BRPI1003929A2 - process and device for obtaining liquid nitrogen by low temperature air fractionation - Google Patents

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BRPI1003929A2
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BR
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condenser
flow
column
high pressure
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BRPI1003929-5A
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Alekseev Alexander
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Linde Ag
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Abstract

PROCESSO E DISPOSITIVO PARA OBTER NITROGÊNIO LIQUIDO POR FRACIONAMENTO DE AR DE BAIXA TEMPERATURA. A presente invenção refere-se a um processo e um dispositivo que servem para obter nitrogênio liquido por fracionamento de ar de baixa temperatura em um sistema de coluna de destilação para separação de ni- trogênio - oxigênio o qual compreende uma coluna de alta pressão (28), uma coluna de baixa pressão (30), e um condensador superior de coluna de alta pressão (29) o qual está construído como um condensador - evaporador e compreende um compartimento de liquefação e um compartimento de evaporação. O ar de alimentação (1) é comprimido para uma primeira pressão dentro de um compressor de ar principal (3) e é subsequentemente purificado (5). Um fluxo de estrangulamento (21) o qual é formado por uma parte do ar de alimentação purificado (6) é liquefeito ou pseudoliquefeito em um tro- cador de calor principal (19) a uma segunda pressão a qual é mais alta do que a primeira pressão. O fluxo de estrangulamento (21) liquefeito ou pseu- doliquefeito é expandido (33) e subsequentemente introduzido no sistema de coluna de dilatação para a separação de nitrogênio - oxigênio. Pelo menos parte (35) do gás suspenso (34) da coluna de alta pressão (28) é introduzida no compartimento de liquefação do condensador superior de coluna de alta pressão (29) e é pelo menos parcialmente ali liquefeito. Na coluna de baixa pressão (30) um produto de nitrogênio (46) é gerado e pelo menos em parte removido como um produto líquido (51). Pelo menos parte do fluxo de estrangulamento expandido é introduzida como um fluxo de refrigerante (33, 233, 270) no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão (29). O sistema de coluna de destilação para a separação de nitrogênio - oxigênio, além disso, compreende um condensador superior de coluna de baixa pressão (31) o qual está construído como um condensador - evaporador e compreende um compartimento de liquefação e um compartimento de evaporação. Pelo menos parte do nitrogênio suspenso (46) da coluna de baixa pressão (30) é introduzida no compartimento de Iiquefação do condensador superior de coluna de baixa pressão (31) e é pelo menos parcialmente ali liquefeito. Um líquido enriquecido de oxigênio (80) da região inferior da coluna de baixa pressão (30) é introduzido no comparti- mento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão (31) e é pelo menos parcialmente ali vaporizado.PROCESS AND DEVICE FOR OBTAINING NITROGEN LIQUID BY LOW TEMPERATURE AIR FRACTIONING. The present invention relates to a process and device for obtaining liquid nitrogen by low temperature air fractionation in a nitrogen-oxygen separation distillation column system which comprises a high pressure column (28). ), a low pressure column (30), and an upper high pressure column condenser (29) which is constructed as a condenser - evaporator and comprises a liquefaction compartment and an evaporation compartment. The supply air (1) is compressed to a first pressure within a main air compressor (3) and is subsequently purified (5). A choke flow (21) which is formed by a part of the purified supply air (6) is liquefied or pseudoliquefied in a main heat exchanger (19) at a second pressure which is higher than the first one. pressure. The liquefied or pseudo-liquefied choke flow (21) is expanded (33) and subsequently introduced into the expansion column system for nitrogen-oxygen separation. At least part (35) of the suspended gas (34) of the high pressure column (28) is introduced into the liquefaction compartment of the high pressure column upper condenser (29) and is at least partially liquefied therein. In the low pressure column (30) a nitrogen product (46) is generated and at least partly removed as a liquid product (51). At least part of the expanded choke flow is introduced as a refrigerant flow (33, 233, 270) into the evaporation compartment of the high pressure column upper condenser (29). The nitrogen - oxygen separation distillation column system further comprises an upper low pressure column condenser (31) which is constructed as a condenser - evaporator and comprises a liquefaction compartment and an evaporation compartment. At least part of the suspended nitrogen (46) from the low pressure column (30) is introduced into the liquefaction compartment of the upper low pressure column condenser (31) and is at least partially liquefied therein. An oxygen enriched liquid (80) from the lower region of the low pressure column (30) is introduced into the evaporation compartment of the upper low pressure column condenser (31) and is at least partially vaporized therein.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA OBTER NITROGÊNIO LÍQUIDO POR FRACIONA- MENTO DE AR DE BAIXA TEMPERATURA".Report of the Invention Patent for "PROCESS AND DEVICE FOR OBTAINING LOW TEMPERATURE AIR FRACTION NITROGEN".

A presente invenção refere-se a um processo como pelo preâm- bulo da reivindicação 1.The present invention relates to a process as per the preamble of claim 1.

A "primeira pressão" na qual o ar de alimentação é purificado é, por exemplo, de 0,5 Mpa a 1,2 MPa (5 a 12 bar), de preferência 0,55 MPa a 0,7 MPa (5,5 a 7,0 bar). É aproximadamente a mesma que a pressão de o- peração da coluna de alta pressão ou é um pouco acima desta. A "segunda pressão" é significativamente acima da primeiraThe "first pressure" in which the supply air is purified is, for example, from 0.5 MPa to 1.2 MPa (5 to 12 bar), preferably 0.55 MPa to 0.7 MPa (5.5 at 7.0 bar). It is approximately the same as or just above the operating pressure of the high pressure column. The "second pressure" is significantly above the first

pressão. Esta é, por exemplo, pelo menos de 5 MPa (50 bar), especifica- mente 5 a 8 MPa (50 a 80 bar), de preferência 5,5 a 7 MPa (55 a 70 bar).pressure. This is for example at least 5 MPa (50 bar), specifically 5 to 8 MPa (50 to 80 bar), preferably 5.5 to 7 MPa (55 to 70 bar).

O "trocador de calor principal" pode ser formado de uma ou mais seções de trocador de calor paralelas e/ou em série, por exemplo, de um ou mais blocos de trocador de calor de placa.The "main heat exchanger" may be formed from one or more parallel and / or series heat exchanger sections, for example one or more plate heat exchanger blocks.

O "sistema de coluna de destilação para separação de nitrogênio - oxigênio" compreende exatamente duas colunas de destilação, a saber uma coluna de alta pressão e uma coluna de baixa pressão (30). Colunas de destilação adicionais para a separação de nitrogênio - oxigênio não existem no sistema. Colunas de destilação adicionais para outras tarefas de separa- ção, por exemplo, para obter um gás nobre podem ser providas, em princí- pio. No entanto, de preferência, a invenção refere-se a processos e disposi- tivos os quais, além da coluna de alta pressão e da coluna de baixa pressão, não compreendem nenhuma outra coluna de separação adicional. Além disso, o "sistema de coluna de destilação para separaçãoThe "nitrogen - oxygen separation distillation column system" comprises exactly two distillation columns, namely a high pressure column and a low pressure column (30). Additional distillation columns for nitrogen - oxygen separation do not exist in the system. Additional distillation columns for other separation tasks, for example to obtain a noble gas may in principle be provided. Preferably, however, the invention relates to methods and devices which, in addition to the high pressure column and the low pressure column, comprise no additional separation column. In addition, the "separation distillation column system"

de nitrogênio - oxigênio" também compreende um único condensador supe- rior de coluna de alta pressão para liqüefazer o gás suspenso da coluna de alta pressão, cujo condensador superior de coluna de alta pressão está construído como um condensador - evaporador e compreende um compar- timento de liquefação e um único compartimento de evaporação. No proces- so e no dispositivo, portanto, nenhum condensador adicional é utilizado para liqüefazer o gás suspenso da coluna de alta pressão. O condensador supe- rior de coluna de alta pressão compreende somente um compartimento de evaporação, isto quer dizer, todas as partes do compartimento de evapora- ção comunicam umas com as outras. O condensador superior de coluna de alta pressão especificamente, não é operado utilizando uma pluralidade de meios de resfriamento de composições diferentes, mas de preferência so- mente com um único meio de resfriamento. Geralmente, o condensador su- perior de coluna de alta pressão também compreende somente um único compartimento de liquefação dentro do qual pelo menos parte do gás sus- penso da coluna de alta pressão é liqüefeito. O "fluxo de estrangulamento" é resfriado e liqüefeito por troca deNitrogen - Oxygen System "also comprises a single upper high pressure column condenser for liquefying the suspended high pressure column gas, whose upper high pressure column condenser is constructed as a condenser - evaporator and comprises a compartment. liquefaction chamber and a single evaporation compartment.In the process and device, therefore, no additional condenser is used to liquefy the suspended gas from the high-pressure column. evaporation, that is to say, all parts of the evaporation compartment communicate with each other.The upper high pressure column condenser specifically is not operated using a plurality of cooling media of different compositions, but preferably only on with a single cooling medium.Usually, the upper column high condenser The pressure pressure also comprises only a single liquefying compartment within which at least part of the high-pressure column suspension gas is liquefied. The "choke flow" is cooled and liquefied by exchange of

calor indireta dentro do trocador de calor principal ou - em pressão supercrí- tica, pseudoliquefeito. A expansão do fluxo de estrangulamento antes de sua introdução no sistema de coluna de destilação para a separação de nitrogê- nio - oxigênio é costumeiramente executada em uma válvula reguladora; alternativamente, uma expansão de produção de trabalho pode ser executa- da em uma turbina de líquido. Na expansão do fluxo de estrangulamento uma mistura de duas fases se forma, a qual consiste predominantemente em líquido.indirect heat within the main heat exchanger or - at supercritical pressure, pseudoliquefied. Expansion of the choke flow prior to its introduction into the distillation column system for nitrogen - oxygen separation is usually performed on a regulating valve; alternatively, an expansion of work output can be performed on a liquid turbine. In expansion of the choke flow a two phase mixture is formed which consists predominantly of liquid.

Tais processos de líquido nos quais o frio é transferido em um trocador de calor para um fluxo de ar de alta pressão (o "fluxo de estrangu- lamento") são conhecidos da EP 316768 A2 (figura 1), US 5660059 ou DE 102004046344. Todos estes processos compreendem um sistema de duas colunas convencional no qual o condensador superior de coluna de alta pressão (condensador principal) é resfriado pelo líquido de fundo da coluna de baixa pressão.Such liquid processes in which cold is transferred in a heat exchanger to a high pressure air flow (the "foreign flow") are known from EP 316768 A2 (Figure 1), US 5660059 or DE 102004046344. All of these processes comprise a conventional two-column system in which the upper high pressure column condenser (main condenser) is cooled by the bottom liquid of the low pressure column.

Uma desvantagem destes processos conhecidos é a alta lique- fação preliminar do ar introduzido no sistema de coluna de destilação. Isto leva a uma eficiência de separação diminuída e por meio disto a um consu- mo de energia relativamente alto do sistema. Portanto, o objetivo da invenção é indicar um processo do tipoA disadvantage of these known processes is the high preliminary liquefaction of air introduced into the distillation column system. This leads to decreased separation efficiency and thereby a relatively high system energy consumption. Therefore, the aim of the invention is to indicate a process of the type

mencionado no início e um dispositivo correspondente o qual tem um con- sumo de energia especificamente baixo. O dispêndio sobre o aparelho deve ser mantido dentro de limites neste caso.mentioned at the beginning and a corresponding device which has a specifically low power consumption. Expenditure on the device must be kept within limits in this case.

Este objetivo é conseguido pelas características da parte carac- terizante da reivindicação 1, isto quer dizer, por um processo no qual a colu- na dupla clássica é substituída por duas colunas as quais ambas têm um condensador superior. O fluxo de estrangulamento expandido é introduzido pelo menos em parte no condensador superior de coluna de alta pressão e ali gera o nitrogênio líquido o qual pode ser aplicado como um refluxo para a coluna de alta pressão e/ou a coluna de baixa pressão e/ou pode ser obtido diretamente como um produto líquido pressurizado. Deste modo o frio conti- do no fluxo de estrangulamento pode ser utilizado especificamente eficien- temente e um consumo de energia especificamente baixo resulta.This objective is achieved by the characteristics of the characterizing part of claim 1, that is to say by a process in which the classical double column is replaced by two columns which both have an upper condenser. The expanded choke flow is introduced at least in part into the upper high pressure column condenser and generates liquid nitrogen there which can be applied as a backflow to the high pressure column and / or the low pressure column and / or can be obtained directly as a pressurized liquid product. In this way the cold contained in the choke flow can be used specifically efficiently and a specifically low energy consumption results.

Apesar de tais sistemas de coluna serem conhecidos por si, por exemplo, da US 6499312, nestes processos conhecidos o condensador su- perior de coluna de alta pressão não é resfriado com um fluxo de ar estran- guiado mas com o líquido de fundo da coluna de alta pressão. Em contraste, a invenção tem a vantagem que uma fração de composição constante (e, portanto, uma temperatura de ebulição constante) é utilizada no lado de e- vaporação do condensador superior de coluna de alta pressão. Especifica- mente, sob uma carga mutável (subcarga / sobrecarga) isto, portanto, forne- ce uma operação das colunas especificamente estável. Mesmo se sob uma mudança de carga a composição das frações dentro das colunas mudar, a temperatura superior da coluna de alta pressão permanece constante e as pressões de operação das colunas não precisam ser ajustadas. Além disso, o ar líquido do fluxo de estrangulamento (aproximadamente 21% em mol de conteúdo de oxigênio) ferve a uma temperatura mais baixa do que o líquido de fundo da coluna de alta pressão (no mínimo 32 % em mol, geralmente 36 a 40 % em mol de conteúdo de oxigênio); portanto a pressão de operação da coluna de alta pressão pode ser mantida relativamente baixa na invenção e o processo opera especificamente favoravelmente energicamente. O fluxo de estrangulamento expandido pode ser alimentado dire-Although such column systems are known per se, for example from US 6499312, in these known processes the upper high pressure column condenser is not cooled with a foreign air flow but with the column bottom liquid. high pressure. In contrast, the invention has the advantage that a constant composition fraction (and thus a constant boiling temperature) is used on the evaporation side of the upper high pressure column condenser. Specifically, under a shifting load (underload / overload) this therefore provides specifically stable column operation. Even if under a load change the composition of the fractions within the columns changes, the upper temperature of the high pressure column remains constant and the operating pressures of the columns need not be adjusted. In addition, the choke flow liquid air (approximately 21 mole% oxygen content) boils at a lower temperature than the high pressure column background liquid (at least 32 mole%, usually 36 to 40 mole). % mol of oxygen content); therefore the operating pressure of the high pressure column can be kept relatively low in the invention and the process operates specifically favorably energetically. The expanded choke flow can be fed directly from

tamente ou indiretamente para o compartimento de evaporação do conden- sador superior de coluna de alta pressão. No primeiro caso, o fluxo de refrigerante é introduzido diretamen- te no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão imediatamente a jusante da expansão do fluxo de estrangula- mento. O fluxo de refrigerante pode ser formado neste caso pelo fluxo de estrangulamento inteiro ou por uma parte a qual é ramificada imediatamente após a expansão.directly or indirectly to the evaporator compartment of the high-pressure column upper condenser. In the first case, the refrigerant flow is introduced directly into the evaporator compartment of the high pressure column upper condenser immediately downstream of the choke flow expansion. In this case the refrigerant flow may be formed by the entire choke flow or a part which is branched immediately after expansion.

Alternativamente, ou em adição, pelo menos parte do fluxo de estrangulamento expandido está sujeita a uma separação de fase e o fluxo de refrigerante é formado por pelo menos parte da fase líquida da separação de fase. De preferência, a separação de fase é executada em um ponto in- termediário da coluna de alta pressão. Neste caso, o fluxo de estrangula- mento (ou uma sua parte) é introduzido na coluna de alta pressão em um ponto intermediário e o fluxo de refrigerante é retirado novamente de um e- quipamento de coletamento de líquido (por exemplo, um copo) disposto nes- te ponto intermediário. O ponto intermediário está situado, por exemplo, i- mediatamente acima da sexta até a décima segunda, de preferência da oita- va até a décima primeira, placa teórica do fundo no caso de uma extensão total de, por exemplo, 40 a 90, de preferência 40 a 60, placas teóricas dentro da coluna de alta pressão (de acordo com a pureza de produto desejada). De preferência, o frio requerido para produzir a liquefação é ge-Alternatively, or in addition, at least part of the expanded choke flow is subjected to phase separation and the refrigerant flow is formed by at least part of the liquid phase phase separation. Preferably, phase separation is performed at an intermediate point of the high pressure column. In this case, the choke flow (or part thereof) is introduced into the high pressure column at an intermediate point and the refrigerant flow is withdrawn again from a liquid collection equipment (eg a cup). provided for in this intermediate point. The intermediate point is, for example, immediately above the sixth to the twelfth, preferably from the eighth to the eleventh, theoretical bottom plate for a total length of, for example, 40 to 90, preferably 40 to 60, theoretical plates within the high pressure column (according to the desired product purity). Preferably, the cold required to produce liquefaction is generally

rado em um circuito de ar de duas turbinas, como descrito na reivindicação 4, as duas máquinas de expansão estão geralmente formadas por turbinas de expansão. Estas de preferência têm a mesma pressão de admissão (no nível da pressão intermediária ou acima) e/ou a mesma pressão de saída (no nível da primeira pressão).In a two-turbine air circuit as described in claim 4, the two expansion machines are generally formed by expansion turbines. These preferably have the same inlet pressure (at or above intermediate pressure level) and / or the same outlet pressure (at first pressure level).

É conveniente se a energia mecânica gerada nas máquinas de expansão for transferida por acoplamento mecânico para dois recompresso- res conectados em série nos quais parte do ar é adicionalmente comprimida da pressão intermediária para a alta pressão como é o assunto da reivindi- cação 5. O fluxo de alta pressão pode então ser utilizado como o fluxo de estrangulamento. Alternativamente, ou além disso, os dois fluxos de turbina são formados pelo fluxo de alta pressão; neste caso a geração de frio e por meio disto a produção de líquido pode ser adicionalmente aumentada, sem que energia precise ser suprida de fora.It is convenient if the mechanical energy generated in the expansion machines is transferred by mechanical coupling to two serially connected recompressors in which part of the air is additionally compressed from intermediate pressure to high pressure as is the subject of claim 5. High pressure flow can then be used as the choke flow. Alternatively, or in addition, the two turbine flows are formed by the high pressure flow; In this case the generation of cold and thereby the production of liquid can be further increased without energy having to be supplied from outside.

Em uma modalidade preferida, todo o frio utilizado no condensa- dor superior de coluna de alta pressão é tornado disponível pelo fluxo de refrigerante. O fluxo de refrigerante do fluxo de estrangulamento é, portanto, o único fluxo de alimentação para o compartimento de evaporação do con- densador superior de coluna de alta pressão.In a preferred embodiment, all the cold used in the upper high pressure column condenser is made available by the refrigerant flow. The choke flow refrigerant flow is therefore the only supply flow to the evaporator compartment of the upper high pressure column condenser.

Além disso, o vapor gerado dentro do compartimento de evapo- ração do condensador superior de coluna de alta pressão pode ser introdu- zido na coluna de baixa pressão, especificamente no seu fundo. Este serve ali como vapor ascendente, de preferência este forma todo o vapor ascen- dente dentro da coluna de baixa pressão.In addition, steam generated within the evaporator compartment of the high-pressure column upper condenser may be introduced into the low-pressure column, specifically at its bottom. It serves there as upward steam, preferably it forms all upward steam within the low pressure column.

Em uma modalidade específica do processo de acordo com a invenção, nem a coluna de alta pressão nem a coluna de baixa pressão compreende um refervedor para gerar o vapor ascendente de líquido da co- luna correspondente.In a specific embodiment of the process according to the invention, neither the high pressure column nor the low pressure column comprises a referrer for generating the upward liquid vapor of the corresponding column.

Além disso, é conveniente se, dentro do compartimento de eva- poração do condensador superior de coluna de alta pressão, somente uma evaporação parcial é executada e a fração de líquido remanescente é intro- duzida no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão. Do último, uma pequena quantidade de purga pode ser retirada no estado líquido.In addition, it is convenient if, within the high-pressure column upper condenser evaporation compartment, only partial evaporation is performed and the remaining liquid fraction is introduced into the low-column upper condenser evaporation compartment. pressure. Of the latter, a small amount of purge may be removed in the liquid state.

Pelo menos parte do líquido obtido dentro do compartimento de liquefação do condensador superior de coluna de alta pressão pode ser in- traduzida na coluna de baixa pressão e adicionalmente ali separada.At least part of the liquid obtained within the high pressure column upper condenser liquefaction compartment may be translated into the low pressure column and further separated therein.

Um fluxo de oxigênio bruto líquido do fundo da coluna de alta pressão é de preferência introduzido na coluna de baixa pressão.A flow of gross liquid oxygen from the bottom of the high pressure column is preferably introduced into the low pressure column.

Além do fluxo de estrangulamento, um fluxo de ar de fraciona- mento o qual é formado por outra parte do ar de alimentação purificado é introduzido no estado gasoso na coluna de alta pressão, especificamente no seu fundo. O fluxo de ar de fracionamento pode ser formado por parte dos dois fluxos de turbina a jusante da expansão de produção de trabalho. Em um processo de acordo com a invenção, de preferência pelo menos 50 % em mol, especificamente 50 a 60 % em mol, da quantidade to- tal do ar de alimentação introduzido no sistema de coluna de destilação para separação de nitrogênio - oxigênio é introduzido no estado líquido no siste- ma de coluna de destilação para separação de nitrogênio - oxigênio.In addition to the choke flow, a fractional air flow which is formed by another part of the purified feed air is introduced in the gaseous state into the high pressure column, specifically at its bottom. The fractionation air flow may be formed by the two turbine flows downstream of the work output expansion. In a process according to the invention, preferably at least 50 mol%, specifically 50 to 60 mol%, of the total amount of feed air introduced into the nitrogen-oxygen separation distillation column system is introduced. in liquid form in the distillation column system for nitrogen - oxygen separation.

A invenção, além disso, refere-se a um dispositivo para obter o nitrogênio líquido por fracionamento de ar de baixa temperatura de acordo com a reivindicação 14.The invention furthermore relates to a device for obtaining liquid nitrogen by low temperature air fractionation according to claim 14.

A invenção e também os detalhes adicionais da invenção serão descritos em mais detalhes daqui em diante com referência a modalidades exemplares mostradas esquematicamente nos desenhos. Nos desenhos:The invention as well as further details of the invention will be described in more detail hereinafter with reference to exemplary embodiments shown schematically in the drawings. In the drawings:

Figura 1 mostra uma primeira modalidade exemplar de um pro- cesso de acordo com a invenção,Figure 1 shows a first exemplary embodiment of a process according to the invention,

Figura 2 mostra uma segunda modalidade exemplar na qual so- mente o sistema de coluna de destilação está mostrado,Figure 2 shows a second exemplary embodiment in which only the distillation column system is shown,

Figura 3 mostra o sistema de frio da primeira modalidade exem- plar em detalhes eFigure 3 shows the cooling system of the first exemplary embodiment in detail and

Figuras 4 a 6 mostram variantes adicionais do sistema de frio. A figura 1 está subdividida por três retângulos traçados em Ii- nhas tracejadas nas partes de processo de pré-tratamento de ar, sistema de frio e sistema de coluna de destilação para separação de nitrogênio - oxigê- nio (da esquerda para a direita).Figures 4 to 6 show additional variants of the cooling system. Figure 1 is subdivided by three dashed rectangles on the parts of the air pretreatment process, the cold system and the nitrogen-oxygen separation distillation system (from left to right).

O ar que entra 1 é alimentado através de um filtro 2 para um compressor de ar principal 3 e ali comprimido para uma primeira pressão de 0,55 a 0,7 MPa (5,5 a 7,0 bar) e em um equipamento de pré-resfriamento 4 é resfriado de volta a aproximadamente a temperatura ambiente, por exemplo, por troca de calor indireta em um trocador de calor ou por troca de calor dire- ta em um resfriador de contato direto.The incoming air 1 is fed through a filter 2 to a main air compressor 3 and compressed there for a first pressure of 0.55 to 0.7 MPa (5.5 to 7.0 bar) and to a Pre-cooling 4 is cooled back to approximately room temperature, for example by indirect heat exchange in a heat exchanger or by direct heat exchange in a direct contact chiller.

O ar pré-resfriado é purificado na primeira pressão em um equi- pamento de purificação 5 o qual contém adsorsores de peneira molecular. O ar purificado 6 (AIR) é alimentado para o sistema frio o qual serve para res- friar o ar de alimentação e para gerar o frio de liquefação. Ali, o ar de alimen- tação purificado 6 é primeiro pelo menos em parte misturado com um fluxo de ar de retorno 7 para fornecer um fluxo de circuito 8. O fluxo de circuito 8 é adicionalmente comprimido para uma pressão intermediária de 3 a 4 MPa (30 a 40 bar) em um compressor de circuito 9 que tem um pós-resfriador 10.The pre-cooled air is purified at first pressure in a purification equipment 5 which contains molecular sieve adsorber. Purified air 6 (AIR) is fed to the cold system which serves to cool the supply air and to generate the liquefaction cold. There, the purified feed air 6 is first at least partly mixed with a return air flow 7 to provide a loop flow 8. The loop flow 8 is further compressed to an intermediate pressure of 3 to 4 MPa. (30 to 40 bar) on a circuit compressor 9 that has an aftercooler 10.

Todo o ar de pressão intermediária 11 é adicionalmente comprimido em dois recompressores conectados em série 12, 14 para uma alta pressão de pelo menos 5 MPa (50 bar), especificamente entre 5 a 8 MPa (50 e 80 bar), de preferência para 5,5 a 0,7 MPa (55 a 7 bar). Os recompressores 12, 14 são seguidos por pós-resfriadores 13, 15, respectivamente. O ar de alta pressão 16 é dividido em dois subfluxos 17, 18. OAll intermediate pressure air 11 is further compressed into two serially connected recompressors 12, 14 for a high pressure of at least 5 MPa (50 bar), specifically between 5 to 8 MPa (50 and 80 bar), preferably 5 0.5 to 0.7 MPa (55 to 7 bar). The recompressors 12, 14 are followed by aftercoolers 13, 15, respectively. High pressure air 16 is divided into two subflows 17, 18. The

primeiro subfluxo 17 compreende um fluxo de estrangulamento e um primei- ro fluxo de turbina os quais juntos entram na extremidade quente de um tro- cador de calor principal 19 e são resfriados para uma primeira temperatura intermediária a qual está entre a temperatura ambiente e o ponto de orvalho do ar. Nesta temperatura intermediária, o primeiro fluxo de turbina 20 é rami- ficado do primeiro subfluxo. O restante é adicionalmente resfriado para a extremidade fria do trocador de calor principal e pseudoliquefeito e forma o fluxo de estrangulamento 21 o qual compreende um pouco mais do que a metade da quantidade de ar total 1. O primeiro fluxo de turbina 20 é expan- dido produzindo trabalho dentro de uma primeira turbina (fria) 22 para apro- ximadamente a primeira pressão e para uma temperatura a qual está uns poucos graus acima da temperatura de orvalho. O primeiro fluxo de turbina expandido 23 é completamente ou substancialmente completamente gasoso e forma uma primeira parte de um fluxo de ar de fracionamento gasoso 24. O restante 25 é alimentado para a extremidade fria do trocador de calor prin- cipal 19 e novamente aquecido para aproximadamente a temperatura ambi- ente.The first subflow 17 comprises a choke flow and a first turbine flow which together enter the hot end of a main heat exchanger 19 and are cooled to a first intermediate temperature which is between room temperature and the point. of air dew. At this intermediate temperature, the first turbine flow 20 is branched from the first subflow. The remainder is further cooled to the cold end of the pseudolysed main heat exchanger and forms the choke flow 21 which comprises slightly more than half of the total air flow 1. The first turbine flow 20 is expanded producing work inside a first (cold) turbine 22 to approximately the first pressure and to a temperature which is a few degrees above the dew temperature. The first expanded turbine flow 23 is completely or substantially completely gaseous and forms a first part of a gaseous fractionation air flow 24. The remainder 25 is fed to the cold end of the main heat exchanger 19 and reheated to approximately the ambient temperature.

O segundo subfluxo do ar de alta pressão 16 forma um segundo fluxo de turbina 18. Este é expandido produzindo trabalho de aproximada- mente a temperatura ambiente e a alta pressão em uma segunda turbina (quente) 26, do mesmo modo para aproximadamente a primeira pressão. O segundo fluxo de turbina expandido 27 entra, a uma segunda temperatura intermediária, no trocador de calor principal 19 novamente e é combinado ali com a parte 25 do primeiro subfluxo expandido 23 de modo a formar o fluxo de retorno 7 e novamente ser alimentado para o compressor de circuito 9.The second high pressure air subflow 16 forms a second turbine flow 18. This is expanded to produce work of approximately ambient temperature and high pressure in a second (hot) turbine 26, similarly to approximately the first pressure. . The second expanded turbine flow 27 enters, at a second intermediate temperature, the main heat exchanger 19 again and is combined there with part 25 of the first expanded subflow 23 to form the return flow 7 and again to be fed to the main heat exchanger. circuit compressor 9.

O fluxo de ar de fracionamento gasoso 24 (AIR) e o fluxo de es- trangulamento 21 (JT-AIR) entram no sistema de coluna de destilação para separação de nitrogênio - oxigênio o qual compreende uma coluna de alta pressão 28, um condensador superior de coluna de alta pressão 29, uma coluna de baixa pressão 30 e um condensador superior de coluna de baixa pressão 31. A pressão de operação da coluna de alta pressão 28 está entre 0,55 e 0,7 MPa (5,5 e 7,0 bar). O fluxo de ar de fracionamento 14 é alimen- tado imediatamente no fundo da coluna de alta pressão 28 no estado gaso- so. o fluxo de estrangulamento 21 é expandido dentro de uma válvula regu- ladora 32 para uma pressão abaixo de 0,4 MPa (4 bar) e é introduzido com- pletamente como o fluxo de refrigerante 33 no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão.Gaseous fractionation air flow 24 (AIR) and choke flow 21 (JT-AIR) enter the nitrogen-oxygen separation distillation column system which comprises a high pressure column 28, an upper condenser high pressure column 29, a low pressure column 30 and an upper low pressure column condenser 31. The operating pressure of high pressure column 28 is between 0.55 and 0.7 MPa (5.5 and 7 .0 bar). The fractionating air flow 14 is fed immediately to the bottom of the high pressure column 28 in the gaseous state. choke flow 21 is expanded within a regulating valve 32 to a pressure below 0.4 MPa (4 bar) and is introduced completely as refrigerant flow 33 into the evaporator compartment of the upper column condenser. high pressure.

O gás suspenso 34 da coluna de alta pressão 28 consiste em ni- trogênio virtualmente puro e é conduzido como uma primeira parte 35 (em uma quantidade molar a qual é um pouco menor do que a metade da quan- tidade de ar que entra 1) no compartimento de liquefação do condensador superior de coluna de alta pressão 29 e é completamente ali liqüefeito. O líquido 36 gerado dentro do condensador superior de coluna de alta pressão é aplicado como uma primeira parte 37 como retorno para a coluna de alta pressão 28. O restante 38 após o resfriamento em um trocador de calor de contracorrente de sub-resfriamento 39 é resfriado e aplicado através de uma válvula reguladora 40 como retorno para a coluna de baixa pressão 30 a qual é operada a uma pressão abaixo de 0,4 MPa (4 bar). O líquido que o- corre no fundo da coluna de alta pressão 28 é alimentado como um fluxo de oxigênio bruto líquido 41 através do trocador de calor de contracorrente de sub-resfriamento 39 e uma válvula reguladora 42 para dentro do comparti- mento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão 31.The suspended gas 34 of the high pressure column 28 consists of virtually pure nitrogen and is conducted as a first part 35 (in a molar amount which is slightly less than half the amount of air that enters 1). in the liquefaction compartment of the high pressure column upper condenser 29 and is completely liquefied. The liquid 36 generated within the high pressure column upper condenser is applied as a first part 37 as a return to the high pressure column 28. The remainder 38 after cooling in a subcooling countercurrent heat exchanger 39 is cooled and applied through a regulating valve 40 as a return to the low pressure column 30 which is operated at a pressure below 0.4 MPa (4 bar). The fluid flowing at the bottom of the high pressure column 28 is fed as a flow of raw liquid oxygen 41 through the subcooling countercurrent heat exchanger 39 and a regulating valve 42 into the evaporator compartment of the high pressure column. upper low pressure column condenser 31.

O fluxo de refrigerante 33 é virtualmente completamente vapori- zado dentro do condensador superior de coluna de alta pressão, somente uma quantidade relativamente pequena, requerida para purgar e controlar, é retirada no estado líquido. O vapor 43 gerado dentro do compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão 29 é intro- duzido diretamente na região inferior da coluna de baixa pressão 30. A fra- ção 44 de líquido remanescente do compartimento de evaporação do con- densador superior de coluna de alta pressão 29 é passada através de uma válvula reguladora 45 para o compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão 31. O líquido enriquecido de oxigênio 80 o qual ocorre no fundo daRefrigerant flow 33 is virtually completely vaporized within the upper high pressure column condenser, only a relatively small amount required to purge and control is withdrawn in the liquid state. The vapor 43 generated within the evaporator compartment of the upper high pressure column condenser 29 is introduced directly into the lower region of the low pressure column 30. The remaining liquid fraction 44 of the upper condenser evaporation compartment high pressure column 29 is passed through a regulating valve 45 into the evaporator compartment of the upper low pressure column condenser 31. The oxygen enriched liquid 80 which occurs at the bottom of the

coluna de baixa pressão 30 é, após o sub-resfriamento dentro do trocador de calor de contracorrente de sub-resfriamento 39 e do estrangulamento, do mesmo modo introduzido no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão 31. O nitrogênio suspenso 46 da coluna de baixa pressão 30 é pas-low pressure column 30 is, after subcooling inside the subcooling countercurrent heat exchanger 39 and throttling, likewise introduced into the evaporation compartment of the upper low pressure column condenser 31. Suspended nitrogen 46 the low pressure column 30 is passed

sada para dentro do compartimento de liquefação do condensador superior de coluna de baixa pressão 31 e essencialmente completamente ali liqüefei- to. O líquido que ocorre no fundo da coluna de alta pressão 28 é alimentado como um fluxo de oxigênio bruto líquido 41 através do trocador de calor de contracorrente de sub-resfriamento 39 e uma válvula reguladora 42 para dentro do compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão 31 o qual está a uma pressão de 0,14 a 0,16 MPa (1,4 a 1,6 bar).into the liquefaction compartment of the upper low pressure column condenser 31 and essentially completely liquid therein. The liquid that occurs at the bottom of the high pressure column 28 is fed as a flow of raw liquid oxygen 41 through the subcooling countercurrent heat exchanger 39 and a regulating valve 42 into the upper column condenser evaporation compartment low pressure 31 which is at a pressure of 0.14 to 0.16 MPa (1.4 to 1.6 bar).

O gás frio do condensador superior de coluna de baixa pressão 31 é primeiramente passado através do trocador de calor de contracorrente de sub-resfriamento 39, resfriando os líquidos. Posteriormente, este flui atra- vés das linhas 56 e 57 para o trocador de calor principal e resfria ali os fluxos de ar quente. Através da linha 62, o condensador superior de coluna de bai- xa pressão 31 é também purgado retirando uma pequena quantidade de Ii- quido (purga). O gás remanescente 57/58 (Gás de Refugo/ Reg.) é fornecido quente para o ambiente (amb) diretamente (60) ou indiretamente (61) após utilização como gás de regeneração 59 no equipamento de regeneração 5. O líquido 47 do compartimento de liquefação do condensador superior de coluna de baixa pressão 31 é aplicado como uma primeira parte 48 como retorno para a coluna de baixa pressão 30. O restante 49, 51 está disponível a uma pressão maior do que 0,3 MPa (3 bar) como um produto de nitrogênio líquido (LIN para armazenamento) e armazenado em um tanque de líquido o qual não está mostrado. Pelo estrangulamento 53 de uma pe- quena subquantidade 52, o nitrogênio líquido 49, 51 pode ser sub-resfriado em um sub-resfriador de nitrogênio 50. O nitrogênio 54 vaporizado no curso disto é misturado com o gás remanescente 56 do condensador superior de coluna de baixa pressão 31 (refugo).The cold gas from the upper low pressure column condenser 31 is first passed through the subcooling countercurrent heat exchanger 39, cooling the liquids. Subsequently, it flows through lines 56 and 57 to the main heat exchanger and cools the hot air flows there. Through line 62 the upper low pressure column condenser 31 is also purged by removing a small amount of liquid (purging). Remaining gas 57/58 (Waste Gas / Reg.) Is supplied hot to the environment (amb) either directly (60) or indirectly (61) after use as regeneration gas 59 in regeneration equipment 5. Liquid 47 from compartment The lower pressure column upper condenser liquefaction valve 31 is applied as a first part 48 as a return to the low pressure column 30. The remaining 49.51 is available at a pressure greater than 0.3 MPa (3 bar) as a liquid nitrogen product (LIN for storage) and stored in a liquid tank which is not shown. By throttling 53 of a small subquantity 52, liquid nitrogen 49, 51 can be subcooled in a nitrogen subcooler 50. The vaporized nitrogen 54 in the course of this is mixed with the remaining gas 56 of the upper column condenser. low pressure 31 (scrap).

Uma pequena quantidade do gás suspenso 35 da coluna de alta pressão 28 pode ser obtida no estado gasoso como um produto de nitrogê- nio pressurizado 63, 64. Esta fração (PGAN) da coluna de alta pressão 28 é do mesmo modo conduzida através do trocador de calor principal 19 e con- tribui para o resfriamento dos fluxos de ar quentes.A small amount of the suspended gas 35 of the high pressure column 28 may be obtained in the gaseous state as a pressurized nitrogen product 63, 64. This fraction (PGAN) of the high pressure column 28 is likewise conducted through the exchanger. 19 and contributes to the cooling of hot air flows.

Na figura 2, o fluxo de estrangulamento 21 é expandido dentro da válvula reguladora 232 primeiro somente para a pressão de operação da coluna de alta pressão 28 e passado para esta em um ponto intermediário. Dentro da coluna de alta pressão uma separação de fase acontece. Pelo menos parte da fração de líquido do fluxo de estrangulamento expandido é então introduzido como o fluxo de refrigerante 270, 233 após um estrangu- lamento adicional 271 correspondente dentro do compartimento de evapora- ção do condensador superior de coluna de alta pressão. A fração gasosa do fluxo de estrangulamento 21 está por meio disto disponível como vapor as- cendente dentro da coluna de alta pressão 28.In Fig. 2, the throttling flow 21 is expanded within the regulating valve 232 first only to the operating pressure of the high pressure column 28 and passed to it at an intermediate point. Within the high pressure column a phase separation occurs. At least part of the liquid fraction of the expanded choke flow is then introduced as the refrigerant flow 270, 233 after a corresponding additional leakage 271 within the high pressure column upper condenser evaporation compartment. The gas fraction of the throttling flow 21 is hereby available as rising steam within the high pressure column 28.

Nas figuras 3 a 7 vários circuitos do sistema frio estão mostrados cada um dos quais podem ser combinados com qualquer um dos sistemas de coluna de destilação descritos nas figuras 1 e 2.In Figures 3 to 7 various circuits of the cold system are shown each of which may be combined with any of the distillation column systems described in Figures 1 and 2.

A figura 3 mostra meramente uma ampliação de detalhe da figu- ra 1. Esta variante tem a vantagem que a turbina quente 26 expande de uma pressão especificamente alta (a alta pressão na qual o fluxo de estrangula- mento 21 também está) e uma temperatura relativamente alta corresponden- te. O pré-resfriamento do segundo fluxo de turbina 18 no trocador de calor principal 19 não é necessário neste caso. Nenhuma linha é requerida do tro- cador de calor principal 19 para a turbina quente 26, e o trocador de calor pode ser produzido simplesmente e economicamente.Fig. 3 merely shows a detail enlargement of Fig. 1. This variant has the advantage that the hot turbine 26 expands from a specifically high pressure (the high pressure at which the throttling flow 21 is also) and a temperature relatively high corresponding. Pre-cooling of the second turbine flow 18 in the main heat exchanger 19 is not required in this case. No lines are required from the main heat exchanger 19 to the hot turbine 26, and the heat exchanger can be produced simply and economically.

Na figura 4, como uma variante, o segundo fluxo de turbina 18 éIn Figure 4, as a variant, the second turbine flow 18 is

também pré-resfriado no trocador de calor principal 419.also pre-cooled on main heat exchanger 419.

Na modalidade exemplar da figura 5 a pressão de admissão da segunda turbina (quente) 26 é mais baixa e está no nível da pressão inter- mediária. Para este propósito o segundo fluxo de turbina 518 já está ramifi- cado do fluxo de circuito 11 comprimido para a pressão intermediária a mon- tante dos dois recompressores 12, 14, pré-resfriado no trocador de calor principal 19 e finalmente alimentado para a turbina 26.In the exemplary embodiment of FIG. 5 the inlet pressure of the second (hot) turbine 26 is lower and is at the intermediate pressure level. For this purpose the second turbine flow 518 is already branched from the compressed circuit flow 11 to the intermediate pressure upstream of the two recompressors 12, 14, pre-cooled in the main heat exchanger 19 and finally fed to the turbine. 26

Na figura 6 o trocador de calor principal 19 é adicionalmente res- friado por uma máquina fria 666. Tal máquina fria pode também ser suple- mentada na variante da figura 4.In figure 6 the main heat exchanger 19 is further cooled by a cold machine 666. Such a cold machine may also be supplemented in the variant of figure 4.

Claims (14)

1. Processo para obter nitrogênio líquido por fracionamento de ar de baixa temperatura em um sistema de coluna de destilação para separa- ção de nitrogênio - oxigênio o qual compreende exatamente duas colunas de destilação, a saber uma coluna de alta pressão (28), uma coluna de baixa pressão (30), e também um único condensador superior de coluna de alta pressão (29) para liqüefazer o gás suspenso (34) da coluna de alta pressão (28), cujo condensador superior de coluna de alta pressão está construído como um condensador - evaporador e compreende um compartimento de liquefação e um único compartimento de evaporação, em que, no processo - o ar de alimentação (1) é comprimido para uma primeira pres- são dentro de um compressor de ar principal (3) e é subseqüentemente puri- ficado (5), - um fluxo de estrangulamento (21) o qual é formado por uma parte do ar de alimentação purificado (6) é liqüefeito ou pseudoliquefeito em um trocador de calor principal (19) a uma segunda pressão a qual é mais alta do que a primeira pressão, - o fluxo de estrangulamento (21) liqüefeito ou pseudoliquefeito é expandido (33) e subseqüentemente introduzido no sistema de coluna de dilatação para a separação de nitrogênio - oxigênio, - pelo menos parte (35) do gás suspenso (34) da coluna de alta pressão (28) é introduzida no compartimento de liquefação do condensador superior de coluna de alta pressão (29) e é pelo menos parcialmente ali li- qüefeito, e - na coluna de baixa pressão (30) um produto de nitrogênio (46) é gerado e pelo menos em parte removido como um produto líquido (51) caracterizado pelo fato de que - pelo menos parte do fluxo de estrangulamento expandido é in- troduzida como um fluxo de refrigerante (33, 233, 270) no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão (29), - o sistema de coluna de destilação para a separação de nitro- gênio - oxigênio, além disso, compreende um condensador superior de co- Iuna de baixa pressão (31) o qual está construído como um condensador - evaporador e compreende um compartimento de liquefação e um comparti- mento de evaporação, - pelo menos parte do nitrogênio suspenso (46) da coluna de baixa pressão (30) é introduzida no compartimento de liquefação do conden- sador superior de coluna de baixa pressão (31) e é pelo menos parcialmente ali liqüefeito, e - um líquido enriquecido de oxigênio (80) da região inferior da coluna de baixa pressão (30) é introduzido no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão (31) e é pelo menos parcialmente ali vaporizado.1. A process for obtaining liquid nitrogen by low temperature air fractionation in a nitrogen-oxygen separation distillation column system which comprises exactly two distillation columns, namely a high pressure column (28), a low pressure column (30), and also a single upper high pressure column condenser (29) for liquefying the suspended gas (34) of the high pressure column (28), whose upper high pressure column condenser is constructed as a condenser - evaporator and comprises a liquefaction compartment and a single evaporation compartment, wherein in the process the supply air (1) is compressed to a first pressure within a main air compressor (3) and is subsequently purified (5), a throttling flow (21) which is formed by a portion of the purified supply air (6) is liquefied or pseudoliquefied in a main heat exchanger. al (19) at a second pressure which is higher than the first pressure, - the liquefied or pseudoliquid throttling flow (21) is expanded (33) and subsequently introduced into the expansion column system for nitrogen separation - - at least part (35) of the high-pressure column (28) suspended gas (34) is introduced into the liquefaction compartment of the high-pressure column (29) upper condenser and is at least partially liquefied therein, and - in the low pressure column (30) a nitrogen product (46) is generated and at least partly removed as a liquid product (51) characterized in that - at least part of the expanded throttling flow is introduced. as a refrigerant stream (33, 233, 270) in the evaporator compartment of the upper high pressure column condenser (29), - the distillation column system for the separation of nitrogen - oxygen, in addition, comp is an upper low pressure column condenser (31) which is constructed as a condenser - evaporator and comprises a liquefaction compartment and an evaporation compartment - at least part of the suspended nitrogen (46) of the low pressure (30) is introduced into the liquefaction compartment of the low pressure upper column condenser (31) and is at least partially liquefied, and - an oxygen enriched liquid (80) from the lower region of the low pressure column (30) is introduced into the evaporation compartment of the upper low pressure column condenser (31) and is at least partially vaporized therein. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de refrigerante (33) é introduzido diretamente no compar- timento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão (29) imediatamente a jusante da expansão (32) do fluxo de estrangulamento (21).Process according to Claim 1, characterized in that the refrigerant flow (33) is introduced directly into the evaporation chamber of the high-pressure column upper condenser (29) immediately downstream of the expansion (32). throttling flow (21). 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do fluxo de estrangulamento expandido (232) está sujeita a uma separação de fase e o fluxo de refrigerante (233, (270) é formado por pelo menos parte da fase líquida da separação de fase, em que a separação de fase é executada especificamente em um ponto in- termediário da coluna de alta pressão (28).Process according to claim 1 or 2, characterized in that at least part of the expanded choke flow (232) is subject to phase separation and the refrigerant flow (233, (270) is formed by at least least part of the liquid phase of phase separation, wherein phase separation is performed specifically at an intermediate point of the high pressure column (28). 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que - o ar de alimentação purificado (6) é pelo menos em parte mis- turado com um fluxo de retorno (7) para fornecer um fluxo de circuito (8), - o fluxo de circuito (8) é comprimido em um compressor de cir- cuito (9) para uma pressão intermediária a qual mais alta do que a primeira pressão, - um primeiro fluxo de turbina (20) o qual é formado por uma primeira parte do fluxo de circuito (11) a jusante do compressor de circuito (9) é expandido produzindo trabalho em uma primeira máquina de expansão (22), - um segundo fluxo de turbina (18) o qual é formado por uma se- gunda parte do fluxo de circuito (11) a jusante do compressor de circuito (9) é expandido produzindo trabalho em uma segunda máquina de expansão (26), e - pelo menos parte (25) do primeiro fluxo de turbina (23) expan- dido produzindo trabalho e/ou pelo menos parte do segundo fluxo de turbina (27) expandido produzindo trabalho é recirculado como o fluxo de retorno (7) para o fluxo de circuito (8).Method according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that - the purified supply air (6) is at least partly mixed with a return flow (7) to provide a circuit flow. (8), - the circuit flow (8) is compressed in a circuit compressor (9) to an intermediate pressure which is higher than the first pressure, - a first turbine flow (20) which is formed by a first part of the circuit flow (11) downstream of the circuit compressor (9) is expanded producing work on a first expansion machine (22), - a second turbine flow (18) which is formed by a second part of the circuit flow (11) downstream of the circuit compressor (9) is expanded producing work on a second expansion machine (26), and - at least part (25) of the first turbine flow (23) expanded producing work and / or at least part of the second expanded turbine flow (27) producing work is recirculated as the return flow (7) to the circuit flow (8). 5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que - pelo menos parte do fluxo de circuito (11) comprimido para a pressão intermediária em dois recompressores (12, 14) conectados em série é comprimida para uma alta pressão a qual é mais alta do que a pressão intermediária e, especificamente, aproximadamente a mesma que a segunda pressão, em que - a primeira máquina de expansão (22) está mecanicamente a- coplada a um (12) dos dois recompressores, e - a segunda máquina de expansão (26) está mecanicamente a- copiada no outro (14) dos dois recompressores.Process according to Claim 4, characterized in that - at least part of the compressed circuit flow (11) for intermediate pressure in two serially connected recompressors (12, 14) is compressed to a high pressure which is higher than the intermediate pressure and specifically approximately the same as the second pressure, wherein - the first expansion machine (22) is mechanically coupled to one (12) of the two recompressors, and - the second machine expansion (26) is mechanically copied to the other (14) of the two recompressors. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que todo o frio utilizado no condensador superi- or de coluna de alta pressão (29) é tornado disponível pelo fluxo de refrige- rante (33, 233, 270).Process according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that all the cold used in the upper high-pressure column condenser (29) is made available by the refrigerant flow (33, 233, 270). 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o vapor (43) gerado dentro do comparti- mento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão (29) é introduzido na coluna de baixa pressão (30), especificamente no seu fundo.Process according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the vapor (43) generated within the evaporation compartment of the upper high-pressure column condenser (29) is fed into the low-pressure column. (30), specifically in its background. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que nem a coluna de alta pressão (28) nem a coluna de baixa pressão (30) compreende um refervedor para gerar o vapor ascendente de um líquido da coluna correspondente.Process according to any one of claims 1 to 7, characterized in that neither the high pressure column (28) nor the low pressure column (30) comprises a referrer for generating upward vapor of a column liquid. corresponding. 9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma fração (44) de líquido remanescente do compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão (29) é introduzida no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão (31).Process according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that a fraction (44) of liquid remaining in the upper-pressure column upper condenser evaporation compartment (29) is introduced into the condenser evaporation compartment. upper low pressure column (31). 10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte (38) do líquido (36) ob- tido dentro do compartimento de liquefação do condensador superior de co- Iuna de alta pressão (29) é introduzida na coluna de baixa pressão (30).Process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that at least part (38) of the liquid (36) obtained within the liquefaction compartment of the high pressure column upper condenser (29) is provided. ) is introduced into the low pressure column (30). 11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que um fluxo de oxigênio bruto líquido (41) do fundo da coluna de alta pressão (28) é introduzido na coluna de baixa pres- são (30).Process according to any one of Claims 1 to 9, characterized in that a flow of crude liquid oxygen (41) from the bottom of the high pressure column (28) is introduced into the low pressure column (30). . 12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o fluxo de ar de fracionamento (24) o qual é formado por outra parte do ar de alimentação purificado (6) é introdu- zido como o fluxo de estrangulamento (21) no estado gasoso na coluna de alta pressão (28), especificamente no seu fundo, em que o fluxo de ar de fracionamento (24) compreende especificamente pelo menos parte do pri- meiro fluxo de turbina (23) expandido produzindo trabalho e/ou pelo menos parte do segundo fluxo de turbina (27) expandido produzindo trabalho.Process according to any one of Claims 1 to 11, characterized in that the fractional air flow (24) which is formed by another part of the purified supply air (6) is introduced as the flow. gaseous throttling (21) in the high pressure column (28), specifically at its bottom, wherein the fractionation air flow (24) specifically comprises at least part of the first expanded turbine flow (23) producing and / or at least part of the second expanded turbine flow (27) producing work. 13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos 40 % em mol, especifica- mente pelo menos 50 % em mol, da quantidade total do ar de alimentação (1) introduzido no sistema de coluna de destilação para separação de nitro- gênio - oxigênio é introduzido no estado líquido no sistema de coluna de destilação para separação de nitrogênio - oxigênio (33, 232).Process according to any one of Claims 1 to 12, characterized in that at least 40 mole%, specifically at least 50 mole%, of the total amount of supply air (1) introduced into the control system. Nitrogen - oxygen separation distillation column is introduced in the liquid state into the Nitrogen - oxygen separation distillation column system (33,322). 14. Dispositivo para obter nitrogênio líquido por fracionamento de ar de baixa temperatura que tem - um sistema de coluna de destilação para separação de nitro- gênio - oxigênio o qual compreende exatamente duas colunas de destilação, a saber uma coluna de alta pressão (28), uma coluna de baixa pressão (30), e também um único condensador superior de coluna de alta pressão (29) para liqüefazer o gás suspenso (34) da coluna de alta pressão (28), cujo condensador superior de coluna de alta pressão está construído como um condensador - evaporador e compreende um compartimento de liquefação e um único compartimento de evaporação, - um compressor de ar principal (3) para comprimir o ar de ali- mentação (1) para uma primeira pressão, - um equipamento de purificação para purificar (5) o ar de ali- mentação comprimido para a primeira pressão, - um meio para formar um fluxo de estrangulamento (21) por uma parte do ar de alimentação purificado (6), - um trocador de calor principal (19) para liqüefazer o pseudoli- quefazer o fluxo de estrangulamento a uma segunda pressão a qual é mais alta do que a primeira pressão, - um meio para expandir (32) o fluxo de estrangulamento (21) li- qüefeito ou pseudoliquefeito, - um meio para introduzir o fluxo de estrangulamento expandido no sistema de coluna de destilação para separação de nitrogênio - oxigênio, - um meio para introduzir pelo menos parte (35) do gás suspen- so (34) da coluna de alta pressão (28) no compartimento de liquefação do condensador superior de coluna de alta pressão (29) e que tem - um meio para remover como um produto líquido (51) um produ- to de nitrogênio (46) gerado dentro da coluna de baixa pressão (30), caracterizado por - um meio para introduzir pelo menos parte do fluxo de estrangu- lamento expandido como um fluxo de refrigerante (33, 233, 270) no compar- timento de evaporação do condensador superior de coluna de alta pressão (29), - um condensador superior de coluna de baixa pressão (31) o qual está construído como um condensador - evaporador e compreende um compartimento de liquefação e um compartimento de evaporação, - um meio para introduzir pelo menos parte do nitrogênio sus- penso (46) da coluna de baixa pressão (30) no compartimento de liquefação do condensador superior de coluna de baixa pressão (31) e por - um meio para introduzir um líquido enriquecido com oxigênio (80) da região inferior da coluna de baixa pressão (30) no compartimento de evaporação do condensador superior de coluna de baixa pressão (31).14. A device for obtaining low temperature air fractionation liquid nitrogen which has - a nitrogen-oxygen separation distillation column system which comprises exactly two distillation columns, namely a high pressure column (28) , a low pressure column (30), and also a single upper high pressure column condenser (29) for liquefying the suspended gas (34) of the high pressure column (28), whose upper high pressure column condenser is constructed as a condenser - evaporator and comprises a liquefaction compartment and a single evaporation compartment, - a main air compressor (3) for compressing the supply air (1) to a first pressure, - a purification equipment for purifying (5) the compressed supply air for the first pressure, - a means for forming a choke flow (21) by a portion of the purified supply air (6), - a main heat exchanger (19) for pseudolyzing the choke flow at a second pressure which is higher than the first pressure, - a means for expanding (32) the choke flow (21); - a means for introducing the expanded choke flow into the nitrogen - oxygen separation distillation column system, - a means for introducing at least part (35) of the suspended gas (34) from the high column. pressure (28) in the high pressure column upper condenser liquefy housing (29) and which has - a means for removing as a liquid product (51) a nitrogen product (46) generated within the low pressure column (30), characterized by - a means for introducing at least part of the expanded slurry flow as a refrigerant flow (33, 233, 270) into the evaporation chamber of the high pressure column upper condenser (29) , - u A low pressure upper column condenser (31) which is constructed as a condenser - evaporator and comprises a liquefaction compartment and an evaporation compartment, - a means for introducing at least part of the suspended nitrogen (46) from the column. (30) into the low pressure column upper condenser liquefaction compartment (31) and by - a means for introducing an oxygen-enriched liquid (80) from the lower pressure column region (30) into the evaporation of the upper low pressure column condenser (31).
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