DE60213121T2 - Luftdestillationsverfahren mit argonherstellung und die entsprechende luftdestillationseinheit - Google Patents

Luftdestillationsverfahren mit argonherstellung und die entsprechende luftdestillationseinheit Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftdestillationsverfahren des Typs, der die Schritte umfasst, die darin bestehen:
    • – Luft in mindestens einer zweiteiligen Destillationskolonne zu destillieren, um mindestens ein erstes sauerstoffangereichertes Fluid und ein erstes stickstoffangereichertes Fluid zu bilden, wobei die zweiteilige Destillationskolonne eine Kolonne mit höherem Druck und eine Kolonne mit niedrigerem Druck umfasst,
    • – ein Fluid mit hohem Argongehalt von der Kolonne mit niedrigerem Druck abzuziehen,
    • – das Fluid mit hohem Argongehalt in mindestens einer Argon-Kolonne zu destillieren, um ein argonangereichertes Fluid und ein zweites sauerstoffangereichertes Fluid zu bilden,
    • – das argonangereicherte Fluid in mindestens einem Verdichter zu verdichten,
    • – in mindestens einer Desoxidierungseinheit, Wasserstoff mit dem Sauerstoff, der in dem verdichteten Fluid enthalten ist, reagieren zu lassen, um es zu desoxidieren, wobei Wasser erzeugt wird,
    • – das desoxidierte Fluid durch mindestens eine Trocknungseinheit strömen zu lassen, um es zu trocknen, und
    • – das getrocknete Fluid in mindestens einer Kolonne zur Stickstoffentfernung zu destillieren, um Argon und ein zweites stickstoffangereichertes Fluid zu bilden.
  • Ein derartiges Verfahren ist in EP-A-0 509 871 be schrieben.
  • Bei einem Verfahren des oben genannten Typs ist das erste sauerstoffangereicherte Fluid beispielsweise unreiner Sauerstoff, der verwendet wird, um die Kohlevergasung zur Bildung eines Brennstoffs, der eine Gasturbine speist, sicherzustellen.
  • Derartige Anwendungen erfordern sehr große Mengen Sauerstoff.
  • Es ist folglich wünschenswert, Luftdestillationsanlagen mit sehr hohen Kapazitäten zu schaffen.
  • Es muss jedoch auch darauf geachtet werden, dass die Gesamtkosten, die mit dem Betrieb dieser Anlagen verbunden sind, gering sind.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, ein Luftdestillationsverfahren des oben genannten Typs zu schaffen, das ermöglicht, verhältnismäßig hohe Durchsätze des ersten sauerstoffangereicherten Fluids und/oder des ersten stickstoffangereicherten Fluids zu liefern, und dessen Durchführung geringe Kosten verursacht.
  • Dazu hat die Erfindung ein Verfahren des oben genannten Typs zum Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens zwei zweiteilige Destillationskolonnen und mindestens zwei Argon-Kolonnen verwendet werden, die parallel arbeiten, um Luft zu destillieren, wobei mindestens zwei argonangereicherte Fluida gebildet werden, dadurch, dass die argonangereicherten Fluida nach den zwei Argon-Kolonnen vermischt werden, und dadurch, dass mindestens ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus dem Verdichter, der Desoxidierungseinheit und der Trocknungseinheit gewählt ist, ein gemeinsames Element ist, das verwendet wird, um die vermischten Fluida gemeinsam zu verdichten oder zu desoxidieren oder zu trocknen.
  • Gemäß besonderen Ausführungsformen kann das Verfahren eines oder mehrere der folgenden Merkmale für sich allein genommen oder gemäß allen technisch möglichen Kombinationen umfassen:
    • – alle vermischten Fluida werden zu einem einzigen gemeinsamen Element geleitet, das aus der Gruppe bestehend aus dem Verdichter, der Desoxidierungseinheit und der Trocknungseinheit gewählt ist,
    • – ein gemeinsames Element ist die Desoxidierungseinheit, in welcher Wasserstoff mit den vermischten Fluida reagieren gelassen wird, um sie gemeinsam zu desoxidieren, wobei Wasser erzeugt wird,
    • – ein gemeinsames Element ist die Trocknungseinheit, durch welche die vermischten Fluida strömen gelassen werden, um sie gemeinsam zu trocknen,
    • – die Trocknungseinheit umfasst eine Adsorptionstrocknungseinrichtung,
    • – die Trocknungseinheit umfasst eine Phasentrennungseinrichtung,
    • – ein gemeinsames Element ist der Verdichter, in welchem die vermischten Fluida gemeinsam verdichtet werden,
    • – vor dem Verdichter werden die vermischten Fluida in einem gemeinsamen Wärmetauscher gemeinsam vorgewärmt,
    • – nach der Trocknungseinheit werden die getrockneten Fluida in einem gemeinsamen Wärmetauscher gemeinsam abgekühlt,
    • – das Vorwärmen der vermischten Fluida vor dem Verdichter und das Abkühlen der getrockneten Fluida nach der Trocknungseinheit erfolgen in demselben gemeinsamen Wärmetauscher,
    • – für jede zweiteilige Destillationskolonne und jede Argon-Kolonne wird eine zugeeignete Kolonne zur Stickstoffentfernung verwendet, in welcher das desoxidierte bzw. getrocknete Fluid destilliert wird.
  • Außerdem hat die Erfindung eine Luftdestillationsanlage zum Gegenstand, die Folgendes umfasst:
    • – mindestens eine zweiteilige Destillationskolonne, um Luft zu destillieren, wobei mindestens ein erstes sauerstoffangereichertes Fluid und ein erstes stickstoffangereichertes Fluid gebildet werden, wobei die zweiteilige Destillationskolonne eine Kolonne mit höherem Druck und eine Kolonne mit niedrigerem Druck umfasst,
    • – Mittel zum Abziehen eines Fluids mit hohem Argongehalt von der Kolonne mit niedrigerem Druck,
    • – mindestens eine Argon-Kolonne, um das Fluid mit hohem Argongehalt zu destillieren, wobei ein argonangereichertes Fluid und ein zweites sauerstoffangereichertes Fluid gebildet werden,
    • – mindestens einen Verdichter, um das argonangereicherte Fluid zu verdichten,
    • – mindestens eine Desoxidierungseinheit, um Wasserstoff mit dem Sauerstoff, der in dem verdichteten Fluid enthalten ist, reagieren zu lassen, um es zu desoxidieren, wobei Wasser erzeugt wird,
    • – mindestens eine Trocknungseinheit, durch welche das desoxidierte Fluid strömen gelassen wird, um es zu trocknen, und
    • – mindestens eine Kolonne zur Stickstoffentfernung, um das getrocknete Fluid zu destillieren, wobei Argon und ein zweites stickstoffangereichertes Fluid gebildet werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei zweiteilige Destillationskolonnen und mindestens zwei Argon-Kolonnen, die dafür ausgelegt sind, dass sie parallel arbeiten, umfasst, um Luft zu destillieren, wobei mindestens zwei argonangereicherte Fluida gebildet werden, dadurch, dass die Anlage Mittel zum Vermischen der argonangereicherten Fluida nach den zwei Argon-Kolonnen umfasst, und dadurch, dass mindestens ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus dem Verdichter, der Desoxidierungseinheit und der Trocknungseinheit gewählt ist, ein gemeinsames Element ist, das dafür ausgelegt ist, dass die vermischten Fluida gemeinsam verdichtet oder desoxidiert oder getrocknet werden.
  • Gemäß besonderen Ausführungsformen kann die Anlage eines oder mehrere der folgenden Merkmale für sich allein genommen oder gemäß allen technisch möglichen Kombinationen umfassen:
    • – ein gemeinsames Element ist die Desoxidierungseinheit, die dafür ausgelegt ist, Wasserstoff mit dem Sauerstoff, der in den vermischten Fluida enthaltenen ist, reagieren zu lassen, um sie zu desoxidieren, wobei Wasser erzeugt wird,
    • – ein gemeinsames Element ist die Trocknungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die vermischten Fluida durchströmen zu lassen, um sie gemeinsam zu trocknen,
    • – die Trocknungseinheit umfasst eine Adsorptionstrocknungseinrichtung,
    • – die Trocknungseinheit umfasst eine Phasentrennungseinrichtung,
    • – ein gemeinsames Element ist der Verdichter, der dafür ausgelegt ist, die vermischten Fluida gemeinsam zu verdichten,
    • – die Anlage umfasst einen gemeinsamen Wärmetauscher, der vor dem Verdichter angeordnet ist, um die vermischten Fluida gemeinsam vorzuwärmen,
    • – die Anlage umfasst einen gemeinsamen Wärmetauscher, der nach der Trocknungseinheit angeordnet ist, um die getrockneten Fluida gemeinsam abzukühlen,
    • – die Anlage umfasst denselben gemeinsamen Wärmetauscher, um die vermischten Fluida vor dem Verdichter vorzuwärmen und die vermischten und getrockneten Fluida nach der Trocknungseinheit abzukühlen,
    • – die Anlage umfasst für jede zweiteilige Destillationskolonne und jede Argon-Kolonne eine zugeeignete Kolonne zur Stickstoffentfernung, um darin das desoxidierte bzw. getrocknete Fluid zu destillieren.
  • Die Erfindung wird besser verstanden beim Lesen der folgenden Beschreibung, die lediglich als Beispiel gegeben ist und sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht, worin
  • 1 eine schematische Darstellung einer Luftdestillationsanlage gemäß einer ersten Ausführungsform ist,
  • 2 eine schematische Teilansicht einer Luftdestillationsanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist.
  • Im Folgenden sind die in Form von Prozentsätzen angegebenen Gehalte molare Gehalte.
  • 1 zeigt schematisch eine Anlage 1 zur Luftdestillation, die im Wesentlichen umfasst:
    • – zwei Luftdestillierapparate 2A und 2B, die parallel arbeiten, und
    • – einen gemeinsamen Desoxidierungs- und Trocknungsapparat 3, der an die Apparate 2A und 2B angeschlossen ist.
  • Die Apparate 2A und 2B weisen einen analogen Aufbau auf. Deshalb werden im Folgenden die Bezugszeichen, die verwendet werden, um entsprechende Elemente dieser beiden Apparate zu bezeichnen, die gleiche Bezugszahl gefolgt vom Suffix A oder vom Suffix B tragen. Aufgrund dieser Baugleichheit sind nur die wesentlichen Elemente und Verbindungen des Apparats 2B in 1 dargestellt, und nachfolgend werden nur der Aufbau und die Funktionsweise des Apparats 2A beschrieben.
  • Der Destillierapparat 2A umfasst im Wesentlichen:
    • – eine zweiteilige Destillationskolonne 6A, die ihrerseits eine Kolonne mit höherem Druck 8A, eine Kolonne mit niedrigerem Druck 10A und einen Verdampfer/Kondensator 12A, um eine Wärmetauschbeziehung zwischen dem Kopf der Kolonne 8A und dem Sumpf der Kolonne 10A herzustellen, umfasst,
    • – eine erste Hilfsdestillationskolonne 14A, meist Argon-Kolonne genannt, wobei diese Kolonne 14A mit einem Verdampfer/Kondensator-Aufsatz 16A ausgerüstet ist,
    • – eine zweite Hilfskolonne 18A, meist Kolonne zur Stickstoffentfernung genannt, wobei diese Kolonne mit einem Sumpf-Verdampfer 20A und einem Verdampfer/Kondensator-Aufsatz 22A ausgerüstet ist,
    • – einen Luftverdichter 24A,
    • – eine Einheit 26A zur Luftreinigung durch Adsorption, und
    • – einen Hauptwärmetauscher 28A sowie zwei Hilfswärmetauscher 30A und 32A.
  • Die zu destillierende Luft wird mittels des Verdichters 24A verdichtet, mittels der Einheit 26A gereinigt, mittels des Hauptwärmetauschers 28A bis in die Nähe ihres Taupunkts abgekühlt und dann in den Sumpf der Kolonne 8A geleitet.
  • „Sauerstoffreiche Flüssigkeit" LR (Luft mit einem hohen Sauerstoffgehalt), aus dem Sumpf der Kolonne 8A abgezogen, wird im Hilfswärmetauscher 30A unterkühlt, dann in zwei Ströme geteilt. Ein erster dieser Ströme wird in einem Ventil 34A entspannt, dann in eine erste Zwischenstufe der Kolonne 10A geleitet.
  • Der zweite Strom der sauerstoffreichen Flüssigkeit LR wird zum Verdampfer/Kondensator 16A der Argon-Kolonne 14A geschickt, wo er verdampft wird. Diese verdampfte sauerstoffreiche Flüssigkeit LR wird in eine zweite Zwischenstufe der Kolonne mit niedrigerem Druck 10A zurückgeschickt. Diese zweite Zwischenstufe ist unter der ersten Zwischenstufe angeordnet.
  • Unreiner (oder Rückstands-) Stickstoff NR wird am Kopf der Kolonne mit niedrigerem Druck, 10A, entnommen, dann zuerst beim Durchströmen des Hilfswärmetauschers 30A und anschließend beim Durchströmen des Hauptwärmetauschers 28A wieder erwärmt.
  • Am Kopf der Kolonne 8A entnommene „sauerstoffarme Flüssigkeit" LP (nahezu reiner Stickstoff) wird in zwei Ströme geteilt, wovon ein erster im Hilfswärmetauscher 30A unterkühlt, dann im Ventil 36A entspannt und schließlich in den oberen Teil der Kolonne mit niedrigerem Druck, 10A, geleitet wird.
  • Der zweite Strom sauerstoffarme Flüssigkeit LP wird zum Verdampfer/Kondensator-Aufsatz 22A der Kolonne zur Stickstoffentfernung, 18A, geschickt, wo er verdampft wird. Die sauerstoffarme Flüssigkeit LP, die verdampft ist und aus dem Verdampfer/Kondensator 22A kommt, wird vor dem Wärmetauscher 30A mit dem unreinen Stickstoff NR vermischt.
  • Aus dem Sumpf der Kolonne mit niedrigerem Druck, 10A, wird gasförmiger Sauerstoff OG abgezogen, dann beim Durchströmen des Hauptwärmetauschers 28A wieder erwärmt, an dessen Auslass er durch eine Produktleitung 38A als ein erstes Destillationsprodukt geliefert wird. Es kann sich beispielsweise um reinen Sauerstoff handeln, d.h. Sauerstoff mit einer Reinheit im Bereich zwischen 99 und 99,8 %.
  • Ein Gas, das hauptsächlich Sauerstoff und Argon enthält, wird durch eine Leitung 39A aus einer dritten Zwischenstufe der Kolonne mit niedrigerem Druck, 10A, abgezogen. Diese dritte Zwischenstufe, die sich unterhalb der zweiten Zwischenstufe befindet, entspricht herkömmlich dem „Argonbauch", den das Profil der Zusammensetzung bezüglich des Argons in dem Gasgemisch im Inneren der Kolonne 10A bildet. So enthält das abgezogene Gas beispielsweise ungefähr 90 % Sauerstoff, 10 % Argon und weniger als 2000 ppm Stickstoff. Es handelt sich folglich um ein Gas mit hohem Argongehalt – verglichen mit der Luft, die nur ungefähr 0,9 % Argon enthält.
  • Dieses Gas mit hohem Argongehalt wird in den Sumpf der Argonkolonne 14A geleitet. Diese Kolonne 14A stellt die Destillation dieses Gases sicher und erzeugt im Sumpf eine hauptsächlich aus Sauerstoff bestehende Flüssigkeit, die durch eine Leitung 40A zur dritten Zwischenstufe der Kolonne mit niedrigerem Druck, 10A, zurückgeschickt wird. Die Kolonne 14A erzeugt im Kopf ein argonangereichertes Gas, das überwiegend Argon, typisch 95 %, Stickstoff, typisch 3 %, und Sauerstoff, typisch 2 %, enthält.
  • Der Rückfluss in die Kolonne 14A ist durch Kondensieren des Kopfgases im Verdampfer/Kondensator 16A und anschließend Zurückschicken dieses Gaskondensats in die Kolonne 14A sichergestellt. Diese Kondensation ist durch Verdampfen eines Teils der zuvor unterkühlten sauerstoffreichen Flüssigkeit LR sichergestellt, wie zuvor beschrieben worden ist.
  • Das aus der Argon-Kolonne 14A kommende, mit Argon angereicherte Gas wird im Hilfswärmetauscher 32A wieder erwärmt, dann an einem Punkt 41 mit aus der Argon-Kolonne 14B kommendem, mit Argon angereichertem Gas, das zuvor im Hilfswärmetauscher 32B wieder erwärmt worden ist, gemischt.
  • Die zwei auf diese Weise vermischten Gase bilden dann einen einzigen Strom, der in den Desoxidierungs- und Trocknungsapparat 3 geleitet wird.
  • Dieser Apparat 3 umfasst im Wesentlichen hintereinander geschaltet:
    • – einen Verdichter 42,
    • – eine Kühlpartie 44,
    • – eine Desoxidierungseinheit 46,
    • – eine Kühlpartie 48,
    • – eine Trocknungseinheit 50, die eine Phasentrennungseinrichtung 51 und eine Adsorptionstrocknungseinrichtung 52 umfasst.
  • Das Gasgemisch wird vom Verdichter 42 verdichtet, dann in der Partie 44 abgekühlt. Mit Hilfe einer einzigen Leitung 54 wird dann Wasserstoff zu dem verdichteten und abgekühlten Gemisch gemischt, bevor dieses in die Desoxidierungseinheit 46 eingebracht wird.
  • Diese Desoxidierungseinheit 46 umfasst einen Chemiereaktor in Form eines metallischen Behälters, der ein Katalysatorbett enthält. Der in dem verdichteten und abgekühlten Gemisch enthaltene Sauerstoff reagiert mit dem zugemischten Wasserstoff, wobei Wasser gebildet wird.
  • Das auf diese Weise desoxidierte und Wasser enthaltende Gemisch wird anschließend in der Partie 48 abgekühlt, dann in die Trennungseinrichtung 51 geschickt, die beispielsweise ein Trenntank ist, wo das in dem Gemisch enthaltene Wasser in flüssiger Form entfernt wird. Das aus der Trennungseinrichtung 51 kommende Gas wird dann zu der Adsorptionstrocknungseinrichtung 52 geschickt, die üblicherweise mit Tonerde gefüllte Flaschen umfasst, die parallel zur Trennungseinrichtung 51 angeschlossen sind. Der einzige Gasstrom, der aus der Trennungseinrichtung 51 kommt, wird abwechselnd zu der einen oder der anderen der Flaschen geschickt, wobei die Flasche, in welcher der Strom nicht zirkuliert, in der Regenerierungsphase ist. Der aus der Einheit 50 kommende einzige Gasstrom enthält folglich im Wesentlichen Argon und Stickstoff, da der Sauerstoff und das Wasser entfernt worden sind.
  • Dieses Gas verlässt den Apparat 3, wird dann an einem Punkt 54 in zwei Ströme geteilt, wovon der erste zum Destillierapparat 2A geschickt wird und der zweite zum Destillierapparat 2B geschickt wird. Es wird fest gehalten, dass der Durchsatz des Stroms, der zum Apparat 2A bzw. 2B geschickt wird, im Wesentlichen gleich dem aus der Kolonne 14A bzw. 14B über das entsprechende angereicherte Gas abgezogenen Argon- und Sauerstoffdurchsatz ist.
  • Der zum Apparat 2A zurückgeschickte Gasstrom wird im Wärmetauscher 32A abgekühlt, dann im Sumpf-Verdampfer 20A der Kolonne zur Stickstoffentfernung, 18A, kondensiert. Die auf diese Weise erhaltene Flüssigkeit wird in einem Ventil 56A entspannt und schließlich in eine Zwischenstufe der Kolonne 18A geleitet. Die oben erwähnte Kondensation stellt das Verdampfen der Sumpfflüssigkeit der Kolonne zur Stickstoffentfernung 18A mittels des Verdampfers 20A sicher. Der Rückfluss in die Kolonne 18A ist durch die Kondensation ihres Kopfgases im Verdampfer/Kondensator 22A sichergestellt. Diese Kondensation ist durch das Verdampfen eines Teils der sauerstoffarmen Flüssigkeit LP, wie zuvor beschrieben, sichergestellt.
  • Die Kolonne 18A erzeugt im Kopf ein überwiegend Stickstoff enthaltendes Gas, das durch eine Leitung 57A geleitet wird, um mit der vom Verdampfer/Kondensator 22A verdampften Flüssigkeit vermischt zu werden, bevor diese verdampfte Flüssigkeit LP mit dem unreinen Stickstoff NR vermischt wird.
  • Eine Leitung 58 ermöglicht, reines, flüssiges Argon aus dem Sumpf der Kolonne zur Stickstoffentfernung, 18A, abzuziehen. Typisch enthält dieses Argon zwischen 1 und 10 ppm Sauerstoff und/oder Stickstoff.
  • Die Leitungen 58A und 58B sind an eine gemeinsame Produktleitung 60 angeschlossen, um die zwei Flüssigkeiten, die aus den Kolonnen 18A und 18B abgezogen worden sind, zu mischen und das Argon als zweites Produkt der Destillation zu gewinnen.
  • Die parallele Nutzung der beiden zweiteiligen Kolonnen 6A und 6B in der Anlage 1 ermöglicht, einen hohen Mengendurchsatz gasförmigen Sauerstoffs OG zu erzeugen.
  • Außerdem ermöglicht die Verwendung einer Kolonne zur Stickstoffentfernung, 18A, vor allem jedoch einer Argon-Kolonne 14A, die jeder zweifachen Destillationskolonne 6A und 6B zugeeignet sind, die Regelungsprobleme des Betriebs jeder dieser Kolonnen einzuschränken. Insbesondere erweist sich diese Regelung als viel einfacher und preiswerter, als wenn eine einzige Argon-Kolonne und/oder eine einzige Kolonne zur Stickstoffentfernung gemeinsam für die beiden zweiteiligen Destillationskolonnen 6A und 6B verwendet worden wären.
  • Es ist anzumerken, dass (nicht gezeigte) steuerbare Ventile insbesondere vor und hinter dem Mischungspunkt 41 und dem Teilungspunkt 54 vorgesehen sind, um sicherzustellen, dass die Kolonnen 14 und 18 tatsächlich als zugeeignete Kolonnen arbeiten. Diese Ventile ermöglichen sicherzustellen, dass die Durchsätze der Fluida, welche die Kolonnen 14 und 18 speisen und von diesen abgezogen werden, derart sind, dass die Betriebsweisen der Apparate 2A und 2B im Wesentlichen die gleichen sind, als wenn sie jeweils einzeln betrieben werden würden.
  • Da der Apparat 3 den beiden Luftdestillierapparaten 2A und 2B gemeinsam ist, sind folglich die entsprechenden Investitionskosten verringert.
  • So hat das mittels der Anlage 1 umgesetzte Verfahren insgesamt Investitionen und Regelungskosten, die verhältnismäßig niedrig sind, zur Folge.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die durch 2 veranschaulicht ist, sind die Hilfswärmetauscher 32A und 32B durch einen gemeinsamen Wärmetauscher 32 ersetzt, der zum Apparat 3 gehört. Der Wärmetauscher 32 befindet sich vor dem Mischungspunkt 41 und hinter dem Teilungspunkt 54.
  • Dieser Wärmetauscher 32 wird einerseits von den aus den Argon-Kolonnen 14A und 14B kommenden angereicherten Gasen, die vermischt worden sind, um einen einzigen Strom zu bilden, und andererseits von dem einzigen Strom desoxidierten und getrockneten Gases, der aus der Trocknungseinheit 50 kommt, durchströmt.
  • Diese zweite Ausführungsform ermöglicht, die erforderlichen Investitionen noch weiter zu verringern.
  • Gemäß weiterer, nicht gezeigter Ausführungsformen können der Verdichter 42, die Kühlpartien 44 und 48, die Desoxidierungseinheit 46, die Phasentrennungseinrichtung 51 bzw. die Einrichtung 52 durch zwei entsprechende Elemente ersetzt werden, wovon das eine dem Apparat 2A zugeeignet ist und das andere dem Apparat 2B. Es ist jedoch darauf zu achten, dass mindestens ein gemeinsamer Verdichter 42 oder eine gemeinsame Desoxidierungseinheit 46 oder eine gemeinsame Trocknungseinheit 50 verwendet wird. Es versteht sich, dass dieses Ausführungsformen jedoch zu einem Verfahren führen, dessen Gesamtkosten der Umsetzung höher als bei dem Verfahren von 1 und 2 sind.

Claims (20)

  1. Luftdestillationsverfahren des Typs, der die folgenden Schritte umfasst: – Destillieren von Luft in mindestens einer zweiteiligen Destillationskolonne (6A, 6B), um mindestens ein erstes sauerstoffangereichertes Fluid (OG) und ein erstes stickstoffangereichertes Fluid (NR) zu bilden, wobei die zweiteilige Destillationskolonne eine Kolonne mit höherem Druck (8A, 8B) und eine Kolonne mit niedrigerem Druck (10A, 10B) umfasst, – Abziehen eines Fluids mit hohem Argongehalt (O/Ar) von der Kolonne mit niedrigerem Druck (10A, 10B), – Destillieren des Fluids mit hohem Argongehalt in mindestens einer Argon-Kolonne (14A, 14B), um ein argonangereichertes Fluid (Ar/N/O) und ein zweites sauerstoffangereichertes Fluid (40A) zu bilden, – Verdichten des argonangereicherten Fluids in mindestens einem Verdichter (42), – Reagierenlassen, in mindestens einer Desoxidierungseinheit (46), von Wasserstoff mit dem Sauerstoff, der in dem verdichteten Fluid enthalten ist, um es zu desoxidieren, wobei Wasser erzeugt wird, – Strömenlassen des desoxidierten Fluids durch mindestens eine Trocknungseinheit (50), um es zu trocknen, und – Destillieren des getrockneten Fluids in mindestens einer Kolonne zur Stickstoffentfernung (18A, 18B), um Argon (Ar) und ein zweites stickstoffangereichertes Fluid (57A) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei zweiteilige Destillationskolonnen (6A, 6B) und mindestens zwei Argon-Kolonnen (14A, 14B) verwendet werden, die parallel arbeiten, um Luft zu destillieren, wobei mindestens zwei argonangereicherte Fluida (Ar/N/O) gebildet werden, dadurch, dass die argonangereicherten Fluida nach den zwei Argon-Kolonnen (14A, 14B) vermischt werden, und dadurch, dass mindestens ein Element (42, 46, 50), das aus der Gruppe bestehend aus dem Verdichter, der Desoxidierungseinheit und der Trocknungseinheit gewählt ist, ein gemeinsames Element ist, das verwendet wird, um die vermischten Fluida gemeinsam zu verdichten oder zu desoxidieren oder zu trocknen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Element die Desoxidierungseinheit (46) ist, in welcher Wasserstoff mit den vermischten Fluida reagieren gelassen wird, um sie gemeinsam zu desoxidieren, wobei Wasser erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Element die Trocknungseinheit (50) ist, durch welche die vermisch ten Fluida strömen gelassen werden, um sie gemeinsam zu trocknen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinheit (50) eine Adsorptionstrocknungseinrichtung (52) umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinheit (50) eine Phasentrennungseinrichtung (51) umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Element der Verdichter (42) ist, in welchem die vermischten Fluida gemeinsam verdichtet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verdichter (42) die vermischten Fluida in einem gemeinsamen Wärmetauscher (32) gemeinsam vorgewärmt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Trocknungseinheit (50) die getrockneten Fluida in einem gemeinsamen Wärmetauscher (32) gemeinsam abgekühlt werden.
  9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärmen der vermischten Fluida vor dem Verdichter (42) und das Abkühlen der getrockneten Fluida nach der Trocknungseinheit (50) in demselben gemeinsamen Wärmetauscher (32) erfolgen.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede zweiteilige Destillationskolonne (6A, 6B) und jede Argon-Kolonne (14A, 14B) eine zugeeignete Kolonne zur Stickstoffentfernung (18A, 18B) verwendet wird, in welcher das desoxidierte bzw. getrocknete Fluid destilliert wird.
  11. Luftdestillationsanlage (1), die Folgendes umfasst – mindestens eine zweiteilige Destillationskolonne (6A, 6B), um Luft zu destillieren, wobei mindestens ein erstes sauerstoffangereichertes Fluid (OG) und ein erstes stickstoffangereichertes Fluid (NR) gebildet werden, wobei die zweiteilige Destillationskolonne eine Kolonne mit höherem Druck (8A, 8B) und eine Kolonne mit niedrigerem Druck (10A, 10B) umfasst, – Mittel (39A) zum Abziehen eines Fluids mit hohem Argongehalt (O/Ar) von der Kolonne mit niedrigerem Druck (10A, 10B), – mindestens eine Argon-Kolonne (14A, 14B), um das Fluid mit hohem Argongehalt (O/Ar) zu destillieren, wobei ein argonangereichertes Fluid (Ar/N/O) und ein zweites sauerstoffangereichertes Fluid (40A) gebildet werden, – mindestens einen Verdichter (42), um das argonangereicherte Fluid zu verdichten, – mindestens eine Desoxidierungseinheit (46), um Wasserstoff mit dem Sauerstoff, der in dem verdichteten Fluid enthalten ist, reagieren zu lassen, um es zu desoxidieren, wobei Wasser erzeugt wird, – mindestens eine Trocknungseinheit (50), durch welche das desoxidierte Fluid strömen gelassen wird, um es zu trocknen, und – mindestens eine Kolonne zur Stickstoffentfernung (18A, 18B), um das getrocknete Fluid zu destillieren, wobei Argon (Ar) und ein zweites stickstoffangereichertes Fluid (57A) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei zweiteilige Destillationskolonnen (6A, 6B) und mindestens zwei Argon-Kolonnen (14A, 14B), die dafür ausgelegt sind, dass sie parallel arbeiten, umfasst, um Luft zu destillieren, wobei mindestens zwei argonangereicherte Fluida (Ar/N/O) gebildet werden, dadurch, dass die Anlage Mittel (41) zum Vermischen der argonangereicherten Fluida nach den zwei Argon-Kolonnen (14A, 14B) umfasst, und dadurch, dass mindestens ein Element (42, 46, 50), das aus der Gruppe bestehend aus dem Verdichter, der Desoxidierungseinheit und der Trocknungseinheit gewählt ist, ein gemeinsames Element ist, das dafür ausgelegt ist, dass die vermischten Fluida gemeinsam verdichtet oder desoxidiert oder getrocknet werden.
  12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Element die Desoxidierungseinheit (46) ist, die dafür ausgelegt ist, Wasserstoff mit dem Sauerstoff, der in den vermischten Fluida enthaltenen ist, reagieren zu lassen, um sie zu desoxidieren, wobei Wasser erzeugt wird.
  13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Element die Trocknungseinheit (50) ist, die dafür ausgelegt ist, die vermischten Fluida durchströmen zu lassen, um sie gemeinsam zu trocknen.
  14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinheit (50) eine Adsorptionstrocknungseinrichtung (52) umfasst.
  15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinheit (50) eine Phasentrennungseinrichtung (51) umfasst.
  16. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Element der Verdichter (42) ist, der dafür ausgelegt ist, die vermischten Fluida gemeinsam zu verdichten.
  17. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen gemeinsamen Wärmetauscher (32) umfasst, der vor dem Verdichter (42) angeordnet ist, um die vermischten Fluida gemeinsam vorzuwärmen.
  18. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen gemeinsamen Wärmetauscher (32) umfasst, der nach der Trocknungseinheit (50) angeordnet ist, um die getrockneten Fluida gemeinsam abzukühlen.
  19. Anlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie denselben gemeinsamen Wärmetauscher (32) umfasst, um die vermischten Fluida (Ar/N/O) vor dem Verdichter (42) vorzuwärmen und die vermischten und getrockneten Fluida nach der Trocknungseinheit (50) abzukühlen.
  20. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie für jede zweiteilige Destillationskolonne (6A, 6B) und jede Argon-Kolonne (14A, 14B) eine zugeeignete Kolonne zur Stickstoffentfernung (18A, 18B) umfasst, um darin das desoxidierte bzw. getrocknete Fluid zu destillieren.
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