TW469152B - Method and apparatus for separating air - Google Patents

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TW469152B
TW469152B TW088100324A TW88100324A TW469152B TW 469152 B TW469152 B TW 469152B TW 088100324 A TW088100324 A TW 088100324A TW 88100324 A TW88100324 A TW 88100324A TW 469152 B TW469152 B TW 469152B
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nitrogen
tower
rectification column
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TW088100324A
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John Douglas Oakey
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Boc Group Plc
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Description

69152 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明乃關於用於分離空氣之方法與裝置。 藉精餾（即分餾）以分離空氣確實係非常熟知的=典型上 ，空氣係飼入由較高壓力精餾塔、較低壓力精餾塔、舆冷 凝器-再沸器所组成之雙精餾塔，其中冷凝通道連通較高 壓力精餾塔之上部區域且再沸通道連通較低壓力精餾塔之 下部區域=氮氣係因此在較高壓力精餾塔中分離且在冷凝 器-再海器中冷凝ϋ所生成冷凝液之一邵份係在較高壓力 塔中作爲回流且冷凝液之其餘部份係使用在較低壓力精餾 塔中。從較高壓力精餾塔之底部取出富含-氧氣之液態空 氣餾份且將其飼入較低壓力精餾塔之中間質量交換區域。 在較低壓力精餾塔之頂部得到氮氣餾份且在其底部得到富 含-氧氣之餾份。因此在較低壓力精餾塔之壓力下得到氮 乳產品3 許多工業程序 '例如油或氣體之提高回收，需要在高壓 下供應之氮氣，其通常較在較高壓力精餾塔操作者爲高。 爲了降低氮氣之壓力由較低壓力精餾塔之壓力提昇至洪應 至製程之氮氣所需之壓力所需要之功，已知者係以氣態之 形式從較高壓力精餾塔取出一些氮氣產物3不過對一給定 之氮氣回收，此較高壓氮氣可以取出之速率係有限的，因 爲従較高壓力精餾塔取出氮氣氣體會降低所生成之液態氮 氣回流量。 本發明之目的係提供一方法與裝置，其能夠操作以消除 前述所提之問題。 根據本發明，其係提供一分離空氣之方法，其中空氣係 -4 - 太叹炫尺度遠，:：屮家標4l ί ('\s ) Λ4規格i 公筇） (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本S ) 469 15 2 A 7 B7 五、發明説明（2 ) 飼入由較高壓力精餾塔 '較低壓力精餾塔、與第一冷凝器 ，再浠器所组成之雙精餾塔，其中冷凝通道係連通較高壓 力精餾塔之上部區域以冷凝氮氣，而再沸通道係連通較低 壓力精餾塔之下部區域；操作第二冷凝器-再漭器以再沸 在較高壓力精餾塔中得到之液體餾份，且第二冷凝器-再 浠器係藉欲分離之壓縮空氣之第一物流以加熱、該空氣之 第一物流因此被部份或完全冷凝，或藉由操作在較較高壓 力精餾塔中所得者爲高之壓力之另一精餾塔中預分離空氣 之第一物流所生成之富含-氮氣之氣態流以加熱、該富含-氮氣之氣態流因此被部份或完全冷凝：欲分離之壓縮空氣 之第二物流係藉與冷凝氮氣之物流間接熱交換以部份或完 全冷凝，且冷凝氮氣物流之至少一部份係在其與壓縮空氣 之第二物流熱交換之下游處取出以作爲產物. 本發明亦提供一用於分離空氣之裝置，其包括一由較高 壓力精餾塔、較低壓力精餾塔、與第一冷凝器-再沸器所 組成之雙精餾塔，其中冷凝通道係連通較高壓力精餾塔之 上邵區域以在使用時冷凝氮氣，而再濟通道係連通較低壓 力精餾塔之下部區域：第二冷凝器-再漭器，其中再溝通 道係連通較高壓力精餾塔之下部區域，且冷凝通道係直接 連通欲分離之壓縮空氣之第一物流之來源或連通另一精餾 塔之富含-氮氣之氣態流，其係依次連通該來源且在使用 時係操作在較較高壓力精餾塔中所得者爲高之壓力；第一 進一步冷凝器係藉與冷凝氮氣之物流間接熱交換以部份或 完全冷凝欲分離之壓縮空氣之第二物流；以及將泠凝氮氣 -5- ' CNS ) f ：；0Χ247Α^ ) (請先閔讀背&之注意事項再填{;本頁 士.-_ 1____ ；_ \. 469152 A 7 --^~~— ____ ^__---- 五、發明説明（3 ) 物流之至少一部份在其與壓縮空氣之第二物流熱交換之下 游處取出以作爲產物之設備。 藉在較高壓力精齒塔之下部區域再讳液體，使提异氣體 上升通過此精餾塔之速率成爲可能，因此在較高磬力精館 塔中提供一有利於氮氣產物從其中取出之區娀；再者藉冷 俠立氣之第二物流，可限制第二冷凝器-再沸器之熱交換 負何，因此在根據本發明之方法與裝置之範例中，有助於 維持與此第二冷凝器_再沸器之操作有關聯之較低熱力學 無效率，其中其係藉壓縮空氣之第一物流以加熱。（通常 當冷凝液係混合物而非純物質時，冷凝與再沸液體間較大 之皿差係需要的。此較高之溫差會造成冷凝器_再漭器之 較無效率操作）。此外，若第二冷凝器-再沸器係藉在造一 步精餾塔中所分離之富含-氮氣之氣態流以加熱，壓縮空 氣之米二物流之冷凝有助於限制進一步精餾塔之尺寸。再 者壓给二氣足弟一物泥之冷凝可使氮氣在比較高壓力精 飽塔之頂邵所得者爲高之壓力下蒸發，藉此降低所需之壓 縮量’其係與型上隨後提昇氮氣產物至特高之壓力、例如 超過100巴所需者。 在根據本發明之方法之範例中，壓縮空氣之第一物流係 飼入第二冷凝器-再沸器中，所生成之部份或完全冷凝之 2氣流較佳係完全飼入較高壓力精餾塔之中間質量交換區 域。在採用進一步精餾塔之範妁中，富含-氧氣之液體物 流較佳係從進一步精餾塔之底部取出且飼入較高壓力精餾 塔以在其中分離。在根據本發明之方法與裝置之所有範例 -6 - 木玖乐尺度辽冗十家揉々（) Λ4Α格（：10：χ Ζ9λΛί?·； ' '
(ti先閱讀背面之·;ί意畜.項再填iii本頁)
AT 46 9 15 2 B; 五、發明説明（4 ) 中，部份或完全冷凝之壓縮空氣之第二物流較佳係完全飼 入較高壓力精餾塔之中間區域。在根據本發明之方法與裝 置之所有範例中，具有组成近似空氣之液體物流從較高塵 力精餾塔之中間質量交換區域取出且飼入較低壓力精餾塔 之中間質量交換區域亦是較佳的。此外，部份或完全冷凝 之第一空氣物流之一部份及/或部份或完全冷凝之第二空 氣物流之一部份亦可以飼入較低壓力精餾塔之中間質量交 換區域。壓縮空氣之第一與第二物流在相同之壓力下壓縮 係較佳的。此可使其取自相同之來源、且在提供壓縮空氣 之第一與第二物流時可採用相當簡單之空氣壓縮系統。 該冷凝氮氣流之部份較佳係以高於較高壓力精餾塔之頂 部處之壓力泵送至其與壓縮空氣之第二物流熱交換之上游 處。 典型上，產物氮氣流係以氣態之形式從較低壓力精餾塔 中取出。爲了提昇根據本發明之方法與裝置所能得到之液 氮量，在較低壓力精餾塔中與液體質量交換之氮氣氣體流 較佳係取出且冷凝。爲此目的可使用第二進一步冷凝器。 較佳係從較低壓力精餾塔中取出之富含-氧氣之液體流 係經降壓且採用於冷凝氮氣氣體流=典型上，由較低壓力 精餾塔中取出與液體質量交換之氮氣氣體冷凝所形成之某 些液氮係採用於符合液氮在該塔中所需之回流=不過通常 藉此冷凝會製造過量之液氮。因此某些冷凝液較佳係泵送 至較高壓力精餾塔且可以使用於補充該塔中之回流、或補 充用於與壓縮空氣之第二物流間接熱交換之液氮。不過液 (請先?4讀背面之注意事項再填3本頁 裝 -7- 46 9 I 5 2 Λ7 B7 五、發明説明（5 氮從第二進—步冷凝器泵 於送至輿壓縮空气、〜 、較高壓力猜餾塔之速率係小 請 先 閱 讀 背 面 意: S 再 填 本 頁 根據本發明之二：流熱交換之液氮速率= 物或氬氣產物下採二裝既典型上係在不生產任何純氧產 精餾塔底部之氧〒.八虱义產生。所以因此在較低壓力 範圍内= 耳分率可韓制在G.55至〇.75之値 較佳地是將㈣胃 … 力之欲分離空奢黛二仏、、^ '弟一芏軋物流爲鬲之壓 較低壓力精_中—、/楮對外作功之性能㈣脹且飼入 括-用於將第三空氣=根二本發明之裳置較佳係額外包 者之昇墼-壓_ 必力提昇至高於第一空氣物流 倒以膨=:二^於第三空氣物流藉對外作功 / k ,尚輪機，其具有與該 出口連接之入口以乃由ap u璣之 及與T父低壓力精餾塔之中間質量 域連接之出口，所冶A、π , 貝夏人换£ ^ 斤〜仃乏封外作功較佳係第三空氣物流+ 麼縮’故爲此目的，曰网· 〜 的开壓··塾縮機較佳係採用膨脹渴輪撫 所驅動者。 釉瑪 持別疋在根據本發明之方法與裝置之範例中，其中欲分 離之ΐ7壓縮空氣物流係藉與在較高壓力精餾塔之下部! 域所4到之液體、壓縮空氣之物流及/或從較高壓力精餾 塔工中間質量交換區域所取出之液體問接熱交換以部份或 冗全冷凝，其較诖係在中問壓力精餾塔移除氮氣，該塔係 操作在使其頂部之壓力大於較低壓力精餾塔之底部婴力且 其底部之壓力大於較高壓力精餾塔之頂部壓力。將分離出 4氛氣冷凝且再浠在中間壓力精餾塔下部區域所得到之富 -8 - ( i'NS ^ Λ4：ί!ΰϋ ； ：!〇/297^^ 469 15 2 A7 B7 r.i 五、發明説明（6 含-氧氣之液體餾份。所以根據本發明之裝置較佳係額外 包括一具有用於冷凝空氣流及/或從較高壓力精错塔之中 間質量交換區域所取出之液體之入口之中間壓力精館拔， 該中間壓力精飽塔具有一用於冷凝與其之上部區域有關之 氣氣之冷凝器以及與其下部區域有關之再沸器。中間愚力 精餾塔之操作使進一步提昇可用於安***餾塔之回流成爲 可能且藉此使在第一冷凝器_再沸器中冷凝之氮氣之速率 可以取出以作爲產物。 〜 在中間壓力精餾塔之下部區域所得到之含氧氣之液體 餾份較佳係藉取自較高壓力精餾塔之氮氣氣體流以再漭。 Q此與中間壓力精箱塔之下部區域有關之再沸器具有輿來 自較高壓力精餾塔之氮氣氣體之出口有關之冷凝通道= 在^間壓力精餾塔分離出之氮氣較佳係藉與在中間壓力 精餾冷乂下部區域所得到t含_氧氣之液體餾份物流間接 $ X換以冷凝，該含-氧氣之液體餾份物流係在其盥從造 一步之精齒塔所分離出之氮氣熱交換之上游處降I所以 在根據本發明之裝置中，與中間I力精料之上部區域有 冷凝器較佳係具有冷卻通道，其係從上游端經降壓關 上接至用於富含-氧氣之液體從中間壓力精餾塔之下部區 離開之出口。 q根據本發明之方法係特別適用在操作於相當高之壓力。 因泛，倒如較低壓力精餾塔之頂部可以操作在25至5巴之 壓力範团内。 土 ^ 該空氣物流可以取自壓縮空氣之來源，其已藉從其中萃 ί諳先閲讀背Φ之注意事項再填寫本頁 ^-----.. VJ *-° 4 6 9 15 2 第88100324號專利申請案 A7 中文說明書修正頁(89年9月） B1 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（7 ) 取水汽、二氧化碳、與若有需要、烴類以純化，且其已與 分離空氣之產物間接熱交換以冷卻。 ^ 此處所用之術語「精餾塔」包括任何蒸餾或分餾塔、 區，其中液相與汽相係反向接觸，例如藉汽相與液相在安 裝於塔或區中之填充组件或一系列垂直間隔塔板或塔盤上 之接觸以進行流體混合物之分離。一精餾塔可以由數個在 分離塔槽中之區段所組成，以避免具有過高之單塔高度。 根據本發明之方法與裝置現可以藉參考所附圖示之範例 以說明，其中圖1、2與3全係各分離空氣工廠之流程圖。 該圖示並非比例的，不同圖示之相同部件係以相同之參 考號碼標示。 主要元件代表符號 2 主空氣壓縮機 28 入口 4 吸附單元 30 收集器 6 主熱交換器 32 出口 8 熱端 34 熱交換器 10 冷端 36 節流閥 12 雙精餾塔 38 入口 14 較高壓力精顧塔 40 出口 16 較低壓力精餾塔 42 節流閥 18 第一冷凝器-再沸器 44 入口 20 第二冷凝器-再沸器 46 昇壓-壓縮機 22 定出液汽接觸表面之組件 48 後冷卻器 24 入口 50 膨脹渦輪機 26 進一步冷凝器 52 入口 -10 - ----------裝------訂·------j (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 469152 第88100324號專利申請案 A7 中文說明書修正頁(89年9月） B7 經濟部中央標準局員工消費合作钍印製 五、發明説明（7a) 54 液-汽接觸組件 82 節流閥 56 第二進一步冷凝器 90 中間壓力精餾塔 58 收集器 92 再沸器 60 節流閥 94 冷凝器 62 出π 96 節流閥 64 泵 98 液-汽接觸組件 66 泵 100 節流閥 70 進一步精餾塔 102 出π 72 入口 - -104 節流閥 74 進一步熱交換器 106 入口 76 節流閥 108 出口 78 液汽接觸组件 110 節流闕 80 節流閥 參考圖1之圖示，空氣流係在主空氣壓縮機2中壓縮*其 具有與其相關之後冷卻器（未示）五係在吸附單元4中純 化。該純化包掊從空氣流中移除相當高沸點之雜質，特別 是水汽與二氧化碳，否則其將在工廠之低溫部件内結凍。 單元4可以藉壓力擺動吸附或溫度擺動吸附以進行純化。 單元4可以額外地包括一或多個催化劑層以移除一氧化碳 與烴類雜質。此一氧化碳與烴類雜質之移除係描述於EP-A-4 3 8 2 82中。此種吸附純化單元之組態與操作係熟知的且 不需在此進一步描述。 — 在純化單元4之下游處空氣流從其熱端8通過主熱交換器 6至其冷端10。該空氣因此冷卻至適合或只稍高於其藉精 餾以分離之溫度。在主熱交換器6之冷端1 0之下游將冷卻 後之空氣流分成第一與第二壓縮空氣流。第一與第二壓縮 -10a· l·* - I — I. !-1- - - I — . 1 ------- ^—« ___—11__ 、1·、·'1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 6 I---- 4 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 9 15 2 第8810〇324號專利申請案 ^ 个又說明書修正頁(89年9月）五、發明説明（8 ) 空氣流係在由較高壓力精餘塔14、較低壓力㈣塔16、斑 第:冷凝器再滞器18所組成之雙精館塔Η中分.離其'中 ~ =通道（未7F )係連通較高壓力精館塔之上部區域以冷 氮氣’而再;弗通道（未示）則係連通較低壓力精飽塔之S 區域》 4 第一空氣流係通過第二冷凝器_再滞器20之冷凝通道（未 示），其係（如所示）位於較高壓力精餾塔14之底部’但其 亦可以位於塔丨4之外部。較高壓力精料14下部區域中之 底部液體餾份係在第二冷凝器-再沸器2〇之再沸通道（未示） 中再滞。較高壓力精掏塔"含有定出液汽接觸表面之组件 22，以使從第二冷凝器-再沸器2〇上昇之汽體與在第一冷 凝器-再沸器18中冷凝之液氮密切質量交換。結果，氮氣 k上昇之ί飞體中分離出。來自第二冷凝器-再沸器2〇之部 份或芜全冷凝之第一空氣流經由入口 24流進較高壓力精餾 塔14之中間質量交換區域。 壓縮空氣之第二物流係流過進—步泠凝器26之冷凝通 道，其係在其中部份或完全冷凝。所生成之部份或完全冷 凝之第二空氣物流係經由通常與入口 2 4在相同高度之入口 2 8飼入較高壓力精餾塔1 4中。 在較高壓力精餾塔14中由空氣所分離出之氮氣係在第— 冷凝器-再沸器18之冷凝通道（未示）中冷凝，且所生成之 冷凝氮氣係回送至較高壓力精.餾塔Μ中之收集器3〇。液氮 回流係從收集器30分散至塔14中。從較高壓力精餾塔14之 底部經出口 32取出之富含-氧氣之液體物流係藉通過熱 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） — ----- - - - I---If n I! —I (N 1* ___, .! I i·^ i靖先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} A7 B7 4 R 9 1 5 2 第88100324號專利申請案 °中文說明t修正頁(S9年9月） 五、發明説明（9 ) 交換器3 4以過冷，且經節流閥3 6與入口 3 8飼入較低壓力精 餾塔1 6中。二個其他之氧氣-氮氣混合物物流係飼入較低 壓力精餾塔1 6中以分離。這些物流之其中之一係含有從較 高壓力精餾塔14經通常與入口 24與28在相同高度之出口 4〇 所取出之氧氣與氮氣液體混合物。經出口 40所取出之液體 物流具有近似於離開純化單元4之空氣之組成。經出口 4〇 所取出之液體混合物物流係藉通過熱交換器3 4以過冷，經 過節流閥42以降壓且經典型上較入口 3 8為高之入口 44詞入 較低壓力精餾塔1 6中。壓縮空氣之第三物流亦飼入較低壓 力精餾塔1 6中。壓縮空氣之第三物流係取自主熱交換器6 之熱端8之上游之純化空氣’且係在异壓一壓縮機μ中進 一步壓縮，其係藉通過後冷卻器4 8以從其中移除壓縮熱， 且係從其熱端8通過主熱交換器6。第三壓縮空氣物流係從 主熱交換器6之中間區域取出且在膨脹渦輪機5 〇中膨脹q 所生成之膨脹空氣物流係從膨脹渦輪機50經與入口 38在相 同高度之入口 52以進入較低壓力精餾塔16中。膨脹滿輪機 5 0係與昇壓-壓縮機4 6連結在一起，使膨脹之空氣可以藉驅 動壓縮機46以作功。 前述所提之物流在較低壓力精餾塔1 6中分離成頂部之氣 氣汽體餾份、其係本質上純化的、典型上含有超過99·9體 積％之氮氣，以及不純之底部富含-氧氣之液態空氣鶴份、 其係不純的、典型上含有55至75體積％之氮氣。以第—冷 凝器-再沸器1 8再沸底部富含-氧氣之液態餾份之一部份， 藉此以提供上昇通過塔】6之汽體流動，且上昇之汽體係 -12- 本紙張尺度仙Ta®家辟（⑽）Α嫩格（2lDX297公瘦1 ~— ---- 裝 — ------訂------A (請先閱讀背面之ii意事項再填转本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裳 4 6 9 15 2 A7 B7 第88100324號專利申請案 中文說明書修正頁(89年9月） 五、發明説明（10) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 與下降之液體藉液-汽接觸組件54接觸以密切地質量交 換’组件54之形式可以為蒸餾板或例如為結構填.充物之填 充物。在較低壓力精館塔1 6頂部所得到之氮氣汽體餾份物 流係在第二進一步冷凝器56中冷凝。所生成之冷凝液係回 送土較低壓力精餾塔1 6中之收集器5 8中’以從其分散至較 低壓力精餾塔16中。第二進—步冷凝器之冷卻係藉使較低 壓力精餾塔16所得到之底部富含-氧氣之液態餾份之一部 份經節流閥60以通蟬其且飼入冷凝器5 6之汽化通道（未示） 以提供。富含-氧氣之液體因此在冷凝器56中冷凝氮氣且 其本身i飞化。所生成之汽體經出口 6 2離開冷凝器5 6，以與 於此處過冷之液體物流反向之方向通過熱交換器34，藉此 才疋供用於熱父換器34之必須冷卻。來自熱交換器34之富 含-氧氣之汽體物流從其冷端丨〇流過主熱交換器6至其熱端 8且排放出工處以作為廢產物。從較低壓力精餾塔丨6之頂 部取出較低壓之汽態氮氣產物且以與富含-氧氣廢物同向之 方向通過熱交換器34與6。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 在第二進一步冷凝器5 6中冷凝之氮氣典型上係比較低壓 力精飽塔16所需之回流過量。一液氮物流係藉泵64從收集 益· 5 8中取出’該系_係使物流以與氮氣產物流同向之方向通 過熱父換器34至位於較高壓力精餾塔η中之收集器30。一 液氮物流係藉泵6 6從收集器3 〇中取出，其係用以提昇液體 之壓力至高於較高壓力精餾塔中所得之任何壓力。此加壓 之液氮流係藉通過第—進一步冷凝器26以汽化，此係其與 在冷凝器26中部份或完全冷凝之壓縮空氣第二物流間接 -13- 本紙張尺度適用中國圉家標率（CNS) M規格（21〇χ297公) A7 4 69 15 2 五、發明说明（11 ) 熱交換之結果。所生成之汽化加壓氮氣流係從其冷端10通 過主熱交換器6至其熱端8且取出以作爲氮氣產物。S二個 氮氣產物可以在一或多個進一步壓縮機（未示）中進」步整 縮，圖1中所說明之空氣分離方法與裝置之特色爲與傳統 之氮氣產生器相比，其係採用雙精餾塔，負荷係從氮氣產 物壓縮機轉移至主空氣壓縮機2 ^經收集器3 〇從第一冷凝 器-再沸器18中取出液氪產物使較高壓力精餾塔可以相當 有效率地操作，此係因爲少了此液氮產物之取出，特別是 在塔1 4之上邵區域會傾向於過回流。 各種修改與改善可以施加至圖丨之空氣分離工廠中。若 壓縮S氣·^第二物流在冷凝器26中僅部份冷凝，此實施通 常係較冗全冷凝者爲佳，因爲其可降低冷凝器之溫差，所 生成之却访今、喊第二空氣流較佳係送至具有頂部冷凝器（ 未π )又相分離器（未示），其之冷凝負荷係藉在分離器中 收集之液相之邵份經閥（未示）之膨脹以提供。液體係從相 分離器中取出且飼入較高壓力精餾塔】4中。此種安排使氮 氣流過冷凝器26之壓力稍微增加，藉此產生氮氣產物壓縮 負荷之對應減低。 將也收集器30取出之氮氣物流通過熱交換器34亦是有利 的。相似地’富含，氧氣之液體物流可以藉通過熱交換器 34以過冷。從較高壓力精餾塔1 4之頂部取出氮汽體物流且 將此物流首先通過熱交換器34且其次從其冷端1 〇通過主熱 交換器ό至其熱端8以在高壓下提供氮氣產物之另一物流亦 是可能的。 _____— -14- 木紙仏尺政邮屮狀笨㈣(( 2ΙΟχ：7ίΓ^Γ) I Tt - Hu __ _ · - flu^ —^m ι·-···、 -- I ^ J. (讀先閱讀背面之注意事項再填¢-7本頁) 6 9 15 2 A7 五·、發明説明（12 ) 在圖I之圖形中张—、 , W工厫（典型操作範例中，較高壓 力精餾塔頂部之厭士 ^ 力係7 ·8巴，較低签力精餾塔16頂部之 壓力係4巴，高壓氧备
鼠乳產物係在丨2巴之壓力下製造且廢氣 純度爲62%。總|[气A 乳乳屋物之4心5%保在較高壓力下製造5 通常，藉增加庳笥朴& ^ ' , 嘥礼‘毛度至7〇%以增加氮氣之取得可以達 成性骷之改吾。此—每、t t 峰 墨力3结 貫-典型上需要增加塔!4與16之搡作 + A*飞產物<壓力增加且因此在氮氣壓縮上所 爸之功降低。此§1认' 、卜 < 功通常超過補償主空氣壓缩機2所 消耗 < 任何増加功。 現參照所附之圖2，娇_， ·产、 M2，所不之空氣分離工廠通常與 者之组態與操作相似、 _ . 產別处瑪弟一冷灰态-再漭器20係 藉在進一步精餘塔7〇 φ时八甘，rp — 一, 中所分離乙'^含-氬氣之汽體物流以 加熱ϋ氣物流係經入口 72以飼入塔70中，且位於主 熱乂換器6與熱X換器34間之進—步熱交換器74係使取自 較低.签力精淘塔1 6之氮氣產物去過冷進-步精餘塔7 0之產 物3因爲壓縮空氣之第-物流係飼入進-步精餾塔70中： 對一給定之玉2氣壓缩機2之出口壓力，較高壓力精餾塔 14係操作在比圖1中所示之工廠較低之壓力。所以，節流 閥76係位於較高壓力精餾塔14之入口 28與冷凝器％間。 Λ (請先聞讀背面之注意事項再填艿本頁 進一步精餾塔70典型上係相當地小且只含有少量 '例如 5個理論板，亦即其含有足夠之液汽接觸组件78以提供5 個理論之分耱暗段，通常，在進一步精餾塔7〇之頂部並不 會得到純氮氣汽體餾份，此餾份典型上含有至少1 〇體積％ 之氧氣=富含-氬氣之汽體係在第二冷凝器_再沸器20中冷 -15- 才又度迖圮 彳：rNS > Λ4Α格：2i〇x Δ^9 五、發明説明（13) -- - % - iar mf LJ I (請先㈤請背而之注意事項再填{11本百〇 凝’所生成之泠凝液之—部份係使用在進—步精餾塔7〇以 作爲回流。藉通過熱交換器74以遇冷之其他部份係通過節 流閥8 0且在接近液汽接觸設備2 2之頂部之高度處飼入較高 壓^精錯塔丨4中。從進一步精齒塔7〇之底部取出之富含_ 氧氣之液體物流係藉通過熱交換器74以過冷，通過節流閥 82且在低於入口 28之高度處飼入較高壓力精餾塔14中。 雖..、，在圖2所TF之工摄中’冷凝器_再沸器通常可以較 圖〗所不者馬低（溫差操作，這些溫差可以藉增加進一步 精飽塔70 &頂部處之富含-氮氣之汽禮純度以進一步降低 爲了達到此’可以增加塔7〇之入口壓力、藉此需要更多 功=壓1¾空氣，及/或氮氣回收率可以降低。 圖^與。中听之空氣分離工廠之特色爲較低壓力精餾塔 ^丹沸益1 8芏入口 3 8之區域傾向於相當低效率之操作 .” 了以.藉.會竣麥凱布-帝爾圖以說明^此一圖形將顯示 =作線與平衡線間有明顯之收m中間壓力精館塔中 刀離取自較向壓力精餾塔之下部區域之液體物流可以得到 ?吾之效率，此一裝置係示於圖3中。 二/ 口 3，其顧示一通常與圖1所示者相似之空氣分離工 '&々處爲其包括一具有與其之下部區域有關之再漭器 92和與並夕 p^ 。a ” 部區域有關之冷凝器94之中間壓力精餾塔90 圖洪各種頭外之導管與閥以將中間壓力精餾塔卯整合至 2 λ 之‘〜製中°雖然在圖1所示之工廠中，從較高壓： 六^ j给1 4經出口 4〇所取出之氧氣液體混合物物流係經熱 ’矣器34以冱至較低壓力精餾塔1 6中’此物流係被採用以 、屮 4¾ 家嘌淬 U'NS ) Λ4.ί?^ ( ：；0V 297^¥ 4 69 15 2 A7 i___ B7 — '— ---------— ---------—- ____ 五、發明説明（14 ) 一^' ^ 甸入圖3所示之工廠中之中間壓力精餾塔9〇中。所以餘物 流經節流閥96從熱交換器34以流至中間壓力精餾塔^中 3再沸器92係用以蒸發在塔90之底部所收集之液體，所 成之汽體上昇通過塔90且與下降之液體在液-汽接觸組件 %上進行密切之質量交換’组件98可以藉蒸餾板或藉例如 爲結構填充物之填充物以提供。結果，氮氣從流入之液體 中分離出。在塔之頂部所收集之氮氣汽體係在位於塔9〇 $ 頂部之冷凝器94中冷凝。所生成冷凝氮氣之一部份係再飼 入中間壓力精傲塔90之頂邵以提供作爲塔9〇之回流a剩餘 <冷凝氮氣係經節流閥1 0◦流至較低壓力精餾塔〗6中； ° 丁 \岐 集益5 8 〇 氮氣係在冷凝器94中藉與從中間壓力精餾塔9〇之底部經 出口 1 02所取出之富含-氧氣之液體物流間接熱交換以冷赛 1此冨含-氧氣之液體物流係通過節流閥1 〇4以降低其位於 出口〗02與冷凝器94間之溫度=生成之汽體流過出口 ι〇4 J·奴典型上 '但並非必須與入口 5 2在同一高度之入口 1 〇 6 以飼入較低壓力精餾塔1 6中。殘留之液體係經出口丨〇8從 冷凝器94中取出且在通常與入口丨06同一高度處飼入較低 U 壓力精餾塔16中，且於途中通過節流間1 1 〇。 1' 在中間壓力精餾塔90底部之液體係在再海器92中籍與從 ^ 較高壓力精餾塔丨4之頂部所取出之氮氣汽體物流間接熱交 ! 设以再滞。熱交換之結果使氮氣在再沸器92中冷凝，所生 ί1' 成之冷凝液係送回較高整力精鶴塔I 4中之收集器3 〇。 藉將中間壓力精餾塔9 〇整合進空氣分離工處，使可以在 !*：»
V ___ 一 - 17- >1/14 frNS ：iOX29-^SS 5 ~~~ f請先閱讀背面之注意事項再填巧本Ij ¾. 、·ρ 9 1 5 2 五、 A7 B7 f明説明（ 15 ^譽力下製造〈總氮氣產物之比例增加成爲可能。 在圖J所7F之工廠之—改變中，中間壓力精餾塔9〇之進 L可以部份或完全取自較高壓力精餾塔14之底部。在此一 I例中，在中間壓力精餾塔9〇中所分離之氮氣之純度典型 上係降低，且冷凝之不純氮氣並不需要在塔9〇中作爲回流 ’其係提供至較低壓力精餾塔1 6之中間質量交換區域3 典型上’在圖3所示之工廠之操作中，在中間壓力精餾 塔90頂部處之壓力係6巴3 --------t— (請先聞讀背面之注意事項再填艿本页) ϋ:):·:?-AJniI'·消f^-ϋ.!.>. V. -18

Claims (1)

  1. 4 9 152
    第88100324號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(89年9月、 六、申請專利範圍 1‘ 一種分離空氣之方法，其中而夯技扣、, 二乳係飼入由較高壓力精餾 - I tt^i ^^^1 -- - - ·111 I— —in .^1^1 ^^^1 一 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 塔、較低壓力精銷塔'與第—冷凝器_再滞器所組成之 雙精館塔，其中冷凝通料連通較高壓力精料之上部 區域以冷凝氮氣’而再料道係連通較㈣力精顧塔之 下部區域；操作第二冷凝器-再沸器以再滞在較高壓力 精餾塔中得到之液體餾份，且第二冷凝器_再沸器係藉 欲分離之壓縮空氣之第一物流以加熱、該空氣之第一物 流因此被部份或完.全冷凝，或藉由操作在較較高壓力精 飽塔中所得者為高之壓力之另—精餾塔中預分離空氣之 第一物流所生成之富含-氮氣之氣態流以加熱、該富含_ 氮乳之氣態流因此被部份或完全冷凝；欲分離之壓縮空 氣之第二物流係藉與冷凝氮氣之物流間接熱交換以部份 或完全冷凝，且冷凝氮氣物流之至少一部份係在其與壓 縮空氣之第二物流熱交換之下游處取出以作為產物。 2 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該從較高壓力精 餾塔所取出之冷凝氮氣流之部份係以高於較高壓力精餾 塔之頂部處之壓力泵送至其與壓縮空氣之第二物流熱交 換之上游處。 經濟部中央標準局舅工消費合作社印製 3 ·根據申請專利範圍第1與2項之方法，其中從較低壓力 精餾塔取出之富含-氧氣之液體物流係經降壓且採用於 冷凝從較低壓力精餾塔中取出與液體有質量交換關係之 氮氣汽體物流，且其中產物氮氣物流係以汽態之形式從 較低壓力精销塔中取出。 4 .根據申請專利範圍第3項之方法，其中從較低壓力精餾 塔取出之某些氮氣汽體係在其冷凝之下游處泵送至較高 表紙張尺度逍用中國國家標準（CNS > A4规格（210 X 297公羞） 4 69 15 2 4 69 15 2 A8 B8 C8 D8 ^ A I— 申請專利範圍 壓力精餾塔。 5’二據申請專利範圍第1項之方法，其中壓縮至較第一空 H為壓力 <欲分離之第三空氣物流係對外作功 疋性能以膨脹，且飼入較低壓力精餾塔中β 6 -根據申請專利筋圚筮，g、、，， _ · 弗員又万法，其中冷凝空氣流及/或 從較高壓力精麵塔之中間質量交換區域所取出之液體物 :係在中間壓力精餾塔中從其中分離出氮氣，其係操作 使,、頂部之壓力大於較低壓力精餾塔之底部壓力且並 展部之壓力大於較高壓力精料之頂部壓力，冷凝所^ 離之氮氣且再彿在φ pE)廊+ ^ 即在干間壓力精餾塔之下部區域得到之 含-氧氣之液體餾份。 7·根據申請專利範圍第1項之方法，其中在中間壓力精餘 ，所分離^|L氣係藉與中間壓力精餘塔之該下部區域所 。氧氧之液體餾份物流間接熱交換以冷凝，該 °.'氧氣>之液體餾份物流係在其與中間壓力精餾塔所分 離之氮氣熱交換之上游處降壓，且其中在中間壓力精顧 :、下部區域所得到之含_氧氣之液體餘份係藉從較高 壓力精餾塔取出之氮氣汽體以再沸。 8. —種分離空氣之劈w，甘, t 〇 孔裝置其包括一由較高壓力精餾塔、較 低壓力精餾塔 '與第一冷凝器·再沸器所組成之雙精餾 塔’其中冷凝通道係連通較高壓力精齒塔之上部區域以 在使用時冷凝氮氣，而再彿通道係連通較低壓力精餾塔 4下邵區域；第二冷凝器·再沸器，其中再彿通道係缚 通較高壓力_塔之下部區域’且冷凝通道係直接連通 刀離之壓，揭工氣之第一物流之來源或連通另一精餘塔 X-----—ΐτ (靖先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部_央標準局貝工消費合作社印裂 張尺度朝悄财 C8 D8 ^ >S- 、申請專利範圍 (请先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 之畐含_亂氣之乳態流’其係依次連通該來源；第一進 一步冷凝器係藉與冷凝氮氣之物流間接熱交換以部份或 完全冷凝欲分離之壓縮空氣之第二物流；以及將冷凝氣 氣物流之至少一部份在其與壓縮空氣之第二物流熱交換 之下游處取出以作為產物之設備。 9.根據申请專利範圍第8項之裝置，在其與壓縮空氣之第 一物流熱交換之上游處額外地包括一用於將冷凝氮氣物 流加壓至鬲於較高.壓力精飽塔之頂部操作壓力之壓力之 泵。 10.根據申清專利範圍第8項之裝置，額外地包括第二進一 步冷凝器’其係與較低壓力精餾塔有關且係配置以冷凝 氮氣。 ί 1.根據申清專利Ιϋ圍弟8項之裝置，額外地包括一用於將 欲分離之第三空氣物流之壓力提昇至高於第一壓縮空氣 物流者之昇壓-壓縮機、以及一用於第三空氣物流藉對 外作功之性能以膨脹之膨脹渦輪機，其具有與該昇壓_ 壓縮機之出口連接之入口以及與較低壓力精鶴塔之中間 質量交換區域連接之出口。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 12. 根據申清專利範圍第8項之裝置，額外地包括一中間壓 力精餾塔，其具有一用於冷凝空氣流及/或從較高壓力 精餾塔之中間質量交換區域所取出之液體之入口，該中 間壓力精餾塔具有用於冷凝與其之上部區域有關之氮氣 之冷凝器以及與其之下部區斌有關之再沸器。 13. 根據申請專利範圍第π項之裝置，其中與中間壓力精 餾塔之上部區域有關之冷凝器具有從其上游端經壓降 -3- 本紙張从逍财關家縣（CNS )戌4體（21GX297公釐） 4 b9 1 52
    A、申請專利範国 A8 B8 C8 D8 連接至用於從中間壓力精餾塔之下部區域取出富含-一 氣之液體之出口之冷卻通道，且其中與中間壓力精1 餘= 之下部區域有關之再;'弗器具有連接用於從較高麼力精飽 塔取出氮氣之出口之冷凝通道。 In ^1 HI [ I ^^1 I nJ^^^1 ^^1 ^^1 In (請先E讀背面之注意事項再填寫本f) 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2806755B1 (fr) * 2000-03-21 2002-09-27 Air Liquide Procede et installation de generation d'energie utilisant un appareil de separation d'air
DE10018200A1 (de) * 2000-04-12 2001-10-18 Linde Gas Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Druckstickstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
FR2814229B1 (fr) * 2000-09-19 2002-10-25 Air Liquide Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
CA2347462E (en) * 2001-05-15 2012-03-13 Kevin Melvin Kjelland Method and apparatus for reclaiming deicer from produced water of an oil well
US6397631B1 (en) 2001-06-12 2002-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process
US9726427B1 (en) * 2010-05-19 2017-08-08 Cosmodyne, LLC Liquid nitrogen production
DE102010056560A1 (de) * 2010-08-13 2012-02-16 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Drucksauerstoff und Druckstickstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102010056569A1 (de) 2010-12-30 2012-07-05 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Druckstickstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
US20130000351A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Air Liquide Process & Construction, Inc. Production Of High-Pressure Gaseous Nitrogen
US9097459B2 (en) 2011-08-17 2015-08-04 Air Liquide Process & Construction, Inc. Production of high-pressure gaseous nitrogen
EP2662654A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-13 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
US20160161181A1 (en) * 2013-08-02 2016-06-09 Linde Aktiengesellschaft Method and device for producing compressed nitrogen
JP6557763B1 (ja) * 2018-08-09 2019-08-07 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 空気分離装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1854836U (de) * 1958-05-20 1962-07-12 Union Carbide Corp Vorrichtung zur zerlegung von luft bei niedriger temperatur.
US4604117A (en) * 1984-11-15 1986-08-05 Union Carbide Corporation Hybrid nitrogen generator with auxiliary column drive
US4594085A (en) * 1984-11-15 1986-06-10 Union Carbide Corporation Hybrid nitrogen generator with auxiliary reboiler drive
US4854954A (en) * 1988-05-17 1989-08-08 Erickson Donald C Rectifier liquid generated intermediate reflux for subambient cascades
CN1027802C (zh) * 1990-01-19 1995-03-08 波克集团股份有限公司 一种从原料气流中去除杂质的方法
US5074898A (en) * 1990-04-03 1991-12-24 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation method for the production of oxygen and medium pressure nitrogen
JP2983393B2 (ja) * 1991-10-15 1999-11-29 レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 高純度窒素の製造における極低温蒸留により水素を除去する方法
US5379598A (en) * 1993-08-23 1995-01-10 The Boc Group, Inc. Cryogenic rectification process and apparatus for vaporizing a pumped liquid product
US5355682A (en) * 1993-09-15 1994-10-18 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic air separation process producing elevated pressure nitrogen by pumped liquid nitrogen
US5402647A (en) * 1994-03-25 1995-04-04 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing elevated pressure nitrogen
US5511380A (en) * 1994-09-12 1996-04-30 Liquid Air Engineering Corporation High purity nitrogen production and installation
US5666823A (en) * 1996-01-31 1997-09-16 Air Products And Chemicals, Inc. High pressure combustion turbine and air separation system integration
US5682762A (en) * 1996-10-01 1997-11-04 Air Products And Chemicals, Inc. Process to produce high pressure nitrogen using a high pressure column and one or more lower pressure columns

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