Способ и устройство для низкотемпературного разделения воздуха - RU2015126802A
Код документа: RU2015126802A
Формула
1. Способ низкотемпературного разделения воздуха в установке разделения воздуха, которая содержит основной воздушный компрессор, основной теплообменник (8) и систему дистилляционных колонн с колонной (10) высокого давления и колонной низкого давления, причем
весь подаваемый воздух (1) в основном воздушном компрессоре (3) сжимается до первого воздушного давления, которое по меньшей мере на 3 бар выше, чем рабочее давление колонны высокого давления, чтобы сформировать сжатый полный воздушный поток (4, 7),
первая часть сжатого полного воздушного потока как первый воздушный поток (100) при первом воздушном давлении охлаждается в основном теплообменнике (8) и сжижается или псевдо-сжижается, затем расширяется (101) и вводится (102, 9) в систему дистилляционных колонн,
вторая часть сжатого полного воздушного потока как второй воздушный поток (200) дополнительно сжимается в первом приводимом турбиной дополнительном компрессоре (202с) до второго воздушного давления, которое выше, чем первое воздушное давление,
первый частичный поток дополнительно сжатого второго воздушного потока как третий воздушный поток (210) при втором воздушном давлении и при первой температуре (Т1) вводится в первую турбину (202t), там расширяется с совершением работы и затем вводится (211, 213, 22) в систему дистилляционных колонн, причем первая турбина (202t) приводит в действие первый приводимый турбиной дополнительный компрессор (202с),
по меньшей мере время от времени по меньшей мере один жидкий продукт (30; 39; LAR) извлекается в системе дистилляционных колонн и выводится из установки разделения воздуха,
первый поток продукта (37; 43) в жидком виде выводится из системы дистилляционных колонн, в жидком состоянии приводится (41; 44) на первое повышенное давление продукта, в основном теплообменнике (8) испаряется или псевдо-испаряется и нагревается, и
нагретый первый поток продукта (42; 45), как первый сжатый газообразный продукт, выводится из установки разделения воздуха,
при этом по меньшей мере время от времени
второй частичный поток дополнительно сжатого второго воздушного потока, как четвертый воздушный поток (230), охлаждается в основном теплообменнике (8) до первой промежуточной температуры (Т3), дополнительно сжимается в холодном компрессоре (14с) до третьего воздушного давления, которое выше, чем второе воздушное давление, и
дополнительно сжатый четвертый воздушный поток (231) при третьем воздушном давлении охлаждается в основном теплообменнике (8) и сжижается или псевдо-сжижается, затем расширяется (233) и вводится (234, 9) в систему дистилляционных колонн,
в первом рабочем режиме первое полное количество жидких продуктов (30; 39; LAR) выводится из установки разделения воздуха,
во втором рабочем режиме второе полное количество жидких продуктов (30; 39; LAR) выводится из установки разделения воздуха, которое меньше, чем первое полное количество, и что
четвертый воздушный поток (230), который течет через холодный компрессор (14с), имеет по меньшей мере одно из следующих свойств:
его количество во втором рабочем режиме больше, чем в первом рабочем режиме,
его давление на выходе холодного компрессора во втором рабочем режиме выше, чем в первом рабочем режиме.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
по меньшей мере время от времени третья часть сжатого полного воздушного потока, как пятый воздушный поток (301), при первом воздушном давлении и при второй температуре (Т2) вводится во вторую турбину (14t) и там расширяется с совершением работы,
вторая турбина (14t) приводит в действие второй приводимый турбиной дополнительный компрессор, который образован холодным компрессором (14с),
расширенный с совершением работы пятый воздушный поток (302) вводится (13) в систему дистилляционных колонн, и что
в первом рабочем режиме количество воздуха, которое как пятый воздушный поток (301, 302) направляется через вторую турбину (14t), меньше, чем во втором рабочем режиме.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в первом рабочем режиме
первое количество воздуха сжатого полного воздушного потока образует первый воздушный поток (100), и
второе количество воздуха сжатого полного воздушного потока образует второй воздушный поток (200),
и
во втором рабочем режиме
третье количество воздуха сжатого полного воздушного потока, которое равно или меньше, чем первое количество воздуха, образует первый воздушный поток (100), и
четвертое количество воздуха сжатого полного воздушного потока, которое меньше, чем второе количество воздуха, образует второй воздушный поток (200).
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что третий воздушный поток (210) в первой турбине (202t) расширяется до выходного давления, которое равно рабочему давлению колонны (10) высокого давления.
5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что пятый воздушный поток (301) во второй турбине (14t) расширяется до выходного давления, которое равно рабочему давлению колонны (10) высокого давления.
6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что во втором рабочем режиме шестой воздушный поток (301) во второй турбине (14t) расширяется до выходного давления, которое равно рабочему давлению колонны (12) низкого давления.
7. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в обоих рабочих режимах по меньшей мере одна часть по меньшей мере одного из следующих воздушных потоков, соответственно, вводится ниже по потоку от его расширения в колонну (10) высокого
давления:
первый воздушный поток (102), третий воздушный поток (211), четвертый воздушный поток (234).
8. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере одна часть расширенного пятого воздушного потока (302) вводится в колонну (10) высокого давления.
9. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что
второй поток продукта выводится в жидком виде из системы дистилляционных колонн, приводится в жидком состоянии на второе повышенное давление продукта, испаряется или псевдо-испаряется и нагревается в основном теплообменнике, и
нагретый второй поток продукта, как второй сжатый газообразный продукт, выводится из установки разделения воздуха,
причем, в частности,
первый поток продукта образуется кислородом (37) из нижней области колонны низкого давления, и/или
второй поток продукта образуется азотом (43) из верхней области колонны высокого давления или из конденсатора наверху колонны высокого давления.
10. Установка разделения воздуха для низкотемпературного разделения воздуха, содержащая
основной теплообменник (8),
систему дистилляционных колонн, которая имеет колонну (10) высокого давления и колонну низкого давления,
основной воздушный компрессор (3) для сжатия полного загружаемого воздуха (1) до первого воздушного давления, которое по меньшей мере на 3 бар выше, чем рабочее давление колонны высокого давления, чтобы сформировать сжатый полный воздушный поток (4, 7),
средства для охлаждения первой части сжатого полного воздушного потока, как первого воздушного потока (100), при первом воздушном давлении в основном теплообменнике (8),
средства для расширения (101) и ввода (102, 9) в систему дистилляционных колонн охлажденного первого воздушного потока,
первый приводимый турбиной дополнительный компрессор (202с) для дополнительного сжатия второй части сжатого полного воздушного потока как второго воздушного потока (200) до второго воздушного давления, которое выше, чем первое воздушное давление,
первую турбину (202t) для расширения с совершением работы первого частичного потока дополнительно сжатого второго воздушного потока, как третьего воздушного потока (210), второго воздушного давления и первой температуры (Т1) от первого входного давления турбины, которое больше, чем первое воздушное давление, но не больше, чем третье воздушное давление, причем первая турбина (202t) связана с первым приводимым турбиной дополнительным компрессором (202с),
средства для ввода (211, 213, 22) расширенного с совершением работы третьего частичного потока в систему дистилляционных колонн,
средства для извлечения по меньшей мере одного жидкого продукта (30; 39; LAR) в системе дистилляционных колонн и средства для вывода жидкого продукта из установки разделения воздуха,
средства для вывода в жидком виде первого потока продукта (37; 43) из системы дистилляционных колонн, для повышения давления в жидком состоянии до первого повышенного давления продукта (41; 44), для нагрева в основном теплообменнике (8) и
средства для вывода нагретого первого потока продукта (42; 45), как первого сжатого газообразного продукта из установки разделения воздуха,
средства для охлаждения второго частичного потока второго воздушного потока как четвертого воздушного потока (230) в основном теплообменнике (8) до первой промежуточной температуры (Т3),
холодный компрессор (14с) для дополнительного сжатия четвертого воздушного потока до третьего воздушного давления, которое выше, чем второе воздушное давление,
средства для охлаждения дополнительно сжатого четвертого воздушного потока (231) при третьем воздушном давлении в основном теплообменнике (8),
средства для расширения (233) и ввода (234, 9) в систему дистилляционных колонн охлажденного четвертого воздушного потока,
и средства для переключения между первым и вторым рабочим режимом, причем
в первом рабочем режиме первое полное количество жидких продуктов (30; 39; LAR) выводится из установки разделения воздуха,
- во втором рабочем режиме второе полное количество жидких продуктов (30; 39; LAR) выводится из установки разделения воздуха, которое меньше, чем первое полное количество жидких продуктов,
причем средства для переключения выполнены таким образом, что четвертый воздушный поток (230), который течет через холодный компрессор (14с), имеет по меньшей мере одно из следующих свойств:
его количество во втором рабочем режиме больше, чем в первом рабочем режиме, и
его давление на выходе холодного компрессора во втором рабочем режиме выше, чем в первом рабочем режиме.
