本发明专利技术所涉及的工艺和设备用于氮－氧分离用分馏塔系统(5，6)中的空气低温分馏。第一加压空气流(4)被导入到氮－氧分离用分馏塔系统。来自氮－氧分离用分馏塔系统的富氧馏分(22)以液态形式被加压(23)并被加入(25)到混合塔(26)中。热交换介质流，特别是第二加压空气流(43，343)，被导入混合塔(26)的下方区域并与富氧馏分(22，25)逆流接触。气态顶部产品(260)在混合塔(26)的上方区域获得。来自混合塔(26)下方或中部区域的液体(38，39，40，41)被导入氮－氧分离用分馏塔系统。来自氮－氧分离用分馏塔系统的含氪和氙的氧气流被导入氪－氙浓缩塔(36)。富氪和氙的馏分(51)在氪－氙浓缩塔(36)中获得。混合塔(26)中的气态顶部产品(260)被导入辅助塔(27)，并在其上方区域获得除去氪和氙的顶部馏分(28)。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有混合塔和氪-氙回收装置的空气分馏工艺及设备
本专利技术涉及一种如权利要求1前序中所述的工艺。
技术介绍
本专利技术所述的氮-氧分离用分馏塔系统可以被设计成一个双塔系统，例如一个传统的双塔系统，但也可设计为一个单塔系统、三塔系统或多塔系统。除氮-氧分离用的塔外，还可以包括其它的设备用于获取空气中的其它成份，特别是惰性气体(比如氩)。被用作混合塔加压的富氧馏分中氧的浓度比空气中氧的浓度高，比如70到99.5mol％，最好为90-98mol％。混合塔被认为是一种逆流接触塔，其中较高挥发性的气态馏分逆向流过较低挥发性的液体。如本专利技术所述的工艺特别适用于获取气态高压纯氧。在本文中，术语纯氧被理解为是一种混合物，其氧的含量为99.5mol％或稍低一些，特别是70-99.5mol％。产品压力为，例如2.2-4.9巴，最好为2.2-4.5巴。当然，如果需要的话，高压产品可以在气态下进一步压缩。原理上，本专利技术也可用于混合塔压力，该压力比高压塔压力要高，比如4.5-16巴，特别是5-12巴。从专利文献EP531182A1、DE19951521A1和EP1139046A1中可了解到背景介绍中所述的这种类型的工艺。尽管在专利EP1139046A1中提到氪-氙回收装置可连接到这种类型混合塔系统的下游，但是至今在实践中并未实施过，因为在具有这种特征的系-->统中，迄今为止那些传统的方法无法经济地获取有效的氪和氙产出。
技术实现思路
本专利技术因此就基于这样一个目标，即给出一种背景中所述类型的工艺及其相应的设备，其可以特别经济地运行，特别是可以获得相当高的氪和/或氙的产出。这一目标可通过下述事实实现，即含氪和氙的氧气流从氮-氧分离用分馏塔系统中被导入到氪-氙浓缩塔，富氪和氙的馏分在氪-氙浓缩塔中获得，并且这一混合塔的气态顶部产品被导入辅助塔中，在辅助塔上方得到除去氪和氙的顶部馏分。这种氪-氙浓缩塔实现了氪和氙浓缩设备的标准功能，同时去除了甲烷。然而，单这一点还不足以满足在混合塔工艺中获取令人满意的氪和氙产品。这是因为空气中较低挥发性的成份中的相当大一部分与混合塔顶部产品一起通常在工艺中被去除了。因此，本专利技术中除氪-氙浓缩塔外，还另有一个辅助塔留取仍存在于混合塔顶部产品中的氪和氙。这一有价值的产品因此就不再与高压氧产品一起失去，而是通过如示例所述方式，可被送回到混合塔或分馏塔系统，再从那里被导入到氪-氙浓缩塔。术语“混合塔”和“辅助塔”在本文各例中被理解为功能性术语，代表相应的逆流质量转换区。它们可以，但不一定必须，被布置在单独的容器中。特别是，两个或多个这种类型的区在一个共同的容器中一个摞一个布置，如果这些区的压力水平都彼此接近的话。本专利技术中，通过示例，混合塔和辅助塔可被制成这种类型的组合塔。或者，可将一水平隔板安装在混合塔和辅助塔之间，或者将-->混合塔和辅助塔各自置于完全独立的容器内。最好从辅助塔中获得的去除氪和氙的顶部馏分中的一部分是气态高压氧产品，而氪和氙不会大量地失去。另外，如果从辅助塔中获得的去除氪和氙的顶部馏分中的(另)一部分在一个冷凝-蒸发器中进行冷凝就更好了。在冷凝-蒸发器中生成的冷凝物大部分是氪和氙，并被作为回流用于辅助塔和氪-氙浓缩塔。这个冷凝-蒸发器可同时被用作氪-氙浓缩塔的底部蒸发器。辅助塔和氪-氙浓缩塔因此就各自构成一个双塔的高压和低压部分。在如本专利技术所述工艺的一个优先配置中，被加入到混合塔的富氧馏分经过1至5层理论板，最好是2至4层理论板被去除，这些理论板位于氮-氧分离用分馏塔系统的塔或其中之一的塔的底板之上。这一馏分通常来自一双塔系统的低压塔之中的相应的中部区域。相反，用于氪-氙浓缩塔的含氪和氙的氧气流被从该塔的底部取出。本专利技术还涉及一种空气低温分馏用的设备，如权利要求9所述。附图简介下面将结合实施例对本专利技术及本专利技术的其他细节进行更为具体地描述，这些实施例在附图中被概略示出，其中：图1示出了本专利技术的第一实施例，带有一个组合塔并具有较低的氧产品压力；图2示出图1的一种变型，带有单独的氪-氙回收装置；图3示出了另外一个实施例，具有较高的氧产品压力。-->具体实施方式在图1所示实施例中，经净化了的空气1以，例如4.5-7.1巴，最好大约5.8巴的压力输入。该空气的第一部分流经管道2到达主热交换器3，在那里被大约冷却到露点并最后作为“第一加压空气流”经过管道4流入到氮-氧分离用分馏塔系统中的高压塔5。高压塔5的作业压力为，比如4.3-6.9巴，最好为大约5.6巴。氮-氧分离用分馏塔系统也可有一低压塔6，其作业压力为，比如1.3-1.7巴，最好大约为1.5巴。这两座塔通过主冷凝器7连接在一起以交换热能。氮-氧分离用分馏塔系统在实施例中被设计成一个传统的林德双塔装置。然而，本专利技术也可用于带有其他类型冷凝器和/或塔配置的精馏系统。从高压塔5底部流出的富氧液体8在第一过冷逆流热交换器9中被冷却，经过节流10后被导入低压塔6的中部。从高压塔5顶部流出的气态氮11中的一部分12可在主热交换器3中加热，并得到加压氮产品13。剩余部分14在主冷凝器7中大体上被完全冷凝。所获得的液态氮15中的至少一部分16被作为回流加入到高压塔5中。如果需要的话，另一部分17可以作为液态产品取出。从高压塔5中流出的中间液18(不纯氮)，经过过冷9和节流19后，被作为回流用于低压塔6。从低压塔顶部流出的气态不纯氮20在热交换器9和3中被加热，并最终通过管道21取出。它也可作为再生气体用于空气1的净化设备(未示出)。液态氧22被从低压塔6中取出作为“富氧馏分”，在泵23中被压缩到比如5.7-8.3巴，最好大约7.0巴，在第二过冷逆流热交换器24中加热，并最终被加入(25)到混合塔26的顶部。去除液-->态氧22的位置是，在此例中，位于低压塔6底部之上的大约4个理论板。一条热交换介质流沿与液态富氧馏分25相反的方向流入混合塔，这条热交换介质流在实施例中是由第二加压空气流42、43构成的，该第二加压空气流42、43是以稍高于冷端的一个中间温度从第一加压空气流4中被分出并从主热交换器3中去除，然后在第二过冷逆流热交换器24中进一步冷却，最后被吹入到混合塔26的底部区域。从混合塔26出来的底部液体38-39与中间液体40-41均在第二过冷逆流热交换器24中进行过冷处理，并在与其成份相对应的位置上被节流入低压塔6中。混合塔26的气态顶部产品流到辅助塔27的较低一端，在该实施例中辅助塔27与混合塔26是组合在一起的。组合塔有三个部分，顶部构成辅助塔27，两个较低的部分构成混合塔26。去除氪和氙的顶部馏分28的第一部分29在主热交换器3中加热并通过管道30作为气态加压氧产品获得。剩余部分31在冷凝-蒸发器32中被大体上完全冷凝。形成的冷凝物33于是就只含有非常少量的氪和氙，并且该冷凝物的第一部分34被作为回流加入到辅助塔27中，而该冷凝物的第二部分35被作为回流加入到氪-氙浓缩塔36中。如果需要的话，第三部分37可作为液态氧产品被取出。氪-氙浓缩塔36的作业压力大约比辅助塔27的顶部压力低1巴，在本例中大约为5.6巴。结果是，冷凝-蒸发器32可同时被用作氪-氙浓缩塔的底部蒸发器。氪-氙浓缩塔36(低压部分)与辅助塔27和混合塔26的组合体(高压部分)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1、一种氮-氧分离用分馏塔系统(5，6)中的工艺，用于空气的低温分馏，在该工艺中，·第一加压空气流(4)被导入氮-氧分离用分馏塔系统，·来自氮-氧分离用分馏塔系统的富氧馏分(22)以液态形式被增压(23)并被加入(25)到混合塔(26)中，·一热交换介质流，特别是第二加压空气流(43，343)，被导入到混合塔(26)的下方区域，并与富氧馏分(22，25)逆流接触，·气态顶部产品(260)在混合塔(26)的上方区域获得，并且其中，·来自混合塔的下方或中部区域的液体(38，39，40，41)被导入氮-氧分离用分馏塔系统，其特征在于：·来自氮-氧分离用分馏塔系统的含氪和氙的氧气流(44，46，47，48)被导入氪-氙浓缩塔(36)，·富氪和氙的馏分(51)在氪-氙浓缩塔(36)中获得，并且·混合塔(26)的气态顶部产品(260)被导入辅助塔(27)，在其上方区域获得除去氪和氙的顶部馏分(28)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2002.06.24 DE 10228111.41、一种氮-氧分离用分馏塔系统(5，6)中的工艺，用于空气的低温分馏，在该工艺中，·第一加压空气流(4)被导入氮-氧分离用分馏塔系统，·来自氮-氧分离用分馏塔系统的富氧馏分(22)以液态形式被增压(23)并被加入(25)到混合塔(26)中，·一热交换介质流，特别是第二加压空气流(43，343)，被导入到混合塔(26)的下方区域，并与富氧馏分(22，25)逆流接触，·气态顶部产品(260)在混合塔(26)的上方区域获得，并且其中，·来自混合塔的下方或中部区域的液体(38，39，40，41)被导入氮-氧分离用分馏塔系统，其特征在于：·来自氮-氧分离用分馏塔系统的含氪和氙的氧气流(44，46，47，48)被导入氪-氙浓缩塔(36)，·富氪和氙的馏分(51)在氪-氙浓缩塔(36)中获得，并且·混合塔(26)的气态顶部产品(260)被导入辅助塔(27)，在其上方区域获得除去氪和氙的顶部馏分(28)。2、如权利要求1所述的工艺，其特征在于，来自辅助塔(27)的除去氪和氙的顶部馏分(28)中的一部分(29，30)以气态高压氧产品的形式获得。3、如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，来自辅助塔(27)的除去氪和氙的顶部馏分(28)中的一部分(31)在冷凝-蒸发器(32)中被冷凝。4、如权利要求2所述的工艺，其特征在于，在冷凝-蒸发器(32)中生成的冷凝物(33)的一部分(34)被作为回流加入到辅助塔(27)中。5、如权利要求2或4所述的工艺，其特征在于，在冷凝-蒸发器(32)中生成的冷凝物(33)中的一部分(35)被作为...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪特里希·罗特曼，克里斯蒂安·孔茨，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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