用于通过深冷分离空气获得氩的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于通过深冷分离空气获得氩的方法和装置。压缩（３）原料空气（１）并且将其导入到一个用于氮氧分离（１３，１４）的蒸馏塔系统中。从该用于氮氧分离的蒸馏塔系统中取出一含氩的流（７２）。将该含氩的流（７２）引导至一粗氩塔（２５）。粗氩塔（２５）具有一塔顶冷凝器（２４），在该塔顶冷凝器中，一来自粗氩塔（２５）的塔顶气体至少部分地被冷凝。将在此获得的冷凝物的至少一部分作为回流液体输送给粗氩塔（２５）。从粗氩塔（２５）或者塔顶冷凝器（２５）中取出一粗氩流（７６，１７６，２７６ａ，２７６ｂ）。将该粗氩流（７６，１７６，２７６ａ，２７６ｂ）引导至一纯氩塔（２０）。从该纯氩塔（２０）取出一纯氩产品流（８１）。粗氩塔（２５）的塔顶冷凝器（２４）被构造为回流冷凝器并且该粗氩塔的塔顶气体被导入到该回流冷凝器的回流通道中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于通过深冷分离空气获得氩的方法，其中，压縮原料 空气并且将该原料空气引导到一个用于氮氧分离的蒸馏塔系统中，从该用 于氮氧分离的蒸馏塔系统中取出一个含氩的流，将该含氩的流引导至一个 粗氩塔，该粗氩塔具有一个塔顶冷凝器，该塔顶冷凝器由至少一个板式换 热器块构成，该板式换热器块具有液化通道和蒸发通道，将一塔顶气体从 粗氩塔引导至该塔顶冷凝器的液化通道中并且使该塔顶气体在那里至少部 分地冷凝，将在此获得的冷凝物的至少一部分作为回流液体输送给所述粗 氩塔，该塔顶冷凝器是用于粗氩塔的回流的唯一的源，将一液态的冷却流 体引导至所述蒸发通道的一个第一端部上并且使该冷却流体在那里部分地 蒸发，从所述蒸发通道的一个第二端部取出一个由蒸发了的冷却流体和液 态的剩余冷却流体构成的混合物，从所述粗氩塔或者塔顶冷凝器取出一粗 氩流，将该粗氩流引导至一纯氩塔，并且从该纯氩塔取出一纯氩产品流。本专利技术还涉及一种用于实施该方法的装置。
技术介绍
例如由Hausen/Linde的深冷技术，1985年第二版第四章(第281页至 337页)公开了用于深冷分离空气的方法和装置。该专利技术的用于氮氧分离的 蒸馏塔系统可以被构造为用于氮氧分离的单塔系统、被构造为两塔系统(例 如构造为传统的林德双塔系统)或者被构造为三塔或多塔系统。除了用于 氮氧分离的塔和为了获得氩外，可以在该方法中设置另外的步骤来获得其 他空气成分，特别是另外的惰性气体。在本专利技术的意义上，粗氩塔用于氩氧分离。该粗氩塔可以由一个一 件式的塔构成或者由两件式或多件式的塔构成，如在EP 628777 Bl中所描 述的那样。纯氩塔用于氩氮分离。粗氩流的氩浓度比含氩流的 氩浓度高。纯氩产品流的氩浓度比粗氩流的氩浓度高并且优选被从纯 氩塔的底部区域中、例如由其池底中排出。用于粗氩塔的回流液体的唯一的源是塔顶冷凝器(Kopfkondensator)。 该塔顶冷凝器可以由一个、两个或更多个板式换热器块组成，它们在蒸发 侧和液化侧并联连接。制冷流体在一个端部上流入到蒸发通道中并且在另 一端部上从蒸发通道流出。在蒸发通道中不进行逆流。相反的是，液态的 剩余制冷流体和蒸发了的制冷流体在蒸发通道内部以顺流方式被引导。如 果所述塔顶冷凝器被构造为浴蒸发器，那么冷却流体在蒸发通道中从下向 上流动。例如由DE2325422A、 EP171711A2、 EP377117B2 (=US5019045)、 DE40 30749AK EP628777B1 ( =US5426946 ) 、 EP669508A1 (=US5592833 )、 EP669509B1 (=US5590544)、 EP942246A2、 EP1103772A1、 DE19609490 (:US5669237)的图8、EP1243882A1(:US2002178747A1)和EP1243881A1 (=US2002189281A1)公开了开头所述类型的、用于获得氩的工艺，在这 两种方法中，使用传统的冷凝器作为粗氩塔的塔顶冷凝器，待冷凝的气体 和待冷凝的液体中在蒸发通道中以顺流方式被引导。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种开头所述类型的方法和一种相应的装置，它 们可以经济上特别有利地运行，其方式是，其具有增高的产量、更高的产 品纯度、更低的运行成本和/或更低的投资成本。该目的通过以下方式解决，即粗氩塔的塔顶冷凝器被构造为回流冷凝器 并且粗氩塔的塔顶气体(Kopfgas)被导入到回流冷凝器的回流通道中。在此，对于回流冷凝器(也称为精馏器)应理解为一种具有回流通 道的换热器。这些回流通道被从下部加载蒸汽(在此是粗氩塔的塔顶气体)。 它们当在回流通道中上升时至少部分地冷凝。在此这些回流通道被这样设 计，使得冷凝的液体不被携带出，而是向下流动。通过蒸汽和液体的逆流， 在回流通道中进行蒸馏。在下端部上排出的冷凝物富含难于逃逸的组分， 在上部排出的蒸汽富含易于逃逸的组分。己经公开了不同结构形式的回流冷凝器。换热器块(或者多个换热器块) 可例如像在EP 1189000A2中描述的那样被设置在一个压力容器的内部，或 者该换热器块在所有的侧上通过总管(Header)封闭，例如参见US6128920。 对此替代地，回流冷凝器可被安装在一个分离塔(在此是粗氩塔)的塔顶 中，其中，回流通道在其下端部上与该分离塔的上部区域联通，参见德国专利申请102006037058及其相关申请。该回流冷凝器的这个或这些换热器 块优选被构造为板式换热器、特别是被构造为焊接的铝板换热器。空间概念如上部、下部、侧向等在此总是涉及回流冷凝器在符 合规定的运行中的定向。回流冷凝器不仅允许热交换，而且也允许回流通道中上升的气体与在那 里向下流动的液体之间的物质交换，就像一个物质交换塔的波纹包装那样。 该分离作用可以作为HETP值(理论板当量高度=理论塔板高度)给出。该 冷凝器的HETP值在300-600mm的范围内。由此，例如一个1.5m高的回 流冷凝器引起大致最高五个理论塔板。然而，该效应在粗氩塔的塔顶上对 于氩氧分离不起作用，也就是说，回流换热器的使用不节省粗氩塔中的物 质交换元素(实际塔板、整齐的包装或者不整齐的填料)。因此，迄今为止在获得氩时，只有当在该塔(其与用于氮氧分离的蒸馏 塔系统直接连接)中不是获得粗氩，而是获得纯氩时(参见US 513 3790)， 才使用回流冷凝器作为塔顶冷凝器。在该情况下，在一个单个的氩塔中不 仅进行氩氧分离而且进行氩氮分离并且明确指出不设置用于氩氮分离的独 立的纯氩塔。US5133790中的氩塔的上部区域不是用于氩氧分离(像在本 专利技术的粗氩塔中那样)，而是用于氩氮分离，该氩氮分离在开头所述类型的 方法中实际上仅仅在纯氩塔中进行。因此迄今为止没有这样的
技术介绍
，即在具有一个自己的、用于氩氮分 离的纯氩塔的方法中将氩氮分离的一部分挪到粗氩塔或者其塔顶冷凝器 中，因为由此不节省塔中的塔板。但是在本专利技术的范围内已经证实，这种回流冷凝器在粗氩塔的塔顶上的 应用具有另外的优点。这种冷凝器通常被构造为冷凝蒸发器。因此在蒸发 侧一冷却流体逆着在液化侧(回流通道)冷凝的塔顶气体蒸发。换热器块 通常设置在一个浴中。由于流体静力学的压力，蒸发通道中的温度从上向 下上升。通过粗氩塔塔顶上的回流冷凝器的分离作用，在回流通道中向上流动的 气体越来越富含氮并且在冷凝器的塔顶上由于增高的氮含量而最冷(参见 图4)。由此，回流通道中的温度曲线适配于蒸发通道中的温度曲线。通过 这种方式，在回流换热器的情况下产生一个自然趋势，该自然趋势在整个块高度上导致几乎保持相同的、激励的(treibenden)温度梯度。相反，在 传统的粗氩冷凝器的情况下，所述激励的温度梯度在冷凝器的下部区域中 总是大大小于在上部区域中。这在整个热交换上减弱了位于冷凝器下部中 的加热面积的贡献。相反，在本专利技术的方法中，蒸发通道和液化通道之间 的温度差几乎恒定。由此可以降低交换损失，或者相应地减小交换面积并 且从而降低投资成本。由此增高了产品纯度和/或产品产量。在保持相同的或者稍稍增大的分离 作用的情况下，可以降低粗氩塔中的理论塔板的数量。由此降低了设备的 投资成本。特别有利的是，在本专利技术中，将液态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过深冷分离空气获得氩的方法，其中，　压缩（３）原料空气（１）并且将该原料空气引导到一个用于氮氧分离（１３，１４）的蒸馏塔系统中，　从该用于氮氧分离的蒸馏塔系统中取出一含氩的流（７２），　将该含氩的流（７２）引导至一个粗氩塔（２５），　该粗氩塔（２５）具有一个塔顶冷凝器（２４），该塔顶冷凝器由至少一个板式换热器块构成，该板式换热器块具有液化通道和蒸发通道，　将一塔顶气体从粗氩塔（２５）引导至所述塔顶冷凝器的液化通道中并且使该塔顶气体在那里至少部分地冷凝，　将在此获得的冷凝物的至少一部分作为回流液体输送给所述粗氩塔（２５），　所述塔顶冷凝器是用于粗氩塔的回流的唯一的源，　将一液态的冷却流体引导至所述蒸发通道的一个第一端部上并且使该冷却流体在那里部分地蒸发，　从所述蒸发通道的一个第二端部取出一个由蒸发了的冷却流体和液态的剩余冷却流体构成的混合物，　从所述粗氩塔（２５）或者塔顶冷凝器（２５）取出一粗氩流（７６，１７６，２７６ａ，２７６ｂ），　将该粗氩流（７６，１７６，２７６ａ，２７６ｂ）引导至一个纯氩塔（２０），并且　从该纯氩塔（２０）取出一纯氩产品流（８１），　其特征在于：　将所述粗氩塔（２５）的塔顶冷凝器（２４）构造为回流冷凝器并且将该粗氩塔的塔顶气体导入到该回流冷凝器的回流通道中。...

【技术特征摘要】
DE 2007-7-30 102007035619.81.一种用于通过深冷分离空气获得氩的方法，其中，压缩(3)原料空气(1)并且将该原料空气引导到一个用于氮氧分离(13，14)的蒸馏塔系统中，从该用于氮氧分离的蒸馏塔系统中取出一含氩的流(72)，将该含氩的流(72)引导至一个粗氩塔(25)，该粗氩塔(25)具有一个塔顶冷凝器(24)，该塔顶冷凝器由至少一个板式换热器块构成，该板式换热器块具有液化通道和蒸发通道，将一塔顶气体从粗氩塔(25)引导至所述塔顶冷凝器的液化通道中并且使该塔顶气体在那里至少部分地冷凝，将在此获得的冷凝物的至少一部分作为回流液体输送给所述粗氩塔(25)，所述塔顶冷凝器是用于粗氩塔的回流的唯一的源，将一液态的冷却流体引导至所述蒸发通道的一个第一端部上并且使该冷却流体在那里部分地蒸发，从所述蒸发通道的一个第二端部取出一个由蒸发了的冷却流体和液态的剩余冷却流体构成的混合物，从所述粗氩塔(25)或者塔顶冷凝器(25)取出一粗氩流(76，176，276a，276b)，将该粗氩流(76，176，276a，276b)引导至一个纯氩塔(20)，并且从该纯氩塔(20)取出一纯氩产品流(81)，其特征在于将所述粗氩塔(25)的塔顶冷凝器(24)构造为回流冷凝器并且将该粗氩塔的塔顶气体导入到该回流冷凝器的回流通道中。2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于将所述液态的冷却流体引 导至所述蒸发通道的下端部上并且将所述由蒸发了的冷却流体和液态的剩 余冷却流体构成的混合物由蒸发通道的下端部取出。3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于该塔顶冷凝器由恰好 一个板式换热器块构成。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于从所述回流通道的上部区域中取出所述粗氩流(76， 276b)。5. 如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于从粗氩塔(25) 的上部区域并且从所述回流通道中不取出剩余气体流。6. 如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于该粗氩流(276b) 被以气态形式从所述粗氩塔或者塔顶冷凝器(24)中取出并且在其向纯氩 塔(20)中的导入(282)的上游在一个附加冷凝器(227)中至少部分地 被冷凝。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于该塔顶冷凝器(24)和附 加冷凝器(227)被构造为冷凝蒸发器，其中，两个蒸发通道被供给相同的 冷却流体(23)。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于该塔顶冷凝器(24)和附 加冷凝器(227)被构造为液浴蒸发器并且被设置在同一个液浴中。9. 如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：H科尔杜安，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]