发明名称 低温空气分离方法及装置
摘要 一种利用精馏来对空气进行低温分离,以产生至少一种蒸气馏分物、至少一种液体馏分物、及至少一种氮气生成物流的能量效率高的方法与装置,其中蒸气形式的受冷却及受压缩的喂入空气经由与至少一种液体馏分接触以行间接热交换而使液体馏分蒸发,本身则被冷凝,然后利用与至少一种蒸气馏分接触以行间接热交换以蒸发冷凝后的喂入空气流,因而凝结蒸气馏分,随之再利用蒸发空气流作为喂入空气经由精馏以行低温分离。
申请公布号 TW157071 申请公布日期 1991.05.01
申请号 TW079109544 申请日期 1990.12.04
申请人 液态空气工程公司 发明人 哈,巴欧V.
分类号 B01D3/14 主分类号 B01D3/14
代理机构 代理人 甯育丰 台北巿敦化南路一段二三三巷三十四号四楼
主权项 1﹒在一个藉着在至少一个蒸馏塔中进行精馏以产生至少一种蒸气馏分、至少一种液体馏分、以及至少一种生成物氮流的低温分离空气的方法中,其改良包括:利用与至少一种上述液体馏分进行间接热交换接触以使至少一部分的上述喂入空气蒸气流冷凝并使得上述液体馏分蒸发及使得上述喂入空气流凝结;及利用与一种上述蒸气馏分进行间接热交换接触以蒸发一部分的上述凝结的喂入空气流并因而冷凝了上述蒸气馏分。2﹒依申请专利范围第1项的方法,其中上述的蒸发喂入空气流被进一步地送入上述蒸馏塔之一以作为精馏的低沉分离的喂入空气。3﹒在一高压蒸馏嗒中藉着对空气的低温蒸馏以产生氮的方法中生产一第一富氧馏分及一第一富氮液体馏分,且其中至少一部分的上述第一富氧馏分被送入一低压蒸馏塔以产生一第二富氧馏分及一第二富氮馏分,其改进包括:2利用空气作为加热与冷却介质以对高压塔与低座塔进行热的连接。4﹒依申请专利范围第3项的方法,进一步包括:将喂入空气分成第一喂入空气部分与第二喂入空气部分,其中之第一喂入空气部分被送入上述高压嗒以进行低沉分离,第二喂入空气部分则与上述第二富氧馏分进行间接热交换接触以蒸发至少一部分的上述第二富氧馏分并凝结至少一部分的上述第二喂入空气部分:令上述凝结的第二喂入空气部分与上述第一富氮馏分进行间接热交换接触以使上述第一富氮馏分凝结并使上述凝结的第二喂入空气部分蒸发;及将上述蒸发的第二喂入空气部分送入上述低压嗒以供低温分离。5﹒一种用以自空气生产氮的低温方法,包括(A)将实质上不合水分与杂质的冷却压缩喂入空气分成一第一喂入空气部分及一第二喂入空气部分;(B)将上述第一喂入空气部分喂入一装备了顶端冷凝器的高座塔;(C)在上述高压塔中利用低温蒸馏将上述第一喂入空气部分分离成一第一富氮馏分及一第一富氧馏分;(D)自上述高压塔中排出至少一部分的上述第一富氧馏分;(E)将至少一部分的上述富氧馏分送入装备有塔底冷接器/再沸器及塔顶馏出物蒸发器/冷凝器的低压塔以将其低温分离成一第二富氮馏分及一第二富氧馏分(F)将上述第二限入空气部分送入位于上述低座塔中的的上述冷凝器/再沸器;(G)令上述第二喂入空气部分与上述第二富氧馏分于上述低压塔中进行间接热交换而凝结上述第二喂入空气部分并因而蒸发至少一部分的上述第二富氧馏分;(H)将至少一部分的上述凝结的第二喂入空气馏分送入上述高压塔的上述塔顶冷凝器;(1)在上述高压塔中,藉着与至少一部分的上述富氮馏分进行间接热交换而蒸发至少一部分上述高压塔塔顶冷凝器中的上述第二凝结了的喂入空气部分;(j)至少一部分的与在上述高压塔的上述塔顶冷凝器中的第一百氧馏分进行间接热交换接触而被蒸发的上述第二空气部分送入上述低压塔,以与至少一部分的上述第一富氧馏分共同进行低温分离成为一第二富氮馏分与一第二富氧馏分;(K)将至少一部分的上述第二富氮馏分作为生成物自上述低压塔中移出;(L)将至少一部分的上述第二富氧馏分自上述低座塔中排出;(M)将至少一部分的上述排出的富氧馏分送入上述低压塔的上述塔顶馏出物冷凝器;(N)在上述塔顶馏出物冷凝器中与至少一部分在上述低压塔中的上升第二富氮馏分进行间接热交换而使得至少一部分的上述第二富氧馏分蒸发并因而导致上述第二富氮馏分被凝结,并对上述低压塔提供回流;及(0)自上述塔顶馏出物冷凝器中将至少一部分的上述蒸发了的第二富氧馏分作为废弃物排出。6﹒依申请专利范围第5项之方法,进一步包括:自上述高压塔中将至少一部分的上述凝结的第一富氮馏分作为高压氮气生成物排出。7﹒依申请专利范围第5项之方法,进一步包括:将至少一部分的上述凝结的第一富氮馏分自高压塔中排出;及将至少一部分的上述排出的凝结的第一富氮馏分送入上述低座塔。8﹒依申请专利范围第5项之方法,进一步包括:将上述受压缩的喂入空气进一步地分为一第三喂入空气部分;将至少一部分的上述第三喂入空气部分澎胀以提供冷却,及将至少一部分的上述膨胀的喂入空气部分送入上述低压塔。9﹒依申请专利范围第6项之方法,进一步包括:至少一部分的排自上述塔顶馏出物冷凝器的上述废弃氧膨胀以供应工场的冷却。10﹒依申请专利范围第6项之方法,进一步包括:在与上述低压氮气生成物排放之前将至少一部分的上述高压氮生成物膨胀。11﹒依申请专利范围第5项之方法,进一步包括:与废弃物与生成物流进行间接热交换接触而冷却上述喂入空气;及压缩上述喂入空气以于高压塔中提供约为2巴至约为20巴的压力。12﹒依申请专利范围第5项之方法,其中:将步骤(B)中的上述第一喂入空气部分喂入上述高压塔之下半部;及,将步骤(D)中的上述第一富氧馏分自上述高压塔底部排出。13﹒依申请专利范围第5项之方法,其中:将步骤(E)中的上述第一富氧馏分送入上述低压塔之下半部;及,将步骤(N)中的上述第二富氧馏分自上述低座塔底部排出。14﹒依申请专利范围第5项之方法,进一步包括:将得自步骤(&﹛@^的上述废弃氧通过一涡轮膨胀器以提供冷却;及将来自上述插@齝 接 鼓涟N却了的废弃氧与喂入空气进行间接热交换接触式@茖炱o冷却了的废弃氧被加热并因而使喂入空气被冷却。15﹒用以自冷却的压缩空气生产氮的装置,包括:一个装备有一塔顶冷凝器,藉着分馏一部分上述冷却了的压缩喂入空气成为一第一富氮馏分及一第一富氧馏分以实施低温分离的第一蒸馏塔;藉着将至少一部分的冷却后的压缩喂入空气于循环通过上述第二蒸馏塔之上述塔底再沸器及上述第一蒸馏塔之上述塔顶冷凝器后连同至少一部分获自上述第一蒸馏塔的上述富氧馏分共同进行分馏以分离成为一第二富氧馏分以及一第二富氮馏分的配备了培顶冷凝器及塔底再沸器的第二蒸馏培;在上述第一蒸馏培与上述第二蒸馏塔之中用以注入及排出液体及蒸气的导管装置;将上述第一蒸馏塔与上述第二蒸馏塔相连以供注入及排出液体与蒸气的导管装置;将上述塔底再沸器及上述第二蒸馏培相连以供注入冷却的压缩空气的导管装置将上述第二蒸馏塔之上述塔底再沸器与上述第一蒸馏塔之上述塔顶冷凝器相连以供自上述第二蒸馏塔中的上述再沸器输送凝结的喂入空气至上述第一蒸馏塔中的塔顶冷凝器的导管装置;将上述第一蒸馏塔的上述塔顶冷凝器乃与上述第二蒸馏相连以供自上述第一蒸馏塔之上述塔顶冷凝器及上述第一蒸馏塔排出蒸发了的空气及将其送入上述第二蒸馏塔中以进行低温分离的导管;及,将上述第一蒸馏塔与上述第二蒸馏塔相连以供自上述第一蒸馏塔底部排出至少一部分的上述第二富氧馏分并将其送入上述第二蒸馏塔以供低温分离的导管装置。16﹒依申请专利范围第15项之装置,进一步包括:用以将上述第二蒸馏塔与上述第二蒸馏塔之上述塔顶冷凝器相连,以供自上述第二蒸馏塔排出上述富氧馏分并将其送入上述第二蒸馏塔之上述塔顶冷凝器以供与在上述第二蒸馏塔中上升的蒸气进行间接热交换的导管装置;连接至上述第二蒸馏塔之上述塔顶冷凝器以将上述第二富氮馏分作为废气排放的导管装置;及将上述第一蒸馏塔与上述第二蒸馏塔相连以自上述第一蒸馏塔排出上述第一富氮馏分及特其送入上述第二蒸馏塔以对上述之第二蒸馏塔供应回流之导管装置。17﹒依申请专利范围第16项之装置,进一步包括;用以自一外界来源将空气压缩的压缩装置;用以将得自被上述空气压缩装置压缩后的空气除去二氧化碳、水蒸气及其他杂质的纯化装置;将得自上述纯化装置的压缩空气冷却至一低温温度的热交换装置;连接上述第二蒸馏塔之上述塔顶冷凝器以注入及排出液体与蒸气的导管装置;连接上述热交换器与上述第一蒸馏塔及上述第二蒸馏塔以供注入冷却了的压缩喂入空气的导管装置;及,在至少一个上述导管装置中用以计量蒸气及液体以及供气体经过阀而膨胀的阀件装置。18﹒依申请专利范围第15项之装置,进一步包括;连接上述第一蒸馏塔及上述热交换接置以供氮生成物之排出的导管装置。19﹒依申请专利范围第18项之装置,进一步包括:连接上述导管装置以供至少一部分的氮生成物膨胀以提供冷却的膨胀装置。20﹒依申请专利范围第15项之装置,进一步包括:用以供氧废气膨胀的膨胀装置。21﹒依申请专利范围第15项之装置,进一步包括:于将受冷却的压缩空气送入上述第二蒸馏塔以提供冷却之前,用以将此受冷却的压缩空气膨胀的膨胀装置。图示简单说明图一显示生产低压氮气的本发明方法与装置的示意流程图;图二显示类似于图一的本发明方法与装置示意流程图;图三显示生产高压氮气与低压氮气的本发明方法与装置的示意流程图;及图四显示类似于图三的本发明方法与装置的示意流程图
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