DE69727648T2

DE69727648T2 - Verfahren und Anlage zur Lieferung eines Luftgases in variablen Mengen

Info

Publication number: DE69727648T2
Application number: DE69727648T
Authority: DE
Inventors: Alain Guillard; Patrick Le Bot
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: KR100474464B1; ZA9711131B; CN1190726A; FR2757282B1; AR008937A1; KR19980063916A; CA2224742A1; CN1130538C; DE69727648D1; BR9705641A; PL323709A1; JPH10259990A; FR2757282A1; EP0848220B1; US5941098A; EP0848220A1; ES2216119T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um einer Abnehmerleitung während eines Zeitraums eine variable angeforderte Menge eines Bestandteils von Luft zuzuführen, wie in der Präambel von Anspruch 1 definiert und aus dem Dokument GB-A-1 172 934 bekannt.
Die Drücke, von denen hier die Rede ist, sind absolute Drücke, und die Mengen sind Molmengen.
Bei bestimmten industriellen Aktivitäten wie zum Beispiel Eisen- und Stahlerzeugung in Lichtbogenöfen oder beim Dichtpolen wird Sauerstoff im "Batch" verwendet, mit bedeutenden Mengenabweichungen und durchschnittlich hohen Drücken (im Bereich von ein paar Bar bis zu etwa zwanzig Bar). Verschiedene Lösungen werden traditionell verwendet, um die Gasentwicklung der Menge zu verfolgen.
Zum Beispiel beschreibt die Patentschrift EP-A-0 422 974 auf Namen der Antragstellerin ein Verfahren „mit Wippe" für die Herstellung von gasförmigem Sauerstoff mit variabler Menge. Der angeforderte Sauerstoff wird aus einem Tank abgezogen, durch Pumpen auf den Arbeitsdruck gebracht und durch Kondensation einer variablen zu destillierenden Luftmenge verdampft.
In diesem bekannten Verfahren ist es leicht zu zeigen, dass, um die Zuführ- und Entnahmemengen der Destillationsvorrichtung aufrechtzuerhalten, es erforderlich ist, die eintretende Luftmenge in der gleichen Richtung zu variieren wie die Abweichungen des Sauerstoffverbrauchs. Wenn Sauerstoff unter Druck produziert wird, wird die Luft, die man zum Verdampfen des flüssigen Sauerstoffs kondensiert, durch eine zusätzliche Überdruckvorrichtung auf einen Überdruck gebracht, und wenn die Sauerstoffanforderung variiert, man sowohl die unter Überdruck stehende Menge als auch die durch den Hauptkompressor komprimierte Menge erheblich variieren muss.
Folglich sind in diesen bekannten Verfahren der Kompressor und eventuell auch die Überdruckvorrichtung in Bezug auf die zu produzierende Sauerstoffmenge erheblich überdimensioniert. Außerdem arbeiten Sie den größten Teil der Zeit mit Mengen, die stark von ihren Nennmengen abweichen. Dazu kommt, dass die gute Funktionsweise der Wippe die ständige Anwesenheit von zwei Flüssigkeitstanks voraussetzt.
Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, zu produzierendes Gas in Gasform in einer Hilfskapazität oder einem "Puffer" bei einem Druck über dem Produktionsdruck zu lagern. Diese Lösung ist jedoch nicht zufrieden stellend, weil sie die Bereitstellung von sehr groß dimensionierten Puffern erfordert, um lang anhaltende Verbrauchsspitzen aufzufangen. Außerdem kostet die Produktion der Gesamtmenge Gas auf dem Druck des Puffers viel Energie.
GB-A-1 172 934, veröffentlicht 1969, beschreibt die Lagerung eines nicht benötigten Teils der Menge einer Flüssigkeit, die teilweise gasförmig bei Tiefsttemperatur von einem ASU kommt.
Ziel der Erfindung ist es, die Zuführung von Luftgas mit variabler Menge unter besonders effizienten und wirtschaftlichen Bedingungen zu ermöglichen.
Zu diesem Zweck zielt die Erfindung auf ein Verfahren nach Anspruch 1 ab.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann eines oder mehrere der folgenden Kennzeichen aufweisen:

– man zieht die Gesamtmenge in flüssiger Form von der Destillationsvorrichtung ab, und man komprimiert sie in dieser Form durch Pumpen vor dem Ver dampfen;
– man bringt eine erste Flüssigkeitsmenge mit Hilfe einer ersten Pumpe auf den Arbeitsdruck, man bringt die für die Pufferkapazität bestimmte Menge mit Hilfe einer zweiten Pumpe auf den Arbeitsdruck, und man verdampft jeden Flüssigkeitsstrom unter seinem Pumpdruck;
– man bringt die Gesamtmenge mittels einer einzigen Pumpe auf den Arbeitsdruck, man verdampft diese Flüssigkeit, und man bringt den Anteil des so erhaltenen Gases, der für die Pufferkapazität bestimmt ist, auf den hohen Druck;
– man bringt die Gesamtmenge mittels einer einzigen Pumpe auf den hohen Druck, man entlastet einen Anteil dieser Gesamtmenge auf den Arbeitsdruck, und man verdampft die zwei Ströme jeweils unter dem eigenen Druck;
– man zieht in flüssiger Form von der Destillationsvorrichtung eine erste Menge ab, man komprimiert sie durch Pumpen, und man verdampft sie unter diesem Druck; und man zieht in Gasform von der Destillationsvorrichtung den Rest der Gesamtmenge ab, und man komprimiert sie in dieser Form;
– man zieht die Gesamtmenge in Gasform von der Destillationsvorrichtung ab, man komprimiert bei Arbeitsdruck einen Anteil dieses Gases, und man komprimiert bei dem hohen Druck die zusätzliche Menge, die für die Pufferkapazität bestimmt ist;
– man komprimiert jede Menge unabhängig, ausgehend von dem Abziehungsdruck von der Destillationsvorrichtung;
– man komprimiert die Gesamtmenge bei Arbeitsdruck, und man komprimiert einen Anteil dieser ersten Menge vom Arbeitsdruck bei dem hohen Druck.

Die Erfindung hat ebenfalls eine Anlage nach Anspruch 10 zum Ziel.
Gemäß verschiedenen optionalen Kennzeichen dieser Anlage:

– umfassen die ersten Mittel eine erste Pumpe und erste Verdampfungsmittel, und die zweiten Mittel umfassen eine zweite Pumpe und zweite Verdampfungsmittel;
– umfassen die ersten Mittel eine Pumpe und Verdampfungsmittel, und die zweiten Mittel umfassen einen Kompressor, dessen Ansaugung am Ausgang der Verdampfungsmittel ausgeführt ist;
– umfassen die ersten Mittel eine Pumpe, ein Druckminderventil und erste Verdampfungsmittel, und die zweiten Mittel umfassen zweite Verdampfungsmittel, die mit der Druckseite der Pumpe verbunden sind;
– umfassen die ersten Mittel einen Kompressor, dessen Ansaugung an eine Gasabzugsstelle der Destillationsvorrichtung angeschlossen ist, und die zweiten Mittel umfassen eine Pumpe und Verdampfungsmittel, die mit der Druckseite dieser Pumpe verbunden sind;
– umfassen die ersten und die zweiten Mittel jeweils einen Kompressor, deren Ansaugungen parallel an eine Abzugsstelle der Destillationsvorrichtung angeschlossen sind;
– umfassen die ersten Mittel einen ersten Kompressor, dessen Ansaugung an eine Gasabzugsstelle der Destillationsvorrichtung angeschlossen ist, und die zweiten Mittel umfassen einen zweiten Kompressor, dessen Ansaugung mit der Druckseite des ersten Kompressors verbunden ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben, in denen:
1 das Verfahren der Erfindung anhand von vier Diagrammen (a) bis (d) darstellt;
2 schematisch eine Anlage gemäß der Erfindung darstellt;
3 dieselbe Anlage detaillierter darstellt;
4 ein dieser Anlage entsprechendes Wärmetauschdiagramm darstellt, mit den Temperaturen (in °C) in Abszissen und den getauschten Wärmemengen in Ordinaten;
die 5 und 6 analoge Ansichten der 2 sind, jeweils bezogen auf zwei Varianten der Anlage;
7 eine analoge Ansicht zur 2 einer anderen Variante der Anlage ist;
8 eine analoge Ansicht zur 3 entsprechend der Anlage aus 7 ist;
die 9 und 10 einerseits und 11 und 12 andererseits zwei andere Ausführungsformen der Anlage in analoger Weise zu 2 bzw. 3 darstellen.
1(a) veranschaulicht eine vereinfachte Kurve der Sauerstoffanforderung unter einem Arbeitsdruck P während eines Zeitraums, der sich von einer Zeit t = 0 bis zu einer Zeit T erstreckt. Im Folgenden wird vorausgesetzt, dass der Druck P konstant und gleich 16 Bar ist, aber es ist klar, dass dieser Druck P auch um einen Durchschnittswert schwanken kann.
Die variable Sauerstoffanforderung ist beispielsweise die einer Hüttenanlage mit Lichtbogenöfen und umfasst sechs aufeinander folgende Zeitintervalle:

– von t = 0 bis t1, die angeforderte Menge ist Null;
– von t1 bis t2, die angeforderte Menge ist D1;
– von t2 bis t3, die angeforderte Menge ist D2 > D1;
– von t3 bis t4, die angeforderte Menge ist D3 > D2;
– von t4 bis t5, die angeforderte Menge ist D4 < D1, und von t5 bis T, die angeforderte Menge ist Null.

Man hat außerdem die Nennmenge der Anlage zur Produktion von Sauerstoff mit DN bezeichnet. Diese Menge DN ist gleich D1 in diesem Beispiel, kann aber abweichend davon höher als dieser Wert sein, wenn die Anlage dazu dient, auch andere Abnehmer mit Sauerstoff zu versorgen.
1(b) stellt die Produktion d1 von Sauerstoff bei 16 Bar durch die Anlage dar. Diese Produktion variiert wie folgt:

– von t = 0 bis t1: d1 = 0
– von t1 bis t4, d. h., wenn die Sauerstoffanforderung über oder gleich D1 ist: d1 = D1;
– von t4 bis t5, d. h., wenn die Sauerstoffanforderung über 0 aber unter D1 ist: d1 = D4;
– von t5 bis T: d1 = 0.

1(c) stellt die Produktion d2 von Sauerstoff bei einem hohen Druck P1 dar, der deutlich höher ist als 16 Bar, typischerweise im Bereich von 30 Bar:

– von t = 0 bis t1: d2 = D1;
– von t1 bis t4: d2 = 0;
– von t4 bis t5: d2 = D1 – D4;
– von t5 bis T: d2 = D1.

Man sieht also, dass man über den gesamten Zeitraum 0, T ständig d1 + d2 = D1 hat, die konstante Menge, die als „Gesamtmenge" an Sauerstoff im Hinblick auf die betreffende Anwendung hat.
Die Menge d1 wird direkt der Nutzer- oder Abnehmerleitung zugeführt, während die Menge d2 einer Pufferkapazität oder einem Puffer zugeführt wird.
Wenn die angeforderte Menge D höher ist als D1, d. h., von t2 bis t4, wird die zusätzliche Menge d3 = D – D1 aus der Pufferkapazität abgezogen, auf den Arbeitsdruck entspannt und der Abnehmerleitung zugeführt. Diese Menge d3 ist in Diagramm (d) dargestellt.
So wird die Sauerstoffanforderung geliefert:

– von t1 bis t2 und von t4 bis t5, ausschließlich durch die Produktion von Sauerstoff unter 16 Bar, und
– von t2 bis t4, teilweise durch diese Produktion unter 16 Bar und teilweise durch den aus der Pufferkapazität abgezogenen und entspannten Sauerstoff.

2, 3 und 5 bis 11 stellen mehrere verschiedene Anlagen dar, die zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignet sind.
2 und 3 beziehen sich auf eine Anlage ähnlich der in 1 von US-A-5 329 776 dargestellten, die sich von dieser nur durch das Hinzufügen einer zusätzlichen Leitung 35 zum Abziehen von flüssigem Sauerstoff, einer zusätzlichen Pumpe 36, angepasst zum Transport dieses flüssigen Sauerstoffs bei dem vorgenannten Druck P, zusätzlichen Durchführungen 37 der Wärmetauschleitung, um den Sauerstoff zu verdampfen und ungefähr auf Raumtemperatur wieder zu erwärmen, eines Puffers 38 zum Speichern des von Pumpkreislauf 12-Durchgängen 17 kommenden Sauerstoffs, eines Druckreglers 138, der stromaufwärts von diesem Puffer angeordnet ist, und einer Leitung 39, versehen mit einem Druckminderventil 40, die diesen Puffer mit der Abnehmerleitung 15 verbindet.
Also umfasst, wie in der vorgenannten Patentschrift US-A-5 329 776 beschrieben, die in 3 dargestellte Luftdestillationsanlage im Wesentlichen: einen Luftkompressor 1; eine Reinigungsvorrichtung 2 der durch Adsorption zu Wasser und CO₂ komprimierten Luft, wobei diese Vorrichtung zwei Adsorptionsflaschen 2A, 2B umfasst, von denen eine in Adsorption funktioniert, während die andere sich in Regenerierung befindet; eine Gruppe Turbine-Überdruckvorrichtung 3, umfassend eine Druckminderungsturbine 4 und eine Überdruckvorrichtung 5, deren Wellen gekoppelt sind; einen Wärmetauscher 6, der die Wärmetauschleitung der Anlage darstellt; eine Doppeldestillationskolonne 7, umfassende eine Durchschnittsdruckkolonne 8, auf die eine Niederdruckkolonne 9 aufgesetzt ist, mit einem Verdampfer-Kompressor 10, der den Dampf (Stickstoff) am Beginn der Kolonne 8 in Wärmetauschbeziehung mit der Wannenflüssigkeit (Sauerstoff) der Kolonne 9 bringt; einen Tank 11 für flüssigen Sauerstoff, dessen Boden mit einer Pumpe 12 für flüssigen Sauerstoff verbunden ist; und einen Tank 13 für flüssigen Stickstoff, dessen Boden mit einer Pumpe 14 für flüssigen Stickstoff verbunden ist.
Diese Anlage dient dazu, über eine Nutzerleitung 15 gasförmigen Sauerstoff unter dem Arbeitsdruck P zu liefern.
Dazu wird der flüssige Sauerstoff, der aus der Wanne der Kolonne 9 über eine Leitung 16 abgezogen und in dem Tank 11 gespeichert wurde, bei hohem Druck P1 (30 Bar) durch die Pumpe 12 in flüssigen Zustand gebracht, anschließend verdampft und wiedererwärmt unter diesem hohen Druck in den Durchgängen 17 des Tauschers 6, unter den Bedingungen von 1(c), und dem Puffer 38 zugeführt. Unter den Bedingungen von 1(d) wird dieser Sauerstoff in 40 entspannt und über die Leitung 39 der Leitung 15 zugeführt.
Die erforderliche Wärme für dieses Verdampfen und Wiedererwärmen sowie zum Wiedererwärmen und eventuellen Verdampfen anderer aus der Doppelkolonne abgezogener Flüssigkeiten wird durch die zu destillierende Luft geliefert, und zwar unter folgenden Bedingungen.
Die gesamte zu destillierende Luft wird durch den Kompressor 1 auf einen ersten hohen Druck, der deutlich über dem durchschnittlichen Arbeitsdruck der Kolonne 8 liegt, komprimiert. Dann wird Luft, die in 18 vorgekühlt und in 19 auf ungefähr Raumtemperatur abgekühlt wurde, in einer, beispielsweise 2A, der Adsorptionsflaschen gereinigt und in ihrer Gesamtheit durch die Überdruckvorrichtung 5, die durch die Turbine 4 angetrieben wird, auf Überdruck gebracht.
Die Luft wird nun am warmen Ende von Tauscher 6 eingeführt und in ihrer Gesamtheit auf eine Zwischentemperatur abgekühlt. Bei dieser Temperatur setzt ein Teil der Luft seine Abkühlung fort und wird in Durchgängen 20 des Tauschers verflüssigt, wird anschließend in einem Druckminderventil 21 auf den niederen Druck entspannt und auf einem Zwischenniveau in die Kolonne 9 eingeführt. Der Rest der Luft wird in der Turbine 4 über eine Leitung 22 unten an der Kolonne 8 auf den Durchschnittsdruck entspannt.
Im Übrigen erkennt man auf 3 die üblichen Leitungen von Doppelkolonnenanlagen, wobei die dargestellte vom so genannten „Minaretttyp" ist, das heißt, mit Stickstoffproduktion unter dem niederen Druck: die Einspritzleitungen 23 bis 25 in der Kolonne 9 mit zunehmenden Niveaus, entspannte „reiche Flüssigkeit" (mit Sauerstoff angereicherte Luft), entspannte „minderwertige arme Flüssigkeit" (unreiner Stickstoff) und entspannte "hochwertige arme Flüssigkeit" (praktisch reiner Stickstoff), wobei diese drei Flüssigkeiten jeweils an der Basis in eine Zwischenstelle und oben an der Kolonne 8 abgezogen werden; und die Leitungen 26 zum Abziehen von gasförmigem Stickstoff, ausgehend oben an der Kolonne 9, und 27 zum Abführen von Restgas (unreiner Stickstoff), ausgehend vom Einspritznivau der minderwertigen armen Flüssigkeit. Der Niederdruckstickstoff wird in den Durchgängen 28 des Tauschers 6 wieder erwärmt und dann über eine Leitung 29 abgeführt, während das Restgas nach Wiedererwärmen in den Durchgängen 30 des Tauschers verwendet wird, um eine Adsorptionsflasche zu regenerieren, Flasche 23 im beschriebenen Beispiel, bevor es über eine Leitung 31 abgeführt wird.
Man sieht ebenfalls in 3, dass ein Teil des flüssigen Stickstoffs mit Durchschnittsdruck nach dem Entspannen in einem Druckminderventil 32, in dem Tank 13 gespeichert wird, und dass eine Produktion flüssiger Stickstoff und/oder flüssiger Sauerstoff über eine Leitung 33 (für den Stickstoff) und/oder 34 (für den Sauerstoff) geliefert wird.
Zudem wird der zusätzliche aus Tank 11 durch die Pumpe 36 abgezogene flüssige Sauerstoff verdampft und unter dem Arbeitsdruck von 16 Bar in den Durchgängen 37 unter den Bedingungen der 1(b) wieder erwärmt.
Der Druck der in 5 unter Überdruck gesetzten Luft ist der Kondensationsdruck der Luft durch Wärmetauschen mit Sauerstoff während der Verdampfung unter dem Arbeitsdruck P, das heißt, der Druck, für den der Knick 100 der Luftverflüssigung auf dem Wärmetauschdiagramm sich etwas rechts von der Stufe 101 der Verdampfung des Sauerstoffs unter dem Druck P (4) angeordnet ist. Die Temperaturdifferenz am warmen Ende der Tauschleitung wird mittels der Turbine 4 reguliert, deren Ansaugtemperatur in 102 angegeben ist.
Was diese Hochdrucksauerstoffmenge betrifft, so ist ihre Verdampfungsstufe 103 (4) in Bezug auf Knick 100 zur Verflüssigung der unter Überdruck stehenden Luft nach rechts verschoben, aber bleibt in diesem Beispiel unter der Temperatur von Punkt 102.
Während des Zeitintervalls O, T variiert die Länge jeder Stufe 101, 103, aber die Summe der beiden Längen bleibt konstant.
In Bezug auf eine analoge Anlage mit nur einer Pumpe 12, das heißt, jene der 1 aus vorgenannter Patentschrift US-A-5 329 776 erzielt man, wobei im Übrigen alles gleich bleibt, einen Energiegewinn infolge der Anwesenheit der Stufe 101 im Hinblick auf Knick 100. Dieser Energieüberschuss kann genutzt werden, indem man entweder aus der Anlage zusätzliche Flüssigkeit abzieht, normalerweise flüssigen Stickstoff, oder indem man den Luftkompressionsdruck in 1 senkt, wohlgemerkt unter Beibehaltung des Knicks 100 rechts von Stufe 101. Der vorgenannte Energiegewinn schwankt im Lauf des Zeitintervalls O, T, je nach Länge von Stufe 1.
2 zeigt schematisch dieselbe Anlage, wobei jedoch nur Folgendes dargestellt ist:

– der Kühlkessel 41 der Anlage, der die Tiefsttemperaturanteile enthält;
– die zwei Pumpen 12 und 36 für flüssigen Sauerstoff, die wohlgemerkt praktisch in dem Kühlkessel enthalten sind; und
– die Abnehmerleitung 15, der Puffer 38, die Leitung 39 und das Druckminderventil 40.

So hat man schematisch die Tatsache dargestellt, dass die beiden Sauerstoffproduktionen unter 16 Bar bzw. 30 Bar, deren Mengensumme konstant gleich D1 ist, durch Komprimieren-Verdampfen-Wiedererwärmen der beiden von der Niederdruckkolonne 9 kommenden Mengen flüssigen Sauerstoffs geliefert werden.
In einer Variante können die Pumpen 12 und 36, statt parallel an den Tank 11 angeschlossen zu werden, in Reihe angeordnet werden, wobei die Ansaugung der Pumpe 12 auf der Druckseitenleitung der Pumpe 36 angesetzt ist.
5 stellt eine Variante der Anlage dar, die sich von der Vorliegenden durch Weglassen der Pumpe 36 und des entsprechenden Kreislaufs Verdampfen-Wiedererwärmen unterscheidet.
So wird die Gesamtheit der Menge D1 durch die Pumpe 12 auf 16 Bar gebracht, verdampft wiedererwärmt und der Leitung 15 zugeführt.
Unter den Bedingungen der 1(c) wird Sauerstoff an einer Stelle 42 der Leitung 15 abgezogen, durch einen Sauerstoffkompressor 43 auf 30 Bar komprimiert und dem Puffer 38 zugeführt. Letzterer ist wie zuvor durch die mit dem Ventil 40 versehene Leitung 39 mit der Leitung 15 verbunden.
In der Variante von 6 bringt die einzige Pumpe 12 die Menge D1 auf 30 Bar. Ein Anteil dieser Menge wird in einem Druckminderventil 143 auf 16 Bar entspannt und verdampft, unter den Bedingungen der 1(b), und der Leitung 15 zugeführt. Der Rest der Flüssigkeit wird unter dem hohen Druck von 30 Bar verdampft und dem Puffer 38 zugeführt.
7 und 8 stellen eine andere Variante der Anlage dar, die sich von jener der 2 und 3 nur dadurch unterscheidet, dass der Sauerstoff auf 16 Bar in Gasform aus der Wanne der Niederdruckkolonne 9 über eine Leitung 44 abgezogen wird, unter dem niederen Druck in den Durchgängen 45 der Tauscherleitung 6 wiedererwärmt und durch einen Sauerstoffkompressor 46 auf 16 Bar gebracht wird. Der Sauerstoff auf 30 Bar wiederum wird durch die Pumpe 12 aus Tank 11 abgezogen, die ihn in flüssiger Form auf diesen hohen Druck bringt, wird anschließend verdampft und in den Durchgängen 17 wiedererwärmt, und wird direkt dem Puffer 38 zugeführt.
In den vorhergehenden Ausführungsformen ist es möglich, eine Pufferkapazität für flüssige Luft hinzuzufügen, um die zeitlichen Schwankungen der Menge flüssiger Luft, die die Doppelkolonne versorgt, zu vermindern.
9 und 10 veranschaulichen die Ausführung der Erfindung mit einer herkömmlichen Luftdestillationsvorrichtung ohne Pumpe, mit Stickstoffzyklus (wobei Turbine 47 Stickstoff von durchschnittlichem Druck auf den niederen Druck entspannt) und mit Argontrennkolonne (nicht dargestellt), die durch zwei Leitungen 48 mit der Niederdruckkolonne verbunden ist.
In diesem Fall wird die Sauerstoffmenge D1 in Gasform aus der Wanne der Niederdruckkolonne abgezogen und wird nach dem Wiedererwärmen, unter den oben beschriebenen Bedingungen, durch zwei Sauerstoffkompressoren 49 bzw. 50 auf 16 Bar und/oder 30 Bar komprimiert. Der Kompressor 49 fördert direkt in die Leitung 15, während der Kompressor 50 in den Puffer 38 fördert.
Die Anlage der 11 und 12 unterscheidet sich von der Vorhergehenden nur dadurch, dass die zwei Sauerstoffkompressoren in Reihe statt parallel angeordnet sind. So komprimiert der Kompressor 49 die Gesamtheit der Menge D1 auf 16 Bar, und der Kompressor 50 bringt die Menge d2, beschrieben in Bezug auf 1(c), von 16 auf 30 Bar.
Selbstverständlich können die Kompressoren 49 und 50 aus zwei Stufen oder Stufengruppen derselben Maschine bestehen.
In dem Vorhergehenden wurde als „Arbeitsdruck" der Druck der Leitung 15 bezeichnet. Dies schließt jedoch eine spätere Änderung dieses Drucks, beispielsweise durch Entspannen, nicht aus.
Im Übrigen kann in jeder Ausführungsform der Anlage der Druckregler 138 weggelassen werden. Der Druck des Puffers entwickelt sich dann in Abhängigkeit von der Zeit zwischen den Drücken P und P1.
In einer weiteren Variante kann das Verfahren der Erfindung mehrere Puffer mit verschiedenen hohen Drücken P1, P2, ... verwenden, die allesamt deutlich über dem Arbeitsdruck P sind. Wenn die angeforderte Menge über D1 ist, zieht man Gas aus dem einen oder anderen der Puffer ab, je nach Schwankung dieser Menge.

Claims

Verfahren, um einer Abnehmerleitung (15) während eines Zeitraums (O, T) eine variable angeforderte Menge (D) eines Bestandteils von Luft, insbesondere Sauerstoff, zuzuführen, der mittels einer Luftdestillationsvorrichtung (7) erzeugt worden ist, in welcher: – Luft, die zur Destillation vorgesehen ist, in einer Tauscherleitung (6) abgekühlt wird; – eine konstante Gesamtmenge (D1) des Bestandteils aus der Vorrichtung (7) abgezogen wird; – der Zeitraum (O, T) in mehrere Periodentypen unterteilt wird, nämlich: – gegebenenfalls wenigstens eine erste Periode (t1 bis t2), in welcher die angeforderte Menge (D) gleich der Gesamtmenge (D1) ist; – wenigstens eine zweite Periode (0 bis t1, t4 bis T), in welcher die angeforderte Menge (D) kleiner als die Gesamtmenge (D1) ist; und – wenigstens eine dritte Periode (t2 bis t4), in welcher die angeforderte Menge (D) größer als die Gesamtmenge (D1) ist; – während der ersten Periode oder den ersten Perioden die Gesamtmenge (D1) auf den Arbeitsdruck (P) gebracht und in die Abnehmerleitung (15) eingeleitet wird; – während der zweiten Periode oder den zweiten Perioden: – die angeforderte Menge (D) auf den Arbeitsdruck gebracht und in die Abnehmerleitung (15) eingeleitet wird; und – eine Speichermenge (d2) des Bestandteils, die gleich der Differenz zwischen der Gesamtmenge (D1) und der angeforderten Menge (D) ist, auf einen hohen Druck (P1) gebracht wird, der höher als der Arbeitsdruck (P) ist, und diese Speichermenge in wenigstens einer Pufferkapazität (38) gespeichert wird; und – während der dritten Periode oder den dritten Perioden: – die Gesamtmenge (D1) auf den Arbeitsdruck (P) gebracht und in die Abnehmerleitung (15) eingeleitet wird; und – außerdem eine zusätzliche Menge (d3) des Bestandteils, die gleich der Differenz zwischen der angeforderten Menge (D) und der Gesamtmenge (D1) ist, in die Abnehmerleitung (15) eingeleitet wird, wobei diese zusätzliche Menge aus wenigstens einer Pufferkapazität (38) entnommen und auf den Arbeitsdruck (P) entspannt wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge bis zum warmen Ende der Tauscherleitung erwärmt wird und die Speichermenge vom warmen Ende zur Pufferkapazität geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge (D1) im flüssigen Zustand aus der Destillationsvorrichtung (7) abgezogen wird und in diesem Zustand durch Pumpen (in 12, 36) verdichtet wird, bevor sie (in 6) verdampft wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Flüssigkeitsmenge mittels einer ersten Pumpe (12) auf den Arbeitsdruck (P) gebracht wird, dass die Menge, die für die Pufferkapazität (38) bestimmt ist, mittels einer zweiten Pumpe (36) auf den hohen Druck (P1) gebracht wird und dass (in 17, 37) jeder Flüssigkeitsstrom unter seinem Pumpendruck verdampft wird (2 und 3).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge (D1) mittels einer einzigen Pumpe (12) auf den Arbeitsdruck (P) gebracht wird, dass diese Flüssigkeit (in 17) verdampft wird und der Teil des so erhaltenen Gases, der für die Pufferkapazität (38) (5) bestimmt ist, auf den hohen Druck (P1) gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge (D1) mittels einer einzigen Pumpe (12) auf den hohen Druck (P1) gebracht wird, (in 143) ein Teil dieser Gesamtmenge auf den Arbeitsdruck (P) entspannt wird und die beiden Ströme jeweils unter ihrem Druck verdampft werden (6).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste von zwei Mengen im flüssigen Zustand aus der Destillationsvorrichtung (7) abgezogen wird, durch Pumpen (in 12) komprimiert wird und unter diesem Druck (in 17) verdampft wird, während der Rest der Gesamtmenge im gasförmigen Zustand aus der Destillationsvorrichtung abgezogen wird und in diesem Zustand (in 46) komprimiert wird (7 und 8).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge (D1) im gasförmigen Zustand aus der Destillationsvorrichtung (7) abgezogen wird, ein Teil (d1) dieses Gases auf den Arbeitsdruck (P) komprimiert wird und die zusätzliche Menge (d2), die für die Pufferkapazität (38) bestimmt ist, (in 50) auf den hohen Druck (P1) komprimiert wird (9 bis 12).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Menge unabhängig, ausgehend vom Druck beim Abziehen aus der Destillationsvorrichtung (7) komprimiert wird (9 und 10).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge (D1) auf den Arbeitsdruck (P) komprimiert wird und ein Teil dieser ersten Menge vom Arbeitsdruck (P) auf den hohen Druck (P1) komprimiert wird (11 und 12).
Luftdestillationsanlage, die dazu bestimmt ist, an eine Abnehmerleitung (15) eine variable Menge eines Bestandteils von Luft zu liefern, insbesondere Sauerstoff, mit einer Tauscherleitung (6), in welcher für die Destillation vorgesehene Luft abgekühlt wird; Mitteln, um eine konstante Gesamtmenge (D1) des Bestandteils aus der Destillationsvorrichtung (7) abzuziehen; einer Pufferkapazität (38); ersten Mitteln, um mindestens einen Teil der Gesamtmenge (D1) im gasförmigen Zustand auf den Arbeitsdruck (P) zu bringen, wobei diese ersten Mittel mit der Abnehmerleitung (15) verbunden sind; zweiten Mitteln, um eine zweite Menge (d2) des Bestandteils im gasförmigen Zustand auf einen hohen Druck (P1) zu bringen, der höher als der Arbeitsdruck (P) ist, wobei diese zweiten Mittel mit der Pufferkapazität (38) verbunden sind, und einer mit einem gesteuerten Entspannungsventil (40) ausgestatteten Nebenleitung (39), welche die Pufferkapazität mit der Abnehmerleitung (15) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferkapazität dem warmen Ende der Austauschleitung nachgelagert angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel eine erste Pumpe (12) und erste Verdampfungsmittel (17) umfassen und dass die zweiten Mittel eine zweite Pumpe (36) und zweite Verdampfungsmittel (37) umfassen (2 und 3).
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel eine Pumpe (12) und Verdampfungsmittel (17) umfassen und dass die zweiten Mittel einen Verdichter (43) umfassen, dessen Ansaugung mit dem Ausgang der Verdampfungsmittel verbunden ist (5).
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel eine Pumpe (12), ein Entspannungsventil (143) und erste Verdampfungsmittel (17) umfassen und dass die zweiten Mittel zweite Verdampfungsmittel (37) umfassen, die mit der Druckseite der Pumpe verbunden sind (6).
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel einen Verdichter (46) umfassen, dessen Ansaugung mit einer Gasabzugstelle der Destillationsvorrichtung (7) verbunden ist, und dass die zweiten Mittel eine Pumpe (12) und mit der Druckseite dieser Pumpe verbundene Verdampfungsmittel (17) umfassen (7 und 8).
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Mittel jeweils zwei Verdichter (49, 50) umfassen, deren Ansaugungen parallel mit einer Abzugstelle der Destillationsvorrichtung (7) verbunden sind (9 und 10).
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel einen ersten Verdichter (49) umfassen, dessen Ansaugung mit einer Gasabzugstelle der Destillationsvorrichtung (7) verbunden ist, und dass die zweiten Mittel einen zweiten Verdichter (50) umfassen, dessen Ansaugung mit der Druckseite des ersten Verdichters verbunden ist (11 und 12).