用于低温分离空气的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于低温分离空气的方法，在该方法中，至少一种液体产物和至少一种被内部压缩的产物被获取，其中，使用了两个空气涡轮机，所述两个空气涡轮机驱动两个再压缩机，所述两个再压缩机中的一个被构造成冷压缩机。
【背景技术】
[0002]US 2009078001 A1 公开了这类方法。
[0003]这里将“主空气压缩机”理解成一多级机器，该机器的级具有一共同的驱动装置(电动马达、蒸汽涡轮机或燃气涡轮机)并布置在一共同的壳体中。所述主空气压缩机能够譬如由一传动装置压缩机构成，在传动装置压缩机中，这些级围绕传动装置壳体进行分组。该传动装置具有一个大轮，所述大轮驱动多个分别具有一个或两个级的平行小齿轮轴。
[0004]用于空气低温分离的方法和装置例如从豪森/林德，低温技术，第二版1985，第4章(第281至337页)中公开。
[0005]该发明的蒸馏塔系统能够被构造成双塔系统(譬如被构造成经典的林德双塔系统)，或者也能够被构造成三塔或多塔系统。除了用于氮氧分离的塔之外，所述蒸馏塔系统还能够具有其它用于获取高纯度产物和/或其它空气组分尤其是稀有气体的装置，例如氩获取装置和/或氪氙获取装置。
[0006]在这个过程中，一液态带压的第一产物流在主热交换器中被蒸发并最后作为气态压力产物获得。该方法也被称为内部压缩。对于超临界压力的情况而言，不发生实际意义上的相变，所述产物流于是被“伪蒸发”。
[0007]相对所述(伪)蒸发的产物流，一处在高压下的热载体被液化(或者，如果所述热载体处在超临界压力下，则被伪液化)。所述热载体常由空气的一部分构成，在当前情况下尤其是由所述第一和所述第四空气流构成。
[0008]内部压缩方法譬如从DE 830805，DE 901542( = US 2712738/US 2784572)，DE 952908，DE 1103363( = US 3083544)，DE 1112997( = US 3214925)，DE 1124529，DE1117616( = US 3280574), DE 1226616( = US 3216206)，DE 1229561 ( = US 3222878)，DE 1199293，DE 1187248( = US 3371496)，DE 1235347，DE 1258882( = US 3426543)，DE1263037( = US 3401531)， DE 1501722( = US 3416323)， DE 1501723( = US 3500651)，DE 253132( = US 4279631)，DE 2646690,EP 93448B1 ( = US 4555256)，EP 384483 B1 (=US 5036672),EP 505812 B1 ( = US 5263328)，EP 716280 B1 ( = US 5644934)，EP 842385Bl( = US 5953937), EP 758733 B1 ( = US 5845517)，EP 895045 B1 ( = US 6038885)，DE 19803437 A1，EP 949471 B1 ( = US 6185960 Bl)，EP 955509 A1( = US 6196022 Bl)，EP 1031804 Al( = US 6314755)，DE 19909744 Al，EP 1067345 A1 ( = US 6336345)，EP 1074805 Al ( = US 6332337)，DE 19954593 Al, EP 1134525 Al ( = US 6477860)，DE 10013073 Al, EP 1139046 Al, EP 1146301 Al, EP 1150082 Al, EP 1213552 Al, DE10115258 ALEP 1284404 Al ( = US 2003051504 A1)，EP 1308680 A1( = US 6612129 B2)，DE 10213212 Al, DE 10213211 Al, EP 1357342 Al 或 DE 10238282 Al DE 10302389 Al,DE 10334559 Al, DE 10334560 Al, DE 10332863 Al, EP 1544559 Al, EP 1585926 Al, DE102005029274 Al EP 1666824 Al, EP 1672301 Al, DE 102005028012 Al, WO 2007033838Al, WO 2007104449 Al, EP 1845324 Al, DE 102006032731 Al, EP 1892490 Al, DE102007014643 A1，A1，EP 2015012 A2，EP 2015013 A2，EP 2026024 Al,ffO 2009095188 A2或 DE 102008016355A1 中被公开。
【发明内容】
[0009]本申请中多次描述如流量或压力那样的过程参数，这些过程参数在一个运行模式中比另一运行模式中“更大”或“更小”。因此，在这里指的是通过调节和/或调整装置对相应参数进行目的性改变，而不是指一稳定运行状态之内的自然波动。这些目的性改变能够直接通过调整所述参数本身实现或者通过调整其它影响待改变参数的参数被间接实现。尤其地，当所述参数在不同运行模式中的平均值之间的不同大于2%，尤其是大于5%，尤其是大于10%时，参数于是“更大”或“更小”。
[0010]在这里，在压力数据中通常不包含自然压力损失。如果相应部位之间的压力差不大于由管道、热交换器、冷却器、吸收器等中的压力损失导致的自然线路损失，则压力在这里被评为“相等”。例如，所述第一产物流在所述主热交换器的通道中经历压力损失；尽管如此，在所述主热交换器下游的压力气体产物排出压力和在所述主热交换器上游的压力在这里同样地被描述成“第一产物压力”。反之，只有当相应的压力差高于自然线路损失，也就是说特别是通过至少一个压缩机级增加压力或有目的地通过至少一个节流阀和/或至少一个降压机(膨胀涡轮机)降低压力时，在某些方法步骤下游上的流的第二压力才会“低于”或“高于”在这些步骤上游的第一压力。
[0011]所述“主热交换器”用于在与来自蒸馏塔系统的返回流间接热交换中冷却进料空气。所述主热交换器能够由一单个的或多个并联和/或串联的热交换器区段构成，譬如由一个或多个板式热交换器块构成。
[0012]本发明的任务在于提供一种上述类型的方法和一种能够使用强烈变化的液体产物份额进行操纵的装置。在此，“液体产物份额”只包括液态离开空气分离设备并且譬如被导入一液罐中的流，不包括被内部压缩的流，这些被内部压缩的流虽然液态地从蒸馏塔系统取出，却在空气分离设备内部被蒸发或伪蒸发并最后以气态状态从空气分离设备中导出。
[0013]该任务通过权利要求1的特征得以解决。
[0014]在本发明中，“第一运行模式”被设计用于特别高的液体产量，尤其是用于最大液体产量(从空气分离设备中去除的液体产物的总量)。相反，“第二运行模式”被设计用于较低的液体产物份额，该液体产物份额例如也可以为零(纯气体运行)。在所述第二运行模式中，液体产物的总量为譬如0%，或者稍微高一点，譬如在最大液体产物量的50%至100%之间。(这里以及下文中所有的百分比值指的是摩尔量，除非另有说明。摩尔量可以譬如以Nm3/h的形式给出。)
[0015]在根据本发明的方法中，使用一涡轮机驱动式冷压缩机，所述冷压缩机在所述第一运行模式中比在所述第二运行模式中用更低的负载进行操纵。在具有最大液体产量的运行中用较少的通过量运行涡轮机看似并不符合目的，因为涡轮机原则上能够用于生产针对产物液化的冷量。然而在本发明的框架内却证明，通过这一措施可实现液体产物量特别强的变化，其中，在两种运行模式中实现了令人满意的效率，也就是整体相对较低的能耗。
[0016]“冷压缩机”在这里被理解为一压缩机构，在该压缩机构中，气体在这样的温度下被供应给压缩装置，该温度明显低于环境温度，一般低于250K，优选低于200K。
[0017]在根据本发明的方法中，所述冷压缩机可由电动马达驱动。但在许多情况下，使用涡轮机-冷压缩机组合装置会有益处，正如权利要求2中所述那样。作为第五空气流穿过驱动所述冷压缩机的所述第二涡轮机的空气量在所述第一运行模式中比在所述第二运行模式中的少。在一极端的示例中，所述涡轮机-冷压缩机组合装置在所述第一运行模式中完全不运行，也就是说相应的空气量等于零。
[0018]所述第二涡轮机的入口压力能够约等于所述第一涡轮机的入口压力，但是优选这两个入口压力不同。所述第二涡轮机的入口压力尤其是能够低于所述第一涡轮机的入口压力并且譬如等于所述第一空气压力。
[0019]如果在所述第一运行模式中只有相对小部分的进料空气被压缩至较高的第三空气压力，如权利要求3中所述那样，这是有利的。除此之外，所述第三空气压力在所述第二运行模式中能够比所述第一运行模式中高。
[0020]在一特别优选的实施方式中，所