低温分馏空气的方法和空气分馏设备技术

本发明专利技术涉及一种低温分馏空气的方法，其中以低温液体方式供应存在于空气分馏设备(100)的蒸馏塔系统(10)中的蒸发室内的液体体积，且其中部分液体体积通过蒸发连续地转换成气相，其中除了氧，低温液体包含沸点高于氧的成分，后者包括氙。低温液体中的氙含量被确定且用作任意沸点高于液体体积内的氧的成分的富集的量度。本发明专利技术还提供相应的空气分馏设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分所述低温分馏空气的方法和相应的空气分馏设备。
技术介绍
通过在空气分馏设备中低温分馏空气产生液态或气态空气产品的生产是已知的，且在例如(编辑)，IndustrialGasesProcessing，Wiley-VCH，2006，更具体地在2.2.5节“低温精馏”中描述过。空气分馏设备具有蒸馏塔系统，其可例如采用双塔系统的形式，特别是传统Linde双塔系统，但也可为三或多塔系统。蒸馏塔除了用于得到液态和/或气态氮和/或氧(例如液态氧(LOX)、气态氧(GOX)、液态氮(LIN)和/或气态氮(GAN))，即用于氮-氧分离的蒸馏塔，提供蒸馏塔还可用于得到更多的空气成分，特别是惰性气体氪、氙和/或氩。本专利技术特别适用于空气分馏设备中，其中富氧流从蒸馏塔系统排出用于主要地或完全地以气态进行氮-氧分离。然而，本专利技术还可用于空气分馏设备中，其中从蒸馏塔系统排出液体流以提供富氧产物，例如在带有内部压力的空气分馏设备中，提供沸点比氧高的成分的富集是可能的(如下面将解释的)。带有内部压缩的空气分馏设备例如在loc.cit，2.2.5.2节“内部压缩”中解释。典型空气分馏设备的蒸馏塔系统是在其蒸馏塔内的各种操作压力下进行操作。已知的双塔系统具有例如“高压”塔(也简单称为压力塔)和“低压”塔。高压塔的操作压力例如可达4.3到6.9巴，优选地为大约5.0巴。在例如1.3到1.7巴、>优选地为约1.5巴的操作压力下操作低压塔。低压塔具有稍微高于大气压的操作压力的目的主要是能够从对应的空气分馏设备中排出产物，而不使用额外的泵。此处和下文表述的压力为绝对压力。如已知的，供给双塔系统的高压塔的空气被用于得到富氧塔底产物(也称为富集液体)，其被传送到低压塔中。在低压塔中，主要包含氧的塔底产物被从来自高压塔的富氧塔底产物中分离且进一步任选地流入低压塔。为了在低压塔中提供上升气流且由此保持精馏，继续加热低压塔的塔底产物，以部分塔底产物被逐渐变成气相。可在冷凝-蒸发器(也称为主冷凝器)的内部或外部进行加热，用来自高压塔的气态、富含氮的塔顶产物加热。它可能出现的问题是，在所描述的低压塔的操作期间，来自高压塔的富氧塔底产物且因此最终来自进料空气的不易挥发成分，和被供应到低压塔内的任何其它流体可随时在其塔底或在对应外部冷凝蒸发器的蒸发室内富集。在该连接中被认为关键的成分为具有达四个碳原子的烃，以及诸如一氧化二氮和二氧化碳的化合物，其不可能使用普通作用力完全与进料空气相分离。最大可容许浓度的对应化合物在，例如于欧洲工业气体协会(EIGA)的工业气体委员会(IGC)的文件65/13/E，附录E和F，“在1.2巴(绝对压力)上的液氧热虹吸再沸器操作中的最高污染物水平”和“在1.2巴(绝对压力)上的液氧下流再沸器操作中的最高污染物水平”中陈述。如在第7.3.2节中进一步解释的，“净化”，富集问题在设备中不明显，在所述设备中，得到显著部分的液态或气态的内部压缩氧富集富氧产物，因为在该情况下，部分塔底产物以液体形式连续地从低压塔的塔底或对应外部冷凝-蒸发器的蒸发室排出。然而，在空气分馏设备中仅气态富氧流从低压塔排出，反之必要的、优选连续地排出作为“清除量”的小部分塔底产物。本文所引用的EIGA出版物建议0.1％至0.2％的引导空气量。如果不可能连续排出，适当体积可被间歇性地、即至少每12小时排出。不期望成分的对应富集还可发生在带有用于得到氩的蒸馏塔的已知空气分馏设备的塔顶冷凝器中，其蒸发室被加载有高压塔的富氧塔底产物。同样可应用于氪/氙富集塔底，如下解释的。通常，每当液体体积以低温富氧液体方式供应到蒸发室中时且液体体积的部分通过蒸发连续转换为气时，尤其当适当部分以液体形式从液体体积排出时，即产生相应问题。事实上，困难可能出现在调节体积上，即消除体积，其以液体形式从对应蒸发室中排出。因此由于经济原因期望保持尽可能小的该体积，这是由于接下来通常不会进一步使用且因此在过程中丢失。另外，在低温液体被排出而不通过热交换器时难免发生制冷损耗。另一方面，如果体积太小，所提及的成分会过多地富集在蒸发室内。因此需要一种简单且可靠的方式来确认成分的富集，所述成分的沸点高于富氧的低温液体中的氧，从而可得到简单且低成本的方式，其允许以该种方式核查用于和/调节待排出体积的规范的符合性。
技术实现思路
通过根据独立权利要求前序部分所述的空气低温分馏方法和相应的空气分馏设备达到该目的。附属权利要求和说明书中的各种情况呈现了优选实施方案。在解释本专利技术特征和优点之前，将解释所述使用的基本原则和术语。在本文所使用的语言中，液体和气态流可富集或贫乏于一种或多种成分中，其中基于摩尔、重量或体积，“富集”可表示至少50％，75％，90％，95％，99％，99.5％，99.9％或99.99％的含量，且贫乏表示至多50％，25％，10％，5％，1％，0.1％或0.01％的含量。术语“主要地”可对应于“富集”的定义。在本文所使用的语言中，液体或气态流可进一步被富集或消耗于一种或多种成分中，其中在空气分馏情况下这些术语与被导入的空气或其组分相关。相对于所导入空气中各自的含量，如果液体或气态流包含至少1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、100倍、或1000倍的对应成分的含量，其被“富集”，且如果包含至多0.9倍、0.5倍、0.1倍、0.01倍、或0.001倍对应成分的含量，其被“消耗”。如果此处提及“液态氧”，则应意为富氧的液体流，但不需要排它性地由氧组成。低温液体在空气分馏设备中的各个点上得到且在维持特定填充水平时在蒸发室内连续蒸发。这例如在上面解释的情况，低压塔的塔底同时构成主冷凝器的蒸发室。当然，相应主冷凝器还被安置在双塔系统的外侧，在该情况下称其为外部主冷凝器。本专利技术可被应用于任何期望的蒸发室中，特别是冷凝-蒸发器的蒸发室内。蒸发室的特征在于，通过低温液体方式形成液体体积且保持在其中，部分液体体积通过蒸发连续转换成气相。“冷凝-蒸发器”具有液化室和蒸发室。在每种情况下，彼此在流体连通的通道(液化或蒸发通道)组形成蒸发和液化室。在执行第一液体流的液化室冷凝时，在蒸发室内发生第二流体流的蒸发。两股流体流于此处间接热交换。“低温”液体、或相应流体、液态空气产物、流等意为液体介质，其沸点明显地低于各自环境温度，例如小于200K，尤其77K至110K。低温介质的实施例为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温分馏空气的方法，其中以低温液体方式供应存在于空气分馏设备(100)的蒸馏塔系统(10)中的蒸发室内的液体体积，且其中部分所述液体体积通过蒸发连续地转换成气相，其中除了氧，所述低温液体包含沸点高于氧的成分，后者包括氙，其特征在于，所述液体体积中的氙含量被确定且用作沸点高于所述液体体积内的氧的成分的富集的量度。

【技术特征摘要】
2014.09.02 EP 14003025.51.一种低温分馏空气的方法，其中以低温液体方式供应存在于空气分馏设
备(100)的蒸馏塔系统(10)中的蒸发室内的液体体积，且其中部分所述液体
体积通过蒸发连续地转换成气相，其中除了氧，所述低温液体包含沸点高于氧
的成分，后者包括氙，其特征在于，所述液体体积中的氙含量被确定且用作沸
点高于所述液体体积内的氧的成分的富集的量度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述液体体积中所确定的氙含量，
确定沸点高于氧的至少一种成分的含量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中基于所述富集的测量，确定从所
述液体体积中以液体形式排出的至少一股流体的流速。
4.根据前面权利要求中任一项所述的方法，其中使用带有蒸馏塔系统(10)
的空气分馏设备(100)，所述蒸馏塔系统包括高压塔(11)和低压塔(12)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中确定氙含量的液体体积的蒸发室为主
冷凝器(15)的蒸发室，该主冷凝器在所述高压塔(11)和所述低压塔(12)
之间提供热交换连接。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中使用带有粗氩塔(13)的空气分
馏设备(100)，且所述确定氙含量的液体体积的蒸发室为粗氩塔(13)的塔顶
冷凝器的蒸发室。
7.根据权利要求4到6中任一项所述的方法，其中使用带有纯氩塔(14)
的空气分馏设备，且所述确定氙含量的液体体积的蒸发室为所述纯氩塔(14)
的塔顶冷凝器的蒸发室。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其中从所述高压塔(11)以
液体形式排出的流体形成所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·迈林格，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE