专利名称：利用深冷蒸馏分离空气的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及深冷蒸馏方法和设备。
具体而言，本发明涉及一种通过深冷蒸馏在一个包括一个中压塔和一个低压塔的双塔中分离空气的方法，所述方法包括a)把第一空气流送入上述中压塔，在中压塔中，将其分离为富含氧的液体和富含氮的蒸气；b)使第二空气流在一吹气涡轮机(blowing turbine)中膨胀，将其冷却并送入上述低压塔；c)在上述低压塔中生产富含氮和富含氧的流体。
这种类型的方法由DE-A-3843359和DE-A-3643359为已知，其中，吹气涡轮机的空气通过与富含氧的气流的热交换得以冷却。
SU-A-739316和SU-A-1231343公开了利用从中压塔排出的氮流冷却来自吹气涡轮机的空气。
在1973年11月的会议文集《英国低温学学会会议文集(Proceedings of the British Cryogenics Council Conference)》的第13-15页中，提出了利用来自低压塔的残余气体流冷却上述吹气。
EP-A-0081473建议，利用与要供入中压塔中的空气流的热交换来冷却在吹气涡轮机中膨胀的空气。
EP-A-153673描述了一种装置，其中，吹气流通过与低压塔顶部的氮进行热交换而得以冷却。
FR-A-1289009描述了利用泵送的液氧流来冷却吹气。
EP-A-0556516描述了利用富含液(rich liquid)来冷却吹气。
常常需要加热来自塔的液流，例如使其蒸发(见EP-A-640802)。
于是，已经有人提出蒸发来自在装置的主交换器中的收集冷凝器的清洗流，但是，这需要制造具有附加通道的主交换器。
EP-A-605262提出，在加压状态下蒸发液氧清洗液以避免烃类爆炸的危险。
本发明的目的是，有效地利用来自双塔的液体的低温性。
按本发明，提供一种如权利要求1所述的方法。
按本发明的其他方面—液流通过与吹气的热交换而至少部分蒸发；—液流来自双塔；—液流为来自双塔或来自设备的另一个塔的清洗流；—中压塔和低压塔通过低压塔的一个收集冷凝器热耦合，清洗流为来自该冷凝器的清洗流；—低压塔具有一个被富含氧的流体流冷却的顶部冷凝器，液流为来自此顶部冷凝器的清洗流；以及—液流在与吹气进行热交换之前被加压。
按本发明，还提供一种如权利要求8所述的设备。
按本发明的其他方面—冷凝器为一收集冷凝器或低压塔的一顶部冷凝器。
下面，参照
实施本发明的两种方式。附图中图1和2为按本发明的设备的示意图。
图1所示的氮生产设备类似于文献FR-A-2578532、EP-A-153673和EP-A-575591中所述的设备。它包括一条换热管线1和一个双蒸馏塔2。后者由一个在约8至10巴压力下运行的中压塔和一个在约4至5巴的压力下运行的低压塔构成。两个塔中的每一个分别包括一个顶部冷凝器5、6。
被压缩至略高于上述中压的一压力的第一空气流7被冷却至接近其露点通过换热管线1并被导入塔3的底部。与此空气相平衡、收集于塔3的收集器中的富含液在低压下在一膨胀阀8中膨胀，并在塔4的中间位置处导入。在塔4中，下行液体富含氧，并在收集器处冷却主冷凝器5，以便保证回流入塔3中。上述下行液体的一部分在一膨胀阀9中重又膨胀，膨胀至约为1巴的压力，随后用于冷却辅助冷凝器6，以保证回流入塔4。该液体在蒸发后作为逆流经管道11通过换热管线1，以构成设备的残余气体。
在塔4中上升的蒸气中富含氮，且该氮是被辅助冷凝器6所冷凝的氮。
第二空气流12在一吹气涡轮机13中膨胀，在换热器14中冷却，并被导入低压塔4中。含有约82％氧的液体清洗流15从辅助冷凝器排出，被泵16加压并送入换热器14，在换热器14中蒸发。蒸发的清洗流随后从设备排出。
气态氮17从塔4的顶部作为产品排出。还生产有少量液态氮18。
在图2所示的改型方案中，低压塔4不具有顶部冷凝器。在塔4的收集器中的氧作为产品排出，在一可供选择的加压步骤后，从此收集器排出的液体清洗流20通过与吹气(blown air)的热交换而蒸发。
用于冷却来自吹气涡轮机的空气的清洗液，还可以是来自设备的另一塔(埃蒂内(Etienne)塔或氩塔)的清洗液。
权利要求
1.一种通过深冷蒸馏在一个双塔(2)中分离空气的方法，所述双塔(2)包括一个中压塔(3)和一个低压塔(4)，所述方法包括a)把第一空气流(7)送入上述中压塔，在中压塔中，将其分离为富含氧的液体和富含氮的蒸气；b)使第二空气流(12)在一吹气涡轮机中膨胀，将其冷却并送入上述低压塔；c)在上述低压塔中生产富含氮和富含氧的流体；在上述膨胀步骤之后利用与液流(15，20)的热交换将第二空气流冷却，其特征在于上述液流为一种清洗流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于上述清洗流通过与吹气的热交换而至少部分蒸发。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于上述清洗流来自上述双塔。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于上述清洗流来自一个与上述双塔相关联的氩塔或埃蒂内塔。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于上述中压塔和低压塔通过低压塔的一个收集冷凝器(5)热耦合，上述清洗流(20)为来自该冷凝器的清洗流。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于上述低压塔具有一个被富含氧的流体流冷却的顶部冷凝器(6)，上述液流(15)为来自此顶部冷凝器的清洗流。
7.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于上述液流在与吹气进行热交换之前被加压。
8.一种通过深冷蒸馏在一个包括一个中压塔(3)和一个低压塔(4)的双塔(2)中分离空气的设备，包括把第一冷空气流(7)送入上述中压塔中的装置；把第二冷空气流(12)送入一吹气涡轮机(13)中的装置；把膨胀的上述第二冷空气流送至一换热器(14)的装置；把膨胀的上述第二冷空气流由上述换热器送至上述低压塔的装置；把上述中压塔的收集器的液体送至上述低压塔的装置；以及把液体(15，20)送至上述换热器的装置；其特征在于上述送至换热器的液体为一种来自该设备的一个冷凝器的清洗液。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于上述冷凝器为一收集冷凝器(5)或上述低压塔的一顶部冷凝器(6)，或为一氩塔或埃蒂内塔冷凝器。
全文摘要
来自一吹气涡轮机(13)并要被送入一双塔(2)的低压塔的空气通过与液体(15,20)的间接热交换进行冷却。该液体为来自系统的冷凝器(5,6)的清洗流。
文档编号F25J3/04GK1206824SQ98114758
公开日1999年2月3日 申请日期1998年6月12日 优先权日1998年6月12日
发明者让－皮埃尔·特拉尼尔 申请人:液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司