[go: up one dir, main page]

DE10153919A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff

Info

Publication number
DE10153919A1
DE10153919A1 DE10153919A DE10153919A DE10153919A1 DE 10153919 A1 DE10153919 A1 DE 10153919A1 DE 10153919 A DE10153919 A DE 10153919A DE 10153919 A DE10153919 A DE 10153919A DE 10153919 A1 DE10153919 A1 DE 10153919A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure column
heat exchanger
transfer fluid
heat transfer
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10153919A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Haag
Ralph Spoeri
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE10153919A priority Critical patent/DE10153919A1/de
Priority to DE10205095A priority patent/DE10205095A1/de
Priority to DE10205096A priority patent/DE10205096A1/de
Publication of DE10153919A1 publication Critical patent/DE10153919A1/de
Priority to EP02024271A priority patent/EP1308681A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • C01B13/0248—Physical processing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/04206—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
    • F25J3/04212—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product and simultaneously condensing vapor from a column serving as reflux within the or another column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04236—Integration of different exchangers in a single core, so-called integrated cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04436—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system
    • F25J3/04454—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system a main column system not otherwise provided, e.g. serially coupling of columns or more than three pressure levels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04854—Safety aspects of operation
    • F25J3/0486—Safety aspects of operation of vaporisers for oxygen enriched liquids, e.g. purging of liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F25J3/04878—Side by side arrangement of multiple vessels in a main column system, wherein the vessels are normally mounted one upon the other or forming different sections of the same column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F25J2200/06—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system in a classical double column flow-sheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/10—Processes or apparatus using separation by rectification in a quadruple, or more, column or pressure system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/20—Processes or apparatus using separation by rectification in an elevated pressure multiple column system wherein the lowest pressure column is at a pressure well above the minimum pressure needed to overcome pressure drop to reject the products to atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/34—Processes or apparatus using separation by rectification using a side column fed by a stream from the low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F25J2200/54—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the low pressure column of a double pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/42—Nitrogen or special cases, e.g. multiple or low purity N2
    • F25J2215/44—Ultra high purity nitrogen, i.e. generally less than 1 ppb impurities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/52—Oxygen production with multiple purity O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/54—Oxygen production with multiple pressure O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/56—Ultra high purity oxygen, i.e. generally more than 99,9% O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/42—Separating low boiling, i.e. more volatile components from nitrogen, e.g. He, H2, Ne
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/44—Separating high boiling, i.e. less volatile components from nitrogen, e.g. CO, Ar, O2, hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/50—Separating low boiling, i.e. more volatile components from oxygen, e.g. N2, Ar
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/52—Separating high boiling, i.e. less volatile components from oxygen, e.g. Kr, Xe, Hydrocarbons, Nitrous oxides, O3
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/40—Quasi-closed internal or closed external air refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/42—Quasi-closed internal or closed external nitrogen refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/50—Quasi-closed internal or closed external oxygen refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/12—Particular process parameters like pressure, temperature, ratios
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff in einem Destilliersystem, das eine Hochdrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist. Eine Einsatzfraktion (1) aus weniger reinem Sauerstoff wird in die Hochdrucksäule (2) eingeleitet. Eine vorgereinigte Sauerstofffraktion (8, 9, 11) aus der Hochdrucksäule (2) wird in die Niederdrucksäule (3) eingeleitet. Aus der Niederdrucksäule (3) wird ein hoch reines Sauerstoffprodukt (16, 241, 242, 599, 600, 601) abgezogen. Ferner wird ein erster Strom (106, 460) eines Wärmeträger-Fluids in einem Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer (4) durch indirekten Wärmeaustausch mit einer verdampfenden Flüssigkeit aus der Hochdrucksäule (2) mindestens teilweise kondensiert, anschließend mindestens zum Teil entspannt (109) und in einem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator (6) durch indirekten Wärmeaustausch mit einem kondensierenden Gas aus der Niederdrucksäule (3) mindestens teilweise verdampft. Das Wärmeträger-Fluid (107) wird stromabwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers (4) und stromaufwärts der Entspannung (109) in einem Unterkühlungs-Wärmetauscher (105) durch indirekten Wärmeaustausch abgekühlt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff in einem Destilliersystem, das eine Hochdrucksäule und eine Niederdrucksäule aufweist, wobei eine Einsatzfraktion aus weniger reinem Sauerstoff in die Hochdrucksäule eingeleitet wird, eine vorgereinigte Sauerstofffraktion aus der Hochdrucksäule in die Niederdrucksäule eingeleitet wird und aus der Niederdrucksäule ein hoch reines Sauerstoffprodukt abgezogen wird, und wobei bei dem Verfahren ferner ein erster Strom eines Wärmeträger-Fluids in einem Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer durch indirekten Wärmeaustausch mit einer verdampfenden Flüssigkeit aus der Hochdrucksäule mindestens teilweise kondensiert, anschließend mindestens zum Teil entspannt und in einem Niederdrucksäulen- Kopfkondensator durch indirekten Wärmeaustausch mit einem kondensierenden Gas aus der Niederdrucksäule mindestens teilweise verdampft wird.
Unter "weniger reinem Sauerstoff" wird hier eine Fraktion verstanden, die hauptsächlich aus Sauerstoff besteht, aber noch verschiedene Verunreinigungen enthält, die leichter und schwerer als Sauerstoff sieden. Es kann sich beispielsweise um Sauerstoff technischer Reinheit, insbesondere einer Reinheit von etwa 99,5 mol%, handeln. Das hoch reine Sauerstoffprodukt enthält weniger Verunreinigungen als das Einsatzgemisch. Es kann beispielsweise noch die folgenden Verunreinigungen aufweisen:
Stickstoff 1 ppb oder weniger
Argon 5 ppb oder weniger
Methan 1 ppb oder weniger
Kohlenmonoxid 1 ppb oder weniger
Wasserstoff 1 ppb oder weniger
Ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine entsprechende Vorrichtung sind aus JP 04139004 bekannt. Das Destilliersystem zur Sauerstoff-Reinigung wird hier mittels eines Kreislaufs beheizt und gekühlt, der vermutlich mit Stickstoff betrieben wird. Zwischen Hochdrucksäule und Niederdrucksäule ist ein weiterer Kondensator- Verdampfer (Hauptkondensator) angeordnet, in dem Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule gegen kondensierendes Kopfgas der Hochdrucksäule verdampft wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges System anzugeben, das besonders effizient arbeitet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Wärmeträger-Fluid stromabwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers und stromaufwärts der Entspannung in einem Unterkühlungs-Wärmetauscher durch indirekten Wärmeaustausch abgekühlt wird.
Durch den Wärmeaustausch in dem Unterkühlungs-Wärmetauscher wird das in dem Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer verflüssigte Wärmeträger-Fluid unterkühlt, also auf eine Temperatur unterhalb seines Siedepunkts gebracht. Bei der anschließenden Entspannung (vorzugsweise in einem Drosselventil) entsteht dadurch weniger Flashgas. Entsprechend mehr Flüssigkeit steht zur Kühlung des Niederdrucksäulen- Kopfkondensators zur Verfügung. Dadurch wird die Effizienz des Verfahrens verbessert, indem entweder die Rücklaufmenge und damit die Trennwirkung in der Niederdrucksäule erhöht wird, oder indem - bei gleichbleibender Kühlleistung des Niederdrucksäulen-Kopfkondensators die Menge an Wärmeträger-Fluid und damit der Energieverbrauch verringert wird. (Selbstverständlich können diese beiden Effekte auch kombiniert werden.)
Die beiden Kondensator-Verdampfer (Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer und Niederdrucksäulen-Kopfkondensator) können unmittelbar im Sumpf beziehungsweise am Kopf der entsprechenden Säulen angeordnet sein. Alternativ kann eine oder jeder der beiden Kondensator-Verdampfer getrennt von den Säulen in einem separaten Behälter angeordnet sein.
Das Wärmeträger-Fluid kann bei der Erfindung beispielsweise durch Stickstoff, Sauerstoff, Luft oder jedes andere Gemisch aus Luftkomponenten gebildet werden. Das im Niederdrucksäulen-Kopfkondensator verdampfte Wärmeträger-Fluid wird (gegebenenfalls nach Anwärmung) in die Atmosphäre abgeblasen und/oder in einem Kreislaufverdichter rückverdichtet und wieder dem Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer zugeführt.
Bevorzugte Wertebereiche für die Drücke bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind:
Hochdrucksäule (im Sumpf):
beispielsweise 2,0 bis 3,0 bar, vorzugsweise etwa 2,5 bar
Niederdrucksäule (im Sumpf):
beispielsweise 1,1 bis 1,9 bar, vorzugsweise etwa 1,5 bar
Wärmeträger-Fluid im Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer (Verflüssigungsraum):
beispielsweise 5 bis 9 bar, vorzugsweise etwa 7 bar
Wärmeträger-Fluid im Niederdrucksäulen-Kopfkondensator (Verdampfungsraum):
beispielsweise 2 bis 4 bar, vorzugsweise etwa 3 bar
Vorzugsweise wird gasförmiges Wärmeträger-Fluid, das aus dem Niederdrucksäulen- Kopfkondensator abgezogen wurde, in dem Unterkühlungs-Wärmetauscher angewärmt. Dieser Dampf stellt die kälteste Fraktion in dem Destilliersystem dar und bewirkt damit eine besonders starke Unterkühlung des flüssigen Wärmeträger-Fluids.
Der Unterkühlungs-Wärmetauscher wird bei der Erfindung durch einen Wärmetauscherblock gebildet, der von den beiden Kondensator-Verdampfern (Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer und Niederdrucksäulen-Kopfkondensator) getrennt ist. Er kann vollständig separat ausgeführt sein. Es ist jedoch günstig, ihn mit einem anderen Wärmeaustauschvorgang zu kombinieren. Wenn zum Beispiel das Wärmeträger-Fluid stromaufwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers in einem Hauptwärmetauscher abgekühlt wird, ist es vorteilhaft, wenn der Hauptwärmetauscher und der Unterkühlungs-Wärmetauscher durch einen integrierten Wärmetauscherblock gebildet werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Strom, der sowohl im Unterkühlungs-Wärmetauscher, als auch im Hauptwärmetauscher angewärmt wird, durch die gleiche Fraktion gebildet wird, beispielsweise durch gasförmiges Wärmeträger-Fluid, das aus dem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator abgezogen wurde. Dieses kann dann nacheinander den Unterkühlungs-Wärmetauscher- und den Hauptwärmetauscher-Abschnitt des integrierten Wärmetauschers in derselben Passage durchströmen.
Die Wirkung der Erfindung kann weiter verbessert werden, indem das Wärmeträger- Fluid stromabwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers und stromaufwärts der Entspannung in einem weiteren Unterkühlungs-Wärmetauscher durch indirekten Wärmeaustausch abgekühlt wird. Unter dem "weiteren Unterkühlungs-Wärmetauscher" ist ein vom bisher beschriebenen, ersten Unterkühlungs-Wärmetauscher getrennter Wärmetauscher zu verstehen, indem insbesondere eine andere Fraktion als in dem ersten Unterkühlungs-Wärmetauscher angewärmt wird.
Vorzugsweise wird in dem weiteren Unterkühlungs-Wärmetauscher eine flüssige Fraktion aus der Niederdrucksäule angewärmt, wobei insbesondere stromaufwärts des weiteren Unterkühlungs-Wärmetauschers eine Druckerhöhung in der flüssigen Fraktion durchgeführt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um hoch reines Sauerstoffprodukt handeln, das flüssig aus der Niederdrucksäule abgezogen, in einer Pumpe auf über Niederdrucksäulen-Druck gebracht und anschließend in den weiteren Unterkühlungs-Wärmetauscher eingeführt wird.
Der erste Strom des Wärmeträger-Fluids kann in dem Hochdrucksäulen- Sumpfverdampfer vollständig oder im Wesentlichen vollständig kondensiert werden. Falls das Wärmeträger-Fluid durch ein Mehrkomponenten-Gemisch gebildet wird, kann es jedoch vorteilhaft sein, das Wärmeträger-Fluid in dem in dem Hochdrucksäulen- Sumpfverdampfer nur teilweise zu verflüssigen, beispielsweise zu 10 bis 50 mol%. Dadurch wird die Verdampfungstemperatur erhöht beziehungsweise umgekehrt genügt ein geringerer Druck im Wärmeträger-Fluid.
Der gasförmig verbliebene Teil des ersten Stroms des Wärmeträger-Fluids kann in einem anderen Kondensator verflüssigt werden, beispielsweise in einem Hauptkondensator, über den Hochdrucksäule und Niederdrucksäule in wärmetauschender Verbindung stehen. Der separat verflüssigte Teil des ersten Stroms des Wärmeträger-Fluids kann ebenfalls dem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator zugeführt werden. Vorzugsweise werden die beiden kondensierten Teile des Wärmeträger-Fluids vorher gemeinsam unterkühlt.
In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wärmeträger- Fluid stromaufwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers in den ersten Strom und in einen zweiten Strom aufgeteilt, wobei der zweite Strom in einem weiteren Kondensator-Verdampfer verflüssigt wird, in dem eine Fraktion aus der Niederdrucksäule verdampft wird. Dadurch wird die Heizleistung des Wärmeträger- Fluids nicht ausschließlich auf die Hochdrucksäule übertragen, sondern zwischen Hochdrucksäule und Niederdrucksäule aufgeteilt. Die Hochdrucksäule kann somit zum einen einen geringeren Durchmesser aufweisen; zum anderen ist es möglich, über die Aufteilung des Wärmeträger-Fluids die Konzentration an schwererflüchtigen Komponenten (zum Beispiel Kohlenwasserstoffe und/oder Argon) in den Säulensümpfen gezielt einzustellen. Beide Ströme können stromabwärts ihrer Kondensation in den Niederdrucksäulen-Kopfkondensator eingeführt werden; vorzugsweise werden sie auch gemeinsam unterkühlt.
Die Verfahrensweisen der Ansprüche 6 und 7 sowie die Verwendung eines weniger als 90% Stickstoff enthaltenden stellen Merkmale dar, die auch ohne den in Anspruch 1 beschriebenen Unterkühlungsschritt vorteilhaft sind.
Insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße Verfahren in eine Anlage zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft eingebunden ist, kann es günstig sein, wenn gasförmiges Wärmeträger-Fluid, das aus dem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator abgezogen wurde, arbeitsleistend entspannt wird, gegebenenfalls stromabwärts seiner Anwärmung in Unterkühlungs-Wärmetauscher. Vor seiner arbeitsleistenden Entspannung kann das verdampfte Wärmeträger-Fluid beispielsweise mit einer Restfraktion aus der Luftzerlegung im engeren Sinne vermischt werden. Auf diese Weise kann der verbleibende Druck des Wärmeträger-Fluids ausgenutzt werden, vorzugsweise mit Hilfe einer ohnehin vorhandenen Maschine.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß Patentanspruch 9.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Unterkühlungs- Wärmetauschern,
Fig. 3 eine Variante mit nur partieller Kondensation des Wärmeträger-Fluids,
Fig. 4 eine andere Variante mit Aufteilung des Wärmeträger-Fluids vor dem Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer und
Fig. 5 ein Beispiel für die Einbindung des erfindungsgemäßen Systems gemäß Fig. 1 in einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage.
In dem Verfahren von Fig. 1 wird über Leitung 1 flüssiger Sauerstoff einer Reinheit von beispielsweise 99,5 mol% in eine Hochdrucksäule 2 eingeführt, vorzugsweise an einer Zwischenstelle unterhalb der Mitte der Hochdrucksäule. Die Hochdrucksäule 2 ist Teil eines Destilliersystems, das außerdem eine Niederdrucksäule 3, einen Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer 4, einen Niederdrucksäulen-Kopfkondensator 6 und einen weiteren Kondensator-Verdampfer (Hauptkondensator) 5 umfasst. Im Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer 4 wird durch indirekten Wärmeaustausch aufsteigender Dampf erzeugt. Kontinuierlich oder intermittierend wird über Leitung 7 Spülflüssigkeit abgezogen. Mit ihr werden schwererflüchtige Verunreinigungen aus dem Verfahren entfernt. Das Kopfgas 8 enthält praktisch keine schwererflüchtigen Komponenten mehr und wird im Hauptkondensator 5 mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig gegen verdampfende Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule verflüssigt. Dabei gebildetes Kondensat 9 wird zu einem ersten Teil 10 als Rücklauf auf die Hochdrucksäule 2 aufgegeben. Der Rest wird als vorgereinigte Sauerstofffraktion 11 über ein Drosselventil 12 in die Niederdrucksäule 3 eingeführt, und zwar vorzugsweise an einer Zwischenstelle oberhalb der Mitte der Niederdrucksäule.
Das Kopfgas 13 der Niederdrucksäule wird in dem Niederdrucksäulen- Kopfkondensator 6 zum großen Teil kondensiert. Das Kondensat 14 wird zum Niederdrucksäulen-Kopf zurückgeleitet, während der gasförmige verbliebene Anteil 15, der die leichterflüchtigen Verunreinigungen enthält, als Restdampf abgezogen wird. Aus dem Sumpf der Niederdrucksäule 3 wird über Leitung 16 hoch reines Sauerstoffprodukt HLOX flüssig abgezogen, gegebenenfalls gefördert mittels eine Pumpe 17.
Über Leitung 101 wird ein Wärmeträger-Fluid herangeführt und über Leitung 102 zu einem Hauptwärmetauscher 104 geleitet, der Teil eines integrierten Wärmeaustauschers 103 ist. Dort wird das Wärmeträger-Fluid 102 in indirektem Wärmeaustausch gegen Wärmeträger-Fluid 111 vom Niederdrucksäulen- Kopfkondensator und gegen Restdampf 15 angewärmt. (Letzterer wird nach seiner Anwärmung über Leitung 117 in die Atmosphäre abgeblasen.) Vom kalten Ende des Hauptwärmetauschers 104 strömt das Wärmeträger-Fluid über Leitung 106 zum Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer 4 und wird dort vollständig verflüssigt. Das kondensiert Wärmeträger-Fluid 107, 108 wird in einem Drosselventil 109 entspannt und in den Verdampfungsraum des Niederdrucksäulen-Kopfkondensators 6 eingespeist. Dort verdampft es vollständig oder zum größten Teil. (Nicht verdampfte Anteile können kontinuierlich oder intermittierend über eine Spülleitung 110 abgezogen werden.) Das in dem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator gebildete gasförmige Wärmeträger-Fluid 111 wird in dem integrierten Wärmeaustauscher 103 auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und über die Leitungen 112 und 113 in die Atmosphäre abgeblasen. Alternativ kann das gesamte warme gasförmige Wärmeträger-Fluid 112 oder ein Teil davon über Leitung 114 im Kreislauf geführt werden. Zumindest in diesem Fall ist zusätzlich ein Kreislaufverdichter 115 mit Nachkühler 116 notwendig.
Erfindungsgemäß wird das verflüssigte Wärmeträger-Fluid 107 vor seiner Entspannung 109 in einem Unterkühlungs-Wärmetauscher 105 unterkühlt. Die Kälte liefert das gasförmige Wärmeträger-Fluid 111 vom Niederdrucksäulen-Kopfkondensator 6. Der Unterkühlungs-Wärmetauscher 105 ist in dem Ausführungsbeispiel Teil des integrierten Wärmeaustauschers 103. Alternativ könnten Hauptwärmetauscher 104 und Unterkühlungs-Wärmetauscher 105 durch zwei getrennte Wärmeaustauscherblöcke realisiert sein.
Das Wärmeträger-Fluid 101 wird bei dem Verfahren von Fig. 1 beispielsweise durch Luft, Stickstoff oder Sauerstoff gebildet, oder aber durch eine beliebige Mischung dieser Einzelkomponenten.
Die Flashgasmenge wird bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch die erfindungsgemäße Unterkühlung des Wärmeträger-Fluids um 4% verringert.
Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 durch einen weiteren Unterkühlungs- Wärmetauscher 240, der stromaufwärts des bisher beschriebenen ersten Unterkühlungs-Wärmetauschers 105 angeordnet ist und die Unterkühlung des flüssigen Wärmeträger-Fluids 107 verstärkt. In ihm wird flüssiger hoch reiner Sauerstoff 241, der aus der Niederdrucksäule abgezogen (16) und flüssig auf Druck gebracht (217) wurde, angewärmt. Die angewärmte Flüssigkeit wird schließlich über eine Produktleitung 242 abgeführt.
Fig. 3 basiert ebenfalls auf Fig. 1. Allerdings ist der Prozess von Fig. 3 gezielt auf die Verwendung eines Mehrkomponenten-Gemischs wie zum Beispiel Luft als Wärmeträger-Fluid ausgelegt. Hierbei wird das Wärmeträger-Fluid 106 im Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer 4 nur teilweise kondensiert (beispielsweise zu 10 bis 50 mol%). Der gasförmig verbliebene Anteil wird über Leitung 350 zum Hauptkondensator 305 geleitet. Dieser enthält zusätzliche Passagen, in den das Gas 350 gegen verdampfende Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule kondensiert wird. Die entstandene Flüssigkeit 351 wird mit dem Kondensat 352 aus dem Hochdrucksäulen- Sumpfverdampfer 4 vermischt und strömt wie in Fig. 1 über Leitung 107 zum Unterkühlungs-Wärmetauscher 105 und weiter (108, 109) zum Niederdrucksäulen- Kopfkondensator 6.
Eine weitere Abwandlung von Fig. 1 zeigt Fig. 4. Das Wärmeträger-Fluid aus dem Hauptwärmetauscher 104 wird hier in einen ersten Strom 460 und einen zweiten Strom 461 aufgeteilt. Das Mengenverhältnis zwischen erstem und zweitem Strom wird über ein Ventil 462 eingestellt. Beispielsweise 10 bis 40 mol% des Wärmeträger-Fluids 406 werden über die Leitung 461 geführt. Der zweite Strom 461 wird zum Hauptkondensator 405 geleitet. Dieser enthält gegenüber Fig. 1 zusätzliche Passagen, in denen der zweite Strom 461 gegen verdampfende Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule kondensiert wird. Die entstandene Flüssigkeit 463 wird mit dem Kondensat 464 aus dem Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer 4 vermischt und strömt wie in Fig. 1 über Leitung 107 zum Unterkühlungs-Wärmetauscher 105 und weiter (108, 109) zum Niederdrucksäulen-Kopfkondensator 6.
Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung können beispielweise im Anschluss an eine Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage betrieben werden, indem deren Sauerstoffprodukt als weniger reiner Sauerstoff in die Hochdrucksäule eingeführt wird, in Gas- und/oder in Flüssigform. Besonders interessant ist die Erfindung jedoch im Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung einer Notversorgung an einer Luftzerlegungsanlage, die im Normalbetrieb den hoch reinen Sauerstoff selbst erzeugt. Fällt die Luftzerlegungsanlage aus, kann das hoch reine Produkt in der Regel nicht oder nur unter hohem Aufwand über Tankwagen oder Rohrleitungen herangeführt werden. In diesem Fall ist es günstig, leicht verfügbaren weniger reinen Sauerstoff technischer Qualität heranzuführen und vor Ort erfindungsgemäß zu reinigen. Dazu wird er beispielsweise aus einem Flüssigtank entnommen und flüssig in die Hochdrucksäule eingespeist. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt dabei weitgehend ohne äußere Energiezufuhr, rotierende Maschinen und komplizierte Regelung aus, lediglich der Druck des Wärmeträger-Fluids muss ausreichen, um den Betrieb des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers sicherzustellen. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von Stickstoff aus einem als Wärmeträger-Fluid bewerkstelligt werden, wenn dieser flüssig aus dem Tank entnommen und anschließend verdampft wird. Wegen der hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit des hoch reinen Sauerstoffs ist die Erfindung insbesondere für Onsite-Anlagen zur Belieferung von Einrichtungen zur Halbleiter-Produktion geeignet.
Die Einbindung des erfindungsgemäßen Systems in eine Tieftemperatur- Luftzerlegungsanlage ist in Fig. 5 dargestellt. Rechts in der Zeichnung ist das Destilliersystem 2, 3, 4, 5, 6 der Fig. 1 abgebildet. Alternativ könnten auch die in den Fig. 2 bis 4 beschriebenen Varianten um Zusammenhang mit der Luftzerlegungsanlage (LZA) im engeren Sinne eingesetzt werden, die im Folgenden näher erläutert wird.
Verdichtete und gereinigte Luft 540 wird in einem Hauptwärmetauscher 541 auf etwa Taupunkt abgekühlt und strömt über die Leitungen 542, 543 teilweise in die LZA- Hochdrucksäule 544 eines Zwei-Säulen-Luftzerlegers 544/545. Gasförmiger Kopfstickstoff 546 der LZA-Hochdrucksäule 544 wird zu einem ersten Teil 547 in einem LZA-Hauptkondensator 548 und zu einem zweiten Teil 549 in einem Nebenkondensator 550 verflüssigt. Das dabei erzeugte Kondensat 551 wird zu einem ersten Teil 552 als Rücklauf auf die LZA-Hochdrucksäule 544 aufgegeben. Der Rest 553 wird in einem integrierten Unterkühlungs-Wärmetauscher 554 abgekühlt und über Leitung 555 in den Kopf der LZA-Niederdrucksäule 545 eingedrosselt. Als Sumpfprodukt verlässt flüssiger Rohsauerstoff 556 die LZA-Hochdrucksäule 544, wird in zwei Strömen 557, 559 unterschiedlich stark unterkühlt (in 554) und schließlich in die LZA-Niederdrucksäule 545 (über Leitung 558) beziehungsweise in den Verdampfungsraum eines LZA-Niederdrucksäulen-Kopfkondensators 561 eingespeist.
Der LZA-Niederdrucksäule 545 werden flüssiger Sauerstoff 565 am Sumpf und flüssiger Stickstoff 564 einige Böden unterhalb des Kopfs entnommen. Der flüssige Stickstoff 564 wird in einer Pumpe 566 auf einen erhöhten Druck gebracht, im integrierten Unterkühlungs-Wärmetauscher 554 angewärmt und über Leitung 567 in den Verdampfungsraum des Nebenkondensators 550 geleitet. Dampf 568 aus dem Nebenkondensator 550 wird im Hauptwärmetauscher 541 auf etwa Umgebungstemperatur gebracht und über Leitung 569 als gasförmiges hoch reines Stickstoffprodukt (GAN) abgezogen. Flüssig verbliebener Stickstoff 582 fließt in die LZA-Hochdrucksäule 544 zurück.
Vom LZA-Niederdrucksäulen-Kopfkondensator 561 werden ein gasförmiger (562) und ein flüssiger (563) Spülstrom sowie Restgas 590 abgezogen. Letzteres wird in den Wärmeaustauschern 554 und 541 angewärmt und bei 591 aus dem Verfahren entfernt. Außerdem wird der LZA-Niederdrucksäule 545 über Leitung 592 Unrein-Stickstoff als Restfraktion gasförmig entnommen, im integrierten Unterkühlungs-Wärmetauscher 554 angewärmt und über Leitung 593 zum kalten Ende des Hauptwärmetauschers 541 geführt. Bei einer Zwischentemperatur wird die Restfraktion 594 einer Entspannungsmaschine (Restgasturbine) 595 zugeleitet und dort auf etwa Atmosphärendruck arbeitsleistend entspannt. Die Niederdruck-Restfraktion 596 wird auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt (541) und schließlich über Leitung 597 abgezogen. Die Leitung 598 ist optional und dient der Regelung des aufsteigenden Dampfs.
Ein erster Strom 583-584 des flüssigen Sauerstoffs 565 wird mittels einer Pumpe 585 in den Verdampfungsraum des LZA-Hauptkondensators 548 gefördert und verdampft dort teilweise. Verdampfter Sauerstoff und verbliebene Flüssigkeit werden gemeinsam über Leitung 586 in die LZA-Niederdrucksäule 545 zurückgeleitet. Ein zweiter Strom 583-587 wird in einer Pumpe 588 auf den gewünschten Produktdruck gebracht (so genannte Innenverdichtung) und im Hauptwärmetauscher 541 verdampft und angewärmt. Über Leitung 589 wird schließlich gasförmiger Drucksauerstoff mit Standard-Reinheit (S-GOX) abgegeben.
Die Betriebsdrücke in der Luftzerlegungsanlage im engeren Sinne betragen etwa 10 bar in der LZA-Hochdrucksäule und etwa 3 bar in der LZA-Niederdrucksäule.
Abweichend von der in Fig. 5 gezeichneten Darstellung können diese beiden Säulen auch als Doppelsäule übereinander angeordnet sein.
Ein dritter Strom 1 des flüssigen Sauerstoffs aus der LZA-Niederdrucksäule 545 stellt den "weniger reinen Sauerstoff" im Sinne der Erfindung dar, der als Einsatz in die Hochdrucksäule 2 eingeleitet wird. Der Restdampf 15 vom Kopf der Niederdrucksäule 3 wird mit dem Restgas 590 vom LZA-Niederdrucksäulen-Kopfkondensator 561 vereinigt.
Als Wärmeträger-Fluid 106 wird ein Teil der abgekühlten Einsatzluft 542 verwendet, der stromaufwärts der LZA-Hochdrucksäule 544 von der Gesamtluft 542 abgenommen und dem Verflüssigungsraum des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers 4 zugeleitet wird. Im Niederdrucksäulen-Kopfkondensator 6 verdampftes Wärmeträger-Fluid 111 wird mit Unrein-Stickstoff 592 aus der LZA-Niederdrucksäule 545 vermischt und gemeinsam mit diesem arbeitsleistend entspannt (595), was eine weitere Energieeinsparung bewirkt. Der erste Unterkühlungs-Wärmetauscher 105 im Sinne der Erfindung wird durch einen Abschnitt des integrierten Unterkühlungs- Wärmetauschers 554 gebildet, in dem flüssiges Wärmeträger-Fluid 107 aus dem Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer 4 abgekühlt wird. Diese Abkühlung wird hier durch indirekten Wärmeaustausch nicht nur mit Wärmeträger-Fluid-Dampf 111 aus dem Verdampfungsraum des Niederdrucksäulen-Kopfkondensators 6, sondern auch mit gasförmigen Rückströmen aus der Luftzerlegungsanlage im engeren Sinn bewirkt. (In Fig. 5 werden der erste Unterkühlungs-Wärmetauscher der Erfindung und der Unterkühlungs-Gegenströmer des Luftzerlegers durch einen gemeinsamen Block gebildet, den integrierten Unterkühlungs-Wärmetauscher 554.)
Der flüssige hoch reine Sauerstoff 16 aus der Niederdrucksäule 3 wird in einer Pumpe 517 auf den gewünschten Produktdruck gebracht (innenverdichtet), über Leitung 599 zum Hauptwärmetauscher 541 geleitet, dort verdampft und angewärmt und schließlich über Leitung 600 als gasförmiges hoch reines Produkt (P-GOX) abgeführt. Ein Teil 601 des in 517 gepumpten Sauerstoffs kann auch als hoch reines Flüssigprodukt (P-LOX) gewonnen werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff in einem Destilliersystem, das eine Hochdrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist, wobei eine Einsatzfraktion (1) aus weniger reinem Sauerstoff in die Hochdrucksäule (2) eingeleitet wird, eine vorgereinigte Sauerstofffraktion (8, 9, 11) aus der Hochdrucksäule (2) in die Niederdrucksäule (3) eingeleitet wird und aus der Niederdrucksäule (3) ein hoch reines Sauerstoffprodukt (16, 241, 242, 599, 600, 601) abgezogen wird, und wobei bei dem Verfahren ferner ein erster Strom (106, 460) eines Wärmeträger-Fluids in einem Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer (4) durch indirekten Wärmeaustausch mit einer verdampfenden Flüssigkeit aus der Hochdrucksäule (2) mindestens teilweise kondensiert, anschließend mindestens zum Teil entspannt (109) und in einem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator (6) durch indirekten Wärmeaustausch mit einem kondensierenden Gas aus der Niederdrucksäule (3) mindestens teilweise verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträger-Fluid (107) stromabwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers (4) und stromaufwärts der Entspannung (109) in einem Unterkühlungs-Wärmetauscher (105) durch indirekten Wärmeaustausch abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gasförmiges Wärmeträger-Fluid (111), das aus dem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator (6) abgezogen wurde, in dem Unterkühlungs-Wärmetauscher (105) angewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträger-Fluid (102) stromaufwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers (4) in einem Hauptwärmetauscher (104) abgekühlt wird und der Hauptwärmetauscher (104) und der Unterkühlungs-Wärmetauscher (105) durch einen integrierten Wärmetauscherblock (103) gebildet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträger-Fluid (107) stromabwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers (4) und stromaufwärts der Entspannung (109) in einem weiteren Unterkühlungs- Wärmetauscher (240) durch indirekten Wärmeaustausch abgekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem weiteren Unterkühlungs-Wärmetauscher (240) eine flüssige Fraktion (16, 241) aus der Niederdrucksäule (3) angewärmt wird, wobei insbesondere stromaufwärts des weiteren Unterkühlungs-Wärmetauschers (240) eine Druckerhöhung (217) in der flüssigen Fraktion (16, 217) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strom (106) des Wärmeträger-Fluids in dem Hochdrucksäulen- Sumpfverdampfer (4) nur teilweise kondensiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträger-Fluid (406) stromaufwärts des Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfers (4) in den ersten Strom (460) und in einen zweiten Strom (461) aufgeteilt wird, wobei der zweite Strom (461) in einem weiteren Kondensator-Verdampfer (405) verflüssigt wird, in dem eine Fraktion aus der Niederdrucksäule (3) verdampft wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass gasförmiges Wärmeträger-Fluid (111), das aus dem Niederdrucksäulen- Kopfkondensator (6) abgezogen wurde, arbeitsleistend entspannt (595) wird, gegebenenfalls stromabwärts seiner Anwärmung in Unterkühlungs-Wärmetauscher (105) und/oder Hauptwärmetauscher (541).
9. Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff mit einem Destilliersystem, das eine Hochdrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist, mit einer Einsatzleitung (1) zur Einleitung weniger reinen Sauerstoffs in die Hochdrucksäule (2), einer Übergangsleitung (8, 9, 11) zur Überleitung einer vorgereinigten Sauerstofffraktion aus der Hochdrucksäule (2) in die Niederdrucksäule (3), mit einer Produktleitung (16, 241, 242, 599, 600, 601) zum Abziehen eines hoch reinen Sauerstoffprodukts aus der Niederdrucksäule (3), mit einer ersten Wärmeträger-Fluid-Leitung (106, 460) zur Einleitung eines gasförmigen Wärmeträger-Fluids in einen Hochdrucksäulen-Sumpfverdampfer (4) einer zweiten Wärmeträger-Fluid-Leitung (107, 108) zur Einleitung von kondensiertem Wärmeträger-Fluid über eine Entspannungseinrichtung (109) in einem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator (6) und mit einer dritten Wärmeträger- Fluid-Leitung (111) zum Abziehen von verdampftem Wärmeträger-Fluid aus dem Niederdrucksäulen-Kopfkondensator (6), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmeträger-Fluid-Leitung (107, 108) stromaufwärts der Entspannungseinrichtung (109) durch einen Unterkühlungs-Wärmetauscher (105) führt.
DE10153919A 2001-11-02 2001-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff Withdrawn DE10153919A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10153919A DE10153919A1 (de) 2001-11-02 2001-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE10205095A DE10205095A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente
DE10205096A DE10205096A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
EP02024271A EP1308681A1 (de) 2001-11-02 2002-10-31 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10153919A DE10153919A1 (de) 2001-11-02 2001-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10153919A1 true DE10153919A1 (de) 2002-05-08

Family

ID=7704433

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10153919A Withdrawn DE10153919A1 (de) 2001-11-02 2001-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE10205096A Withdrawn DE10205096A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE10205095A Withdrawn DE10205095A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10205096A Withdrawn DE10205096A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
DE10205095A Withdrawn DE10205095A1 (de) 2001-11-02 2002-02-07 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer hoch reinen Luftkomponente

Country Status (1)

Country Link
DE (3) DE10153919A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1363092A1 (de) * 2002-05-17 2003-11-19 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft
CN107684828A (zh) * 2017-10-20 2018-02-13 江苏华益科技有限公司 一种高纯氧十六的精馏装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007024168A1 (de) * 2007-05-24 2008-11-27 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE102007051184A1 (de) * 2007-10-25 2009-04-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE102007051182A1 (de) * 2007-10-25 2009-04-30 Linde Aktiengesellschaft Elektronikindustrieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Elektronikindustrieanlage
DE102007051183A1 (de) * 2007-10-25 2009-04-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Tieftemperatur-Luftzerlegung
DE102011113262A1 (de) * 2011-09-13 2013-03-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP4127583B1 (de) * 2020-03-23 2024-05-01 Linde GmbH Verfahren und anlage zur tieftemperaturzerlegung von luft

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1363092A1 (de) * 2002-05-17 2003-11-19 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft
CN107684828A (zh) * 2017-10-20 2018-02-13 江苏华益科技有限公司 一种高纯氧十六的精馏装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE10205096A1 (de) 2003-05-15
DE10205095A1 (de) 2003-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1243882B1 (de) Argongewinnung mit einem Drei-Säulen-System zur Luftzerlegung und einer Rohargonsäule
EP1067345B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP1284404A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP1308680A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE19954593B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP0669509A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von reinem Argon
DE102009048456A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10334560A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10332863A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP0948730A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von druckstickstoff
DE10302389A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10153919A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hoch reinen Sauerstoffs aus weniger reinem Sauerstoff
EP2551619A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Druckstickstoff und Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE69004647T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft.
DE19933558B4 (de) Dreisäulenverfahren und -vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10232430A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP1189001B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung hoch reinen Stickstoffs durch Tieftemperatur-Luftzerlegung
EP1300640A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von hoch reinem Stickstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE10061908A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102005040508A1 (de) Verfahren zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
WO2014067662A2 (de) Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft in einer luftzerlegungsanlage und luftzerlegungsanlage
DE20319823U1 (de) Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung
WO2020083525A1 (de) Verfahren und anlage zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP1189002A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Produkts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102010056569A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Druckstickstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Publication of unexamined application with consent of applicant
8143 Lapsed due to claiming internal priority