WO2023001400A1 - Pumpenmodul für eine luftzerlegungsanlage, luftzerlegungsanlage und verfahren zum aufbau - Google Patents

Pumpenmodul für eine luftzerlegungsanlage, luftzerlegungsanlage und verfahren zum aufbau Download PDF

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argon
pump
column
pump module
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Stefan Lochner
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Linde Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a pump module for an air separation plant, an air separation plant and a method for constructing an air separation plant.
  • Air separation plants have rectification column systems or distillation column systems, which can be conventionally designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double-column systems, but also as three- or multi-column systems.
  • rectification and “distillation” as well as “column” and “column” or terms composed of these are often used synonymously.
  • rectification columns for obtaining nitrogen and/or oxygen in a liquid and/or gaseous state i.e. the rectification columns for nitrogen-oxygen separation
  • rectification columns for obtaining further air components in particular the noble gases krypton, xenon and/or argon, can be provided.
  • the essential steps in air separation are compression, pre-cooling, purification, cooling and rectification.
  • the compression takes place, for example, in multi-stage turbo compressors with intermediate and after-cooling to a pressure of approx. 5 bar or more.
  • dust particles can be removed in so-called intensive filters.
  • Direct contact coolers operated with water can be used for subsequent pre-cooling, in which water-soluble impurities can also be partially washed out.
  • the water used can, for example, be recooled in trickle evaporative coolers against residual nitrogen gas from the rectification (also referred to as "cooling nitrogen").
  • the purification or cleaning of the pre-cooled air usually takes place in adsorbers or molecular sieve adsorbers. In these, moisture, carbon dioxide and hydrocarbons are removed.
  • two (or more) adsorbers are provided, which are each operated alternately in an adsorption phase and a regeneration phase, so that continuous operation of the air separation plant is ensured.
  • the air cleaned in this way is cooled down to approx. -175 °C in one or more main heat exchangers.
  • the cooling takes place by internal heat exchange in countercurrent to cold gas flows generated in the plant.
  • at least nitrogen residual gas from the rectification is usually used; a gas that is significantly richer in oxygen O2 than air, up to pure O2, can also be used here.
  • the air cools down further due to the Joule-Thomson effect and liquefies.
  • separation columns rectification columns, in particular for nitrogen-oxygen separation; crude argon columns, for example crude argon columns
  • separation column system with an oxygen-rich bottom fraction and a nitrogen-rich top fraction first being produced.
  • Air separation plants are usually assembled from prefabricated components. These prefabricated components are particularly large in industrial air separation plants, which, for example, process more than 20,000 Nm 3 /h of air (standard cubic meters per hour, ie air under standard conditions, 273.15 K, 101.325 kPa), which entails high transport costs and setting up the components. Therefore, there is a need for improvements that allow for a more reliable and simpler construction of air separation units.
  • the object is achieved by a pump module for an air separation plant, an air separation plant and a method for constructing an air separation plant with the features of the independent claims; dependent claims relate to preferred embodiments.
  • module is to be understood as an assembly of interconnected elements which are fixedly arranged in the module.
  • the elements are connected to one another by a support structure, such as a support frame, support housing or the like.
  • a module therefore represents a structural unit in which the elements are arranged in a fixed manner.
  • the module or its elements can be moved as a whole, e.g. transported from a place of manufacture to a construction site.
  • fluidly connected is to be understood in the sense of connected by means of a fluid line. A fluid can therefore be exchanged between fluidically connected elements.
  • connection is also used in simplified form in the description for fluidly connected.
  • connection is to be understood as meaning a connection for fluid exchange (unless otherwise noted or it is clear from the context that another connection, e.g. a mechanical or a data connection, is meant).
  • fluid connection is intended to include the case of an open pipe or opening on a component (e.g. the pump) which can be connected by welding to another pipe and/or opening in order to connect them together, i.e. a fluid connection to manufacture.
  • the opening or the opening of the pipeline can therefore be understood as a fluid connection.
  • the relative spatial terms "above,”"below,””above,””below,””above,””below,””beside,””side-by-side,””vertical,””horizontal,” etc. refer to the spatial orientation of the distillation columns of an air separation plant in normal operation.
  • An arrangement of two distillation columns or other components "on top of each other” is understood here to mean that the upper end of the lower of the two apparatus parts is at a lower or the same geodetic height as the lower end of the upper of the two apparatus parts and the projections of the two apparatus parts are in intersect in a horizontal plane. The same applies if we are talking about an element being "under” a are arranged to others.
  • the two parts of the apparatus can be arranged exactly one above the other, ie the axes of the two columns run on the same vertical line.
  • rectification column and “crude argon column” should also be understood here to mean column parts (e.g. the bottom and top sections explained below) of rectification columns designed in two or more parts or crude argon columns designed in two or more parts, if an air separation plant is designed in a corresponding way is.
  • an air separation plant which is set up to obtain an argon-containing product can have a high-pressure column, a low-pressure column designed in two or more parts and/or a crude argon column designed in two or more parts.
  • the low-pressure column, which is designed in two or more parts, and the crude argon column, which is designed in two or more parts, each have at least one base section and a top section arranged spatially separate therefrom.
  • the low-pressure column designed in two or more parts and the crude argon column designed in two or more parts are each designed in two parts.
  • a one-piece crude argon column is used.
  • the term "one-piece” here refers to the fully assembled plant, not necessarily to the transport. In the fully assembled plant, all of the mass transfer elements of the one-piece crude argon column are arranged in a single contiguous argon module. In contrast, a classic "split crude argon column" at in which the mass transfer elements of the crude argon column are accommodated in two or more containers arranged next to one another.
  • a one-piece crude argon column can have the following configurations with regard to transport and structure:
  • Both containers are closed during transport. During assembly, they are connected by pipes in such a way that they act as a single, undivided distillation area.
  • the two containers are each open at one end; the open ends are connected on site in such a way that the two partial tanks act as a single tank, i.e. also as a single, undivided distillation area.
  • “Foot section” and “head section” refer to the sections of the two-part or multi-part columns which correspond in their function, in particular with regard to the fractions or streams occurring there, to the lowermost or uppermost sections of conventional, one-part columns.
  • a foot section has, for example, a sump tank, and a head section has, for example, a top condenser. The top section is thus that part of the columns which is connected to a corresponding condenser and in which reflux is fed to the corresponding columns.
  • an oxygen-rich liquid fraction is obtained in the bottom, which can be drawn off as oxygen product. This also takes place in a bottom of a foot section of a two-part or multi-part low-pressure column.
  • a gaseous nitrogen product can correspondingly be drawn off at the top of a one-piece low-pressure column of known air separation plants; the same applies to the upper part of a top section of a two-part or multi-part low-pressure column.
  • a crude argon stream is drawn off at the top of a one-piece crude argon column and recovered as the end product or transferred to a pure argon column.
  • the bottom product obtained is fed back into the low-pressure column from the bottom of a one-piece crude argon column using a suitable pump.
  • a “multi-part” low-pressure column has more than two parts, additional intermediate sections are provided between the base section and the top section.
  • the individual sections are Lines and possibly pumps connected to each other in order to represent in this way an operation, as is also done with a one-piece column.
  • a distillation column system of an air separation plant is arranged in one or more cold boxes.
  • a "cold box” is understood here to mean an insulating casing which, with the exception of passages for lines and the like, completely encompasses a heat-insulated interior space with outer walls. Plant parts to be insulated are arranged in the interior, for example one or more distillation columns and/or heat exchangers.
  • the insulating effect can be brought about by appropriate design of the outer walls and/or by filling the space between parts of the system and the outer walls with an insulating material. In the latter variant, a powdered material such as perlite is preferably used.
  • Both the distillation column system of a plant for the low-temperature separation of air and the main heat exchanger and other cold parts of the plant are enclosed in conventional air separation plants by one or more cold boxes.
  • the external dimensions of the cold box are usually determined by the transport dimensions permitted for the respective project.
  • a pump module according to the invention for an air separation plant which includes a rectification column and a crude argon column, which is integrated in a crude argon argon module, includes a pump that is set up to deliver a fluid from a first fluid connection, which can be fluidically connected to a lower end of the crude argon column, to a second fluid port that is fluidically connectable to the rectification column, wherein the pump module is configured to be arranged below the argon module and to at least partially support the argon module.
  • the pump module can also comprise more than one pump, for example several pumps connected in series or in parallel, in particular two or more redundant pumps.
  • the pump module is placed below the argon module, a separate support structure for the argon module or the crude argon column, which would otherwise be necessary to ensure a height difference between the pump and the lower end of the crude argon column, can be dispensed with in the air separation plant.
  • the crude argon column can be made longer and additional (theoretical) trays can be provided. Also, no additional floor space or no additional foundation for the pump next to the argon module and the rectification column is required.
  • the pump module can be connected to the argon module. This includes, on the one hand, that fluid lines and/or connections are fluidically connected and, on the other hand, that connecting elements are provided that make it possible to establish a mechanical connection, ie to attach the argon module and the pump module to one another.
  • the pump module includes a support structure to which the pump is mounted and which is adapted to at least partially support the argon module (i.e. support the weight borne by the pump module).
  • the support structure can be formed in particular as a steel support structure. So include steel girders and frames and the like.
  • the pump module or possibly the support structure is preferably set up to carry a weight in the range from 30,000 kg to 300,000 kg, preferably in the range from 60,000 kg to 200,000 kg.
  • the pump module can have, for example, a substantially rectangular plan or cross-section (viewed from above) with a length in the range of 2 m to 5.5 m and a width in the range of 2 m to 5.5 m.
  • the height of the pump module can be in the range from 1 m to 5 m, in particular from 1.5 m to 3.5 m.
  • the argon module can, for example, likewise have a substantially rectangular plan or cross section (viewed from above) with a length in the range from 2 m to 5.5 m and a width in the range from 2 m to 5.5 m.
  • the height of the argon module can range from 20 m to 75 m.
  • the pump module and the argon module preferably have essentially the same floor plan, ie in particular essentially the same length and width for a rectangular floor plan.
  • the outline of the pump module is adapted to the outline of the argon module.
  • An example for typical dimensions could be as follows: ground plan of the argon module of 5.2 mx 4.2 m at a height of approx. 44 m;
  • the layout of the pump module is the same as that of the argon module, with the height of the pump module ranging from 1.5 m to 3.5 m.
  • Fluid lines and/or fluid connections connected to the pump are preferably provided in the pump module, which can be connected to the lower end of the crude argon column and/or the rectification column or fluid lines connected to these.
  • the number of additional elements to be assembled on the construction site can be reduced, i.e. the degree of prefabrication can be increased.
  • inlet and/or outlet fittings of the pump can be arranged with the pump module.
  • the pump module includes walls surrounding the pump; wherein the walls are thermally insulating and/or a thermally insulating material is at least partially filled between the walls and the pump.
  • An air separation plant comprises a rectification column, a one-piece crude argon column which is integrated in an argon module, and a pump module according to the invention, the first fluid connection being fluidically connected to a lower end of the crude argon column and the second fluid connection being fluidically connected to the rectification column, the pump is arranged (i.e. when in operation or switched on) to pump fluid of a bottoms fraction from the crude argon column into the rectification column; characterized in that the pump module and the argon module are arranged one above the other, so that the pump module is arranged below the argon module, the pump module at least partially supporting the argon module.
  • the pump module has a base (or horizontal cross-section) that is enclosed within a base of the argon module when viewed in the vertical direction. That is, in a plan view from above, the pump module does not protrude beyond the argon module; or a vertical projection of the pump module lies within a vertical projection of the argon module. This is expedient, since no floor space is required on the surface of the air separation plant in addition to the argon module.
  • the air separation plant comprises at least one support module, which is arranged under the argon module next to the pump module, so that the at least one support module partially supports the argon module, wherein the at least one support module supports (or absorbs) the weight of the argon module that is not supported by the pump module will be carried.
  • this makes it possible to design the pump module to be smaller, which leads, among other things, to simplified transport.
  • the support module has a base (or horizontal cross-section) that is enclosed within a base of the argon module when viewed in the vertical direction. This applies particularly preferably to both the pump module and the support module.
  • the argon module includes walls surrounding the crude argon column; wherein the walls are thermally insulating and/or a thermally insulating material is at least partially filled between the walls and the crude argon column. An argon cold box is thus formed.
  • the rectification column is preferably integrated in a rectification module; in particular, the rectification module comprising walls surrounding the rectification column; wherein the walls are thermally insulating and/or a thermally insulating material is at least partially filled between the walls and the rectification column.
  • a method for constructing an air separation plant comprises: producing an argon module in which a crude argon column is integrated; producing a pump module that includes a pump that is configured to pump a fluid from a first fluid port that is fluidically connectable to a lower end of the crude argon column to a second fluid port that is fluidly connectable to the rectification column, wherein the pump module is configured to be positioned below the argon module and to at least partially support the argon module; transporting the argon module and the pump module in an unassembled condition to an air separation plant site; and setting up the pump module and the argon module on the construction site so that the pump module and the argon module are on top of each other be arranged, wherein the pump module is arranged under the argon module, so that the pump module carries the argon module at least partially.
  • the setting up includes, in particular, establishing fluid connections and/or mechanically connecting or fastening the pump module and argon module to one another.
  • the pump module is set up on a space provided for this purpose, such as a concrete surface or a concrete foundation, of the air separation plant and, in particular, fastened there.
  • the argon module is preferably transported in a horizontal position.
  • a transport length corresponds to the height (when erected) of the argon module.
  • the pump module is preferably set up first, then the argon module is lifted and placed on the pump module, and then the pump module and the argon module are connected to one another (mechanically and/or fluidically).
  • the pump module and the argon module are preferably first connected to one another to form an assembled module, and then the assembled module is set up. I.e. the assembly takes place in the horizontal position.
  • Liquids and gases can be rich or poor in one or more components, with “rich” being at least 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99%, 9% or 99.99% and “poor” for a content of at most 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1% or 0.01% on a mole, weight or volume basis.
  • the term “predominantly” may correspond to the definition of "rich”.
  • Liquids and gases can also be enriched or depleted in one or more components, these terms referring to a content in a starting liquid or a starting gas from which the liquid or gas was obtained.
  • the liquid or gas is "enriched” if it contains at least 1.1 times, 1.5 times, 2 times, 5 times, 10 times, 100 times or 1,000 times the content, and " depleted” if this or this contains a maximum of 0.9 times, 0.5 times, 0.1 times, 0.01 times or 0.001 times the content of a corresponding component, based on the starting liquid or the starting gas. If, for example, “oxygen”, “nitrogen” or “argon” is mentioned here, this also includes a liquid or a gas that is rich in oxygen or nitrogen, but does not necessarily have to consist exclusively of them.
  • pressure level and “temperature level” to characterize pressures and temperatures, which is intended to express that corresponding pressures and temperatures in a corresponding system do not have to be used in the form of exact pressure or temperature values in order to to realize the inventive concept.
  • pressures and temperatures typically vary within certain ranges, for example ⁇ 1%, 5%, 10% or 20% around an average value.
  • Corresponding pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap one another. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure losses. The same applies to temperature levels.
  • the pressure levels given here in bar are absolute pressures.
  • the high-pressure column and the low-pressure column of an air separation plant are in heat-exchanging connection via a so-called main condenser.
  • the main condenser can be arranged in particular in a lower (bottom) region of the low-pressure column (or its first section). In this case, it is a so-called internal main condenser and the evaporation space of the main condenser is also the interior of the low-pressure column (or its first section).
  • the main condenser can however, in principle, i.e. so-called external main condenser, be arranged outside the interior of the high-pressure column.
  • a "main heat exchanger" of an air separation unit serves to cool feed air in indirect heat exchange with return streams from the distillation column system. It can be formed from a single heat exchanger section or from a plurality of heat exchanger sections connected in parallel and/or in series, for example from one or more plate heat exchanger blocks. Separate heat exchangers specifically designed to vaporize or pseudo-evaporate a single liquid or supercritical fluid without heating and/or vaporizing another fluid are not part of the main heat exchanger.
  • a “subcooler” or “subcooling counterflow” is, in the terminology used here, a heat exchanger through which gaseous and liquid streams of material are subjected to a heat exchange in an air separation plant, which are taken from the rectification column system and, after the heat exchange, are partially or completely returned to the rectification column system.
  • Figure 1 illustrates an exemplary air separation unit in which the present invention may be used.
  • FIG. 2A illustrates the arrangement of a rectification column, a crude argon column and a pump module according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 2B illustrates the pump module in an enlarged view compared to FIG. 2A.
  • FIG. 3 illustrates the method for constructing an air separation plant according to a preferred embodiment.
  • FIG. 4 shows a one-piece crude argon column formed by two sub-containers. Detailed description of the drawings
  • FIG. 1 shows an example of an air separation plant 100 of a type known per se, in which or for which the present invention can be used.
  • the present technology is also suitable for other process plants and is not limited to air separation plants; here, however, only the application to air separation plants is claimed.
  • Air separation plants of the type shown are often described elsewhere, for example in H.-W. Häring (ed.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, in particular section 2.2.5, "Cryogenic Rectification".
  • An air separation plant for the use of the present invention can be designed in the most varied of ways.
  • the air separation plant shown in Figure 1 has, among other things, a main air compressor 1, a pre-cooling device 2, a cleaning system 3, a booster arrangement 4, a main heat exchanger 5, an expansion turbine 6, a throttle device 7, a pump 8 and a rectification column system 16.
  • the rectification column system 16 includes a rectification column 10 for nitrogen-oxygen separation in the form of a double column arrangement of a high-pressure column 11 and a low-pressure column 12 and a crude argon column 13 and a pure argon column 14.
  • a pump 16 is liquid from the Crude argon column 13 in the rectification column 10, more precisely in the low-pressure column 12, pumped back.
  • the invention is not limited to use with air separation plants such as air separation plant 100, it can also be used with air separation plants designed differently than shown, which may have a different number of columns in identical or different interconnection, with rectification column 10, i.e. the Double column arrangement from the high-pressure column 11 and the low-pressure column 12, and the crude argon column 13 are present in any case.
  • an input air stream is sucked in and compressed by means of the main air compressor 1 via a filter (not designated).
  • the compressed feed air flow is fed to the pre-cooling device 2 operated with cooling water.
  • the pre-cooled input air flow is cleaned in the cleaning system 3.
  • the cleaning system 3 which typically comprises a pair of adsorber containers used in alternating operation, the pre-cooled input air flow is largely freed from water and carbon dioxide.
  • the feed air flow Downstream of the cleaning system 3, the feed air flow is divided into two partial flows.
  • One of the partial flows is completely cooled in the main heat exchanger 5 at the pressure level of the input air flow.
  • the other partial flow is post-compressed in the post-compressor arrangement 4 and also cooled in the main heat exchanger 5, but only to an intermediate temperature level. After cooling to the intermediate temperature level, this so-called turbine flow is expanded by means of the expansion turbine 6 to the pressure level of the completely cooled partial flow, combined with it and fed into the high-pressure column 11 .
  • an oxygen-enriched liquid bottom fraction and a nitrogen-enriched gaseous top fraction are formed in the high-pressure column 11, an oxygen-enriched liquid bottom fraction and a nitrogen-enriched gaseous top fraction are formed.
  • the oxygen-enriched liquid bottom fraction is drawn off from the high-pressure column 11, partly used as a heating medium in a bottom evaporator of the pure argon column 14 and fed in portions into a top condenser of the pure argon column 14, a top condenser of the crude argon column 13 and the low-pressure column 12.
  • Fluid evaporating from the top condensers of the crude argon column 13 and the pure argon column 14 is also transferred to the low-pressure column 12 .
  • the gaseous nitrogen-rich top product is drawn off from the top of the high-pressure column 11, liquefied in a main condenser 9, which creates a heat-exchanging connection between the high-pressure column 11 and the low-pressure column 12, and fed in portions as reflux to the high-pressure column 11 and expanded into the low-pressure column 12.
  • an oxygen-rich liquid bottom fraction and a nitrogen-rich gaseous top fraction are formed in the low-pressure column 12, an oxygen-rich liquid bottom fraction and a nitrogen-rich gaseous top fraction are formed.
  • the former is partially pressurized in liquid form in the pump 8, heated in the main heat exchanger 5 and made available as a product.
  • a liquid nitrogen-rich stream is withdrawn from a liquid retainer at the top of low pressure column 12 and discharged from air separation unit 100 as liquid nitrogen product.
  • a gaseous nitrogen-rich stream withdrawn from the top of the low-pressure column 12 is passed through the main heat exchanger 5 and provided as nitrogen product at the pressure of the low-pressure column 12 .
  • a stream is also withdrawn from an upper region of the low-pressure column 12 and, after heating in the main heat exchanger 5 , is used as so-called impure nitrogen in the pre-cooling device 2 or, after heating by means of an electric heater, in the cleaning system 3 .
  • Figure 1 shows an air separation plant with a crude argon column 13 and a pure argon column 14.
  • An example is illustrated by Häring (see above) in Figure 2.3A and from page 26 in the section “Rectification in the Low - pressure, Crude and Pure Argon Column” and from page 29 in the section “Cryogenic Production of Pure Argon”.
  • argon accumulates in appropriate systems at a certain level in the low-pressure column 12 .
  • argon-enriched gas with an argon concentration of typically 5 to 15 mole percent can be drawn off from the low-pressure column and transferred to the crude argon column 13 .
  • a corresponding gas typically contains about 0.05 to 100 ppm nitrogen and essentially otherwise Oxygen. It should be expressly emphasized that the values given for the gas drawn off from the low-pressure column only represent typical example values.
  • the crude argon column 13 essentially serves to separate the oxygen from the gas drawn off from the low-pressure column.
  • the oxygen separated in the crude argon column 13 or a corresponding oxygen-rich fluid can be returned in liquid form to the low-pressure column 12, this is done by means of a pump 15 provided for this purpose.
  • the oxygen or the oxygen-rich fluid is typically several theoretical or practical trays below the feed point for the liquid drawn off from the high-pressure column, enriched in oxygen and depleted in nitrogen and possibly at least partially vaporized, is fed into the low-pressure column.
  • a gaseous fraction which essentially contains argon and nitrogen and which remains after the separation in the crude argon column 13 is separated further in the pure argon column 14 to obtain pure argon.
  • the crude and pure argon columns have top condensers, which can be cooled in particular with a portion of the oxygen-enriched and nitrogen-depleted liquid withdrawn from the high-pressure column, which partially evaporates during this cooling.
  • Other fluids can also be used for cooling.
  • a pure argon column can also be dispensed with in corresponding systems, in particular if it can be ensured by suitable structural or technical separation measures that the nitrogen content at the argon transition is below a specified value (eg 1 ppm).
  • a specified value eg 1 ppm.
  • argon of the same quality as from a conventional pure argon column is withdrawn from the crude argon column or a comparable column, typically somewhat further below than the fluid conventionally transferred to the pure argon column, with the trays in the section between the crude argon condenser, i.e. the top condenser of the crude argon column, and an appropriate vent, in particular as barrier floors for nitrogen.
  • the present invention can be used with such an arrangement without a pure argon column.
  • the crude argon column or a comparable column can already be used to obtain pure argon.
  • the "crude argon product" that is taken from such a crude argon column is already an end product of higher purity Invention, either a conventional crude argon column (which is used with or without a pure argon column) is used, or a corresponding crude argon column modified for pure argon production.
  • Crude argon and pure argon columns can be arranged in the same cold box or in separate cold boxes.
  • the rectification column 10, i. H. the double column arrangement (comprising the high-pressure column 11 and the low-pressure column 12) and the crude argon column are each arranged in a so-called cold box (not shown in FIG. 1 for the sake of clarity).
  • Each cold box represents a module in which the rectification column or the crude argon column is installed within a space surrounded by thermally insulating walls, with fittings and fluid lines also being able to be installed in the module (cold box). In this way, a high degree of prefabrication can be achieved, with the prefabricated cold boxes being transported as a whole lying down to the construction site of the air separation plant and set up there.
  • a prefabricated cold box In the event that a prefabricated cold box would otherwise be too high (transport length too great), it can also be transported in parts. In particular, access openings or doors and passages for fluid lines or connections are provided in the cold box or in the thermally insulating walls. Due to the shape of the rectification column and the crude argon column, the height of the cold boxes (relative to the erected state, i.e. the state in which the columns are operated) is many times greater than the transverse dimensions orthogonal to the height. A height of over 40 m up to 85 m can be reached here. When transported horizontally, the cold boxes have a correspondingly large transport length (essentially the same as the height when erected).
  • the rectification column can be divided into several columns.
  • EP 2 965029 B1 proposes dividing the low-pressure column into a foot part and a head part in order to improve the overall height of a corresponding air separation plant and its prefabrication capability.
  • the foot section of the low-pressure column remains as in connected to the high-pressure column in a classic double-column arrangement, but the head section of the low-pressure column is moved to a separate container and, if necessary, to a separate cold box.
  • an air separation unit may generally include one or more rectification columns.
  • one or more pumps can then be provided accordingly.
  • FIG. 2A illustrates the arrangement of a rectification column for nitrogen-oxygen separation 215, a one-piece crude argon column 213 and a pump module 220 according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 2B shows the pump module 220 in an enlarged view.
  • the statements made in connection with FIG. 1 apply to the rectification column 215 and the crude argon column 213 .
  • the rectification column for nitrogen-oxygen separation is therefore designed as a double column with a high-pressure column 211 and a low-pressure column 212, with a condenser 209 being provided.
  • the crude argon column 213 of FIG. 2A can be the crude argon column 13 of FIG. 1, for example.
  • the rectification column 215 and the crude argon column 213 are each arranged in a cold box, with a rectification module 218 and an argon module 219 being formed.
  • Both the rectification module 218 and the argon module 219 can have a support structure (e.g. made of steel) on which the rectification column 215 or the crude argon column 213 and thermally insulating walls surrounding the respective column (to form the cold box) are mounted.
  • the rectification module 218 and the argon module 219 in the prefabricated state as long as they have not yet been set up and fastened on the construction site, each represent transportable units as a whole.
  • the argon module 219 is at least partially carried or supported by a pump module 220, ie the pump module 220 absorbs the weight of the argon module 219 at least partially.
  • the pump module 220 is below the argon module 219 arranged so that seen in the vertical direction overlap pump module and argon module.
  • a support structure eg made of steel; not shown
  • Connection elements can be provided on the pump module 220 or on the support structure, which make it possible to mechanically connect the argon module 219 to the pump module 220 or to fasten the argon module 219 to the pump module 220 .
  • a pump 216 is arranged in the pump module 220 and is set up to pump fluid (in particular liquid) from a bottom fraction of the crude argon column 213 into the rectification column 215 , in particular into the low-pressure column 212 .
  • fluid lines 221, 222, 223 can be provided, which are connected to the pump 216 on the one hand and to the lower end of the crude argon column 213 or the rectification column 215 on the other hand.
  • the pump 216 is fixed in the pump module 220, in particular fixed to the support structure.
  • the pump 216 corresponds to the pump 16 of Figure 1.
  • the fluid lines can each comprise a plurality of individual fluid lines which are connected to one another by means of fluid connections.
  • Fluid lines 221, 222 connected to the pump 216 are preferably provided in the pump module 220, i.e. fastened in the pump module or on the support structure, which connect the pump to fluid connections to which further fluid lines (e.g. the fluid line 223 to the rectification column 215) and/or Columns (such as the crude argon column 213) can be connected directly.
  • further fluid lines e.g. the fluid line 223 to the rectification column 215) and/or Columns (such as the crude argon column 213) can be connected directly.
  • the fluid line 223 to the rectification column 215 can, for example, initially run upwards within the cold box of the argon module 219 .
  • Fluid connections 221A, 222A are illustrated symbolically in FIG.
  • the fluid connections are here Top of the pump module, but it is also conceivable to provide one or more of the fluid connections on a side surface, in particular that which is provided for connection to the rectification column. Fittings can also be provided in the pump module, in particular inlet and outlet fittings of the pump 216.
  • the pump module 220 may include walls surrounding the pump 216, with passages for fluid lines and/or fluid connections and/or other access openings or access doors being provided in the walls.
  • the walls are preferably thermally insulating walls, so that a cold box is formed.
  • a thermally insulating material can be filled between the pump and the walls.
  • a motor of the pump 216 is preferably mounted in the pump module 220 such that it is flush with a wall, with an access opening or door provided at the appropriate location so that the motor can be accessed.
  • the motor is arranged to be exposed to the ambient air to ensure cooling of the motor, e.g. outside the cold box, outside the thermally insulated area.
  • the cold box (or its thermally insulating walls) can also enclose the support structure of the pump module. It is also possible for the support structure to be arranged outside of the cold box.
  • the pump module 220 may be configured to be able to support the entire weight of the argon module 219 .
  • at least one additional support module 230 can be provided, which is arranged next to the pump module 220 under (overlapping in the vertical direction) the argon module 219 and absorbs or bears part of the weight of the argon module 219, i.e. designed accordingly is. If a support module 230 is provided, system components such as fittings, fluid lines,
  • the support module 230 can be a further pump module according to the invention, which is provided for reasons of redundancy in order to prevent the operation of the air separation plant from being interrupted in the event of a defect or maintenance work on a pump. Due to the construction according to the invention with a pump module 220 which carries the argon module 219, a separate carrying structure for the crude argon column 213 (roughly similar to the carrying structure 225 for the rectification column 215) can be dispensed with.
  • the pump 216 must be at a lower level than the lower end or the bottom fraction of the crude argon column 213 in order to be able to fulfill its function, ie a certain inlet level is necessary. Typically, a height difference is necessary to ensure that no gas bubbles form in the cryogenic liquid. This height difference is now used for the pump module.
  • multiple pump modules can be provided according to the present invention. Each pump module can then be used to carry an argon module.
  • FIG. 3 illustrates the method for constructing an air separation plant according to a preferred embodiment.
  • step 310 an argon module, in which a crude argon column is integrated, is produced. Also in step 320, a pump module is manufactured according to the invention. These steps take place in one or more production plants in which the argon module and the pump module are prefabricated.
  • the argon module is transported to an air separation plant construction site. This transport takes place with the argon module lying flat. Irrespective of this, in step 340 the pump module is also transported to the construction site. Rectangle 350 or state designates the state in which the argon module and pump module are after transport to the construction site.
  • the pump module and argon module are set up there so that the pump module and the argon module are arranged one above the other, with the pump module being arranged below the argon module so that the pump module carries the argon module at least partially. It can be set up on a suitably prepared foundation. "Setting up” includes the modules being rotated or oriented in such a way that their orientation after setting up corresponds to the operating state is equivalent to.
  • the argon module is brought from the lying transport state to the vertical state. When setting up, mechanical and fluidic connections between the modules are also established. In particular, the lower end of the crude argon column is fluidically connected to the pump in the pump module.
  • step 360 the pump module is initially set up and then in step 370 the argon module is raised and placed on the pump module.
  • the pump module and the argon module are finally connected to each other (fluidically and mechanically).
  • step 380 the pump module and the argon module are first connected to one another to form an assembled module and then in step 390 the assembled module is set up.
  • an additional support module is provided, this is either (first approach) initially placed next to the pump model before the argon module is lifted and placed on it, or (second approach) first connected to the argon module and the pump module to form the assembled module, which is then is set up.
  • the other components of the air separation plant (cf. FIG. 1) are also set up and connected to one another, even if this is not illustrated in detail in FIG.
  • the rectification column or the rectification module is set up and fluidically connected to the pump module or the pump.
  • FIG. 4 A one-piece crude argon column is shown in FIG. 4, which is formed by two partial containers 13a, 13b, together with the connected pure argon column 14. They can, for example, replace the columns 13 and 14 in FIG.
  • the two sub-containers are connected by the liquid line 13c and the gas line 13d in such a way that they act as a single, undivided distillation area. They were transported separately during the manufacture of the plant, and then at the construction site arranged one above the other and connected to the lines 13c and 13d. They are housed in a common insulating cold box and constitute a "one-piece column of crude argon" as defined herein.

Abstract

Bereitgestellt wird ein Pumpenmodul (220) für eine Luftzerlegungsanlage (100), die eine Rektifikationskolonne (215) zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung und eine einteilig ausgebildete Rohargonkolonne (213), die in einem Argonmodul (219) integriert ist, aufweist, wobei das Pumpenmodul eine Pumpe (216) umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein Fluid von einem ersten Fluidanschluss (221A), der mit einem unteren Ende der Rohargonkolonne (213) fluidisch verbindbar ist, zu einem zweiten Fluidanschluss (222A), der mit der Rektifikationskolonne (215) zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung fluidisch verbindbar ist, zu pumpen; wobei das Pumpenmodul (220) dazu eingerichtet ist, unter dem Argonmodul (219) angeordnet zu werden und das Argonmodul zumindest teilweise zu tragen. Weiter wird bereitgestellt eine Luftzerlegungsanlage (100) umfassend eine Rektifikationskolonne (215); eine einteilig ausgebildete Rohargonkolonne (213), die in einem Argonmodul (219) integriert ist; und ein Pumpenmodul (220) mit einer Pumpe, wobei die Pumpe (216) dazu eingerichtet ist, Fluid einer Sumpffraktion aus der Rohargonkolonne (213) in die Rektifikationskolonne (215) zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung zu pumpen; wobei das Pumpenmodul (220) und das Argonmodul (219) übereinander angeordnet sind, so dass das Pumpenmodul unter dem Argonmodul angeordnet ist, und wobei das Pumpenmodul das Argonmodul zumindest teilweise trägt.

Description

Beschreibung
Pumpenmodul für eine Luftzerlegungsanlage, Luftzerlegungsanlage und Verfahren zum Aufbau
Die Erfindung betrifft ein Pumpenmodul für eine Luftzerlegungsanlage, eine Luftzerlegungsanlage und ein Verfahren zum Aufbau einer Luftzerlegungsanlage.
Stand der Technik
Die Herstellung von Luftprodukten in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in Luftzerlegungsanlagen ist bekannt und beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH,
2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, "Cryogenic Rectification", beschrieben.
Luftzerlegungsanlagen weisen Rektifikationskolonnensysteme bzw. Destillationssäulensysteme auf, die herkömmlicherweise beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme ausgebildet sein können. Häufig werden dabei die Begriffe "Rektifikation" und "Destillation" sowie "Säule" und "Kolonne" bzw. hieraus zusammengesetzte Begriffe synonym verwendet. Neben den Rektifikationssäulen zur Gewinnung von Stickstoff und/oder Sauerstoff in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand, also den Rektifikationssäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, können Rektifikationssäulen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein.
Die Luftzerlegung umfasst als wesentliche Schritte die Verdichtung, Vorkühlung, Aufreinigung, Abkühlung und Rektifikation. Die Verdichtung erfolgt beispielsweise in mehrstufigen Turbokompressoren mit Zwischen- und Nachkühlung auf einen Druck von ca. 5 bar oder mehr. Vor der Verdichtung können Staubpartikel in sogenannten Intensivfiltern entfernt werden. Zur anschließenden Vorkühlung können mit Wasser betriebene Direktkontaktkühler eingesetzt werden, in denen zudem eine teilweise Auswaschung wasserlöslicher Verunreinigungen erfolgen kann. Das verwendete Wasser kann beispielsweise in Rieselverdunstungskühlern gegen Stickstoffrestgas aus der Rektifikation (auch als "Kühl Stickstoff" bezeichnet) rückgekühlt werden. Die Aufreinigung bzw. Reinigung der vorgekühlten Luft erfolgt i.d.R. in Adsorbern bzw. Molekularsiebadsorbern. In diesen werden Feuchtigkeit, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe entfernt. Es sind i.d.R. zwei (oder mehr) Adsorber vorgesehen, die jeweils abwechselnd in einer Adsorptionsphase bzw. einer Regenerationsphase betrieben werden, so dass ein kontinuierlicher Betrieb der Luftzerlegungsanlage sichergestellt ist.
Zur Verflüssigung wird die derart aufgereinigte Luft in einem oder mehreren Hauptwärmetauschern auf ca. -175 °C abgekühlt. Die Abkühlung erfolgt durch internen Wärmeaustausch im Gegenstrom zu in der Anlage erzeugten kalten Gasströmen. Auch hier wird i.d.R. zumindest Stickstoff restgas aus der Rektifikation verwendet; hier kann auch ein Gas Verwendung finden, das deutlich reicher an Sauerstoff O2 als Luft ist, bis hin zu reinem O2. Bei einer anschließenden Expansion kühlt sich die Luft durch den Joule-Thomson-Effekt weiter ab und verflüssigt sich. Die eigentliche Zerlegung (Rektifikation) der Luft erfolgt in Trennsäulen (Rektifikationskolonnen, insbesondere zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung; Rohargonkolonnen, zum Beispiel Rohargonkolonne) eines Trennsäulensystems, wobei zunächst eine sauerstoffreiche Sumpffraktion und eine stickstoffreiche Kopffraktion erzeugt werden.
Die Montage von Luftzerlegungsanlagen erfolgt dabei i.d.R. aus vorgefertigten Bauteilen. Diese vorgefertigten Bauteile weisen insbesondere bei industriellen Luftzerlegungsanlagen, die beispielsweise über 20.000 Nm3/h Luft (Normkubikmeter pro Stunde, d.h. Luft bei Standardbedingungen, 273,15 K, 101,325 kPa) verarbeiten, eine erhebliche Größe auf, die zu einem hohen Aufwand beim Transport und Aufstellen der Bauteile führt. Daher besteht der Bedarf nach Verbesserungen, die einen zuverlässigere und einfachere Aufbau von Luftzerlegungsanlagen ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Pumpenmodul für eine Luftzerlegungsanlage, eine Luftzerlegungsanlage und ein Verfahren zum Aufbau einer Luftzerlegungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche; abhängige Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen. Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden zunächst einige nachfolgend verwendete Begriffe definiert.
Der Begriff "Modul" ist als Baugruppe miteinander verbundener Elemente zu verstehen, die in dem Modul fest angeordnet sind. Die Elemente sind z.B. durch eine Trägerkonstruktion bzw. Stützstruktur, etwa einen Trägerrahmen, ein Traggehäuse oder ähnliches, miteinander verbunden. Ein Modul stellt also eine Baueinheit dar, in der die Elemente fixiert angeordnet sind. Insbesondere kann das Modul bzw. dessen Elemente als Ganzes bewegt werden, z.B. von einem Herstellungsortzu einer Baustelle transportiert werden.
Der Ausdruck "fluidisch verbunden" ist im Sinne von mittels einer Fluidleitung verbunden zu verstehen. Es kann also ein Fluid zwischen fluidisch verbundenen Elementen ausgetauscht werden. Soweit nicht anders angemerkt oder aus dem Zusammenhang klar, wird in der Beschreibung auch vereinfacht der Begriff „verbunden“ für fluidisch verbunden verwendet. Ebenso sind die Ausdrücke „fluidische Verbindung“ und „Verbindung“ so zu verstehen, dass eine Verbindung zum Fluidaustausch besteht (soweit nicht anders angemerkt oder aus dem Zusammenhang klar ist, dass eine andere Verbindung, z.B. eine mechanische oder eine Datenverbindung, gemeint ist). Der Begriff „Fluidanschluss“ soll den Fall einer offenen Rohrleitung oder einer Öffnung an einem Bauteil (z.B. der Pumpe) einschließen, das bzw. die durch Schweißen mit einer anderen Rohrleitung und/oder Öffnung verbunden werden kann, um diese aneinander anzuschließen, d.h. eine Fluidverbindung herzustellen. Die Öffnung bzw. die Öffnung der Rohrleitung können also als Fluidanschluss aufgefasst werden.
Die relativen räumlichen Begriffe "oben", "unten", "über", "unter", "oberhalb", "unterhalb", "neben", "nebeneinander", "vertikal", "horizontal" etc. beziehen sich hier auf die räumliche Ausrichtung der Destillationssäulen einer Luftzerlegungsanlage im Normalbetrieb. Unter einer Anordnung zweier Destillationssäulen oder anderer Komponenten "übereinander" wird hier verstanden, dass das sich obere Ende des unteren der beiden Apparateteile sich auf niedrigerer oder gleicher geodätischer Höhe befindet wie das untere Ende der oberen der beiden Apparateteile und sich die Projektionen der beiden Apparateteile in einer horizontalen Ebene überschneiden. Entsprechendes gilt, wenn hier davon die Rede ist, dass ein Element „unter“ einem anderen angeordnet sind. Insbesondere können die beiden Apparateteile genau übereinander angeordnet sein, das heißt die Achsen der beiden Säulen verlaufen auf derselben vertikalen Geraden.
Unter den Begriffen „Rektifikationskolonne“ und „Rohargonkolonne“ sollen hier auch jeweils Kolonnenteile (bspw. die nachfolgend erläuterten Fuß- und Kopfabschnitte) zwei- oder mehrteilig ausgebildeter Rektifikationskolonnen bzw. zwei- oder mehrteilig ausgebildeter Rohargonkolonnen verstanden werden, falls eine Luftzerlegungsanlage in entsprechender Weise ausgebildet ist. Beispielsweise kann eine Luftzerlegungsanlage, die zur Gewinnung eines Argon enthaltenden Produkts eingerichtet ist, eine Hochdruckkolonne, eine zwei- oder mehrteilig ausgebildete Niederdruckkolonne und/oder eine zwei- oder mehrteilig ausgebildete Rohargonkolonne aufweisen. Die zwei- oder mehrteilig ausgebildete Niederdruckkolonne und die zwei- oder mehrteilig ausgebildete Rohargonkolonne weisen jeweils zumindest einen Fußabschnitt und einen räumlich getrennt hiervon angeordneten Kopfabschnitt auf. Insbesondere sind die zwei- oder mehrteilig ausgebildete Niederdruckkolonne und die zwei- oder mehrteilig ausgebildete Rohargonkolonne jeweils zweiteilig ausgebildet. Bei der Erfindung wird eine einteilig ausgebildete Rohargonkolonne eingesetzt. (Der Begriff "einteilig" bezieht sich hier auf die fertig aufgebaute Anlage, nicht unbedingt auf den Transport. In der fertig aufgebauten Anlage sind alle Stoffaustauschelemente der einteiligen Rohargonkolonne in einem einzigen zusammenhängenden Argonmodul angeordnet. Gegensatz dazu ist eine klassische "geteilte Rohargonkolonne", bei der die Stoffaustauschelemente der Rohargonkolonne in zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Behältern untergebracht sind.
Bei einer einteiligen Rohargonkolonne kann es dennoch sinnvoll sein, zwei (oder ggf. mehr) Teilbehälter zu verwenden, die - mit oder ohne Coldbox, also als Teilsäule oder Teilargonmodul, getrennt auf die Baustelle transportiert werden. Auf diese Weise können Transportbeschränkungen eingehalten werden. Insgesamt kann eine einteilige Rohargonkolonne bezüglich Transport und Aufbau die folgenden Ausgestaltungen erfahren:
1. Sie kann als durchgehender Behälter ausgestaltet sein, der in einem Stück auf die Baustelle transportiert wird. 2. Sie besteht aus zwei (oder auch mehr) Behältern, die dafür eingerichtet sind, getrennt zu transportiert und dann übereinander montiert zu werden. Hier gibt es zwei Untervarianten:
2a Beide Behälter sind beim Transport geschlossen. Bei der Montage werden sie durch Leitungen so verbunden, dass sie wie ein einziger, ungeteilter Destillationsbereich wirken.
2b Die beiden Behälter sind an jeweils einem Ende offen; die offenen Enden werden auf der Baustelle so verbunden, dass die beiden Teilbehälter wie ein einziger Behälter, also auch als ein einziger, ungeteilter Destillationsbereich wirken.
Mit "Fußabschnitt" und "Kopfabschnitt" werden hierbei jeweils die Abschnitte der zwei- oder mehrteilig ausgebildeten Kolonnen bezeichnet, die in ihrer Funktion, insbesondere hinsichtlich der dort anfallenden Fraktionen bzw. Ströme, den untersten bzw. obersten Abschnitten herkömmlicher, einteilig ausgebildeter Kolonnen entsprechen. Ein Fußabschnitt weist beispielsweise einen Sumpfbehälter auf, ein Kopfabschnitt weist beispielsweise einen Kopfkondensator auf. Der Kopfabschnitt ist damit der Teil der Kolonnen, der mit einem entsprechenden Kondensator verbunden ist, und in dem ein Rücklauf auf die entsprechenden Kolonnen aufgegeben wird. In einer einteilig ausgebildeten Niederdruckkolonne bekannter Luftzerlegungsanlagen wird im Sumpf eine sauerstoffreiche Flüssigfraktion gewonnen, die als Sauerstoffprodukt abgezogen werden kann. Dies erfolgt damit auch in einem Sumpf eines Fußabschnitts einer zwei- oder mehrteilig ausgebildeten Niederdruckkolonne. Am Kopf einer einteilig ausgebildeten Niederdruckkolonne bekannter Luftzerlegungsanlagen kann entsprechend ein gasförmiges Stickstoffprodukt abgezogen werden, gleiches gilt für den oberen Teil eines Kopfabschnitts einer zwei- oder mehrteilig ausgebildeten Niederdruckkolonne. Am Kopf einer einteilig ausgebildeten Rohargonkolonne wird ein Rohargonstrom abgezogen und als Endprodukt gewonnen oder in eine Reinargonsäule überführt, aus dem Sumpf einer einteilig ausgebildeten Rohargonkolonne wird das anfallende Sumpfprodukt in die Niederdruckkolonne mittels einer geeigneten Pumpe zurückgespeist.
Weist eine "mehrteilig" ausgebildete Niederdruckkolonne mehr als zwei Teile auf, sind zusätzlich Zwischenabschnitte zwischen Fuß- und Kopfabschnitt vorgesehen. Die einzelnen Abschnitte (Fuß-, Kopf- und gegebenenfalls Zwischenabschnitte) sind mittels Leitungen und gegebenenfalls Pumpen miteinander verbunden, um auf diese Weise einen Betrieb, wie er auch mit einer jeweils einteiligen Säule erfolgt, darzustellen.
Ein Destillationskolonnensystem einer Luftzerlegungsanlage ist in einer oder mehreren Coldboxen angeordnet. Unter einer "Coldbox" wird hier eine isolierende Umhüllung verstanden, die einen wärmeisolierten Innenraum bis auf Durchführungen für Leitungen und dergleichen vollständig mit Außenwänden umfasst. In dem Innenraum sind zu isolierende Anlagenteile angeordnet, beispielsweise ein oder mehrere Destillationskolonnen und/oder Wärmetauscher. Die isolierende Wirkung kann durch entsprechende Ausgestaltung der Außenwände und/oder durch die Befüllung des Zwischenraums zwischen Anlagenteilen und Außenwänden mit einem Isoliermaterial bewirkt werden. Bei der letzteren Variante wird vorzugsweise ein pulverförmiges Material wie zum Beispiel Perlit verwendet. Sowohl das Destillationskolonnensystem einer Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft als auch der Hauptwärmetauscher und weitere kalte Anlagenteile sind in üblichen Luftzerlegungsanlagen von einer oder mehreren Coldboxen umschlossen. Die Außenmaße der Coldbox werden bei vorgefertigten Anlagen üblicherweise durch die bei dem jeweiligen Projekt zugelassenen Transportmaße bestimmt.
Ein erfindungsgemäßes Pumpenmodul für eine Luftzerlegungsanlage, die eine Rektifikationskolonne und eine Rohargonkolonne umfasst, die in einem Argonmodul Rohargon integriert ist, umfasst eine Pumpe, die dazu eingerichtet ist, ein Fluid von einem ersten Fluidanschluss, der mit einem unteren Ende der Rohargonkolonne fluidisch verbindbar ist, zu einem zweiten Fluidanschluss, der mit der Rektifikationskolonne fluidisch verbindbar ist, zu pumpen, wobei das Pumpenmodul dazu eingerichtet ist, unter dem Argonmodul angeordnet zu werden und das Argonmodul zumindest teilweise zu tragen. (Das Pumpenmodul kann auch mehr als eine Pumpe umfassen, zum Beispiel mehrere seriell oder parallel verbundene Pumpen, insbesondere zwei oder mehrere redundante Pumpen.)
Wenn das Pumpenmodul unter dem Argonmodul platziert wird, kann in der Luftzerlegungsanlage auf eine gesonderte Tragkonstruktion für das Argonmodul bzw. die Rohargonkolonne verzichtet werden, die ansonsten notwendig wäre, um einen Höhenunterschied zwischen der Pumpe und dem unteren Ende der Rohargonkolonne zu gewährleisten. Dies vereinfacht den Aufbau der Luftzerlegungsanlage und/oder, wegen der geringeren Transportlänge, den Transport des Argonmoduls, falls dieses bereits mit einer Tragkonstruktion vorgefertigt zur Baustelle geliefert wird. Alternativ kann bei unveränderter Transportlänge die Rohargonkolonne länger gestaltet werden und zusätzliche (theoretische) Böden vorgesehen sein. Auch wird keine zusätzliche Stellfläche bzw. kein zusätzliches Fundament für die Pumpe neben dem Argonmodul und der Rektifikationskolonne benötigt.
Das Pumpenmodul ist mit dem Argonmodul verbindbar. Dies schließt einerseits ein, dass Fluidleitungen und/oder Anschlüsse fluidisch verbunden werden, und andererseits, dass Verbindungselemente vorgesehen sind, die es ermöglichen, eine mechanische Verbindung herzustellen, also das Argonmodul und das Pumpenmodul aneinanderzu befestigen.
Bevorzugt umfasst das Pumpenmodul eine Stützstruktur, an der die Pumpe montiert bzw. befestigt ist und die dazu eingerichtet ist, das Argonmodul zumindest teilweise zu tragen (d.h. das vom Pumpenmodul aufgenommene Gewicht zu tragen). Die Stützstruktur kann insbesondere als Stahl-Stützstruktur gebildet sein. Also Stahl-Träger und -Rahmen und Ähnliches umfassen.
Bevorzugt ist das Pumpenmodul bzw. gegebenenfalls die Stützstruktur dazu eingerichtet, ein Gewicht im Bereich von 30.000 kg bis 300.000 kg, bevorzugt im Bereich von 60.000 kg bis 200.000 kg, zu tragen.
Das Pumpenmodul kann beispielsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss bzw. Querschnitt (von oben betrachtet) mit einer Länge im Bereich von 2 m bis 5,5 m und einer Breite im Bereich von 2 m bis 5,5 m aufweisen. Die Höhe des Pumpenmoduls kann im Bereich von 1 m bis 5 m, insbesondere von 1,5 m bis 3,5 m, liegen. Das Argonmodul kann beispielsweise ebenfalls einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss bzw. Querschnitt (von oben betrachtet) mit einer Länge im Bereich von 2 m bis 5,5 m und einer Breite im Bereich von 2 m bis 5,5 m aufweisen.
Die Höhe des Argonmoduls kann im Bereich von 20 m bis 75 m liegen. Vorzugsweise weisen das Pumpenmodul und das Argonmodul im Wesentlichen den gleichen Grundriss auf, insbesondere also im Wesentlichen die gleiche Länge und Breite für einen rechteckigen Grundriss. Hierbei wird weiter vorzugsweise der Grundriss des Pumpenmoduls an den Grundriss des Argonmoduls angepasst. Ein Beispiel für typische Abmessungen könnte etwa wie folgt sein: Grundriss des Argonmoduls von 5,2 m x 4,2 m bei einer Höhe von ca. 44 m; Grundriss des Pumpenmoduls der gleiche wie beim Argonmodul, wobei die Höhe des Pumpenmoduls im Bereich von 1,5 m bis 3,5 m liegt.
Vorzugsweise sind im Pumpenmodul mit der Pumpe verbundene Fluidleitungen und/oder Fluidanschlüsse vorgesehen, die mit dem unteren Ende der Rohargonkolonne und/oder der Rektifikationskolonne oder mit diesen verbundenen Fluidleitungen verbindbar sind. Auf diese Weise kann die Anzahl zusätzlich beim Aufbau auf der Baustelle zu montierender Elemente reduziert werden, d.h. es kann der Vorfertigungsgrad erhöht werden. Beispielsweise können Ein- und/oder Austritts- Armaturen der Pumpe mit Pumpenmodul angeordnet sein.
Bevorzugt umfasst das Pumpenmodul Wände, die die Pumpe umgeben; wobei die Wände thermisch isolierend sind und/oder zumindest teilweise ein thermisch isolierendes Material zwischen die Wände und die Pumpe gefüllt ist.
Eine erfindungsgemäße Luftzerlegungsanlage umfasst eine Rektifikationskolonne, eine einteilig ausgebildete Rohargonkolonne, die in einem Argonmodul integriert ist, und ein erfindungsgemäßes Pumpenmodul, wobei der erste Fluidanschluss mit einem unteren Ende der Rohargonkolonne fluidisch verbunden ist und der zweite Fluidanschluss mit der Rektifikationskolonne fluidisch verbunden ist, wobei die Pumpe dazu eingerichtet ist (d.h. wenn diese in Betrieb bzw. eingeschaltet ist), Fluid einer Sumpffraktion aus der Rohargonkolonne in die Rektifikationskolonne zu pumpen; dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenmodul und das Argonmodul übereinander angeordnet sind, so dass das Pumpenmodul unter dem Argonmodul angeordnet ist, wobei das Pumpenmodul das Argonmodul zumindest teilweise trägt.
Bevorzugt weist das Pumpenmodul eine Grundfläche (bzw. einen horizontalen Querschnitt) auf, die, in vertikaler Richtung gesehen, innerhalb einer Grundfläche des Argonmoduls eingeschlossen ist. D.h. in einer Draufsicht von oben ragt das Pumpenmodul nicht über Argonmodul hinaus; bzw. eine vertikale Projektion des Pumpenmoduls liegt innerhalb einer vertikalen Projektion des Argonmoduls. Dies ist zweckmäßig, da so keine Stellfläche auf der Fläche der Luftzerlegungsanlage zusätzlich zum Argonmodul benötigt wird. Bevorzugt umfasst die Luftzerlegungsanlage wenigstens ein Stützmodul, das unter dem Argonmodul neben dem Pumpenmodul angeordnet ist, so dass das wenigstens eine Stützmodul das Argonmodul teilweise trägt, wobei das wenigstens eine Stützmodul das Gewicht des Argonmoduls trägt (bzw. aufnimmt), das nicht von dem Pumpenmodul getragen wird. Dies ermöglicht es insbesondere, das Pumpenmodul kleiner zu gestalten, was unter anderem zu einem vereinfachten Transport führt.
Weiter bevorzugt weist das Stützmodul eine Grundfläche (bzw. einen horizontalen Querschnitt) auf, die, in vertikaler Richtung gesehen, innerhalb einer Grundfläche des Argonmoduls eingeschlossen ist. Besonders bevorzugt gilt dies sowohl für das Pumpenmodul als auch für das Stützmodul.
Bevorzugt umfasst das Argonmodul Wände, die die Rohargonkolonne umgeben; wobei die Wände thermisch isolierend sind und/oder zumindest teilweise ein thermisch isolierendes Material zwischen die Wände und die Rohargonkolonne gefüllt ist. Es wird also eine Argon-Coldbox gebildet.
Bevorzugt ist die Rektifikationskolonne in einem Rektifikationsmodul integriert; wobei das Rektifikationsmodul insbesondere Wände umfasst, die die Rektifikationskolonne umgeben; wobei die Wände thermisch isolierend sind und/oder zumindest teilweise ein thermisch isolierendes Material zwischen die Wände und die Rektifikationskolonne gefüllt ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufbau einer Luftzerlegungsanlage, umfasst: ein Herstellen eines Argonmoduls, in dem eine Rohargonkolonne integriert ist; ein Herstellen eines Pumpenmoduls, das eine Pumpe umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein Fluid von einem ersten Fluidanschluss, der mit einem unteren Ende der Rohargonkolonne fluidisch verbindbar ist, zu einem zweiten Fluidanschluss, der mit der Rektifikationskolonne fluidisch verbindbar ist, zu pumpen, wobei das Pumpenmodul dazu eingerichtet ist, unter dem Argonmodul angeordnet zu werden und das Argonmodul zumindest teilweise zu tragen; ein Transportieren des Argonmoduls und des Pumpenmoduls in einem nicht zusammengesetzten Zustand zu einer Baustelle der Luftzerlegungsanlage; und ein Aufstellen des Pumpenmoduls und des Argonmoduls auf der Baustelle, so dass das Pumpenmodul und das Argonmodul übereinander angeordnet werden, wobei das Pumpenmodul unter dem Argonmodul angeordnet wird, so dass das Pumpenmodul das Argonmodul zumindest teilweise trägt.
Das Aufstellen schließt insbesondere ein Herstellen von Fluidverbindungen und/oder ein mechanisches Verbinden bzw. aneinander Befestigen von Pumpenmodul und Argonmodul ein. Das Pumpenmodul wird auf einer dafür vorgesehenen Stellfläche, etwa einer Betonfläche oder einem Betonfundament, der Luftzerlegungsanlage aufgestellt und dort insbesondere befestigt.
Der Transport des Argonmoduls erfolgt vorzugsweise im liegenden Zustand. Dabei entspricht eine Transportlänge der Höhe (im aufgestellten Zustand) des Argonmoduls.
Vorzugsweise wird zunächst das Pumpenmodul aufgestellt, dann das Argonmodul angehoben und auf das Pumpenmodul gesetzt, und anschließend werden das Pumpenmodul und das Argonmodul miteinander verbunden (mechanisch und/oder fluidisch).
Alternativ wird vorzugsweise zunächst das Pumpenmodul und das Argonmodul zu einem zusammengesetzten Modul miteinander verbunden werden, und anschließend das zusammengesetzte Modul aufgestellt wird. D.h. das Zusammensetzen erfolgt im liegenden Zustand.
Der Vollständigkeit halber werden weitere Grundlagen der vorliegenden Erfindung näher erläutert und nachfolgend weitere Begriffe definiert. Die in einer Luftzerlegungsanlage eingesetzten Vorrichtungen sind in der zitierten Fachliteratur, beispielsweise bei Häring (s.o.) in Abschnitt 2.2.5.6, „Apparatus“, beschrieben. Sofern die nachfolgenden Definitionen nicht hiervon abweichen, wird daher zum Sprachgebrauch, der im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, ausdrücklich auf die zitierte Fachliteratur verwiesen. Die Begriffe „Rektifikation“ und „Destillation“ sowie „Säule“ und „Kolonne“ bzw. hieraus zusammengesetzte Begriffe werden synonym verwendet.
Flüssigkeiten und Gase können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder an mehreren Komponenten sein, wobei „reich“ für einen Gehalt von wenigstens 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9% oder 99,99% und „arm“ für einen Gehalt von höchstens 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0,1% oder 0,01% auf Mol-, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Der Begriff „überwiegend“ kann der Definition von „reich“ entsprechen. Flüssigkeiten und Gase können ferner angereichert oder abgereichert an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen Gehalt in einer Ausgangsflüssigkeit oder einem Ausgangsgas beziehen, aus der oder dem die Flüssigkeit oder das Gas gewonnen wurde. Die Flüssigkeit oder das Gas ist „angereichert“, wenn diese oder dieses zumindest den 1,1- fachen, 1,5-fachen, 2-fachen, 5-fachen, 10-fachen 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt, und „abgereichert“, wenn diese oder dieses höchstens den 0,9-fachen, 0,5- fachen, 0,1-fachen, 0,01-fachen oder 0,001-fachen Gehalt einer entsprechenden Komponente, bezogen auf die Ausgangsflüssigkeit oder das Ausgangsgas enthält. Ist hier beispielsweise von „Sauerstoff“, „Stickstoff“ oder „Argon“ die Rede, sei hierunter auch eine Flüssigkeit oder ein Gas verstanden, die bzw. das reich an Sauerstoff oder Stickstoff ist, jedoch nicht notwendigerweise ausschließlich hieraus bestehen muss.
Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe „Druckniveau“ und „Temperaturniveau“, wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um das erfinderische Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 1%, 5%, 10% oder 20% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste ein. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus. Bei dem hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke.
Die Hochdruckkolonne und die Niederdruckkolonne einer Luftzerlegungsanlage stehen über einen sogenannten Hauptkondensator in wärmetauschender Verbindung. Der Hauptkondensator kann insbesondere in einem unteren (Sumpf-) Bereich der Niederdruckkolonne (bzw. hiervon deren erstem Abschnitt) angeordnet sein. In diesem Fall handelt es sich um einen sogenannten innenliegenden Hauptkondensator und der Verdampfungsraum des Hauptkondensators ist zugleich der Innenraum der Niederdruckkolonne (bzw. von deren erstem Abschnitt). Der Hauptkondensator kann jedoch grundsätzlich, also sogenannter außenliegender Hauptkondensator, außerhalb des Innenraums der Hochdruckkolonne angeordnet sein.
Ein „Hauptwärmetauscher“ einer Luftzerlegungsanlage dient zur Abkühlung von Einsatzluft in indirektem Wärmeaustausch mit Rückströmen aus dem Destillationskolonnensystem. Er kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, beispielsweise aus einem oder mehreren Plattenwärmetauscherblöcken. Separate Wärmetauscher, die speziell der Verdampfung oder Pseudoverdampfung eines einzigen flüssigen oder überkritischen Fluids dienen, ohne Anwärmung und/oder Verdampfung eines weiteren Fluids, gehören nicht zum Hauptwärmetauscher.
Bei einem „Unterkühler“ oder „Unterkühlungsgegenströmer“ (die beiden Begriffe werden nachfolgend vollständig austauschbar miteinander verwendet) handelt es sich im hier verwendeten Sprachgebrauch um einen Wärmetauscher, durch den gasförmige und flüssige Stoffströme in einer Luftzerlegungsanlage einem Wärmeaustausch miteinander unterworfen werden, welche dem Rektifikationskolonnensystem entnommen und nach dem Wärmetausch teilweise oder vollständig in das Rektifikationskolonnensystem zurückgeführt werden.
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 veranschaulicht eine beispielhafte Luftzerlegungsanlage, in der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
Figur 2A veranschaulicht die Anordnung einer Rektifikationskolonne, einer Rohargonkolonne und eines Pumpenmoduls gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung.
Figur 2B veranschaulicht das Pumpenmodul in einer gegenüber der Figur 2A vergrößerten Ansicht. Figur 3 veranschaulicht das Verfahren zum Aufbau einer Luftzerlegungsanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
Figur 4 zeigt eine einteilige Rohargonsäule, die durch zwei Teilbehälter gebildet ist. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren sind einander baulich oder funktional entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholterläutert. Wenn nachfolgend auf Verfahrensschritte Bezug genommen wird, betreffen die entsprechenden Erläuterungen in gleicher Weise Anlagenkomponenten, mit denen diese Verfahrensschritte durchgeführt werden, und umgekehrt.
In Figur 1 ist beispielhaft eine Luftzerlegungsanlage 100 an sich bekannter Art dargestellt, in der bzw. für die die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Die vorliegende Technologie eignet sich auch für andere verfahrenstechnische Anlagen und ist nicht auf Luftzerlegungsanlagen beschränkt; hier wird aber nur die Anwendung auf Luftzerlegungsanlagen beansprucht.
Luftzerlegungsanlagen der gezeigten Art sind vielfach an anderer Stelle beschrieben, beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, „Cryogenic Rectification“. Für detaillierte Erläuterungen zu Aufbau und Funktionsweise sei daher auf entsprechende Fachliteratur verwiesen. Eine Luftzerlegungsanlage zum Einsatz der vorliegenden Erfindung kann auf unterschiedlichste Weise ausgebildet sein.
Die in Figur 1 gezeigte Luftzerlegungsanlage verfügt unter anderem über einen Hauptluftverdichter 1, eine Vorkühleinrichtung 2, ein Reinigungssystem 3, eine Nachverdichteranordnung 4, einen Hauptwärmetauscher 5, eine Entspannungsturbine 6, eine Drosseleinrichtung 7, eine Pumpe 8 und ein Rektifikationskolonnensystem 16. Das Rektifikationskolonnensystem 16 umfasst eine Rektifikationskolonne 10 zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung in Form einer Doppelkolonnenanordnung aus einer Hochdruckkolonne 11 und einer Niederdruckkolonne 12 sowie eine Rohargonkolonne 13 und eine Reinargonkolonne 14. Durch eine Pumpe 16 wird Flüssigkeit aus der Rohargonkolonne 13 in die Rektifikationskolonne 10, genauer in die Niederdruckkolonne 12, zurückgepumpt.
Wie die Erfindung nicht auf die Verwendung mit Luftzerlegungsanlagen wie der Luftzerlegungsanlage 100 beschränkt ist, kann sie auch mit anders als gezeigt ausgebildeten Luftzerlegungsanlagen verwendet werden, die eine andere Anzahl an Kolonnen in identischer oder abweichender Verschaltung miteinander aufweisen können, wobei die Rektifikationskolonne 10, d.h. die Doppelkolonnenanordnung aus der Hochdruckkolonne 11 und der Niederdruckkolonne 12, sowie die Rohargonkolonne 13 in jedem Fall vorhanden sind.
In der gezeigten Luftzerlegungsanlage 100 wird ein Einsatzluftstrom mittels des Hauptluftverdichters 1 über ein nicht bezeichnetes Filter angesaugt und verdichtet. Der verdichtete Einsatzluftstrom wird der mit Kühlwasser betriebenen Vorkühleinrichtung 2 zugeführt. Der vorgekühlte Einsatzluftstrom wird in dem Reinigungssystem 3 aufgereinigt. In dem Reinigungssystem 3, das typischerweise ein Paar von im Wechselbetrieb eingesetzten Adsorberbehältern umfasst, wird der vorgekühlte Einsatzluftstrom weitgehend von Wasser und Kohlendioxid befreit.
Stromab des Reinigungssystems 3 wird der Einsatzluftstrom in zwei Teilströme aufgeteilt. Einer der Teilströme wird auf dem Druckniveau des Einsatzluftstroms in dem Hauptwärmetauscher 5 vollständig abgekühlt. Der andere Teilstrom wird in der Nachverdichteranordnung 4 nachverdichtet und ebenfalls in dem Hauptwärmetauscher 5 abgekühlt, jedoch nur auf ein Zwischentemperaturniveau. Dieser sogenannte Turbinenstrom wird nach der Abkühlung auf das Zwischentemperaturniveau mittels der Entspannungsturbine 6 auf das Druckniveau des vollständig abgekühlten Teilstroms entspannt, mit diesem vereinigt, und in die Hochdruckkolonne 11 eingespeist.
In der Hochdruckkolonne 11 werden eine sauerstoffangereicherte flüssige Sumpffraktion sowie eine stickstoffangereicherte gasförmige Kopffraktion gebildet. Die sauerstoffangereicherte flüssige Sumpffraktion wird aus der Hochdruckkolonne 11 abgezogen, teilweise als Heizmedium in einem Sumpfverdampfer der Reinargonkolonne 14 verwendet und jeweils in Anteilen in einen Kopfkondensator der Reinargonkolonne 14, einen Kopfkondensator der Rohargonkolonne 13 sowie die Niederdruckkolonne 12 eingespeist. In den Verdampfungsräumen der Kopfkondensatoren der Rohargonkolonne 13 und der Reinargonkolonne 14 verdampfendes Fluid wird ebenfalls in die Niederdruckkolonne 12 überführt.
Vom Kopf der Hochdruckkolonne 11 wird das gasförmige stickstoffreiche Kopfprodukt abgezogen, in einem Hauptkondensator 9, der eine wärmetauschende Verbindung zwischen der Hochdruckkolonne 11 und der Niederdruckkolonne 12 herstellt, verflüssigt, und in Anteilen als Rücklauf auf die Hochdruckkolonne 11 aufgegeben und in die Niederdruckkolonne 12 entspannt.
In der Niederdruckkolonne 12 werden eine sauerstoffreiche flüssige Sumpffraktion sowie eine stickstoffreiche gasförmige Kopffraktion gebildet. Erstere wird teilweise in der Pumpe 8 flüssig auf Druck gebracht, in dem Hauptwärmetauscher 5 erwärmt, und als Produkt bereitgestellt. Aus einer Flüssigkeitsrückhalteeinrichtung am Kopf der Niederdruckkolonne 12 wird ein flüssiger stickstoffreicher Strom abgezogen und als Flüssigstickstoffprodukt aus der Luftzerlegungsanlage 100 ausgeführt werden. Ein vom Kopf der Niederdruckkolonne 12 abgezogener gasförmiger stickstoffreicher Strom wird durch den Hauptwärmetauscher 5 geführt und als Stickstoffprodukt auf dem Druck der Niederdruckkolonne 12 bereitgestellt. Aus der Niederdruckkolonne 12 wird ferner ein Strom aus einem oberen Bereich abgezogen und nach Erwärmung in dem Hauptwärmetauscher 5 als sogenannter Unreinstickstoff in der Vorkühleinrichtung 2 bzw. nach einer Aufheizung mittels eines elektrischen Heizers in dem Reinigungssystem 3 verwendet.
Zur Argongewinnung können in einer Luftzerlegungsanlage mehrere Argonkolonnen eingesetzt werden, z.B. zeigt Figur 1 eine Luftzerlegungsanlage mit einer Rohargonkolonne 13 und einer Reinargonkolonne 14. Ein Beispiel ist bei Häring (s.o.) in Figur 2.3A veranschaulicht und ab Seite 26 im Abschnitt „Rectification in the Low- pressure, Crude and Pure Argon Column“ sowie ab Seite 29 im Abschnitt „Cryogenic Production of Pure Argon“ beschrieben. Wie dort erläutert, reichert sich Argon in entsprechenden Anlagen in einer bestimmten Höhe in der Niederdruckkolonne 12 an. An dieser oder an einer anderen günstigen Stelle, ggf. auch unterhalb des Argonmaximums, kann aus der Niederdruckkolonne an Argon angereichertes Gas mit einer Argonkonzentration von typischerweise 5 bis 15 Molprozent abgezogen und in die Rohargonkolonne 13 überführt werden. Ein entsprechendes Gas enthält typischerweise ca. 0,05 bis 100 ppm Stickstoff und ansonsten im Wesentlichen Sauerstoff. Es sei ausdrücklich betont, dass die angegebenen Werte für das aus der Niederdruckkolonne abgezogene Gas lediglich typische Beispielwerte darstellen.
Die Rohargonkolonne 13 dient im Wesentlichen dazu, den Sauerstoff aus dem aus der Niederdrucksäule abgezogenen Gas abzutrennen. Der in der Rohargonkolonne 13 abgetrennte Sauerstoff bzw. ein entsprechendes sauerstoffreiches Fluid kann flüssig in die Niederdruckkolonne 12 zurückgeführt werden, dies erfolgt mittels einer dafür vorgesehenen Pumpe 15. Der Sauerstoff bzw. das sauerstoffreiche Fluid wird dabei typischerweise mehrere theoretische oder praktische Böden unterhalb der Einspeisestelle für die aus der Hochdruckkolonne abgezogene, an Sauerstoff angereicherte und an Stickstoff abgereicherte und ggf. zumindest teilweise verdampfte Flüssigkeit in die Niederdruckkolonne eingespeist. Eine bei der Trennung in der Rohargonkolonne 13 verbleibende gasförmige Fraktion, die im Wesentlichen Argon und Stickstoff enthält, wird in der Reinargonkolonne 14 unter Erhalt von Reinargon weiter aufgetrennt. Die Roh- und die Reinargonkolonne weisen Kopfkondensatoren auf, die insbesondere mit einem Teil der aus der Hochdrucksäule abgezogenen, an Sauerstoff angereicherten und an Stickstoff abgereicherten Flüssigkeit gekühlt werden können, welche bei dieser Kühlung teilweise verdampft. Auch andere Fluide können zur Kühlung eingesetzt werden.
Grundsätzlich kann in entsprechenden Anlagen auch auf eine Reinargonkolonne verzichtet werden, insbesondere dann, wenn durch geeignete bauliche bzw. trenntechnische Maßnahmen sichergestellt werden kann, dass der Stickstoffgehalt am Argonübergang unter einem vorgegebenen Wert liegt (z.B. 1 ppm). Dies ist jedoch keine zwingende Voraussetzung. Argon gleicher Qualität wie aus einer herkömmlichen Reinargonkolonne wird in diesem Fall aus der Rohargonkolonne bzw. einer vergleichbaren Säule typischerweise etwas weiter unterhalb als das herkömmlicherweise in die Reinargonkolonne überführte Fluid abgezogen, wobei die Böden im Abschnitt zwischen dem Rohargonkondensator, also dem Kopfkondensator der Rohargonkolonne, und einem entsprechenden Abzug insbesondere als Sperrböden für Stickstoff dienen. Die vorliegende Erfindung kann mit einer derartigen Anordnung ohne Reinargonkolonne zum Einsatz kommen. Die Rohargonkolonne bzw. eine vergleichbare Säule kann in einer derartigen Anordnung bereits zur Gewinnung von Reinargon dienen. Das "Rohargonprodukt“, das einer solchen Rohargonkolonne entnommen wird, stellt also bereits ein Endprodukt höherer Reinheit dar. Bei der Erfindung wird entweder eine herkömmliche Rohargonkolonne (die mit oder ohne Reinargonkolonne eingesetzt wird) verwendet oder eine entsprechende zur Reinargongewinnung modifizierte Rohargonkolonne. Rohargon- und Reinargonkolonnen können in der gleichen Coldbox oder in getrennten Coldboxen angeordnet sein.
Die Rektifikationskolonne 10, d. h. die Doppelkolonnenanordnung (aus der Hochdruckkolonne 11 und der Niederdruckkolonne 12) und die Rohargonkolonne sind jeweils in einer sogenannten Coldbox (in Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt) angeordnet. Jede Coldbox stellt ein Modul dar, in dem die Rektifikationskolonne bzw. die Rohargonkolonne innerhalb eines von thermisch isolierenden Wänden umgebenen Raums montiert sind, wobei Armaturen und Fluidleitungen ebenfalls im Modul (Coldbox) montiert sein können. Auf diese Weise kann ein hoher Vorfertigungsgrad erreicht werden, wobei die vorgefertigten Coldboxen als Ganzes liegend zur Baustelle der Luftzerlegungsanlage transportiert werden und dort aufgestellt werden. Für den Fall, dass eine vorgefertigte Coldbox ansonsten zu hoch wäre (zu große Transportlänge), kann sie auch in Teilen transportiert werden. In der Coldbox bzw. in den thermisch isolierenden Wänden sind insbesondere Zugangsöffnungen bzw. -türen und Durchführungen für Fluidleitungen bzw. -anschlüsse vorgesehen. Aufgrund der Form der Rektifikationskolonne und der Rohargonkolonne weisen die Coldboxen eine Höhe (bezogen auf den aufgestellten Zustand, d. h. den Zustand in dem die Kolonnen betrieben werden) auf, die um ein Vielfaches größer ist als zur Höhe orthogonale Querabmessungen. Hier kann eine Höhe von über 40 m bis zu 85 m erreicht werden. Beim liegenden Transport weisen die Coldboxen also eine entsprechend große Transportlänge (im Wesentlichen gleich der Höhe im aufgestellten Zustand) auf. Falls der Transport über Straßen führt, kann man in vielen Fällen Coldboxen einer Höhe bis etwa 47 m ungeteilt transportieren, ansonsten müssen sie geteilt hergestellt und dann auf der Baustelle verbunden werden. Für den Fall, dass die Transportroute dies zulässt, können auch erheblich größere Bauhöhen (bis zu 85 m) ungeteilt transportiert werden.
Die Rektifikationskolonne kann in mehrere Kolonnen geteilt sein. Z. B. schlägt die EP 2 965029 B1 die Zweiteilung der Niederdruckkolonne in einen Fußteil und einen Kopfteil vor, um die Bauhöhe einer entsprechenden Luftzerlegungsanlage und deren Vorfertigbarkeit zu verbessern. Dabei bleibt der Fußteil der Niederdruckkolonne wie in einer klassischen Doppelkolonnenanordnung mit der Hochdruckkolonne verbunden, der Kopfteil der Niederdruckkolonne wird aber in einen separaten Behälter und ggf. in eine separate Coldbox ausgelagert.
Demgemäß kann eine Luftzerlegungsanlage im Allgemeinen eine oder mehrere Rektifikationskolonnen umfassen. Um Flüssigkeit bzw. Fluid von der Rohargonkolonne in die eine oder die mehreren Rektifikationskolonnen zur Stickstoff-Sauerstoff- Trennung zu pumpen, können dann entsprechend eine oder mehrere Pumpen vorgesehen sein.
Figur 2A veranschaulicht die Anordnung einer Rektifikationskolonne zur Stickstoff- Sauerstoff-Trennung 215, einer einteiligen Rohargonkolonne 213 und eines Pumpenmoduls 220 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. In Figur 2B ist das Pumpenmodul 220 in vergrößerter Ansicht veranschaulicht.
Für die Rektifikationskolonne 215 und die Rohargonkolonne 213 gelten die im Zusammenhang mit Figur 1 gemachten Ausführungen. Die Rektifikationskolonne zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung ist also als Doppelkolonne mit einer Hochdruckkolonne 211 und einer Niederdruckkolonne 212 gestaltet, wobei ein Kondensator 209 vorgesehen ist. Die Rohargonkolonne 213 der Figur 2A kann beispielsweise die Rohargonkolonne 13 der Figur 1 sein.
Die Rektifikationskolonne 215 und die Rohargonkolonne 213 sind jeweils in einer Coldbox angeordnet, wobei ein Rektifikationsmodul 218 und ein Argonmodul 219 gebildet sind. Sowohl das Rektifikationsmodul 218 als auch das Argonmodul 219 können eine Stützstruktur (z.B. aus Stahl) aufweisen, an der die Rektifikationskolonne 215 bzw. die Rohargonkolonne 213 und thermisch isolierende Wände, die die jeweilige Kolonne umgeben (um die Coldbox zu bilden), montiert sind. Das Rektifikationsmodul 218 und das Argonmodul 219 stellen also im vorgefertigten Zustand, solange sie auf der Baustelle noch nicht aufgestellt und befestigt sind, jeweils als Ganzes transportable Einheiten dar.
Das Argonmodul 219 wird zumindest teilweise durch ein Pumpenmodul 220 getragen bzw. gestützt, d.h. das Pumpenmodul 220 nimmt das Gewicht des Argonmoduls 219 zumindest teilweise auf. Das Pumpenmodul 220 ist dazu unter dem Argonmodul 219 angeordnet, so dass sich in vertikaler Richtung gesehen Pumpenmodul und Argonmodul überlappen. Im Pumpenmodul 220 ist eine Stützstruktur (z.B. aus Stahl; nicht dargestellt) vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, das Argonmodul 219 zumindest teilweise zu tragen, also insbesondere dessen Gewicht zumindest teilweise aufzunehmen. Am Pumpenmodul 220 bzw. an der Stützstruktur können Verbindungselemente (etwa Laschen für Schweiß- oder Schraubverbindungen) vorgesehen sein, die es ermöglichen, das Argonmodul 219 mit dem Pumpenmodul 220 mechanisch zu verbinden bzw. das Argonmodul 219 am Pumpenmodul 220 zu befestigen.
In dem Pumpenmodul 220 ist eine Pumpe 216 angeordnet, die dazu eingerichtet ist, Fluid (insbesondere Flüssigkeit) aus einer Sumpffraktion der Rohargonkolonne 213 in die Rektifikationskolonne 215, insbesondere in die Niederdruckkolonne 212, zu pumpen. Dazu können Fluidleitungen 221, 222, 223 vorgesehen sein, die einerseits mit der Pumpe 216 und andererseits mit dem unteren Ende der Rohargonkolonne 213 bzw. der Rektifikationskolonne 215 verbunden sind. Die Pumpe 216 ist im Pumpenmodul 220 befestigt, insbesondere an der Stützstruktur befestigt. Die Pumpe 216 entspricht der Pumpe 16 der Figur 1.
Die Fluidleitungen können jeweils mehrere einzelne Fluidleitungen umfassen, die mittels Fluidanschlüssen miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind im Pumpenmodul 220 mit der Pumpe 216 verbundene Fluidleitungen 221, 222 vorgesehen, d.h. im Pumpenmodul bzw. an der Stützstruktur, befestigt, die die Pumpe mit Fluidanschlüssen verbinden, an die weiterführende Fluidleitungen (etwa die Fluidleitung 223 zur Rektifikationskolonne 215) und/oder Kolonnen (etwa die Rohargonkolonne 213) direkt angeschlossen werden können. Dies führt zu einem höheren Vorfertigungsgrad, da entsprechende Fluidleitungen/Kolonnen beim Aufbau auf der Baustelle lediglich noch mit den im Pumpenmodul 220 umfassten Fluidleitungen 221, 222 verbunden werden müssen, also weniger Fluidleitungen zusätzlich montiert werden müssen. Die Fluidleitung 223 zur Rektifikationskolonne 215 kann beispielsweise zunächst innerhalb der Coldbox des Argonmoduls 219 nach oben verlaufen. In Figur 2B sind beispielhaft Fluidanschlüsse 221A, 222A symbolisch illustriert, die zur Verbindung mit der Rohargonkolonne 213 oder einer mit dieser verbundenen Fluidleitung und zur Verbindung mit der Fluidleitung 223, die zur Rektifikationskolonne 215 führt, dienen. Die Fluidanschlüsse liegen hieran der Oberseite des Pumpenmoduls, es ist aber auch denkbar einen oder mehrere der Fluidanschlüsse an einer Seitenfläche vorzusehen, insbesondere denjenigen, der zur Verbindung mit der Rektifikationskolonne vorgesehen ist. Im Pumpenmodul können auch Armaturen vorgesehen sein, insbesondere Ein- und Austritt-Armaturen der Pumpe 216.
Das Pumpenmodul 220 kann Wände umfassen, die die Pumpe 216 umgeben, wobei in den Wänden Durchgänge für Fluidleitungen und/oder Fluidanschlüsse und/oder sonstige Zugangsöffnungen bzw. Zugangstüren vorgesehen sind. Die Wände sind bevorzugt thermisch isolierende Wände, so dass eine Coldbox gebildet wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein thermisch isolierendes Material zwischen der Pumpe und den Wänden eingefüllt sein. Ein Motor der Pumpe 216 ist im Pumpenmodule 220 vorzugsweise so angeordnet, dass er mit einer Wand abschließt, wobei an der entsprechenden Stelle eine Zugangsöffnung bzw. Zugangstür vorgesehen ist, so dass der Motor zugänglich ist. Selbiges gilt für eine Pumpensteuerung und/oder eine Motorsteuerung. Vorzugsweise ist der Motor so angeordnet, dass er der Umgebungsluft ausgesetzt ist, um die Kühlung des Motors sicher zu stellen, z.B. außen an der Coldbox, außerhalb des thermisch isolierten Bereichs. Die Coldbox (bzw. deren thermisch isolierende Wände) kann die Stützstruktur des Pumpenmoduls mit umschließen. Ebenso ist es möglich, dass die Stützstruktur außerhalb der Coldbox angeordnet ist.
Das Pumpenmodul 220 kann so dazu eingerichtet sein, dass es in der Lage ist, das gesamte Gewicht des Argonmoduls 219 zu tragen. Alternativ kann, wie in der Figur gezeigt, wenigstens ein zusätzliches Stützmodul 230 vorgesehen sein, dass neben dem Pumpenmodul 220 unter (in vertikaler Richtung überlappend) dem Argonmodul 219 angeordnet ist und einen Teil des Gewichts des Argonmoduls 219 aufnimmt bzw. trägt, d.h. entsprechend ausgelegt ist. Wenn ein Stützmodul 230 vorgesehen ist, sind in diesem vorzugsweise Anlagenkomponenten, etwa Armaturen, Fluidleitungen,
Ventile, Steuerungsanlagen, Steuergeräte oder auch eine weitere Pumpe, angeordnet bzw. montiert. Insbesondere kann es sich bei dem Stützmodul 230 um eine weiteres erfindungsgemäßes Pumpenmodul handeln, das aus Redundanzgründen vorgesehen ist, um eine Unterbrechung des Betriebs der Luftzerlegungsanlage im Falle eines Defekts oder einer Wartung an einer Pumpe zu verhindern. Durch den erfindungsmäßen Aufbau mit einem Pumpenmodul 220, das das Argonmodul 219 trägt, kann auf eine eigene Tragestruktur für die Rohargonkolonne 213 (etwa ähnlich der Tragestruktur 225 für die Rektifikationskolonne 215) verzichtet werden. Hierbei ist anzumerken, dass sich die Pumpe 216 auf einer niedrigeren Höhe befinden muss als das untere Ende bzw. die Sumpffraktion der Rohargonkolonne 213, um ihre Funktion erfüllen zu können, d.h. eine gewisse Einlaufhöhe ist notwendig. Typischerweise ist eine Höhendifferenz notwendig um sicherzustellen, dass sich in der kryogenen Flüssigkeit keine Gasblasen bilden. Diese Höhendifferenz nutzt man nun für das Pumpenmodul.
Falls, wie oben erläutert, mehrere Rektifikationskolonnen und/oder mehrere Argonkolonnen und entsprechend mehrere Argonmodule vorgesehen sind und mehrere Pumpen vorgesehen sind, können mehrere Pumpenmodule entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein. Jedes Pumpenmodul kann dann dazu dienen, ein Argonmodul zu tragen.
Figur 3 veranschaulicht das Verfahren zum Aufbau einer Luftzerlegungsanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
In Schritt 310 wird ein Argonmodul, in dem eine Rohargonkolonne integriert ist hergestellt. Ebenso wird in Schritt 320 ein Pumpenmodul entsprechend der Erfindung hergestellt. Diese Schritte erfolgen in einer oder mehreren Fertigungsanlagen, in denen das Argonmodul und das Pumpenmodul vorgefertigt werden.
In Schritt 330 wird das Argonmodul zu einer Baustelle der Luftzerlegungsanlage transportiert. Dieser Transport erfolgt im liegenden Zustand des Argonmoduls. Unabhängig davon wird in Schritt 340 das Pumpenmodul ebenfalls zur Baustelle transportiert. Rechteck 350 bzw. Zustand bezeichnet den Zustand in dem sich Argonmodul und Pumpenmodul nach dem Transport an der Baustelle befinden. Dort erfolgt ein Aufstellen von Pumpenmodul und Argonmodul, so dass das Pumpenmodul und das Argonmodul übereinander angeordnet werden, wobei das Pumpenmodul unter dem Argonmodul angeordnet wird, so dass das Pumpenmodul das Argonmodul zumindest teilweise trägt. Das Aufstellen kann auf einem entsprechen vorbereiteten Fundament erfolgen. „Aufstellen“ schließt ein, dass die Module so gedreht bzw. orientiert werden, dass ihre Orientierung nach dem Aufstellen dem Betriebszustand entspricht. Insbesondere wird das Argonmodul vom liegenden Transport-Zustand in den vertikalen Zustand gebracht. Beim Aufstellen werden ebenso mechanische und fluidische Verbindungen zwischen den Modulen hergestellt. Insbesondere wird das untere Ende der Rohargonkolonne fluidisch mit der Pumpe im Pumpenmodul verbunden.
Gemäß einer ersten möglichen Vorgehensweise wird in Schritt 360 zunächst das Pumpenmodul aufgestellt und anschließend in Schritt 370 das Argonmodul angehoben und auf das Pumpenmodul gesetzt. Das Pumpenmodul und das Argonmodul werden abschließend miteinander verbunden (fluidisch und mechanisch).
Alternativ, gemäß einer zweite möglichen Vorgehensweise, werden in Schritt 380 zunächst das Pumpenmodul und das Argonmodul zu einem zusammengesetzten Modul miteinander verbunden und in Schritt 390 anschließend das zusammengesetzte Modul aufgestellt.
Falls ein zusätzliches Stützmodul vorgesehen ist, wird dieses analog entweder (erste Vorgehensweise) zunächst neben dem Pumpenmodell aufgestellt, bevor das Argonmodul angehoben und darauf gesetzt wird, oder (zweite Vorgehensweise) zunächst mit dem Argonmodul und dem Pumpenmodul zu dem zusammengesetzten Modul verbunden, das dann aufgestellt wird.
Die weiteren Bestandteile der Luftzerlegungsanlage (vgl. Figur 1) werden ebenso aufgestellt und miteinander verbunden, auch wenn dies in Figur 3 im Einzelnen nicht veranschaulicht ist. Insbesondere wird die Rektifikationskolonne bzw. das Rektifikationsmodul aufgestellt und mit dem Pumpenmodul bzw. der Pumpe fluidisch verbunden.
In Figur 4 ist eine einteilige Rohargonkolonne dargestellt, die durch zwei Teilbehälter 13a, 13b gebildet ist, zusammen mit der angeschlossenen Reinargonkolonne 14. Sie können zum Beispiel die Kolonnen 13 und 14 in Figur 1 ersetzen.
Die beiden Teilbehälter sind durch die Flüssigkeitsleitung 13c und die Gasleitung 13d so verbunden, dass sie wie ein einziger, ungeteilter Destillationsbereich wirken. Sie wurden bei der Herstellung der Anlage separat transportiert und dann auf der Baustelle übereinander angeordnet und mit den Leitungen 13c und 13d verbunden. Sie befinden sich in einer gemeinsamen isolierenden Coldbox und stellen eine "einteilige Rohargonsäule" gemäß der hier verwendeten Definition dar.

Claims

Patentansprüche
1. Pumpenmodul (220) für eine Luftzerlegungsanlage (100), die eine Rektifikationskolonne (215) zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung und eine einteilig ausgebildete Rohargonkolonne (213), die in einem Argonmodul (219) integriert ist, umfasst, wobei das Pumpenmodul eine Pumpe (216) umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein Fluid von einem ersten Fluidanschluss (221A), der mit einem unteren Ende der Rohargonkolonne (213) fluidisch verbindbar ist, zu einem zweiten Fluidanschluss (222A), der mit der Rektifikationskolonne (215) zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung fluidisch verbindbar ist, zu pumpen, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenmodul (220) dazu eingerichtet ist, unter dem Argonmodul (219) angeordnet zu werden und das Argonmodul zumindest teilweise zu tragen.
2. Pumpenmodul nach Anspruch 1, umfassend eine Stützstruktur, an der die Pumpe (216) montiert ist und die dazu eingerichtet ist, das Argonmodul zumindest teilweise zu tragen.
3. Pumpenmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dazu eingerichtet, ein Gewicht im Bereich von 30.000 kg bis 300.000 kg, bevorzugt im Bereich von 60.000 kg bis 200.000 kg, zu tragen.
4. Pumpenmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mit der Pumpe (216) verbundene Fluidleitungen (221, 222) und/oder Armaturen und/oder Fluidanschlüsse (221A, 222A) vorgesehen sind, die mit dem unteren Ende der Rohargonkolonne (213) und/oder der Rektifikationskolonne (215) oder mit diesen verbundenen Fluidleitungen (223) verbindbar sind.
5. Pumpenmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend Wände, die die Pumpe (216) umgeben; wobei die Wände thermisch isolierend sind und/oder zumindest teilweise ein thermisch isolierendes Material zwischen die Wände und die Pumpe gefüllt ist.
6. Pumpenmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, das zwei oder mehr Pumpen umfasst.
7. Luftzerlegungsanlage (100) umfassend eine Rektifikationskolonne (215) zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung; eine einteilig ausgebildete Rohargonkolonne (213), die in einem Argonmodul (219) integriert ist; und ein Pumpenmodul (220) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Fluidanschluss (221A) mit einem unteren Ende der Rohargonkolonne fluidisch verbunden ist und der zweite Fluidanschluss (222k) mit der Rektifikationskolonne fluidisch verbunden ist, wobei die Pumpe (216) dazu eingerichtet ist, Fluid einer Sumpffraktion aus der Rohargonkolonne (213) in die Rektifikationskolonne (215) zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung zu pumpen, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenmodul (220) und das Argonmodul (219) übereinander angeordnet sind, so dass das Pumpenmodul unter dem Argonmodul angeordnet ist, und wobei das Pumpenmodul das Argonmodul zumindest teilweise trägt.
8. Luftzerlegungsanlage nach Anspruch 7, wobei das Pumpenmodul (220) eine Grundfläche aufweist, die, in vertikaler Richtung gesehen, innerhalb einer Grundfläche des Argonmoduls (219) eingeschlossen ist.
9. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, umfassend wenigstens ein Stützmodul (230), das unter dem Argonmodul (219) neben dem Pumpenmodul (220) angeordnet ist, so dass das wenigstens eine Stützmodul das Argonmodul teilweise trägt, wobei das wenigstens eine Stützmodul das Gewicht des Argonmoduls trägt oder aufnimmt, das nicht von dem Pumpenmodul getragen wird.
10. Luftzerlegungsanlage nach Anspruch 9, das Stützmodul (230) eine Grundfläche aufweist, der, in vertikaler Richtung gesehen, innerhalb einer Grundfläche des Argonmoduls (219) eingeschlossen ist.
11. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Argonmodul (219) Wände umfasst, die die Rohargonkolonne (213) umgeben; wobei die Wände thermisch isolierend sind und/oder zumindest teilweise ein thermisch isolierendes Material zwischen die Wände und die Rohargonkolonne gefüllt ist.
12. Luftzerlegungsanlage nach einem Ansprüche 7 bis 11 , wobei die Rektifikationskolonne (215)) in einem Rektifikationsmodul (218) integriert ist; wobei das Rektifikationsmodul (218) insbesondere Wände umfasst, die die Rektifikationskolonne umgeben; wobei die Wände thermisch isolierend sind und/oder zumindest teilweise ein thermisch isolierendes Material zwischen die Wände und die Rektifikationskolonne gefüllt ist.
13. Verfahren zum Aufbau einer Luftzerlegungsanlage, umfassend
Herstellen (310) eines oder mehrerer Argonmodule, in dem/in denen eine einteilige Rohargonkolonne integriert ist;
Herstellen (320) eines Pumpenmoduls, das eine Pumpe umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein Fluid von einem ersten Fluidanschluss, der mit einem unteren Ende der Rohargonkolonne fluidisch verbindbar ist, zu einem zweiten Fluidanschluss, der mit einer Rektifikationskolonne zur Stickstoff-Sauerstoff- Trennung fluidisch verbindbar ist, zu pumpen, wobei das Pumpenmodul dazu eingerichtet ist, unter dem oder den Argonmodulen angeordnet zu werden und das oder die Argonmodule zumindest teilweise zu tragen; separates Transportieren (330, 340) des oder der Argonmodule und des Pumpenmoduls in einem nicht zusammengesetzten Zustand zu einer Baustelle der Luftzerlegungsanlage;
Aufstellen (360, 370; 380, 390) des Pumpenmoduls und des oder der Argonmodule auf der Baustelle, so dass das Pumpenmodul und das oder die Argonmodule übereinander angeordnet werden, wobei das Pumpenmodul unter dem untersten Argonmodul angeordnet wird, so dass das Pumpenmodul das oder die Argonmodule zumindest teilweise trägt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zunächst das Pumpenmodul aufgestellt wird (360), das unterste Argonmodul angehoben wird und auf das Pumpenmodul gesetzt wird (370), und das Pumpenmodul und das unterste Argonmodul miteinander verbunden werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zunächst das Pumpenmodul und das oder die Argonmodule zu einem zusammengesetzten Modul miteinander verbunden werden (380), und anschließend das zusammengesetzte Modul aufgestellt wird (390).
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