专利名称：通过空气低温蒸馏制造加压氧和氮的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过空气的低温蒸馏制造加压氧和氮的方法。
背景技术：
在某些应用中，空气分离装置提供至少两种加压产品，即氧和氮，有 时还有氩。
对每种产品的需求量可以是连续的或者变化的，并且已经知道不同的 系统用于使空气分离生产适应于用户的瞬时需求。
然而，用户在其设备的启动(start-up)期间有时所需要的产品量与设 备处于稳定运行时的需求非常不同。
通常在启动期间需要大量的惰性气体例如氮气，而在稳定运行期间对 同 一气体的需求却微不足道。
同样地，在启动阶段只需要少量的氧。
为了满足这些需求，氮可从现有网状系统中获得并通过液体气化来形 成，这既复杂又效率低下。
另外，对于没有现有网状系统的发展中地区的项目，液体的供应可能 存在问题。此外，不得不按照最大产量确定氮压缩机的尺寸，尽管该最大 产量只是在启动期间持续很短的 一段时间。
发明内容
本发明旨在克服现有技术中的至少一些缺点。
根据本发明的一方面，提供一用于按照第一种模式和第二种模式运行 空气分离装置的方法，其中
按照第一种模式
a) 被压缩和净化的空气在热交换器中被冷却并送到一空气分离装置， 该空气分离装置包括一 包含至少两个蒸馏塔的塔系统
b) 第一批量的液氧离开该系统，加压并在热交换器中气化
c) 没有液氮或者可选地第一批量的液氮离开该系统，加压并在热交换 器中气化
按照第二种模式
a) 被压缩和净化的空气在热交换器中被冷却并送到该空气分离装置
b) 第二 批量的液氮离开该系统，加压并在热交换器中气化
c) 没有液氧或者可选地第二批量的液氧离开该系统，加压并在热交换 器中气化
d) 其中
e) 如果存在第一批量的液氮，则第一批量的液氮少于第二批量的液氮， 和/或如果存在第二批量的液氧，则第二批量的液氧少于第 一批量的液氧， 以及
f) 如果存在第 一批量的液氮，则第 一批量的液氧多于第 一批量的液氮， 并且如果存在第二批量的液氧，则第二批量的液氮多于第二批量的液氧。 可选地
在第一种才莫式和第二种模式中的至少一个中，液氩离开该系统，加压 并在热交换器中气化。
加压液氧和/或加压液氮的压力大于20 bar abs。
第一批量的液氮和第二批量的液氮的比值小于0.2。
送到塔系统的压缩空气的体积在第一种模式和第二种模式之间的变化 不超过10%，优选不超过5%。
下面将参考图对本发明进行更加详细地说明。
图1示出用于通过空气低温蒸馏制造加压氧和氮的装置.
为了简化该图，没有示出双塔的通常的回流流动。空气分离装置更多
的细节可以从CRC出版社1998年出版的"Oxygen enhanced combustion"
(增氧燃烧)中关于生产氧的章节中找到。
具体实施例方式
空气1在压缩机3中压缩到接近中压塔27的压力并在净化装置7中净 4匕以形成流9。
流9被分成三部分。部分11被送到压缩机19，在其中被压缩到一高 压并送到热交换器中，然后被冷却成流21并分成两路(流23、 25)，膨 胀，液化并分别送到中压塔27和低压塔29。该流可以在热交换器中在亚 临界或超临界压力下冷却。
另 一流17在中压下冷却并被送到中压塔27。
最后流13被送到增压器(booster) 15并从增压器送到热交换器33进 行部分冷却。在热交换器33的中间压力下，该流被抽出并在涡轮35中膨 胀到中压，然后送到中压塔。
对空气压缩、冷却及膨胀系统进行说明是为了给出根据本发明的空气 分离装置的一示例，但是，可以使用任何合适的空气压缩、冷却及膨胀系 统。
根据相当于在线模式(on-line mode)的第一种运行模式，从低压塔的 底部抽取第一批量的氧，通过泵43加压并送到热交换器33，在该交换器 中气化形成加压气体。从中压塔27中抽取第一批量的液氮，通过泵45加 压并送到热交换器33,在该热交换器中气化形成加压气体。所生产的氮的 量与氧的量相比很小。
根据相当于启动模式的第二种运行模式，从低压塔的底部抽取第一批 量的氧，通过泵43加压并送到热交换器33，在该热交换器中气化形成加 压气体。从中压塔27中抽取第一批量的液氮，通过泵45加压并送到热交 换器33，在该热交换器中气化形成加压气体。所生产的氧的量与氮的量相 比较小，但是，根据第二种模式生产的氮比第一种模式多很多，例如，第
一种模式中的氮与第二种模式中的氮的比值小于0.2，优选小于O.l,或者 甚至小于0.05或者0.03。
因为压缩机3和19制备的空气的体积在第一种模式和第二种模式之间 的变化不超过10%，所以热交换器的热平衡在第一和第二模式之间基本上 没有改变。
如果在笫二种模式中生产的氮的量不够，可以用压缩机43从网状系统 45提供额外的氮。
空气分离装置通过使热交换管线中的气化来生产气态加压产品。
因此，空气分离装置可以在两种不同的模式下使用，在用户设备的启 动期间，空气分离装置在启动模式下运行；在用户设备的稳定运行期间， 空气分离装置以在线模式运行。
在启动模式期间，空气分离装置生产大量的加压氮以及少量的氧。可 选地，可以不生产氧。
根据该目的确定用于对液体加压的泵的尺寸(容量)。
在在线模式期间，生产的加压氮的量将少很多，并且加压氧的量增加。
下面的数字示例将有助于说明本发明。
在线模式(第一种模式)通过泵送及随后的气化生产的产品的产量
氧100 000 Nm3/h — 40 bara- 99.5% 氮2 600 Nm3/h _ 10 bara-50 ppm 02
启动模式(第二种模式)通过泵送及随后的气化生产的产品的产量
氧68 000 Nm3/h - 40 bara- 99,5% 氮59 800 Nm3/h - 10 bara- 50 ppm 02
如果停止生产氧，例如因为氧泵出现故障，则可能需要大量的氮以防 止当事人的设备发生事故(提供惰性气体的惰性气体喷射以维持燃烧速度
和搅拌液池)。本发明使得空气分离装置能够为这些需求做准备。
权利要求
1.用于按照第一种模式和第二种模式运行空气分离装置的方法，其中按照第一种模式a)被压缩和净化的空气(13，17，21)在热交换器(33)中被冷却并送到空气分离装置，该空气分离装置包括一包含至少两个蒸馏塔(27，29)的塔系统b)第一批量的液氧(47)离开该系统，加压并在热交换器中气化c)没有液氮或者可选地第一批量的液氮离开该系统，加压并在热交换器中气化按照第二种模式a)被压缩和净化的空气在热交换器中被冷却并送到该空气分离装置b)第二批量的液氮(49)离开该系统，加压并在热交换器中气化c)没有液氧或者可选地第二批量的液氧离开该系统，加压并在热交换器中气化其中d)如果存在第一批量的液氮，则第一批量的液氮少于第二批量的液氮，和/或如果存在第二批量的液氧，则第二批量的液氧少于第一批量的液氧，以及e)如果存在第一批量的液氮，则第一批量的液氧多于第一批量的液氮，并且，如果存在第二批量的液氧，则第二批量的液氮多于第二批量的液氧。
2. 按照权利要求l所述的方法，其特征在于，在第一种模式和第二种 模式中的至少一个中，液氩离开该系统，加压并在热交换器中气化。
3. 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，加压液氧和/或加压 液氮的压力大于20 bar abs。
4. 按照前面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，第一批量的液 氮和第二批量的液氮的比值小于0.2。
5.按照前面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，送到塔系统的 压缩空气的体积在第一种模式和第二种模式之间的变化不超过10%。
全文摘要
按照第一种模式和按照第二种模式操作空气分离的方法。在第一种模式中，被压缩和净化的空气(13，17，21)在热交换器(33)中被冷却并送到空气分离装置，该空气分离装置包括一包含至少两个蒸馏塔(27，29)的塔系统，第一批量的液氧离开该系统，加压并在热交换器中气化，没有液氮或者可选地第一批量的液氮离开该系统，加压并在热交换器中气化。在第二种模式中，被压缩和净化的空气在热交换器中被冷却并送到空气分离装置，第二批量的液氮离开该系统，加压并在热交换器中气化，没有液氧或者可选地第二批量的液氧离开该系统，加压并在热交换器中气化。
文档编号C01B21/02GK101096269SQ200710126839
公开日2008年1月2日 申请日期2007年6月28日 优先权日2006年6月28日
发明者A·吉亚尔, H·勒比昂, J-M·佩龙, P·勒博 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司