CN113758151B - 低温分离空气的方法和空气分离设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温分离空气的方法和空气分离设备，该方法在具有精馏塔***的空气分离设备中低温分离空气，该精馏塔***包括在高压塔压力水平工作的高压塔和在低压塔压力水平工作的低压塔，至少一部分第一膨胀空气经主换热器复热抽出后，经至少一冷气机再进料至第二涡轮膨胀机膨胀，膨胀后的第二膨胀空气返回主换热器回收冷量后，放空或者返回主空气压缩机的入口，从低压塔排除低温富氧液体，所述低温富氧液体在低温状态实施升压，加热和蒸发，从空气分离设备导出。

Description

低温分离空气的方法和空气分离设备
技术领域
本发明属于低温精馏领域，涉及一种在低温分离设备中低温分离空气的方法和用于实施此类方法的空气分离设备。
背景技术
现有技术例如CN108286870A中公开了一种低温精馏制取液体的方法，该方法中空气经空压机压缩，全部经预冷和纯化***后进高温膨胀机和低温膨胀机的增压端，经增压端冷却后进主换热器，部分从主换热器抽出去低温膨胀机膨胀，膨胀后的部分空气进下塔作为下塔的上升蒸汽，其余部分返回主换热器复热到一定温度进入高温膨胀机膨胀，膨胀后的气体复热返回空压机的入口，或者膨胀后的空气去水冷塔来降低冷冻水的温度。由于高温膨胀机膨胀后的压力是常压，从而提高了膨胀机的单位制冷量，而且提高了冷量的品质，从而大大降低了循环压缩机的排压，使整个空分***运行的压力降低。
高压空分流程可以被理解为一种空气分离方法，其中导入精馏***的所有进料空气(这里也被称为“原料空气”)首先在主空气压缩机内被压缩至一定的压力，该压力比精馏***内的工作压力高至少4至5巴，最多高20巴。传统的具有高压塔和低压塔的双塔***中，精馏塔***中的“最大工作压力”是高压塔的工作压力。高压空分流程的空气分离设备的投资成本特别的低，因为仅仅需要一个压缩机。
为了在能耗方面优化高压空分流程，可以使用所谓的节流流。此类节流流是压缩的所有进料空气的支流，其可以继续升压，冷却及经由减压装置特别是减压阀减压进入精馏塔***或其高压塔中。在所述高压空分流程中，此类节流流可以由所有进料空气所施加的已经是高的初始压力开始，借助热的增压机继续升压。将主空气压缩机下游的空气送入相应的“热的增压机”，无需或者仅在比较低的冷却后，例如在主空气压缩机下游的水冷器中。此类热增压机的送入温度因此明显高于0℃。
传统的高压液体空分流程，主换热器中热流股是高压空气(特别的15至50巴)，冷流股主要是污氮气和低压氮气(特别的1至6巴)，至少一部分高压空气在主换热器中部分冷却后从主换热器的中部抽口处抽出进料至高压膨胀机，这种情况下主换热器接近高压空气抽口处的换热温差会大很多，而这意味着能耗的增加。所以为了满足主换热器热端的最小换热温差，平衡主换热器的热负荷，通过复热一部分从高压膨胀机出口的中压空气(特别的5至6巴)，并将从主换热器复热后的这一部分中压空气在低压膨胀机中通过进一步膨胀来制取更多的冷量。膨胀后的低压冷空气(特别的1至2巴)送入到主换热器中部同等温度水平的位置回收冷量后放空或返回空压机的入口，该方法可以缓解上述主换热器接近高压空气抽口处换热温差过大的问题，同时利于生产更多的液体产品，但这股返流的低压冷空气会抬高主换热器热端的换热温差，增加了主换热器的冷损。
有鉴于此，如何设计一种新的低温分离空气的方法和空气分离设备，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
由于上述返流低压冷空气的温度主要由低压膨胀机的膨胀比(即出口压力和入口压力之比)和入口温度决定，而该低压膨胀机的入口压力即中压空气的压力接近下塔压力，出口压力即低压冷空气的压力则接近大气压力，两者都相对恒定。所以，减小上述返流低压冷空气在低压膨胀机(“放空”膨胀机)的入口温度，成了减少主换热器冷损的重要因素。为了实现这一目的，缓解上述主换热器接近高压空气抽口处换热温差过大的问题，通过在该“放空”膨胀机的入口增加一个冷气机降低其入口温度，从而改变返流低压冷空气的温度，可以进一步优化主换热器热端的换热曲线，减小主换热器热端的换热温差，降低能耗。另外，空气分离设备本身也可以通过冷气机的制冷能效比(通常>2)节约部分能耗，相对于传统的高压液体空分流程来说，Q/T特性的能力转换效率相对有利。
为了实现上述发明目的，本发明公开了一种低温分离空气的方法，在具有精馏塔***的空气分离设备中低温分离空气，该精馏塔***包括在高压塔压力水平工作的高压塔和在低压塔压力水平工作的低压塔，首先将所有送入精馏塔***中的所有进料空气压缩至比高压塔压力水平高的初始压力水平，至少一部分初始压力水平空气在第一涡轮增压机中实施第一升压过程，随后在第二涡轮增压机中实施第二升压过程，针对第一升压过程的第一涡轮增压机，其是利用第一涡轮膨胀机驱动的；针对第二升压过程的第二涡轮增压机，其是利用第二涡轮膨胀机驱动的，在连续两个升压过程后获得第一压力水平的节流流，使一部分节流流在主换热器中部分冷却后进料至第一涡轮膨胀机中进行减压获得第一膨胀空气，另一部分节流流在主换热器中完全冷却后进料至第一减压阀中进行减压，所述进料至第一减压阀中进行减压的另一部分节流流，其相对应的减压可以实现空气的部分液化，其中将保持气态的部分送入高压塔中及将液化的部分送入低压塔中，至少一部分第一膨胀空气经主换热器复热抽出后，经至少一冷气机再进料至第二涡轮膨胀机膨胀，膨胀后的第二膨胀空气返回主换热器回收冷量后，放空或者返回主空气压缩机的入口，从低压塔排除低温富氧液体，所述低温富氧液体在低温状态实施升压，加热和蒸发，从空气分离设备导出。
更进一步地，至少一部分第一膨胀空气经该冷气机可以冷却至-30至5℃的温度水平再进料至第二涡轮膨胀机。
更进一步地，所述至少一部分初始压力水平空气是在15至30巴的压力水平经连续两个升压过程后获得第一压力水平的节流流。
更进一步地，所述第一压力水平空气的节流流是在20至50巴的压力水平，然后使一部分节流流在第一涡轮膨胀机中从第一压力水平减压至高压塔压力水平，另一部分节流流在第一减压阀中从第一压力水平进行减压实现部分液化。
同时，本发明还公开了一种空气分离设备，该设备具有精馏塔***，该精馏塔***包括在高压塔压力水平工作的高压塔和在低压塔压力水平工作的低压塔，所述空气分离设备还包括被设计用于以下目的的装置，首先将所有送入精馏塔***中的所有进料空气压缩至比高压塔压力水平高的初始压力水平，至少一部分初始压力水平空气在第一涡轮增压机中实施第一升压过程，随后在第二涡轮增压机中实施第二升压过程，针对第一升压过程的第一涡轮增压机，其是利用第一涡轮膨胀机驱动的；针对第二升压过程的第二涡轮增压机，其是利用第二涡轮膨胀机驱动的，在连续两个升压过程后获得第一压力水平的节流流，使一部分节流流在主换热器中部分冷却后进料至第一涡轮膨胀机中进行减压获得第一膨胀空气，另一部分节流流在主换热器中完全冷却后进料至第一减压阀中进行减压，所述进料至第一减压阀中进行减压的另一部分节流流，其相对应的减压可以实现空气的部分液化，其中将保持气态的部分送入高压塔中及将液化的部分送入低压塔中，至少一部分第一膨胀空气经主换热器复热抽出后，经至少一冷气机再进料至第二涡轮膨胀机膨胀，膨胀后的第二膨胀空气返回主换热器回收冷量后，放空或者返回主空气压缩机的入口，从低压塔排除低温富氧液体，所述低温富氧液体在低温状态实施升压，加热和蒸发，从空气分离设备导出。
与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
1.增加了一个冷气机降低了“放空”膨胀机的入口温度，从而改变了膨胀后的低压冷空气的温度。该低压冷空气送回主换热器复热后，使得主换热器的换热更加优化，节约了能耗；
2.空气分离设备本身也可以通过冷气机的制冷能效比(通常>2)节约部分能耗；
3.体现了换热曲线的优化，降低了主换热器热端的换热温差，更好地减少了冷损，平衡了主换热器的热负荷；
4.本申请继承了高压空分流程投资成本特别低的优点，因为仅仅需要一个主空气压缩机，接下来使用串联布置的增压机继续升压。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
图1是对比例的空气分离设备的结构示意图；
图2是本发明所提供的空气分离设备的结构示意图；
图3是对比例的空气分离设备的主换热器的换热曲线；
图4是本发明的空气分离设备的主换热器的换热曲线；
图中：1-精馏塔***；2-高压塔；3-低压塔；4-第一涡轮增压机；5-第一涡轮膨胀机；6-第二涡轮增压机；7-第二涡轮膨胀机；8-主换热器；9-第一减压阀；10-冷气机；11-主空气压缩机；a-进料空气；b-至少一部分初始压力水平空气；c-节流流；d-一部分节流流；e-第一膨胀空气；f-另一部分节流流；g-至少一部分第一膨胀空气；h-第二膨胀空气；i-低温富氧液体。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的规定。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本说明书中描述的“上游”和“下游”是相对于预期的流体(例如，燃料或氧化剂)的流动而加以限定的，上游端对应于最靠近把流体引入到装置的入口的一端，且下游端对应于流体离开装置的出口或喷嘴端。
本申请使用术语“压力水平”和“温度水平”来表征压力和温度，由此表达在相应的设备中不必以精确的压力值或温度值的形式使用压力和温度，以实现本发明的方案。但是此类压力和温度通常在一定范围内波动，例如围绕中值波动±1％、5％、10％、20％或者甚至50％。在此，相应的压力水平和温度水平可以在不连续的范围内或者在相互重叠的范围内。例如压力水平尤其是包括不可避免的压力损失或预期的压力损失，其例如由于冷却效应或传输损失引起。相应的也适用于温度水平。在此以单位巴给出的压力水平设计绝对压力。
在空气分离设备中使用涡轮压缩机用于压缩空气。例如“主空气压缩机”，通过它将导入精馏塔***的所有空气，即所有原料空气进行压缩。为了对部分空气进行压缩通常设计其他的涡轮压缩机，这类涡轮压缩机在MAC/BAC法中被称为空气增压机，是对主空气压缩机下游的部分干燥空气(经过预冷、纯化)进行压缩的副压缩机，本申请由于不使用MAC/BAC法，所以不存在空气增压机的使用。
在空气分离设备的许多位置上可以对空气进行减压，其中可以使用涡轮膨胀机。涡轮膨胀机也可以与涡轮压缩机或增压机相连并对其进行驱动。当一个或多个涡轮压缩机不借助外部能量，即仅仅通过一个或多个涡轮压缩机进行驱动时，此类布置也可以称作“涡轮增压机”。
通常可以使旋转单元，例如膨胀机或减压涡轮、压缩机或压缩级、升压涡轮或增压机、电动机的转子或类似的装置以合适的方式互相机械连接。“机械连接”在这里的语境中被理解为通过机械部件，例如齿轮、皮带、变速器等类似装置在这些旋转部件之间实现固定的或机械可调的转速关系。机械连接通常通过两个或多个各自互相啮合，例如以形状啮合或摩擦啮合的部件，例如齿轮或皮带轮利用皮带或其它旋转固连的方式实现。旋转固定的连接特别的可以通过共同的轴实现，在其上各自旋转固定的安装旋转单元。旋转单元的转速在此情况下是相同的。
在本申请的范畴内讨论的是获得空气产品，特别是氧气或氮气产品，其可以是气态或液态。“产品”离开所述的设备并且例如布置在冷箱内或在其中使用。因此这里不仅仅设计设备内部的循环，也可以在离开设备之前被使用，例如作为主换热器中的冷却剂。从低压塔排出低温的富氧液体，在低温状态实施升压，随后加热和蒸发，从空气分离设备作为气态氧气或相应的富氧产品导出。
本发明基于以下认识，形成节流流的待压缩的空气可以由所有进料空气所施加的已经是高的初始压力开始，使用串联布置的增压机继续升压。在主空气压缩机下游的水冷器中冷却后，至少一部分被压缩至初始压力水平的空气在第一温度水平送入相应的“热的增压机”。总共两个增压机在这里可以多次压缩节流流，其在串联布置的热增压机之间设置后冷却器进行冷却。
冷气机是一种通过吸附式制冷或吸收式制冷循环从热流股中去除热量的机器，可以使用制冷剂或者使用冷冻水与空气进行非接触式换热。被制冷剂或冷冻水带走的热量不会再进入到空气分离设备的***中。
本申请公开一种利用具有精馏塔***的空气分离设备进行低温分离空气的方法，该精馏塔***包括在高压塔压力水平工作的高压塔和在低压塔压力水平工作的低压塔，高压塔压力水平例如在5至6巴之间，即相应的空气分离设备中的通常水平。低压塔压力水平稍高于大气压力，特别是1至2巴。
根据本发明的高压空分流程首先包括以下步骤，首先将所有送入精馏塔***中的所有进料空气压缩至比高压塔压力水平高至少4且最多20巴的初始压力水平。特别的，本发明范围内在所使用的主空气压缩机内将所用进料空气压缩至15至30巴的压力水平。也可以在该初始压力水平借助分子筛纯化器进行干燥和纯化。
至少一部分被压缩至初始压力水平并且相应经过干燥和纯化的空气随后在20至50℃温度水平的第一温度水平实施第一升压过程，随后在低于第一温度水平的15至40℃的第二温度水平实施第二升压过程。实施了第一升压过程的空气在此特别是可以在相应第一涡轮增压机的冷却器中进行冷却。因此相应的空气可以在相应地更低的温度水平实施第二升压过程。实施了第二升压过程的空气在此特别是可以在相应第二涡轮增压机的冷却器中进行冷却。
实施了第一升压过程和第二升压过程的至少一部分初始压力水平空气随后减压进入高压塔内。为了进行减压可以使用减压阀，也可以使用涡轮膨胀机。因此实施了两个升压过程后的空气称作所谓的“节流流”，其处于第一压力水平是在20至50巴的压力水平。根据本发明，将第一涡轮增压机用于第一升压过程，其中第一涡轮增压机是利用第一涡轮膨胀机驱动的，将第二涡轮增压机用于第二升压过程，第二涡轮增压机是利用第二涡轮膨胀机驱动的。
使一部分节流流在主换热器中部分冷却后进料至第一涡轮膨胀机中进行减压获得第一膨胀空气，其中至少一部分第一膨胀空气经主换热器复热抽出后，经至少一冷气机可以冷却至-30至5℃的温度水平再进料至第二涡轮膨胀机，膨胀后的第二膨胀空气(低压冷空气)返回主换热器回收冷量后，放空或者返回主空气压缩机的入口；另一部分节流流在主换热器中完全冷却后进料至第一减压阀进行减压，相应的减压并联(平行地)布置。所述进料至第一减压阀进行减压的另一部分节流流，其相对应的减压可以实现空气的部分液化。气态部分在此可以直接送入高压塔中，而液化的部分减压进入低压塔中，图中未示出。
这意味着，第一涡轮增压机、第二涡轮增压机以及任选使用的减压阀仅仅用于提供节流流，而不用于提供其他的空气部分或者送入精馏塔***中的流。若从低压塔排出的低温富氧液体以低温状态升压到6至50巴，则本发明的优点尤其显著。由于本申请是在传统的高压液体空分流程基础上的改进，所以根据本发明因此设计了上述相应的压力升高过程。
下面结合附图1-4详细说明对比例和本发明实施例，并且通过本发明实施例和对比例的比对说明本发明的优点。
图1是对比例的空气分离设备的结构示意图，主要示意了本申请改进的基础。如图1所示，对比例的空气分离设备被设计用于以下目的的装置，首先将所有送入精馏塔***1中的所有进料空气a在主空气压缩机11中压缩至比高压塔压力水平高的初始压力水平；至少一部分初始压力水平空气b在第一涡轮增压机4中实施第一升压过程，随后在第二涡轮增压机6中实施第二升压过程；第一涡轮增压机4与第一涡轮膨胀机5机械连接，第二涡轮增压机6与第二涡轮膨胀机7机械连接；在连续两个升压过程后获得第一压力水平的节流流c，使一部分节流流d在主换热器8中部分冷却后进料至第一涡轮膨胀机5中进行减压获得第一膨胀空气e，另一部分节流流f在主换热器8中完全冷却后进料至第一减压阀9中进行减压；所述进料至第一减压阀9中进行减压的另一部分节流流f，其相对应的减压可以实现空气的部分液化，其中将保持气态的部分送入高压塔2中及将液化的部分送入低压塔3中；至少一部分第一膨胀空气g经主换热器8复热抽出后，再进料至第二涡轮膨胀机7膨胀，膨胀后的第二膨胀空气h返回主换热器8回收冷量后返回主空气压缩机11的入口；从低压塔3排除低温富氧液体i，所述低温富氧液体i在低温状态实施升压，在主换热器8中加热和蒸发，从空气分离设备导出。
图2是本发明所提供的空气分离设备的结构示意图，本发明涉及用于低温分离空气的具有精馏塔***的空气分离设备，该精馏塔***1包括在高压塔压力水平工作的高压塔2和在低压塔压力水平工作的低压塔3。所述空气分离设备还包括被设计用于以下目的的装置，首先将所有送入精馏塔***1中的所有进料空气a在主空气压缩机11中压缩至比高压塔压力水平高的初始压力水平，大约23巴；至少一部分初始压力水平空气b在第一涡轮增压机4中实施第一升压过程，随后在第二涡轮增压机6中实施第二升压过程；在连续两个升压过程后获得第一压力水平大约38巴的节流流c，使一部分节流流d在主换热器8中部分冷却后进料至第一涡轮膨胀机5中进行减压获得第一膨胀空气e，另一部分节流流f在主换热器8中完全冷却后进料至第一减压阀9中进行减压；所述进料至第一减压阀9中进行减压的另一部分节流流f，其相对应的减压可以实现空气的部分液化，其中将保持气态的部分送入高压塔2中及将液化的部分送入低压塔3中；至少一部分第一膨胀空气g经主换热器8复热抽出后，经冷气机10冷却至大约-20℃的温度水平，再进料至第二涡轮膨胀机7膨胀，膨胀后的第二膨胀空气h返回主换热器8回收冷量后，返回主空气压缩机11的入口；从低压塔3排除低温富氧液体i，所述低温富氧液体i在低温状态实施升压至大约6.5巴，加热和蒸发，从空气分离设备导出。
本发明通过在“放空”膨胀机(第二涡轮膨胀机)的上游增加了一个冷气机，从而降低了第二涡轮膨胀机的入口温度，从而改变了膨胀后的低压冷空气(第二膨胀空气)的温度。该低压冷空气送回主换热器复热后，使得主换热器的换热更加优化，节约了能耗；空气分离设备本身也可以通过冷气机的制冷能效比(通常>2)节约部分能耗；这样的优化尽管不能量化，但是可以通过对比例和本发明的换热曲线体现降低了主换热器热端的换热温差，更好地减少了冷损，平衡了主换热器的热负荷。这将借助图3和图4的Q/T图表说明。
在图3中展示的是对比例的空气分离设备的主换热器的换热曲线(Q/T图表)，所述低温富氧液体i在低温状态实施升压至大约6.5巴的压力水平。这里的横坐标表示以℃为单位的温度，纵坐标表示以Kcal/h为单位的主换热器的焓(总量)。301表示热量的状态变化曲线或者总曲线，302表示冷却剂的状态变化曲线或总曲线，其中待加热的所述低温富氧液体i是冷却剂之一。
在图4中展示的是本发明所提供的空气分离设备的主换热器的换热曲线(Q/T图表)。同样的，横坐标表示以℃为单位的温度，纵坐标表示以Kcal/h为单位的主换热器的焓(总量)。401表示热量的状态变化曲线或者总曲线，402表示冷却剂的状态变化曲线或总曲线，其中待加热的所述低温富氧液体i是冷却剂之一。从图3和图4可以看出，状态变化曲线或者总曲线由于使用根据本发明的相应空气分离设备曲线非常接近。主换热器中的热和冷总曲线越接近，由于热传递造成的能量转换损失越少，在本空气分离设备中着重体现了降低了主换热器热端的换热温差，更好地减少了冷损，平衡了主换热器的热负荷。
除非清楚地指出相反的，这里限定的每个方面或实施方案可以与任何其他一个或多个方面或一个或多个实施方案组合。特别地，任何指出的作为优选的或有利的特征可以与任何其他指出的作为优选的或有利的特征组合。

Claims (6)

1.一种低温分离空气的方法，在具有精馏塔***(1)的空气分离设备中低温分离空气，该精馏塔***(1)包括在高压塔压力水平工作的高压塔(2)和在低压塔压力水平工作的低压塔(3)，其特征在于：
首先将所有送入精馏塔***(1)中的所有进料空气(a)压缩至比高压塔压力水平高的初始压力水平，
至少一部分初始压力水平空气(b)在第一涡轮增压机(4)中实施第一升压过程，随后在第二涡轮增压机(6)中实施第二升压过程，
针对第一升压过程的第一涡轮增压机(4)，其是利用第一涡轮膨胀机(5)驱动的；针对第二升压过程的第二涡轮增压机(6)，其是利用第二涡轮膨胀机(7)驱动的，
在连续两个升压过程后获得第一压力水平的节流流(c)，使一部分节流流(d)在主换热器(8)中部分冷却后进料至第一涡轮膨胀机(5)中进行减压获得第一膨胀空气(e)，另一部分节流流(f)在主换热器(8)中完全冷却后进料至第一减压阀(9)中进行减压，
所述进料至第一减压阀(9)中进行减压的另一部分节流流(f)，其相对应的减压可以实现空气的部分液化，其中将保持气态的部分送入高压塔(2)中及将液化的部分送入低压塔(3)中，
至少一部分第一膨胀空气(g)经主换热器(8)复热抽出后，经至少一冷气机(10)再进料至第二涡轮膨胀机(7)膨胀，膨胀后的第二膨胀空气(h)返回主换热器(8)回收冷量后，放空或者返回主空气压缩机(11)的入口，
从低压塔(3)排除低温富氧液体(i)，所述低温富氧液体(i)在低温状态实施升压，加热和蒸发，从空气分离设备导出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：至少一部分第一膨胀空气(g)经该冷气机(10)可以冷却至-30至5℃的温度水平再进料至第二涡轮膨胀机(7)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述至少一部分初始压力水平空气(b)是在15至30巴的压力水平经连续两个升压过程后获得第一压力水平的节流流(c)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述第一压力水平的节流流(c)是在20至50巴的压力水平，然后使一部分节流流(d)在第一涡轮膨胀机(5)中从第一压力水平减压至高压塔压力水平，另一部分节流流(f)在第一减压阀(9)中从第一压力水平进行减压实现部分液化。
5.一种空气分离设备，该设备具有精馏塔***(1)，该精馏塔***(1)包括在高压塔压力水平工作的高压塔(2)和在低压塔压力水平工作的低压塔(3)，
其特征在于：所述空气分离设备还包括被设计用于以下目的的装置，首先将所有送入精馏塔***(1)中的所有进料空气(a)压缩至比高压塔压力水平高的初始压力水平，
至少一部分初始压力水平空气(b)在第一涡轮增压机(4)中实施第一升压过程，随后在第二涡轮增压机(6)中实施第二升压过程，
针对第一升压过程的第一涡轮增压机(4)，其是利用第一涡轮膨胀机(5)驱动的；针对第二升压过程的第二涡轮增压机(6)，其是利用第二涡轮膨胀机(7)驱动的，
在连续两个升压过程后获得第一压力水平的节流流(c)，使一部分节流流(d)在主换热器(8)中部分冷却后进料至第一涡轮膨胀机(5)中进行减压获得第一膨胀空气(e)，另一部分节流流(f)在主换热器(8)中完全冷却后进料至第一减压阀(9)中进行减压，
所述进料至第一减压阀(9)中进行减压的另一部分节流流(f)，其相对应的减压可以实现空气的部分液化，其中将保持气态的部分送入高压塔(2)中及将液化的部分送入低压塔(3)中，
至少一部分第一膨胀空气(g)经主换热器(8)复热抽出后，经至少一冷气机(10)再进料至第二涡轮膨胀机(7)膨胀，膨胀后的第二膨胀空气(h)返回主换热器(8)回收冷量后，放空或者返回主空气压缩机(11)的入口，
从低压塔(3)排除低温富氧液体(i)，所述低温富氧液体(i)在低温状态实施升压，加热和蒸发，从空气分离设备导出。
6.根据权利要求5所述的空气分离设备，其特征在于：其被设计用于实施权利要求1至4中任一所述的方法。
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