CN119422031A 使用具有中压釜式塔的蒸馏塔系统生产氮气和氩气的空气分离单元和方法 （普莱克斯技术有限公司）

2024.12.25PCT/US2023/0679252023.06.05WO2024/026167EN2024.02.01使用具有中压釜式塔的蒸馏塔系统生产氮该空气分离单元及相关联的方法使用蒸馏塔系公开的空气分离单元和方法具体地适用于生产用优选地设置在该低压塔内的直流氩冷凝器以21.一种空气分离单元，所述空气分离单元用于从经纯化的压缩馈送空气流生产氧气、主热交换器，所述主热交换器被配置为经由与一个或多个产低压塔，所述低压塔被配置为接收来自所述高压塔的所述脏的架氮流作为第二回流过将来自所述高压塔的所述富含氮气的塔顶馏出物的至少一部分通过与所述低压塔中的直流釜式塔再沸器，所述直流釜式塔再沸器被配置为将所述中压釜直流釜式塔冷凝器，所述直流釜式塔冷凝器被配置为将中压釜式塔顶馏出物的全部或一部分通过与所述中压釜式塔的所述富含氧气的塔底馏出物的一部氩塔装置，所述氩塔装置包括一个或多个氩塔和氩冷凝氮再循环回路，所述氮再循环回路被配置为将所述氮塔顶其中来自所述高压塔的所述富含氮气的塔顶馏出物的一部分在所述主热交换器中加氮过热器，所述氮过热器被配置为加热来自所述低流在所述主热交换器中被进一步加热以产生加热再循环压缩机，所述再循环压缩机被配置为压缩加热的氮塔顶馏3.根据权利要求1所述的空气分离单元，其中所述直流釜式塔冷凝器被配置为将所述中压釜式塔的所述富含氮气的塔顶馏出物的第一部分通过与所述中压釜式塔的所述富含4.根据权利要求3所述的空气分离单元，其中来自所述直流釜式塔冷凝器的所述冷凝3主空气压缩装置，所述主空气压缩装置被配置为接收馈送空气预纯化单元，所述预纯化单元被配置为从所述压缩的馈送空气流来自所述低压塔的废氮在所述过热器中被加热，随后与所述氧废所述混合废物流在所述主热交换器中被加热以产生加其中所述废排气流在所述主热交换器中被加9.根据权利要求1所述的空气分离单元，其中所述氧液态塔底馏出物的另一部分作为4[0003]McCabe_Thiele图是有益的，因为这些图示出了空气分离单元的蒸馏塔中的质量传递驱动力的大小。低压塔的McCabe_Thiele图是分析基于低温氧气的空气分离方法的关非常有效的低温蒸馏方法将在操作线和平衡线之间具有紧密的且相当恒定的接近。[0005]产生标准纯度的氧气的大多数常规三塔装置的特征是图1的McCabe_Thiele图中度的氧气和氩气的三个塔装置和循环中通常是5开的循环由于缺乏氩生产而具有有限的效用。[0011]尽管在美国专利号5,657,644中公开的空气分离循环与常规三塔空气分离单元相含氩氧的流加热的底部再沸器和将富含氮气的塔顶馏出物的一部分通过与富含氧气的液[0013]在美国专利号6,536,232中公开的空气分离循环与在美国专利号5,657,644中公制用于生产高纯度氮和氩的电子应用的空气分离单元以及压缩产物氧和/或高纯度氧空气6空气流、氮再循环流和第一回流流，并产生富含氮气的塔顶馏出物、釜液和脏的架氮流；凝器再沸器设置在低压塔中，并且被配置用于通过将来自高压塔的富含氮气的塔顶馏出与釜式塔的富含氧气的塔底馏出物的一部分接馏出物的第一部分通过与中压釜式塔的富含氧气的塔底馏出物的第一部分接触进行冷凝，[0021]除了取自高压塔的高纯度氮产物流和通过加热取自低压塔的液氧的一部分而产7且产生被引导回到低压塔的富含氩气的塔顶馏出物和富含氧气的塔底馏出物；和高比率[0026]图3示出了一个空气分离单元的工艺流程图的示意图，该空气分离单元具有包括[0027]图4示出了用于空气分离单元及相关联的空气分离方法的一个实施方案的工艺流[0028]本发明所公开的空气分离单元和方法使用图3示出的四塔装置通过低温蒸馏分离[0029]通过从中压塔或釜式塔生成额外的氮回流和/或补充的高压(即中压)氮产物，相或液氮产物生产速率低于总氧生产速率的50％时应用中的[0030]图2示出了本发明的四塔装置和循环的实施方案的McCabe_Th[0031]本发明的四塔装置和相关联的空气分离循环的关键原理或特征在于：(1)通过利8用釜液馈送与氩塔抽取之间的部分中的过量驱动力来增加低压塔的顶部部分中的质量传优选地包括至少一个主热交换器20和氮过[0036]经压缩和纯化的空气流12的第一部分以及涡轮空气流18和增压空气流16在主热[0039]低压塔50被配置为接收合成液态空气流45、富含氧气的塔底馏出物83和/或更多引入到低压塔50中的一个或多个回流流优选地包括来自釜式塔冷凝器75的流78B和来自高9压塔40的富含氮气的塔顶馏出物42的至少一部分通过与低压塔50底部的氧液体51接触进被配置为将取自氩塔的富含氩气的塔顶馏出物通过与低压塔50中的下行液体的全部或一合成液态空气66的小分流部分来驱动氩冷凝器65能够进一步增加釜式塔再沸器71和釜式通过与氩氧侧流56的第一部分58接触进行沸腾，以产生釜式塔70中的上升蒸气流和在低[0044]直流釜式塔冷凝器75被配置为将釜式塔70的富含氮气的釜式塔顶馏出物76A的全部或一部分通过与釜式塔70的富含氧气的釜式塔底馏出物72的第一主要部分73接触进行塔或釜式塔70的压力由釜式塔冷凝器75和釜式塔再沸器71的温差设定，通常在约2bara至离级的釜式塔的更高纯度的氮流或干净的架氮流的其他配置相比，图3的脏的架液体配置导至直流氩冷凝器65的富含氩气的塔顶馏出物82和在低压塔70的中间位置处或附近返回部的富含氩气的液体94的一部分作为液态氩产物194。高比率再沸器95和高比率塔冷凝器[0050]本发明的空气分离单元及相关联的方法与涉及具有中压塔的四个塔装置的现有的沸腾流大得多，并且通过将氩冷凝器定位在低不会限制在釜式塔再沸器和釜式塔冷凝器的ΔT之前驱动釜式塔的能力，同时不会例如通相流，可以作为两相流传输到低压塔，或者可以在传输到低压塔50之前在相分离器(未显釜式塔再沸器的出口的蒸气分数最小化，这使得釜式塔再沸器能够以适当的ΔT在高负荷[0056]在有些方面，图4中描绘的工艺流程图与上述图3的工艺单元的工艺流程图进行比较时图4中所描绘的工艺[0058]现在转向图4，其中示出了具有氮再循环的产生高纯度氮和氩的空气分离单元10[0060]图4还示出了从低压塔50的底部至储罐151的氧液流51。液氧154可直接取自储罐以形成气态氧产物流153。本发明所公开的空气分离单元10及相关联的循环还使用来自废所得加热的废氮流359与废氧流355组合以形成混合废物流351，该混合废物流在主热交换20中加热以产生循环所需的制冷。加热的废排气流340被排出或用于厂区或设施内的其他态塔底馏出物72、73在釜式塔冷凝器75中冷凝来自中压釜式塔70的氮塔顶馏出物76A以产釜式塔再沸器71和釜式塔冷凝器75驱动到由ΔT或其他尺寸标准限制的最大水平。