一种用于通过低温蒸馏分离空气的方法，包括在热交换器中冷却第一净化供料空气流，从而产生经冷却的第一供料流，在第一中间温度下从热交换器移出第一部分，并在第一增压压缩机中压缩该经冷却的第一部分，在热交换器中冷却经压缩的第一部分，由此产生经冷却的第一部分，在第二中间温度下从热交换器移出第二部分，并且在第二增压压缩机中压缩所述经冷却的第二部分，在热交换器中冷却经压缩的第二部分，由此产生经冷却的第二部分，并且在气化温度下在热交换器中气化来自塔系统的加压液体流以形成加压气态产品流，其中，所述第一排放温度和所述第二排放温度两者都低于-55℃。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于，包括在热交换器中冷却第一净化供料空气流，从而产生经冷却的第一供料流，在第一中间温度下从热交换器移出第一部分，并在第一增压压缩机中压缩该经冷却的第一部分，在热交换器中冷却经压缩的第一部分，由此产生经冷却的第一部分，在第二中间温度下从热交换器移出第二部分，并且在第二增压压缩机中压缩所述经冷却的第二部分，在热交换器中冷却经压缩的第二部分，由此产生经冷却的第二部分，并且在气化温度下在热交换器中气化来自塔系统的加压液体流以形成加压气态产品流，其中，所述第一排放温度和所述第二排放温度两者都低于-55℃。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于和设备。
技术介绍
在下文中，“气化”应被认为覆盖了超临界液体的准气化，“气化温度”应该被认为覆盖了超临界液体在其浓度降低时的拐点温度。 对于不纯的液体，气化温度将不会是单一的温度，因此该术语是指液体气化的平均温度范围。 在通过低温蒸馏分离空气的领域中已知冷压缩方法。通常，空气分离装置中冷压缩的目的可分为三类: 1.为了改进液氧泵送方法的性能或成本效益。该改进通过将冷压缩的压缩热量注入热交换器的液氧气化部段而实现。新专利技术解决了这个类别中的方法的改进。 2.为了改进空气分离设备的蒸馏性能。由冷压缩机/低温压缩机驱动的热泵循环是这种类型的冷压缩设备的典型示例。 3.为了消耗由液体供给的外部源提供的制冷量的盈余。 然而，如US-A-5475980、US-A-5966967和US-A-5901576中描述的单个冷压缩机方法与使用主空气压缩机与增压空气压缩机的组合(MAC+BAC)的最佳设备相比在氧的分离动力方面效率低约3-5%。根据定义，氧的分离动力通过用将来自大气压力的供料空气压缩到所需压力的压缩能量减去产品N2、O2等相对于大气压力的压力能量获得。由于两种方法的蒸馏性能是相似的，冷压缩机方法的低效率可以归因于与冷压缩的实施相关联的不可逆性或低效率。 US-A-6962062中的图3和4示出了使用两个串联的冷压缩机以改进方法性能的方法。较高温的冷压缩机的工作温度比液氧的气化温度要高得多，并且当遇到高的热端温度时使用这种冷压缩机是适用的。较高温的冷压缩机的压缩热不帮助液氧的气化。只有单个较低温的冷压缩机在接近液氧气化温度的温度范围内工作并且其压缩热被注入交换器以改进氧的气化。 在US-A-7272954中，外部低温液体源被送入蒸馏系统以提供制冷，建议使用两个串联的冷压缩机来将供料空气低温压缩至较高压力以用于主交换器中的后续液化。优选在电力成本低的时段生产液体的外部源。然后，通过空气液化形成的所得液体空气被送入蒸馏系统以产生液氧，该液氧随后被泵送和气化至高压以形成气态氧产品。这种方法也有一些缺点: 1.需要外部液体源。 2.供料空气基本上处于蒸馏系统的高压塔的压力下，这种布置结构中的冷压缩机将需要相当高的压缩比，因此需要多个级。 3.由于供料空气的压力低，用于去除水分和二氧化碳的前端净化单元(FEP)的尺寸减小并不能节约成本。 因此，需要一种使用提供改进的动力消耗的冷压缩的方法和设备。
技术实现思路
本专利技术涉及一种满足这些需要中的至少一个的设备和方法。本专利技术的某些实施例涉及一种使用串联布置的至少两个低温压缩机(冷压缩机，cold compressor)来改进这种类型的方法中的动力消耗的方法。在某些实施例中，低温压缩机在使来自蒸馏塔的液体气化的沸点或拐点温度附近进行操作。在另一实施例中，离开热交换器的一股或多股加压空气流在进入低压塔、高压塔或者它们的组合之前膨胀。 在另一实施例中，提供了一种用于。在该实施例中，包括在热交换器中冷却第一净化供料空气流，从而产生经冷却的第一供料流，在第一中间温度下从热交换器移出第一部分，并在第一增压压缩机中压缩所述经冷却的第一部分，在热交换器中冷却经压缩的第一部分，由此产生经冷却的第一部分，在第二中间温度下从热交换器移出经冷却的第一部分的至少一部分，并在第二增压压缩机中压缩所述经冷却的第一部分的被移出的部分以形成经压缩的第二部分，在热交换器中冷却所述经压缩的第二部分，由此产生经冷却的第二部分，并且在气化温度下在热交换器中气化来自塔系统的加压液体流以形成加压气态产品流，其中，所述第一排放温度和所述第二排放温度两者都低于-55。。。 【专利附图】【附图说明】 图1示出了根据现有技术的在通常约30至SObar的压力下气化液氧与作为加热介质的空气之间的热交换图表。 图2示出了根据本专利技术的一个实施例的具有串联的两个低温压缩机的情况下，在通常约30至80bar的压力下气化液氧与作为加热介质的空气之间的热交换图表。 图3示出了根据本专利技术的一个实施例的示意图。 【具体实施方式】 本专利技术的示意性实施例描述如下。虽然本专利技术可容许各种修改和替代形式，其具体实施例已在附图中以示例方式示出并且在本文中详细描述。然而，应当理解，具体实施例在此处的描述并不意在将本专利技术限制为所公开的特定形式，而是相反，其意图在于涵盖落入由所附权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等同方案和替代方案。 当然也可以理解，在任何这种实际实施方式的开发中，必须制定多种实施方式——特定的决定，以实现开发者的特定目标，例如符合与系统相关和商业相关的约束，这将在不同实施方式之间变化。此外，应理解的是，这种开发努力可能是复杂和费时的，但是是对于本领域技术人员而言拥有本专利技术的益处所进行的程序。 根据本专利技术的某些实施例的方法与传统的液体泵送方法相比具有若干优点: .具有单个主空气压缩机(MAC):这简化了压缩系并降低了设备成本，因为不再需要增压空气压缩机(BAC)。 ?该MAC的排放压力在10至20bar abs的范围内，或在14和20barabs之间，使得用于去除水分和二氧化碳所需的前端净化单元(FEP或分子筛单元)的尺寸可以相当紧凑，从而显著降低成本。 .通过在这样的高压下运行MAC，可以取消用于FEP的Freon?冷却器或冷却水塔。这也显著降低了成本并提高了设备的可靠性。 本专利技术特别是涉及一种用于在压力下生产气态氧的方法和设备，其中使用了两个串联的低温压缩机来压缩供料空气。在这种特定情况下的低温压缩机被认为是入口温度介于-60°C和_170°C之间的压缩机。 图1示出了根据现有技术在通常约30至SObar的压力下气化液氧与作为加热介质的空气之间进行热交换的图表。热交换与氧温度之间的关系被示为连续的线，热交换与空气温度之间的关系被示为虚线。在该示例中使用单个低温压缩机103来压缩空气流101以使液氧流102气化。可以看出，处于比气化液氧的沸点或气化液氧的超临界压力情况下的拐点温度高大约2到5°C的温度的冷空气进入低温压缩机并被压缩到较高的压力。压缩空气的温度由于压缩热而变得更高，但仍处于低温条件。然后，该空气在交换器中与气化氧进行热交换而被冷却。因为该曲率几乎类似于氧的加热曲线由于相变而产生的阶跃变化，因此在那些温度水平尽量降低热交换器中的温度差是相当困难的。大的温差意味着高的不可逆性或低效率。压缩空气的冷却导致空气冷却曲线的斜率改变，使得该加热曲线可以跟踪冷却曲线，但空气的线性冷却曲线不能有效地加本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于通过使用热交换器、包括低压塔和高压塔的塔系统进行低温蒸馏来分离空气的方法，该方法包括如下步骤：a)在热交换器中冷却净化空气流以产生液化空气流，所述热交换器具有热端、冷端和中间部分，其中所述净化空气流处于比高压塔显著更高的压力下，所述液化空气流在离开热交换器的冷端时处于温度Tc；b)将液化空气流在配置成通过所述塔系统内的低温蒸馏来生产富氧流和富氮流的低温条件下引入所述塔系统；c)从所述塔系统提取所述富氧流，并使用泵对所述氧富流加压以产生加压富氧流；d)将所述加压富氧流引至热交换器的冷端；和e)气化所述加压富氧流以便在热交换器的热端产生气态氧产品流，其中，步骤a)还包括以下步骤：i)从热交换器的所述中间部分移出所述净化空气流的第一部分并且在第一低温压缩机中压缩该第一部分以形成增压的第一部分，其中所述第一部分在离开所述中间部分时处于温度Ti；ii)在热交换器中冷却所述增压的第一部分以形成经冷却的第一部分；iii)从热交换器的所述中间部分移出所述经冷却的第一部分并且在第二低温压缩机中压缩所述经冷却的第一部分以形成增压的第二部分，其中，所述经冷却的第一部分在离开所述中间部分时处于温度Tii；和iv)在热交换器中冷却所述增压的第二部分以形成液化空气流，其中，所述第一低温压缩机在气化氧的气化温度附近运行；其中步骤b)还包括以下步骤：i)在温度T2下从热交换器的所述中间部分移出所述净化空气流的第二部分并且随后使用第一涡轮膨胀机使该第二部分膨胀以形成膨胀的第二部分；ii)将所述膨胀的第二部分引至塔系统的低压塔；iii)在温度T3下从热交换器的所述中间部分移出所述净化空气流的第三部分并且随后使用第二涡轮膨胀机使该第三部分膨胀以形成膨胀的第三部分；以及iv)将所述膨胀的第三部分引至所述塔系统的高压塔。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·哈，JR·布吕格罗勒，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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