RU2354902C2 - Method and installation for high purity oxygen provision by means of cryogenic distillation of air - Google Patents

Method and installation for high purity oxygen provision by means of cryogenic distillation of air Download PDF

Info

Publication number
RU2354902C2
RU2354902C2 RU2006120410/06A RU2006120410A RU2354902C2 RU 2354902 C2 RU2354902 C2 RU 2354902C2 RU 2006120410/06 A RU2006120410/06 A RU 2006120410/06A RU 2006120410 A RU2006120410 A RU 2006120410A RU 2354902 C2 RU2354902 C2 RU 2354902C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxygen
column
air
stage
pressure column
Prior art date
Application number
RU2006120410/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006120410A (en
Inventor
Ален ГИЙЯР (FR)
Ален ГИЙЯР
Жан-Жак ШОЛЛА (FR)
Жан-Жак ШОЛЛА
Ксавье ПОНТОН (FR)
Ксавье ПОНТОН
Original Assignee
Л`Эр Ликид Сосьете Аноним А Директуар Э Консей Де Сюрвейянс Пур Л`Этюд Э Л`Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Л`Эр Ликид Сосьете Аноним А Директуар Э Консей Де Сюрвейянс Пур Л`Этюд Э Л`Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод filed Critical Л`Эр Ликид Сосьете Аноним А Директуар Э Консей Де Сюрвейянс Пур Л`Этюд Э Л`Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Publication of RU2006120410A publication Critical patent/RU2006120410A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2354902C2 publication Critical patent/RU2354902C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04951—Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/0446—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the heat generated by mixing two different phases
    • F25J3/04466—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the heat generated by mixing two different phases for producing oxygen as a mixing column overhead gas by mixing gaseous air feed and liquid oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
    • F25J3/04551—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general for the metal production
    • F25J3/04557—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general for the metal production for pig iron or steel making, e.g. blast furnace, Corex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04593—The air gas consuming unit is also fed by an air stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04593—The air gas consuming unit is also fed by an air stream
    • F25J3/046—Completely integrated air feed compression, i.e. common MAC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04593—The air gas consuming unit is also fed by an air stream
    • F25J3/04606—Partially integrated air feed compression, i.e. independent MAC for the air fractionation unit plus additional air feed from the air gas consuming unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04824—Stopping of the process, e.g. defrosting or deriming; Back-up procedures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F25J2200/06—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system in a classical double column flow-sheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/02—Mixing or blending of fluids to yield a certain product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/52—Oxygen production with multiple purity O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen

Abstract

FIELD: machine building, storage of gases. ^ SUBSTANCE: according to method for provision of high purity oxygen by means of cryogenic air distillation in installation that comprises first (1) and second (2) apparatuses for air separation, which include medium pressure column, low pressure column, which is thermally connected to medium pressure column, and mixing column, air for distillation is supplied to medium pressure column, and liquids enriched with oxygen and nitrogen are supplied from medium pressure column into low pressure column. At the first stage of apparatus operation flow of liquid is supplied to the top of mixing column, at that liquid flow is enriched with oxygen and coming from low pressure column, low purity oxygen flow is taken from top of mixing column and at least its part (3) is sent to first consuming installation (5), and second apparatus (2) supplies high purity oxygen (8) to second consuming installation (9). At the second stage of operation in the first apparatus high purity oxygen flow taken from top of mixing column is reduced, high purity oxygen flow is taken from low pressure column cube in the first apparatus and sent to at least (11) second consuming installation (9), and the second apparatus (2) does not send high purity oxygen to the second consuming installation. ^ EFFECT: reduced volume of high purity oxygen storage. ^ 10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к методам дистилляции воздуха, в частности к способу и установке для обеспечения кислородом высокой чистоты путем криогенной дистилляции воздуха.The invention relates to methods for air distillation, in particular to a method and apparatus for providing high purity oxygen by cryogenic air distillation.

В некоторых промышленных приложениях требуются большие количества кислорода низкой чистоты при различных давлениях: газификация угля, газификация нефтяных отходов, прямая восстановительная плавка железной руды, введение углерода в доменные печи, металлургия цветных металлов и т.д.Some industrial applications require large quantities of low-purity oxygen at various pressures: gasification of coal, gasification of oil waste, direct reduction smelting of iron ore, introduction of carbon into blast furnaces, metallurgy of non-ferrous metals, etc.

Кроме того, определенные промышленные условия требуют одновременного обеспечения в больших количествах практически чистого кислорода и кислорода низкой чистоты при разных давлениях.In addition, certain industrial conditions require the simultaneous provision in large quantities of practically pure oxygen and oxygen of low purity at different pressures.

Завод металлургического производства обычно включает несколько аппаратов, имеющих различную потребность в кислороде, таких, как описанные в “The Making, Shaping and Treating of Steel”, AISE, 1985. Доменная печь потребляет воздух, обогащенный кислородом, полученный обычно при смешении сжатого воздуха с кислородом невысокой чистоты. Кислород невысокой чистоты имеет чистоту от 80 до 97%. Напротив, конверторы и дуговые печи потребляют кислород высокой чистоты от 99 до 99,8%. Чтобы подавать кислород с этими двумя уровнями чистоты, часто предусматриваются два аппарата для получения кислорода путем дистилляции воздуха, причем аппарат, производящий кислород невысокой чистоты, является аппаратом с колонной смешения типа, описанного в документах US-А-4022030 и ЕР-А-0531182, а тот, который производит кислород высокой чистоты, является аппаратом с классической двойной колонной.A metallurgical plant typically includes several apparatuses with varying oxygen requirements, such as those described in “The Making, Shaping and Treating of Steel”, AISE, 1985. A blast furnace consumes oxygen enriched air, typically obtained by mixing compressed air with oxygen low purity. Low purity oxygen has a purity of 80 to 97%. Conversely, converters and arc furnaces consume high purity oxygen from 99 to 99.8%. In order to supply oxygen with these two levels of purity, two apparatuses are often provided for producing oxygen by air distillation, the apparatus producing low purity oxygen is an apparatus with a mixing column of the type described in US-A-4022030 and EP-A-0531182, and the one that produces high purity oxygen is a classic double-column apparatus.

Все указанные степени чистоты приведены в мольных процентах.All indicated degrees of purity are given in molar percent.

Когда аппарат, поставляющий кислород высокой чистоты, не работает, необходимо предусмотреть другой источник кислорода высокой чистоты, который может быть другим аппаратом или, по меньшей мере, очень большим хранилищем, как это видно из "Zur Planung grosser Sauerstoffanlagen in Stahlwerken" H.Springmann, Linde Berichte aus Technik und Wissenchaft, 40/1976.When the apparatus supplying high purity oxygen does not work, it is necessary to provide another source of oxygen of high purity, which may be another apparatus or at least a very large storage, as seen from H. Springmann’s Zur Planung grosser Sauerstoffanlagen in Stahlwerken, Linde Berichte aus Technik und Wissenchaft, 40/1976.

Целью изобретения является создание установки, содержащей два аппарата разделения воздуха, первый из которых с колонной смешения производит кислород невысокой чистоты, а второй производит кислород высокой чистоты, причем установка может производить кислород высокой чистоты, даже когда второй аппарат не работает, чтобы хранилище кислорода высокого давления могло быть упразднено или уменьшено в объеме.The aim of the invention is to provide an installation containing two air separation apparatus, the first of which produces low-purity oxygen with a mixing column, and the second produces high-purity oxygen, and the installation can produce high-purity oxygen, even when the second apparatus is not working, to store high-pressure oxygen could be abolished or reduced in volume.

Согласно одному аспекту изобретения предусмотрен способ обеспечения кислородом высокой чистоты путем криогенной дистилляции воздуха посредством установки, содержащей первый и второй аппараты разделения воздуха, причем первый аппарат разделения воздуха содержит колонну среднего давления, колонну низкого давления, находящуюся в тепловой взаимосвязи с колонной среднего давления, и колонну смешения, причемAccording to one aspect of the invention, there is provided a method for providing high purity oxygen by cryogenic air distillation by means of an apparatus comprising first and second air separation apparatus, the first air separation apparatus comprising a medium pressure column, a low pressure column in thermal relationship with the medium pressure column, and a column mixing, moreover

i) воздух на дистилляцию подают в колонну среднего давления,i) distillation air is supplied to a medium pressure column,

ii) жидкости, обогащенные кислородом и азотом, подают из колонны среднего давления в колонну низкого давления,ii) liquids enriched with oxygen and nitrogen are supplied from the medium pressure column to the low pressure column,

iii) на первом этапе работы аппарата в верх колонны смешения подают поток жидкости, обогащенной кислородом, из колонны низкого давления,iii) at the first stage of operation of the apparatus, a stream of oxygen-enriched liquid from the low-pressure column is fed to the top of the mixing column,

iv) на первом этапе с верха колонны смешения отбирают поток кислорода невысокой чистоты и подают, по меньшей мере, часть его на первую потребляющую установку,iv) at the first stage, a low-purity oxygen stream is taken from the top of the mixing column and at least a portion of it is supplied to the first consuming installation,

v) на первом этапе работы подают воздух в колонну смешения,v) at the first stage of operation, air is supplied to the mixing column,

vi) на первом этапе второй аппарат обеспечивает кислород высокой чистоты для второй потребляющей установки, отличающийся тем, чтоvi) in the first stage, the second apparatus provides high purity oxygen for the second consuming installation, characterized in that

vii) на втором этапе работы в первом аппарате снижают при необходимости до нуля поток жидкости, обогащенной кислородом, введенной в верх колонны смешения, снижают при необходимости до нуля поток воздуха, поданного в колонну смешения, и снижают при необходимости до нуля поток кислорода невысокой чистоты, отобранного сверху колонны смешения, иvii) in the second stage of operation in the first apparatus, if necessary, the flow of oxygen-enriched liquid introduced into the top of the mixing column is reduced to zero, if necessary, the flow of air supplied to the mixing column is reduced to zero and, if necessary, the oxygen flow of low purity is reduced to zero, selected from above the mixing column, and

viii) на втором этапе работы отводят в куб колонны низкого давления первого аппарата поток, обогащенный кислородом высокой чистоты, и подают его, по меньшей мере, на вторую потребляющую установку.viii) at the second stage of operation, a stream enriched with high purity oxygen is withdrawn into the cube of the low pressure column of the first apparatus, and it is supplied to at least the second consuming installation.

Предпочтительно на втором этапе работы второй аппарат не обеспечивает кислород высокой чистоты для второй потребляющей установки или подает только часть кислорода высокой чистоты, требующегося второй потребляющей установке.Preferably, in the second stage of operation, the second apparatus does not provide high purity oxygen for the second consuming installation or supplies only part of the high purity oxygen required by the second consuming installation.

Согласно другим необязательным вариантам:According to other optional options:

- первая потребляющая установка является доменной печью, а вторая потребляющая установка является конвертером или дуговой печью; - the first consuming installation is a blast furnace, and the second consuming installation is a converter or an arc furnace;

- на первом этапе доменная печь питается воздухом, обогащенным кислородом, а на втором этапе доменная печь питается или воздухом, или воздухом, менее обогащенным кислородом, чем тот, которым она снабжалась на первом этапе;- at the first stage, the blast furnace is fed with oxygen enriched air, and at the second stage, the blast furnace is fed with either air or air, less enriched with oxygen than that which it was supplied at the first stage;

- колонна смешения на втором этапе не работает;- the mixing column in the second stage does not work;

- на первом этапе вторая потребляющая установка питается кислородом (исключительно) от второго аппарата разделения воздуха, а на втором этапе работы питается только кислородом, поступающим от первого аппарата.- at the first stage, the second consuming installation is supplied with oxygen (exclusively) from the second air separation apparatus, and at the second stage of operation it is fed only with oxygen coming from the first device.

Согласно другим аспектам изобретения предусматривают установку обеспечения кислородом путем криогенной дистилляции воздуха, содержащую первый и второй аппарат разделения воздуха, причем первый аппарат разделения воздуха содержит колонну среднего давления, колонну низкого давления, находящуюся в тепловой взаимосвязи с колонной среднего давления, и колонну смешения, содержащую:According to other aspects of the invention, there is provided an oxygen supply unit by cryogenic air distillation comprising a first and second air separation apparatus, the first air separation apparatus comprising a medium pressure column, a low pressure column in thermal relationship with the medium pressure column, and a mixing column comprising:

а) средства для подачи воздуха на дистилляцию в колонну среднего давления;a) means for supplying distillation air to the medium pressure column;

b) средства для подачи жидкости, обогащенной кислородом и азотом, из колонны среднего давления в колонну низкого давления;b) means for supplying a liquid enriched in oxygen and nitrogen from a medium pressure column to a low pressure column;

с) средства для подачи вверх колонны смешения потока жидкости, обогащенной кислородом, поступающей из колонны низкого давления;c) means for supplying upward the mixing column to a stream of oxygen enriched liquid coming from the low pressure column;

d) средства для подачи воздуха в куб колонны смешения;d) means for supplying air to the cube of the mixing column;

е) средства для отбора вверху колонны смешения потока кислорода невысокой чистоты и средства для подачи, по меньшей мере, части его в первую потребляющую установку;e) means for selecting at the top of the mixing column an oxygen stream of low purity and means for supplying at least a portion of it to the first consuming installation;

f) средства для подачи кислорода высокой чистоты от второго аппарата разделения воздуха на вторую потребляющую установку,f) means for supplying high purity oxygen from a second air separation apparatus to a second consuming installation,

отличающуюся тем, что она содержит characterized in that it contains

g) средства для снижения при необходимости до нуля потока жидкости, обогащенной кислородом, подаваемого в верх колонны смешения;g) means for reducing, if necessary, to zero, the flow of oxygen-enriched liquid supplied to the top of the mixing column;

h) средства для снижения при необходимости до нуля воздуха, подаваемого в куб колонны смешения;h) means for reducing, if necessary, to zero the air supplied to the cube of the mixing column;

i) средства для отбора из куба колонны низкого давления первого аппарата потока кислорода высокой чистоты и средства для подачи этого потока на вторую потребляющую установку.i) means for withdrawing from the cube of the low pressure column of the first apparatus an oxygen stream of high purity and means for supplying this stream to a second consuming installation.

Согласно другим необязательным вариантам изобретения:According to other optional variants of the invention:

- первая потребляющая установка является доменной печью, а вторая потребляющая установка является конвертером или дуговой печью;- the first consuming installation is a blast furnace, and the second consuming installation is a converter or an arc furnace;

- установка содержит средства для снабжения доменной печи кислородом невысокой чистоты из первого аппарата и средства для прекращения подачи кислорода невысокой чистоты из первого аппарата в доменную печь;- the installation contains means for supplying the blast furnace with oxygen of low purity from the first apparatus and means for stopping the supply of oxygen of low purity from the first apparatus to the blast furnace;

- установка содержит средства для снабжения доменной печи кислородом только из второго аппарата разделения воздуха и средства для снабжения доменной печи кислородом только из первого аппарата;- the installation contains means for supplying the blast furnace with oxygen only from the second air separation apparatus and means for supplying the blast furnace with oxygen only from the first apparatus;

- установка содержит, по меньшей мере, один компрессор кислорода высокой чистоты, расположенный до второй потребляющей установки и после первого аппарата разделения воздуха.- the installation contains at least one high purity oxygen compressor located before the second consuming installation and after the first air separation apparatus.

Далее будут описаны примеры осуществления изобретения в сопоставлении с приложенными чертежами, на которых фиг.1 показывает схему установки согласно изобретению, а фиг.2 более подробно показывает первый аппарат разделения воздуха.Next, embodiments of the invention will be described in comparison with the attached drawings, in which FIG. 1 shows a diagram of an apparatus according to the invention, and FIG. 2 shows in more detail a first air separation apparatus.

Установка разделения воздуха по фиг.1 содержит первый аппарат 1 разделения воздуха путем криогенной дистилляции и второй аппарат 2 разделения воздуха путем криогенной дистилляции. На первом этапе работы установки первый аппарат разделения воздуха производит поток кислорода невысокой чистоты, содержащий от 80 до 97% кислорода. Этот кислород 3 подается минуя воздуходувку 4 первой потребляющей установки, в данном случае доменной печи 5, и смешивается с сжатым воздухом 7, чтобы быть поданным в доменную печь.The air separation apparatus of FIG. 1 comprises a first air separation apparatus 1 by cryogenic distillation and a second air separation apparatus 2 by cryogenic distillation. At the first stage of the installation, the first air separation apparatus produces a stream of oxygen of low purity, containing from 80 to 97% oxygen. This oxygen 3 is supplied bypassing the blower 4 of the first consuming plant, in this case the blast furnace 5, and mixed with compressed air 7 to be fed into the blast furnace.

Второй аппарат 2 производит кислород высокой чистоты, содержащий от 99 до 99,9% кислорода. Этот кислород 8 подается на вторую потребляющую установку 9. Второй аппарат может быть произвольным криогенным аппаратом, производящим газообразный кислород высокого давления, например двойной или тройной колонной, в котором давление кислорода повышают или сжатием газообразного кислорода, или перекачкой жидкого кислорода с последующим испарением. Примеры способов получения такого типа можно найти в документе ЕР-А-0504029.The second apparatus 2 produces high purity oxygen containing from 99 to 99.9% oxygen. This oxygen 8 is supplied to the second consuming unit 9. The second apparatus can be an arbitrary cryogenic apparatus producing high pressure gaseous oxygen, for example a double or triple column, in which the oxygen pressure is increased either by compressing the gaseous oxygen, or by pumping liquid oxygen followed by evaporation. Examples of methods of obtaining this type can be found in document EP-A-0504029.

На втором этапе работы второй аппарат 2 не работает. Первый аппарат производит кислород высокой чистоты 11 и подает его на вторую установку 9 с предварительным сжатием в компрессоре 13. Первый аппарат или не производит кислород низкого давления, чтобы доменная печь питалась только воздухом, или производит меньше кислорода низкого давления для смешивания его с воздухом 7.At the second stage of operation, the second apparatus 2 does not work. The first apparatus produces high purity oxygen 11 and delivers it to the second unit 9 with preliminary compression in the compressor 13. The first apparatus either does not produce low pressure oxygen so that the blast furnace is fed only with air, or produces less low pressure oxygen to mix it with air 7.

Аппарат разделения (дистилляции) воздуха, показанный на фиг.2, предназначен для получения согласно первому этапу работы кислорода невысокой чистоты, например имеющего чистоту от 80 до 97%, предпочтительно от 85 до 95% при определенном давлении Р, заметно отличающимся от 6×105 Па абс., например, при (2-5)×105 Па или благоприятно при давлении выше 6×105 Па абс., по меньшей мере, на 2×105 Па, и которое может доходить до примерно 30×105 Па, предпочтительно составлять от 8×105 Па до 15×105 Па. Аппарат содержит по существу одну линию теплообмена 1А, двойную дистилляционную колонну 2А, которая сама содержит колонну среднего давления 3А, колонну низкого давления 4А, основной конденсатор-испаритель 5А и колонну смешения 6А. Колонны 3А и 4А работают обычно при давлении примерно 6×105 Па и примерно 1×105 Па, соответственно.The air separation (distillation) apparatus shown in FIG. 2 is intended for obtaining, according to the first stage of operation, oxygen of low purity, for example having a purity of from 80 to 97%, preferably from 85 to 95%, at a certain pressure P, significantly different from 6 × 10 5 Pa abs., For example, at (2-5) × 10 5 Pa or favorably at a pressure above 6 × 10 5 Pa abs., At least 2 × 10 5 Pa, and which can reach up to about 30 × 10 5 Pa, preferably from 8 × 10 5 Pa to 15 × 10 5 Pa. The apparatus contains essentially one heat transfer line 1A, a double distillation column 2A, which itself comprises a medium pressure column 3A, a low pressure column 4A, a main condenser-evaporator 5A and a mixing column 6A. Columns 3A and 4A typically operate at a pressure of about 6 × 10 5 Pa and about 1 × 10 5 Pa, respectively.

Как подробно объясняется в документе US-А-4022030, колонна смешения представляет собой колонну, которая имеет ту же конструкцию, что и дистилляционная колонна, но которая применяется для смешения способом, близким к обратимому, относительно летучего газа, введенного снизу колонны, и менее летучей жидкости, введенной сверху.As explained in detail in US-A-4022030, a mixing column is a column that has the same design as a distillation column, but which is used to mix in a manner close to reversible, with respect to the volatile gas introduced from the bottom of the column and less volatile fluid introduced from above.

Такая смесь производит «холодильную энергию» и позволяет, таким образом, снизить потребление энергии, идущей на дистилляцию. В настоящем случае эта смесь используется, кроме того, чтобы получить непосредственно кислород низкой чистоты при давлении Р, как это будет описано ниже.Such a mixture produces “cooling energy” and thus reduces the consumption of energy used for distillation. In the present case, this mixture is used, in addition, to obtain directly oxygen of low purity at a pressure P, as will be described below.

Воздух для разделения дистилляцией, сжатый до 6×105 Па и очищенный надлежащим образом, направляют к основанию колонны среднего давления 3А по линии 7А. Большая часть это воздуха охлаждается в линии теплообмена 1А и вводится снизу колонны среднего давления 3А, а остаток, дополнительно сжатый в 8А, а затем охлажденный, расширяется до низкого давления в турбине 9А, соединенной с бустер-компрессором 8А, а затем нагнетается в промежуточной точке в колонну низкого давления 4. "Обогащенная жидкость" (воздух, обогащенный кислородом), взятая из куба колонны 3А, после сброса давления в дроссельном вентиле 10А вводится в колонну 4А около точки нагнетания воздуха. "Бедная жидкость" (азот низкой чистоты), взятая из промежуточной точки 11А колонны 3А, после сброса давления в дроссельном вентиле 12А вводится сверху колонны 4А, образуя остаточный газ установки, а чистый газообразный азот при среднем давлении, полученный сверху колонны 3А, нагревают в линии теплообмена 1А и удаляют их установки. Эти газы обозначены на фиг.1 соответственно NI и NG.Distillation separation air, compressed to 6 × 10 5 Pa and properly purified, is directed to the base of the medium pressure column 3A via line 7A. Most of this air is cooled in the heat exchange line 1A and introduced from the bottom of the medium pressure column 3A, and the residue, additionally compressed into 8A and then cooled, expands to a low pressure in the turbine 9A connected to the booster compressor 8A, and then is pumped at an intermediate point into the low pressure column 4. "Enriched liquid" (oxygen-enriched air) taken from the bottom of the column 3A, after depressurizing the throttle valve 10A, is introduced into the column 4A near the air discharge point. The "poor liquid" (low purity nitrogen) taken from the intermediate point 11A of the column 3A, after depressurization in the throttle valve 12A, is introduced on top of the column 4A, forming the residual gas of the unit, and pure gaseous nitrogen at medium pressure obtained from the top of the column 3A is heated in heat transfer lines 1A and remove their installation. These gases are indicated in figure 1, respectively, NI and NG.

Жидкий кислород, более или менее чистый, согласно наладке двойной колонны 2А, отбирается из куба колонны 4А, доведенного насосом 13А до давления Р1, немного превышающего указанное ранее давление Р, чтобы учесть потери напора (Р1-Р меньше 1×105 Па), и вводится в верх колонны 6. Таким образом, Р1 составляет предпочтительно от 8×105 до 30×105 Па, более предпочтительно от 8×105 до 16×105 Па. Добавочный воздух, сжатый до того же давления Р1 вспомогательным компрессором 14А, который может быть воздуходувкой 4, и охлажденный в линии теплообмена 1А, вводят снизу колонны смешения 6А. Из этой последней отводятся три потока жидкости: снизу - жидкость, близкая к обогащенной жидкости и соединенная с этой последней через линию 15А, оборудованную дроссельным вентилем 15А'; в промежуточной точке - смесь, состоящая по существу из кислорода и азота, которая возвращается в промежуточную точку колонны низкого давления 4А по линии 16А, оборудованной дроссельным вентилем 17А; и наверху - кислород низкой чистоты, который после подогрева в линии теплообмена выводится из установки при давлении, почти равном Р, по линии 18А в качестве целевого газа OI.Liquid oxygen, more or less pure, according to the setup of the double column 2A, is taken from the bottom of the column 4A, brought by the pump 13A to a pressure P1 slightly higher than the pressure P indicated above, to take into account the pressure loss (P1-P is less than 1 × 10 5 Pa), and is introduced at the top of column 6. Thus, P1 is preferably from 8 × 10 5 to 30 × 10 5 Pa, more preferably from 8 × 10 5 to 16 × 10 5 Pa. Additional air, compressed to the same pressure P1 by auxiliary compressor 14A, which may be blower 4, and cooled in the heat exchange line 1A, is introduced from below the mixing column 6A. Three fluid streams are diverted from this latter: from below - a liquid close to the enriched liquid and connected to this latter through line 15A equipped with a butterfly valve 15A '; at the intermediate point, a mixture consisting essentially of oxygen and nitrogen, which returns to the intermediate point of the low pressure column 4A via line 16A equipped with a butterfly valve 17A; and above - low-purity oxygen, which after heating in the heat transfer line is removed from the installation at a pressure almost equal to P, along line 18A as the target gas OI.

На фиг.2 показаны также вспомогательные теплообменники 19А, 20А, 21А, обеспечивающие рекуперацию холода, содержащегося в рабочих жидкостях установки.Figure 2 also shows auxiliary heat exchangers 19A, 20A, 21A, providing for the recovery of cold contained in the working fluids of the installation.

Как можно понять, благодаря присутствию отдельной схемы для дополнительного воздуха, снабжающего колонну 6А, давление Р полученного кислорода низкой чистоты можно выбирать по желанию. Кроме того, как указано выше, наладка двойной колонны позволяет получить разные степени чистоты для этого газа.As can be understood, due to the presence of a separate circuit for additional air supplying the column 6A, the pressure P of the obtained oxygen of low purity can be selected as desired. In addition, as indicated above, the adjustment of the double column allows to obtain different degrees of purity for this gas.

На втором этапе работы аппарата 1 насос 13А останавливают, чтобы жидкий кислород больше не отводился в куб колонны 4А и не вводился сверху колонны 6. Дополнительный воздух больше не отводится снизу колонны смешения 6А. Три потока жидкости больше не отводятся из нее.At the second stage of operation of apparatus 1, pump 13A is stopped so that liquid oxygen is no longer discharged into the cube of column 4A and is not introduced at the top of column 6. Additional air is no longer discharged from below the mixing column 6A. Three fluid flows are no longer diverted from it.

Альтернативно на втором этапе работы пониженное (по сравнению с количеством, подаваемым на первом этапе) количество жидкого кислорода отбирается из куба колонны 4А, доведенного насосом 13А до давления Р1, и вводится сверху колонны 6А. Пониженное количество дополнительного воздуха вводится снизу колонны смешения 6А, и все три потока жидкости, отведенные из колонны смешения, также уменьшены.Alternatively, in the second stage of operation, a reduced (compared to the amount supplied in the first stage) amount of liquid oxygen is taken from the cube of column 4A brought by pump 13A to pressure P1 and introduced from above column 6A. A reduced amount of additional air is introduced from the bottom of the mixing column 6A, and all three fluid flows discharged from the mixing column are also reduced.

Остается ли колонна смешения в работе или нет, газообразный поток 11 кислорода высокой чистоты, содержащего от 99 до 99,8% кислорода, отбирается из куба колонны низкого давления на втором этапе работы, причем на первом этапе этот поток не отбирается или отбирается в очень малом количестве при продувке конденсатора 5А. Этот поток 11 сжимается в компрессоре 13 и подается на вторую потребляющую установку 9, которая может быть конвертером для продувки кислородом или дуговой печью. Часть кислорода высокой чистоты может также подаваться на кислородную резку. Если поток 8 доводится до конечного давления другим компрессором, этот другой компрессор может служить для сжатия потока 11, когда поток 8 не подается, и компрессор 13 больше не требуется. Аналогично, если компрессор потока 8 не работает, например, из-за неисправности, на первом этапе поток 8 может быть сжат компрессором 13.Whether the mixing column remains in operation or not, the gaseous stream of high-purity oxygen containing 99 to 99.8% oxygen is taken from the cube of the low-pressure column in the second stage of operation, and in the first stage this stream is not selected or is selected in very small amount when blowing the capacitor 5A. This stream 11 is compressed in the compressor 13 and fed to the second consuming installation 9, which can be a converter for purging with oxygen or an arc furnace. Part of the high purity oxygen can also be fed to oxygen cutting. If stream 8 is brought to a final pressure by another compressor, this other compressor can serve to compress stream 11 when stream 8 is not supplied and compressor 13 is no longer required. Similarly, if the compressor of stream 8 does not work, for example, due to a malfunction, in the first step, stream 8 may be compressed by compressor 13.

Идею настоящего изобретение можно распространить на другие типы аппаратов. Например, можно производить кислород низкой чистоты в первом аппарате, а чистый кислород - во втором аппарате и модифицировать или работу первого аппарата, или сам первый аппарат, чтобы сделать возможным получение чистого кислорода в первом аппарате. Этот вид модификации может распространяться, например, на аппарат с двойной колонной, включающей вспомогательную колонну, питаемую сверху кислородом низкой чистоты, поступающим из куба колонны низкого давления, причем вспомогательная колонна имеет кипятильник куба. Вспомогательная колонна может питаться, чтобы дать возможность отбирать чистый кислород из куба вспомогательной колонны только на конкретном этапе работы аппарата.The idea of the present invention can be extended to other types of apparatus. For example, it is possible to produce oxygen of low purity in the first apparatus, and pure oxygen in the second apparatus and to modify either the operation of the first apparatus or the first apparatus itself to make it possible to obtain pure oxygen in the first apparatus. This type of modification can apply, for example, to a double-column apparatus including an auxiliary column fed from above with low-purity oxygen coming from the bottom of the low-pressure column, the auxiliary column having a cube boiler. The auxiliary column can be powered to enable the selection of pure oxygen from the cube of the auxiliary column only at a particular stage of the apparatus.

Конечно, можно использовать изобретение с аппаратом с колонной смешения, отличным от аппарата по фиг.2.Of course, the invention can be used with an apparatus with a mixing column different from the apparatus of FIG. 2.

Подавая потоки 8 и 11 одновременно, можно получить максимальную производительность по кислороду высокой чистоты, предпочтительно при остановке работы колонны смешения.By supplying streams 8 and 11 at the same time, it is possible to obtain maximum oxygen performance of high purity, preferably when the mixing column is stopped.

Claims (10)

1. Способ обеспечения кислородом высокой чистоты путем криогенной дистилляции воздуха посредством установки, содержащей первый (1) и второй (2) аппараты разделения воздуха, причем первый аппарат разделения воздуха содержит колонну среднего давления (2А), колонну низкого давления(4А), находящуюся в тепловой взаимосвязи с колонной среднего давления, и колонну смешения (6А), причем
i) воздух на дистилляцию подают в колонну среднего давления,
ii) жидкости, обогащенные кислородом и азотом, подают из колонны среднего давления в колонну низкого давления,
iii) на первом этапе работы аппарата в верх колонны смешения подают поток жидкости, обогащенной кислородом, из колонны низкого давления,
iv) на первом этапе работы с верха колонны смешения отбирают поток кислорода невысокой чистоты и подают, по меньшей мере, часть его на первую потребляющую установку (5),
v) на первом этапе работы подают воздух в колонну смешения,
vi) на первом этапе работы второй аппарат обеспечивает кислород высокой чистоты для второй потребляющей установки (9),
отличающийся тем, что
vii) на втором этапе работы в первом аппарате снижают при необходимости до нуля поток жидкости, обогащенной кислородом, введенной в верх колонны смешения, снижают при необходимости до нуля поток воздуха, поданного в колонну смешения, и снижают при необходимости до нуля поток кислорода невысокой чистоты, отобранного сверху колонны смешения, и
viii) на втором этапе работы отводят в куб колонны низкого давления первого аппарата поток, обогащенный кислородом высокой чистоты, и подают его, по меньшей мере, на вторую потребляющую установку.1. A method of providing high purity oxygen by cryogenic air distillation by means of an apparatus comprising first (1) and second (2) air separation apparatuses, the first air separation apparatus comprising a medium pressure column (2A) and a low pressure column (4A) located in thermal relationship with the medium pressure column, and the mixing column (6A), and
i) distillation air is supplied to a medium pressure column,
ii) liquids enriched with oxygen and nitrogen are supplied from the medium pressure column to the low pressure column,
iii) at the first stage of operation of the apparatus, a stream of oxygen-enriched liquid from the low-pressure column is fed to the top of the mixing column,
iv) at the first stage of operation, a low-purity oxygen stream is taken from the top of the mixing column and at least a part of it is supplied to the first consuming unit (5),
v) at the first stage of operation, air is supplied to the mixing column,
vi) in the first stage of operation, the second apparatus provides high-purity oxygen for the second consuming installation (9),
characterized in that
vii) in the second stage of operation in the first apparatus, if necessary, the flow of oxygen-enriched liquid introduced into the top of the mixing column is reduced to zero, the flow of air supplied to the mixing column is reduced to zero, if necessary, and the oxygen stream of low purity is reduced to zero, if necessary, selected from above the mixing column, and
viii) at the second stage of operation, a stream enriched with high purity oxygen is diverted into the cube of the low pressure column of the first apparatus, and it is supplied to at least the second consuming installation. 2. Способ по п.1, в котором на втором этапе работы второй аппарат (2) не снабжает кислородом высокой чистоты вторую потребляющую установку (9) или снабжает только частью кислорода высокой чистоты, требующегося второй потребляющей установке.2. The method according to claim 1, in which at the second stage of operation the second apparatus (2) does not supply high purity oxygen to the second consuming installation (9) or supplies only part of the high purity oxygen required by the second consuming installation. 3. Способ по п.1, в котором первая потребляющая установка (5) является доменной печью, а вторая потребляющая установка (9) является конвертером или дуговой печью.3. The method according to claim 1, in which the first consuming installation (5) is a blast furnace, and the second consuming installation (9) is a converter or an arc furnace. 4. Способ по п.3, в котором на первом этапе доменная печь (5) снабжается воздухом, обогащенным кислородом, а на втором этапе доменная печь снабжается или воздухом, или воздухом, менее обогащенным кислородом, чем тот, которым она снабжалась на первом этапе.4. The method according to claim 3, in which at the first stage the blast furnace (5) is supplied with oxygen enriched air, and in the second stage the blast furnace is supplied with either air or air less enriched with oxygen than that which it was supplied at the first stage . 5. Способ по одному из пп.1-4, в котором колонна смешения (6А) на втором этапе не работает.5. The method according to one of claims 1 to 4, in which the mixing column (6A) in the second stage does not work. 6. Способ по одному из пп.1-4, в котором вторая потребляющая установка (9) на первом этапе питается кислородом только из второго аппарата разделения воздуха (2), а на втором этапе работы питается только кислородом, поступающим из первого аппарата (1).6. The method according to one of claims 1 to 4, in which the second consuming installation (9) at the first stage is supplied with oxygen only from the second air separation apparatus (2), and at the second stage of operation it is powered only with oxygen coming from the first device (1 ) 7. Установка обеспечения кислородом путем криогенной дистилляции воздуха, содержащая первый (1) и второй (2) аппараты разделения воздуха, причем первый аппарат разделения воздуха включает колонну среднего давления (2А), колонну низкого давления(4А), находящуюся в тепловой взаимосвязи с колонной среднего давления, и колонну смешения (6А), содержащая
а) средства для подачи воздуха на дистилляцию в колонну среднего давления,
b) средства для подачи жидкости, обогащенной кислородом и азотом, из колонны среднего давления в колонну низкого давления,
с) средства для подачи в верх колонны смешения потока жидкости, обогащенной кислородом, поступающей из колонны низкого давления,
d) средства для подачи воздуха в куб колонны смешения,
е) средства для отбора сверху колонны смешения потока кислорода невысокой чистоты и средства для подачи, по меньшей мере, части его на первую потребляющую установку,
f) средства для подачи кислорода высокой чистоты из второго аппарата разделения воздуха на вторую потребляющую установку,
отличающаяся тем, что она содержит
g) средства для снижения при необходимости до нуля потока жидкости, обогащенной кислородом, поданного в верх колонны смешения,
h) средства для снижения при необходимости до нуля потока воздуха, подаваемого в куб колонны смешения,
i) средства для отбора из куба колонны низкого давления первого аппарата потока кислорода высокой чистоты и средства для подачи этого потока на вторую потребляющую установку.7. Installation for providing oxygen by cryogenic air distillation, comprising the first (1) and second (2) air separation devices, the first air separation device comprising a medium pressure column (2A), a low pressure column (4A) in thermal relationship with the column medium pressure, and a mixing column (6A) containing
a) means for supplying air to the distillation in the medium pressure column,
b) means for supplying a liquid enriched in oxygen and nitrogen from a medium pressure column to a low pressure column,
c) means for supplying to the top of the mixing column a stream of oxygen enriched liquid coming from the low pressure column,
d) means for supplying air to the cube of the mixing column,
e) means for taking off from the top of the mixing column an oxygen stream of low purity and means for supplying at least a portion of it to the first consuming installation,
f) means for supplying high purity oxygen from a second air separation apparatus to a second consuming installation,
characterized in that it contains
g) means for reducing, if necessary, to zero, the flow of oxygen-enriched liquid supplied to the top of the mixing column,
h) means for reducing, if necessary, to zero the flow of air supplied to the cube of the mixing column,
i) means for withdrawing from the cube of the low pressure column of the first apparatus a high purity oxygen stream and means for supplying this stream to a second consuming installation. 8. Установка по п.7, в которой первая потребляющая установка (5) является доменной печью, а вторая потребляющая установка (9) является конвертером или дуговой печью.8. The installation according to claim 7, in which the first consuming installation (5) is a blast furnace, and the second consuming installation (9) is a converter or an arc furnace. 9. Установка по п.8, содержащая средства для снабжения доменной печи (5) кислородом невысокой чистоты из первого аппарата (1) и средства для прекращения подачи кислорода невысокой чистоты из первого аппарата в доменную печь.9. The apparatus of claim 8, comprising means for supplying the blast furnace (5) with low-purity oxygen from the first apparatus (1) and means for stopping the supply of low-purity oxygen from the first apparatus to the blast furnace. 10. Установка по одному из пп.7-9, содержащая, по меньшей мере, один компрессор (13) кислорода высокой чистоты, расположенный до второй потребляющей установки (9) и за первым аппаратом (1) разделения воздуха. 10. Installation according to one of claims 7 to 9, containing at least one high purity oxygen compressor (13) located up to the second consuming installation (9) and behind the first air separation apparatus (1).
RU2006120410/06A 2003-11-10 2004-11-10 Method and installation for high purity oxygen provision by means of cryogenic distillation of air RU2354902C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0350818 2003-11-10
FR0350818A FR2862128B1 (en) 2003-11-10 2003-11-10 PROCESS AND INSTALLATION FOR SUPPLYING HIGH-PURITY OXYGEN BY CRYOGENIC AIR DISTILLATION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006120410A RU2006120410A (en) 2007-12-20
RU2354902C2 true RU2354902C2 (en) 2009-05-10

Family

ID=34508748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006120410/06A RU2354902C2 (en) 2003-11-10 2004-11-10 Method and installation for high purity oxygen provision by means of cryogenic distillation of air

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20070221492A1 (en)
EP (1) EP1690054A1 (en)
JP (1) JP2007516405A (en)
CN (1) CN100538234C (en)
BR (1) BRPI0416372A (en)
FR (1) FR2862128B1 (en)
RU (1) RU2354902C2 (en)
WO (1) WO2005045340A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005225027A1 (en) * 2005-07-21 2007-02-08 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L"Exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
FR2895068B1 (en) * 2005-12-15 2014-01-31 Air Liquide AIR SEPARATION METHOD BY CRYOGENIC DISTILLATION
CN101929789B (en) * 2010-05-12 2012-07-18 李大仁 Method for air separation
DE102011112909A1 (en) * 2011-09-08 2013-03-14 Linde Aktiengesellschaft Process and apparatus for recovering steel
JP6115887B2 (en) * 2013-03-15 2017-04-19 住友金属鉱山株式会社 Oxygen compressor switching flow rate measurement method
JP7446569B2 (en) 2020-04-02 2024-03-11 日本エア・リキード合同会社 Product gas supply amount adjustment device and air separation device equipped with the same

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022030A (en) * 1971-02-01 1977-05-10 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Thermal cycle for the compression of a fluid by the expansion of another fluid
JPS5324920B2 (en) * 1971-12-03 1978-07-24
JP2873469B2 (en) * 1989-09-29 1999-03-24 株式会社大分サンソセンター A device that liquefies and separates and supplies air in response to fluctuations in demand
FR2677667A1 (en) * 1991-06-12 1992-12-18 Grenier Maurice METHOD FOR SUPPLYING AN OXYGEN-ENRICHED AIR STOVE, AND CORRESPONDING IRON ORE REDUCTION INSTALLATION.
FR2680114B1 (en) * 1991-08-07 1994-08-05 Lair Liquide METHOD AND INSTALLATION FOR AIR DISTILLATION, AND APPLICATION TO THE GAS SUPPLY OF A STEEL.
FR2706195B1 (en) * 1993-06-07 1995-07-28 Air Liquide Method and unit for supplying pressurized gas to an installation consuming an air component.
FR2712383B1 (en) * 1993-11-12 1995-12-22 Air Liquide Combined installation of a metal production unit and an air separation unit.
US5454227A (en) * 1994-08-17 1995-10-03 The Boc Group, Inc. Air separation method and apparatus
US5582036A (en) * 1995-08-30 1996-12-10 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation blast furnace system
FR2745821B1 (en) * 1996-03-11 1998-04-30 Air Liquide METHOD FOR CONDUCTING AN INSTALLATION COMPRISING A METAL PROCESSING UNIT AND A GAS PROCESSING UNIT
FR2753638B1 (en) * 1996-09-25 1998-10-30 PROCESS FOR SUPPLYING A GAS CONSUMER UNIT
FR2774158B1 (en) * 1998-01-23 2000-03-17 Air Liquide COMBINED INSTALLATION OF AN OVEN AND AN AIR DISTILLATION APPARATUS AND METHOD OF IMPLEMENTING IT
FR2782787B1 (en) * 1998-08-28 2000-09-29 Air Liquide PROCESS AND PLANT FOR PRODUCING IMPURED OXYGEN BY AIR DISTILLATION
FR2789162B1 (en) * 1999-02-01 2001-11-09 Air Liquide PROCESS FOR SEPARATING AIR BY CRYOGENIC DISTILLATION
JP4177507B2 (en) * 1999-03-09 2008-11-05 大陽日酸株式会社 Method and apparatus for producing low purity oxygen
JP2000309811A (en) * 1999-04-21 2000-11-07 Nippon Steel Corp Oxygen supplying equipment and oxygen supplying method
FR2814178B1 (en) * 2000-09-18 2002-10-18 Air Liquide SUPPLY OF OXYGEN-ENRICHED AIR TO A NON-FERROUS METAL PRODUCTION UNIT
FR2819584B1 (en) * 2001-01-12 2003-03-07 Air Liquide INTEGRATED AIR SEPARATION AND ENERGY GENERATION PROCESS AND INSTALLATION FOR CARRYING OUT SUCH A PROCESS

Also Published As

Publication number Publication date
CN100538234C (en) 2009-09-09
CN1878998A (en) 2006-12-13
WO2005045340A1 (en) 2005-05-19
JP2007516405A (en) 2007-06-21
RU2006120410A (en) 2007-12-20
BRPI0416372A (en) 2007-02-21
FR2862128A1 (en) 2005-05-13
US20070221492A1 (en) 2007-09-27
FR2862128B1 (en) 2006-01-06
EP1690054A1 (en) 2006-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5291737A (en) Process or apparatus for distilling air and application in feeding gas to a steel mill
RU2387934C2 (en) Method to separate air into components by cryogenic distillation
US5566556A (en) Process and unit for supplying a gas under pressure to an installation that consumes a constituent of air
EP1043558B1 (en) Integrated apparatus for generating power and/or oxygen enriched fluid, and process thereof
US9733013B2 (en) Low temperature air separation process for producing pressurized gaseous product
US4433989A (en) Air separation with medium pressure enrichment
CN1105752A (en) Combined installation of a metal production unit and a unit for the separation air gas
KR100466917B1 (en) Method and apparatus for producing high pressure oxygen
KR100501056B1 (en) Process for feeding a gas-consuming unit
JPH05203344A (en) Supplying method of oxygen gas adaptable for required condition of various demand ratio pattern
US6568207B1 (en) Integrated process and installation for the separation of air fed by compressed air from several compressors
RU2354902C2 (en) Method and installation for high purity oxygen provision by means of cryogenic distillation of air
CN101105360B (en) System and apparatus for providing low pressure and low purity oxygen
US6119482A (en) Combined plant of a furnace and an air distillation device, and implementation process
AU705278B2 (en) Process and installation for the production of oxygen by cryogenic distillation
US5865041A (en) Distillation process using a mixing column to produce at least two oxygen-rich gaseous streams having different oxygen purities
US7219514B2 (en) Method for separating air by cryogenic distillation and installation therefor
CN100543388C (en) The method and apparatus that is used for the oxygen of enriched air By stream
US7010919B2 (en) Method and installation for steam production and air distillation
JP3479277B2 (en) Variable oxygen flow delivery method and low temperature air separation device using the same
CN100538233C (en) The method and apparatus of separating air by cryogenic distillation
CN117490348A (en) Process and apparatus for recovering at least nitrogen and argon

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101111