, чаще всего относительно потока воздуха высокого давления, поступающего из воздушного бустер-компрессора («BAC») или из главного воздушного компрессора («MAC»). В контексте настоящего документа воздушный бустер-компрессор представляет собой вторичный воздушный компрессор, который расположен ниже по потоку от блока очистки, который используется для нагнетания части главного подвода воздуха для целей эффективного испарения потока жидкого кислорода продукта.
При нормальных условиях ASU, подающий кислород в трубопровод кислорода, предназначен для получения кислорода при постоянном давлении. Это связано с тем, что ASU работают наиболее эффективно при условиях установившегося состояния. Тем не менее, трубопроводы не работают при постоянных давлениях. Например, нередко случается, что трубопровод кислорода работает в диапазоне 400—600 индикаторных фунтов на квадратный дюйм (т. е. колебание давления составляет приблизительно 200 индикаторных фунтов на квадратный дюйм) в течение одного дня. Это может произойти в результате изменяемого потребительского спроса и/или изменяемого снабжения трубопровода.
В предшествующем уровне техники, известном до настоящего момента, обычным является проектирование ASU с возможностью обеспечения газообразного кислорода при постоянном давлении, которое выше наивысших давлений, предполагаемых для трубопровода. Для решения проблемы, связанной с колебанием давления трубопровода, обычным является понижение давления газообразного кислорода в регулирующем клапане, чтобы приблизительно соответствовать давлению трубопровода непосредственно перед введением газообразного кислорода в трубопровод. Тем не менее, этот способ страдает от неэффективности каждый раз, когда давление трубопровода ниже, чем расчетное давление ASU. Следовательно, было бы преимущественно предоставить способ и устройство, работающие более эффективно.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на способ и устройство, которое удовлетворяет по меньшей мере одну из этих потребностей.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение может включать способ регулирования давления (давлений) получения воздушных газов (например, азота и кислорода), чтобы соответствовать давлению трубопровода, тем самым уменьшая потребление электроэнергии, когда давление трубопровода понижается.
В одном варианте осуществления эта неэффективность может быть минимизирована путем проектирования оборудования, используемого в ASU (например, главный теплообменник, насос для жидкого кислорода («LOX»), BAC, MAC и т. д.), для получения достаточной гибкости, чтобы обеспечить возможность доставлять газообразный кислород («GOX») при различных уровнях давления на основе давления трубопровода. В другом варианте осуществления способ и устройство могут включать концепцию управления процессом для автоматического и непрерывного регулирования давления продукта GOX, поступающего из главного теплообменника, чтобы соответствовать давлению трубопровода.
В другом варианте осуществления, поскольку давление продукта GOX может регулироваться, чтобы соответствовать трубопроводу кислорода, давление нагнетания BAC может регулироваться, чтобы соответствовать кривой нагрева сжатого LOX. Специалистам в данной области техники также будет понятно, что если блок не использует BAC, то давление нагнетания MAC может регулироваться подобным образом.
В одном конкретном варианте осуществления устройство может содержать автоматический подпиточный клапан GOX трубопровода, который установлен на 100 %-ное открытие, где поток GOX контролируется посредством контроллера индикатора расхода («FIC»), который функционирует с возможностью осуществления изменения с помощью изменения скорости насоса LOX. Давление нагнетания BAC может быть основано на действительном давлении GOX ASU посредством контура управления, предпочтительно контура управления с прямой связью. Поскольку давление трубопровода понижается, давление нагнетания BAC, а также насоса LOX, понизится, тем самым обеспечивая значительное энергосбережение.
Дополнительно стабильность всего процесса ASU не пострадает от этих условий динамического процесс. Это в большей степени благодаря тому, что ASU имеет более быструю динамику, чем трубопровод, поскольку трубопровод зачастую содержит такие большие объемы газа; в общем вариация давления является медленной.
В других вариантах осуществления трубопровод может быть трубопроводом азота, по которому подают газообразный азот («GAN») высокого давления, который получают путем процесса внутреннего сжатия. Концепция управления также может быть реализована с помощью любой альтернативной схемы управления, которая может обеспечить автоматическое соответствие давления GOX и/или GAN параметрам трубопровода. Например, давление продукта ASU может регулироваться для соответствия параметрам трубопровода путем управления разностью давлений между регулирующим клапаном продукта и трубопроводом. В одном варианте осуществления разность давлений в регулирующем клапане продукта составляет менее 5 фунтов на квадратный дюйм. В другом варианте осуществления давление продукта ASU находится в пределах 5 фунтов на квадратный дюйм давления трубопровода, тем самым позволяя регулирующему клапану продукта оставаться полностью открытым, что ведет к минимальным потерям давления в регулирующем клапане продукта.
В одном варианте осуществления способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха может включать этапы:
- сжатия воздуха до давления, подходящего для криогенной ректификации воздуха, с получением потока сжатого влажного воздуха, при этом поток сжатого влажного воздуха имеет первое давление Po;
- очистки потока сжатого влажного воздуха от воды и диоксида углерода в системе предварительной очистки с получением потока сухого воздуха, имеющего меньшие количества воды и диоксида углерода по сравнению с потоком сжатого влажного воздуха;
- сжатия первой части потока сухого воздуха в бустер-компрессоре с образованием потока пережатого воздуха, при этом поток пережатого воздуха имеет первое давление PB1 пережатия;
- введения второй части потока сухого воздуха и потока пережатого воздуха в холодильную камеру при условиях, эффективных для разделения воздуха, с образованием продукта воздушного газа, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций;
- отбора продукта воздушного газа из холодильной камеры, при этом продукт воздушного газа имеет первое давление PP1 продукта;
- введения продукта воздушного газа в трубопровод, при этом трубопровод приспособлен для транспортировки продукта воздушного газа в место, расположенное ниже по потоку от трубопровода, при этом трубопровод работает при давлении PPL трубопровода, при этом продукт воздушного газа вводят в трубопровод при первом давлении PD1 доставки;
- отслеживания давления PPL трубопровода внутри трубопровода; и
- регулирования одной или нескольких заданных величин давления в холодильной камере на основе давления PPL трубопровода.
В факультативных вариантах осуществления способа получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха:
- одна или несколько заданных величин давления согласно этапу Ошибка! Источник ссылки не найден. представляют собой первое давление PP1 продукта;
- первое давление PB1 пережатия регулируют так, чтобы разность между первым давлением PD1 доставки и давлением PPL трубопровода находилась ниже данного порогового значения;
- пороговое значение составляет менее 5 фунтов на квадратный дюйм, предпочтительно менее 3 фунтов на квадратный дюйм;
- холодильная камера содержит главный теплообменник, систему колонн, имеющую двойную колонну, состоящую из колонны более низкого давления и колонны более высокого давления, конденсатор, расположенный в нижней части колонны более низкого давления, и насос для жидкого кислорода;
- продуктом воздушного газа является кислород, и трубопроводом является трубопровод кислорода;
- насос для жидкого кислорода повышает давление жидкого кислорода из колонны более низкого давления до первого давления PP1 продукта;
- первое давление PP1 продукта регулируют на основе отслеживаемого давления PPL трубопровода;
- первое давление PB1 пережатия регулируют на основе первого давления PP1 продукта; и/или
- продуктом воздушного газа является азот, и трубопроводом является трубопровод азота.
В другом аспекте настоящего изобретения способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха может предусматривать первый режим работы и второй режим работы, при этом во время первого режима работы и второго режима работы способ включает этапы: передачи потока очищенного и сжатого воздуха в холодильную камеру при условиях, эффективных для криогенного разделения потока воздуха, с образованием продукта воздушного газа с помощью системы колонн, при этом поток очищенного и сжатого воздуха находится под давлением PF подачи при попадании в холодильную камеру, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций; отбора продукта воздушного газа при давлении PPO продукта; доставки продукта воздушного газа при давлении PDO доставки в трубопровод воздушного газа, при этом трубопровод воздушного газа имеет давление PPL трубопровода; при этом во время второго режима работы способ дополнительно включает этапы: отслеживания давления PPL трубопровода; и уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки.
В факультативных вариантах осуществления способа получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха:
- этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки дополнительно включает регулирование давления PPO продукта;
- этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки дополнительно включает этап регулирования давления PF подачи;
- давление PPO продукта и давление PDO доставки по существу одинаковые;
- продуктом воздушного газа является кислород, при этом холодильная камера содержит главный теплообменник, систему колонн, имеющую двойную колонну, состоящую из колонны более низкого давления и колонны более высокого давления, конденсатор, расположенный на нижней части колонны более низкого давления, и насос для жидкого кислорода;
- холодильная камера дополнительно содержит подпиточный клапан газообразного кислорода (GOX), при этом подпиточный клапан GOX находится в сообщении по текучей среде с выпуском насоса для жидкого кислорода и впуском трубопровода воздушного газа;
- этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки предусматривает отсутствие регулирования подпиточного клапана GOX;
- этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки включает поддержание подпиточного клапана GOX полностью открытым;
- способ также может включать этап предоставления главного воздушного компрессора выше по потоку от холодильной камеры, при этом этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки дополнительно включает этап регулирования работы насоса для жидкого кислорода и работы главного воздушного компрессора, таким образом регулируют давление PPO продукта и давление PF подачи; и/или
- способ также может включать этап предоставления бустер-компрессора ниже по потоку от главного воздушного компрессора и выше по потоку от холодильной камеры, при этом этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки дополнительно включает этап регулирования работы насоса для жидкого кислорода и работы бустер-компрессора, таким образом регулируют давление PPO продукта и давление PF подачи.
В другом аспекте настоящего изобретения предлагается устройство. В этом варианте осуществления устройство может содержать:
- главный воздушный компрессор, приспособленный для сжатия воздуха до давления, подходящего для криогенной ректификации воздуха, с получением потока сжатого влажного воздуха, при этом поток сжатого влажного воздуха имеет первое давление Po;
- систему предварительной очистки, приспособленную для очистки потока сжатого влажного воздуха от воды и диоксида углерода с получением потока сухого воздуха, имеющего меньшие количества воды и диоксида углерода по сравнению с потоком сжатого влажного воздуха;
- бустер-компрессор, находящийся в сообщении по текучей среде с системой предварительной очистки, при этом бустер-компрессор приспособлен для сжатия первой части потока сухого воздуха с образованием потока пережатого воздуха, при этом поток пережатого воздуха имеет первое давление PB1 пережатия;
- холодильную камеру, содержащую главный теплообменник, систему колонн, имеющую двойную колонну, состоящую из колонны более низкого давления и колонны более высокого давления, конденсатор, расположенный на нижней части колонны более низкого давления, и насос для жидкого кислорода, при этом холодильная камера приспособлена для приема потока пережатого воздуха и второй части потока сухого воздуха при условиях, эффективных для разделения воздуха, с образованием продукта воздушного газа, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций;
- средство для отслеживания давления трубопровода, при этом трубопровод находится в сообщении по текучей среде с холодильной камерой, так что трубопровод приспособлен для приема продукта воздушного газа из холодильной камеры, при этом продукт воздушного газа имеет первое давление PP1 продукта; и
- средство для регулирования одной или нескольких заданных величин давления устройства на основе отслеживаемого давления трубопровода, при этом одну или несколько заданных величин давления устройства выбирают из группы, состоящей из давления нагнетания насоса для жидкого кислорода, давления нагнетания воздушного бустер-компрессора, давления нагнетания главного воздушного компрессора и их комбинаций.
В факультативных вариантах осуществления устройства для получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха:
- первое давление PP1 продукта регулируют так, чтобы разность между первым давлением PP1 продукта и первым давлением PD1 доставки находилась ниже данного порогового значения;
- пороговое значение составляет менее 5 фунтов на квадратный дюйм, предпочтительно менее 3 фунтов на квадратный дюйм;
- продуктом воздушного газа является кислород, и трубопроводом является трубопровод кислорода;
- насос для жидкого кислорода повышает давление жидкого кислорода из колонны более низкого давления до первого давления PP1 продукта;
- первое давление PB1 пережатия регулируют на основе первого давления PP1 продукта; и/или
- продуктом воздушного газа является азот, и трубопроводом является трубопровод азота.
В другом аспекте настоящего изобретения устройство для получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха может содержать холодильную камеру, приспособленную для приема потока очищенного и сжатого воздуха при условиях, эффективных для криогенного разделения потока воздуха, с образованием продукта воздушного газа с помощью системы колонн, при этом поток очищенного и сжатого воздуха находится под давлением PF подачи при попадании в холодильную камеру, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций, при этом холодильная камера приспособлена для получения продукта воздушного газа при давлении PPO продукта; средство для перемещения продукта воздушного газа из холодильной камеры в трубопровод воздушного газа; устройство отслеживания давления, приспособленное для отслеживания давления PPL трубопровода; и контроллер, приспособленный для регулирования давления PPO продукта воздушного газа, поступающего из холодильной камеры, на основе давления PPL трубопровода.
В факультативных вариантах осуществления устройства для получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха:
- продуктом воздушного газа является кислород, при этом холодильная камера содержит главный теплообменник, систему колонн, имеющую двойную колонну, состоящую из колонны более низкого давления и колонны более высокого давления, конденсатор, расположенный на нижней части колонны более низкого давления, и насос для жидкого кислорода;
- контроллер также приспособлен для уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки;
- контроллер приспособлен для связи с насосом для жидкого кислорода и регулирования давления нагнетания насоса для жидкого кислорода;
- давление PPO продукта и давление PDO доставки по существу одинаковые;
- контроллер находится в связи с устройством отслеживания давления;
- устройство может предусматривать отсутствие подпиточного клапана GOX, приспособленного для уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки;
- устройство может содержать подпиточный клапан газообразного кислорода (GOX), при этом подпиточный клапан GOX находится в сообщении по текучей среде с выпуском насоса для жидкого кислорода и впуском трубопровода воздушного газа, при этом подпиточный клапан GOX поддерживается в полностью открытом положении;
- устройство может содержать главный воздушный компрессор, расположенный выше по потоку от холодильной камеры, при этом контроллер дополнительно приспособлен для регулирования давления нагнетания главного воздушного компрессора; и/или
- устройство может содержать бустер-компрессор ниже по потоку от главного воздушного компрессора и выше по потоку от холодильной камеры, при этом контроллер дополнительно приспособлен для регулирования давления нагнетания бустер-компрессора.
Краткое описание графических материалов
Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут более понятны со ссылкой на следующее описание, формулу изобретения и сопроводительные графические материалы. Тем не менее, следует отметить, что графические материалы иллюстрируют лишь некоторые варианты осуществления настоящего изобретения и, следовательно, не должны расцениваться как ограничивающие объем настоящего изобретения, поскольку оно может допускать другие в равной степени эффективные варианты осуществления.
На фиг. 1 предоставлен вариант осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 предоставлен другой вариант осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 предоставлено графическое представление данных для варианта осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
Хотя настоящее изобретение будет описано в сочетании с несколькими вариантами осуществления, следует понимать, что настоящее изобретение не должно ограничиваться теми вариантами осуществления. Напротив, предполагается, что настоящее изобретение охватывает все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могут находиться в пределах сущности и объема настоящего изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.
Далее обратимся к фиг. 1. Воздух 2 вводится в главный воздушный компрессор 10 и сжимается, предпочтительно до давления, составляющего по меньшей мере от 55 индикаторных фунтов на квадратный дюйм до 75 индикаторных фунтов на квадратный дюйм (или приблизительно на 5 индикаторных фунтов на квадратный дюйм выше, чем давление колонны более высокого давления). Полученный поток 12 сжатого влажного воздуха затем очищается от воды и CO2 в системе 20 предварительной очистки, тем самым вырабатывая поток 22 сухого воздуха. В одном варианте осуществления весь поток 22 сухого воздуха проходит через линию 26 в холодильную камеру 40. Давление потока 22 сухого воздуха измеряется первым индикатором PI1a давления. В холодильной камере 40 воздух охлаждается и подвергается криогенной обработке, чтобы разделить воздух на продукт 42 воздушного газа. Продукт 42 воздушного газа затем удаляется из холодильной камеры 40 и проходит через регулирующий клапан 50 продукта перед попаданием в трубопровод 60 воздушного газа. В предпочтительном варианте осуществления давление и расход продукта 42 воздушного газа могут измеряться вторым индикатором PI2 давления и индикатором FI1 расхода соответственно. Давление трубопровода 60 воздушного газа может измеряться индикатором PI3 давления.
В одном варианте осуществления различные индикаторы/датчики давления и расхода приспособлены для связи (например, беспроводной или проводной связи) с технологическим контроллером 55, так что различные расходы и давления могут отслеживаться технологическим контроллером 55, который приспособлен для регулирования различных настроек по всему процессу на основе измеренных расходов и давлений.
Дополнительно вариант осуществления настоящего изобретения также может содержать воздушный бустер-компрессор 30. Этот вариант осуществления представлен пунктирными линиями, поскольку он является факультативным вариантом осуществления. В этом варианте осуществления часть потока 22 сухого воздуха передается на воздушный бустер-компрессор 30 через линию 24 и дополнительно сжимается с образованием потока 32 пережатого воздуха перед введением в холодильную камеру 40. Добавление воздушного бустер-компрессора 30 обеспечивает дополнительную свободу при тонкой настройке процесса, как более подробно будет пояснено ниже. В этом варианте осуществления первый индикатор PI1b давления расположен на линии 32 вместо линии 26. Подобным образом, контроллер 14b давления находится в связи с воздушным бустер-компрессором 30 в противоположность контроллеру 14a давления для главного воздушного компрессора 10. Хотя в варианте осуществления по фиг. 1 воздушный бустер-компрессор 30 показан как единичный компрессор, специалистам в данной области техники станет понятно, что воздушный бустер-компрессор 30 может представлять собой более чем один физический компрессор. Дополнительно воздушный бустер-компрессор 30 также может быть многоступенчатым компрессором.
Хотя на фигурах показаны прямые линии связи от различных индикаторов давления и расхода в технологический контроллер 55, варианты осуществления настоящего изобретения не должен этим ограничиваться. Напротив, специалистам в данной области техники станет понятно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут включать случаи, в которых определенные индикаторы осуществляют связь непосредственно с взаимосвязанным контроллером давления.
На фиг. 2 предоставлен более подробный вид холодильной камеры 40 для факультативного варианта осуществления, который включает воздушный бустер-компрессор 30. В этом варианте осуществления холодильная камера 40 также содержит теплообменник 80, турбину 90, клапан 100, двойную колонну 110, колонну 120 более высокого давления, вспомогательный теплообменник 130, колонну 140 более низкого давления, конденсатор/ребойлер 150 и насос 160 для жидкого кислорода. Турбина 90 может быть прикреплена к бустеру 70 посредством общего вала. Аналогично фиг. 1, воздух 2 вводится в главный воздушный компрессор 10 и сжимается, предпочтительно до давления, составляющего по меньшей мере от 55 индикаторных фунтов на квадратный дюйм до 75 индикаторных фунтов на квадратный дюйм (или приблизительно на 5 индикаторных фунтов на квадратный дюйм выше, чем давление колонны более высокого давления). Полученный поток 12 сжатого влажного воздуха затем очищается от воды и CO2 в системе 20 предварительной очистки, тем самым вырабатывая поток 22 сухого воздуха. Первая часть потока 24 сухого воздуха передается на воздушный бустер-компрессор 30, при этом остальная часть потока 26 сухого воздуха попадает в холодильную камеру 40, в которой она полностью охлаждается в теплообменнике 80 перед введением в колонну 120 более высокого давления для разделения в ней. После повышения давления в воздушном бустер-компрессоре 30 поток 32 пережатого воздуха предпочтительно полностью охлаждается в теплообменнике 80 и затем расширяется в клапане 100 перед введением в нижнюю часть колонны 120 более высокого давления.
Поток 37 частично пережатого воздуха предпочтительно удаляется из внутренней ступени воздушного бустер-компрессора 30 перед дополнительным сжатием в бустере 70 и последующим охлаждением в доохладителе 75 с образованием второго пережатого потока 72. Второй пережатый поток 72 подвергается частичному охлаждению в теплообменнике 80, при этом он отбирается из промежуточной секции теплообменника 80 и затем расширяется в турбине 90, тем самым образуя поток 92 расширенного воздуха, который затем может быть объединен со второй частью потока 26 сухого воздуха перед введением в колонну 120 более высокого давления.
Колонна 120 более высокого давления приспособлена для обеспечения возможности ректификации воздуха внутри, тем самым получая обогащенную кислородом жидкость в нижней части и обогащенный азотом газообразный поток в верхней части. Обогащенная кислородом жидкость 122 отбирается из нижней части колонны 120 более высокого давления перед теплообменом с побочным азотом 114 под низким давлением и продуктом 112 азота под низким давлением во вспомогательном теплообменнике 130, а затем расширяется в клапане и вводится в колонну 140 более низкого давления. Как хорошо известно в данной области техники, колонна 120 более высокого давления и колонна 140 более низкого давления являются частью двойной колонны 110, и две колонны термически соединены посредством конденсатора/ребойлера 150, который конденсирует поднимающийся обогащенный азотом газ из колонны 120 более высокого давления и испаряет жидкий кислород, который собрался в нижней части колонны 140 более низкого давления. В показанном варианте осуществления два потока 126, 128 обогащенной азотом жидкости отбираются из колонны 120 более высокого давления, осуществляют теплообмен с продуктом 112 азота под низким давлением и побочным азотом 114 под низким давлением, далее расширяются в своих соответствующих клапанах, а затем вводятся в колонну 140 более низкого давления. Продукт 129 азота более высокого давления также может отбираться из колонны 120 более высокого давления и затем нагреваться в теплообменнике 80.
Жидкий кислород собирается в нижней части колонны 140 более низкого давления и отбирается и нагнетается до надлежащего давления насосом 160 для жидкого кислорода с образованием продукта 162 жидкого кислорода. Продукт 162 жидкого кислорода затем испаряется в теплообменнике 80 с образованием продукта 42 воздушного газа. Давление и расход продукта 42 воздушного газа могут быть измерены с помощью второго датчика PI2 давления и FI1 соответственно. Как и на фиг. 1, продукт 42 воздушного газа протекает через регулирующий клапан 50 продукта и в трубопровод 60 воздушного газа.
Как отмечено ранее, давление трубопровода 60 воздушного газа склонно отклоняться со временем. В известных до настоящего момента способах эта проблема была решена путем регулирования степени открытия регулирующего клапана 50 продукта для создания надлежащего перепада давления. Однако при этом имеет место неэффективность. Вместо этого, в вариантах осуществления настоящего изобретения можно регулировать заданные величины давления в холодильной камере, например, давление нагнетания насоса 160 для жидкого кислорода. Путем понижения этого давления на надлежащую величину регулирующий клапан 50 продукта может оставаться полностью открытым, тем самым приводя к минимальным потерям при расширении в регулирующем клапане 50 продукта. В одном варианте осуществления надлежащая величина обеспечивает разность между PI2 и PI3, составляющую менее 5 фунтов на квадратный дюйм, предпочтительно менее 3 фунтов на квадратный дюйм.
В другом варианте осуществления в результате изменения давления продукта 162 жидкого кислорода также изменится его температура испарения. Кроме того, предпочтительно, чтобы продукт 162 жидкого кислорода испарялся относительно потока конденсирующегося воздуха (например, потока 32 пережатого воздуха). Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления давление нагнетания воздушного бустер-компрессора 30 также изменяется на надлежащую величину. В одном варианте осуществления надлежащая величина является предпочтительно величиной, которая приводит к улучшенным кривым нагрева между продуктом 162 жидкого кислорода и потоком 32 пережатого воздуха.
В варианте осуществления, в котором продуктом воздушного газа является азот, вариант осуществления может включать отбор продукта 129 азота более высокого давления в виде жидкости из колонны 120 более высокого давления и повышение его давления до надлежащего давления с использованием насоса для жидкого азота (не показан) перед нагревом в теплообменнике 80. Получаемый продукт нагретого газообразного азота затем будет введен в трубопровод азота подобно тому, как описано относительно продукта газообразного кислорода. Альтернативно поток жидкого азота может быть удален из колонны более низкого давления вместо колонны более высокого давления.
На фиг. 3 предоставлено графическое представление давлений как функции времени для варианта осуществления настоящего изобретения. Как можно видеть на фиг. 3, давление GOX ASU сохраняют немного выше (например, на 3—4 фунта на квадратный дюйм) давления трубопровода GOX. Это осуществляется путем как изменения давления нагнетания LOX из насоса LOX, так и изменения давления нагнетания воздушного бустер-компрессора (BAC). Благодаря работе насоса LOX и BAC в режиме изменяемой скорости, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения можно сэкономить на потреблении электроэнергии без каких-либо потерь в производительности и, следовательно, обеспечить невероятное преимущество над способами, известными до настоящего момента.
В таблице I и таблице II, представленных ниже, показаны сравнительные данные различных потоков для получения кислорода при 610 индикаторных фунтах на квадратный дюйм и 400 индикаторных фунтах на квадратный дюйм.
Figure 00000001
Figure 00000001
Как показано в таблицах, представленных выше, при изменении давления трубопровода давления потоков 32, 37, 42 и 162 могут быть отрегулированы, в то же время поддерживая все остальные условия по существу одинаковыми. Как будет понятно, возможность снижения необходимости сжатия для насоса 160 LOX и BAC 30 может привести к значительному энергосбережению. Кроме того, это осуществляется без какой-либо потери производства касательно расхода и без какого-либо значительного нарушения рабочих условий двойной колонны.
Термины «обогащенный азотом» и «обогащенный кислородом» будут понятны специалистам в данной области техники в отношении состава воздуха. Таким образом, обогащенный азотом охватывает текучую среду, имеющую содержание азота больше, чем в воздухе. Подобным образом, обогащенный кислородом охватывает текучую среду, имеющую содержание кислорода больше, чем в воздухе.
Хотя настоящее изобретение было описано в сочетании с его конкретными вариантами осуществления, очевидно, что многие альтернативы, модификации и вариации будут очевидны для специалистов в данной области техники в свете вышеизложенного описания. Соответственно, предполагается охватывание всех таких альтернатив, модификаций и вариаций, которые находятся в пределах сущности и широкого объема прилагаемой формулы изобретения. Настоящее изобретение может соответственно содержать, состоять из или по сути состоять из раскрытых элементов и может быть осуществлено на практике в отсутствие элемента, который не раскрыт. Кроме того, если присутствует словесное упоминание порядка, такое как первый и второй, его следует понимать в примерном смысле, а не в ограничительном смысле. Например, специалисты в данной области техники могут понять, что определенные этапы можно объединить в один этап.
Формы единственного числа включают ссылки на множественное число, если в контексте явно не указано иное.
В формуле изобретения термин «содержащий» является открытым переходным термином, который обозначает, что идентифицированные далее элементы формулы изобретения являются неисключительным перечнем (т. е. что угодно может быть дополнительно включено и оставаться в пределах объема термина «содержащий»). В контексте настоящего документа термин «содержащий» может быть заменен более ограниченными переходными терминами «состоящий по сути из» и «состоящий из», если в настоящем документе не указано иначе.
В формуле изобретения термин «обеспечивание» определяется в значении предоставления, снабжения, обеспечения наличия или получения чего-либо. Этап может быть выполнен посредством любого участника, в отсутствие ясно выраженного языка в формуле изобретения, имеющего противоположный смысл.
Термин «факультативный» или «факультативно» означает, что описанное далее событие или обстоятельства могут произойти или не произойти. Описание включает случаи, когда событие или обстоятельство происходит, и случаи, когда оно не происходит.
Диапазоны могут быть выражены в настоящем документе в виде величин от приблизительно одного конкретного значения и/или до приблизительно другого конкретного значения. Когда выражен такой диапазон, следует понимать, что другой вариант осуществления представляет собой величину от одного конкретного значения и/или до другого конкретного значения наряду со всеми комбинациями в пределах указанного диапазона.
Каждая из всех ссылок, определенных в настоящем документе, включена таким образом в настоящую заявку посредством ссылки в своем полном объеме, а также для конкретной информации, для которой каждая из них приведена.

Claims (37)

1. Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха, при этом способ включает этапы:
a) сжатия (10) воздуха (2) до давления, подходящего для криогенной ректификации воздуха, с получением потока (12) сжатого влажного воздуха, при этом поток сжатого влажного воздуха имеет первое давление Ро;
b) очистки потока сжатого влажного воздуха от воды и диоксида углерода в системе (20) предварительной очистки с получением потока (22) сухого воздуха, имеющего меньшие количества воды и диоксида углерода по сравнению с потоком (12) сжатого влажного воздуха;
c) сжатия первой части потока (24) сухого воздуха в бустер-компрессоре (30) с образованием потока (32) пережатого воздуха, при этом поток пережатого воздуха имеет первое давление PB1 пережатия;
d) введения второй части потока (26) сухого воздуха и потока пережатого воздуха в холодильную камеру (40) так, чтобы разделять воздух с образованием продукта (42) воздушного газа, при этом продукт воздушного газа имеет первое давление PP1 продукта, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций;
e) отбора продукта воздушного газа из холодильной камеры;
f) введения продукта воздушного газа в трубопровод (60), при этом трубопровод приспособлен для транспортировки продукта воздушного газа в место, расположенное ниже по потоку от трубопровода, при этом трубопровод работает при давлении PPL трубопровода, при этом продукт воздушного газа вводят в трубопровод при первом давлении PD1 доставки;
g) отслеживания давления PPL (PI3) трубопровода внутри трубопровода и
h) регулирования одной или более заданных величин давления в холодильной камере на основе давления PPL трубопровода, причем указанную одну или более заданных величин давления выбирают из группы, состоящей из первого давления PB1 пережатия этапа с), первого давления Ро этапа а) и их комбинаций.
2. Способ по п. 1, причем одна или более заданных величин давления согласно этапу h представляют собой первое давление PP1 продукта.
3. Способ по любому из пп. 1, 2, причем первое давление PB1 пережатия регулируют так, чтобы разность между первым давлением PD1 доставки и давлением PPL трубопровода находилась ниже данного порогового значения, при этом данное пороговое значение составляет предпочтительно менее 5 фунтов на квадратный дюйм, более предпочтительно менее 3 фунтов на квадратный дюйм.
4. Способ по любому из пп. 1-3, причем холодильная камера содержит главный теплообменник (80), систему колонн, имеющую двойную колонну (110), состоящую из колонны (140) более низкого давления и колонны (120) более высокого давления, конденсатор (150), расположенный в нижней части колонны более низкого давления, и насос (160) для жидкого кислорода.
5. Способ по п. 4, причем продуктом воздушного газа является кислород и трубопроводом является трубопровод кислорода, при этом насос для жидкого кислорода повышает давление жидкого кислорода из колонны более низкого давления до первого давления PP1 продукта.
6. Способ по любому из пп. 1-5, причем первое давление PP1 продукта регулируют на основе отслеживаемого давления PPL трубопровода.
7. Способ по п. 6, причем первое давление PB1 пережатия регулируют на основе первого давления PP1 продукта.
8. Способ по п. 4, причем продуктом воздушного газа является азот и трубопроводом является трубопровод азота.
9. Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха, при этом способ предусматривает первый режим работы и второй режим работы, при этом во время первого режима работы и второго режима работы способ включает этапы:
сжатия воздуха до давления, подходящего для криогенной ректификации воздуха, с получением потока (12) сжатого влажного воздуха, при этом поток сжатого влажного воздуха имеет первое давление Ро;
очистки потока сжатого влажного воздуха от воды и диоксида углерода в системе (20) предварительной очистки с получением потока (22) сухого воздуха, имеющего меньшие количества воды и диоксида углерода по сравнению с потоком сжатого влажного воздуха;
сжатия первой части потока (24) сухого воздуха в бустер-компрессоре (30) с образованием потока пережатого воздуха, при этом поток пережатого воздуха имеет первое давление PB1 пережатия;
передачи потока пережатого воздуха в холодильную камеру (40) для криогенного разделения потока пережатого воздуха, с образованием продукта (42) воздушного газа с помощью системы колонн (110), при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций;
отбора продукта воздушного газа из холодильной камеры при давлении PPO продукта;
доставки продукта воздушного газа при давлении PDO доставки в трубопровод (60) воздушного газа, при этом трубопровод воздушного газа имеет давление PPL трубопровода;
при этом во время второго режима работы способ дополнительно включает этапы:
отслеживания давления PPL (PI3) трубопровода и
уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки,
при этом этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки дополнительно включает регулирование одной или более заданных величин давления в холодильной камере на основе давления PPL трубопровода, причем указанную одну или более заданных величин давления выбирают из группы, состоящей из первого давления PB1 пережатия, первого давления Ро и их комбинаций.
10. Способ по п. 9, причем этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки дополнительно включает регулирование давления PPO продукта.
11. Способ по любому из пп. 9-10, причем давление PPO продукта и давление PDO доставки по существу одинаковые.
12. Устройство для получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха, при этом устройство содержит:
a) главный воздушный компрессор (10), приспособленный для сжатия воздуха (2) до давления, подходящего для криогенной ректификации воздуха, с получением потока (12) сжатого влажного воздуха, при этом поток сжатого влажного воздуха имеет первое давление Ро;
b) систему (20) предварительной очистки, приспособленную для очистки потока сжатого влажного воздуха от воды и диоксида углерода с получением потока (22) сухого воздуха, имеющего меньшие количества воды и диоксида углерода по сравнению с потоком сжатого влажного воздуха;
c) бустер-компрессор (30), находящийся в сообщении по текучей среде с системой предварительной очистки, при этом бустер-компрессор приспособлен для сжатия первой части потока (24) сухого воздуха с образованием потока пережатого воздуха, при этом поток пережатого воздуха имеет первое давление PB1 пережатия;
d) холодильную камеру (40), содержащую главный теплообменник (80), систему колонн, имеющую двойную колонну (110), состоящую из колонны (140) более низкого давления и колонны (120) более высокого давления, конденсатор (150), расположенный на нижней части колонны более низкого давления, и насос (160) для жидкого кислорода, при этом холодильная камера приспособлена для приема потока (32) пережатого воздуха и второй части потока (26) сухого воздуха так, чтобы разделять воздух с образованием продукта воздушного газа, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций;
e) средство для отслеживания давления (PI3) трубопровода (60), при этом трубопровод находится в сообщении по текучей среде с холодильной камерой, так что трубопровод приспособлен для приема продукта воздушного газа из холодильной камеры, при этом продукт воздушного газа имеет первое давление PP1 продукта; и
f) контроллер, приспособленный для регулирования одной или более заданных величин давления устройства (55) на основе отслеживаемого давления трубопровода, при этом одну или более заданных величин давления устройства выбирают из группы, состоящей из давления нагнетания воздушного бустер-компрессора (30), давления нагнетания главного воздушного компрессора (10) и их комбинаций.
13. Устройство по п. 12, выполненное с возможностью регулирования первого давления PP1 продукта так, чтобы разность между первым давлением PP1 продукта и первым давлением PD1 доставки находилась ниже данного порогового значения, при этом данное пороговое значение составляет предпочтительно менее 5 фунтов на квадратный дюйм, более предпочтительно менее 3 фунтов на квадратный дюйм.
RU2019101433A 2016-06-30 2017-06-29 Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха RU2741174C2 (ru)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662356962P 2016-06-30 2016-06-30
US62/356,962 2016-06-30
US15/382,896 2016-12-19
US15/382,896 US10302356B2 (en) 2016-06-30 2016-12-19 Method for the production of air gases by the cryogenic separation of air
US15/382,902 2016-12-19
US15/382,902 US10267561B2 (en) 2016-06-30 2016-12-19 Apparatus for the production of air gases by the cryogenic separation of air
PCT/US2017/039950 WO2018005768A1 (en) 2016-06-30 2017-06-29 Method for the production of air gases by the cryogenic separation of air

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019101433A RU2019101433A (ru) 2020-07-20
RU2019101433A3 RU2019101433A3 (ru) 2020-10-09
RU2741174C2 true RU2741174C2 (ru) 2021-01-22

Family

ID=65019174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019101433A RU2741174C2 (ru) 2016-06-30 2017-06-29 Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3479040A1 (ru)
CN (1) CN109564060B (ru)
BR (1) BR112018077490A2 (ru)
CA (1) CA3029667A1 (ru)
RU (1) RU2741174C2 (ru)
SG (1) SG11201811684PA (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU637600A1 (ru) * 1977-03-14 1978-12-15 Предприятие П/Я А-3605 Способ регулировани работы установки разделени воздуха
US5471843A (en) * 1993-06-18 1995-12-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the production of oxygen and/or nitrogen under pressure at variable flow rate
WO2003060405A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-24 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated process and installation for the separation of air fed by compressed air from several compressors
US20080047298A1 (en) * 2006-04-13 2008-02-28 Horst Corduan Process and apparatus for generating a pressurized product by low-temperature air fractionation
RU2387934C2 (ru) * 2005-12-15 2010-04-27 Л'Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Способ разделения воздуха на составные части при помощи криогенной дистилляции

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090241595A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 Praxair Technology, Inc. Distillation method and apparatus
JP5643491B2 (ja) * 2009-07-24 2014-12-17 大陽日酸株式会社 空気液化分離方法及び装置
CN104061757B (zh) * 2014-07-07 2016-09-07 开封空分集团有限公司 一种液氧及液氮制取装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU637600A1 (ru) * 1977-03-14 1978-12-15 Предприятие П/Я А-3605 Способ регулировани работы установки разделени воздуха
US5471843A (en) * 1993-06-18 1995-12-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the production of oxygen and/or nitrogen under pressure at variable flow rate
WO2003060405A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-24 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated process and installation for the separation of air fed by compressed air from several compressors
RU2387934C2 (ru) * 2005-12-15 2010-04-27 Л'Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Способ разделения воздуха на составные части при помощи криогенной дистилляции
US20080047298A1 (en) * 2006-04-13 2008-02-28 Horst Corduan Process and apparatus for generating a pressurized product by low-temperature air fractionation

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201811684PA (en) 2019-01-30
RU2019101433A (ru) 2020-07-20
EP3479040A1 (en) 2019-05-08
CN109564060B (zh) 2021-08-13
RU2019101433A3 (ru) 2020-10-09
BR112018077490A2 (pt) 2019-04-09
CA3029667A1 (en) 2018-01-04
CN109564060A (zh) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106415175B (zh) 空气分离系统和方法
RU2722074C2 (ru) Способ получения жидкого и газообразного, обогащенного кислородом продукта разделения воздуха в установке разделения воздуха и установка разделения воздуха
JP4908634B2 (ja) 極低温蒸留によって空気を分離する方法及び装置
RU2019140617A (ru) Способ и устройство для разделения воздуха криогенной дистилляцией
CN111433545B (zh) 在包括裂芯式主热交换器的空气分离单元中产生的富氮流的利用
CN113242952B (zh) 用于通过低温蒸馏来分离空气的设备和方法
EP2475945A2 (fr) Procede et installation de production d'oxygene par distillation d'air
US20160153711A1 (en) Method and system for air separation using a supplemental refrigeration cycle
US10260802B2 (en) Apparatus for operating an air separation plant
RU2748320C2 (ru) Способ и устройство для получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха с помощью изменяемых выхода сжиженных продуктов и потребления электроэнергии
RU2741174C2 (ru) Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха
EP3671086A1 (en) A method and apparatus for reducing process disturbances during pressurization of an adsorber in an air separation unit
US10267561B2 (en) Apparatus for the production of air gases by the cryogenic separation of air
US10302356B2 (en) Method for the production of air gases by the cryogenic separation of air
US10281206B2 (en) Apparatus for the production of air gases by the cryogenic separation of air with variable liquid production and power usage
CN109642771B (zh) 操作空气分离装置的方法和设备
US10260801B2 (en) Method for operating an air separation plant
EP3479039A1 (en) Method and apparatus for operating an air separation plant
WO2024157641A1 (ja) 空気分離方法及び空気分離装置
JP2004197981A (ja) 空気分離装置及び該装置を用いた製品ガス製造方法