空氣分離方法和裝置制造方法及圖紙

一種生產氧和氮聯產品的方法和裝置，其中將經壓縮和純化的空氣流冷卻，完全或部分地壓縮，然后在主蒸餾塔中進行精餾以形成富氮蒸氣塔頂餾出物和粗液氧。將粗液氧流減壓，然后在輔助蒸餾塔中用汽提氣對粗液氧流進行汽提以產生富氧液體。將來自主蒸餾塔的富氮蒸氣塔頂餾出物用于形成氮產品并且使粗液氧部分氣化以產生汽提氣，將剩余的富氧液體和液氮回流到主蒸餾塔。通過在經壓縮和純化的空氣流的冷凝中提供熱交換負荷、或者通過濃縮在主蒸餾塔的回流中所使用的富氮蒸氣，而由剩余的富氧液體形成氧產品。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】一種生產氧和氮聯產品的方法和裝置，其中將經壓縮和純化的空氣流冷卻，完全或部分地壓縮，然后在主蒸餾塔中進行精餾以形成富氮蒸氣塔頂餾出物和粗液氧。將粗液氧流減壓，然后在輔助蒸餾塔中用汽提氣對粗液氧流進行汽提以產生富氧液體。將來自主蒸餾塔的富氮蒸氣塔頂餾出物用于形成氮產品并且使粗液氧部分氣化以產生汽提氣，將剩余的富氧液體和液氮回流到主蒸餾塔。通過在經壓縮和純化的空氣流的冷凝中提供熱交換負荷、或者通過濃縮在主蒸餾塔的回流中所使用的富氮蒸氣，而由剩余的富氧液體形成氧產品。【專利說明】空氣分離方法和裝置 專利
本專利技術涉及一種用于分離空氣的方法和裝置，其中通過在主蒸餾塔中對經壓縮和純化的空氣進行精餾而生產氮產品，并且通過在輔助蒸餾塔內對在主蒸餾塔中所形成的粗液氧進行汽提而生產氧產品，由此生產作為聯產品(co-products)的氧產品和氮產品。專利技術背景 通常，通過在經常采用單蒸餾塔的低溫空氣分離設備中從空氣中分離出氮，而以高純度獲得氮。在這種設備中，將空氣壓縮然后去除較高沸點雜質以產生經壓縮和純化的空氣流。然后在主換熱器內部將經壓縮和純化的空氣流冷卻到適合于其低溫精餾的溫度，然后將其導入在約3巴或更高壓力下操作的單個蒸餾塔。對在蒸餾塔內部的空氣進行精餾，以產生富氮蒸氣塔頂餾出物和被稱為粗液氧或釜液的富氧液體塔底物。在膨脹閥中將富氧液體減壓，然后將其導入熱交換器以使富氮蒸氣塔頂餾出物流冷凝，由此產生在蒸餾塔中回流的液氮。被部分蒸發的富氧液體可以用于形成用于設備的制冷，或者可替換地通過將液氮添加到主塔或者使流進入主換熱器可以向設備提供制冷。 通常，不從這種單塔氮設備中回收氧。然而，也存在從這種設備中回收氧的興趣。例如，浮法玻璃生產通常需要流量比為大約2:1的氮和低純度氧。在玻璃窯爐中利用氧來提高回收率并且通常需要在90和95%之間的低純度和在10和20 psig之間的壓力的氧。雖然可以利用單獨的真空變壓吸附設備或者通過使輸送的現場液體蒸發來提供這種氧，但增加的費用是不合理的。應當指出的是，可以利用典型的具有高壓塔和低壓塔的雙塔空氣分離設備以可操作地與熱傳遞關系相關的方式來生產氧和氮。然而，由于產品壓縮的要求和較高的初期資金成本(例如生產浮法玻璃)，因而這種設備是不經濟的。對用于輸出氮和氧產品的小單塔氮設備的增加的修改可以經濟地滿足工藝的要求，例如浮法玻璃生產，其中需要在壓力下和適度的流量下(例如小于100標準立方英尺/小時(kcfh)的氮)提供氮和氧產品。在現有技術中，存在已被修改而聯產氮和氧產品的單塔氮設備的實例。例如，在US4，783，210中，在用于使在蒸餾塔中所產生的富氮蒸氣塔頂餾出物的流冷凝的熱交換器中，使粗液氧塔底物流部分蒸發。所形成的富氮液體用于在蒸餾塔中回流。然后，將通過粗液氧部分氣化而產生的所得液相的流在二級或輔助蒸餾塔中進行汽提以產生富含氧的塔底物，該塔底無可以被當作氧產品。用另一個富氮蒸氣流使輔助蒸餾塔再沸騰，該富氮蒸氣流在再沸騰中冷凝并且可以被當作液氮產品并且也用于在蒸餾塔中回流。US 5，074，898中公開了一種單塔制氮裝置，輔助蒸餾塔生產氧產品。在此專利中，在輔助蒸餾塔中對在主蒸餾塔中所產生的粗液氧流進行汽提。利用在主蒸餾塔中產生的富氮蒸氣塔頂餾出物的流使輔助蒸餾塔再沸騰。由此使富氮蒸氣冷凝從而形成在主蒸餾塔中的回流。輔助蒸餾塔中產生的剩余液體連同部分的經冷凝氮蒸氣可以被當作液體產品。在上述兩個專利中，將塔底物用于使氮冷凝，必須在低于氮的壓力下完成氮冷凝。結果，氧產品也處于低壓狀態。此外，因為部分的塔底物被當作產品，所以將存在較少的用于使氮冷凝的塔底液。因此，氮產量受到限制。正如將要在下文中論述的，本專利技術提供一種用于生產氮和氧聯產品的方法和裝置，除了其它優點，該方法和裝置允許在升高的壓力下生產氧產品。在本專利技術的另一方面，輔助塔底物經過分段蒸發從而能夠以低于于現有技術中所采用工藝的能耗獲得更大的氧分數。
技術實現思路
本專利技術提供一種將空氣分離以生產氧和氮聯產物的方法。根據這種方法，在主蒸餾塔內部將經壓縮和純化的包含空氣的流進行冷卻和精餾，以產生富氮蒸氣塔頂餾出物和粗液氧。通過至少部分地將由粗液氧所組成的粗液氧流減壓，在輔助蒸餾塔內部用上升的汽提氣對粗液氧流進行汽提，并且通過與由富氮蒸氣塔頂餾出物所組成的富氮蒸氣流進行間接熱交換而使富氧液體部分蒸發，而在輔助蒸餾塔內部產生富氧液體和含有不小于5.0體積％的氧的輔助塔頂餾出物。結果，由此產生液氮流、汽提氣和剩余的富氧液體。用至少部分的液氮流在主蒸餾塔中回流。本文中和權利要求使用的詞組“至少部分地”表示可以在輔助蒸餾塔內部作進一步處理以產生富氧液體和輔助塔頂餾出物。如下文中所述，雖然輔助塔可以僅僅用于對粗液氧流進行汽提，但它也可以用于對由上述汽提所產生的含氮和氧的蒸氣進行精餾以提高氧回收。通過剩余的富氧液體流與具有不小于空氣的氮濃度的氮濃度的氣態流間接地交換熱使得剩余的富氧液體流被部分氣化，而由剩余的富氧液體形成富氧蒸氣懼分。由蒸氣餾分形成氧產品流，由富氮蒸氣形成氮產品流，由輔助蒸餾塔的輔助塔頂餾出物形成廢物流。使氧產品流、氮產品流和廢物流與經壓縮和純化的流進行間接熱交換。正如從上面論述中可以理解的，因為由相應地由剩余的富氧液體所產生的蒸氣餾分而形成氧產品流，所以氧產品的生產不再與用于主蒸餾塔的回流氮的生產發生直接聯系，因為剩余的富氧液體不被用于使來自主蒸餾塔的富氮蒸氣冷凝。結果，剩余的富氧液體的去除不減少向主蒸餾塔的氮回流因此不減少氮產量，如現有技術中的情況。另外，因為剩余的富氧液體不被用于使氮冷凝，所以可以在較高壓力下產生這種液體。如上所述，可以僅通過在輔助蒸餾塔內部對粗液氧流進行汽提而產生輔助塔頂餾出物。可替換地，用部分的液氮流在主蒸餾塔中回流。在后者的情況下，在輔助蒸餾塔的汽提段內部對粗液氧流進行汽提并且汽提產生含有氮和氧的蒸氣流。通過將含有氮和氧的蒸氣流導入精餾段并且在輔助蒸餾塔中回流因此用另一部分液氮流在精餾段中回流，而在位于汽提段上方的輔助蒸餾塔的精餾段中的輔助蒸餾塔內部對含有氮和氧的蒸氣流進行精餾。此效果是通過有效地束縛否則將會逃逸出輔助塔的廢物流內部的氧來提高在剩余的富氧液體內部的氧回收。在上述任一種情況下，可以將富氧液體匯集在輔助蒸餾塔的內部。通過使富氧液體流和富氮蒸氣流通過直流式熱交換器而使富氧液體部分蒸發以便形成汽提氣和作為輔助蒸餾塔的塔底物而匯集的剩余的富氧液體。氣態流可以是經壓縮和純化的流。經壓縮和純化的流在冷凝器中被部分冷凝并且將剩余的富氧液體流收集在分離容器中。將由在分離容器內部產生的液相所組成的液相流導入冷凝器并且通過與經壓縮和純化的流進行間接熱交換而在冷凝器中使液相流部分蒸發，由此由液相流產生兩相流。將該兩相流導入分離容器并在分離容器內部使兩相流的液相與蒸氣相分離，以形成富氧蒸氣餾分和液相連同收集在分離容器中的剩余富氧液體的流。然后，通過從分離容器中排出富氧蒸氣餾分的流，而形成氧產品流。在上述的本專利技術實施方式中，冷凝器可以位于主蒸餾塔底部區中使得冷凝的空氣與通過精餾所產生的下降的液體相混合，由此在主蒸餾塔中產生作為塔底物的粗液氧。此夕卜，可以用部分的液氮流在主蒸餾塔中回流，并且廢物流與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分離空氣以生產氧和氮聯產品的方法，所述方法包括：冷卻經壓縮和純化的包含空氣的流；在主蒸餾塔內部對經壓縮和純化的流進行精餾，以產生富氮蒸氣塔頂餾出物和粗液氧；通過至少部分地將由粗液氧組成的粗液氧流減壓而在輔助蒸餾塔內部產生富氧液體和含有不小于5.0體積%的氧的輔助塔頂餾出物，在所述輔助蒸餾塔內部用上升的汽提氣對所述粗液氧流進行汽提并且通過與由所述富氮蒸氣塔頂餾出物所組成的富氮蒸氣流進行間接熱交換而使所述富氧液體部分蒸發，由此產生液氮流、汽提氣和剩余的富氧液體；用至少部分的所述液氮流在所述主蒸餾塔中回流；通過使所述剩余的富氧液體流與具有不小于空氣的氮濃度的氮濃度的氣態流進行間接交換熱使得所述剩余的富氧液體流部分蒸發，而由所述剩余的富氧液體形成富氧蒸氣餾分；由所述蒸氣餾分形成氧產品流；由所述富氮蒸氣塔頂餾出物形成氮產品流；由所述輔助塔頂餾出物形成廢物流；和使所述氧產品流、所述氮產品流和所述廢物流與所述經壓縮和純化的流進行間接熱交換。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：HE霍瓦爾德，MR懷特，TJ伯格曼，
申請(專利權)人：普萊克斯技術有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US