專利名稱：通過空氣低溫蒸餾制造加壓氧和氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過空氣的低溫蒸餾制造加壓氧和氮的方法。
背景技術(shù)：
在某些應(yīng)用中，空氣分離裝置提供至少兩種加壓產(chǎn)品，即氧和氮，有 時(shí)還有氬。
對(duì)每種產(chǎn)品的需求量可以是連續(xù)的或者變化的，并且已經(jīng)知道不同的 系統(tǒng)用于使空氣分離生產(chǎn)適應(yīng)于用戶的瞬時(shí)需求。
然而，用戶在其設(shè)備的啟動(dòng)(start-up)期間有時(shí)所需要的產(chǎn)品量與設(shè) 備處于穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的需求非常不同。
通常在啟動(dòng)期間需要大量的惰性氣體例如氮?dú)?，而在穩(wěn)定運(yùn)行期間對(duì) 同 一氣體的需求卻微不足道。
同樣地，在啟動(dòng)階段只需要少量的氧。
為了滿足這些需求，氮可從現(xiàn)有網(wǎng)狀系統(tǒng)中獲得并通過液體氣化來形 成，這既復(fù)雜又效率低下。
另外，對(duì)于沒有現(xiàn)有網(wǎng)狀系統(tǒng)的發(fā)展中地區(qū)的項(xiàng)目，液體的供應(yīng)可能 存在問題。此外，不得不按照最大產(chǎn)量確定氮壓縮機(jī)的尺寸，盡管該最大 產(chǎn)量只是在啟動(dòng)期間持續(xù)很短的 一段時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一些缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一用于按照第一種模式和第二種模式運(yùn)行 空氣分離裝置的方法，其中
按照第一種模式
a) 被壓縮和凈化的空氣在熱交換器中被冷卻并送到一空氣分離裝置， 該空氣分離裝置包括一 包含至少兩個(gè)蒸餾塔的塔系統(tǒng)
b) 第一批量的液氧離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化
c) 沒有液氮或者可選地第一批量的液氮離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換 器中氣化
按照第二種模式
a) 被壓縮和凈化的空氣在熱交換器中被冷卻并送到該空氣分離裝置
b) 第二 批量的液氮離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化
c) 沒有液氧或者可選地第二批量的液氧離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換 器中氣化
d) 其中
e) 如果存在第一批量的液氮，則第一批量的液氮少于第二批量的液氮， 和/或如果存在第二批量的液氧，則第二批量的液氧少于第 一批量的液氧， 以及
f) 如果存在第 一批量的液氮，則第 一批量的液氧多于第 一批量的液氮， 并且如果存在第二批量的液氧，則第二批量的液氮多于第二批量的液氧。 可選地
在第一種才莫式和第二種模式中的至少一個(gè)中，液氬離開該系統(tǒng)，加壓 并在熱交換器中氣化。
加壓液氧和/或加壓液氮的壓力大于20 bar abs。
第一批量的液氮和第二批量的液氮的比值小于0.2。
送到塔系統(tǒng)的壓縮空氣的體積在第一種模式和第二種模式之間的變化 不超過10%，優(yōu)選不超過5%。


下面將參考圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)地說明。
圖1示出用于通過空氣低溫蒸餾制造加壓氧和氮的裝置.
為了簡(jiǎn)化該圖，沒有示出雙塔的通常的回流流動(dòng)?？諝夥蛛x裝置更多
的細(xì)節(jié)可以從CRC出版社1998年出版的"Oxygen enhanced combustion"
(增氧燃燒)中關(guān)于生產(chǎn)氧的章節(jié)中找到。
具體實(shí)施例方式
空氣1在壓縮機(jī)3中壓縮到接近中壓塔27的壓力并在凈化裝置7中凈 4匕以形成流9。
流9被分成三部分。部分11被送到壓縮機(jī)19，在其中被壓縮到一高 壓并送到熱交換器中，然后被冷卻成流21并分成兩路(流23、 25)，膨 脹，液化并分別送到中壓塔27和低壓塔29。該流可以在熱交換器中在亞 臨界或超臨界壓力下冷卻。
另 一流17在中壓下冷卻并被送到中壓塔27。
最后流13被送到增壓器(booster) 15并從增壓器送到熱交換器33進(jìn) 行部分冷卻。在熱交換器33的中間壓力下，該流被抽出并在渦輪35中膨 脹到中壓，然后送到中壓塔。
對(duì)空氣壓縮、冷卻及膨脹系統(tǒng)進(jìn)行說明是為了給出根據(jù)本發(fā)明的空氣 分離裝置的一示例，但是，可以使用任何合適的空氣壓縮、冷卻及膨脹系 統(tǒng)。
根據(jù)相當(dāng)于在線模式(on-line mode)的第一種運(yùn)行模式，從低壓塔的 底部抽取第一批量的氧，通過泵43加壓并送到熱交換器33，在該交換器 中氣化形成加壓氣體。從中壓塔27中抽取第一批量的液氮，通過泵45加 壓并送到熱交換器33,在該熱交換器中氣化形成加壓氣體。所生產(chǎn)的氮的 量與氧的量相比很小。
根據(jù)相當(dāng)于啟動(dòng)模式的第二種運(yùn)行模式，從低壓塔的底部抽取第一批 量的氧，通過泵43加壓并送到熱交換器33，在該熱交換器中氣化形成加 壓氣體。從中壓塔27中抽取第一批量的液氮，通過泵45加壓并送到熱交 換器33，在該熱交換器中氣化形成加壓氣體。所生產(chǎn)的氧的量與氮的量相 比較小，但是，根據(jù)第二種模式生產(chǎn)的氮比第一種模式多很多，例如，第
一種模式中的氮與第二種模式中的氮的比值小于0.2，優(yōu)選小于O.l,或者 甚至小于0.05或者0.03。
因?yàn)閴嚎s機(jī)3和19制備的空氣的體積在第一種模式和第二種模式之間 的變化不超過10%，所以熱交換器的熱平衡在第一和第二模式之間基本上 沒有改變。
如果在笫二種模式中生產(chǎn)的氮的量不夠，可以用壓縮機(jī)43從網(wǎng)狀系統(tǒng) 45提供額外的氮。
空氣分離裝置通過使熱交換管線中的氣化來生產(chǎn)氣態(tài)加壓產(chǎn)品。
因此，空氣分離裝置可以在兩種不同的模式下使用，在用戶設(shè)備的啟 動(dòng)期間，空氣分離裝置在啟動(dòng)模式下運(yùn)行；在用戶設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行期間， 空氣分離裝置以在線模式運(yùn)行。
在啟動(dòng)模式期間，空氣分離裝置生產(chǎn)大量的加壓氮以及少量的氧?？?選地，可以不生產(chǎn)氧。
根據(jù)該目的確定用于對(duì)液體加壓的泵的尺寸(容量)。
在在線模式期間，生產(chǎn)的加壓氮的量將少很多，并且加壓氧的量增加。
下面的數(shù)字示例將有助于說明本發(fā)明。
在線模式(第一種模式)通過泵送及隨后的氣化生產(chǎn)的產(chǎn)品的產(chǎn)量
氧100 000 Nm3/h — 40 bara- 99.5% 氮2 600 Nm3/h _ 10 bara-50 ppm 02
啟動(dòng)模式(第二種模式)通過泵送及隨后的氣化生產(chǎn)的產(chǎn)品的產(chǎn)量
氧68 000 Nm3/h - 40 bara- 99,5% 氮59 800 Nm3/h - 10 bara- 50 ppm 02
如果停止生產(chǎn)氧，例如因?yàn)檠醣贸霈F(xiàn)故障，則可能需要大量的氮以防 止當(dāng)事人的設(shè)備發(fā)生事故(提供惰性氣體的惰性氣體噴射以維持燃燒速度
和攪拌液池)。本發(fā)明使得空氣分離裝置能夠?yàn)檫@些需求做準(zhǔn)備。
權(quán)利要求
1.用于按照第一種模式和第二種模式運(yùn)行空氣分離裝置的方法，其中按照第一種模式a)被壓縮和凈化的空氣(13，17，21)在熱交換器(33)中被冷卻并送到空氣分離裝置，該空氣分離裝置包括一包含至少兩個(gè)蒸餾塔(27，29)的塔系統(tǒng)b)第一批量的液氧(47)離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化c)沒有液氮或者可選地第一批量的液氮離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化按照第二種模式a)被壓縮和凈化的空氣在熱交換器中被冷卻并送到該空氣分離裝置b)第二批量的液氮(49)離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化c)沒有液氧或者可選地第二批量的液氧離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化其中d)如果存在第一批量的液氮，則第一批量的液氮少于第二批量的液氮，和/或如果存在第二批量的液氧，則第二批量的液氧少于第一批量的液氧，以及e)如果存在第一批量的液氮，則第一批量的液氧多于第一批量的液氮，并且，如果存在第二批量的液氧，則第二批量的液氮多于第二批量的液氧。
2. 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在第一種模式和第二種 模式中的至少一個(gè)中，液氬離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，加壓液氧和/或加壓 液氮的壓力大于20 bar abs。
4. 按照前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，第一批量的液 氮和第二批量的液氮的比值小于0.2。
5.按照前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，送到塔系統(tǒng)的 壓縮空氣的體積在第一種模式和第二種模式之間的變化不超過10%。
全文摘要
按照第一種模式和按照第二種模式操作空氣分離的方法。在第一種模式中，被壓縮和凈化的空氣(13，17，21)在熱交換器(33)中被冷卻并送到空氣分離裝置，該空氣分離裝置包括一包含至少兩個(gè)蒸餾塔(27，29)的塔系統(tǒng)，第一批量的液氧離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化，沒有液氮或者可選地第一批量的液氮離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化。在第二種模式中，被壓縮和凈化的空氣在熱交換器中被冷卻并送到空氣分離裝置，第二批量的液氮離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化，沒有液氧或者可選地第二批量的液氧離開該系統(tǒng)，加壓并在熱交換器中氣化。
文檔編號(hào)C01B21/02GK101096269SQ200710126839
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者A·吉亞爾, H·勒比昂, J-M·佩龍, P·勒博 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司