DE10052180A1 - Drei-Säulen-System zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft - Google Patents

Drei-Säulen-System zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft

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DE10052180A1
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Dietrich Rottmann
Christian Kunz
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Linde GmbH
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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft in einem Drei-Säulen-System, das eine Hochdrucksäule (1), eine Mitteldrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist. Ein erster Ersatzluftstrom (10, 14, 15, 16) wird verdichtet (11), gereinigt (13), abgekühlt (40) und in die Hochdrucksäule (1) eingeleitet. In der Hochdrucksäule (1) wird eine erste sauerstoffangereicherte Fraktion (53, 54) erzeugt. Die erste sauerstoffangereicherte Fraktion (53, 54) wird in die Mitteldrucksäule (2) eingeleitet. Eine zweite sauerstoffangereicherte Fraktion (53, 57) wird in die Niederdrucksäule (3) eingeleitet. In der Niederdrucksäule (3) wird eine Sauerstoff-Fraktion (67) erzeugt. Mindestens ein Teil der Sauerstoff-Fraktion (67) wird flüssig aus der Niederdrucksäule (3) entnommen, in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht (68) und in die Mitteldrucksäule (2) eingeleitet (69, 70, 370). Der Mitteldrucksäule (2) wird ein Sauerstoff-Produkt (71) entnommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft in einem Drei-Säulen-System, das eine Hochdrucksäule, eine Mitteldrucksäule und eine Niederdrucksäule aufweist, wobei bei dem Verfahren ein erster Einsatzluftstrom verdichtet, gereinigt, abgekühlt und in die Hochdrucksäule eingeleitet wird, ein zweiter Einsatzluftstrom verdichtet, gereinigt, abgekühlt und ohne arbeitsleistende Entspannung in die Mitteldrucksäule eingeführt wird, in der Hochdrucksäule eine erste sauerstoffangereicherte Fraktion erzeugt wird, die erste sauerstoffangereicherte Fraktion in die Mitteldrucksäule eingeleitet wird, eine zweite sauerstoffangereicherte Fraktion in die Niederdrucksäule eingeleitet wird und in der Niederdrucksäule eine Sauerstoff-Fraktion erzeugt wird.
Die Grundlagen der Tieftemperaturzerlegung von Luft im Allgemeinen sind in der Monografie "Tieftemperaturtechnik" von Hausen/Linde (2. Auflage, 1985) oder aus einem Aufsatz von Latimer in Chemical Engineering Progress (Vol. 63, No. 2, 1967, Seite 35) beschrieben. Bei dem Drei-Säulen-System handelt es sich vorzugsweise um eine Dreifachsäule, bei der einerseits der Kopf der Hochdrucksäule und der Sumpf der Mitteldrucksäule und andererseits der Kopf der Mitteldrucksäule und der Sumpf der Niederdrucksäule in wärmetauschender Verbindung stehen. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Säulen-Anordnungen und/oder anderen Kondensator- Konfigurationen anwendbar. Zusätzlich zu den drei genannten Kolonnen zur Stickstoff- Sauerstoff-Trennung können weitere Vorrichtungen zur Gewinnung anderer Luftkomponenten, insbesondere von Edelgasen, vorgesehen sein, beispielsweise eine Argongewinnung.
Ein oben beschriebener Prozess kann insbesondere bei Anlagen eingesetzt werden, bei denen mindestens ein Teil der Einsatzluft unter einem sehr hohen Druck von über etwa 7 bar, beispielsweise von 17 bar oder mehr zur Verfügung steht. Solche Umstände finden sich beispielsweise bei Gasturbinen-Prozessen, bei denen heiße Verbrennungsabgase in einer Gasturbine entspannt werden. Die Gasturbine treibt einen Verdichter für Verbrennungsluft an, in dem auch die für den Luftzerleger bestimmte Luft oder ein Teil davon komprimiert werden kann. Die Luftzerlegungs- Anlage dient zur Lieferung von Sauerstoff, zum Beispiel für eine Synthesegas-Anlage zur Erzeugung von Brennstoff (etwa durch Kohle- oder Schweröl-Vergasung) und/oder zur Herstellung von Stickstoff, der in den Verbrennungsstrom eingeführt, zum Transport fester Stoffe eingesetzt und/oder als Inertgas verwendet wird.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus EP 634617 A bekannt. Hier wird die Niederdrucksäule mit Sumpfflüssigkeit der Mitteldrucksäule (als zweite sauerstoffangereicherte Fraktion) beaufschlagt. Das Sauerstoffprodukt wird der Niederdrucksäule entnommen. Teile des Stickstoff-Produkts werden unmittelbar aus der Hochdrucksäule und der Mitteldrucksäule als Druckprodukte entnommen. Dieses Verfahren nutzt den hohen Einsatzluftdruck zur Gewinnung von Druckstickstoff aus. Der Sauerstoff wird drucklos erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, die wirtschaftlich besonders günstig sind. Insbesondere soll ein Drucksauerstoff-Produkt mit relativ niedrigem Aufwand hergestellt werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens ein Teil der Sauerstoff-Fraktion flüssig aus der Niederdrucksäule entnommen, in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht und in die Mitteldrucksäule eingeleitet wird und dass der Mitteldrucksäule ein Sauerstoff-Produkt entnommen wird. Das Sauerstoff-Produkt befindet sich damit bereits bei der Entnahme aus dem Drei-Säulen-System auf einem erhöhten Druck. Der Aufwand zur Weiterverdichtung auf den Produktdruck wird dadurch spürbar verringert oder kann sogar ganz wegfallen.
Insbesondere bei mäßiger Sauerstoff-Reinheit (beispielsweise 85 bis 99,5%, vorzugsweise 90 bis 98%) ist es günstig, wenn das Sauerstoff-Produkt flüssig aus der Mitteldrucksäule abgezogen, in einen Nebenkondensator eingeleitet und dort durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Heizmedium, insbesondere mit Stickstoff aus der Hochdrucksäule, mindestens teilweise verdampft wird.
Häufig wird das Sauerstoff-Produkt unter einem Druck benötigt, der höher als der Betriebsdruck der Mitteldrucksäule ist. In diesem Fall kann es beispielsweise außenverdichtet werden, indem es gasförmig aus der Mitteldrucksäule oder einem Nebenkondensator, der etwa unter Mitteldrucksäulen-Druck betrieben wird, abgezogen, auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und in einem Sauerstoff- Verdichter verdichtet wird.
In vielen Fällen ist es jedoch günstiger, das Sauerstoff-Produkt oder einen Teil davon innenzuverdichten, indem es flüssig aus der Mitteldrucksäule oder aus dem Nebenkondensator abgezogen, in flüssigem Zustand auf einen Druck gebracht wird, der höher als der Betriebsdruck der Mitteldrucksäule ist, und unter diesem Druck durch indirekten Wärmeaustausch verdampft wird. Die Verdampfung des flüssig auf Druck gebrachten Sauerstoff-Produkts kann in dem Hauptwärmetauscher durchgeführt werden, in dem auch die Abkühlung der Einsatzluft für die Hochdrucksäule und die Anwärmung anderer Produkte stattfindet; alternativ kann dieser indirekte Wärmeaustausch-Schritt in einem separaten Wärmetauscher stattfinden. In beiden Fällen wird die Verdampfungswärme durch einen Hochdruckstrom zur Verfügung gestellt, der entweder durch einen entsprechend hoch verdichteten Teil der Einsatzluft oder durch Kreislaufstickstoff gebildet wird. Da die Innenverdichtung auch auf überkritische Drücke führen kann, ist der Begriff "Verdampfung" hier in einem weiteren Sinne zu verstehen, der auch Pseudo-Verdampfen einschließt.
Eine Stickstoff-Fraktion kann direkt aus der Hochdrucksäule und/oder der Mitteldrucksäule entnommen, angewärmt und als Druckstickstoff-Produkt gewonnen werden. Auch der Hochdrucksäulen-Stickstoff kann bei Bedarf innenverdichtet werden, indem die Stickstoff-Fraktion flüssig aus der Hochdrucksäule oder ihrem Kopfkondensator entnommen, in flüssigem Zustand auf einen Druck gebracht wird, der höher als der Betriebsdruck der Hochdrucksäule ist, und unter diesem Druck durch indirekten Wärmeaustausch verdampft wird. Der indirekte Wärmeaustausch wird vorzugsweise im Hauptwärmetauscher mit Hochdruckluft als Heizfluid durchgeführt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es günstig, wenn der zweite Einsatzluftstrom separat vom ersten Einsatzluftstrom lediglich etwa auf den Betriebsdruck der Mitteldrucksäule (plus Leitungsverlusten) verdichtet und ohne weitere, druckverändernde Maßnahmen in die Mitteldrucksäule eingeleitet wird. Insbesondere dann, wenn (nur) ein Teil der Zerlegungsluft von einem Gasturbinen- Verdichter geliefert wird (zum Beispiel der erste Einsatzluftstrom), spart diese Verfahrensweise Energie.
Rücklauf für die Niederdrucksäule kann durch flüssigen Stickstoff aus der Hochdrucksäule oder Mitteldrucksäule oder aus deren Kopfkondensatoren gebildet werden. Besonders günstig ist es, wenn ein Flüssigstickstoff-Strom mindestens einen theoretischen Boden unterhalb des Kopfs der Mitteldrucksäule entnommen und der Niederdrucksäule zugeleitet wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn in der Niederdrucksäule kein reiner Stickstoff erzeugt wird. Zwischen dem Mitteldrucksäulen- Kopf und dem Flüssigstickstoff-Abzug zur Niederdrucksäule liegen beispielsweise 5 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15 praktische Böden.
Vorzugsweise wird die zweite, sauerstoffangereicherte Fraktion, die in die Niederdrucksäule eingeleitet wird, aus der Hochdrucksäule abgezogen. Die erste sauerstoffangereicherte Fraktion (Einsatz für die Mitteldrucksäule) und die zweite sauerstoffangereicherte Fraktion (Einsatz für die Niederdrucksäule) werden vorzugsweise gemeinsam aus dem Sumpf der Hochdrucksäule abgezogen und vor ihrer Einleitung in Mitteldrucksäule beziehungsweise Niederdrucksäule unterkühlt.
Es ist günstig, wenn die flüssig auf Druck gebrachte Sauerstoff-Fraktion aus der Niederdrucksäule mindestens einen theoretischen Boden (beispielsweise ein bis fünf praktische Böden) oberhalb des Sumpfs in die Mitteldrucksäule eingeleitet wird. Dadurch kann im Sumpf der Niederdrucksäule eine niedrigere Reinheit als im Mitteldrucksäulen-Sumpf herrschen. Bei thermischer Kopplung von Niederdrucksäule und Mitteldrucksäule ermöglicht dies einen relativ hohen Druck in der Niederdrucksäule beziehungsweise einen besonders niedrigen Einsatzluftdruck.
Zur Erzeugung von Verfahrenskälte kann ein dritter Einsatzluftstrom verdichtet, gereinigt, abgekühlt, arbeitsleistend entspannt und in die Niederdrucksäule oder in die Mitteldrucksäule eingeführt werden. Die bei der arbeitsleistenden Entspannung erzeugte, mechanische Energie kann zur Nachverdichtung des dritten Einsatzluftstroms genutzt werden, beispielsweise durch Einsatz einer Turbinen-Booster-Kombination.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft gemäß Patentanspruch 11.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Einblasung von Turbinenluft in die Niederdrucksäule,
Fig. 2 eine Abwandlung dieses Prozesses mit Einblasung von Turbinenluft in die Mitteldrucksäule und
Fig. 3 eine weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Einspeisung von gepumptem Niederdrucksäule-Sauerstoff an einer Zwischenstelle der Mitteldrucksäule.
Bei dem Drei-Säulen-System der Fig. 1 sind Hochdrucksäule 1, Mitteldrucksäule 2 und Niederdrucksäule 3 übereinander angeordnet. Ein erster Hauptkondensator 4 bildet gleichzeitig die Kopfkühlung der Hochdrucksäule 1 und die Sumpfheizung der Mitteldrucksäule 2. Als Kopfkühlung der Mitteldrucksäule 2 und Sumpfheizung der Niederdrucksäule 3 dient ein zweiter Hauptkondensator 5. Die beiden Hauptkondensatoren sind vorzugsweise als Fallfilm-Verdampfer ausgebildet, können aber auch als Umlauf-Verdampfer realisiert sein. Die Betriebsdrücke der Säulen (jeweils am Sumpf) betragen in dem Beispiel etwa:
Hochdrucksäule 16 bar
Mitteldrucksäule 5,7 bar
Niederdrucksäule 1,3 bis 1,5 bar
Ein Luftstrom 10 wird in einem ersten Luftverdichter 11 auf einen Druck gebracht, der mindestens gleich dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule 1. Der erste Luftverdichter 11 kann beispielsweise mit einer Gasturbine gekoppelt sein (in diesem Fall würde ein Teil der in 11 verdichteten Luft als Verbrennungsluft zur Brennkammer der Gasturbinen-Einheit abgezweigt, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist). Nach Nachkühlung 12 wird der erste Luftstrom einer Reinigungsvorrichtung 13 zugeführt, vorzugsweise einer Molekularsieb-Station. Aus der gereinigten Hochdruckluft 14 wird ein erster Einsatzluftstrom 15 abgezweigt, in einem Hauptwärmetauscher 40 abgekühlt und über Leitung 16 der Hochdrucksäule 1 zugeführt. Je nach Menge und Druck der innenverdichteten Fraktion 81, die unten im Detail beschrieben wird, muss ein Teilluftstrom (hier nicht dargestellt) auf einen höheren Druck weiter verdichtet und stromabwärts des Hauptwärmetauschers 40 gedrosselt werden.
Ein zweiter Einsatzluftstrom 20, 24 wird durch einen zweiten Luftverdichter 21, einen Nachkühler 22 und eine separate Reinigungsvorrichtung 23 geführt, ebenfalls im Hauptwärmetauscher 40 abgekühlt, dann aber in die Mitteldrucksäule 2 geführt (25), und zwar ohne Drosselung oder andere, druckverändernde Maßnahmen stromabwärts des zweiten Luftverdichters. Dadurch braucht der zweite Einsatzluftstrom im zweiten Luftverdichter 21 nur auf etwa den Betriebsdruck der Mitteldrucksäule 2 verdichtet zu werden. Der zweite Luftverdichter wird vorzugsweise mittels externer Energie angetrieben, beispielsweise durch einen Elektromotor.
Der Rest der gereinigten Hochdruckluft 14, der nicht als erster Einsatzluftstrom 15, 16 in die Hochdrucksäule 1 strömt, bildet einen dritten Einsatzluftstrom 30. Dieser wird in einem Nachverdichter 31 weiterverdichtet und tritt nach Nachkühlung 32 in den Hauptwärmetauscher 40 ein. Nach Abkühlung auf eine Zwischentemperatur wird er über Leitung 33 wieder aus dem Hauptwärmetauscher 40 herausgeführt, in einer Turbine 34 arbeitsleistend entspannt und in die Niederdrucksäule 3 eingeblasen (35). Die Turbine 35 ist mechanisch mit dem Nachverdichter 31 gekoppelt.
Am Kopf der Hochdrucksäule 1 wird gasförmiger Stickstoff 41 erzeugt. Er wird zu einem ersten Teil 42 im ersten Hauptkondensator 4 verflüssigt. Der dabei gewonnene Flüssigstickstoff 43 wird als Rücklauf auf die Hochdrucksäule 1 (Leitung 44) beziehungsweise auf die Mitteldrucksäule 2 (Leitung 45) aufgegeben. Der Flüssigstickstoff 45 wird vor der Einspeisung 46 in die Mitteldrucksäule in einem Unterkühlungs-Gegenströmer 47 unterkühlt. Ein zweiter Teil 48 des Kopfstickstoffs 41 der Hochdrucksäule wird in einem Nebenkondensator 49 mindestens teilweise kondensiert und strömt über Leitung 50 wieder zur Hochdrucksäule 1 zurück. Ein dritter Teil 51 der Hochdrucksäulen-Stickstoffs 41 wird im Hauptwärmetauscher 40 angewärmt und über Leitung 52 als Druckstickstoff-Produkt GAN gewonnen.
Im Sumpf der Hochdrucksäule 1 fällt flüssiger Rohsauerstoff an. Dieser wird als sauerstoffangereicherte Fraktion 53 abgezogen und - nach Unterkühlung 47 - zu einem ersten Teil 54 als erste, sauerstoffangereicherte Fraktion in die Mitteldrucksäule 2 eingeleitet. Ein zweiter Teil 56, 57 wird nach weiterer Unterkühlung 55 in die Niederdrucksäule eingedrosselt.
Der gasförmige Stickstoff 58, der am Kopf der Mitteldrucksäule 2 erzeugt wird, kondensiert zu einem ersten Teil 59 im zweiten Hauptkondensator 5. Der dabei gewonnene Flüssigstickstoff 60 wird als Rücklauf auf die Mitteldrucksäule 2 aufgegeben. Ein zweiter Teil 61 des Kopfstickstoffs 58 der Mitteldrucksäule wird im Hauptwärmetauscher 40 angewärmt und über Leitung 62 - gegebenenfalls nach Weiterverdichtung 63 mit Nachkühlung 64 - als weiteres Druckstickstoff-Produkt PGAN gewonnen.
Elf praktische Böden unterhalb des Mitteldrucksäulen-Kopfs wird ein Flüssigstickstoff- Strom 65 abgenommen und nach Unterkühlung 55 auf den Kopf der Niederdrucksäule 3 aufgegeben (66).
Im Sumpf der Niederdrucksäule wird flüssiger Sauerstoff 95%iger Reinheit erzeugt. Derjenige Teil der Sumpfflüssigkeit, der nicht im zweiten Hauptkondensator 5 verdampft wird, fließt als Sauerstoff-Fraktion 67 zu einer Pumpe 68, wird dort in flüssigem Zustand auf etwa Mitteldrucksäulen-Druck gebracht. Die Sauerstoff-Fraktion 69 wird unter diesem erhöhten Druck im Unterkühlungs-Gegenströmer 47 angewärmt und über Leitung 70 in die Mitteldrucksäule 2 eingeleitet. Die Einspeisung wird hier unmittelbar oberhalb des Mitteldrucksäulen-Sumpfs vorgenommen. Im Sumpf, der gleichzeitig den Verdampfungsraum des ersten Hauptkondensators 4 darstellt, wird die Sauerstoff-Fraktion 70 aus der Niederdrucksäule mit der innerhalb der Mitteldrucksäule herabfließenden Flüssigkeit vermischt. Das Gemisch wird über Leitung 71 flüssig als Sauerstoff-Produkt entnommen, geringfügig gedrosselt (72), in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators 49 eingeleitet und dort teilweise verdampft.
Ein erster Teil 73 des Sauerstoff-Produkts 71 wird gasförmig aus dem Nebenkondensator abgezogen, im Hauptwärmetauscher angewärmt und schließlich über Leitung 74 als Produkt (GOX) abgegeben. Falls ein Produktdruck gewünscht ist, der höher als der Mitteldrucksäulen-Druck ist, kann das angewärmte Sauerstoff- Produkt in einem Produktverdichter 75 (mit Nachkühler 78) weiterverdichtet werden (Außenverdichtung).
Der flüssig verbliebene Anteil des Sauerstoff-Produkts 71 wird über Leitung 79 aus dem Verdampfungsraum des Nebenkondensators 49 abgezogen und einer Innenverdichtung unterzogen. Dazu wird er in einer Pumpe 80 auf einen Produktdruck gebracht, der etwa gleich dem Produktdruck der Außenverdichtung oder verschieden von diesem ist. Das Hochdruck-Sauerstoff-Produkt 81 wird im Hauptwärmetauscher verdampft (oder pseudo-verdampft, falls der Produktdruck über dem kritischen Druck liegt) und auf Umgebungstemperatur angewärmt. Über Leitung 76 verlässt das innenverdichtete Sauerstoff-Produkt (GOX-IC) die Anlage. Falls gewünscht, kann er mit dem in 75 außenverdichteten Sauerstoff-Produkt 74 vereinigt werden.
Als weiteres Produkt der Niederdrucksäule 3 wird Unrein-Stickstoff 82 vom Kopf abgezogen, in den Unterkühlungs-Gegenströmern 55 und 47 sowie im Hauptwärmetauscher 40 angewärmt. Der warme Unrein-Stickstoff 83 (UN2) kann als druckloses Nebenprodukt genutzt, als Regeneriergas für die Reinigungsvorrichtungen 13 und/oder 23 verwendet und/oder in die Atmosphäre abgelassen werden.
Fig. 2 ist weitgehend identisch mit Fig. 1. Allerdings wird hier der dritte Einsatzluftstrom 230, 233 in der Entspannungsmaschine 234 nur auf etwa Mitteldrucksäulen-Druck entspannt. Der entspannte dritte Einsatzluftstrom 235 wird über Leitung 236 gemeinsam mit dem zweiten Einsatzluftstrom 225 stromabwärts des Hauptwärmetauschers 40 in die Mitteldrucksäule 2 eingespeist. Eine Direktluft- Einleitung in die Niederdrucksäule 3 gibt es bei dieser Verfahrensvariante nicht.
Der einzige Unterschied zwischen Fig. 3 und Fig. 2 besteht in der Stelle der Einleitung der Sauerstoff-Fraktion 370 aus der Niederdrucksäule 3 in die Mitteldrucksäule 2. Während diese Einspeisung in den Fig. 1 und 2 unmittelbar über dem Sumpf der Mitteldrucksäule stattfindet, liegen bei Fig. 3 drei praktische Böden zwischen Einspeisung der Sauerstoff-Fraktion 370 und Mitteldrucksäulen- Sumpf. Selbstverständlich kann dieses Detail auch mit der in Fig. 1 gezeigten Einblasung der Turbinenluft in die Niederdrucksäule kombiniert werden.
Die Reinigung der beiden Luftströme 10, 20 kann grundsätzlich auch in einer gemeinsamen Vorrichtung durchgeführt werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Gesamtluft zunächst nur auf etwa Mitteldrucksäulen-Druck zu verdichten, unter diesem mittleren Druck zu reinigen, und anschließend den ersten (und gegebenenfalls den dritten) Einsatzluftstrom von dem mittleren Druck aus weiterzuverdichten.
Alternativ zu den in den Zeichnungen dargestellten Luftturbinen kann die für das Verfahren benötigte Kälte auch durch arbeitsleistende Entspannung von Stickstoff aus der Mitteldrucksäule 2 gewonnen werden. Der entspannte Mitteldrucksäulen-Stickstoff kann dann mit dem Unrein-Stickstoff aus der Niederdrucksäule 3 vermischt und gemeinsam mit diesem im Hauptwärmetauscher 40 angewärmt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft in einem Drei-Säulen-System, das eine Hochdrucksäule (1), eine Mitteldrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist, bei dem:
  • a) ein erster Einsatzluftstrom (10, 14, 15, 16) verdichtet (11), gereinigt (13), abgekühlt (40) und in die Hochdrucksäule (1) eingeleitet wird,
  • b) ein zweiter Einsatzluftstrom (20, 24, 25, 225) verdichtet (21), gereinigt (23), abgekühlt (40) und ohne arbeitsleistende Entspannung in die Mitteldrucksäule (2) eingeführt wird,
  • c) in der Hochdrucksäule (1) eine erste sauerstoffangereicherte Fraktion (53, 54) erzeugt wird,
  • d) die erste sauerstoffangereicherte Fraktion (53, 54) in die Mitteldrucksäule (2) eingeleitet wird,
  • e) eine zweite sauerstoffangereicherte Fraktion (53, 57) in die Niederdrucksäule (3) eingeleitet wird und bei dem
  • f) in der Niederdrucksäule (3) eine Sauerstoff-Fraktion (67) erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
  • a) mindestens ein Teil der Sauerstoff-Fraktion (67) flüssig aus der Niederdrucksäule (3) entnommen, in flüssigem Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht (68) und in die Mitteldrucksäule (2) eingeleitet (69, 70, 370) wird und dass
  • b) der Mitteldrucksäule (2) ein Sauerstoff-Produkt (71) entnommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sauerstoff-Produkt (71) flüssig aus der Mitteldrucksäule (2) abgezogen, in einen Nebenkondensator (49) eingeleitet und dort durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Heizmedium, insbesondere mit Stickstoff (48) aus der Hochdrucksäule (1), mindestens teilweise verdampft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (79) des Sauerstoff-Produkts (71) flüssig aus der Mitteldrucksäule (2) oder aus dem Nebenkondensator (49) abgezogen, in flüssigem Zustand auf einen Druck gebracht (80) wird, der höher als der Betriebsdruck der Mitteldrucksäule (2) ist, und unter diesem Druck durch indirekten Wärmeaustausch (40) verdampft wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stickstoff-Fraktion (51, 61) aus der Hochdrucksäule (1) oder der Mitteldrucksäule (2) entnommen, angewärmt (40) und als Druckstickstoff-Produkt (52, 62) gewonnen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickstoff-Fraktion flüssig aus der Hochdrucksäule (1) entnommen, in flüssigem Zustand auf einen Druck gebracht wird, der höher als der Betriebsdruck der Hochdrucksäule (1) ist, und unter diesem Druck durch indirekten Wärmeaustausch verdampft wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Einsatzluftstrom (20) separat vom ersten Einsatzluftstrom (10) auf etwa den Betriebsdruck der Mitteldrucksäule (2) verdichtet (21) und ohne weitere druckverändernde Maßnahmen in die Mitteldrucksäule (2) eingeleitet (24, 25, 225, 236) wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigstickstoff-Strom (65) mindestens einen theoretischen Boden unterhalb des Kopfs der Mitteldrucksäule (2) entnommen und der Niederdrucksäule (3) zugeleitet (66) wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite sauerstoffangereicherte Fraktion (53, 57), die in die Niederdrucksäule (3) eingeleitet wird, aus der Hochdrucksäule (1) abgezogen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssig auf Druck gebrachte Sauerstoff-Fraktion (370) aus der Niederdrucksäule mindestens einen theoretischen Boden oberhalb des Sumpfs in die Mitteldrucksäule (2) eingeleitet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Einsatzluftstrom (10, 30, 33, 230, 233) verdichtet (11, 31), gereinigt (13), abgekühlt (40), arbeitsleistend entspannt (34) und in die Niederdrucksäule (3) oder in die Mitteldrucksäule (2) eingeführt (35, 235, 236) wird.
11. Vorrichtung zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft mit einem Drei-Säulen-System, das eine Hochdrucksäule (1), eine Mitteldrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist, und mit
  • a) Mitteln zur Verdichtung (11), Reinigung (13), Abkühlung (40) und Einleitung (10, 14, 15, 16) in die Hochdrucksäule (1) eines ersten Einsatzluftstroms, mit
  • b) Mitteln zur Verdichtung (21), Reinigung (23), Abkühlung (40) und Einleitung (25, 225, 236) in die Mitteldrucksäule (2) eines zweiten Einsatzluftstroms, die keine Entspannungsmaschine aufweisen,
  • c) einer ersten Rohsauerstoffleitung (53, 54) zur Einleitung einer ersten sauerstoffangereicherten Fraktion aus der Hochdrucksäule (1) in die Mitteldrucksäule (2),
  • d) mit einer zweiten Rohsauerstoffleitung (53, 57) zur Einleitung einer zweiten sauerstoffangereicherten Fraktion in die Mitteldrucksäule (3) und mit
  • e) einer ersten Sauerstoff-Leitung (67), die mit der Niederdrucksäule (3) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
  • a) die erste Sauerstoff-Leitung (67, 69, 70, 370) als Flüssigleitung ausgebildet ist und über ein Mittel zur Druckerhöhung in flüssigem Zustand, insbesondere eine Pumpe (68), mit der Mitteldrucksäule (2) verbunden ist und dass
  • b) die Mitteldrucksäule (2) mit einer zweiten Sauerstoff-Leitung (71, 79, 81, 76, 73, 74) zur Entnahme eines Sauerstoff-Produkts verbunden ist.
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