WO2019214847A1 - Method for obtaining one or more air products and air separation system - Google Patents

Method for obtaining one or more air products and air separation system Download PDF

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WO2019214847A1
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    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
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    • 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
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    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90—Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F25J2200/92—Details relating to the feed point

Definitions

  • the invention relates to a method for obtaining one or more air products and an air separation plant according to the preambles of the independent
  • Air separation plants have rectification column systems, which can be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double-column systems, but also as three-column or multi-column systems.
  • rectification column systems which can be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double-column systems, but also as three-column or multi-column systems.
  • Rectification columns for the recovery of nitrogen and / or oxygen in the liquid and / or gaseous state ie the rectification columns for nitrogen-oxygen separation, rectification columns for obtaining further air components, in particular the noble gases krypton, xenon and / or argon, can be provided.
  • the rectification columns of said rectification column systems are operated at different pressure levels.
  • Double column systems have a so-called high-pressure column (also referred to as pressure column, medium-pressure column or lower column) and a so-called low-pressure column (also referred to as the upper column).
  • the pressure level of the high pressure column is for example 4 to 6 bar, preferably about 5.5 bar.
  • the low-pressure column is at a pressure level of, for example, 1, 3 to 1, 7 bar, preferably about 1, 5 bar operated.
  • the pressure levels given here and below are in each case absolute pressures that are present at the top of the respectively named columns. The values mentioned are only examples that can be changed if necessary.
  • main compressor / compressor Mainn Air Compressor / Booster Air Compressor, MAC-BAC
  • High pressure air (HAP) method can be used.
  • the main compressor / booster processes are the more likely
  • High pressure column differentiates, compacts, and fed to the high pressure column at this lower pressure level.
  • An example of a main compressor / densifier process is shown in Häring (supra) in Figure 2.3A.
  • the pressure difference can be, for example, up to 14, 16, 18 or 20 bar.
  • High-pressure methods are known, for example, from EP 2 980 514 A1 and EP 2 963 367 A1.
  • the present invention is used in particular in air separation plants with so-called internal compression (IV, Internal Compression, IC).
  • IV Internal Compression, IC
  • at least one product which is provided by means of the air separation plant is formed by removing a cryogenic liquid from the rectification column system, subjecting it to a pressure increase in the liquid state, and converting it to the gaseous or supercritical state by heating.
  • FR 2 787 561 A1 relates to a process, taken from the high-pressure column with nitrogen and partly by a further condenser evaporator, which is located above the main condenser in the low-pressure column is performed.
  • Liquid formed here can be partly recycled to the high pressure column and partly to the low pressure column.
  • High-pressure method could be used.
  • EP 3 176 526 A1 proposes a method for transferring a fluid from a first separation column area into a second separation column area, wherein the transfer comprises an evaporation and a re-liquefaction.
  • Cycle fluid removed from the distillation column system is heated, compressed and cooled. One part is expanded to perform work, the remainder is liquefied.
  • the present invention therefore has as its object, at least in some of such cases, to enable an advantageous use of a high-pressure method. Disclosure of the invention
  • This task is accomplished by a process for obtaining one or more
  • cryogenic fluid By a “cryogenic” fluid is meant here a liquid medium whose boiling point is well below the ambient temperature, e.g. at -50 ° C or less, especially at -100 ° C or less.
  • cryogenic liquids are liquid air, liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid argon or liquids rich in the compounds mentioned.
  • turbocompressors In air separation plants, multi-stage turbocompressors are used for compressing the amount of feed air, which are referred to here as "main air compressors".
  • the mechanical design of turbocompressors is known in principle to the person skilled in the art.
  • a turbocompressor the compression of the medium to be compressed takes place by means of turbine blades which are arranged on a turbine wheel or directly on a shaft.
  • a turbocompressor forms a structural unit which, however, can have several compressor stages in a multi-stage turbocompressor.
  • a compressor stage comprises a turbine wheel or a corresponding arrangement of turbine blades. All of these compressor stages can be driven by a common shaft. However, it can also be provided to drive the compressor stages in groups with different waves, wherein the waves can also be connected to each other via gears.
  • the main air compressor is also distinguished by the fact that through this the total amount of air fed into the rectification column system and used for the production of air products, ie the total feed air, is compressed. Accordingly, a "re-compressor" may be provided, but in which only a part of the compressed in the main air compressor air quantity is brought to an even higher pressure. This can also be designed as a turbo compressor. For compressing partial air quantities, further turbocompressors are typically provided, which are also referred to as boosters, in comparison to the
  • Main air compressor or the booster make only a compression in a relatively small extent. Even in a high-pressure method, a booster may be present, but this compresses a subset of the air then starting from a correspondingly higher pressure level.
  • turboexpanders can also be coupled with turbo compressors and drive them. If one or more turbocompressors without externally supplied energy, i. driven only by one or more turboexpander, the term “turbine booster” is used for such an arrangement. In a turbine booster are the
  • Turboexpander (the expansion turbine) and the turbo compressor (the booster) mechanically coupled, the coupling speed equal (for example, via a common shaft) or speed different (for example, via a
  • a booster can in principle also be using external energy, for example using a Electric motor, to be driven.
  • external energy for example using a Electric motor
  • turbine boosters and booster driven using external energy can be used.
  • Liquid, gaseous, or supercritical fluids may be rich or poor in one or more of the languages used herein
  • nitrogen the speech, it may be a clean gas, but also a nitrogen-rich gas.
  • pressure level and "temperature level” are used to indicate that pressures and temperatures need not be used in the form of exact pressure or temperature values to achieve an inventive concept. However, such pressures and temperatures are moving
  • pressure levels include unavoidable or expected pressure drops, for example, due to cooling effects.
  • the pressure levels specified here in bar are absolute pressures.
  • a so-called cold booster can be used to process efficiency by
  • Air separation plant supplied feed air, which was cooled in the main heat exchanger to an intermediate temperature level and possibly previously had been increased pressure, brought to a higher pressure level.
  • An air separation plant with a cold booster is disclosed for example in EP 3 101 374 A2.
  • a corresponding system with a cold booster can be used, for example, when approximately 37,000 standard cubic meters of compressed gaseous oxygen per hour at 31 bar, 20,000 standard cubic meters of gaseous nitrogen per hour at 10 bar, 3,000 standard cubic meters of liquid nitrogen per hour and 3,300 standard cubic meters of liquid oxygen per hour , especially with simultaneous argon production, are to be formed.
  • a booster here is understood to mean a booster which is supplied with fluid which is present at a temperature level which is significantly below the respective ambient temperature at the location of the air separation plant, in particular well below -50 ° C. or below -100 ° C. ,
  • a cold booster for use in the present invention may be designed as a turbine booster or as a booster powered by external energy.
  • An improvement in the efficiency of high-pressure air method by the use of multiple throttle currents at different pressures is also known.
  • a "throttle flow" is a part of the amount of feed air, which at a pressure level above the operating pressure of the high pressure column in
  • Main heat exchanger cooled, at least partially liquefied or at
  • a relaxation device typically an expansion valve (“throttle") relaxed and the rectification column system, in particular the high-pressure column, is supplied.
  • throttle expansion valve
  • a pressurized nitrogen product at, for example, about 10 bar can be provided, for example, by recompression, in particular as pressurized nitrogen from the high-pressure column operating at about 5.5 bar, or by internal compression.
  • a separate compressor is required, in the latter case an internal compression pump and an even larger heat exchanger.
  • the nitrogen from the high-pressure column is therefore not subjected to heating to ambient temperature but only part heating in the context of the invention before it is fed to the compression.
  • a compressor operated at a corresponding temperature level for the nitrogen flow from the high-pressure column can be dispensed downstream of the compressor to an aftercooler, since the outlet temperature of this
  • Compressor due to the colder inlet temperature for example, at a desired discharge temperature or an inlet temperature in the
  • Main heat exchanger can lie.
  • the exit temperature can be easily adjusted by a suitable choice of the inlet temperature and the pressure ratio in the compression in the booster.
  • the pressure ratios of cold boosters are typically at most 1, 9 to 2.
  • a pressure ratio is defined as the ratio of the inlet pressure to the outlet pressure of a corresponding booster. This pressure ratio is sufficient to deliver the required amount of nitrogen product, in the present case at about 10 bar. Therefore, a cold booster for providing pressurized nitrogen at a corresponding pressure level is advantageously used. The same applies with respect to the booster used according to the present invention. This can have a comparable pressure ratio. This is sufficient in the context of the present invention, the required amount of nitrogen product, in the present case, for example, at about 10 or 9 bar (abs.) To deliver.
  • the present invention includes in addition to the densification of a
  • Pressure nitrogen product always also the particularly advantageous balancing of the excess cooling capacity in the entire process and the performance of the booster or compressor used. This is achieved in that in addition to the respective amount of product and a certain additional amount of pressurized nitrogen from the high-pressure column is also compressed and then used as an additional inductor current in the main heat exchanger. A corresponding additional amount of pressure nitrogen is thus in the context of the present invention in
  • Main heat exchanger at least partially liquefied and returned to the
  • GAN gaseous nitrogen pressure
  • LIN liquid nitrogen
  • LOX liquid oxygen
  • Liquid Argon (LAR) are produced.
  • the kF value is about 230 kW / K below, that is to say 94% of the value in the advantageous embodiment.
  • Heat exchanger is in both cases at 1, 0 K (according to boundary conditions for process optimization).
  • the energy consumption results in the advantageous
  • Embodiment can be provided about 1 993 standard cubic meters per hour argon product. In the conventional hot compression process, this value is lower by 15 standard cubic meters per hour (relevant to markets with high argon demand).
  • the present invention also provides a cost-effective and nevertheless efficient HAP method in cases in which the use of a classic cold booster is not meaningful or advantageous.
  • An important additional benefit of the present invention is the provision of a suitable concept for covering peak consumption of a pressurized nitrogen product of the type discussed below. Corresponding peak ratios may be markedly high (for example, a factor of 2 to 5 higher than a continuous consumption).
  • the present invention is basically in a variety of
  • the booster or compressor used to compress the nitrogen or a nitrogen-rich fluid from the high-pressure column can be designed in multiple stages (for significantly higher final pressures).
  • the illustrated nitrogen throttling stream can be removed after the first stage. Embodiments with significantly higher pressures are also conceivable.
  • the use of an additional nitrogen throttling flow also has a positive effect on the product yield, since less air is pre-liquefied in this way (instead of feed air
  • Low-pressure column argon optimized so be carried out with an additional rectification section between the feed points of the argon capacitors, for example, when raw and pure argon columns or argon discharge columns are used.
  • the amount of additional nitrogen flow is thereby an optimization parameter. All nitrogen taken from the high pressure column and neither condensed nor recycled as reflux into it nor condensed and used as a liquid reflux to the low pressure column (as in the present case), basically affects the Separation in the low-pressure column because he is no longer available there as a return.
  • the present invention proposes a method for recovering one or more air products using an air separation plant having a rectification column system comprising a high pressure column and a low pressure column, and further equipped with a main heat exchanger and a main air compressor.
  • a rectification column system comprising a high pressure column and a low pressure column, and further equipped with a main heat exchanger and a main air compressor.
  • the entire air supplied to the rectification column system is compressed in the main air compressor to a first pressure level and the high-pressure column is operated at a second pressure level which is at least 3 bar below the first pressure level.
  • a second pressure level which is at least 3 bar below the first pressure level.
  • the high-pressure column at the second pressure level a gaseous, nitrogen-rich fluid, for example, having a nitrogen content of at least 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 99%, removed and warmed without prior liquefaction in the gaseous state.
  • This fluid is in conventional air separation plants to pressurized nitrogen, which is to be withdrawn as a process product of the air separation plant.
  • a corresponding fluid is heated "in the gaseous state" without a prior liquefaction
  • a corresponding fluid is not nitrogen taken from the high-pressure column, in a high-pressure column. and the low-pressure column heat-condensing connecting main condenser liquefied and then returned, for example, to the high-pressure column or fed into the low-pressure column.
  • such fluid can be
  • Corresponding fluids can also be used in the context of the present invention (but in addition to the fluid heated in the gaseous state without prior liquefaction).
  • a first subset of the gaseous, nitrogen-rich fluid to a first temperature level of -50 to 0 ° C, especially -50 to -20 ° C, more particularly -45 to -35 ° C,
  • the booster is not a "cold booster" in the sense explained above because of the first temperature level at which the gaseous, nitrogen-rich fluid or the first subset of this fluid is supplied to the booster.
  • the booster can be designed as a turbine booster or as a booster powered by external energy, as already explained. The benefits have also been mentioned before.
  • the third pressure level lies in particular at a pressure level at which a corresponding nitrogen product is to be discharged, for example at a pressure of 8 to 12 bar, in particular 9 to 11 bar, for example about 10 or 9 bar (abs .).
  • a pressure level is thus the discharge pressure of a corresponding nitrogen-rich printed product.
  • it is further provided to permanently divert the first subset from the air separation plant. The corresponding first subset is thus provided as a printed product.
  • the present invention it is always intended to heat a second subset of the gaseous, nitrogen-rich fluid together with the previously mentioned first subset also to the first temperature level, to the booster at this first temperature level, and further to the third using the booster To compress pressure level. Further, according to the invention, the second subset after compression to the third pressure level at least temporarily to a second temperature level below the first
  • Cooling temperature levels then relax to the second pressure level, and returned to the high pressure column. This corresponds to the above-explained formation of a further inductor current and leads to the specific advantages explained further there.
  • the second subset is in particular at least partially liquefied or transferred from the supercritical state into the liquid state.
  • a subset namely, the second subset of the one compressed in the booster
  • Temperature level may be a temperature level of -180 to -165 ° C, in particular from -177 to -167 ° C, for example -172 ° C, act.
  • the second subset is thereby supplied to the cooling to the second temperature level advantageously at a temperature level which is at least at the temperature level at which the second subset is taken from the booster.
  • the temperature level at which the second subset of the cooling is supplied is thus in this case equal to or higher than the temperature level at which the second subset is taken from the booster. In other words, no aftercooler is used in this advantageous embodiment of the invention.
  • the cooling to the second temperature level is advantageously carried out in the main heat exchanger. The temperature level of the removal of the second subset from the booster and the temperature level of the feed of the second subset in the
  • Main heat exchangers are advantageously at a temperature level in which Also feed air is supplied to the main heat exchanger, or a warmest temperature level, which is present in the main heat exchanger.
  • feed air is supplied to the main heat exchanger, or a warmest temperature level, which is present in the main heat exchanger.
  • the second subset after compression to the third pressure level in a first period is cooled to the second temperature level below the first temperature level to form the further throttle current as discussed the second pressure level is released, and returned to the high pressure column.
  • a second period which does not overlap with the first period (if a corresponding
  • the second portion instead of at least partially be permanently discharged together with the first subset of the air separation plant.
  • the present invention is particularly suitable if comparatively large amounts of liquid air products are to be provided by means of a corresponding process or a corresponding plant and at the same time an oxygen internal compaction product is provided.
  • one or more liquid air products in the liquid state are permanently discharged from the air separation plant.
  • These liquid air products include in particular liquid oxygen, liquid nitrogen and liquid argon or fluids which are rich in these components in the sense explained above. Not all of these liquid air products must be provided in the context of the present invention and permanently discharged from the air separation plant.
  • one or more oxygen-rich liquids are removed from the distillation column system, pressure-increased in the liquid state, converted into the gaseous or supercritical state by heating, and also permanently removed from the
  • Air separation plant discharged In the context of the present invention, an equivalent amount of all of the permanent from the air separation plant
  • the equivalence quantity, if present, is determined from one
  • Corresponding nitrogen can be provided for example in the form of so-called seal gas or as a nitrogen product at a lower pressure level.
  • the first, the second and the third subset preferably together form the total amount of the high-pressure column removed and non-liquefied nitrogen-rich fluid.
  • the first and the second subset are heated to the first temperature level using the main heat exchanger and / or if the second subset
  • Main heat exchanger can be influenced in a particularly favorable manner.
  • the booster used for compressing the nitrogen flow that is to say the first and second subset, is coupled with an expansion turbine, ie represents a turbine booster. It is particularly advantageous if in the expansion turbine coupled to the booster a portion of the air supplied to the rectification column system is depressurized to the second pressure level which has previously been measured using the expansion turbine coupled to the booster.
  • Main air compressor was cooled to a third temperature level and which is then fed into the high-pressure column.
  • the third temperature level may be at -170 to -120 ° C, especially at -160 to -130 ° C, for example -149 ° C, lie.
  • the relaxation of part of the air supplied to the rectification system in an expansion turbine in order to drive the booster can in principle also take place at approximately the pressure level of the low-pressure column with subsequent introduction of this flow into the low-pressure column. In certain cases, it may also be useful to another nitrogen flow at the second pressure level of
  • the booster may be powered using external energy, not energy stored in a process stream provided in the air separation plant.
  • an electric motor can be used to drive the booster.
  • the second subset comprises a fraction, in particular a standardized fraction, for example expressed in standard cubic meters per hour, from 0 to 60%, in particular from 10 to 50%, of the high-pressure column taken at the second pressure level and without prior liquefaction gaseous state heated gaseous nitrogen-rich fluid.
  • a fraction in particular a standardized fraction, for example expressed in standard cubic meters per hour, from 0 to 60%, in particular from 10 to 50%, of the high-pressure column taken at the second pressure level and without prior liquefaction gaseous state heated gaseous nitrogen-rich fluid.
  • Such a procedure using a classic warm booster can basically correspond to the state of the art and supports the achievable within the scope of the present invention advantages.
  • Rectification column system is supplied liquid, cooled at the first pressure level using the main heat exchanger, relaxed from the first pressure level to the second pressure level, and then fed to the high-pressure column.
  • Rectification column system at least one rectification column, in which a compared to a bottom liquid of the high pressure column of argon enriched first fluid is transferred from the low pressure column, and in which the first fluid is depleted of argon. An after depletion of argon remaining remainder of the first fluid is thereby recycled in the form of a second fluid in the low pressure column.
  • the "depletion" of argon refers to the remainder of the fluid that is returned to the low pressure column.
  • a top gas of the rectification column, into which the first fluid is transferred is further enriched in argon with respect to the first fluid.
  • the present invention can be used in principle using known crude and possibly pure argon columns, but it is also a pure Argonausschleusung without obtaining an argon product using so-called Argonausschleuskla possible.
  • the advantageous effect of the resulting Argonausschleusung from the separated in the low pressure column fluid is due to the fact that the oxygen-argon separation for the discharged Argonmenge in the low-pressure column is no longer necessary.
  • Low-pressure column itself is basically expensive and requires a corresponding "heating" capacity of the main capacitor. If argon is discharged and thus omits the oxygen-argon separation or this is displaced, for example, in a crude argon or Argonausschleuskla, the corresponding amount of argon must not be separated in the oxygen section of the low pressure column and the heating power of the main capacitor can be reduced. Therefore, with the same yield of oxygen, more pressure nitrogen can be removed from the high-pressure column, which is currently the goal of the present invention.
  • an "argon discharge column” can be understood to mean a separation column for argon-oxygen separation which is not suitable for
  • Argon discharge column connected to an intermediate point of the low-pressure column and the argon discharge column is cooled by a top condenser, on its evaporation side typically relaxed bottom liquid from the
  • An argon discharge column typically does not have a bottom evaporator.
  • Method is at least temporarily a subset of at least in the
  • Main air compressor condensed air as recirculation cooled, work relaxed, reheated and returned to the main air compressor.
  • Return amount can also be further compressed, especially in one of the illustrated booster.
  • the work-performing relaxation can be done in particular in one of the previously explained expansion turbines.
  • For cooling in particular the main heat exchanger of the air separation plant is used, which the
  • Intermediate temperature level ie a temperature level between the hot and the cold end, can be removed.
  • the method according to the invention can in particular increase its flexibility for operating cases with highly variable gas production and relatively constant liquid production.
  • the last-mentioned measures thus increase the flexibility, in particular with the measures explained above, the measures explained last being particularly advantageous when only small demands are placed on the measures
  • the recirculation amount can be cooled together with other compressed in the main air compressor air, work expanded to the second pressure level and fed into the high-pressure column, wherein the Return amount of the high-pressure column removed without the additional air, reheated and returned to the second pressure level in the main air compressor.
  • a return line to the main air compressor for feeding the recirculation amount is provided. This can in particular open downstream of the second or the third compressor stage of the main air compressor in these.
  • the present invention further relates to a plant for the production of one or more air products, with respect to the features of which reference is made to the corresponding independent claim.
  • Air separation plant is based on the above explanations regarding the
  • Figure 1 shows a non-inventive air separation plant in a schematic representation.
  • Figure 2 shows a non-inventive air separation plant in a schematic representation.
  • Figure 3 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic representation.
  • a feed air flow a (AIR) is sucked in by means of a main air compressor 1 via a filter 2 and compressed to a pressure level, which is referred to here as the first pressure level.
  • the main air compressor 1 may in particular be designed in multiple stages with intermediate cooling.
  • Main air compressor 1 associated radiator is representative of several
  • the air separation process carried out in the air separation plant 100 is a high-pressure method explained above, so that the first pressure level is at least 3 bar above a pressure level at which a high-pressure column 14 of a
  • Rectification column system (see below) of the air separation plant 100 is operated, which is referred to here as the second pressure level.
  • the total amount of air supplied to the rectification column system, which is compressed to the first pressure level, is referred to herein as the amount of feed air.
  • Use air quantity is in the form of the feed air flow a first in one
  • Cooling device 4 is cooled and then at least largely freed of water and carbon dioxide in an adsorption 5.
  • the adsorption device 5 is regenerated with regeneration gas, which can be released after its use, for example, to the atmosphere (ATM).
  • ATM atmosphere
  • Feed air flow a now designated b for better distinctness, is first divided into two partial flows c and d.
  • the partial flow c is in a booster 6, which mechanically with a
  • Expansion turbine 7 is coupled, to a pressure level above the first
  • Main heat exchanger 9 of the air separation plant 100 supplied. Since the partial flow c is the booster 6 at ambient temperature or above, but in any case at a temperature level above 0 ° C, fed, it is also used as a warm booster designated. A partial flow e of the partial flow c is taken from the main heat exchanger 9 at an intermediate temperature level, expanded in the expansion turbine 7 and fed into the high-pressure column 14 in at least partially gaseous state. A partial flow f of the partial flow d is removed from the main heat exchanger 9 cold side and a throttle 10 in the liquid state in the
  • the partial flow f is thus a first throttle flow.
  • the partial flow d is without further division into two partial streams the
  • Main heat exchanger 9 of the air separation plant 100 supplied.
  • the partial flow d is removed from the main heat exchanger 9 cold side and fed via a throttle 13 in the liquid state in the high-pressure column 14. It is previously combined with the partial flow f or fed directly into the high-pressure column 14.
  • Partial flow d is thus a second throttle flow.
  • the operation of the rectification column system comprising in the air separation plant 100 the already mentioned high-pressure column 14, a low-pressure column 15, a crude argon column 16 and a pure argon column 17 can basically be taken from the technical literature cited above.
  • the air separation plant 100 is set up for internal compression.
  • the low-pressure column 15 is taken from an oxygen-rich bottom product in the form of a stream i liquid, in an internal compression pump 18 to about 30 bar (a) or brought to a higher, for example to a supercritical, pressure level, to a proportion in the form of a Material flow k or two partial streams of the stream k in the main heat exchanger 9 evaporated or transferred from the liquid to the supercritical state, and as internally compressed oxygen-rich
  • Air products (GOX IC, GOX IC2) delivered at the plant boundary.
  • a further portion of the material stream i is conducted to the plant boundary after the internal compression in the form of a stream I and delivered there as a liquid oxygen product (LOX).
  • the temperature can be adjusted by a partial guiding of the material flow I through a subcooling countercurrent 19.
  • GNIC nitrogen-rich internal compression product
  • Oxygen-enriched liquid in the form of a stream m can be taken from the bottom of the high-pressure column 14.
  • the stream M can through the
  • Reinargonklale 17 are fed. Liquid and gaseous components taken from these evaporation chambers are fed into the low-pressure column 15.
  • the crude argon column 16 and the pure argon column 17 are operated in a known manner.
  • the argon-enriched fluid in the form of a stream n is taken from the low-pressure column 15 at a suitable position and in the
  • Rohargonklale 16 depleted of oxygen, which is returned to the low pressure column 15. Nitrogenous crude argon is transferred in the form of a stream o in the pure argon column, where in particular nitrogen is separated and to the
  • Atmosphere can be delivered.
  • Liquid argon (LAR) can be delivered as a product at the plant boundary.
  • the low-pressure column 15 can be taken from the top side gas, which in the form of a stream p through the supercooling countercurrent 19 and then passed through the main heat exchanger 9 (see also linkage A) and partly after heating in a heater 20 as the aforementioned regeneration in the adsorption 5 can be used. Also, a discharge to the atmosphere (ATM), for example, at times when no regeneration gas is needed, is basically possible. From a bottom in an upper region of the low pressure column 15, a liquid, nitrogen-rich stream q can be withdrawn and discharged as a liquid product (LIN) at the plant boundary.
  • LIN liquid product
  • Liquid air can be withdrawn from the high-pressure column 14 in the form of a stream of material r, passed through the subcooling countercurrent 19 and fed into the low-pressure column 15. From the top of the high-pressure column 14 nitrogen-rich gas can be withdrawn in the form of a stream s. This can be a part in the form of a stream t in a high-pressure column 14 and the low-pressure column 15th
  • An essential aspect of the air separation plant shown here is the treatment of the portion of the fraction not passed through the main condenser 21
  • Material stream s This is because it was taken from the high-pressure column 14, at the pressure level, the second pressure level, before, and in the example shown in the form of a stream u the main heat exchanger 9 cold side supplied and removed warm side.
  • Temperature level designated temperature level the material flow u is brought in a booster 12 to a pressure level above the second pressure level, which is referred to here as the third pressure level, and cooled in an aftercooler 12 '.
  • a partial flow x of the partial flow u is again supplied to the main heat exchanger 9, this cold side taken, that is cooled to a temperature level, which is referred to here as the second temperature level, relaxed in the liquid state via a throttle 22 and returned to an upper region of the high pressure column 14.
  • the partial flow x is thus another throttle flow.
  • Partial flow y of the partial flow u is delivered at the plant boundary as gaseous compressed nitrogen product (PGAN).
  • GPN gaseous compressed nitrogen product
  • Main heat exchanger 9 is heated to a first temperature level, fed to the booster 12 at this first temperature level, and further compressed using the booster 12 to the third pressure level.
  • the first subset, i. the stream y is discharged after compression to the third pressure level from the air separation plant.
  • the second subset i. the stream x, is cooled after compression to the third pressure level using the main heat exchanger 9 to the second temperature level, relaxed to the second pressure level and in the
  • High pressure column 14 returned.
  • a substance flow v can here furthermore be associated with a lower region of the high-pressure column 14.
  • FIG. 2 shows a further non-inventive air separation plant in FIG.
  • the partial stream d is again divided into two partial streams g and h, which are fed to the main heat exchanger 9.
  • the partial flow g is the main heat exchanger 9 on a
  • the partial flow h is therefore a second throttle flow.
  • FIG 3 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic representation. Again, a description has already been omitted to Figure 1 or 2 illustrated components. These are not with again
  • This "first temperature level" in the embodiment of the invention illustrated herein is well above a corresponding inlet temperature level of a cold booster in known methods and under that of a classic warmbooster. Reference is made to the advantages explained above. It should be expressly emphasized that the booster 12 deviating from the illustration in Figure 3 with external energy, ie

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Abstract

The invention relates to a method for obtaining one or more air products using an air separation system (100) comprising a rectifying column system (14-17) which has a high-pressure column (14) and a low-pressure column (15), as well as comprising a main heat exchanger (9) and a main air compressor, wherein all the air supplied to the rectifying column system (10-17) is compressed to a first pressure level in the main air compressor (1), and the high-pressure column (15) is operated at a second pressure level, which is at least 3 bar below the first pressure level, and a gaseous nitrogen-rich fluid is removed from the high-pressure column (15) at the second pressure level and heated in a gaseous state without a prior liquefaction. According to the invention, a first partial amount of the gaseous nitrogen-rich fluid is heated, supplied to a booster (12) at this temperature level, and further compressed to a third pressure level using the booster (12). In the invention, a temperature level from -50 to 0 °C is used as the first temperature level and, after being compressed to the third pressure level, the first partial amount is heated to a second temperature level above the first pressure level and permanently discharged from the air separation system (100). In addition, in the invention, a second partial amount of the gaseous nitrogen-rich fluid is heated to the first temperature level together with the first partial amount, supplied to the booster (12) at this temperature level, and further compressed to the third pressure level using the booster (12). After being compressed to the third pressure level, the second partial amount is at least temporarily cooled down to a third temperature level below the first temperature level, then depressurised to the second pressure level, and supplied back into the high-pressure column (15). The invention also relates to a corresponding air separation system (100).

Description

Beschreibung  description
Verfahren zur Gewinnung eines oder mehrerer Luftprodukte und Luftzerleaunasanlaae Process for the recovery of one or more air products and air separation plants
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines oder mehrerer Luftprodukte und eine Luftzerlegungsanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen The invention relates to a method for obtaining one or more air products and an air separation plant according to the preambles of the independent
Patentansprüche. Claims.
Stand der Technik State of the art
Die Herstellung von Luftprodukten in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in Luftzerlegungsanlagen ist bekannt und The production of air products in the liquid or gaseous state by cryogenic separation of air in air separation plants is known and
beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH,for example, at H.-W. Haring (ed.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH,
2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, "Cryogenic Rectification", beschrieben. 2006, in particular Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification" described.
Luftzerlegungsanlagen weisen Rektifikationssäulensysteme auf, die beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme ausgebildet sein können. Neben den Air separation plants have rectification column systems, which can be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double-column systems, but also as three-column or multi-column systems. In addition to the
Rektifikationssäulen zur Gewinnung von Stickstoff und/oder Sauerstoff in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand, also den Rektifikationssäulen zur Stickstoff-Sauerstoff- Trennung, können Rektifikationssäulen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein. Rectification columns for the recovery of nitrogen and / or oxygen in the liquid and / or gaseous state, ie the rectification columns for nitrogen-oxygen separation, rectification columns for obtaining further air components, in particular the noble gases krypton, xenon and / or argon, can be provided.
Die Rektifikationssäulen der genannten Rektifikationssäulensysteme werden auf unterschiedlichen Druckniveaus betrieben. Doppelsäulensysteme weisen eine sogenannte Hochdrucksäule (auch als Drucksäule, Mitteldrucksäule oder untere Säule bezeichnet) und eine sogenannte Niederdrucksäule (auch als obere Säule bezeichnet) auf. Das Druckniveau der Hochdrucksäule beträgt beispielsweise 4 bis 6 bar, vorzugsweise etwa 5,5 bar. Die Niederdrucksäule wird auf einem Druckniveau von beispielsweise 1 ,3 bis 1 ,7 bar, vorzugsweise etwa 1 ,5 bar, betrieben. Bei den hier und nachfolgend angegebenen Druckniveaus handelt es sich jeweils um Absolutdrücke, die am Kopf der jeweils genannten Säulen vorliegen. Die genannten Werte stellen lediglich Beispiele dar, die bei Bedarf verändert werden können. Zur Luftzerlegung können sogenannte Hauptverdichter/Nachverdichter-(Main Air Compressor/Booster Air Compressor-, MAC-BAC-)Verfahren oder sogenannte The rectification columns of said rectification column systems are operated at different pressure levels. Double column systems have a so-called high-pressure column (also referred to as pressure column, medium-pressure column or lower column) and a so-called low-pressure column (also referred to as the upper column). The pressure level of the high pressure column is for example 4 to 6 bar, preferably about 5.5 bar. The low-pressure column is at a pressure level of, for example, 1, 3 to 1, 7 bar, preferably about 1, 5 bar operated. The pressure levels given here and below are in each case absolute pressures that are present at the top of the respectively named columns. The values mentioned are only examples that can be changed if necessary. For air separation so-called main compressor / compressor (Main Air Compressor / Booster Air Compressor, MAC-BAC) method or so-called
Hochluftdruck-(High Air Pressure-, HAP-)Verfahren eingesetzt werden. Bei den Hauptverdichter/Nachverdichter-Verfahren handelt es sich um die eher High pressure air (HAP) method can be used. The main compressor / booster processes are the more likely
konventionelleren Verfahren, Hochluftdruck-Verfahren kommen zunehmend in jüngerer Zeit als Alternativen zum Einsatz. More conventional methods, high-pressure methods are increasingly used in recent times as alternatives.
Hauptverdichter/Nachverdichter-Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass nur ein Teil der dem Rektifikationssäulensystem insgesamt zugeführten Einsatzluftmenge auf ein Druckniveau verdichtet wird, das wesentlich, d.h. um mindestens 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 bar, oberhalb des Druckniveaus der Hochdrucksäule liegt. Ein weiterer Teil der Einsatzluftmenge wird lediglich auf das Druckniveau der Hochdrucksäule oder ein Druckniveau, das sich um nicht mehr als 1 bis 2 bar von dem Druckniveau der Hauptverdichter / Nachverdichter method are characterized in that only a portion of the total Rektifikationssäulens the amount of feed air is compressed to a pressure level that is essential, i. at least 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 bar, above the pressure level of the high pressure column. Another part of the amount of feed air is only at the pressure level of the high pressure column or a pressure level which is not more than 1 to 2 bar from the pressure level of
Hochdrucksäule unterscheidet, verdichtet, und auf diesem niedrigeren Druckniveau in die Hochdrucksäule eingespeist. Ein Beispiel für ein Hauptverdichter/Nachverdichter- Verfahren ist bei Häring (s.o.) in Figur 2.3A gezeigt. High pressure column differentiates, compacts, and fed to the high pressure column at this lower pressure level. An example of a main compressor / densifier process is shown in Häring (supra) in Figure 2.3A.
Bei einem Hochluftdruck-Verfahren wird hingegen die gesamte dem In a high-pressure method, however, the entire the
Rektifikationssäulensystem insgesamt zugeführte Einsatzluftmenge auf ein Rektifikationssäulens total supplied amount of feed air on a
Druckniveau verdichtet, das wesentlich, d.h. um mindestens 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 bar oberhalb des Druckniveaus der Hochdrucksäule liegt. Der Druckunterschied kann beispielsweise bis zu 14, 16, 18 oder 20 bar betragen. Hochluftdruck- Verfahren sind beispielsweise aus der EP 2 980 514 A1 und der EP 2 963 367 A1 bekannt. Compresses pressure level that is essential, i. is at least 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 bar above the pressure level of the high pressure column. The pressure difference can be, for example, up to 14, 16, 18 or 20 bar. High-pressure methods are known, for example, from EP 2 980 514 A1 and EP 2 963 367 A1.
Die vorliegende Erfindung kommt insbesondere bei Luftzerlegungsanlagen mit sogenannter Innenverdichtung (IV, Internal Compression, IC) zum Einsatz. Hierbei wird wenigstens ein Produkt, das mittels der Luftzerlegungsanlage bereitgestellt wird, dadurch gebildet, dass dem Rektifikationssäulensystem eine tiefkalte Flüssigkeit entnommen, in flüssigem Zustand einer Druckerhöhung unterworfen, und durch Erwärmen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt wird. The present invention is used in particular in air separation plants with so-called internal compression (IV, Internal Compression, IC). In this case, at least one product which is provided by means of the air separation plant is formed by removing a cryogenic liquid from the rectification column system, subjecting it to a pressure increase in the liquid state, and converting it to the gaseous or supercritical state by heating.
Beispielsweise kann auf diese Weise innenverdichteter gasförmiger Sauerstoff (GOX IV, GOX IC) oder Stickstoff (GAN IV, GAN IC) erzeugt werden. Die Innenverdichtung bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber einer alternativ ebenfalls möglichen externen Verdichtung und ist z.B. bei Häring (s.o.), Abschnitt 2.2.5.2, "Internal For example, internally compressed gaseous oxygen (GOX IV, GOX IC) or nitrogen (GAN IV, GAN IC) can be produced in this way. Internal compaction offers a number of advantages over alternatively possible external compaction and is e.g. in Häring (supra), Section 2.2.5.2, "Internal
Compression", erläutert. Aus der EP 2 603 754 A2 bzw. der WO 2012/019753 A1 ist ein Compression "explains. From EP 2 603 754 A2 or WO 2012/019753 A1 is a
Innenverdichtungsverfahren zur Bereitstellung eines sauerstoffhaltigen Luftprodukts bekannt, bei dem Stickstoff aus der Hochdrucksäule entnommen, warm unter Internal compression method for providing an oxygen-containing air product, in which nitrogen is taken from the high-pressure column, warm under
Verwendung von externer Energie verdichtet, verflüssigt und in das Use of external energy compressed, liquefied and in the
Destillationssäulensystem zurückgeführt wird. Is returned distillation column system.
Die FR 2 787 561 A1 betrifft ein Verfahren, bei Stickstoff aus der Hochdrucksäule entnommen und zum Teil durch einen weiteren Kondensatorverdampfer, der sich oberhalb des Hauptkondensators in der Niederdruckkolonne befindet, geführt wird.FR 2 787 561 A1 relates to a process, taken from the high-pressure column with nitrogen and partly by a further condenser evaporator, which is located above the main condenser in the low-pressure column is performed.
Hier gebildete Flüssigkeit kann zum Teil in die Hochdrucksäule und zum Teil in die Niederdrucksäule zurückgeführt werden. Liquid formed here can be partly recycled to the high pressure column and partly to the low pressure column.
A.R. Smith und D.W. Woodward diskutieren in Research Disclosure Nr. 39133, November 1996, Seiten 733 bis 739, unterschiedliche Aspekte im Zusammenhang mit der Erhöhung der Flexibilität von Luftzerlegungsverfahren. Unter anderem wird auch hier ein Innenverdichtungsverfahren gezeigt, das im Zusammenhang mit einem A.R. Smith and D.W. Woodward discuss in Research Disclosure No. 39133, November 1996, pages 733-739, various aspects related to increasing the flexibility of air separation processes. Among other things, an internal compression method is shown here in connection with a
Hochluftdruck-Verfahren verwendet werden könnte. High-pressure method could be used.
In der EP 3 176 526 A1 wird ein Verfahren zum Überführen eines Fluids aus einem ersten Trennsäulenbereich in einen zweiten Trennsäulenbereich vorgeschlagen, wobei die Überführung eine Verdampfung und eine Rückverflüssigung umfasst. EP 3 176 526 A1 proposes a method for transferring a fluid from a first separation column area into a second separation column area, wherein the transfer comprises an evaporation and a re-liquefaction.
Gemäß der EP 0 618 415 A1 wird in einem Hochluftdruck-Verfahren ein dem  According to EP 0 618 415 A1, in a high-pressure method, a
Destillationssäulensystem entnommenes Zyklusfluid erwärmt, verdichtet und gekühlt ein Teil wird arbeitsleistend entspannt, der Rest wird verflüssigt. Cycle fluid removed from the distillation column system is heated, compressed and cooled. One part is expanded to perform work, the remainder is liquefied.
Aufgrund von deutlich geringeren Kosten und vergleichbarer Effizienz können Due to significantly lower costs and comparable efficiency can
Hochluftdruck-Verfahren eine vorteilhafte Alternative zu den konventionelleren High-pressure method an advantageous alternative to the more conventional
Hauptverdichter/Nachverdichter- Verfahren darstellen. Dies gilt jedoch nicht in sämtlichen Fällen. Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, zumindest in einem Teil solcher Fälle einen vorteilhaften Einsatz eines Hochluftdruck-Verfahrens zu ermöglichen. Offenbarung der Erfindung Main compressor / Nachverdichter- procedure. However, this is not true in all cases. The present invention therefore has as its object, at least in some of such cases, to enable an advantageous use of a high-pressure method. Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Gewinnung eines oder mehrerer This task is accomplished by a process for obtaining one or more
Luftprodukte und eine Luftzerlegungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Air products and an air separation plant solved with the features of the independent claims. Embodiments are each the subject of the dependent claims and the following description.
Nachfolgend werden zunächst einige Grundlagen der vorliegenden Erfindung erläutert und zur Beschreibung der Erfindung verwendete Begriffe definiert. Hereinafter, some principles of the present invention will be explained and terms used to describe the invention will be defined.
Unter einer "Einsatzluftmenge" oder kurz "Einsatzluft" wird im Rahmen dieser Under a "feed air quantity" or "feed air" is under this
Anmeldung der dem Rektifikationssäulensystem einer Luftzerlegungsanlage insgesamt zugeführte und damit sämtliche dem Rektifikationssäulensystem zugeführte Luft verstanden. Wie bereits zuvor erläutert, wird eine entsprechende Einsatzluftmenge in einem Hauptverdichter/Nachverdichter-Verfahren nur zu einem Teil auf ein Registration of the rectification column system of an air separation plant total supplied and thus understood all the air supplied to the rectification column system. As previously explained, a corresponding amount of feed air in a main compressor / Nachverdichter method only partially on
Druckniveau verdichtet, das deutlich oberhalb des Druckniveaus der Hochdrucksäule liegt. Hingegen wird in einem Hochluftdruck- Verfahren die gesamte Einsatzluftmenge auf ein derartig hohes Druckniveau verdichtet. Zur Bedeutung des Begriffs "deutlich" im Zusammenhang mit Hauptverdichter/Nachverdichter- und Hochluftdruck-Verfahren sei auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Compressed pressure level that is well above the pressure level of the high pressure column. By contrast, in a high-pressure method, the total amount of feed air is compressed to such a high pressure level. For the meaning of the term "clear" in connection with the main compressor / Nachverdichter- and high-pressure method, reference is made to the above explanations.
Unter einer "tiefkalten" Flüssigkeit wird hier ein flüssiges Medium verstanden, dessen Siedepunkt deutlich unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, z.B. bei -50 °C oder weniger, insbesondere bei -100 °C oder weniger. Beispiele für tiefkalte Flüssigkeiten sind flüssige Luft, flüssiger Sauerstoff, flüssiger Stickstoff, flüssiges Argon oder Flüssigkeiten, die reich an den genannten Verbindungen sind. By a "cryogenic" fluid is meant here a liquid medium whose boiling point is well below the ambient temperature, e.g. at -50 ° C or less, especially at -100 ° C or less. Examples of cryogenic liquids are liquid air, liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid argon or liquids rich in the compounds mentioned.
Zu den in Luftzerlegungsanlagen eingesetzten Vorrichtungen bzw. Apparaten sei auf Fachliteratur wie Häring (s.o.), insbesondere Abschnitt 2.2.5.6, "Apparatus" verwiesen. Nachfolgend werden zur Verdeutlichung und klareren Abgrenzung einige Aspekte entsprechender Vorrichtungen näher erläutert. Reference should be made to specialist literature such as Häring (see above), in particular section 2.2.5.6, "Apparatus" for the devices or apparatus used in air separation plants. In the following, for clarification and clearer delimitation, some aspects of corresponding devices will be explained in more detail.
In Luftzerlegungsanlagen kommen zur Verdichtung der Einsatzluftmenge mehrstufige Turboverdichter zum Einsatz, die hier als "Hauptluftverdichter" bezeichnet werden. Der mechanische Aufbau von Turboverdichtern ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. In einem Turboverdichter erfolgt die Verdichtung des zu verdichtenden Mediums mittels T urbinenschaufeln, die auf einem T urbinenrad oder direkt auf einer Welle angeordnet sind. Ein Turboverdichter bildet dabei eine bauliche Einheit, die jedoch bei einem mehrstufigen Turboverdichter mehrere Verdichterstufen aufweisen kann. Eine Verdichterstufe umfasst dabei in der Regel ein Turbinenrad oder eine entsprechende Anordnung von Turbinenschaufeln. Alle dieser Verdichterstufen können von einer gemeinsamen Welle angetrieben werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Verdichterstufen gruppenweise mit unterschiedlichen Wellen anzutreiben, wobei die Wellen auch über Getriebe miteinander verbunden sein können. In air separation plants, multi-stage turbocompressors are used for compressing the amount of feed air, which are referred to here as "main air compressors". The mechanical design of turbocompressors is known in principle to the person skilled in the art. In a turbocompressor, the compression of the medium to be compressed takes place by means of turbine blades which are arranged on a turbine wheel or directly on a shaft. A turbocompressor forms a structural unit which, however, can have several compressor stages in a multi-stage turbocompressor. As a rule, a compressor stage comprises a turbine wheel or a corresponding arrangement of turbine blades. All of these compressor stages can be driven by a common shaft. However, it can also be provided to drive the compressor stages in groups with different waves, wherein the waves can also be connected to each other via gears.
Der Hauptluftverdichter zeichnet sich ferner dadurch aus, dass durch diesen die gesamte in das Rektifikationssäulensystem eingespeiste und zur Herstellung von Luftprodukten verwendete Luftmenge, also die gesamte Einsatzluft, verdichtet wird. Entsprechend kann auch ein "Nachverdichter" vorgesehen sein, in dem aber nur ein Teil der im Hauptluftverdichter verdichteten Luftmenge auf einen nochmals höheren Druck gebracht wird. Auch dieser kann als Turboverdichter ausgebildet sein. Zur Verdichtung von Teilluftmengen sind typischerweise weitere Turboverdichter vorgesehen, die auch als Booster bezeichnet werden, im Vergleich zu dem The main air compressor is also distinguished by the fact that through this the total amount of air fed into the rectification column system and used for the production of air products, ie the total feed air, is compressed. Accordingly, a "re-compressor" may be provided, but in which only a part of the compressed in the main air compressor air quantity is brought to an even higher pressure. This can also be designed as a turbo compressor. For compressing partial air quantities, further turbocompressors are typically provided, which are also referred to as boosters, in comparison to the
Hauptluftverdichter oder dem Nachverdichter jedoch ggf. nur eine Verdichtung in relativ geringem Umfang vornehmen. Auch in einem Hochluftdruck-Verfahren kann ein Nachverdichter vorhanden sein, dieser verdichtet jedoch eine Teilmenge der Luft dann ausgehend von einem entsprechend höheren Druckniveau. Main air compressor or the booster, however, if necessary, make only a compression in a relatively small extent. Even in a high-pressure method, a booster may be present, but this compresses a subset of the air then starting from a correspondingly higher pressure level.
An mehreren Stellen in Luftzerlegungsanlagen kann ferner Luft entspannt werden, wozu unter anderem Entspannungsmaschinen in Form von Turboexpandern, hier auch als "Entspannungsturbinen" bezeichnet, zum Einsatz kommen können. Turboexpander können auch mit Turboverdichtern gekoppelt sein und diese antreiben. Werden ein oder mehrere Turboverdichter ohne extern zugeführte Energie, d.h. nur über einen oder mehrere Turboexpander, angetrieben, wird für eine derartige Anordnung auch der Begriff "Turbinenbooster" verwendet. In einem Turbinenbooster sind der At several points in air separation plants can also be relaxed air, including, among other relaxation machines in the form of turboexpanders, also referred to here as "expansion turbines" can be used. Turboexpanders can also be coupled with turbo compressors and drive them. If one or more turbocompressors without externally supplied energy, i. driven only by one or more turboexpander, the term "turbine booster" is used for such an arrangement. In a turbine booster are the
Turboexpander (die Entspannungsturbine) und der Turboverdichter (der Booster) mechanisch gekoppelt, wobei die Kopplung drehzahlgleich (beispielsweise über eine gemeinsame Welle) oder drehzahlunterschiedlich (beispielsweise über ein Turboexpander (the expansion turbine) and the turbo compressor (the booster) mechanically coupled, the coupling speed equal (for example, via a common shaft) or speed different (for example, via a
zwischengeschaltetes Getriebe) erfolgen kann. Ein Booster kann aber grundsätzlich auch unter Verwendung von externer Energie, beispielsweise unter Einsatz eines Elektromotors, angetrieben werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können, wie auch nachfolgend noch im Detail erläutert, Turbinenbooster und unter Verwendung von externer Energie angetriebene Booster verwendet werden. Intermediate transmission) can take place. However, a booster can in principle also be using external energy, for example using a Electric motor, to be driven. In the context of the present invention, as also explained in detail below, turbine boosters and booster driven using external energy can be used.
Flüssige, gasförmige oder auch im überkritischen Zustand vorliegende Fluide können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Liquid, gaseous, or supercritical fluids may be rich or poor in one or more of the languages used herein
Komponenten sein, wobei "reich" für einen Gehalt von wenigstens 75%, 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9% oder 99,99% und "arm" für einen Gehalt von höchstens 25%, 10%, 5%, 1 %, 0,1 % oder 0,01% auf Mol-, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Der Begriff "überwiegend" kann der soeben getroffenen Definition von "reich" entsprechen, bezeichnet jedoch insbesondere einen Gehalt von mehr als 90%. Ist hier Being "rich" for a content of at least 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9% or 99.99% and "poor" for a content of at most 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1% or 0.01% may be on a molar, weight or volume basis. The term "predominantly" may correspond to the definition of "rich" just mentioned, but in particular denotes a content of more than 90%. Is here
beispielsweise von "Stickstoff" die Rede, kann es sich um ein Reingas, aber auch ein an Stickstoff reiches Gas handeln. for example, "nitrogen" the speech, it may be a clean gas, but also a nitrogen-rich gas.
Nachfolgend werden zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die The following will be used to characterize pressures and temperatures
Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau" verwendet, wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass Drücke und Temperaturen nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um ein erfinderisches Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen The terms "pressure level" and "temperature level" are used to indicate that pressures and temperatures need not be used in the form of exact pressure or temperature values to achieve an inventive concept. However, such pressures and temperatures are moving
typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 1 %, 5% oder 10% um einen Mittelwert liegen. Unterschiedliche Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. typically in certain ranges that are, for example, ± 1%, 5% or 10% around an average. Different pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap each other.
Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste, beispielsweise aufgrund von Abkühlungseffekten, ein. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure drops, for example, due to cooling effects.
Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus. Bei hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke. The same applies to temperature levels. The pressure levels specified here in bar are absolute pressures.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein kostengünstiges und gleichzeitig effizientes Hochluftdruck-Verfahren geschaffen. Wie bereits eingangs erläutert, stellen derartige Hochluftdruck-Verfahren in bestimmten Fällen eine gute Alternative zu herkömmlichen Hauptverdichter/Nachverdichter-Verfahren dar, können jedoch nicht in allen Fällen ihre Vorteile entfalten. Grundsätzlich sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Hochluftdruck- Verfahren bekannt. Diese werden häufig nach der Flüssigkeitsleistung der Anlage bzw. nach dem Verhältnis von innenverdichteten Produkten zu Flüssigprodukten klassifiziert und unterschieden. In the context of the present invention, a cost-effective and at the same time efficient high-pressure method is provided. As explained at the outset, such high-pressure methods provide a good alternative to conventional main compressor / booster processes in certain cases, but they can not always have their advantages. Basically, different high-pressure air pressure methods are known from the prior art. These are often classified and distinguished according to the fluid performance of the system or the ratio of internally compressed products to liquid products.
Bei vergleichsweise geringen Flüssigleistung, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung allerdings nicht in Betracht gezogen wird, kann beispielsweise ein sogenannter Kaltbooster eingesetzt werden, um die Prozesseffizienz durch With comparatively low liquid power, however, as it is not considered in the context of the present invention, for example, a so-called cold booster can be used to process efficiency by
Umwandlung überschüssiger Kälteleistung in höheren Luftdruck zu steigern. In einem entsprechenden Kaltbooster wird herkömmlicherweise ein Teil der der Conversion of excess cooling capacity to increase in higher air pressure. In a corresponding cold booster is conventionally part of the
Luftzerlegungsanlage zugeführten Einsatzluft, der im Hauptwärmetauscher auf ein Zwischentemperaturniveau abgekühlt und ggf. zuvor bereits druckerhöht wurde, auf ein höheres Druckniveau gebracht. Eine Luftzerlegungsanlage mit einem Kaltbooster ist beispielsweise in der EP 3 101 374 A2 offenbart. Air separation plant supplied feed air, which was cooled in the main heat exchanger to an intermediate temperature level and possibly previously had been increased pressure, brought to a higher pressure level. An air separation plant with a cold booster is disclosed for example in EP 3 101 374 A2.
Eine entsprechende Anlage mit einem Kaltbooster kann beispielsweise dann eingesetzt werden, wenn hierbei ca. 37.000 Normkubikmeter verdichteter gasförmiger Sauerstoff pro Stunde bei 31 bar, 20.000 Normkubikmeter gasförmiger Stickstoff pro Stunde bei 10 bar, 3.000 Normkubikmeter flüssiger Stickstoff pro Stunde und 3.300 Normkubikmeter flüssiger Sauerstoff pro Stunde, insbesondere bei gleichzeitiger Argonproduktion, gebildet werden sollen. A corresponding system with a cold booster can be used, for example, when approximately 37,000 standard cubic meters of compressed gaseous oxygen per hour at 31 bar, 20,000 standard cubic meters of gaseous nitrogen per hour at 10 bar, 3,000 standard cubic meters of liquid nitrogen per hour and 3,300 standard cubic meters of liquid oxygen per hour , especially with simultaneous argon production, are to be formed.
Grundsätzlich wird dabei hier unter einem Kaltbooster ein Booster verstanden, der mit Fluid gespeist wird, das auf einem Temperaturniveau vorliegt, das deutlich unterhalb der jeweiligen Umgebungstemperatur am Ort der Luftzerlegungsanlage liegt, insbesondere deutlich unterhalb von -50 °C oder unterhalb von -100 °C. Die Basically, a booster here is understood to mean a booster which is supplied with fluid which is present at a temperature level which is significantly below the respective ambient temperature at the location of the air separation plant, in particular well below -50 ° C. or below -100 ° C. , The
Steigerung der Prozesseffizienz durch einen Kaltbooster ist unter den zuvor genannten Bedingungen möglich, weil durch die vergleichsweise reduzierte Flüssigleistung dem System keine entsprechende Kältemenge "entzogen" wird, wie dies der Fall wäre, wenn entsprechende Produkte flüssig ausgeführt würden, wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Fall. Ein Kaltbooster zum Einsatz in der vorliegenden Erfindung kann als Turbinenbooster oder als mit externer Energie angetriebener Booster ausgebildet sein. Eine Verbesserung der Effizienz von Hochluftdruck-Verfahren durch den Einsatz mehrerer Drosselströme bei unterschiedlichem Drücken ist ebenfalls bekannt. Bei einem "Drosselstrom" handelt es sich dabei um einen Teil der Einsatzluftmenge, die auf einem Druckniveau oberhalb des Betriebsdrucks der Hochdrucksäule im Increasing the process efficiency by a cold booster is possible under the conditions mentioned above, because the comparatively reduced liquid power to the system "extracted" no corresponding amount of refrigerant, as would be the case if such products were carried out liquid, as in the present invention of Case. A cold booster for use in the present invention may be designed as a turbine booster or as a booster powered by external energy. An improvement in the efficiency of high-pressure air method by the use of multiple throttle currents at different pressures is also known. In a "throttle flow" is a part of the amount of feed air, which at a pressure level above the operating pressure of the high pressure column in
Hauptwärmetauscher abgekühlt, zumindest teilweise verflüssigt bzw. bei Main heat exchanger cooled, at least partially liquefied or at
entsprechendem Druck aus dem gasförmigen in den überkritischen Zustand überführt und anschließend mittels einer Entspannungseinrichtung, klassischerweise eines Entspannungsventils ("Drossel") entspannt und dem Rektifikationssäulensystem, insbesondere der Hochdrucksäule, zugeführt wird. transferred corresponding pressure from the gaseous to the supercritical state and then by means of a relaxation device, typically an expansion valve ("throttle") relaxed and the rectification column system, in particular the high-pressure column, is supplied.
Ein Druckstickstoffprodukt bei beispielsweise ca. 10 bar kann beispielsweise durch Nachverdichtung bereitgestellt werden, insbesondere als Druckstickstoff aus der bei ca. 5,5 bar arbeitenden Hochdrucksäule oder durch Innenverdichtung. Im ersten Fall wird ein separater Verdichter benötigt, im letzteren eine Innenverdichtungspumpe und ein nochmals größerer Wärmetauscher. A pressurized nitrogen product at, for example, about 10 bar can be provided, for example, by recompression, in particular as pressurized nitrogen from the high-pressure column operating at about 5.5 bar, or by internal compression. In the first case, a separate compressor is required, in the latter case an internal compression pump and an even larger heat exchanger.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nun die eingangs erläuterte Aufgabe, die darin besteht, ein kostengünstiges und gleichwohl effizientes Hochluftdruck-Verfahren bereitzustellen, bei vergleichsweise hoher Flüssigproduktion, bei der keine In the context of the present invention, the object explained at the outset, which consists in providing a cost-effective and nevertheless efficient high-pressure method, with comparatively high liquid production, in which no
überschüssigen Kältemengen bereitstehen und daher kein Einsatz eines Kaltboosters in der zuvor erläuterten Weise sinnvoll oder vorteilhaft ist, dadurch gelöst, dass ein Stickstoffstrom aus der Hochdrucksäule einem Turbinenbooster oder einem mit externer Energie angetriebenen Booster im Vergleich zu den bei einem Kaltbooster vorliegenden Temperaturen warm, jedoch noch unterhalb von 0 °C bzw. auf einem noch geringeren Temperaturniveau, zugeführt und dort verdichtet wird. Dieses Verfahren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise ausgestaltet und weitergebildet. Konkrete Temperaturniveaus sind unten im Detail erläutert. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgende Verdichtung erfolgt also auf einem Temperaturniveau, das deutlich oberhalb des entsprechenden Temperaturniveaus bei Einsatz eines Kaltboosters, jedoch typischerweise unterhalb der Umgebungstemperatur, liegt. Der Stickstoff aus der Hochdrucksäule wird im Rahmen der Erfindung daher keiner Erwärmung auf Umgebungstemperatur sondern nur einer Teilerwärmung unterworfen, bevor er der Verdichtung zugeführt wird. Durch den Einsatz eines auf einem entsprechenden Temperaturniveaus betriebenen Verdichters für den Stickstoffstrom aus der Hochdrucksäule kann auf einen Nachkühler stromab des Verdichters verzichtet werden, da die Austrittstemperatur dieses Excess amounts of refrigerant available and therefore no use of a cold booster in the manner described above is useful or advantageous, achieved by a nitrogen flow from the high-pressure column a turbine booster or a booster powered by external energy compared to the present at a cold booster temperatures warm, but still below 0 ° C or at an even lower temperature level, fed and compacted there. This method is configured and developed in a particularly advantageous manner in the context of the present invention. Concrete temperature levels are explained in detail below. The compression occurring in the context of the present invention thus takes place at a temperature level which is significantly above the corresponding temperature level when using a cold booster, but typically below the ambient temperature. The nitrogen from the high-pressure column is therefore not subjected to heating to ambient temperature but only part heating in the context of the invention before it is fed to the compression. By using a compressor operated at a corresponding temperature level for the nitrogen flow from the high-pressure column can be dispensed downstream of the compressor to an aftercooler, since the outlet temperature of this
Verdichters aufgrund der kälteren Eintrittstemperatur beispielsweise bei einer gewünschten Entnahmetempteratur bzw. einer Eintrittstemperatur in den Compressor due to the colder inlet temperature, for example, at a desired discharge temperature or an inlet temperature in the
Hauptwärmetauscher liegen kann. Die Austrittstemperatur kann durch eine geeignete Wahl der Eintrittstemperatur und des Druckverhältnisses bei der Verdichtung in dem Booster einfach eingestellt werden. Main heat exchanger can lie. The exit temperature can be easily adjusted by a suitable choice of the inlet temperature and the pressure ratio in the compression in the booster.
Die Druckverhältnisse von Kaltboostern liegen typischerweise bei maximal 1 ,9 bis 2.The pressure ratios of cold boosters are typically at most 1, 9 to 2.
Ein Druckverhältnis ist dabei definiert als das Verhältnis des Eingangsdrucks zum Ausgangsdruck eines entsprechenden Boosters. Dieses Druckverhältnis reicht aus, um die geforderte Menge an Stickstoffprodukt, im vorliegenden Fall bei ca. 10 bar, zu liefern. Daher ist ein Kaltbooster zur Bereitstellung von Druckstickstoff auf einem entsprechenden Druckniveau vorteilhaft einsetzbar. Entsprechendes gilt auch bezüglich des gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzten Boosters. Dieser kann ein vergleichbares Druckverhältnis aufweisen. Dieses reicht damit auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus, die geforderte Menge an Stickstoffprodukt, im vorliegenden Fall beispielsweise bei ca. 10 oder 9 bar (abs.), zu liefern. A pressure ratio is defined as the ratio of the inlet pressure to the outlet pressure of a corresponding booster. This pressure ratio is sufficient to deliver the required amount of nitrogen product, in the present case at about 10 bar. Therefore, a cold booster for providing pressurized nitrogen at a corresponding pressure level is advantageously used. The same applies with respect to the booster used according to the present invention. This can have a comparable pressure ratio. This is sufficient in the context of the present invention, the required amount of nitrogen product, in the present case, for example, at about 10 or 9 bar (abs.) To deliver.
Die vorliegende Erfindung umfasst zusätzlich zu der Verdichtung eines The present invention includes in addition to the densification of a
Druckstickstoffprodukts immer auch die besonders vorteilhafte Ausbalancierung der überschüssigen Kälteleistung im gesamten Prozess und der Leistung des eingesetzten Boosters bzw. Verdichters. Dies wird dadurch erreicht, dass neben der jeweiligen Produktmenge auch eine bestimmte zusätzliche Menge an Druckstickstoff aus der Hochdrucksäule mitverdichtet und anschließend als zusätzlicher Drosselstrom im Hauptwärmetauscher verwendet wird. Eine entsprechende zusätzliche Menge an Druckstickstoff wird also im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Pressure nitrogen product always also the particularly advantageous balancing of the excess cooling capacity in the entire process and the performance of the booster or compressor used. This is achieved in that in addition to the respective amount of product and a certain additional amount of pressurized nitrogen from the high-pressure column is also compressed and then used as an additional inductor current in the main heat exchanger. A corresponding additional amount of pressure nitrogen is thus in the context of the present invention in
Hauptwärmetauscher zumindest teilweise verflüssigt und wieder in die Main heat exchanger at least partially liquefied and returned to the
Hochdrucksäule, eingespeist. Eine entsprechende zusätzliche Menge wird also dem Hauptwärmetauscher wieder zugeführt und muss daher auf einer geeigneten High pressure column, fed. A corresponding additional amount is thus returned to the main heat exchanger and must therefore be on a suitable
Temperatur bereitgestellt werden. Dies wird durch den Einsatz des erfindungsgemäß betriebenen Boosters auch ohne die Verwendung eines Nachkühlers möglich. Die zusätzlich zu der wärmeren Verdichtung des Druckstickstoffprodukts Temperature be provided. This is made possible by the use of the booster operated according to the invention even without the use of an aftercooler. In addition to the warmer compression of the pressurized nitrogen product
vorgenommene Bildung des zusätzlichen Drosselstroms führt im Vergleich zu einer Warmverdichtung von Stickstoff ohne Bildung eines entsprechenden zusätzlichen Drosselstroms in einem ansonsten energetisch optimierten Verfahren (nachfolgend als "Verfahren mit herkömmlicher Warmverdichtung" bezeichnet) zu deutlichen Vorteilen. Es werde für den Vergleich beispielsweise von einem Anwendungsfall ausgegangen, in dem in einem entsprechenden Verfahren ca. 49 600 Normkubikmeter pro Stunde innenverdichteter gasförmiger Sauerstoff (GOXIC) bei 30 bar (abs.), ca. 9 000 the formation of the additional inductor current leads to significant advantages compared to hot compression of nitrogen without formation of a corresponding additional inductor current in an otherwise energy-optimized process (hereinafter referred to as "conventional hot compression process"). For comparison, for example, a case of application is assumed in which, in a corresponding process, about 49,600 standard cubic meters per hour of internally compressed gaseous oxygen (GOXIC) at 30 bar (abs.), About 9,000
Normkubikmeter pro Stunde gasförmiger Druckstickstoff (GAN) bei 9 bar (abs.), ca. 9 500 Normkubikmeter pro Stunde Flüssigstickstoff (LIN), ca. 3 350 Normkubikmeter pro Stunde Flüssigsauerstoff (LOX) und ca. 1 980 Normkubikmeter pro Stunde Standard cubic meters per hour gaseous nitrogen pressure (GAN) at 9 bar (abs.), Approx. 9,500 standard cubic meters per hour of liquid nitrogen (LIN), approx. 3,350 standard cubic meters per hour of liquid oxygen (LOX) and approx. 1,980 standard cubic meters per hour
Flüssigargon (LAR) produziert werden. In diesem Fall ergibt sich in der vorteilhaften Ausgestaltung ein kF-Wert von 3 830 kW/K. In dem Verfahren mit herkömmlicher Warmverdichtung liegt der kF-Wert um 230 kW/K darunter, beträgt also 94% des Werts in der vorteilhaften Ausgestaltung. Der minimale Temperaturdifferenz im Liquid Argon (LAR) are produced. In this case results in the advantageous embodiment, a kF value of 3 830 kW / K. In the process with conventional hot compression, the kF value is about 230 kW / K below, that is to say 94% of the value in the advantageous embodiment. The minimum temperature difference in the
Wärmetauscher liegt aber in beiden Fällen bei 1 ,0 K (gemäß Grenzbedingungen für Prozessoptimierung). Der Energieverbrauch ergibt sich in der vorteilhaften Heat exchanger is in both cases at 1, 0 K (according to boundary conditions for process optimization). The energy consumption results in the advantageous
Ausgestaltung zu ca. 32 490 kW. In dem Verfahren mit herkömmlicher Design for approx. 32 490 kW. In the process with conventional
Warmverdichtung liegt der Energieverbrauch um ca. 130 kW höher, beträgt also 100,4% des Werts in der vorteilhaften Ausgestaltung. In der vorteilhaften Warm compression, the energy consumption is about 130 kW higher, is therefore 100.4% of the value in the advantageous embodiment. In the advantageous
Ausgestaltung können ca. 1 993 Normkubikmeter pro Stunde Argonprodukt bereitgestellt werden. In dem Verfahren mit herkömmlicher Warmverdichtung liegt dieser Wert um 15 Normkubikmeter pro Stunde niedriger (relevant für Märkte mit hohem Bedarf an Argon). Embodiment can be provided about 1 993 standard cubic meters per hour argon product. In the conventional hot compression process, this value is lower by 15 standard cubic meters per hour (relevant to markets with high argon demand).
Durch geringere Energieaufnahme sowie Verbesserung in der Argonausbeute ergeben sich auf diese Weise ein Kostenvorteil (gemäß einer "Total cost of Ownership"-Analyse mit Einbeziehung von verschiedenen Bewertungs- und Investzahlen für i.d.R.15 Jahre Anlagenbetrieb) von einigen 100 000 Euro. Noch nicht betrachtet ist dabei der Lower energy consumption and improvement in argon yield result in a cost advantage (according to a "total cost of ownership" analysis involving various valuation and investment figures for i.d.R.15 years plant operation) of some 100,000 euros. Not yet considered is the
Unterschied im Wirkungsgrad des verwendeten Boosters. Bei der Verdichtung des zusätzlichen Drosselstroms zusätzlich zu dem Druckstickstoffprodukt werden in einem entsprechenden Booster größere Stoffmengen verdichtet als bei einer Verdichtung des Druckstickstoffprodukts alleine. Bei höherem Durchsatz steigt der Wirkungsgrad einer entsprechenden Maschine an. Ein verbessertes Q-T-Profil, wie es sich in der zweiten Alternative erzielen lässt, führt sinngemäß zu einem größeren Wärmetauscher. Eine berechnete Vergrößerung des kF-Werts um ca. 6% (siehe oben). Dieser Nachteil wird durch die erläuterten Difference in the efficiency of the booster used. In the compression of the additional throttle current in addition to the pressure nitrogen product larger amounts of material are compressed in a corresponding booster than in a compression of the pressurized nitrogen product alone. With higher throughput, the efficiency of a corresponding machine increases. An improved QT profile, as can be achieved in the second alternative, leads analogously to a larger heat exchanger. A calculated increase in the kF value of about 6% (see above). This disadvantage is explained by the
Betriebskostenvorteile überkompensiert. Operating cost advantages overcompensated.
Die vorliegende Erfindung schafft insgesamt auch in Fällen, in denen ein Einsatz eines klassischen Kaltboosters nicht sinnvoll oder vorteilhaft ist, ein kostengünstiges und gleichwohl effizientes HAP-Verfahren. Eine wichtige zusätzliche Leistung der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines geeigneten Konzeptes zur Deckung von Peakverbräuchen eines Druckstickstoffprodukts der nachfolgend erläuterten Art. Entsprechende Peakverbräche können ausgesprochen hoch sein (beispielsweise um den Faktor 2 bis 5 höher als ein kontinuierlicher Verbrauch). Overall, the present invention also provides a cost-effective and nevertheless efficient HAP method in cases in which the use of a classic cold booster is not meaningful or advantageous. An important additional benefit of the present invention is the provision of a suitable concept for covering peak consumption of a pressurized nitrogen product of the type discussed below. Corresponding peak ratios may be markedly high (for example, a factor of 2 to 5 higher than a continuous consumption).
Oftmals werden entsprechende Peaks gemäß dem Stand der Technik mit Hilfe eines Backupsystems durch Verdampfen von kryogener Flüssigkeit (LIN) abgedeckt, was jedoch ineffizient und kostenaufwendig ist. Mit der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Verschaltung kann dieses Problem deutlich abgemildert werden.Often, corresponding prior art peaks are covered by a cryogenic liquid (LIN) vaporizing backup system, but this is inefficient and costly. With the interconnection proposed according to the present invention, this problem can be significantly alleviated.
Dies kann dadurch erfolgen, dass die Menge des hier gebildeten und mitverdichteten Stickstoffdrosselstroms bei einem auftretenden Verbrauchspeak stattdessen mit als Produkt ausgeführt und die Menge der zu verdampfenden Flüssigkeit damit stark reduziert wird. Für die Luftzerlegungsanlage hat dies an sich keine großen This can be done by the fact that the amount of nitrogen gas flow formed here and co-compressed with a consumption peak occurring instead carried out as a product and the amount of liquid to be evaporated is thus greatly reduced. For the air separation plant this has no major
Konsequenzen, da der Betrieb der Anlage zumindest in den Zeiten des Consequences, since the operation of the plant at least in the times of
Peakverbrauchs auch ohne den Stickstoffdrosselstrom mit etwas reduzierter Peak consumption even without the nitrogen throttling with somewhat reduced
Flüssigproduktion möglich ist. Liquid production is possible.
Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich bei einer Vielzahl von The present invention is basically in a variety of
Hochluftdruckverfahren sowie bei allen möglichen Ausführungen des High air pressure method as well as in all possible versions of
Rektifikationsteils (mit oder ohne Argonproduktion, Dreisäulenverfahren etc.) anwendbar. Der zur Verdichtung des Stickstoffs bzw. eines stickstoffreichen Fluids aus der Hochdrucksäule verwendete Booster bzw. Verdichter kann mehrstufig (für deutlich höhere Enddrücke) ausgeführt werden. Der erläuterte Stickstoffdrosselstrom kann dabei nach der ersten Stufe entnommen werden. Ausführungsformen mit deutlich höheren Drücken sind ebenfalls vorstellbar. Rectification (with or without argon production, Dreisäulenverfahren etc.) applicable. The booster or compressor used to compress the nitrogen or a nitrogen-rich fluid from the high-pressure column can be designed in multiple stages (for significantly higher final pressures). The illustrated nitrogen throttling stream can be removed after the first stage. Embodiments with significantly higher pressures are also conceivable.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird durch die benötigte höhere In the present invention is required by the higher
Flüssigproduktion auf Kaltbooster verzichtet und das Q-T-Profil im Wärmetauscher durch einen zusätzlichen Drosselstrom verbessert. Der Einsatz eines zusätzlichen Stickstoff-Drosselstroms wirkt sich auch positiv auf die Produktausbeute aus, da auf diese Weise weniger Luft vorverflüssigt wird (anstelle von Einsatzluft wird Liquid production dispensed with cold booster and the QT profile in the heat exchanger improved by an additional inductor current. The use of an additional nitrogen throttling flow also has a positive effect on the product yield, since less air is pre-liquefied in this way (instead of feed air
Druckstickstoff aus der Hochdrucksäule verflüssigt). Liquefied pressure nitrogen from the high-pressure column).
Von Bedeutung ist dabei auch eine entsprechende Anpassung der Rektifikation, wie sie unten nochmals erwähnt wird. Um mehr Druckstickstoff aus der Drucksäule ohne die Verschlechterung der Argon-Ausbeute entnehmen zu können, sollte die Of importance is also a corresponding adjustment of the rectification, as mentioned below again. In order to remove more pressure nitrogen from the pressure column without the deterioration of the argon yield, the
Niederdrucksäule argonoptimiert, also mit einem zusätzlichen Rektifikationsabschnitt zwischen den Einspeisestellen der Argonkondensatoren ausgeführt werden, wenn beispielsweise Roh- und Reinargonsäulen oder Argonausschleussäulen verwendet werden. Die Menge des zusätzlichen Stickstoff-Drosselstroms stellt dabei einen Optimierungsparameter dar. Sämtlicher Stickstoff, der der Hochdrucksäule entnommen und weder kondensiert und als Rücklauf in diese zurückgeführt noch kondensiert und als flüssiger Rücklauf auf die Niederdrucksäule verwendet wird (wie vorliegend der Fall), beeinträchtigt grundsätzlich die Trennung in der Niederdrucksäule, weil er dort nicht mehr als Rücklauf zur Verfügung steht. Low-pressure column argon optimized, so be carried out with an additional rectification section between the feed points of the argon capacitors, for example, when raw and pure argon columns or argon discharge columns are used. The amount of additional nitrogen flow is thereby an optimization parameter. All nitrogen taken from the high pressure column and neither condensed nor recycled as reflux into it nor condensed and used as a liquid reflux to the low pressure column (as in the present case), basically affects the Separation in the low-pressure column because he is no longer available there as a return.
Insgesamt schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung eines oder mehrerer Luftprodukte unter Verwendung einer Luftzerlegungsanlage mit einem Rektifikationssäulensystem vor, das eine Hochdrucksäule und eine Niederdrucksäule umfasst, und die ferner mit einem Hauptwärmetauscher und einem Hauptluftverdichter ausgestattet ist. Wie bereits erwähnt, kommt die vorliegende Erfindung in Overall, the present invention proposes a method for recovering one or more air products using an air separation plant having a rectification column system comprising a high pressure column and a low pressure column, and further equipped with a main heat exchanger and a main air compressor. As already mentioned, the present invention comes in
Zusammenhang mit einem Hochluftdruck- Verfahren zum Einsatz, es wird also die gesamte, dem Rektifikationssäulensystem zugeführte Luft in dem Hauptluftverdichter auf ein erstes Druckniveau verdichtet und die Hochdrucksäule wird auf einem zweiten Druckniveau betrieben, das mindestens 3 bar unterhalb des ersten Druckniveaus liegt. Für weitere typische Druckunterschiede sei auf die Erläuterungen in der Einleitung ausdrücklich verwiesen. In connection with a high-pressure air method, the entire air supplied to the rectification column system is compressed in the main air compressor to a first pressure level and the high-pressure column is operated at a second pressure level which is at least 3 bar below the first pressure level. For further typical pressure differences, please refer to the explanations in the introduction.
Ferner wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie grundsätzlich bekannt, der Hochdrucksäule auf dem zweiten Druckniveau ein gasförmiges, stickstoffreiches Fluid, beispielsweise mit einem Stickstoffgehalt von mindestens 75%, 80%, 85%, 90%, 95% oder 99%, entnommen und ohne eine vorherige Verflüssigung im gasförmigen Zustand erwärmt. Bei diesem Fluid handelt es sich in herkömmlichen Luftzerlegungsanlagen um Druckstickstoff, der als Verfahrensprodukt der Luftzerlegungsanlage entzogen werden soll. Herkömmlicherweise erfolgt eine vollständige Anwärmung eines derartigen stickstoffreichen Fluids in dem Hauptwärmetauscher und eine Furthermore, in the context of the present invention, as is generally known, the high-pressure column at the second pressure level, a gaseous, nitrogen-rich fluid, for example, having a nitrogen content of at least 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 99%, removed and warmed without prior liquefaction in the gaseous state. This fluid is in conventional air separation plants to pressurized nitrogen, which is to be withdrawn as a process product of the air separation plant. Conventionally, a complete warming of such a nitrogen-rich fluid in the main heat exchanger and a
anschließende Abgabe als ein entsprechendes Produkt. Ist hier davon die Rede, dass ein entsprechendes Fluid "ohne eine vorherige Verflüssigung" in gasförmigem Zustand erwärmt wird, sei hierunter verstanden, dass es sich bei einem entsprechenden Fluid nicht um solchen Stickstoff handelt, der aus der Hochdrucksäule entnommen, in einem die Hoch- und die Niederdrucksäule wärmetauschend verbindenden Hauptkondensator verflüssigt und anschließend beispielsweise auf die Hochdrucksäule zurückgeführt bzw. in die Niederdrucksäule eingespeist wird. Auch derartiges Fluid kann subsequent delivery as a corresponding product. If this is referred to, that a corresponding fluid is heated "in the gaseous state" without a prior liquefaction, it is to be understood here that a corresponding fluid is not nitrogen taken from the high-pressure column, in a high-pressure column. and the low-pressure column heat-condensing connecting main condenser liquefied and then returned, for example, to the high-pressure column or fed into the low-pressure column. Also, such fluid can
grundsätzlich angewärmt werden oder beispielsweise zur Bereitstellung von basically be warmed or, for example, to provide
Flüssigstickstoff dienen. Entsprechende Fluide können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung (jedoch zusätzlich zu dem ohne vorherige Verflüssigung in gasförmigem Zustand erwärmten Fluid) eingesetzt werden. Serve liquid nitrogen. Corresponding fluids can also be used in the context of the present invention (but in addition to the fluid heated in the gaseous state without prior liquefaction).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist dabei vorgesehen, eine erste Teilmenge des gasförmigen, stickstoffreichen Fluids auf ein erstes Temperaturniveau von -50 bis 0 °C, insbesondere -50 bis -20 °C, weiter insbesondere -45 bis -35 °C, In the context of the present invention, it is provided that a first subset of the gaseous, nitrogen-rich fluid to a first temperature level of -50 to 0 ° C, especially -50 to -20 ° C, more particularly -45 to -35 ° C,
beispielsweise ca.^lO °C, zu erwärmen, auf diesem ersten Temperaturniveau einen Booster zuzuführen, und unter Verwendung des Boosters weiter auf ein drittes for example, about 10 ° C., to heat up a booster at this first temperature level and further to a third using the booster
Druckniveau zu verdichten. Bei dem Booster handelt es sich aufgrund des ersten Temperaturniveaus, auf dem das gasförmige, stickstoffreiche Fluid bzw. die erste Teilmenge dieses Fluids dem Booster zugeführt werden, im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht um einen "Kaltbooster" im oben erläuterten Sinn. Der Booster kann als ein Turbinenbooster oder als ein mittels externer Energie angetriebener Booster ausgebildet sein, wie bereits erläutert. Die Vorteile wurden ebenfalls bereits zuvor erwähnt. To compress pressure level. In the context of the present invention, the booster is not a "cold booster" in the sense explained above because of the first temperature level at which the gaseous, nitrogen-rich fluid or the first subset of this fluid is supplied to the booster. The booster can be designed as a turbine booster or as a booster powered by external energy, as already explained. The benefits have also been mentioned before.
Das dritte Druckniveau liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auf einem Druckniveau, auf dem ein entsprechendes Stickstoffprodukt abgegeben werden soll, etwa auf einem Druck von 8 bis 12 bar, insbesondere von 9 bis 1 1 bar, beispielsweise ca. 10 oder 9 bar (abs.). Bei einem derartigen Druckniveau handelt es sich also um den Abgabedruck eines entsprechenden stickstoffreichen Druckprodukts. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ferner vorgesehen, die erste Teilmenge dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage auszuleiten. Die entsprechende erste Teilmenge wird also als Druckprodukt bereitgestellt. In the context of the present invention, the third pressure level lies in particular at a pressure level at which a corresponding nitrogen product is to be discharged, for example at a pressure of 8 to 12 bar, in particular 9 to 11 bar, for example about 10 or 9 bar (abs .). Such a pressure level is thus the discharge pressure of a corresponding nitrogen-rich printed product. In the context of the present invention, it is further provided to permanently divert the first subset from the air separation plant. The corresponding first subset is thus provided as a printed product.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung stets vorgesehen, eine zweite Teilmenge des gasförmigen, stickstoffreichen Fluids zusammen mit der zuvor bereits erwähnten ersten Teilmenge ebenfalls auf das erste Temperaturniveau zu erwärmen, auf diesem ersten Temperaturniveau dem Booster zuzuführen, und unter Verwendung des Boosters weiter auf das dritte Druckniveau zu verdichten. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, die zweite Teilmenge nach der Verdichtung auf das dritte Druckniveau zumindest zeitweise auf ein zweites Temperaturniveau unterhalb des ersten Further, according to the present invention, it is always intended to heat a second subset of the gaseous, nitrogen-rich fluid together with the previously mentioned first subset also to the first temperature level, to the booster at this first temperature level, and further to the third using the booster To compress pressure level. Further, according to the invention, the second subset after compression to the third pressure level at least temporarily to a second temperature level below the first
Temperaturniveaus abzukühlen, anschließend auf das zweite Druckniveau zu entspannen, und wieder die Hochdrucksäule zurückzuführen. Dies entspricht der oben erläuterten Bildung eines weiteren Drosselstroms und führt zu den dort weiter erläuterten spezifischen Vorteilen. Cooling temperature levels, then relax to the second pressure level, and returned to the high pressure column. This corresponds to the above-explained formation of a further inductor current and leads to the specific advantages explained further there.
Die zweite Teilmenge wird dabei bei der Abkühlung auf das dritte Temperaturniveau insbesondere zumindest teilweise verflüssigt bzw. aus dem überkritischen Zustand in den flüssigen Zustand überführt. Es wird also in diesem Fall, wie erwähnt, eine Teilmenge (nämlich die zweite Teilmenge) des in dem Booster verdichteten During the cooling to the third temperature level, the second subset is in particular at least partially liquefied or transferred from the supercritical state into the liquid state. Thus, in this case, as mentioned, a subset (namely, the second subset) of the one compressed in the booster
Druckstickstoffs als weiterer Drosselstrom eingesetzt. Bei dem zweiten Pressure nitrogen used as another inductor current. At the second
Temperaturniveau kann es sich um ein Temperaturniveau von -180 bis -165 °C, insbesondere von -177 bis -167 °C, beispielsweise -172 °C, handeln. Temperature level may be a temperature level of -180 to -165 ° C, in particular from -177 to -167 ° C, for example -172 ° C, act.
Die zweite Teilmenge wird dabei der Abkühlung auf das zweite Temperaturniveau vorteilhafterweise auf einem Temperaturniveau zugeführt, das zumindest bei dem Temperaturniveau liegt, auf dem die zweite Teilmenge dem Booster entnommen wird. Das Temperaturniveau, auf dem die zweite Teilmenge der Abkühlung zugeführt wird, ist also in diesem Fall gleich wie oder höher als das Temperaturniveau, auf dem die zweite Teilmenge dem Booster entnommen wird. Mit anderen Worten wird in dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kein Nachkühler verwendet. Die Abkühlung auf das zweite Temperaturniveau erfolgt vorteilhafterweise im Hauptwärmetauscher. Das Temperaturniveau der Entnahme der zweiten Teilmenge aus dem Booster und das Temperaturniveau der Einspeisung der zweiten Teilmenge in den The second subset is thereby supplied to the cooling to the second temperature level advantageously at a temperature level which is at least at the temperature level at which the second subset is taken from the booster. The temperature level at which the second subset of the cooling is supplied is thus in this case equal to or higher than the temperature level at which the second subset is taken from the booster. In other words, no aftercooler is used in this advantageous embodiment of the invention. The cooling to the second temperature level is advantageously carried out in the main heat exchanger. The temperature level of the removal of the second subset from the booster and the temperature level of the feed of the second subset in the
Hauptwärmetauscher liegen vorteilhafterweise bei einem Temperaturniveau, bei dem auch Einsatzluft dem Hauptwärmetauscher zugeführt wird, bzw. einem wärmsten Temperaturniveau, das in dem Hauptwärmetauscher vorliegt. Durch die Einsparung eines Nachkühlers ergeben sich eine einfachere Erstellung einer entsprechenden Anlage und ggf. ein geringerer Kälteverlust. Main heat exchangers are advantageously at a temperature level in which Also feed air is supplied to the main heat exchanger, or a warmest temperature level, which is present in the main heat exchanger. By saving an aftercooler results in a simpler creation of a corresponding system and possibly a lower loss of cold.
Zur Deckung der erläuterten Peakverbräuche kann in der vorliegenden Erfindung insbesondere die zweite Teilmenge nach der Verdichtung auf das dritte Druckniveau in einem ersten Zeitraum (wenn kein Peakverbrauch vorliegt) wie erläutert zur Bildung des weiteren Drosselstroms auf das zweite Temperaturniveau unterhalb des ersten Temperaturniveaus abgekühlt, anschließend auf das zweite Druckniveau entspannt, und wieder in die Hochdrucksäule zurückgeführt werden. In einem zweiten, nicht mit dem ersten Zeitraum überlappenden Zeitraum (wenn ein entsprechender To cover the illustrated peak consumptions in the present invention, in particular the second subset after compression to the third pressure level in a first period (when no peak consumption is present) is cooled to the second temperature level below the first temperature level to form the further throttle current as discussed the second pressure level is released, and returned to the high pressure column. In a second period, which does not overlap with the first period (if a corresponding
Peakverbrauch vorliegt) kann der zweite Anteil stattessen zumindest zum Teil zusammen mit der ersten Teilmenge dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleitet werden. Vorteile wurden bereits erläutert. Peak consumption is present), the second portion instead of at least partially be permanently discharged together with the first subset of the air separation plant. Advantages have already been explained.
Wie erläutert, eignet sich die vorliegende Erfindung insbesondere dann, wenn mittels eines entsprechenden Verfahrens bzw. einer entsprechenden Anlage vergleichsweise große Mengen an flüssigen Luftprodukten bereitgestellt werden sollen und gleichzeitig ein Sauerstoff-Innenverdichtungsprodukt bereitgestellt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden daher vorteilhafterweise ein oder mehrere flüssige Luftprodukte in flüssigem Zustand dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleitet. Diese flüssigen Luftprodukte umfassen insbesondere flüssigen Sauerstoff, flüssigen Stickstoff und flüssiges Argon bzw. Fluide, die im oben erläuterten Sinn reich an diesen Komponenten sind. Nicht alle diese flüssigen Luftprodukte müssen im Rahmen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt und dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleitet werden. Ferner werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung dem Destillationssäulensystem eine oder mehrere sauerstoffreiche Flüssigkeiten entnommen, in flüssigem Zustand druckerhöht, durch Erwärmen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt, und ebenfalls dauerhaft aus der As explained, the present invention is particularly suitable if comparatively large amounts of liquid air products are to be provided by means of a corresponding process or a corresponding plant and at the same time an oxygen internal compaction product is provided. In the context of the present invention, therefore, advantageously one or more liquid air products in the liquid state are permanently discharged from the air separation plant. These liquid air products include in particular liquid oxygen, liquid nitrogen and liquid argon or fluids which are rich in these components in the sense explained above. Not all of these liquid air products must be provided in the context of the present invention and permanently discharged from the air separation plant. In the context of the present invention, one or more oxygen-rich liquids are removed from the distillation column system, pressure-increased in the liquid state, converted into the gaseous or supercritical state by heating, and also permanently removed from the
Luftzerlegungsanlage ausgeleitet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beträgt eine Äquivalenzmenge sämtlicher der dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage Air separation plant discharged. In the context of the present invention, an equivalent amount of all of the permanent from the air separation plant
ausgeleiteten flüssigen Luftprodukte 20 bis 40 Molprozent, insbesondere 25 bis 35 Molprozent, der Gesamtmenge der einen oder der mehreren sauerstoffreichen discharged liquid air products 20 to 40 mole percent, in particular 25 to 35 mole percent, of the total amount of the one or more oxygen-rich
Flüssigkeiten, die dem Destillationssäulensystem entnommen, in flüssigem Zustand druckerhöht, durch Erwärmen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt, und dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleitet wird oder werden. Die Äquivalenzmenge bestimmt sich, soweit jeweils vorhanden, aus einer Liquids taken from the distillation column system, in the liquid state pressurized, converted by heating in the gaseous or supercritical state, and permanently discharged from the air separation plant or be. The equivalence quantity, if present, is determined from one
Gesamtmenge in flüssigem Zustand dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleiteter stickstoffreicher Luftprodukte zuzüglich dem 1 ,08-fachen der Total amount in liquid state of nitrogen-rich air products permanently discharged from the air separation plant plus 1, 8 times the
Gesamtmenge in flüssigem Zustand dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleiteter sauerstoffreicher Luftprodukte zuzüglich dem 1 ,08-fachen der Total amount in the liquid state permanently from the air separation plant discharged oxygen-rich air products plus the 1, 08-times the
Gesamtmenge in flüssigem Zustand dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleiteter argonreicher Luftprodukte. Total amount in liquid state permanently from the air separation plant discharged argon-rich air products.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ferner auch möglich, eine dritte It is also possible in the context of the present invention, a third
Teilmenge des stickstoffreichen Fluids ohne Verdichtung auf das dritte Druckniveau auf das erste Temperaturniveau zu erwärmen und dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage auszuleiten. Entsprechender Stickstoff kann beispielsweise in Form von sogenanntem Sealgas bzw. als ein Stickstoffprodukt auf geringerem Druckniveau bereitgestellt werden. Die erste, die zweite und die dritte Teilmenge bilden vorzugsweise gemeinsam die Gesamtmenge des der Hochdrucksäule entnommenen und nicht verflüssigten stickstoffreichen Fluids. Heat subset of the nitrogen-rich fluid without compression to the third pressure level to the first temperature level and permanently divert from the air separation plant. Corresponding nitrogen can be provided for example in the form of so-called seal gas or as a nitrogen product at a lower pressure level. The first, the second and the third subset preferably together form the total amount of the high-pressure column removed and non-liquefied nitrogen-rich fluid.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung die erste und die zweite Teilmenge unter Verwendung des Hauptwärmetauschers auf das erste Temperaturniveau erwärmt werden und/oder wenn die zweite Teilmenge unter It is particularly advantageous if in the context of the present invention, the first and the second subset are heated to the first temperature level using the main heat exchanger and / or if the second subset
Verwendung des Hauptwärmetauschers auf das zweite Temperaturniveau abgekühlt wird. Wie bereits erläutert, kann auf diese Weise das Q-T-Profil im Using the main heat exchanger is cooled to the second temperature level. As already explained, in this way the Q-T profile in the
Hauptwärmetauschers auf besonders günstige Weise beeinflusst werden. Main heat exchanger can be influenced in a particularly favorable manner.
Der zur Verdichtung des Stickstoffstroms, also der ersten und zweiten Teilmenge eingesetzte Booster ist in einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wie erwähnt, mit einer Entspannungsturbine gekoppelt, stellt also einen Turbinenbooster dar. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn in der mit dem Booster gekoppelten Entspannungsturbine ein Teil der dem Rektifikationssäulensystem zugeführten Luft auf das zweite Druckniveau entspannt wird, welcher zuvor unter Verwendung des In one embodiment of the present invention, as mentioned, the booster used for compressing the nitrogen flow, that is to say the first and second subset, is coupled with an expansion turbine, ie represents a turbine booster. It is particularly advantageous if in the expansion turbine coupled to the booster a portion of the air supplied to the rectification column system is depressurized to the second pressure level which has previously been measured using the
Hauptluftverdichters auf ein drittes Temperaturniveau abgekühlt wurde und welcher anschließend in die Hochdrucksäule eingespeist wird. Das dritte Temperaturniveau kann dabei bei -170 bis -120 °C, insbesondere bei -160 bis -130 °C, beispielsweise -149 °C, liegen. Main air compressor was cooled to a third temperature level and which is then fed into the high-pressure column. The third temperature level may be at -170 to -120 ° C, especially at -160 to -130 ° C, for example -149 ° C, lie.
Die Entspannung eines Teils der dem Rektifikationssystem zugeführten Luft in einer Entspannungsturbine zwecks Antreiben des Boosters kann prinzipiell auch auf etwa das Druckniveau der Niederdrucksäule mit anschließender Einspeisung dieses Stromes in die Niederdrucksäule erfolgen. In bestimmten Fällen kann es außerdem sinnvoll sein, einen weiteren Stickstoffstrom auf dem zweiten Druckniveau der The relaxation of part of the air supplied to the rectification system in an expansion turbine in order to drive the booster can in principle also take place at approximately the pressure level of the low-pressure column with subsequent introduction of this flow into the low-pressure column. In certain cases, it may also be useful to another nitrogen flow at the second pressure level of
Hochdrucksäule zu entnehmen, auf ein bestimmtes Temperaturniveau im High pressure column, to a certain temperature level in the
Wärmetauscher anzuwärmen und zwecks Antriebs des Boosters in einer Heat exchanger and to drive the booster in a
Entspannungsturbine zu entspannen. Relaxation turbine to relax.
Alternativ dazu kann der Booster auch unter Verwendung von externer Energie, also nicht in Form von Energie, die in einem in der Luftzerlegungsanlage bereitgestellten Prozessstrom gespeichert ist, angetrieben werden. Insbesondere kann für den Antrieb des Boosters ein Elektromotor eingesetzt werden. Alternatively, the booster may be powered using external energy, not energy stored in a process stream provided in the air separation plant. In particular, an electric motor can be used to drive the booster.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die zweite Teilmenge einen Anteil, insbesondere einen normierten Mengenanteil, beispielsweise ausgedrückt in Normkubikmetern pro Stunde, von 0 bis 60%, insbesondere von 10 bis 50%, des der Hochdrucksäule auf dem zweiten Druckniveau entnommenen und ohne vorherige Verflüssigung in gasförmigem Zustand erwärmten gasförmigen stickstoffreichen Fluids umfasst. Auf diese Weise kann die Kapazität einer entsprechenden Anlage, wie erwähnt, nahezu vollständig ausgenutzt werden. It is particularly advantageous if the second subset comprises a fraction, in particular a standardized fraction, for example expressed in standard cubic meters per hour, from 0 to 60%, in particular from 10 to 50%, of the high-pressure column taken at the second pressure level and without prior liquefaction gaseous state heated gaseous nitrogen-rich fluid. In this way, the capacity of a corresponding system, as mentioned, can be almost fully utilized.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Teil der Luft, die dem Rektifikationssäulensystem zugeführt wird, in einem weiteren Booster von dem ersten Druckniveau auf ein viertes Druckniveau von 22 bis 32 bar, insbesondere von 24 bis 30 bar, beispielsweise 27 bar, verdichtet, unter Verwendung des Hauptwärmetauschers auf ein viertes It is particularly advantageous if a portion of the air supplied to the rectification column system is compressed in a further booster from the first pressure level to a fourth pressure level of 22 to 32 bar, in particular 24 to 30 bar, for example 27 bar, using of the main heat exchanger on a fourth
Temperaturniveau abgekühlt, in einer mit dem weiteren Booster mechanisch gekoppelten Entspannungsturbine auf das zweite Druckniveau entspannt, und anschließend in die Hochdrucksäule eingespeist wird. Ein derartiges Vorgehen unter Verwendung eines klassischen warmen Boosters kann dabei grundsätzlich dem Stand der Technik entsprechen und unterstützt die im Rahmen der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile. Bei einer derartigen Ausgestaltung erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn ein Teil der Luft, die dem Rektifikationssäulensystem zugeführt wird, in dem weiteren Booster von dem ersten Druckniveau auf das vierte Druckniveau verdichtet, unter Verwendung des Hauptwärmetauschers auf ein fünftes Temperaturniveau, das beispielsweise bei -165 bis -1 15 °C, insbesondere bei -150 bis -130 °C, Cooled temperature level, relaxed in a mechanically coupled with the further booster expansion turbine to the second pressure level, and then fed into the high-pressure column. Such a procedure using a classic warm booster can basically correspond to the state of the art and supports the achievable within the scope of the present invention advantages. In such an embodiment, it proves to be particularly advantageous if a portion of the air supplied to the rectification column system in the further booster from the first pressure level to the fourth pressure level compressed, using the main heat exchanger to a fifth temperature level, for example - 165 to -1 15 ° C, especially at -150 to -130 ° C,
beispielsweise -141 °C, liegt, abgekühlt, auf das zweite Druckniveau entspannt, und anschließend in die Hochdrucksäule eingespeist wird. Auch hierdurch lassen sich die im Rahmen der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile nochmals vergrößern. Besondere Vorteile werden auch erzielt, wenn ein Teil der Luft, die dem for example, -141 ° C, is cooled, relaxed to the second pressure level, and then fed into the high-pressure column. This also makes it possible to further increase the advantages that can be achieved within the scope of the present invention. Particular advantages are also achieved when a part of the air that the
Rektifikationssäulensystem flüssig zugeführt wird, auf dem ersten Druckniveau unter Verwendung des Hauptwärmetauschers abgekühlt, von dem ersten Druckniveau auf das zweite Druckniveau entspannt, und anschließend in die Hochdrucksäule eingespeist wird. Zu den besonderen Vorteilen einer derartigen Ausgestaltung sei auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Rectification column system is supplied liquid, cooled at the first pressure level using the main heat exchanger, relaxed from the first pressure level to the second pressure level, and then fed to the high-pressure column. For the particular advantages of such a configuration, reference is made to the above explanations.
Insbesondere umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung das In particular, in the context of the present invention, the
Rektifikationssäulensystem wenigstens eine Rektifikationssäule, in welche ein gegenüber einer Sumpfflüssigkeit der Hochdrucksäule an Argon angereichertes erstes Fluid aus der Niederdrucksäule überführt wird, und in der das erste Fluid an Argon abgereichert wird. Ein nach der Abreicherung an Argon verbleibender Rest des ersten Fluids wird dabei in Form eines zweiten Fluids in die Niederdrucksäule zurückgeführt. Die "Abreicherung" an Argon bezieht sich dabei auf den Rest des Fluids, der in die Niederdrucksäule zurückgeführt wird. Ein Kopfgas der Rektifikationssäule, in die das erste Fluid überführt wird, ist dagegen gegenüber dem ersten Fluid an Argon weiter angereichert. Die vorliegende Erfindung kann dabei grundsätzlich unter Verwendung von bekannten Roh- und ggf. Reinargonsäulen zum Einsatz kommen, es ist jedoch auch eine reine Argonausschleusung ohne Gewinnung eines Argonprodukts unter Verwendung von sogenannten Argonausschleussäulen möglich. Rectification column system at least one rectification column, in which a compared to a bottom liquid of the high pressure column of argon enriched first fluid is transferred from the low pressure column, and in which the first fluid is depleted of argon. An after depletion of argon remaining remainder of the first fluid is thereby recycled in the form of a second fluid in the low pressure column. The "depletion" of argon refers to the remainder of the fluid that is returned to the low pressure column. On the other hand, a top gas of the rectification column, into which the first fluid is transferred, is further enriched in argon with respect to the first fluid. The present invention can be used in principle using known crude and possibly pure argon columns, but it is also a pure Argonausschleusung without obtaining an argon product using so-called Argonausschleussäulen possible.
Der vorteilhafte Effekt der damit erzielten Argonausschleusung aus dem in der Niederdrucksäule getrennten Fluid ist darauf zurückzuführen, dass die Sauerstoff- Argon-Trennung für die ausgeschleuste Argonmenge in der Niederdrucksäule nicht mehr erforderlich ist. Das Abtrennen des Argons vom Sauerstoff in der The advantageous effect of the resulting Argonausschleusung from the separated in the low pressure column fluid is due to the fact that the oxygen-argon separation for the discharged Argonmenge in the low-pressure column is no longer necessary. The separation of argon from the oxygen in the
Niederdrucksäule selbst ist grundsätzlich aufwendig und verlangt nach einer entsprechenden "Heiz"-Leistung des Hauptkondensators. Wird Argon ausgeschleust und unterbleibt damit die Sauerstoff-Argon-Trennung oder wird diese beispielsweise in eine Rohargonsäule oder Argonausschleussäule verlagert, muss die entsprechende Argonmenge nicht mehr im Sauerstoffabschnitt der Niederdrucksäule abgetrennt werden und die Heizleistung des Hauptkondensators kann reduziert werden. Daher kann, bei gleichbleibender Ausbeute an Sauerstoff, mehr Druckstickstoff aus der Hochdrucksäule entnommen werden, was im Rahmen der vorliegenden Erfindung gerade angestrebt wird. Low-pressure column itself is basically expensive and requires a corresponding "heating" capacity of the main capacitor. If argon is discharged and thus omits the oxygen-argon separation or this is displaced, for example, in a crude argon or Argonausschleussäule, the corresponding amount of argon must not be separated in the oxygen section of the low pressure column and the heating power of the main capacitor can be reduced. Therefore, with the same yield of oxygen, more pressure nitrogen can be removed from the high-pressure column, which is currently the goal of the present invention.
In einer herkömmlichen Rohargonsäule kann Rohargon gewonnen und in einer nachgeschalteten Reinargonsäule zu einem Argonprodukt aufbereitet werden. Eine Argonausschleussäule dient hingegen vornehmlich zur Argonausschleusung zu dem oben erläuterten Zweck. Grundsätzlich kann unter einer "Argonausschleussäule" eine Trennsäule zur Argon-Sauerstoff-Trennung verstanden werden, die nicht zur In a conventional crude argon column crude argon can be recovered and processed in a downstream pure argon column to an argon product. An Argonausschleussäule, however, serves primarily for Argonausschleusung for the purpose explained above. In principle, an "argon discharge column" can be understood to mean a separation column for argon-oxygen separation which is not suitable for
Gewinnung eines reinen Argonprodukts, sondern zur Ausschleusung von Argon der in Hochdrucksäule und Niederdrucksäule zu zerlegenden Luft dient. Ihre Schaltung unterscheidet sich nur wenig von der einer klassischen Rohargonsäule, allerdings enthält sie deutlich weniger theoretische Böden, nämlich weniger als 40, insbesondere zwischen 15 und 30. Wie eine Rohargonsäule ist der Sumpfbereich einer Extraction of a pure argon product, but for the discharge of argon used in high-pressure column and low-pressure column to be separated air. Their circuit differs only slightly from that of a classic crude argon column, but it contains significantly less theoretical soil, namely less than 40, in particular between 15 and 30. As a crude argon column is the sump area of a
Argonausschleussäule mit einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule verbunden und die Argonausschleussäule wird durch einen Kopfkondensator gekühlt, auf dessen Verdampfungsseite typischerweise entspannte Sumpfflüssigkeit aus der Argon discharge column connected to an intermediate point of the low-pressure column and the argon discharge column is cooled by a top condenser, on its evaporation side typically relaxed bottom liquid from the
Hochdrucksäule eingeleitet wird. Eine Argonausschleussäule weist typischerweise keinen Sumpfverdampfer auf. High-pressure column is initiated. An argon discharge column typically does not have a bottom evaporator.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Roh- und eine Reinargonsäule eingesetzt werden, die jeweils mit einem Kopfkondensator betrieben werden, in welchen sauerstoffangereicherte Flüssigkeit aus dem Sumpf der Hochdrucksäule, die insbesondere zuvor durch einen Unterkühlungsgegenströmer geführt wird, teilweise verdampft wird. Ein nicht verdampfter Anteil wird dabei jeweils flüssig in die It is particularly advantageous if a crude and a pure argon column are used, which are each operated with a top condenser, in which oxygen-enriched liquid from the bottom of the high-pressure column, which is in particular previously passed through a supercooling countercurrent, partially evaporated. An unevaporated portion is thereby in each case liquid in the
Niederdrucksäule eingespeist. Die Einspeisung des nicht verdampften Anteils aus dem Kopfkondensator der Reinargonsäule erfolgt dabei vorteilhafterweise 5 bis 15 theoretische Trennstufen oberhalb der Einspeisung des nicht verdampften Anteils aus dem Kopfkondensator der Rohargonsäule und letztere nochmals oberhalb der Entnahme des ersten und der Rückspeisung des zweiten Fluids. Auf diese Weise kann eine "argonoptimierte" Trennung erzielt werden, die eine entsprechende Entnahme größerer Menge stickstoffreichen Fluids aus der Hochdrucksäule ermöglicht. Low pressure column fed. The feeding of the non-evaporated fraction from the top condenser of the pure argon column is advantageously carried out 5 to 15 theoretical plates above the feed of the non-evaporated portion from the overhead condenser of the crude argon column and the latter again above the removal of the first and the return of the second fluid. This way you can an "argon-optimized" separation can be achieved, which allows a corresponding removal of larger amount of nitrogen-rich fluid from the high pressure column.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen According to a particularly preferred embodiment of the invention
Verfahrens wird zumindest zeitweise eine Teilmenge der zumindest in dem Method is at least temporarily a subset of at least in the
Hauptluftverdichter verdichteten Luft als Rückführmenge abgekühlt, arbeitsleistend entspannt, wieder erwärmt und in den Hauptluftverdichter zurückgeführt. Die Main air compressor condensed air as recirculation cooled, work relaxed, reheated and returned to the main air compressor. The
Rückführmenge kann auch weiter verdichtet werden, insbesondere in einem der erläuterten Booster. Die arbeitsleistende Entspannung kann insbesondere in einem der zuvor erläuterten Entspannungsturbinen erfolgen. Zur Abkühlung wird insbesondere der Hauptwärmetauscher der Luftzerlegungsanlage verwendet, welchem die Return amount can also be further compressed, especially in one of the illustrated booster. The work-performing relaxation can be done in particular in one of the previously explained expansion turbines. For cooling, in particular the main heat exchanger of the air separation plant is used, which the
Rückführmenge zusammen mit weiterer Luft insbesondere auf einem Return quantity together with further air, especially on one
Zwischentemperaturniveau, also einem Temperaturniveau zwischen dem warmen und dem kalten Ende, entnommen werden kann. Intermediate temperature level, ie a temperature level between the hot and the cold end, can be removed.
Durch die soeben erläuterte besonders bevorzugte Ausgestaltung des By the just explained particularly preferred embodiment of
erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere dessen Flexibilität für Betriebsfälle mit stark variabler Gasproduktion und relativ konstanter Flüssigproduktion erhöht werden. Die zuletzt erläuterten Maßnahmen erhöhen also insbesondere mit den weiter oben erläuterten Maßnahmen die Flexibilität, wobei die zuletzt erläuterten Maßnahmen insbesondere dann von Vorteil sind, wenn nur geringe Anforderungen an die The method according to the invention can in particular increase its flexibility for operating cases with highly variable gas production and relatively constant liquid production. The last-mentioned measures thus increase the flexibility, in particular with the measures explained above, the measures explained last being particularly advantageous when only small demands are placed on the measures
Gasproduktion vorliegen. Die zuletzt erläuterten Maßnahmen erlauben es, die typischerweise bei Hochluftdruck-Verfahren gegebene enge Verknüpfung zwischen Rektifikation und Kälteerzeugung bis zu einem gewissen Grad aufzuheben. Gas production available. The last-mentioned measures make it possible to cancel to a certain extent the close link between rectification and cooling, which is typically given in high-pressure systems.
Gewährleistet wird dies im Grunde dadurch, dass die zur Herstellung von geforderten Flüssigprodukten erforderliche Kälte unabhändig zu der Entspannung der zur This is basically ensured by the fact that the cold required for the production of required liquid products is independent of the relaxation of the
Rektifikation erforderlichen Luftmenge erzeugt werden kann. Auf diese Weise kann der Hauptluftverdichter auch in Betriebsfällen mit sehr geringer Gasproduktion einerseits und auslegungskonformer Flüssigproduktion noch sicher im Kennfeld betrieben werden, da eine übermäßige Druckerhöhung hierbei nicht notwendig ist. Rectification required amount of air can be generated. In this way, the main air compressor can still be operated safely in the map even in operating cases with very low gas production on the one hand and design-compliant liquid production, since an excessive pressure increase is not necessary here.
Insbesondere kann in der soeben erläuterten besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Rückführmenge zusammen mit weiterer in dem Hauptluftverdichter verdichteter Luft abgekühlt, auf das zweite Druckniveau arbeitsleistend entspannt und in die Hochdrucksäule eingespeist werden, wobei die Rückführmenge der Hochdrucksäule ohne die weitere Luft entnommen, wieder erwärmt und auf dem zweiten Druckniveau in den Hauptluftverdichter zurückgeführt wird. Hierbei wird insbesondere eine Rückführungsleitung zum Hauptluftverdichter zum Einspeisen der Rückführmenge bereitgestellt. Diese kann insbesondere stromab der zweiten oder der dritten Verdichterstufe des Hauptluftverdichters in diesen münden. In particular, in the just described particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the recirculation amount can be cooled together with other compressed in the main air compressor air, work expanded to the second pressure level and fed into the high-pressure column, wherein the Return amount of the high-pressure column removed without the additional air, reheated and returned to the second pressure level in the main air compressor. Here, in particular, a return line to the main air compressor for feeding the recirculation amount is provided. This can in particular open downstream of the second or the third compressor stage of the main air compressor in these.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Gewinnung eines oder mehrerer Luftprodukte, bezüglich deren Merkmalen auf den entsprechenden unabhängigen Patentanspruch verwiesen wird. The present invention further relates to a plant for the production of one or more air products, with respect to the features of which reference is made to the corresponding independent claim.
Zu Merkmalen und Vorteilen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen For features and advantages of the invention proposed
Luftzerlegungsanlage sei auf die obigen Erläuterungen bezüglich des Air separation plant is based on the above explanations regarding the
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ausdrücklich verwiesen. expressly referred to the proposed method according to the invention.
Entsprechendes gilt auch für eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet ist, wie es zuvor ausführlich erläutert wurde, und hierzu entsprechende Mittel aufweist. The same applies to an air separation plant according to a particularly preferred embodiment of the present invention, which is adapted to carry out a method, as has been explained in detail above, and having corresponding means.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Short description of the drawing
Figur 1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Luftzerlegungsanlage in schematischer Darstellung. Figure 1 shows a non-inventive air separation plant in a schematic representation.
Figur 2 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Luftzerlegungsanlage in schematischer Darstellung. Figure 2 shows a non-inventive air separation plant in a schematic representation.
Figur 3 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung. Figure 3 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic representation.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung In Figur 1 ist eine nicht erfindungsgemäße Luftzerlegungsanlage in vereinfachter, schematischer Darstellung gezeigt und mit 100 bezeichnet. Detailed description of the drawing In Figure 1, a non-inventive air separation plant is shown in a simplified, schematic representation and designated 100.
In der Luftzerlegungsanlage 100 wird ein Einsatzluftstrom a (AIR) mittels eines Hauptluftverdichters 1 über ein Filter 2 angesaugt und auf ein Druckniveau verdichtet, das hier als erstes Druckniveau bezeichnet wird. Der Hauptluftverdichter 1 kann insbesondere mehrstufig mit Zwischenkühlung ausgebildet sein. Ein dem In the air separation plant 100, a feed air flow a (AIR) is sucked in by means of a main air compressor 1 via a filter 2 and compressed to a pressure level, which is referred to here as the first pressure level. The main air compressor 1 may in particular be designed in multiple stages with intermediate cooling. A the
Hauptluftverdichter 1 zugeordneter Kühler ist stellvertretend für mehrere Main air compressor 1 associated radiator is representative of several
entsprechender Kühler gezeigt und mit 3 bezeichnet. shown corresponding radiator and designated 3.
Das in der Luftzerlegungsanlage 100 durchgeführte Luftzerlegungsverfahren ist ein oben erläutertes Hochluftdruck-Verfahren, so dass das erste Druckniveau zumindest 3 bar oberhalb eines Druckniveaus liegt, auf dem eine Hochdrucksäule 14 eines The air separation process carried out in the air separation plant 100 is a high-pressure method explained above, so that the first pressure level is at least 3 bar above a pressure level at which a high-pressure column 14 of a
Rektifikationssäulensystems (siehe unten) der Luftzerlegungsanlage 100 betrieben wird, und das hier als zweites Druckniveau bezeichnet wird. Rectification column system (see below) of the air separation plant 100 is operated, which is referred to here as the second pressure level.
Die gesamte, dem Rektifikationssäulensystem zugeführte Luftmenge, die auf das erste Druckniveau verdichtet wird, wird hier als Einsatzluftmenge bezeichnet. Diese The total amount of air supplied to the rectification column system, which is compressed to the first pressure level, is referred to herein as the amount of feed air. These
Einsatzluftmenge wird in Form des Einsatzluftstroms a zunächst in einer Use air quantity is in the form of the feed air flow a first in one
Kühlreinrichtung 4 gekühlt und anschließend in einer Adsorptionseinrichtung 5 zumindest weitgehend von Wasser und Kohlendioxid befreit. Bezüglich der Cooling device 4 is cooled and then at least largely freed of water and carbon dioxide in an adsorption 5. Regarding the
Funktionsweise der Kühlreinrichtung 4 und der Adsorptionseinrichtung 5 sei auf Fachliteratur wie Häring (s.o.) verwiesen. Die Kühleinrichtung 4 wird in der Mode of operation of the cooling device 4 and the adsorption device 5 reference is made to technical literature such as Haring (s.o.). The cooling device 4 is in the
dargestellten Weise mit Kühlwasser (H20) betrieben. Die Adsorptionseinrichtung 5 wird mit Regeneriergas regeneriert, das nach seiner Verwendung beispielsweise an die Atmosphäre (ATM) abgegeben werden kann. Der gekühlte und aufgereinigte shown manner with cooling water (H20) operated. The adsorption device 5 is regenerated with regeneration gas, which can be released after its use, for example, to the atmosphere (ATM). The cooled and purified
Einsatzluftstrom a, der besseren Unterscheidbarkeit halber nun mit b bezeichnet, wird zunächst in zwei Teilströme c und d aufgeteilt. Feed air flow a, now designated b for better distinctness, is first divided into two partial flows c and d.
Der Teilstrom c wird in einem Booster 6, der mechanisch mit einer The partial flow c is in a booster 6, which mechanically with a
Entspannungsturbine 7 gekoppelt ist, auf ein Druckniveau oberhalb des ersten Expansion turbine 7 is coupled, to a pressure level above the first
Druckniveaus gebracht und nach Kühlung in einem Nachkühler 8 einem Pressure levels brought and after cooling in an aftercooler 8 a
Hauptwärmetauscher 9 der Luftzerlegungsanlage 100 zugeführt. Da der Teilstrom c dem Booster 6 bei Umgebungstemperatur oder darüber, jedenfalls aber auf einem Temperaturniveau oberhalb von 0 °C, zugeführt wird, wird er auch als Warmbooster bezeichnet. Ein Teilstrom e des Teilstroms c wird dem Hauptwärmetauscher 9 auf einem Zwischentemperaturniveau entnommen, in der Entspannungsturbine 7 entspannt und in zumindest teilweise gasförmigem Zustand die Hochdrucksäule 14 eingespeist. Ein Teilstrom f des Teilstroms d wird dem Hauptwärmetauscher 9 kaltseitig entnommen und über eine Drossel 10 in flüssigem Zustand in die Main heat exchanger 9 of the air separation plant 100 supplied. Since the partial flow c is the booster 6 at ambient temperature or above, but in any case at a temperature level above 0 ° C, fed, it is also used as a warm booster designated. A partial flow e of the partial flow c is taken from the main heat exchanger 9 at an intermediate temperature level, expanded in the expansion turbine 7 and fed into the high-pressure column 14 in at least partially gaseous state. A partial flow f of the partial flow d is removed from the main heat exchanger 9 cold side and a throttle 10 in the liquid state in the
Hochdrucksäule 14 eingespeist. Bei dem Teilstrom f handelt es sich also um einen ersten Drosselstrom. High pressure column 14 fed. The partial flow f is thus a first throttle flow.
Der Teilstrom d wird ohne weitere Aufteilung in zwei Teilströme dem The partial flow d is without further division into two partial streams the
Hauptwärmetauscher 9 der Luftzerlegungsanlage 100 zugeführt. Der Teilstrom d wird dem Hauptwärmetauscher 9 kaltseitig entnommen und über eine Drossel 13 in flüssigem Zustand in die Hochdrucksäule 14 eingespeist. Er wird dabei zuvor mit dem Teilstrom f vereinigt oder direkt in die Hochdrucksäule 14 eingespeist. Bei dem Main heat exchanger 9 of the air separation plant 100 supplied. The partial flow d is removed from the main heat exchanger 9 cold side and fed via a throttle 13 in the liquid state in the high-pressure column 14. It is previously combined with the partial flow f or fed directly into the high-pressure column 14. In which
Teilstrom d handelt es sich also um einen zweiten Drosselstrom. Partial flow d is thus a second throttle flow.
Der Betrieb des Rektifikationssäulensystems, das in der Luftzerlegungsanlage 100 die bereits erwähnte Hochdrucksäule 14, eine Niederdrucksäule 15, eine Rohargonsäule 16 und eine Reinargonsäule 17 umfasst, kann grundsätzlich der eingangs zitierten Fachliteratur entnommen werden. The operation of the rectification column system comprising in the air separation plant 100 the already mentioned high-pressure column 14, a low-pressure column 15, a crude argon column 16 and a pure argon column 17 can basically be taken from the technical literature cited above.
Die Luftzerlegungsanlage 100 ist zur Innenverdichtung eingerichtet. Im dargestellten Beispiel wird hierzu der Niederdrucksäule 15 ein sauerstoffreiches Sumpfprodukt in Form eines Stoffstroms i flüssig entnommen, in einer Innenverdichtungspumpe 18 auf ca. 30 bar(a) oder auf ein höheres, beispielsweise auf ein überkritisches, Druckniveau gebracht, zu einem Anteil in Form eines Stoffstroms k bzw. zweier Teilströme des Stoffstroms k in dem Hauptwärmetauscher 9 verdampft bzw. vom flüssigen in den überkritischen Zustand überführt, und als innenverdichtete sauerstoffreiche The air separation plant 100 is set up for internal compression. In the example shown, the low-pressure column 15 is taken from an oxygen-rich bottom product in the form of a stream i liquid, in an internal compression pump 18 to about 30 bar (a) or brought to a higher, for example to a supercritical, pressure level, to a proportion in the form of a Material flow k or two partial streams of the stream k in the main heat exchanger 9 evaporated or transferred from the liquid to the supercritical state, and as internally compressed oxygen-rich
Luftprodukte (GOX IC, GOX IC2) an der Anlagengrenze abgegeben. Ein weiterer Anteil des Stoffstroms i wird nach der Innenverdichtung in Form eines Stoffstroms I an die Anlagengrenze geführt und dort als flüssiges Sauerstoffprodukt (LOX) abgegeben. Die Temperatur kann dabei durch ein teilweises Führen des Stoffstroms I durch einen Unterkühlungsgegenströmer 19 eingestellt werden. Ein weiteres, jedoch Air products (GOX IC, GOX IC2) delivered at the plant boundary. A further portion of the material stream i is conducted to the plant boundary after the internal compression in the form of a stream I and delivered there as a liquid oxygen product (LOX). The temperature can be adjusted by a partial guiding of the material flow I through a subcooling countercurrent 19. Another, however
stickstoffreiches Innenverdichtungsprodukt (GANIC) wird dadurch gebildet, dass der Hochdrucksäule 14 ein Stoffstrom i' flüssig entnommen, mittels einer weiteren Innenverdichtungspumpe 18' druckerhöht und im Hauptwärmetauscher 9 verdampft bzw. vom flüssigen in den überkritischen Zustand überführt wird. nitrogen-rich internal compression product (GANIC) is formed by the fact that the high-pressure column 14, a stream of material i 'liquid removed, by means of another Internal compression pump 18 'pressure increases and evaporated in the main heat exchanger 9 and is transferred from the liquid to the supercritical state.
Dem Sumpf der Hochdrucksäule 14 kann sauerstoffangereicherte Flüssigkeit in Form eines Stoffstroms m entnommen werden. Der Stoffstrom m kann durch den Oxygen-enriched liquid in the form of a stream m can be taken from the bottom of the high-pressure column 14. The stream M can through the
Unterkühlungsgegenströmer 19 geführt und anschließend anteilig in die jeweiligen Verdampfungsräume der Kopfkondensatoren der Rohargonsäule 16 und der Subcooling countercurrent 19 out and then proportionately in the respective evaporation chambers of the top condensers of the crude argon column 16 and the
Reinargonsäule 17 eingespeist werden. Diesen Verdampfungsräumen entnommene flüssige und gasförmige Anteile werden in die Niederdrucksäule 15 eingespeist. Reinargonsäule 17 are fed. Liquid and gaseous components taken from these evaporation chambers are fed into the low-pressure column 15.
Die Rohargonsäule 16 und die Reinargonsäule 17 werden in bekannter Weise betrieben. Insbesondere wird der Niederdrucksäule 15 an geeigneter Position ein argonangereichertes Fluid in Form eines Stoffstroms n entnommen und in der The crude argon column 16 and the pure argon column 17 are operated in a known manner. In particular, the argon-enriched fluid in the form of a stream n is taken from the low-pressure column 15 at a suitable position and in the
Rohargonsäule 16 an Sauerstoff abgereichert, der in die Niederdrucksäule 15 zurückgeführt wird. Stickstoffhaltiges Rohargon wird in Form eines Stoffstroms o in die Reinargonsäule überführt, wo insbesondere Stickstoff abgetrennt und an die Rohargonsäule 16 depleted of oxygen, which is returned to the low pressure column 15. Nitrogenous crude argon is transferred in the form of a stream o in the pure argon column, where in particular nitrogen is separated and to the
Atmosphäre (ATM) abgegeben werden kann. Flüssiges Argon (LAR) kann als Produkt an der Anlagengrenze abgegeben werden. Atmosphere (ATM) can be delivered. Liquid argon (LAR) can be delivered as a product at the plant boundary.
Der Niederdrucksäule 15 kann kopfseitig Gas entnommen werden, das in Form eines Stoffstroms p durch den Unterkühlungsgegenströmer 19 und anschließend durch den Hauptwärmetauscher 9 geführt (siehe auch Verknüpfung A) und zum Teil nach einer Erwärmung in einer Heizeinrichtung 20 als das bereits erwähnte Regeneriergas in der Adsorptionseinrichtung 5 eingesetzt werden kann. Auch eine Abführung an die Atmosphäre (ATM), beispielsweise zu Zeiten, in denen kein Regeneriergas benötigt wird, ist grundsätzlich möglich. Von einem Boden in einem oberen Bereich der Niederdrucksäule 15 kann ein flüssiger, stickstoffreicher Stoffstrom q abgezogen und als flüssiges Produkt (LIN) an der Anlagengrenze abgegeben werden. The low-pressure column 15 can be taken from the top side gas, which in the form of a stream p through the supercooling countercurrent 19 and then passed through the main heat exchanger 9 (see also linkage A) and partly after heating in a heater 20 as the aforementioned regeneration in the adsorption 5 can be used. Also, a discharge to the atmosphere (ATM), for example, at times when no regeneration gas is needed, is basically possible. From a bottom in an upper region of the low pressure column 15, a liquid, nitrogen-rich stream q can be withdrawn and discharged as a liquid product (LIN) at the plant boundary.
Flüssigluft kann aus der Hochdrucksäule 14 in Form eines Stoffstroms r abgezogen, durch den Unterkühlungsgegenströmer 19 geführt und in die Niederdrucksäule 15 eingespeist werden. Vom Kopf der Hochdrucksäule 14 kann stickstoffreiches Gas in Form eines Stoffstroms s abgezogen werden. Dieses kann zu einem Teil in Form eines Stoffstroms t in einem die Hochdrucksäule 14 und die Niederdrucksäule 15 Liquid air can be withdrawn from the high-pressure column 14 in the form of a stream of material r, passed through the subcooling countercurrent 19 and fed into the low-pressure column 15. From the top of the high-pressure column 14 nitrogen-rich gas can be withdrawn in the form of a stream s. This can be a part in the form of a stream t in a high-pressure column 14 and the low-pressure column 15th
wärmetauschend verbindenden Hauptkondensator 21 verflüssigt und als Rücklauf auf die Hochdrucksäule 14 verwendet sowie durch den Unterkühlungsgegenströmer 19 geführt und in die Niederdrucksäule 15 eingespeist werden. heat-exchanging connecting main condenser 21 liquefied and as reflux the high pressure column 14 is used and passed through the subcooling countercurrent 19 and fed into the low pressure column 15.
Ein wesentlicher Aspekt der hier dargestellten Luftzerlegungsanlage besteht in der Behandlung des nicht durch den Hauptkondensator 21 geführten Anteils des An essential aspect of the air separation plant shown here is the treatment of the portion of the fraction not passed through the main condenser 21
Stoffstroms s. Dieser liegt, da er der Hochdrucksäule 14 entnommen wurde, auf deren Druckniveau, dem zweiten Druckniveau, vor, und wird im dargestellten Beispiel in Form eines Stoffstroms u dem Hauptwärmetauscher 9 kaltseitig zugeführt und warmseitig entnommen. Material stream s. This is because it was taken from the high-pressure column 14, at the pressure level, the second pressure level, before, and in the example shown in the form of a stream u the main heat exchanger 9 cold side supplied and removed warm side.
Nach Erwärmung in dem Hauptwärmetauscher 9 auf ein hier als erstes After heating in the main heat exchanger 9 on one here first
Temperaturniveau bezeichnetes Temperaturniveau wird der Stoffstrom u in einem Booster 12 auf ein Druckniveau oberhalb des zweiten Druckniveaus gebracht, das hier als drittes Druckniveau bezeichnet wird, und in einem Nachkühler 12' gekühlt. Ein Teilstrom x des Teilstroms u wird wieder dem Hauptwärmetauscher 9 zugeführt, diesem kaltseitig entnommen, also auf ein Temperaturniveau abgekühlt, das hier als zweites Temperaturniveau bezeichnet wird, in flüssigem Zustand über eine Drossel 22 entspannt und in einen oberen Bereich der Hochdrucksäule 14 zurückgeführt. Bei dem Teilstrom x handelt es sich also um einen weiteren Drosselstrom. Ein weiterer Temperature level designated temperature level, the material flow u is brought in a booster 12 to a pressure level above the second pressure level, which is referred to here as the third pressure level, and cooled in an aftercooler 12 '. A partial flow x of the partial flow u is again supplied to the main heat exchanger 9, this cold side taken, that is cooled to a temperature level, which is referred to here as the second temperature level, relaxed in the liquid state via a throttle 22 and returned to an upper region of the high pressure column 14. The partial flow x is thus another throttle flow. Another
Teilstrom y des Teilstroms u wird hingegen an der Anlagengrenze als gasförmiges Druckstickstoffprodukt (PGAN) abgegeben. Partial flow y of the partial flow u, on the other hand, is delivered at the plant boundary as gaseous compressed nitrogen product (PGAN).
Mit anderen Worten werden hier eine erste und eine zweite Teilmenge (die Stoffströme x und y) eines stickstoffreichen Fluids (des Stoffstroms u) der Hochdrucksäule 15 auf dem zweiten Druckniveau entnommen und unter Verwendung des In other words, here are a first and a second subset (the streams x and y) of a nitrogen-rich fluid (the flow of material u) of the high-pressure column 15 taken at the second pressure level and using the
Hauptwärmetauschers 9 auf ein erstes Temperaturniveau erwärmt, auf diesem ersten Temperaturniveau dem Booster 12 zugeführt, und unter Verwendung des Boosters 12 weiter auf das dritte Druckniveau verdichtet. Die erste Teilmenge, d.h. der Stoffstrom y, wird nach der Verdichtung auf das dritte Druckniveau aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleitet. Die zweite Teilmenge, d.h. der Stoffstrom x, wird nach der Verdichtung auf das dritte Druckniveau unter Verwendung des Hauptwärmetauschers 9 auf das zweite Temperaturniveau abgekühlt, auf das zweite Druckniveau entspannt und in die Main heat exchanger 9 is heated to a first temperature level, fed to the booster 12 at this first temperature level, and further compressed using the booster 12 to the third pressure level. The first subset, i. the stream y, is discharged after compression to the third pressure level from the air separation plant. The second subset, i. the stream x, is cooled after compression to the third pressure level using the main heat exchanger 9 to the second temperature level, relaxed to the second pressure level and in the
Hochdrucksäule 14 zurückgeführt. Wie in Figur 1 ferner veranschaulicht, kann hier ferner einem unteren Bereich der Hochdrucksäule 14 ein Stoffstrom v (siehe auch Verknüpfung B in Figur 1 ) High pressure column 14 returned. As further illustrated in FIG. 1, a substance flow v (see also link B in FIG. 1) can here furthermore be associated with a lower region of the high-pressure column 14.
entnommen, in dem Hauptwärmetauscher 9 erwärmt und als Rückführmenge in den Hauptluftverdichter 2 zurückgeführt werden. Diese Rückführung ist optional und kann insbesondere auch auf Zeiträume hoher Verbrauche beschränkt werden. Weitere Details und Vorteile wurden bereits oben erläutert. taken, heated in the main heat exchanger 9 and recycled as recirculation amount in the main air compressor 2. This feedback is optional and can be limited in particular to periods of high consumption. Further details and advantages have already been explained above.
Figur 2 zeigt eine weitere nicht erfindungsgemäße Luftzerlegungsanlage in FIG. 2 shows a further non-inventive air separation plant in FIG
schematischer Darstellung, wobei auf eine Beschreibung bereits zu Figur 1 erläuterter Komponenten verzichtet wird. Diese sind auch nicht erneut mit Bezugszeichen versehen. schematic representation, wherein a description already omitted to Figure 1 components is omitted. These are not provided again with reference numerals.
Der Teilstrom d wird hier im Gegensatz zu der Luftzerlegungsanlage 100 gemäß Figur 1 erneut in zwei Teilströme g und h aufgeteilt, die dem Hauptwärmetauscher 9 zugeführt werden. Der Teilstrom g wird dem Hauptwärmetauscher 9 auf einem In contrast to the air separation plant 100 according to FIG. 1, the partial stream d is again divided into two partial streams g and h, which are fed to the main heat exchanger 9. The partial flow g is the main heat exchanger 9 on a
Zwischentemperaturniveau entnommen, in einer Entspannungsturbine 1 1 , die hier mit dem Booster 12 mechanisch gekoppelt ist, entspannt und in zumindest teilweise gasförmigem Zustand die Hochdrucksäule 14 eingespeist. Er wird dabei zuvor mit dem Teilstrom e vereinigt. Der Teilstrom h wird dem Hauptwärmetauscher 9 kaltseitig entnommen und über eine Drossel 13 in flüssigem Zustand in die Hochdrucksäule 14 eingespeist. Er wird dabei zuvor mit dem Teilstrom f vereinigt oder direkt in die Removed intermediate temperature level, in an expansion turbine 1 1, which is mechanically coupled here with the booster 12, relaxed and fed in at least partially gaseous state, the high-pressure column 14. He is previously united with the partial flow e. The partial flow h is removed from the main heat exchanger 9 on the cold side and fed via a throttle 13 in the liquid state into the high-pressure column 14. He is previously united with the partial flow f or directly into the
Hochdrucksäule 14 eingespeist. Bei dem Teilstrom h handelt es sich also um einen zweiten Drosselstrom. High pressure column 14 fed. The partial flow h is therefore a second throttle flow.
Figur 3 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung. Wiederum wurde auf eine Beschreibung bereits zu Figur 1 bzw. 2 erläuterter Komponenten verzichtet. Diese sind auch nicht erneut mit Figure 3 shows an air separation plant according to an embodiment of the invention in a schematic representation. Again, a description has already been omitted to Figure 1 or 2 illustrated components. These are not with again
Bezugszeichen versehen. Provided with reference numerals.
Wie in Figur 3 veranschaulicht, kann auf einen Nachkühler 12' verzichtet werden, wenn, wie hier der Fall, der Stoffstrom u dem Hauptwärmetauscher 9 nicht vollständig warmseitig sondern auf einem Zwischentemperaturniveau bei ca. -40 °C entnommen und auf diesem Temperaturniveau dem Booster 12 zugeführt wird. Dieses "erste Temperaturniveau" in der hier veranschaulichten Ausgestaltung der Erfindung liegt deutlich oberhalb eines entsprechenden Eintrittstemperaturniveaus eines Kaltboosters in bekannten Verfahren und unter jenem eines klassischen Warmboosters. Auf die oben erläuterten Vorteile wird verwiesen. Es sei ausdrücklich betont, dass der Booster 12 abweichend zu der Darstellung in Figur 3 auch mit externer Energie, d.h. As illustrated in FIG. 3, an aftercooler 12 'can be dispensed with if, as in this case, the material flow u is taken from the main heat exchanger 9 not completely warm but at an intermediate temperature level at about -40 ° C. and at this temperature level the booster 12 is supplied. This "first temperature level" in the embodiment of the invention illustrated herein is well above a corresponding inlet temperature level of a cold booster in known methods and under that of a classic warmbooster. Reference is made to the advantages explained above. It should be expressly emphasized that the booster 12 deviating from the illustration in Figure 3 with external energy, ie
entsprechend Figur 1 , angetrieben werden kann. according to Figure 1, can be driven.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Gewinnung eines oder mehrerer Luftprodukte unter Verwendung einer Luftzerlegungsanlage (100) mit einem Rektifikationssäulensystem (14-17), das eine Hochdrucksäule (14) und eine Niederdrucksäule (15) umfasst, sowie mit einem Hauptwärmetauscher (9) und einem Hauptluftverdichter (1 ), bei dem A process for recovering one or more air products using an air separation plant (100) having a rectification column system (14-17) comprising a high pressure column (14) and a low pressure column (15), and a main heat exchanger (9) and a main air compressor (10). 1), in which
- die gesamte, dem Rektifikationssäulensystem (14-17) zugeführte Luft in dem Hauptluftverdichter (1 ) auf ein erstes Druckniveau verdichtet wird, wobei die Hochdrucksäule (15) auf einem zweiten Druckniveau betrieben wird, das mindestens 3 bar unterhalb des ersten Druckniveaus liegt, und the entire air supplied to the rectification column system (14-17) in the main air compressor (1) is compressed to a first pressure level, the high pressure column (15) being operated at a second pressure level at least 3 bar below the first pressure level, and
- der Hochdrucksäule (15) auf dem zweiten Druckniveau ein gasförmiges - The high-pressure column (15) at the second pressure level, a gaseous
stickstoffreiches Fluid entnommen und ohne eine vorherige Verflüssigung in gasförmigem Zustand erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass  nitrogen-rich fluid is removed and heated without prior liquefaction in the gaseous state, characterized in that
- eine erste Teilmenge des gasförmigen stickstoffreichen Fluids auf ein erstes Temperaturniveau von -50 bis 0 °C, erwärmt, auf diesem ersten - A first subset of the gaseous nitrogen-rich fluid to a first temperature level of -50 to 0 ° C, heated, on the first
Temperaturniveau einem Booster (12) zugeführt, unter Verwendung des Boosters (12) weiter auf ein drittes Druckniveau verdichtet, und nach der Verdichtung auf das dritte Druckniveau dauerhaft aus der  Temperature level fed to a booster (12), using the booster (12) further compressed to a third pressure level, and after compression to the third pressure level permanently out of the
Luftzerlegungsanlage (100) ausgeleitet wird,  Air separation plant (100) is discharged,
- eine zweite Teilmenge des gasförmigen stickstoffreichen Fluids zusammen mit der ersten Teilmenge auf das erste Temperaturniveau erwärmt, auf diesem ersten Temperaturniveau dem Booster (12) zugeführt, und unter Verwendung des Boosters (12) weiter auf das dritte Druckniveau verdichtet wird, wobei die zweite Teilmenge nach der Verdichtung auf das dritte a second subset of the gaseous nitrogen-rich fluid is heated to the first temperature level along with the first subset, fed to the booster (12) at that first temperature level, and further compressed to the third pressure level using the booster (12), the second subset after compression to the third
Druckniveau zumindest zeitweise auf ein zweites Temperaturniveau unterhalb des ersten Temperaturniveaus abgekühlt, auf das zweite Druckniveau entspannt, und in die Hochdrucksäule (15) zurückgeführt wird. Pressure level cooled at least temporarily to a second temperature level below the first temperature level, relaxed to the second pressure level, and is returned to the high-pressure column (15).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die zweite Teilmenge in einem ersten Zeitraum nach der Verdichtung auf das dritte Druckniveau auf das zweite 2. The method of claim 1, wherein the second subset in a first period after compression to the third pressure level to the second
Temperaturniveau unterhalb des ersten Temperaturniveaus abgekühlt, anschließend auf das zweite Druckniveau entspannt, und wieder in die  Cooled temperature level below the first temperature level, then relaxed to the second pressure level, and back into the
Hochdrucksäule (15) zurückgeführt wird, und bei dem die zweite Teilmenge in einem zweiten, nicht mit dem ersten Zeitraum überlappenden Zeitraum stattessen zusammen mit der ersten Teilmenge dauerhaft aus der  High pressure column (15) is returned, and in which the second subset in a second, not overlapping with the first period period take place together with the first subset permanently from the
Luftzerlegungsanlage (100) ausgeleitet wird.  Air separation plant (100) is discharged.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die zweite Teilmenge der Abkühlung auf das zweite Temperaturniveau auf einem Temperaturniveau zugeführt wird, das zumindest bei dem Temperaturniveau liegt, auf dem die zweite Teilmenge dem Booster (12) entnommen wird. 3. The method of claim 2, wherein the second subset of the cooling is supplied to the second temperature level at a temperature level which is at least at the temperature level at which the second subset is removed from the booster (12).
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein
- ein oder mehrere flüssige Luftprodukte gebildet und in flüssigem Zustand dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage (100) ausgeleitet werden sowie dem Destillationssäulensystem (14-17) eine oder mehrere sauerstoffreiche Flüssigkeiten entnommen, in flüssigem Zustand druckerhöht, durch Erwärmen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt, und dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage (100) ausgeleitet werden, und - One or more liquid air products are formed and permanently discharged from the air separation unit (100) in the liquid state and the distillation column system (14-17) taken one or more oxygen-rich liquids, pressure-elevated in the liquid state, converted by heating in the gaseous or supercritical state, and permanently discharged from the air separation plant (100), and
- eine Äquivalenzmenge des einen oder der mehreren dauerhaft aus der an equivalence amount of the one or more permanently from the
Luftzerlegungsanlage ausgeleiteten flüssiger Luftprodukte 25 bis 35  Air separation plant discharged liquid air products 25 to 35
Molprozent der Gesamtmenge der einen oder der mehreren sauerstoffreichen Flüssigkeiten beträgt, die dem Destillationssäulensystem entnommen, in flüssigem Zustand druckerhöht, durch Erwärmen in den gasförmigen oder überkritischen Zustand überführt, und dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage ausgeleitet wird oder werden, wobei sich die Äquivalenzmenge aus einer Gesamtmenge dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage (100) in flüssigem Zustand ausgeleiteter stickstoffreicher Luftprodukte zuzüglich dem 1 ,08-fachen einer Gesamtmenge in flüssigem Zustand dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage (100) ausgeleiteter sauerstoffreicher Luftprodukte zuzüglich dem 1 ,08-fachen einer Gesamtmenge in flüssigem Zustand dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage (100) ausgeleiteter argonreicher Mole percent of the total amount of the one or more oxygen-rich liquids withdrawn from the distillation column system, pressure-elevated in the liquid state, converted to gaseous or supercritical state by heating, and permanently discharged from the air separation plant, the equivalent amount becoming permanent from a total amount from the air separation plant (100) in the liquid state discharged nitrogen-rich air products plus the 1, 08 times a total amount in the liquid state permanently from the air separation plant (100) discharged oxygen-rich Air products plus 1, 8 times a total amount in the liquid state permanently removed from the air separation plant (100) argonreicher
Luftprodukte bestimmt.  Air products determined.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste und die zweite Teilmenge unter Verwendung des Hauptwärmetauschers (9) auf das erste Temperaturniveau erwärmt werden und bei dem die zweite Teilmenge unter Verwendung des Hauptwärmetauschers (9) auf das zweite Temperaturniveau abgekühlt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first and the second subset are heated using the main heat exchanger (9) to the first temperature level and in which the second subset is cooled using the main heat exchanger (9) to the second temperature level.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das dritte 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the third
Druckniveau bei 8 bis 12 bar liegt.  Pressure level is 8 to 12 bar.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Booster (12) mechanisch mit einer Entspannungsturbine (1 1 ) gekoppelt ist, wobei in der mit dem Booster (12) gekoppelten Entspannungsturbine (1 1 ) insbesondere ein Teil der dem Rektifikationssäulensystem (14-17) zugeführten Luft auf das zweite Druckniveau entspannt wird, welcher zuvor unter Verwendung des 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the booster (12) is mechanically coupled to an expansion turbine (1 1), wherein in the booster (12) coupled expansion turbine (1 1) in particular a part of the rectification column system (14 -17) is vented to the second pressure level, previously using the
Hauptwärmetauscher (9) auf ein drittes Temperaturniveau abgekühlt wurde und anschließend in die Hochdrucksäule (14) eingespeist wird, oder bei dem der Booster (12) unter Verwendung von externer Energie, insbesondere mittels eines Elektromotors (M), angetrieben wird.  Main heat exchanger (9) was cooled to a third temperature level and then fed into the high-pressure column (14), or in which the booster (12) using external energy, in particular by means of an electric motor (M) is driven.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die zweite 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the second
Teilmenge einen Anteil von 10 bis 50% des der Hochdrucksäule (15) auf dem zweiten Druckniveau entnommenen und ohne vorherige Verflüssigung in gasförmigem Zustand erwärmten gasförmigen stickstoffreichen Fluids umfasst.  Subset comprises a proportion of 10 to 50% of the high pressure column (15) taken at the second pressure level and heated without prior liquefaction in the gaseous state gaseous nitrogen-rich fluid.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Teil der Luft, die dem Rektifikationssäulensystem (14-17) zugeführt wird, in einem weiteren Booster (6) von dem ersten Druckniveau auf ein viertes Druckniveau verdichtet, unter Verwendung des Hauptwärmetauschers (9) auf ein viertes A method according to any one of the preceding claims, wherein a portion of the air supplied to the rectification column system (14-17) in a further booster (6) is compressed from the first pressure level to a fourth pressure level using the main heat exchanger (9 ) on a fourth
Temperaturniveau abgekühlt, in einer mit dem weiteren Booster (6) mechanisch gekoppelten Entspannungsturbine (7) auf das zweite Druckniveau entspannt, und anschließend in die Hochdrucksäule (14) eingespeist wird. Cooled temperature level, in a relaxed with the other booster (6) mechanically decompressed expansion turbine (7) to the second pressure level, and then fed into the high-pressure column (14).
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem ein Teil der Luft, die dem 10. The method of claim 9, wherein a portion of the air, the
Rektifikationssäulensystem (14-17) zugeführt wird, in dem weiteren Booster (6) von dem ersten Druckniveau auf das vierte Druckniveau verdichtet, unter  Rectification column system (14-17) is supplied, in the further booster (6) from the first pressure level to the fourth pressure level compressed under
Verwendung des Hauptwärmetauschers (9) auf ein fünftes Temperaturniveau abgekühlt, auf das zweite Druckniveau entspannt, und anschließend in die Hochdrucksäule (14) eingespeist wird.  Using the main heat exchanger (9) cooled to a fifth temperature level, relaxed to the second pressure level, and then fed into the high-pressure column (14).
1 1. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Teil der Luft, die dem Rektifikationssäulensystem (14-17) zugeführt wird, auf dem ersten A method according to any one of the preceding claims, wherein a portion of the air supplied to the rectification column system (14-17) is on the first
Druckniveau unter Verwendung des Hauptwärmetauschers (9) abgekühlt, von dem ersten Druckniveau auf das zweite Druckniveau entspannt, und anschließend in die Hochdrucksäule (14) eingespeist wird.  Cooled pressure level using the main heat exchanger (9), relaxed from the first pressure level to the second pressure level, and then fed to the high-pressure column (14).
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem 12. The method according to any one of the preceding claims, in which
Rektifikationssäulensystem (14-17) wenigstens eine Rektifikationssäule (16) umfasst, in welche ein gegenüber einer Sumpfflüssigkeit der Hochdrucksäule (15) an Argon angereichertes erstes Fluid aus der Niederdrucksäule (15) überführt wird, und in der das erste Fluid an Argon abgereichert wird, wobei ein nach der Abreicherung an Argon verbleibender Rest des ersten Fluids in die  Rectification column system (14-17) comprises at least one rectification column (16) into which a first fluid enriched in argon with respect to a bottom liquid of the high-pressure column (15) is transferred from the low-pressure column (15), and in which the first fluid is depleted in argon, wherein a remaining after depletion of argon remainder of the first fluid in the
Niederdrucksäule (15) zurückgeführt wird.  Low pressure column (15) is returned.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zumindest zeitweise eine Teilmenge der zumindest in dem Hauptluftverdichter (1 ) verdichteten Luft als Rückführmenge abgekühlt, arbeitsleistend entspannt, wieder erwärmt und in den Hauptluftverdichter (1 ) zurückgeführt wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, in which cooled at least temporarily a subset of at least in the main air compressor (1) compressed air as recirculation amount, work expanded, reheated and returned to the main air compressor (1).
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Rückführmenge zusammen mit weiterer in dem Hauptluftverdichter (1 ) verdichteter Luft abgekühlt auf das zweite 14. The method of claim 13, wherein the recirculation amount together with other in the main air compressor (1) compressed air cooled to the second
Druckniveau arbeitsleistend entspannt und in die Hochdrucksäule (15) eingespeist wird, wobei die Rückführmenge der Hochdrucksäule (15) ohne die weitere Luft entnommen, wieder erwärmt und auf dem zweiten Druckniveau in den  Working pressure relaxed and discharged into the high pressure column (15) is fed, the return amount of the high pressure column (15) removed without the other air, reheated and at the second pressure level in the
Hauptluftverdichter (1 ) zurückgeführt wird. Main air compressor (1) is returned.
15. Anlage (100) zur Gewinnung eines oder mehrerer Luftprodukte, mit einem 15. Plant (100) for the production of one or more air products, with one
Rektifikationssäulensystem (14-17), das eine Hochdrucksäule (14) und eine Niederdrucksäule (15) umfasst, sowie mit einem Hauptwärmetauscher (9) und einem Hauptluftverdichter, wobei die Anlage (100) Mittel aufweist, die dafür eingerichtet sind,  A rectification column system (14-17) comprising a high pressure column (14) and a low pressure column (15) and a main heat exchanger (9) and a main air compressor, the system (100) having means adapted to
- die gesamte, dem Rektifikationssäulensystem (14-17) zugeführte Luft in dem Hauptluftverdichter (1 ) auf ein erstes Druckniveau zu verdichten und die Hochdrucksäule (15) auf einem zweiten Druckniveau zu betreiben, das mindestens 3 bar unterhalb des ersten Druckniveaus liegt, und to compress the entire air supplied to the rectification column system (14-17) to a first pressure level in the main air compressor (1) and to operate the high pressure column (15) at a second pressure level at least 3 bar below the first pressure level, and
- der Hochdrucksäule (15) auf dem zweiten Druckniveau ein gasförmiges - The high-pressure column (15) at the second pressure level, a gaseous
stickstoffreiches Fluid zu entnehmen und ohne eine vorherige Verflüssigung in gasförmigem Zustand zu erwärmen, dadurch gekennzeichnet,  To remove nitrogen-rich fluid and to heat without a prior liquefaction in the gaseous state, characterized
- dass der Hauptwärmetauscher (9) dazu ausgebildet ist, eine erste Teilmenge des gasförmigen und stickstoffreichen Fluids auf ein erstes Temperaturniveau von -50 bis 0 °C, zu erwärmen, wobei ein Booster (12) bereitgestellt ist, der dafür eingerichtet ist, die erste Teilmenge weiter auf ein drittes Druckniveau zu verdichten, und wobei Mittel bereitgestellt sind, die erste Teilmenge anschließend dauerhaft aus der Luftzerlegungsanlage (100) auszuleiten, und - That the main heat exchanger (9) is adapted to heat a first subset of the gaseous and nitrogen-rich fluid to a first temperature level of -50 to 0 ° C, wherein a booster (12) is provided, which is adapted to the first Subset further to a third pressure level to compress, and wherein means are provided, the first subset then permanently out of the air separation plant (100), and
- dass der Hauptwärmetauscher (9) dafür eingerichtet ist, eine zweite - That the main heat exchanger (9) is set up for a second
Teilmenge des gasförmigen und stickstoffreichen Fluids zusammen mit der ersten Teilmenge auf das erste Temperaturniveau zu erwärmen, wobei Mittel bereitgestellt sind, die dafür eingerichtet sind, die zweite Teilmenge auf dem ersten Temperaturniveau dem Booster (12) zuzuführen, der Booster (12) dafür eingerichtet ist, die zweite Teilmenge zusammen mit der ersten Teilmenge weiter auf das dritte Druckniveau zu verdichten, der Hauptwärmetauscher (9) dafür eingerichtet ist, die zweite Teilmenge nach der Verdichtung zumindest zeitweise auf ein zweites Temperaturniveau unterhalb des ersten  Heat subset of the gaseous and nitrogen-rich fluid together with the first subset to the first temperature level, wherein means are provided, which are adapted to supply the second subset at the first temperature level to the booster (12), the booster (12) is arranged therefor to further compress the second subset together with the first subset to the third pressure level, the main heat exchanger (9) is adapted to at least temporarily subseign the second subset after compression to a second temperature level below the first subset
Temperaturniveaus abzukühlen, und Mittel bereitgestellt sind, die dafür eingerichtet sind, die zweite Teilmenge anschließend zumindest zeitweise auf das zweite Druckniveau zu entspannen und in die Hochdrucksäule (15) zurückzuführen. Cooling temperature levels, and means are provided, which are adapted to the second subset then at least temporarily to relax the second pressure level and return it to the high pressure column (15).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115265094A (en) * 2021-09-18 2022-11-01 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 Method for low-temperature separation of air and low-temperature air separation device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0618415A1 (en) 1993-03-23 1994-10-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the production of gaseous Oxygen and/or gaseous nitrogen under pressure by distillation of air
FR2787561A1 (en) 1998-12-22 2000-06-23 Air Liquide Cryogenic distillation of air uses double column with air supply to medium pressure column and oxygen rich fluid from bottom of both low pressure and auxiliary columns
WO2012019753A2 (en) 2010-08-13 2012-02-16 Linde Aktiengesellschaft Method and device for obtaining compressed oxygen and compressed nitrogen by the low-temperature separation of air
EP2963367A1 (en) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Method and device for cryogenic air separation with variable power consumption
EP2980514A1 (en) 2014-07-31 2016-02-03 Linde Aktiengesellschaft Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
EP3101374A2 (en) 2015-06-03 2016-12-07 Linde Aktiengesellschaft Method and installation for cryogenic decomposition of air
EP3176526A1 (en) 2015-12-03 2017-06-07 Linde Aktiengesellschaft Method and assembly for transferring fluid
EP3410050A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-05 Linde Aktiengesellschaft Method for producing one or more air products and air separation system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0618415A1 (en) 1993-03-23 1994-10-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the production of gaseous Oxygen and/or gaseous nitrogen under pressure by distillation of air
FR2787561A1 (en) 1998-12-22 2000-06-23 Air Liquide Cryogenic distillation of air uses double column with air supply to medium pressure column and oxygen rich fluid from bottom of both low pressure and auxiliary columns
WO2012019753A2 (en) 2010-08-13 2012-02-16 Linde Aktiengesellschaft Method and device for obtaining compressed oxygen and compressed nitrogen by the low-temperature separation of air
EP2603754A2 (en) 2010-08-13 2013-06-19 Linde Aktiengesellschaft Method and device for obtaining compressed oxygen and compressed nitrogen by the low-temperature separation of air
EP2963367A1 (en) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Method and device for cryogenic air separation with variable power consumption
EP2980514A1 (en) 2014-07-31 2016-02-03 Linde Aktiengesellschaft Method for the low-temperature decomposition of air and air separation plant
EP3101374A2 (en) 2015-06-03 2016-12-07 Linde Aktiengesellschaft Method and installation for cryogenic decomposition of air
EP3176526A1 (en) 2015-12-03 2017-06-07 Linde Aktiengesellschaft Method and assembly for transferring fluid
EP3410050A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-05 Linde Aktiengesellschaft Method for producing one or more air products and air separation system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"OPERATION FLEXIBILITY CONSIDERATIONS IN THE SELECTION OF A PUMPED LOX AIR SEPARATION PROCESS INCORPORATING A SOURCE OF HIGH PRESSURE FEED AIR", RESEARCH DISCLOSURE, KENNETH MASON PUBLICATIONS, HAMPSHIRE, UK, GB, no. 391, 1 November 1996 (1996-11-01), pages 733 - 739, XP000680931, ISSN: 0374-4353 *
A.R. SMITHD.W. WOODWARD, RESEARCH DISCLOSURE, November 1996 (1996-11-01), pages 733 - 739

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115265094A (en) * 2021-09-18 2022-11-01 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 Method for low-temperature separation of air and low-temperature air separation device

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