DE102016015292A1 - Method of providing one or more air products with an air separation plant - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines oder mehrerer Luftprodukte unter Verwendung einer Luftzerlegungsanlage (100), wobei die Luftzerlegungsanlage (100) einen Hauptluftverdichter (1), einen Nachverdichter (2), einen Hauptwärmeübertrager (3), ein Destillationssäulensystem (4) und ein thermisches Speichersystem mit einer ersten thermischen Speichereinheit (11) und einer zweiten thermischen Speichereinheit (12) aufweist, und wobei das Verfahren umfasst, eine Einsatzluftmenge zumindest unter Verwendung des Hauptluftverdichters (1) zu verdichten, zumindest unter Verwendung des Hauptwärmeübertragers (3) abzukühlen, und in das Destillationssäulensystem (4) einzuspeisen, und dem Destillationssäulensystem (4) wenigstens eine tiefkalte Flüssigkeit zu entnehmen, zu erwärmen, und als das oder eines der Luftprodukte bereitzustellen. Es ist vorgesehen, dass das Verfahren einen ersten und einen zweiten Verfahrensmodus umfasst, wobei in dem ersten Verfahrensmodus ein Teil der Einsatzluftmenge in der ersten thermischen Speichereinheit (11) abgekühlt und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) erwärmt wird, und in dem zweiten Verfahrensmodus ein Teil der Einsatzluftmenge in der ersten thermischen Speichereinheit (11) erwärmt und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) abgekühlt wird. Eine entsprechende Luftzerlegungsanlage (100) ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung..The invention relates to a method for providing one or more air products using an air separation plant (100), wherein the air separation plant (100) comprises a main air compressor (1), a secondary compressor (2), a main heat exchanger (3), a distillation column system (4) and a thermal storage system having a first thermal storage unit (11) and a second thermal storage unit (12), and wherein the method comprises compressing an amount of feed air at least using the main air compressor (1), at least using the main heat exchanger (3) to cool, and to feed into the distillation column system (4), and to extract from the distillation column system (4) at least one cryogenic liquid, to heat, and to provide as or one of the air products. It is provided that the method comprises a first and a second method mode, wherein in the first method mode a part of the feed air quantity in the first thermal storage unit (11) is cooled and a part of the cryogenic liquid in the second thermal storage unit (12) is heated, and in the second mode of operation, heating a portion of the feed air amount in the first thermal storage unit (11) and cooling a portion of the cryogenic liquid in the second thermal storage unit (12). A corresponding air separation plant (100) is also the subject of the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines oder mehrerer Luftprodukte und eine Luftzerlegungsanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method for providing one or more air products and an air separation plant according to the preambles of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Die Herstellung von Luftprodukten in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in Luftzerlegungsanlagen ist bekannt und beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, „Cryogenic Rectification“, beschrieben.The production of air products in the liquid or gaseous state by cryogenic separation of air in air separation plants is known and, for example, H.-W. Häring (ed.), Industrial Gas Processing, Wiley-VCH, 2006, especially Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification".

Luftzerlegungsanlagen weisen Destillationssäulensysteme auf, die beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme ausgebildet sein können. Luftzerlegungsanlagen können, wie grundsätzlich bekannt, auch wärmeintegrierte Rektifikationssysteme umfassen. Neben den Destillationssäulen zur Gewinnung von Stickstoff und/oder Sauerstoff in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand, also den Destillationssäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, können Destillationssäulen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein.Air separation plants have distillation column systems which can be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double-column systems, but also as three-column or multi-column systems. Air separation plants may, as is well known, also include heat-integrated rectification systems. In addition to the distillation columns for the production of nitrogen and / or oxygen in the liquid and / or gaseous state, ie the distillation columns for nitrogen-oxygen separation, distillation columns can be provided for obtaining further air components, in particular the noble gases krypton, xenon and / or argon.

Die Destillationssäulen der genannten Destillationssäulensysteme werden auf unterschiedlichen Druckniveaus betrieben. Bekannte Doppelsäulensysteme weisen eine sogenannte Hochdrucksäule (auch als Drucksäule, Mitteldrucksäule oder untere Säule bezeichnet) und eine sogenannte Niederdrucksäule (auch als obere Säule bezeichnet) auf. Das Druckniveau der Hochdrucksäule beträgt beispielsweise 4 bis 6 bar, vorzugsweise etwa 5 bar. Die Niederdrucksäule wird auf einem Druckniveau von beispielsweise 1,3 bis 1,7 bar, vorzugsweise etwa 1,5 bar, betrieben. Bei den hier und im Folgenden angegebenen Drücken handelt es sich um Absolutdrücke am Kopf der jeweils genannten Säulen.The distillation columns of said distillation column systems are operated at different pressure levels. Known double column systems have a so-called high-pressure column (also referred to as a pressure column, medium-pressure column or lower column) and a so-called low-pressure column (also referred to as the upper column). The pressure level of the high-pressure column is for example 4 to 6 bar, preferably about 5 bar. The low-pressure column is operated at a pressure level of, for example, 1.3 to 1.7 bar, preferably about 1.5 bar. The pressures given here and below are absolute pressures at the top of the respective columns.

Beispielsweise aus der DE 31 39 567 A1 und der EP 1 989 400 A1 ist bekannt, Flüssigluft oder Flüssigstickstoff, zur Netzregelung und zur Bereitstellung von Regelleistung in Energienetzen zu verwenden. Wenngleich nachfolgend von Stromnetzen die Rede ist, kann die Erfindung grundsätzlich auch in anderen Energienetzen zum Einsatz kommen. Wenn daher nachfolgend beispielhaft auf Strom Bezug genommen wird, gelten die Erläuterungen auch für andere Energieformen.For example, from the DE 31 39 567 A1 and the EP 1 989 400 A1 is known to use liquid air or liquid nitrogen, for grid control and to provide control power in power grids. Although electricity networks are mentioned below, the invention can in principle also be used in other energy networks. Therefore, when reference is made to current in the following example, the explanations also apply to other forms of energy.

Zu Stromüberschuss- bzw. Niedriglastzeiten, in denen ein hohes Stromangebot herrscht (nachfolgend auch als „Niedrigstrompreiszeiträume“ bezeichnet), wird dabei Luft in einer Luftzerlegungsanlage mit einem integrierten Verflüssiger oder in einer dezidierten Verflüssigungsanlage insgesamt oder teilweise zu einem Luftverflüssigungsprodukt verflüssigt. Das Luftverflüssigungsprodukt wird in einem Tanksystem mit Tieftemperaturtanks gespeichert.In excess or low power periods of high power demand (hereinafter also referred to as "low power price periods"), air is liquefied in an air separation plant with an integrated condenser or in a dedicated liquefaction plant, in whole or in part, into an air liquefaction product. The air liquefaction product is stored in a tank system with cryogenic tanks.

Zu Strommangel- bzw. Hochlastzeiten hingegen, in denen ein geringes Stromangebot herrscht (nachfolgend auch „Hochstrompreiszeiträume“ bezeichnet) wird das Luftverflüssigungsprodukt aus dem Tanksystem entnommen, mittels einer Pumpe druckerhöht und bis auf etwa Umgebungstemperatur oder höher angewärmt und damit in einen gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt. Ein hierdurch erhaltener Hochdruckstrom wird in einer Kraftwerkseinheit in einer oder mehreren Entspannungsturbinen, ggf. mit Zwischenerwärmung und/oder unter zusätzlichem Einsatz von Brenngas, bis auf Umgebungsdruck entspannt. Die dabei freiwerdende mechanische Leistung wird in einem oder mehreren Generatoren in elektrische Energie umgewandelt und in ein Stromnetz eingespeist.On the other hand, during periods of low electricity consumption or high load periods in which there is a low supply of electricity (hereinafter also referred to as "high-current price periods"), the air liquefaction product is taken from the tank system, pressure-increased by means of a pump and warmed up to about ambient temperature or higher and thus into a gaseous or supercritical state transferred. A thereby obtained high-pressure stream is expanded in a power plant unit in one or more expansion turbines, possibly with intermediate heating and / or with additional use of fuel gas to ambient pressure. The thereby released mechanical power is converted into electrical energy in one or more generators and fed into a power grid.

Die beim Überführen des Luftverflüssigungsprodukts in den gasförmigen oder überkritischen Zustand freiwerdende Kälte kann auch gespeichert und während des Verflüssigungsbetriebs zur Bereitstellung von Kälte zur Gewinnung des Luftverflüssigungsprodukts eingesetzt werden. Hierzu können thermische Speichersysteme in Form von Festbett- und Flüssigspeichern eingesetzt werden.The released during the transfer of the air liquefaction product in the gaseous or supercritical state cold can also be stored and used during the liquefaction operation to provide cold for obtaining the air liquefaction product. For this purpose, thermal storage systems in the form of fixed bed and liquid storage can be used.

Es sind schließlich auch Druckluftspeicherkraftwerke bekannt, in denen Luft jedoch nicht verflüssigt, sondern in einem Verdichter verdichtet und in einer unterirdischen Kaverne gespeichert wird. In Zeiten hoher Stromnachfrage wird die Druckluft aus der Kaverne in die Brennkammer einer Gasturbine geleitet. Gleichzeitig wird der Gasturbine über eine Gasleitung Brennstoff, beispielsweise Erdgas, zugeführt und in der durch die Druckluft gebildeten Atmosphäre verbrannt. Das gebildete Abgas wird in der Gasturbine entspannt, wodurch Energie erzeugt wird.Finally, compressed air storage power plants are known in which air is not liquefied, but compressed in a compressor and stored in an underground cavern. In times of high electricity demand, the compressed air from the cavern is directed into the combustion chamber of a gas turbine. At the same time, the gas turbine is supplied via a gas line fuel, such as natural gas, and burned in the atmosphere formed by the compressed air. The formed exhaust gas is expanded in the gas turbine, thereby generating energy.

Die vorliegende Erfindung betrifft weniger die Bereitstellung von elektrischer Energie, sondern will, wie auch beispielsweise die WO 2016/015850 A1 , eine Luftzerlegung ermöglichen, die in Hochstrompreiszeiträumen mit weniger elektrischer Energie auskommt, während in Niedrigstrompreiszeiträume entsprechend mehr elektrische Energie verbraucht werden kann. Im Gegensatz zu den erläuterten Verfahren soll dabei eine konstante Produktion von Luftprodukten aufrechterhalten werden. Neben den gasförmigen und/oder flüssigen Produkten sollen zusätzlich Netzdienstleistungen angeboten, sowie Betriebskosten gespart werden können. The present invention is less concerned with the provision of electrical energy but, as well as, for example, the WO 2016/015850 A1 allow air separation, which uses less electrical energy in high current price periods, while correspondingly more electrical energy can be consumed in low current price periods. In contrast to the described method, a constant production of air products is to be maintained. In addition to the gaseous and / or liquid products, additional network services are to be offered, as well as operating costs can be saved.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bereitstellung eines oder mehrerer Luftprodukte und eine Luftzerlegungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a method for providing one or more air products and an air separation plant having the features of the independent patent claims. Embodiments are each the subject of the dependent claims and the following description.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Bereitstellung eines oder mehrerer Luftprodukte unter Verwendung einer Luftzerlegungsanlage, wobei die Luftzerlegungsanlage einen Hauptluftverdichter, einen Nachverdichter, einen Hauptwärmeübertrager, ein Destillationssäulensystem und ein thermisches Speichersystem mit einer ersten thermischen Speichereinheit und einer zweiten thermischen Speichereinheit aufweist. Zur Funktion der genannten Komponenten sei überwiegend auf die zitierte Fachliteratur verwiesen.The method according to the invention serves to provide one or more air products using an air separation plant, the air separation plant having a main air compressor, a secondary compressor, a main heat exchanger, a distillation column system and a thermal storage system with a first thermal storage unit and a second thermal storage unit. For the function of the components mentioned, reference is mainly made to the cited technical literature.

Eine „thermische Speichereinheit“ dient zur „Speicherung von Kälte“, d.h. sie weist ein Material auf, das dazu geeignet ist, sensible oder latente Wärme eines warmen Fluids unter Erwärmung aufzunehmen und diese anschließend unter Abkühlung auf ein kaltes Fluid zu übertragen. Eine thermische Speichereinheit kann dabei einen oder mehrere thermische Speicher mit einem oder mehreren thermischen Speichermedien umfassen. Beispielsweise können im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere flüssige oder feste thermische Speichermedien verwendet werden. Insbesondere eignen sich dabei als flüssige thermische Speichermedien Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, beispielsweise Benzin und Propan. Weitere thermische Speichermedien wie Thermalöle oder Salzschmelzen sind beispielsweise aus dem Gebiet der Solartechnik bekannt. Grundsätzlich ist jedoch auch die Verwendung anderer flüssiger Kältespeichermedien oder die Verwendung fester thermischer Speichermedien, insbesondere von sogenannten Festbettkältespeichern, siehe beispielsweise EP 2 930 322 A1 , möglich.A "thermal storage unit" is used for "storage of cold", ie it has a material which is adapted to receive sensitive or latent heat of a warm fluid under heating and then transfer this under cooling to a cold fluid. A thermal storage unit may comprise one or more thermal stores with one or more thermal storage media. For example, one or more liquid or solid thermal storage media may be used in the present invention. In particular, hydrocarbons or hydrocarbon mixtures, for example gasoline and propane, are suitable as liquid thermal storage media. Further thermal storage media such as thermal oils or molten salts are known, for example, from the field of solar technology. In principle, however, is the use of other liquid cold storage media or the use of solid thermal storage media, especially so-called fixed bed cold storage, see, for example EP 2 930 322 A1 , possible.

Ein Festbettkältespeicher, der sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auch aus mehreren Speicherblöcken und damit baulich separaten, identisch oder unterschiedlich ausgebildeten Einheiten zusammensetzen kann, kann insbesondere konstruktiv ähnlich den Regeneratoren ausgebildet sein, wie sie grundsätzlich aus dem Bereich der Luftzerlegungsanlagen bekannt sind. Regeneratoren sind beispielsweise bei F.G. Kerry, Industrial Gas Handbook, CRC Press, 2006, insbesondere Abschnitte 2.7, „Kapitza Cycle“, und 4.4.3, „Recovery of Krypton and Xenon“, erläutert.A fixed-bed cold storage, which in the context of the present invention may in particular also consist of several storage blocks and thus structurally separate, identically or differently formed units, may in particular be constructively similar to the regenerators, as they are generally known from the field of air separation plants. Regenerators are for example available from F.G. Kerry, Industrial Gas Handbook, CRC Press, 2006, especially sections 2.7, "Kapitza Cycle", and 4.4.3, "Recovery of Krypton and Xenon".

Regeneratoren werden in Luftzerlegungsanlagen klassischer Art typischerweise im Wechselbetrieb gefahren, wobei jeweils ein erster Regenerator bzw. eine erste Gruppe von Regeneratoren regeneriert wird und ein zweiter Regenerator bzw. eine zweite Gruppe von Regeneratoren zur Abkühlung bzw. Reinigung der Einsatzluft bereit steht. Wie erwähnt können Festbettspeicher zwar ähnlich den Regeneratoren ausgeführt werden, verfahrenstechnisch jedoch sind die Unterschiede zwischen Regeneratoren und Festbettspeichern signifikant. Zu weiteren Details sei auf die WO 2016/015850 A1 , insbesondere Seiten 4 und 5, verwiesen.Regenerators are typically run in alternating mode in air separation plants of a classical type, wherein in each case a first regenerator or a first group of regenerators is regenerated and a second regenerator or a second group of regenerators is available for cooling or cleaning the feed air. As mentioned, while fixed bed storage may be similar to the regenerators, in terms of process, the differences between regenerators and fixed bed storage are significant. For more details on the WO 2016/015850 A1 , in particular pages 4 and 5, referenced.

Festbettkältespeicher sind ferner umfangreich in der Fachliteratur beschrieben (siehe beispielsweise I. Dinger und M.A. Rosen, „Thermal Energy Storage - Systems and Applications“, Chichester, John Wiley & Sons 2002). Als Speichermedien eignen sich hier beispielsweise Gestein, Beton, Ziegel, künstlich hergestellte Keramiken oder Gusseisen. Für niedrigere Speichertemperaturen eignen sich ferner Erde, Kies, Sand oder Schotter. Festbettkältespeicher können auch beispielsweise geriffelte Aluminiumbleche oder mit Kanälen durchzogene Betonblöcke (bei Luftzerlegungsanlagen ungewöhnlich, aber möglich) umfassen.Fixed bed cold stores are also extensively described in the literature (see, for example, I. Dinger and M. A. Rosen, "Thermal Energy Storage Systems and Applications", Chichester, John Wiley & Sons 2002). Suitable storage media are, for example, rock, concrete, bricks, man-made ceramics or cast iron. For lower storage temperatures are also suitable earth, gravel, sand or gravel. Fixed bed cold storage may also include, for example, corrugated aluminum sheets or channeled concrete blocks (uncommon but possible in air separation plants).

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst, eine Einsatzluftmenge zumindest unter Verwendung des Hauptluftverdichters zu verdichten, zumindest unter Verwendung des Hauptwärmeübertragers abzukühlen, und in das Destillationssäulensystem einzuspeisen. Ferner ist vorgesehen, dem Destillationssäulensystem wenigstens eine tiefkalte Flüssigkeit zu entnehmen, zu erwärmen, und als das oder eines der Luftprodukte bereitzustellen.The method according to the invention comprises compressing an amount of feed air, at least using the main air compressor, cooling it, at least using the main heat exchanger, and feeding it into the distillation column system. It is further provided to remove at least one cryogenic liquid from the distillation column system, to heat it, and to provide it as or one of the air products.

Erfindungsgemäß sind ein erster und ein zweiter Verfahrensmodus vorgesehen. In dem ersten Verfahrensmodus wird ein Teil der Einsatzluftmenge in der ersten thermischen Speichereinheit abgekühlt und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit erwärmt. In dem zweiten Verfahrensmodus wird ein Teil der Einsatzluftmenge in der ersten thermischen Speichereinheit erwärmt und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit abgekühlt.According to the invention, a first and a second method mode are provided. In the first method mode, a portion of the amount of feed air in the first thermal storage unit is cooled and a Part of the cryogenic liquid in the second thermal storage unit heated. In the second mode of operation, a portion of the feed air amount in the first thermal storage unit is heated and a portion of the cryogenic liquid in the second thermal storage unit is cooled.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert wird, wird die Einsatzluftmenge in dem Hauptluftverdichter auf ein erstes Druckniveau verdichtet. Eine erste Teilmenge der auf das erste Druckniveau verdichteten Einsatzluftmenge wird in dem Nachverdichter auf ein zweites Druckniveau oberhalb des ersten Druckniveaus nachverdichtet, eine zweite Teilmenge der auf das erste Druckniveau verdichteten Einsatzluftmenge wird nicht in dem Nachverdichter nachverdichtet. Die erste und die zweite Teilmenge werden abgekühlt. Dass die zweite Teilmenge nicht in dem Nachverdichter nachverdichtet wird, schließt nicht aus, dass diese ggf. weiteren druckerhöhenden Maßnahmen unterworfen wird, beispielsweise in Turbinenboostern.According to one embodiment of the invention, which is also explained with reference to the accompanying drawings, the amount of feed air in the main air compressor is compressed to a first pressure level. A first subset of the feed air quantity compressed to the first pressure level is recompressed in the recompressor to a second pressure level above the first pressure level, a second subset of the feed air amount compressed to the first pressure level is not recompressed in the recompressor. The first and second subset are cooled. The fact that the second subset is not recompressed in the secondary compressor does not rule out that it may be subjected to further pressure-increasing measures, for example in turbine boosters.

Die vorliegende Erfindung kann damit insbesondere im Zusammenhang mit sogenannten MAC-BAC-(„Main Air Compressor/Booster Air Compressor“-)Verfahren eingesetzt werden. Ein MAC-BAC-Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass nur ein Teil der dem Destillationssäulensystem insgesamt zugeführten Einsatzluftmenge (die erwähnte erste Teilmenge) auf ein Druckniveau verdichtet wird, das wesentlich, d.h. um mindestens 3, 4 oder 5 bar oberhalb des Druckniveaus der Hochdrucksäule liegt. Ein weiterer Teil der dem Destillationssäulensystem insgesamt zugeführten Einsatzluftmenge (die zweite Teilmenge) wird lediglich auf das Druckniveau der Hochdrucksäule oder ein typischerweise um nicht mehr als 1 bis 2 bar von diesem abweichendes Druckniveau verdichtet und auf diesem in die Hochdrucksäule eingespeist. Der auf das höhere Druckniveau verdichtete Anteil der dem Destillationssäulensystem insgesamt zugeführten Druckluft kann in einem MAC-BAC-Verfahren nach einer Abkühlung zum Teil in einer Claude-Turbine entspannt werden, wie auch in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.The present invention can thus be used in particular in connection with so-called MAC-BAC (Main Air Compressor / Booster Air Compressor) methods. A MAC-BAC process is characterized in that only a portion of the total amount of feed air supplied to the distillation column system (the first subset mentioned) is compressed to a pressure level which is substantially, i. is at least 3, 4 or 5 bar above the pressure level of the high pressure column. Another part of the distillation column system total supplied amount of feed air (the second subset) is compressed only to the pressure level of the high pressure column or a typically not more than 1 to 2 bar deviating from this pressure level and fed to this in the high pressure column. The compressed to the higher pressure level of the distillation column system total supplied compressed air can be relaxed in a MAC-BAC process after cooling partly in a Claude turbine, as illustrated in the accompanying drawings.

Bei HAP-Verfahren, die ebenfalls bei der Luftzerlegung eingesetzt werden, wird hingegen die gesamte, dem Destillationssäulensystem insgesamt zugeführten Einsatzluftmenge auf ein Druckniveau verdichtet, das wesentlich, d.h. um mindestens 3 bar, oberhalb des Druckniveaus der Hochdrucksäule liegt. Der Druckunterschied beträgt mindestens 3 bar, kann jedoch auch deutlich höher sein, beispielsweise bei 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 bar und bis zu 14, 16, 18 oder 20 bar liegen. HAP-Verfahren sind beispielsweise aus der EP 2 980 514 A1 und der EP 2 963 367 A1 bekannt.In HAP process, which are also used in the air separation, however, the total, the distillation column system total supplied amount of feed air is compressed to a pressure level that is substantially, ie at least 3 bar, above the pressure level of the high pressure column. The pressure difference is at least 3 bar, but can also be significantly higher, for example, at 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 bar and up to 14, 16, 18 or 20 bar. HAP methods are for example from EP 2 980 514 A1 and the EP 2 963 367 A1 known.

Im Rahmen der momentan erläuterten Ausführungsforrm der vorliegenden Erfindung ist ferner vorgesehen, die dem Destillationssäulensystem entnommene und als das oder eines der Luftprodukte verwendete wenigstens eine tiefkalte Flüssigkeit, einer Druckerhöhung zu unterwerfen, und durch das Erwärmen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand zu überführen. Mit anderen Worten erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung also eine sogenannte Innenverdichtung, wie sie beispielsweise bei Häring, Abschnitt 2.2.5.2, „Internal Compression“, erläutert ist.In the context of the presently explained embodiment of the present invention, it is further provided that the at least one cryogenic liquid taken from the distillation column system and used as the or one of the air products is subjected to a pressure increase and converted into the gaseous or supercritical state by the heating. In other words, in the context of the present invention, so-called internal compression, as explained, for example, in Häring, Section 2.2.5.2, "Internal Compression", is carried out.

Unter einer „tiefkalten“ Flüssigkeit wird hier ein flüssiges Medium verstanden, dessen Siedepunkt deutlich unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, z.B. bei -50 °C oder weniger, insbesondere bei -100 °C oder weniger. Beispiele für tiefkalte Medien sind flüssige Luft, flüssiger Sauerstoff, flüssiger Stickstoff, flüssiges Propan oder Flüssigkeiten, die reich an den genannten Verbindungen sind.By a "cryogenic" fluid is meant here a liquid medium whose boiling point is well below the ambient temperature, e.g. at -50 ° C or less, especially at -100 ° C or less. Examples of cryogenic media are liquid air, liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid propane or liquids rich in the compounds mentioned.

Flüssige und gasförmige Fluide können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei „reich“ für einen Gehalt von wenigstens 75%, 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9% oder 99,99% und „arm“ für einen Gehalt von höchstens 25%, 10%, 5%, 1%, 0,1% oder 0,01% auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Der Begriff „überwiegend“ kann der soeben getroffenen Definition von „reich“ entsprechen, bezeichnet jedoch insbesondere einen Gehalt von mehr als 90%. Ist hier beispielsweise von „Stickstoff“ die Rede, kann es sich um ein Reingas, aber auch ein an Stickstoff reiches Gas handeln.Liquid and gaseous fluids may be rich or poor in one or more components as used herein, with "rich" for a content of at least 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9% or 99.99% and "poor" for a content of at most 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1% or 0.01% may be on a molar, weight or volume basis. The term "predominantly" may correspond to the definition of "rich" just mentioned, but in particular denotes a content of more than 90%. If, for example, "nitrogen" is mentioned here, it can be a pure gas or a nitrogen-rich gas.

Das Verfahren gemäß der momentan erläuterten Ausführungsform zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die Einsatzluftmenge in dem ersten Verfahrensmodus der Einsatzluftmenge in dem zweiten Verfahrensmodus entspricht. Hierunter wird hier insbesondere verstanden, dass sich die Einsatzluftmenge in dem ersten Verfahrensmodus um nicht mehr als 20%, insbesondere um nicht mehr als 10%, 5% oder 1%, von der Einsatzluftmenge in dem zweiten Verfahrensmodus unterscheidet. Die (nachverdichtete) erste Teilmenge der Einsatzluftmenge ist dabei in dem ersten Verfahrensmodus kleiner als in dem zweiten Verfahrensmodus, und die zweite (nicht nachverdichtete) Teilmenge der Einsatzluftmenge ist in dem ersten Verfahrensmodus größer als in dem zweiten Verfahrensmodus. Die Summe der ersten und der zweiten Teilmenge in dem ersten Verfahrensmodus entspricht jedoch insbesondere jener in dem zweiten Verfahrensmodus im erläuterten Sinn.The method according to the currently explained embodiment is further characterized in that the amount of feed air in the first method mode corresponds to the amount of feed air in the second method mode. This is understood here in particular to mean that the amount of feed air in the first method mode differs by not more than 20%, in particular by not more than 10%, 5% or 1%, from the amount of feed air in the second method mode. The (post-compressed) first subset of the feed air quantity is smaller in the first method mode than in the second method mode, and the second (not recompressed) subset of the feed air quantity is larger in the first method mode as in the second method mode. However, the sum of the first and the second subset in the first method mode corresponds in particular to that in the second method mode in the sense explained.

Daher kann im Rahmen der momentan erläuterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Luftzerlegungsanlage unabhängig vom Verfahrensmodus immer dieselbe Luftmenge zugeführt werden, was die Bereitstellung derselben Menge an Luftprodukte(n) ermöglicht. Dennoch kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Energiebedarf an das jeweilige Stromangebot angepasst werden, wie bereits erläutert.Therefore, in the presently explained embodiment of the present invention, the air separation plant can always be supplied with the same amount of air regardless of the process mode, which makes it possible to provide the same amount of air product (s). Nevertheless, in the context of the present invention, the energy requirement can be adapted to the respective electricity supply, as already explained.

Hierzu wird in dem ersten Verfahrensmodus gemäß der momentan erläuterten Ausführungsform ein erster Anteil der zweiten Teilmenge in der ersten thermischen Speichereinheit und ein zweiter Anteil der zweiten Teilmenge in dem Hauptwärmeübertrager abgekühlt. Die Abkühlung in der ersten thermischen Speichereinheit erfolgt mit in der ersten thermischen Speichereinheit „gespeicherter Kälte“. In dem ersten Verfahrensmodus wird der Nachverdichter gegenüber einem Grundbetrieb und gegenüber dem nachfolgend erläuterten zweiten Verfahrensmodus mit geringerer elektrischer Leistung betrieben, so dass ein entsprechender Anteil an Energie eingespart werden kann.For this purpose, in the first method mode according to the currently explained embodiment, a first portion of the second subset in the first thermal storage unit and a second portion of the second subset in the main heat exchanger are cooled. The cooling in the first thermal storage unit takes place in the first thermal storage unit "stored cold". In the first method mode, the secondary compressor is operated with a lower electrical power compared to a basic mode and compared to the second method mode explained below, so that a corresponding proportion of energy can be saved.

Weil gegenüber dem Grundbetrieb bzw. dem zweiten Verfahrensmodus in der momentan erläuterten Ausführungsform ohne eine entsprechende Leistungsreduktion die Einsatzluftmenge im Wesentlichen gleich gehalten wird und ein Teil der Einsatzluftmenge, d.h. der erste Anteil der zweiten Teilmenge, in der ersten thermischen Speichereinheit abgekühlt wird, wird der Hauptwärmeübertrager aber mit einer geringeren Druckluftmenge des Nachverdichters durchströmt. Im Hauptwärmeübertrager wird daher eine geringere Wärmemenge durch warme Prozessströme eingebracht. Dies wird in dem ersten Betriebsmodus dadurch ausgeglichen, dass ein erster Anteil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit erwärmt wird, und ein reduzierter zweiter Anteil der tiefkalten Flüssigkeit in dem Hauptwärmeübertrager erwärmt wird.Because, compared to the basic mode and the second method mode in the presently explained embodiment, without a corresponding power reduction, the amount of feed air is kept substantially the same and a portion of the amount of feed air, i. the first portion of the second subset, is cooled in the first thermal storage unit, the main heat exchanger but flows through a smaller amount of compressed air of the secondary compressor. In the main heat exchanger therefore a smaller amount of heat is introduced by warm process streams. This is compensated in the first mode of operation by heating a first portion of the cryogenic liquid in the second thermal storage unit and heating a reduced second portion of the cryogenic liquid in the main heat exchanger.

In dem zweiten Verfahrensmodus gemäß der momentan erläuterten Ausführungsform wird die zweite Teilmenge hingegen vollständig in dem Hauptwärmeübertrager abgekühlt und vor ihrer Abkühlung mit einem Teil der abgekühlten ersten und/oder zweiten Teilmenge vereinigt, welcher zuvor in der ersten thermischen Speichereinheit erwärmt wird. Im zweiten Verfahrensmodus wird gegenüber dem Grundbetrieb und dem ersten Verfahrensmodus der Nachverdichter mit höherer Leistung betrieben. Die zweite Teilmenge vor der Vereinigung verringert sich dadurch.By contrast, in the second method mode according to the currently explained embodiment, the second subset is completely cooled in the main heat exchanger and, prior to its cooling, combined with a part of the cooled first and / or second subset, which is previously heated in the first thermal storage unit. In the second process mode, the booster is operated at higher power than the basic operation and the first process mode. The second subset before unification decreases.

Die Einsatzluftmenge wird, wie erwähnt, in der momentan erläuterten Ausführungsform gegenüber dem Grundbetrieb bzw. dem ersten Verfahrensmodus gleich gehalten. In der ersten thermischen Speichereinheit erfolgt eine Strömungsumkehr gegenüber dem ersten Verfahrensmodus. Dadurch wird die erste thermische Speichereinheit abgekühlt, damit sie für den ersten Betriebsmodus im abgekühlten Zustand zur Verfügung steht. Der Energiebedarf erhöht sich durch den Betrieb des Nachverdichters mit höherer Leistung.The amount of feed air, as mentioned, in the currently explained embodiment is kept the same compared to the basic operation or the first process mode. In the first thermal storage unit, there is a flow reversal in relation to the first method mode. As a result, the first thermal storage unit is cooled to be available for the first operating mode in the cooled state. The energy requirement is increased by the operation of the booster with higher performance.

Durch den erhöhten Durchsatz im Nachverdichter wird in der momentan erläuterten Ausführungsform auch der Hauptwärmeübertrager mit einer erhöhten Menge an Druckluft durchströmt.Due to the increased throughput in the secondary compressor, the main heat exchanger also flows through an increased amount of compressed air in the embodiment currently explained.

Zur Bilanzierung des Wärmeübertragers wird mehr als die Produktmenge der tiefkalten Flüssigkeit vollständig in dem Hauptwärmeübertrager erwärmt. Diese zusätzliche Flüssigkeit wird durch Kondensationin der zweiten thermischen Speichereinheit erzeugt, die Speichereinheit wird dadrurch erwärmt. Diese tiefkalte Flüssigkeit wird dem Produktstrom zugespeist und nach der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager im Kreis in der zweiten thermischen Speichereinheit abgekühlt, verflüssigt und anschließend wieder mit der tiefkalten Flüssigkeit vor der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager vereinigt.For balancing the heat exchanger, more than the product quantity of the cryogenic liquid is completely heated in the main heat exchanger. This additional liquid is generated by condensation in the second thermal storage unit, the storage unit is heated therethrough. This cryogenic liquid is fed to the product stream and cooled after heating in the main heat exchanger in a circle in the second thermal storage unit, liquefied and then combined again with the cryogenic liquid before heating in the main heat exchanger.

Insgesamt verschiebt sich der Energiebedarf durch das erfindungsgemäße Verfahren damit teilweise in Richtung des zweiten Betriebsmodus. Der erste Betriebsmodus wird daher insbesondere in einem Hochstrompreiszeitraum, der zweite Betriebsmodus in einem Niedrigstrompreiszeitraum durchgeführt.Overall, the energy requirement by the method according to the invention thus partially shifts in the direction of the second operating mode. The first operating mode is therefore carried out, in particular in a high-current price period, the second operating mode in a low-current price period.

Durch die Integration von zwei thermischen Speichereinheiten kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Dynamik bei flexiblem Betrieb verbessert werden. Die Integration ermöglicht bei einer Luftzerlegungsanlage die Entkopplung der Dynamik des Rektifikationssystems vom restlichen Prozess. Durch die Verwendung von thermischen Speichereinheiten sowohl auf der Eduktseite (Luftstrom) als auch auf der Produktseite (Stickstoff, Sauerstoff, Argon, etc.), wobei zur Überwindung von Druckverlusten bei Rückströmung insbesondere ein Gebläse bzw. eine Pumpe eingesetzt werden können, wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad geschaffen. Dieser ermöglicht eine Variation der Anschlussleistung der Maschinen (im Beispiel des Nachverdichters), ohne die Rektifikation zu beeinflussen. Dadurch lassen sich schnellere Lastwechselgeschwindigkeiten realisieren, die nur an die Dynamik der Maschinen gekoppelt sind.The integration of two thermal storage units in the context of the present invention, the dynamics can be improved in flexible operation. The integration of an air separation plant enables the decoupling of the dynamics of the rectification system from the rest of the process. By using thermal storage units both on the educt side (air flow) and on the product side (nitrogen, oxygen, argon, etc.), in particular a blower or a pump can be used to overcome pressure losses in backflow, is an additional Degree of freedom created. This allows a variation of the connected load of the machines (in the example of the Booster) without affecting the rectification. As a result, faster load change speeds can be realized, which are only coupled to the dynamics of the machines.

Wie erwähnt, entspricht insbesondere die Summe der ersten und der zweiten Teilmenge in dem ersten und in dem zweiten Verfahrensmodus jeweils der Einsatzluftmenge und in dem ersten Verfahrensmodus wird eine geringere Menge an Fluiden durch den Hauptwärmeübertrager geführt als in dem zweiten Verfahrensmodus. Dabei entspricht die in dem ersten Verfahrensmodus in dem Hauptwärmeübertrager abgekühlte Luftmenge der Summe aus der ersten Teilmenge und dem zweiten Anteil der zweiten Teilmenge. Details wurden bereits erläutert.As mentioned, in particular the sum of the first and the second subset in the first and in the second method mode corresponds in each case to the amount of feed air and in the first method mode, a smaller amount of fluid is passed through the main heat exchanger than in the second method mode. In this case, the amount of air cooled in the main heat exchanger in the first method mode corresponds to the sum of the first subset and the second subset of the second subset. Details have already been explained.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren entspricht die in dem zweiten Verfahrensmodus in dem Hauptwärmeübertrager abgekühlte Luftmenge vorteilhafterweise der Summe aus der ersten Teilmenge, der zweiten Teilmenge und dem Teil der abgekühlten ersten und/oder zweiten Teilmenge, mit dem die zweite Teilmenge vor ihrer Abkühlung in dem Hauptwärmeübertrager vereinigt wird. Die Menge der in dem Hauptwärmeübertrager erwärmten Fluide wird vorteilhafterweise in dem ersten Verfahrensmodus um den ersten Anteil der tiefkalten Flüssigkeit verringert und in dem zweiten Verfahrensmodus um den Teil der tiefkalten Flüssigkeit, der nach der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager in der zweiten thermischen Speichereinheit abgekühlt, verflüssigt und mit der tiefkalten Flüssigkeit vor der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager vereinigt wird, erhöht.In the method according to the invention, the amount of air cooled in the main heat exchanger in the second method mode advantageously corresponds to the sum of the first subset, the second subset and the part of the cooled first and / or second subset, with which the second subset unifies before being cooled in the main heat exchanger becomes. The amount of fluids heated in the main heat exchanger is advantageously reduced by the first portion of the cryogenic liquid in the first mode of operation and in the second mode of operation by the portion of the cryogenic liquid cooled after being heated in the main heat exchanger in the second thermal storage unit is combined with the cryogenic liquid before heating in the main heat exchanger, increases.

Vorteilhafterweise wird die erste thermische Speichereinheit in dem ersten Verfahrensmodus von dem ersten Anteil der zweiten Teilmenge in einer ersten Richtung und in dem zweiten Verfahrensmodus von dem Teil der abgekühlten ersten und/oder zweiten Teilmenge, mit dem die zweite Teilmenge vor ihrer Abkühlung in dem Hauptwärmeübertrager vereinigt wird, in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung durchströmt. Die zweite thermische Speichereinheit wird entsprechend in dem ersten Verfahrensmodus von dem ersten Anteil der tiefkalten Flüssigkeit in einer ersten Richtung und in dem zweiten Verfahrensmodus von dem Teil der tiefkalten Flüssigkeit, der nach der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager in der zweiten thermischen Speichereinheit abgekühlt, verflüssigt und mit der tiefkalten Flüssigkeit vor der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager vereinigt wird, in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung durchströmt.Advantageously, in the first method of operation, the first thermal storage unit is combined from the first portion of the second subset in a first direction and in the second method mode from the portion of the cooled first and / or second subset with which the second subset prior to its cooling in the main heat exchanger is flowed through in a second, opposite direction. Accordingly, in the first method of operation, the second thermal storage unit is liquefied and cooled by the first portion of the cryogenic liquid in a first direction and in the second method mode by the portion of the cryogenic liquid which has cooled in the second heat storage unit after being heated in the main heat exchanger the cryogenic liquid is combined prior to heating in the main heat exchanger, flows through in a second, opposite direction.

Parallel zur Variation der Anschlussleistung des Nachverdichters kann die Variation der Anschlussleistung am Hauptluftverdichter erfolgen. Hierfür kann neben der oben genannten Möglichkeit noch ein klassischer Flüssigluftspeicher wie aus dem Stand der Technik bekannt integriert werden. Dieses Verfahren kann ebenfalls zur Variation von Produktmengen genutzt werden.Parallel to the variation of the connected load of the post-compressor, the variation of the connected load on the main air compressor can take place. For this purpose, in addition to the above possibility still a classic liquid air storage as known from the prior art can be integrated. This method can also be used to vary product quantities.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch eine Luftzerlegungsanlage, die einen Hauptluftverdichter, einen Nachverdichter, einen Hauptwärmeübertrager, ein Destillationssäulensystem und ein thermisches Speichersystem mit einer ersten thermischen Speichereinheit und einer zweiten thermischen Speichereinheit aufweist. Weitere Details sind in Patentanspruch 10 angegeben. Die Luftzerlegungsanlage ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie sie zuvor erläutert wurde. Auf die entsprechenden Ausführungen wird daher verwiesen.The present invention also extends to an air separation plant having a main air compressor, a reboiler, a main heat exchanger, a distillation column system, and a thermal storage system having a first thermal storage unit and a second thermal storage unit. Further details are given in claim 10. The air separation plant is set up in particular for carrying out a method, as has been explained above. Reference is therefore made to the corresponding statements.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die weitere Details der Erfindung veranschaulichen. Die dargestellte Verfahrensvariante stellt nur beispielhafte Integration der beide thermischen Energispeicher in ein klassisches Luftzerlegungsverfahren dar. Je nach Anlagentyp und Produktmengen können die thermischen Energiespeicher in beliebige Prozessströme auf der Produkt- und Eduktseite integriert werden. Je nach Stoffströmen ergeben sich unterschiedliche Produktmengen und damit Auslegungen für die thermischen Energiespeicher. Ebenso ist eine unterschiedliche Verwendung von Stoffströmen für den Be- und Entladezyklus denkbar, z.B. eine Beladung mit Hochdruckluft, eine Entladung mit Niederdruckluft. Die strömenden Mengen der Fluide oder die Zykluszeiten der Vorgänge müssen in diesem Fall an die Kapazitätströme der unterschiedlichen Stoffströme angepasst werden. Mit Kapazitätsströmen ist an dieser Stelle das Produkt aus Massenstrom und Wärmekapazität eines Fluidstroms gemeint.The invention will be explained in more detail with reference to the attached drawings, which illustrate further details of the invention. The illustrated process variant represents only exemplary integration of both thermal energy storage in a classic air separation process. Depending on the type of plant and product quantities, the thermal energy storage can be integrated into any process streams on the product and Eduktseite. Depending on the material flows, different quantities of product result and thus interpretations for the thermal energy storage. Likewise, a different use of material flows for the loading and unloading cycle is conceivable, e.g. a load of high pressure air, a discharge of low pressure air. The flowing quantities of the fluids or the cycle times of the processes must in this case be adapted to the capacity flows of the different material flows. By capacitive currents is meant at this point the product of mass flow and heat capacity of a fluid flow.

Figurenlistelist of figures

  • 1 zeigt eine Luftzerlegungsanlage, die in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. 1 shows an air separation plant, which can be used in a method according to an embodiment of the present invention.
  • 2 zeigt die Luftzerlegungsanlage der 1 im Grundbetrieb. 2 shows the air separation plant of 1 in the basic operation.
  • 3 zeigt die Luftzerlegungsanlage der 1 in einem ersten Verfahrensmodus. 3 shows the air separation plant of 1 in a first method mode.
  • 4 zeigt die Luftzerlegungsanlage der 1 in einem zweiten Verfahrensmodus. 4 shows the air separation plant of 1 in a second method mode.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings

In den nachfolgenden Figuren sind einander entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben. Diese werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist stark vereinfacht. Flüssige Stoffströme sind mit schwarzen (ausgefüllten) Flusspfeilen, gasförmige Stoffströme mit weißen (nicht ausgefüllten) Flusspfeilen veranschaulicht und jeweils mit identischen Kleinbuchstaben bezeichnet. Zu weiteren Details bezüglich der Funktion von Luftzerlegungsanlagen und ihrer jeweiligen Komponenten sei auf die zitierte Fachliteratur verwiesen (siehe beispielsweise Häring, 2.3A und zugehörige Erläuterungen).In the following figures, corresponding elements with identical reference numerals are given. These are not explained repeatedly for the sake of clarity. The illustration in the figures is greatly simplified. Liquid streams are illustrated with black (filled) flow arrows, gaseous streams with white (unfilled) flow arrows, and each identified with identical lowercase letters. For further details regarding the function of air separation plants and their respective components, reference should be made to the cited technical literature (see, for example, Häring, 2 .3A and related explanations).

In 1 ist eine Luftzerlegungsanlage, die in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, schematisch veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Luftzerlegungsanlage 100 umfasst einen Hauptluftverdichter 1, dem über einen nicht dargestellten Filter Einsatzluft in Form eines Stoffstroms a in einer Einsatzluftmenge zugeführt werden kann. Die in dem Hauptluftverdichter 1 verdichtete Einsatzluft kann, wie ebenfalls nicht gesondert veranschaulicht, vorgekühlt und in an sich bekannter Weise aufgereinigt werden. Die verdichtete Einsatzluft wird in einer Teilmenge (zuvor und nachfolgend auch als „erste“ Teilmenge der Einsatzluftmenge bezeichnet) in Form eines Stoffstroms b in einem Nachverdichter 2 nachverdichtet. Eine weitere als c bezeichnete („zweite“) Teilmenge wird hingegen nicht in dem Nachverdichter 2 nachverdichtet.In 1 is an air separation plant that can be used in a method according to an embodiment of the present invention, illustrated schematically and designated 100 in total. The air separation plant 100 includes a main air compressor 1 , which can be supplied via a filter, not shown, feed air in the form of a stream a in an amount of feed air. The in the main air compressor 1 compressed feed air can, as also not separately illustrated, be pre-cooled and purified in a conventional manner. The compressed feed air is in a subset (previously and subsequently also referred to as "first" subset of the amount of feed air) in the form of a stream b in a booster 2 densified. On the other hand, a further subset referred to as c is not in the reboiler 2 densified.

Zur Abkühlung der Einsatzluft ist ein Hauptwärmeübertrager 3 vorgesehen, zu ihrer Zerlegung ein Destillationssäulensystem 4 mit einer Hochdrucksäule 41 und einer Niederdrucksäule 42. Die Hochdrucksäule 41 und die Niederdrucksäule 42 sind über einen Hauptkondensator 43 wärmetauschend verbunden. Eine Reihe von Stoffströmen, beispielsweise sauerstoffangereicherte Flüssigkeit, die aus dem Sumpf der Hochdrucksäule 41 in die Niederdrucksäule 42 überführt wird, ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.To cool the feed air is a main heat exchanger 3 provided for their dismantling a distillation column system 4 with a high pressure column 41 and a low pressure column 42 , The high pressure column 41 and the low pressure column 42 are over a main capacitor 43 heat exchanging connected. A series of streams, such as oxygen-enriched liquid coming from the bottom of the high pressure column 41 in the low pressure column 42 is transferred, is not shown for clarity.

Im dargestellten Beispiel wird die nicht nachverdichtete Einsatzluft, also die „zweite Teilmenge“ der Einsatzluftmenge, hier als Stoffstrom c veranschaulicht, zumindest zum Teil (je nach Verfahrensmodus, siehe Erläuterungen zu den 2 bis 4) in Form eines Stoffstroms c1 in dem Hauptwärmeübertrager 3 abgekühlt. Ein Teil der nachverdichteten Einsatzluft des Stoffstroms b, also der „ersten Teilmenge“ der Einsatzluft) wird im dargestellten Beispiel in Form eines Stoffstroms d teilweise auf dem Druck der Nachverdichtung in dem Hauptwärmeübertrager 3 abgekühlt und verflüssigt. Ein weiterer Teil der nachverdichteten Einsatzluft des Stoffstroms b wird im dargestellten Beispiel in Form eines Stoffstroms e in dem Hauptwärmeübertrager 3 nur teilabgekühlt und anschließend in einer Generatorturbine 5 entspannt. Die Stoffströme c1, d und e werden (je nach Verfahrensmodus) zumindest zum Teil in die Hochdrucksäule 41 eingespeist Eine Reihe weiterer Ausgestaltungen ist möglich.In the example shown, the non-recompressed feed air, ie the "second subset" of the amount of feed air, illustrated here as stream c, at least in part (depending on the process mode, see explanations to the 2 to 4 ) in the form of a stream c1 in the main heat exchanger 3 cooled. Part of the recompressed feed air of the stream b, ie the "first subset" of the feed air) is in the illustrated example in the form of a stream d partially on the pressure of the recompression in the main heat exchanger 3 cooled and liquefied. Another part of the recompressed feed air of the stream b is in the illustrated example in the form of a stream e in the main heat exchanger 3 only partially cooled and then in a generator turbine 5 relaxed. The streams c1, d and e are (depending on the process mode) at least partially in the high pressure column 41 fed in A number of other embodiments is possible.

Im dargestellten Beispiel werden der Niederdrucksäule 42 aus dem Sumpf ein sauerstoffreicher Stoffstrom f und vom Kopf ein stickstoffreicher Stoffstrom g jeweils flüssig entnommen. Der sauerstoffreiche Stoffstrom f wird in einer Pumpe 6 flüssig druckerhöht, im Hauptwärmeübertrager 3 vom flüssigen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt, und als sauerstoffreiches innenverdichtetes Druckprodukt (GOX-IC) bereitgestellt. Der stickstoffreiche Stoffstrom g wird zumindest zum Teil (je nach Verfahrensmodus) in Form eines Stoffstroms g1 in einer Pumpe 7 flüssig druckerhöht und im Hauptwärmeübertrager 3 vom flüssigen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt. Der Stoffstrom g1 wird nach der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager 3 zumindest zum Teil (ebenfalls je nach Verfahrensmodus) zur Bereitstellung eines stickstoffreichen innenverdichteten Druckprodukts (GAN-IC) verwendet. Durch den Hauptwärmeübertrager 3 werden ferner ein oder mehrere stickstoffreiche oder stickstoffangereicherte Stoffströme i (GAN/PGAN/UN2), die ebenfalls dem Destillationssäulensystem 4 entnommen werden, geführt.In the example shown, the low-pressure column 42 from the bottom an oxygen-rich stream f and from the head a nitrogen-rich stream g each taken liquid. The oxygen-rich stream f is in a pump 6 liquid pressure increases, in the main heat exchanger 3 transferred from the liquid to the gaseous or supercritical state, and provided as an oxygen-rich internally compressed print product (GOX-IC). The nitrogen-rich stream g is at least partially (depending on the process mode) in the form of a stream g1 in a pump 7 fluid pressure increases and in the main heat exchanger 3 transferred from the liquid to the gaseous or supercritical state. The stream g1 is after heating in the main heat exchanger 3 at least in part (also depending on the process mode) used to provide a nitrogen-rich internally compressed print product (GAN-IC). Through the main heat exchanger 3 are also one or more nitrogen-rich or nitrogen-enriched streams i (GAN / PGAN / UN2), which are also the distillation column system 4 be taken out.

Die Luftzerlegungsanlage 100 umfasst ein thermisches Speichersystem mit einer ersten thermischen Speichereinheit 11, einer zweiten thermischen Speichereinheit 12, einer der ersten thermischen Speichereinheit 11 zugeordneten ersten Pumpeneinheit 13 und einer der zweiten thermischen Speichereinheit 12 zugeordneten zweiten Gebläse 14. Die erste thermische Speichereinheit 11 und die zweite thermische Speichereinheit 12 können jeweils einen oder mehrere thermische Speicher umfassen. Entsprechendes gilt sinngemäß auch jeweils für die erste Pumpeneinheit 13 und das Gebläse 14.The air separation plant 100 comprises a thermal storage system with a first thermal storage unit 11 a second thermal storage unit 12 , one of the first thermal storage unit 11 associated first pump unit 13 and one of the second thermal storage unit 12 associated second blower 14 , The first thermal storage unit 11 and the second thermal storage unit 12 each may include one or more thermal stores. The same applies mutatis mutandis, in each case for the first pump unit 13 and the fan 14 ,

Die Luftzerlegungsanlage 100 kann in einem Verfahrensmodus ohne Verwendung des thermischen Speichersystems betrieben werden, wie in 2 veranschaulicht. Dies wird hier auch als „Grundbetrieb“ bezeichnet. Der ersten thermischen Speichereinheit 11 und der zweiten thermischen Speichereinheit 12 werden in diesem Verfahrensmodus keine Fluide zugeführt oder entnommen, die erste Pumpeneinheit 13 und das Gebläse 14 sind nicht in Betrieb. Damit entspricht der Normvolumenstrom des Stoffstroms c1 jenem des Stoffstroms c und der Normvolumenstrom des Stoffstroms g1 jenem des Stoffstroms g. Die Menge der in die Hochdrucksäule 41 eingespeisten Luft entspricht der Summe der Mengen der Stoffströme c1, d und e.The air separation plant 100 can be operated in a process mode without using the thermal storage system as in 2 illustrated. This is also called "basic operation" here. The first thermal storage unit 11 and the second thermal storage unit 12 In this process mode, no fluids are supplied or removed, the first pump unit 13 and the fan 14 are not in operation. Thus, the standard volume flow of the material stream c1 corresponds to that of the material stream c and the standard volume flow of the material stream g1 to that of the material stream g. The amount of in the high pressure column 41 fed air corresponds to the sum of the amounts of the streams c1, d and e.

In 3 ist der Betrieb der Luftzerlegungsanlage 100 in einem Verfahrensmodus veranschaulicht, der in einem Hochstrompreiszeitraum durchgeführt wird. Dieser wurde vorstehend und wird nachfolgend auch als „erster“ Verfahrensmodus bezeichnet. Hierbei wird die in dem Nachverdichter 2 nachverdichtete Teilmenge der Einsatzluftmenge, also die „erste Teilmenge“ der Einsatzluftmenge, gegenüber dem Grundbetrieb, der in 2 veranschaulicht ist (und auch gegenüber dem „zweiten“ Verfahrensmodus, der in 4 veranschaulicht ist), verringert, um Antriebsleistung zu sparen. Damit verbleibt in dem ersten Verfahrensmodus bei konstantem Normvolumenstrom durch den Hauptluftverdichter 1 (also einer konstanten Einsatzluftmenge in Form des Stoffstroms a) ein größerer Anteil der Einsatzluftmenge, der nicht in Form des Stoffstroms b durch den Nachverdichter 2 geführt wird, also der „zweiten Teilmenge“ der Einsatzluftmenge. Der Normvolumenstrom des Stoffstroms c vergrößert sich mit anderen Worten um einen entsprechenden Anteil. Der Normvolumenstrom der Stoffströme c1 und e wird dabei in sämtlichen Betriebsmodi im Wesentlichen konstant gehalten.In 3 is the operation of the air separation plant 100 in a process mode performed in a high current price period. This has been described above and is also referred to below as the "first" process mode. Here is the in the booster 2 nachverdichtete subset of the amount of feed air, so the "first subset" of the amount of feed air, compared to the basic operation, the in 2 is illustrated (and also compared to the "second" mode of operation, which in 4 illustrated) is reduced to save drive power. This remains in the first process mode at a constant standard volume flow through the main air compressor 1 (So a constant amount of feed air in the form of the material flow a) a larger proportion of the amount of feed air, not in the form of the stream b through the booster 2 is performed, so the "second subset" of the amount of feed air. The standard volume flow of the stream c increases in other words by a corresponding proportion. The standard volume flow of the material flows c1 and e is kept substantially constant in all operating modes.

Der in dem ersten Verfahrensmodus „überschüssige“ Anteil des nicht nachverdichteten Stoffstroms c bzw. der „zweiten Teilmenge“ der Einsatzluftmenge wird in Form eines Stoffstroms c2 durch die erste thermische Speichereinheit 11 geführt, in dieser (statt in dem Hauptwärmeübertrager 3) abgekühlt, verflüssigt und ebenfalls in die Hochdrucksäule 41 eingespeist. Auf diese Weise kann im ersten Verfahrensmodus die erste thermische Speichereinheit 11 erwärmt werden. Die erste Pumpeneinheit 13 ist im ersten Verfahrensmodus nicht in Betrieb. Die Menge der in die Hochdrucksäule 41 eingespeisten Luft entspricht der Summe der Stoffströme c1, c2, d und e.The "excess" portion of the non-densified material flow c or of the "second partial amount" of the feed air quantity in the first process mode is in the form of a stream of material c2 through the first thermal storage unit 11 led, in this (instead of in the main heat exchanger 3 ) cooled, liquefied and also in the high pressure column 41 fed. In this way, in the first method of operation, the first thermal storage unit 11 to be heated. The first pump unit 13 is not in operation in the first mode. The amount of in the high pressure column 41 fed air corresponds to the sum of the streams c1, c2, d and e.

Aufgrund dieser Maßnahmen verringert sich die Gesamtmenge der im Hauptwärmeübertrager 3 abzukühlenden Luft in dem ersten Verfahrensmodus (der Normvolumenstrom des Stoffstroms c1 und jener des Stoffstroms e bleiben im Wesentlichen konstant, der Normvolumenstrom des Stoffstroms d verringert sich hingegen) um die Menge des Stoffstroms c2.Due to these measures, the total amount of reduced in the main heat exchanger 3 air to be cooled in the first process mode (the standard volume flow of the stream c1 and that of the stream e remain substantially constant, the standard volume flow of the stream d decreases, however, by the amount of the stream c2.

Um dies zu kompensieren, wird in dem ersten Verfahrensmodus die Menge der im Hauptwärmeübertrager 3 zu erwärmenden Medien ebenfalls verringert, um die Energiebilanz zu schließen. Da die in das Destillationssäulensystem 4 insgesamt eingespeiste Luftmenge im Wesentlichen konstant bleibt (der Normvolumenstrom des Stoffstroms a und damit die Summe der Normvolumenströme der Stoffströme c1, c2, d, e bleibt, wie erwähnt, im Wesentlichen konstant), können auch die Normvolumenströme der Stoffströme f und g im Wesentlichen konstant gehalten werden. Wegen der Verringerung der Menge der im Hauptwärmeübertrager 3 zu erwärmenden Medien wird aber nun nicht mehr die gesamte Menge der Stoffströme f und g durch den Hauptwärmeübertrager 3 geführt.To compensate for this, in the first process mode, the amount of heat in the main heat exchanger 3 to be heated media also reduced to close the energy balance. As in the distillation column system 4 the total volume of air fed in remains essentially constant (the standard volume flow of the stream a and thus the sum of the standard volume flows of the streams c1, c2, d, e remains substantially constant as mentioned), the standard volume flows of the streams f and g can be substantially constant being held. Because of the reduction in the amount of heat in the main heat exchanger 3 but to be heated media is no longer the entire amount of the material flows f and g by the main heat exchanger 3 guided.

Stattdessen wird in dem ersten Verfahrensmodus im dargestellten Beispiel ein Teil des Stoffstroms g in Form eines Stoffstroms g2 durch die zweite thermische Speichereinheit 12 geführt, in dieser (statt in dem Hauptwärmeübertrager 3) erwärmt und in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt sowie anschließend zur Bildung des stickstoffreichen innenverdichteten Druckprodukts (GAN-IC) verwendet. Auf diese Weise kann in dem ersten Verfahrensmodus die zweite thermische Speichereinheit 12 abgekühlt werden. Die Menge des gebildeten stickstoffreichen innenverdichteten Druckprodukts bleibt im Wesentlichen konstant, weil die Summe der Mengen der Stoffströme g1 und g2 in dem zweiten Verfahrensmodus jener des Stoffstroms g1 in dem Grundbetrieb entspricht. Auch das Gebläse 14 ist in dem ersten Verfahrensmodus nicht in Betrieb.Instead, in the first method mode, in the illustrated example, part of the stream g is in the form of a stream g2 through the second thermal storage unit 12 led, in this (instead of in the main heat exchanger 3 ) and converted to the gaseous or supercritical state and then used to form the nitrogen-rich internally compressed print product (GAN-IC). In this way, in the first method of operation, the second thermal storage unit 12 be cooled. The amount of the nitrogen-rich internally compressed print product formed remains substantially constant because the sum of the amounts of the streams g1 and g2 in the second process mode corresponds to that of the stream g1 in the basic operation. Also the blower 14 is not in operation in the first method mode.

In 4 ist der Betrieb der Luftzerlegungsanlage 100 in einem Verfahrensmodus veranschaulicht, der in einem Niedrigstrompreiszeitraum durchgeführt wird. Dieser wurde vorstehend und wird nachfolgend auch als „zweiter“ Verfahrensmodus bezeichnet. Hierbei wird die durch den Nachverdichter 2 geführte Luftmenge („erste Teilmenge“ der Einsatzluft) gegenüber dem Grundbetrieb, wie er in 2 veranschaulicht ist (und dem „ersten“ Verfahrensmodus, wie er in 3 veranschaulicht ist), erhöht, um die günstigeren Strompreise zu nutzen. Damit verbleibt in dem zweiten Verfahrensmodus bei konstantem Normvolumenstrom durch den Hauptluftverdichter 1 (also einer konstanten Einsatzluftmenge in Form des Stoffstroms a) ein geringerer Anteil der Einsatzluftmenge, der nicht durch den Nachverdichter 2 geführt wird, also der „zweiten“ Teilmenge der Einsatzluft. Der Normvolumenstrom des Stoffstroms c verringert sich mit anderen Worten um eine entsprechende Menge.In 4 is the operation of the air separation plant 100 in a process mode performed in a low power price period. This has been described above and is also referred to below as the "second" process mode. Here, the through the booster 2 Guided air volume ("first subset" of the feed air) compared to the basic operation, as in 2 is illustrated (and the "first" method mode, as in 3 illustrated) increased to take advantage of the cheaper electricity prices. This remains in the second process mode at a constant standard volume flow through the main air compressor 1 (So a constant amount of feed air in the form of the material flow a) a smaller proportion of the amount of feed air, not by the booster 2 is performed, ie the "second" subset of the feed air. In other words, the standard volume flow of the stream c decreases by a corresponding amount.

Der Normvolumenstrom des Stoffstroms c1 wird dabei aber auch in dem zweiten Verfahrensmodus im Wesentlichen konstant gehalten. Um dies erreichen zu können, wird dem Stoffstrom c bzw. c1 ein Stoffstrom c3 zugespeist, der unter Verwendung der abgekühlten Luft der Stoffströme c1, c2, d und e gebildet wird. Der Stoffstrom c3 wird dabei durch die erste thermische Speichereinheit 11 geführt und dort erwärmt. Auf diese Weise kann in dem zweiten Verfahrensmodus die erste thermische Speichereinheit 11 abgekühlt und in dem ersten Verfahrensmodus wie erläutert genutzt werden. Der Stoffstrom c3 kann bereitgestellt werden, weil eine entsprechende größere Menge an nachverdichteter Luft in Form des Stoffstroms b bzw. d durch denHauptwärmeübertrager 3 geführt wird. Die erste Pumpeneinheit 13 ist in dem zweiten Verfahrensmodus in Betrieb, um den Stoffstrom c3 fördern zu können und die Druckveluste des Hauptwärmeübertragers zu kompensieren.However, the standard volume flow of the stream c1 is also kept substantially constant in the second process mode. In order to achieve this, the stream c or c1 becomes a stream c3, which is formed using the cooled air of the streams c1, c2, d and e. The stream c3 is through the first thermal storage unit 11 guided and heated there. In this way, in the second method of operation, the first thermal storage unit 11 cooled and used in the first method mode as explained. The stream c3 can be provided because a corresponding larger amount of recompressed air in the form of the stream b or d is passed through the main heat exchanger 3. The first pump unit 13 is in the second mode of operation in order to promote the stream c3 and to compensate for the pressure levels of the main heat exchanger.

Insgesamt vergrößert in dem zweiten Verfahrensmodus die Gesamtmenge der im Hauptwärmeübertrager 3 abzukühlenden Luft (der Normvolumenstrom des Stoffstroms c1 und jener des Stoffstroms e bleiben im Wesentlichen konstant, der Normvolumenstrom des Stoffstroms d erhöht sich hingegen) um die in dem Nachverdichter 2 zusätzlich verdichtete Luftmenge. Diese entspricht zugleich der Menge des Stoffstroms c3.Overall, in the second process mode, the total amount of heat in the main heat exchanger increases 3 air to be cooled (the standard volume flow of the stream c1 and that of the stream e remain substantially constant, the standard volume flow of the stream d increases, however) to those in the booster 2 additionally compressed air quantity. This also corresponds to the amount of material stream c3.

Um dies zu kompensieren, wird in dem zweiten Verfahrensmodus die Menge der im Hauptwärmeübertrager 3 zu erwärmenden Medien ebenfalls erhöht, um die Energiebilanz zu schließen. Da die in das Destillationssäulensystem 4 insgesamt eingespeiste Luftmenge im Wesentlichen konstant bleibt (der Normvolumenstrom des Stoffstroms a und damit die Summe der Normvolumenströme der Stoffströme c1, c2, d, e bleibt, wie erwähnt, im Wesentlichen konstant, weil der Stoffstrom c3 abgezweigt wird), können auch die Normvolumenströme der Stoffströme f und g im Wesentlichen konstant gehalten werden. Wegen der Verringerung der Menge der im Hauptwärmeübertrager 3 zu erwärmenden Medien kann aber nun eine größere Menge in dem Hauptwärmeübertrager 3 erwärmt werden.To compensate for this, in the second process mode, the amount of heat in the main heat exchanger 3 to be heated media also increased to close the energy balance. As in the distillation column system 4 the total volume of air fed in remains substantially constant (the standard volume flow of the stream a and thus the sum of the standard volume flows of the streams c1, c2, d, e remains, as mentioned, essentially constant, because the stream c3 is branched off), the standard volume flows of Material flows f and g are kept substantially constant. Because of the reduction in the amount of heat in the main heat exchanger 3 but to be heated media can now a larger amount in the main heat exchanger 3 to be heated.

Daher wird in dem zweiten Verfahrensmodus im dargestellten Beispiel ein Teil des Stoffstroms g1 nach seiner Erwärmung in Form eines Stoffstroms g3 abgezweigt, durch die zweite thermische Speichereinheit 12 geführt, in dieser wieder abgekühlt und verflüssigt und dem Stoffstrom g bzw. g1 zugespeist. Auf diese Weise kann in dem zweiten Verfahrensmodus die zweite thermische Speichereinheit 12 erwärmt werden. Die Menge des gebildeten stickstoffreichen innenverdichteten Druckprodukts (GAN-IC) bleibt auch hier im Wesentlichen konstant, weil die Menge des Stoffstroms g1 abzüglich der Menge des Stoffstroms g3 der Menge des Stoffstroms g1 in dem Grundbetrieb entspricht. Das Gebläse 14 ist in dem zweiten Verfahrensmodus in Betrieb, um den Stoffstrom g3 entsprechend zu fördern und die Druckveluste des Hauptwärmeübertragers zu kompensieren.Therefore, in the second method, in the example shown, part of the stream g1 is branched off after being heated in the form of a stream g3, through the second thermal storage unit 12 passed, cooled in this again and liquefied and fed to the stream g or g1. In this way, in the second method of operation, the second thermal storage unit 12 to be heated. The amount of the nitrogen-rich internally compressed print product (GAN-IC) formed here also remains essentially constant, because the amount of the stream g1 minus the amount of the stream g3 corresponds to the amount of the stream g1 in the basic operation. The fan 14 is in the second process mode in operation to promote the stream g3 accordingly and to compensate for the pressure levels of the main heat exchanger.

Nimmt man für den Stoffstrom a einen fiktiven Normvolumenstrom von 100 beliebigen Einheiten (beispielsweise 100.000 Normkubikmetern) an, ergeben sich in dem in 2 veranschaulichten Grundbetrieb, in dem in 3 veranschaulichten ersten Verfahrensmodus und dem in 4 veranschaulichten zweiten Verfahrensmodus beispielsweise folgende Normvolumenströme der Stoffströme b, c1, c2, d, e und g2. Die exakten Mengen ergeben sich nur aus einer detaillierten Verfahrenssimulation des Gesamtprozesses mit Berücksichtigung aller Randbedingungen sowie den genauen Anforderungen an die Produktmengen. Die vereinfachten Zahlenwerte dienen an dieser Stelle der besseren Erklärung des Verfahrens Grundbetrieb 2 Erster Verfahrensmodus 3 Zweiter Verfahrensmodus 4 a 100 100 100 b 50 40 60 c 50 60 40 c1 50 50 50 c2 - 10 - c3 - - 10 d 40 30 50 e 10 10 10 g2 - 10 - g3 - - 10 If a fictitious standard volume flow of 100 arbitrary units (for example 100,000 standard cubic meters) is assumed for the stream a, this results in the 2 illustrated basic operation in which in 3 illustrated first method mode and the in 4 illustrated second process mode, for example, the following standard volume flows of the streams b, c1, c2, d, e and g2. The exact quantities result only from a detailed process simulation of the overall process with consideration of all boundary conditions as well as the exact requirements of the product quantities. The simplified numerical values serve to better explain the method basic operation 2 First method mode 3 Second process mode 4 a 100 100 100 b 50 40 60 c 50 60 40 c1 50 50 50 c2 - 10 - c3 - - 10 d 40 30 50 e 10 10 10 g2 - 10 - g3 - - 10

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3139567 A1 [0005]DE 3139567 A1 [0005]
  • EP 1989400 A1 [0005]EP 1989400 A1 [0005]
  • WO 2016/015850 A1 [0010, 0015]WO 2016/015850 A1 [0010, 0015]
  • EP 2930322 A1 [0013]EP 2930322 A1 [0013]
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  • EP 2963367 A1 [0021]EP 2963367 A1 [0021]

Claims (12)

Verfahren zur Bereitstellung eines oder mehrerer Luftprodukte unter Verwendung einer Luftzerlegungsanlage (100), wobei die Luftzerlegungsanlage (100) einen Hauptluftverdichter (1), einen Nachverdichter (2), einen Hauptwärmeübertrager (3), ein Destillationssäulensystem (4) und ein thermisches Speichersystem mit einer ersten thermischen Speichereinheit (11) und einer zweiten thermischen Speichereinheit (12) aufweist, und wobei das Verfahren umfasst, - eine Einsatzluftmenge zumindest unter Verwendung des Hauptluftverdichters (1) zu verdichten, zumindest unter Verwendung des Hauptwärmeübertragers (3) abzukühlen, und in das Destillationssäulensystem (4) einzuspeisen, und - dem Destillationssäulensystem (4) wenigstens eine tiefkalte Flüssigkeit zu entnehmen, zu erwärmen, und als das oder eines der Luftprodukte bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen ersten und einen zweiten Verfahrensmodus umfasst, wobei - in dem ersten Verfahrensmodus ein Teil der Einsatzluftmenge in der ersten thermischen Speichereinheit (11) abgekühlt und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) erwärmt wird, und - in dem zweiten Verfahrensmodus ein Teil der Einsatzluftmenge in der ersten thermischen Speichereinheit (11) erwärmt und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) abgekühlt wird.A method of providing one or more air products using an air separation plant (100), the air separation plant (100) comprising a main air compressor (1), a secondary compressor (2), a main heat exchanger (3), a distillation column system (4), and a thermal storage system first thermal storage unit (11) and a second thermal storage unit (12), and wherein the method comprises compressing an amount of feed air at least using the main air compressor (1), at least using the main heat exchanger (3) to cool and into the distillation column system (4) feeding, and - extracting from the distillation column system (4) at least one cryogenic liquid, heating it and providing it as one or more of the air products, characterized in that the method comprises a first and a second mode of operation, wherein - in the first Process mode part of the insert cooled in the first thermal storage unit (11) and a part of the cryogenic liquid in the second thermal storage unit (12) is heated, and - heated in the second process mode, a portion of the amount of feed air in the first thermal storage unit (11) and a part of cryogenic liquid in the second thermal storage unit (12) is cooled. Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst, - die Einsatzluftmenge in dem Hauptluftverdichter (1) auf ein erstes Druckniveau zu verdichten, eine erste Teilmenge der auf das erste Druckniveau verdichteten Einsatzluftmenge in dem Nachverdichter (1) auf ein zweites Druckniveau oberhalb des ersten Druckniveaus nachzuverdichten, eine zweite Teilmenge der auf das erste Druckniveau verdichteten Einsatzluftmenge nicht in dem Nachverdichter (1) nachzuverdichten, und die erste und die zweite Teilmenge abzukühlen, - die dem Destillationssäulensystem (4) entnommene tiefkalte Flüssigkeit einer Druckerhöhung zu unterwerfen und anschließend durch das Erwärmen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand zu überführen, wobei in dem Verfahren vorgesehen ist, - dass die Einsatzluftmenge in dem ersten Verfahrensmodus der Einsatzluftmenge in dem zweiten Verfahrensmodus entspricht, die erste Teilmenge in dem ersten Verfahrensmodus kleiner als in dem zweiten Verfahrensmodus ist, und die zweite Teilmenge in dem ersten Verfahrensmodus größer als in dem zweiten Verfahrensmodus ist, - dass in dem ersten Verfahrensmodus ein erster Anteil der zweiten Teilmenge in der ersten thermischen Speichereinheit (11) abgekühlt wird, ein zweiter Anteil der zweiten Teilmenge in dem Hauptwärmeübertrager (3) abgekühlt wird, ein erster Anteil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) erwärmt wird, und ein zweiter Anteil der tiefkalten Flüssigkeit in dem Hauptwärmeübertrager (3) erwärmt wird, und - dass in dem zweiten Verfahrensmodus die zweite Teilmenge vollständig in dem Hauptwärmeübertrager (3) abgekühlt und vor ihrer Abkühlung mit einem Teil der abgekühlten ersten und/oder zweiten Teilmenge vereinigt wird, welcher zuvor in der ersten thermischen Speichereinheit (11) erwärmt wird, und die tiefkalte Flüssigkeit vollständig in dem Hauptwärmeübertrager (3) erwärmt wird und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit nach der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager (3) in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) abgekühlt, verflüssigt und mit der tiefkalten Flüssigkeit vor der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager (3) vereinigt wird.Method according to Claim 1 - comprising compressing the feed air amount in the main air compressor (1) to a first pressure level, recompressing a first subset of the first compressed level compressed feed air quantity in the reboiler (1) to a second pressure level above the first pressure level, a second subset of do not recompress to the first pressure level compressed air amount in the booster (1), and to cool the first and the second subset, - to subject the distillation column system (4) removed deep-frozen liquid pressure increase and then by heating in the gaseous or supercritical state wherein, in the method, it is provided that the feed air quantity in the first method mode corresponds to the feed air quantity in the second method mode, the first subset in the first method mode is smaller than in the second method mode, and the second subset in the first method is greater than in the second method mode, - that in the first method mode, a first portion of the second subset in the first thermal storage unit (11) is cooled, a second portion of the second subset in the main heat exchanger (3) is cooled, a first portion the cryogenic liquid in the second thermal storage unit (12) is heated, and a second portion of the cryogenic liquid in the main heat exchanger (3) is heated, and - that in the second process mode, the second partial amount is completely cooled in the main heat exchanger (3) and before their cooling is combined with a part of the cooled first and / or second subset, which is previously heated in the first thermal storage unit (11), and the cryogenic liquid is completely heated in the main heat exchanger (3) and a part of the cryogenic liquid after the Heating in the main heat exchanger (3) in the z cooled, liquefied and combined with the cryogenic liquid before heating in the main heat exchanger (3). Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Summe der ersten und der zweiten Teilmenge in dem ersten und in dem zweiten Verfahrensmodus jeweils der Einsatzluftmenge entspricht.Method according to Claim 2 in which the sum of the first and the second subset in the first and in the second method mode respectively corresponds to the amount of feed air. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem in dem ersten Verfahrensmodus eine geringere Menge an Fluiden durch den Hauptwärmeübertrager (3) geführt wird als in dem zweiten Verfahrensmodus.Method according to Claim 2 or 3 in which, in the first method of operation, a smaller amount of fluid is passed through the main heat exchanger (3) than in the second method of operation. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die in dem ersten Verfahrensmodus in dem Hauptwärmeübertrager (3) abgekühlte Luftmenge der Summe aus der ersten Teilmenge und dem zweiten Anteil der zweiten Teilmenge entspricht.Method according to Claim 4 in which the air quantity cooled in the main heat exchanger (3) in the first method mode corresponds to the sum of the first subset and the second part of the second subset. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die in dem zweiten Verfahrensmodus in dem Hauptwärmeübertrager (3) abgekühlte Luftmenge der Summe aus der ersten Teilmenge, der zweiten Teilmenge und dem Teil der abgekühlten ersten und/oder zweiten Teilmenge, mit dem die zweite Teilmenge vor ihrer Abkühlung in dem Hauptwärmeübertrager (3) vereinigt wird, entspricht.Method according to Claim 4 or 5 in which the air quantity cooled in the main heat exchanger (3) in the second method mode is the sum of the first subset, the second subset and the part of the cooled first and / or second subset with which the second subset before its cooling in the main heat exchanger ( 3), corresponds. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Menge der in dem Hauptwärmeübertrager (3) erwärmten Fluide in dem ersten Verfahrensmodus um den ersten Anteil der tiefkalten Flüssigkeit verringert wird und in dem zweiten Verfahrensmodus um den Teil der tiefkalten Flüssigkeit, der nach der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager (3) in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) abgekühlt, verflüssigt und mit der tiefkalten Flüssigkeit vor der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager (3) vereinigt wird, erhöht wird. Method according to one of Claims 4 to 6 in which the amount of fluids heated in the main heat exchanger (3) in the first mode of operation is reduced by the first portion of the cryogenic liquid and in the second mode of operation by that portion of the cryogenic liquid which after being heated in the main heat exchanger (3) the second thermal storage unit (12) is cooled, liquefied and combined with the cryogenic liquid before heating in the main heat exchanger (3) is increased. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste thermische Speichereinheit (11) in dem ersten Verfahrensmodus von dem ersten Anteil der zweiten Teilmenge in einer ersten Richtung und in dem zweiten Verfahrensmodus von dem Teil der abgekühlten ersten und/oder zweiten Teilmenge, mit dem die zweite Teilmenge vor ihrer Abkühlung in dem Hauptwärmeübertrager (3) vereinigt wird, in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung durchströmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the first thermal storage unit (11) in the first method of the first portion of the second subset in a first direction and in the second method mode of the part of the cooled first and / or second subset, with the the second subset is combined prior to its cooling in the main heat exchanger (3), is flowed through in a second, opposite direction. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die zweite thermische Speichereinheit (12) in dem ersten Verfahrensmodus von dem ersten Anteil der tiefkalten Flüssigkeit in einer ersten Richtung und in dem zweiten Verfahrensmodus von dem Teil der tiefkalten Flüssigkeit, der nach der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager (3) in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) abgekühlt, verflüssigt und mit der tiefkalten Flüssigkeit vor der Erwärmung in dem Hauptwärmeübertrager (3) vereinigt wird, in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung durchströmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the second thermal storage unit (12) in the first mode of operation of the first portion of cryogenic liquid in a first direction and in the second mode of operation of the part of the cryogenic liquid, after the heating in the main heat exchanger (3) is cooled in the second thermal storage unit (12), liquefied and combined with the cryogenic liquid before heating in the main heat exchanger (3), is flowed through in a second, opposite direction. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Nachverdichter in dem ersten Verfahrensmodus mit einer geringeren elektrischen Leistung betrieben wird als in dem zweiten Verfahrensmodus.Method according to one of the preceding claims, in which the secondary compressor is operated in the first method of operation with a lower electrical power than in the second method of operation. Luftzerlegungsanlage (100), die einen Hauptluftverdichter (1), einen Nachverdichter (2), einen Hauptwärmeübertrager (3), ein Destillationssäulensystem (4) und ein thermisches Speichersystem mit einer ersten thermischen Speichereinheit (11) und einer zweiten thermischen Speichereinheit (12) aufweist, wobei die Luftzerlegungsanlage (100) dafür eingerichtet ist, - eine Einsatzluftmenge, zumindest unter Verwendung des Hauptluftverdichters (1) zu verdichten, zumindest unter Verwendung des Hauptwärmeübertragers (3) abzukühlen, und in das Destillationssäulensystem (4) einzuspeisen, und - dem Destillationssäulensystem (4) wenigstens eine tiefkalte Flüssigkeit zu entnehmen, zu erwärmen, und als das oder eines der Luftprodukte bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzerlegungsanlage eine Steuereinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Luftzerlegungsanlage derart in einem ersten und einem zweiten Verfahrensmodus zu betreiben, dass - in dem ersten Verfahrensmodus ein Teil der Einsatzluftmenge in der ersten thermischen Speichereinheit (11) abgekühlt und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) erwärmt wird, und - in dem zweiten Verfahrensmodus ein Teil der Einsatzluftmenge in der ersten thermischen Speichereinheit (11) erwärmt und ein Teil der tiefkalten Flüssigkeit in der zweiten thermischen Speichereinheit (12) abgekühlt wird.An air separation plant (100) comprising a main air compressor (1), a secondary compressor (2), a main heat exchanger (3), a distillation column system (4) and a thermal storage system having a first thermal storage unit (11) and a second thermal storage unit (12) wherein the air separation plant (100) is adapted to: - cool an amount of feed air, at least using the main air compressor (1), at least using the main heat exchanger (3) to cool down and feed it into the distillation column system (4), and - the distillation column system ( 4) to remove at least one cryogenic liquid, to heat, and to provide as the or one of the air products, characterized in that the air separation plant has a control unit which is adapted to operate the air separation plant in such a first and a second process mode, that in the first method mode e cooled in part of the feed air amount in the first thermal storage unit (11) and a part of the cryogenic liquid in the second thermal storage unit (12) is heated, and - heated in the second process mode, a portion of the amount of feed air in the first thermal storage unit (11) and a part of the cryogenic liquid in the second thermal storage unit (12) is cooled. Luftzerlegungsanlage (100) nach Anspruch 11, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.Air separation plant (100) according to Claim 11 to carry out a procedure according to one of Claims 1 to 10 is set up.
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