用于制造空气分离设备的方法

专利名称：用于制造空气分离设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造实施低温空气分离方法的设备的方法，其中，借助于一种所选择的工艺方案获得输入空气的至少一个组分作为产品，在这里，该设备具有至少一个冷箱，在该冷箱中安置至少一个模件。
低温空气分离设备通过分离大气获得大量的氧、氮、氩以及可能获得其它稀有气体。这种设备根据由用户预先规定的产品技术规范设计。用户定义他所希望的产品种类如氧、氮和氩，它们各自的量、压力和纯度，产品应以气态和/或以液态获得，以及在转换和改变生产时设备的动态特性。
设备制造者借助于这些产品技术规范选择一定的空气分离工艺或者一定的工艺方案、为此所要求的设备组成部分如机器和机组、仪表、自动化和控制装置。所有这些组成部分必须相互协调一致。
在实际中这意味着，对每个设备必须进行新的设计和配置。在这里，除用户产品技术规范外，还要注意许多物理学和制造技术方面的边界条件，例如允许的压力、最大产量和所要求组件的可制造性。因此，设计空气分离设备是很费事的和耗费成本的。
本发明的任务是，提出一种用于制造空气分离设备的方法，这种方法可以减少与设计、配置和制造有关的费用。
对于开头所述类型的方法，该任务的解决方案是，预先定义多个容量等级，其中，一个容量等级确定该容量等级的冷箱尺寸，每个容量等级的冷箱这样大，使得在该冷箱中可安置用于至少两种不同的产品量要求和/或至少两种不同工艺方案的模件，并且，选择出一个确定的容量等级的一个冷箱并将模件安置在所选出的容量等级的冷箱内。
在本说明书的范围内，低温空气分离设备的组成部分在概念上分成模件、附属件和管路。模件包括可实现专门用于空气分离的功能之一的所有构件。它们特别是机器如压缩机、空压机、膨胀机和冷却剂泵，空气净化装置如分子筛和吸附器，热交换装置如主热交换器、主冷凝器、顶部冷凝器、辅助冷凝器和逆流过冷却器，以及用于分离空气的机组如逆流器和精馏塔。将“冷模件”理解为设置有绝热装置、所谓冷箱的模件。
迄今为止，空气分离设备的各个模件在考虑用户所希望的产品技术规范和设备安装地所具备的空气条件的情况下以及根据其它辅助条件如法律规定和标准来选择。然后，将冷模件即必须被绝热的模件和其附属件单个地或者组合成组地装入一个或多个冷箱内，冷箱与模件或模件组的尺寸精确匹配。
按照本发明，在其中装有一个或多个需绝热的模件的该冷箱或这些冷箱的尺寸不再逐点精确地根据模件设计。确切地说，预先定义冷箱的多个容量等级，使得只有有限数量的冷箱大小可供使用。
根据上述准则如产品技术规范等，首先挑选出计划用于待制造的低温空气分离设备的模件。根据设备的大小将要装入冷箱内的冷模件分成组。最好这样进行分组，使得在将模件组安置在冷箱中之后得到一个或多个可运输的单元，最好形成功能单元。例如将压力塔、低压塔和主冷凝器组合成一个氮-氧精馏单元。
然后，相应于要绝热的模件或模件组选择出一个容量等级，将这些模件装入一个具有所选择的容量等级的尺寸的冷箱内。各个容量等级事先确定，不取决于根据用户技术规范设计的实际设备。在一个容量等级之内，为在采用不同工艺方案和不同设备尺寸时有关的每个模件或每个模件组对应设置一个固定的冷箱大小。
应该借助下面的示例说明按照本发明的容量分级。预先定义5个容量等级，其中，在一个容量等级内确定一个用于压力塔模件的第一冷箱大小、一个用于低压塔模件的第二冷箱大小，一个用于氩精馏模件的另外的冷箱大小和例如一个用于具有主热交换器的能量交换模件的第四冷箱大小。相应于用户的要求、打算采用的空气分离工艺方案和其它边界条件来确定各个模件的大小、结构、安置和组合。在此，例如得出一个具有一定外形尺寸的压力塔模件。通过与预先定义的容量等级比较，选择出要使用的等级并且使用按该等级确定的用于压力塔模件的冷箱大小。各个容量等级的冷箱大小被这样确定，使得尽管只限于五种大小，却覆盖了多个工艺方案和产品量要求，在这些工艺方案和产品量要求中，压力塔模件在大小和附属件方面分别有区别。
这样，所选择的冷箱不是精确地与具体的工艺方案和在该特定使用情况下所使用的带有附属件的模件相匹配，而只是从有限的可能的冷箱大小中做出的一个选择。因此，所选择的冷箱并非立即就是用于绝热所使用模件的最佳解决方案。所以，按照本发明用于冷箱的材料成本通常略高于按通常方式与待绝热部分精确匹配的冷箱的材料成本。然而要指出的是，通过按照本发明定义确定的容量等级，可以在工程方面取得节省，节省的费用超过了较高的材料费用，因此总的来说在成本费用方面是有利的。
这样选择出各个容量等级，使得通过每个容量等级可以覆盖至少两种不同的产品量要求和/或至少两种不同的工艺方案。这些工艺方案例如在所获得的产品、产品压缩方式、产品压力、产品纯度、液体与气体比例或者氧产品量与氮产品量比例等方面有区别。
最好将压力塔、低压塔或者整个氮-氧精馏模件和相应的附属件装入一个冷箱内，该冷箱是不依赖于产品压缩的方式选择出的。在给定产品量时，不仅在对产品进行外部压缩、也就是说对气态产品进行压缩时，而且在内部压缩、也就是说在借助所连接的被压缩液体的蒸发来压缩液体产品时，分别选择相同的冷箱大小。
此外，容量等级的选择有利地这样进行，即选择压力塔模件、低压塔模件或氮-氧精馏模件的冷箱大小时不考虑是否要与低压塔连接一个粗氩塔和可能还连接其它的塔。
此外有利的是，为获得具有不同压力或不同纯度的产品的至少两种工艺方案或者为气态产品量与液态产品量比例不同的两种工艺或者为产品氧量与产品氮量比例不同的两种工艺设置相同的冷箱大小。
证明特别有利的是，这样确定容量等级，使得一个容量等级的一个冷箱适合于覆盖至少5种、最好至少10种不同工艺方案的所属模件及其附属件。在此，该冷箱这样构成，使得可以覆盖每种单个的工艺方案，而不强制同时覆盖所有的工艺方案。
这样选择容量等级，使得至少两个不同工艺方案和/或两个不同产品量要求可以被同一大小的冷箱覆盖。如果对所要求产品量的生产对所必需的模件和/或其附属件的结构和/或大小和/或数量具有不同的影响，则这两种产品量要求被看作是不同的。
不论是将所有模件安置在刚好一个冷箱里还是为这些模件设置至少两个冷箱，本发明都具有优点。在第一种情况下，为分别可在其中安置所有需绝热模件的冷箱确定多个容量等级。根据工艺方案和产品量要求选择出一个确定的容量等级，其中，该容量等级也适合用于其它工艺方案或产品量要求。在这种情况下，每个容量等级只包括一个唯一的冷箱大小。如果相反冷模件被分配给多个冷箱，则通过一个用于应分别安置在一个自己的冷箱内的每个模件或每个模件组的容量等级确定相应冷箱的一定尺寸。如果例如将所有冷模件划分成一个具有热交换器的能量交换模件、一个具有精馏塔的精馏模件和一个具有所有其它元件的附属模件，则通过每个容量等级预定三个与所述模件相应的冷箱的尺寸。
如果将冷模件分配给多个冷箱，优选为所有的冷箱选择相同的容量等级。特别有利的是，同一容量等级的为各个不同模件或模件组设置的冷箱设置有确定的交接口。确定用于管道、仪表、供电装置等的连接点时不考虑具体的工艺方案。在一个容量等级内不仅确定冷箱的尺寸，而且还确定其连接点。这样，各个带有模件的冷箱始终能够以类似方式被容易地相互连接，不需要附加的工程费用。
有时这也是有利的将空气分离设备的不同模件安置在归属于不同容量等级的冷箱内。如果用户例如只需要较少的氩气因而不要求获得最大可能量的氩气，则使用一个相应较小的氩模件。在这种情况下有意义的是，用于氩模件的冷箱比用于压力塔和低压塔模件的冷箱以及用于氧/氮精馏模件的冷箱从一个更低的容量等级中选择出。
为了也尽可能简单地制造组合了不同容量等级的冷箱的设备，有利的是，不仅在一个容量等级内不根据要安置在冷箱内的模件的结构确定用于管道和其它接头的固定交接口，而且也不根据容量等级确定交接口。例如用于管道的连接点的位置和类型与冷箱的大小无关。用于供电导线和仪表的连接点可以例如始终安置在冷箱的与管接头相对的另一侧上。换句话说这样选择冷箱的连接点，使得冷箱的相互连接或与其它构件或模件的连接始终与冷箱大小无关地相同地实施。
如已经提到过的，通过本发明达到的在设计冷箱方面的节省是通过由于冷箱的非最佳匹配引起材料费用稍微提高换取来的。这表明，如果预先定义3至10个、优选4至8个、特别优选4至6个容量等级，才能达到成本方面的优化。在这种情况下，节省费用明显高于由于附加材料消耗造成的成本。
特别是对用于处理25000Nm3/h以上空气、优选50000Nm3/h以上空气的大设备，本发明是有利的，因为这些设备的工程费用特别高。
权利要求
1.用于制造用于实施低温空气分离方法的设备的方法，在该空气分离方法中，借助于所选择的一种工艺方案将输入空气的至少一个组分作为产品获得，在此，该设备具有至少一个冷箱，在冷箱中安置至少一个模件，其特征为，预先定义多个容量等级，其中，一个容量等级确定该容量等级的冷箱的尺寸，每个容量等级的冷箱这样大，使得在该冷箱中可安置用于至少两种不同的产品量要求和/或至少两种不同的工艺方案的模件，并且，选择出一个确定的容量等级的一个冷箱，将模件安置在所选出的容量等级的冷箱中。
2.按照权利要求1所述的设备制造方法，其特征为，该设备具有刚好一个冷箱。
3.按照权利要求1所述的设备制造方法，其特征为，该设备具有至少两个冷箱。
4.按照权利要求1至3之一所述的设备制造方法，其特征为，预先定义3至10个、优选4至8个、特别优选4至6个容量等级。
5.按照权利要求1至4之一所述的制造设备方法，其特征为，该设备适合于处理25000Nm3/h以上的空气，优选50000Nm3/h以上的空气。
全文摘要
用于制造用于实施低温空气分离方法的设备的方法，在该空气分离方法中，借助于一种所选择的工艺方案将输入空气的至少一个组分作为产品获得，在此，该设备具有至少一个冷箱，在冷箱中安置至少一个模件，其特征为，预先定义多个容量等级，其中，一个容量等级确定出该容量等级的冷箱的尺寸，每个容量等级的冷箱这样大，使得在该冷箱中可安置用于至少两种不同产品量要求和/或至少两种不同工艺方案的模件，并且，选择一个确定的容量等级的一个冷箱，将该模件安置在所选出的容量等级的冷箱中。
文档编号F25J3/04GK1447894SQ01814322
公开日2003年10月8日 申请日期2001年8月13日 优先权日2000年8月18日
发明者斯特凡·默勒, 沃尔夫冈·巴德尔 申请人:林德股份公司