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KR20240059622A - Plant and method for low temperature separation of air - Google Patents

Plant and method for low temperature separation of air Download PDF

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KR20240059622A
KR20240059622A KR1020247010620A KR20247010620A KR20240059622A KR 20240059622 A KR20240059622 A KR 20240059622A KR 1020247010620 A KR1020247010620 A KR 1020247010620A KR 20247010620 A KR20247010620 A KR 20247010620A KR 20240059622 A KR20240059622 A KR 20240059622A
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KR
South Korea
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column
argon
section
base section
argon column
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020247010620A
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Korean (ko)
Inventor
스테판 로크너
Original Assignee
린데 게엠베하
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
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Abstract

본 발명은 고압 컬럼(11), 분할된 저압 컬럼(12, 13) 및 아르곤 컬럼(14, 15)을 포함하는 정류 컬럼 시스템(10), 및 제1 콜드 박스(coldbox)(110), 제2 콜드 박스(120) 및 제3 콜드 박스(130)를 포함하는 콜드 박스 시스템(20)을 갖는, 공기의 저온 분리를 위한 플랜트(100)에 관한 것이다. 고압 컬럼(11)은 저압 컬럼(12, 13)의 하부 섹션(12) 아래에 배치된다. 고압 컬럼(11)은 저압 컬럼(12, 13)의 하부 부분(12)과 함께, 제1 콜드 박스(110)에 배치되고, 저압 컬럼(12, 13)의 상부 부분(13)은 제2 콜드 박스(120)에 배치된다. 아르곤 컬럼(14, 15) 또는 아르곤 컬럼(14, 15)의 하나 이상의 섹션이 제3 콜드 박스(110, 120)에 배치되는 것으로 제안된다. 순수 산소 컬럼(18)이 제2 콜드 박스에 배치된다. 본 발명은 마찬가지로 상응하는 방법을 제공한다.The present invention provides a rectification column system (10) comprising a high pressure column (11), divided low pressure columns (12, 13) and argon columns (14, 15), and a first cold box (coldbox) (110), a second It relates to a plant (100) for low-temperature separation of air, having a cold box system (20) comprising a cold box (120) and a third cold box (130). The high pressure column (11) is arranged below the lower section (12) of the low pressure columns (12, 13). The high-pressure column 11 is placed in a first cold box 110 together with the lower parts 12 of the low-pressure columns 12, 13, and the upper parts 13 of the low-pressure columns 12, 13 are placed in the second cold box 110. It is placed in box 120. It is proposed that the argon column 14 , 15 or one or more sections of the argon column 14 , 15 are disposed in the third cold box 110 , 120 . A pure oxygen column 18 is placed in the second cold box. The invention likewise provides a corresponding method.

Description

공기의 저온 분리를 위한 플랜트 및 방법Plant and method for low temperature separation of air

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 저온 공기 분리를 위한 플랜트 및 방법에 관한 것이다.The invention relates to a plant and method for cold air separation according to the preamble of the independent claims.

공기 분리 플랜트에서의 공기의 극저온 분리에 의한 액체 또는 기체 상태의 공기 생성물의 생산은 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌[H.-W. (editor), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, in particular Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification"]에 기재되어 있다.The production of air products in liquid or gaseous state by cryogenic separation of air in air separation plants is known, see for example H.-W. (editor), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, in particular Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification"].

공기 분리 플랜트는 2-컬럼 시스템, 특히 이중-컬럼 시스템, 뿐만 아니라 삼중-컬럼 또는 다중-컬럼 시스템으로 설계될 수 있는 정류 컬럼 시스템을 갖는다. 액체 및/또는 기체 상태의 질소 및/또는 산소를 얻기 위한 정류 컬럼, 즉 질소-산소 분리를 위한 정류 컬럼 외에도, 추가의 공기 성분, 특히, 아르곤을 얻기 위한 정류 컬럼이 제공될 수 있다.The air separation plant has a two-column system, especially a double-column system, as well as a rectifying column system, which can be designed as a triple-column or multi-column system. In addition to rectification columns for obtaining nitrogen and/or oxygen in liquid and/or gaseous state, ie for nitrogen-oxygen separation, rectification columns may be provided for obtaining further air components, in particular argon.

언급된 정류 컬럼 시스템의 정류 컬럼들은 상이한 압력 수준에서 작동된다. 공지된 이중-컬럼 시스템은 고압 컬럼(압력 컬럼, 중압 컬럼, 또는 하부 컬럼으로도 지칭됨)으로 공지된 것 및 저압 컬럼(상부 컬럼으로도 지칭됨)으로 공지된 것을 갖는다. 고압 컬럼은 전형적으로 4 내지 14 bar, 특히 대략 5.3 bar, 또는 대략 11 bar의 압력에서 작동된다. 저압 컬럼은 전형적으로 1 내지 4 bar의 압력 범위, 특히 약 1.4 bar뿐만 아니라 3 bar의 압력에서 작동된다. 소정 경우에, 2 내지 4 bar에서 또한 작동될 수 있는 저압 컬럼 및 9 내지 14 bar의 압력 컬럼에서 더 높은 압력이 또한 사용될 수 있다. 여기에 그리고 하기에 언급된 특정 압력은 각각의 표시된 정류 컬럼의 상부에서의 절대 압력이다.The rectification columns of the mentioned rectification column systems operate at different pressure levels. Known dual-column systems have what is known as a high pressure column (also called a pressure column, medium pressure column, or lower column) and what is known as a low pressure column (also called an upper column). High pressure columns are typically operated at pressures of 4 to 14 bar, especially approximately 5.3 bar, or approximately 11 bar. Low pressure columns are typically operated in the pressure range of 1 to 4 bar, especially around 1.4 bar as well as 3 bar. In certain cases, higher pressures can also be used in low pressure columns, which can also be operated at 2 to 4 bar, and pressure columns between 9 and 14 bar. The specific pressures mentioned here and below are the absolute pressures at the top of each indicated rectification column.

공기의 저온 분리를 위한 공지된 방법 및 플랜트에서, 산소-풍부, 질소-고갈 액체가 고압 컬럼의 하부 영역에서 형성되고 고압 컬럼으로부터 배출된다. 특히 아르곤을 또한 함유하는 이러한 액체는 저압 컬럼 내로 적어도 부분적으로 공급되고, 거기에서 추가로 분리된다. 저압 컬럼에 공급되기 전에, 이는 적어도 부분적으로 증발될 수 있으며, 선택적으로 증발된 분획 및 증발되지 않은 분획은 상이한 위치에서 저압 컬럼 내로 공급될 수 있다.In known methods and plants for low-temperature separation of air, an oxygen-rich, nitrogen-depleted liquid is formed in the lower region of the high pressure column and is discharged from the high pressure column. This liquid, in particular also containing argon, is fed at least partially into the low pressure column, where it is further separated. Before being fed into the low pressure column, it can be at least partially evaporated, and optionally the evaporated and non-evaporated fractions can be fed into the low pressure column at different locations.

아르곤을 추출하기 위해, 미정제(crude) 아르곤 컬럼 및 순수 아르곤 컬럼을 갖는 공기 분리 플랜트가 사용될 수 있다. 일례가 해링()의 문헌(상기 참조)에서 도 2.3A에 예시되어 있고 26 페이지의 "Rectification in the Low-pressure, Crude and Pure Argon Column" 섹션에서 시작하여, 그리고 또한 29 페이지의 "Cryogenic Production of Pure Argon" 섹션에서 시작하여 기술되어 있다. 거기에 설명된 바와 같이, 아르곤은 저압 컬럼 내의 소정 높이로 상응하는 플랜트에 축적된다. 이러한 또는 다른 유리한 지점에서, 선택적으로 또한 아르곤 최대치 미만에서, 아르곤 농도가 전형적으로 5 내지 15 몰%인 아르곤-풍부 기체가 저압 컬럼으로부터 배출될 수 있고 미정제 아르곤 컬럼으로 전달될 수 있다. 상응하는 기체는 전형적으로 약 0.05 내지 100 ppm의 질소 및 그 외에 실질적으로 산소를 함유한다. 저압 컬럼으로부터 인출된 기체에 대해 표시된 값은 전형적인 예시 값일 뿐이라는 것을 분명히 강조해야 한다.To extract argon, an air separation plant with a crude argon column and a pure argon column can be used. One example is Haring ( 2.3A in the literature (see above), beginning with the section “Rectification in the Low-pressure, Crude and Pure Argon Column” on page 26, and also in the “Cryogenic Production of Pure Argon” section on page 29. It is described starting from . As described therein, argon is accumulated in the corresponding plant to a certain height in a low pressure column. At this or another vantage point, optionally also below the argon maximum, an argon-enriched gas with an argon concentration typically of 5 to 15 mole percent may be withdrawn from the low pressure column and passed to the crude argon column. The corresponding gas typically contains about 0.05 to 100 ppm of nitrogen and essentially oxygen in addition. It should be clearly emphasized that the values shown for gas drawn from low pressure columns are only typical example values.

미정제 아르곤 컬럼은 저압 컬럼으로부터 배출되는 기체로부터 산소를 실질적으로 분리하는 역할을 한다. 미정제 아르곤 컬럼 또는 상응하는 산소-풍부 유체 내에서 분리된 산소는 액체 형태로 저압 컬럼으로 복귀될 수 있다. 산소 또는 산소-풍부 유체는 전형적으로, 고압 컬럼으로부터 배출되는 산소-풍부한, 질소-고갈된, 및 선택적으로 적어도 부분적으로 증발된 액체에 대한 공급 지점 아래의 몇 개의 이론적 또는 실제적 플레이트에서 저압 컬럼 내로 공급된다. 분리 동안 미정제 아르곤 컬럼 내에 남아 있고 실질적으로 아르곤과 질소를 함유하는 기체 분획이 순수 아르곤 컬럼 내에서 추가로 분리되어 순수 아르곤을 획득한다. 미정제 아르곤 컬럼 및 순수 아르곤 컬럼은, 특히 고압 컬럼으로부터 배출되는 산소-풍부, 질소-고갈 액체의 일부분에 의해 냉각될 수 있는 상부 응축기를 가지며, 이러한 액체는 이러한 냉각 동안 부분적으로 증발한다. 다른 유체가 또한 냉각을 위해 사용될 수 있다.The crude argon column serves to substantially separate oxygen from the gas discharged from the low pressure column. The oxygen separated in the crude argon column or corresponding oxygen-rich fluid can be returned to the low pressure column in liquid form. The oxygen or oxygen-enriched fluid is typically fed into the low pressure column at several theoretical or practical plates below the feed point to the oxygen-enriched, nitrogen-depleted, and optionally at least partially vaporized liquid exiting the high pressure column. do. The gas fraction remaining in the crude argon column during the separation and containing substantially argon and nitrogen is further separated in the pure argon column to obtain pure argon. The crude and pure argon columns have, in particular, an upper condenser that can be cooled by a portion of the oxygen-rich, nitrogen-depleted liquid leaving the high-pressure column, which liquid partially evaporates during this cooling. Other fluids may also be used for cooling.

원칙적으로, 아르곤 전이부의 질소 함량이 1 ppm 미만이 되도록 전형적으로 보장하는 상응하는 플랜트에서는 순수 아르곤 컬럼을 생략하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 이는 필수 요건이 아니다. 통상적인 순수 아르곤 컬럼으로부터의 것과 동일한 품질의 아르곤이, 이러한 경우에, 통상적으로 순수 아르곤 컬럼으로 전달되는 유체보다 전형적으로 약간 더 아래에 있는 미정제 아르곤 컬럼 또는 비견되는 컬럼으로부터 배출되는데, 미정제 아르곤 응축기, 즉 미정제 아르곤 컬럼의 상부 응축기와 상응하는 배출부 사이의 섹션 내의 플레이트는 특히 질소에 대한 장벽 플레이트의 역할을 한다. 본 발명은 순수 아르곤 컬럼이 없는 그러한 배열과 함께 사용될 수 있다. 그러한 배열에서 미정제 아르곤 컬럼 또는 비견되는 컬럼은 순수 아르곤 생성에 이미 사용되고 미정제 아르곤 생성을 위한 것은 아니기 때문에, 아래에서는 "아르곤 컬럼"으로도 지칭된다. 따라서, 아르곤 컬럼은 통상적인 미정제 아르곤 컬럼(순수 아르곤 컬럼과 함께 또는 순수 아르곤 컬럼 없이 사용됨) 또는 순수 아르곤 생성을 위해 변경된 상응하는 미정제 아르곤 컬럼일 수 있다.In principle, it is also possible to omit the pure argon column in corresponding plants, which typically ensures that the nitrogen content in the argon transition is below 1 ppm. However, this is not a mandatory requirement. Argon of the same quality as that from a conventional pure argon column exits the crude argon column or a comparable column, which in this case is typically slightly lower than the fluid delivered to the pure argon column. The plates in the condenser, i.e. the section between the upper condenser of the crude argon column and the corresponding outlet, serve in particular as barrier plates for nitrogen. The present invention can be used with such arrangements without pure argon columns. Since the crude argon column or comparable column in such an arrangement is already used for pure argon production and is not intended for crude argon production, it is also referred to below as an “argon column”. Accordingly, the argon column can be a conventional crude argon column (used with or without a pure argon column) or a corresponding crude argon column modified to produce pure argon.

상응하는 공기 분리 플랜트의 구성 높이 및 그의 사전제작성(prefabricability)을 개선하기 위해, 유럽 특허 제2 965 029 B1호는 저압 컬럼을 베이스 부분(베이스 섹션) 및 상부 부분(상부 섹션)으로 분할할 것을 제안하며, 여기서, 저압 컬럼의 베이스 섹션은 통상적인 이중-컬럼 배열에서와 같이 고압 컬럼과 함께 설치된 상태로 유지되지만, 저압 컬럼의 상부 섹션은 별개의 콜드 박스(cold box)에 저장된다. 또한, 미정제 아르곤 컬럼을 베이스 부분(베이스 섹션) 및 상부 부분(상부 섹션)으로 분할하고 별도의 코-박스에 이들 섹션을 수용하는 것이 본 명세서에서 제안된다. 저압 컬럼의 상부 섹션의 하부 영역 및 미정제 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 하부 영역으로부터의 액체는 공통 펌프에 의해 저압 컬럼의 베이스 섹션으로 복귀된다.In order to improve the construction height of the corresponding air separation plant and its prefabricability, European Patent No. 2 965 029 B1 proposes dividing the low pressure column into a base part (base section) and an upper part (top section). It is proposed that the base section of the low-pressure column remains installed with the high-pressure column as in a conventional dual-column arrangement, but the upper section of the low-pressure column is stored in a separate cold box. It is also proposed herein to split the crude argon column into a base part (base section) and an upper part (top section) and to house these sections in separate co-boxes. Liquid from the lower region of the upper section of the low-pressure column and the lower region of the base section of the crude argon column are returned to the base section of the low-pressure column by a common pump.

본 발명의 목적은 특히 구성 노력 및 비용과 관련하여 상응하는 배열을 추가로 개선하는 것이다.The object of the invention is to further improve the corresponding arrangement, especially with regard to construction effort and costs.

이러한 배경에 대비하여, 본 발명은 독립 청구항의 특징을 갖는 공기의 저온 분리를 위한 플랜트 및 방법을 제안한다. 바람직한 실시 형태가 종속 청구항 및 하기의 설명의 요지를 이룬다.Against this background, the present invention proposes a plant and method for low-temperature separation of air, characterized by the independent claims. Preferred embodiments form the subject of the dependent claims and the description below.

본 발명의 특징 및 이점을 설명하기에 앞서, 본 발명의 원리의 일부를 좀 더 구체적으로 설명하고, 이하에서 사용되는 용어를 정의한다.Before explaining the features and advantages of the present invention, some of the principles of the present invention will be explained in more detail, and terms used below will be defined.

공기 분리 플랜트에서 사용되는 장치는 인용된 기술 문헌, 예를 들어 해링의 문헌(상기 참조), 섹션 2.2.5.6, "장치"(Apparatus)에 기재되어 있다. 따라서, 하기 정의가 상이하지 않는 한, 본 출원의 체제 내에서 사용된 용어에 관해서는 인용된 기술 문헌을 명백히 참조한다.The devices used in air separation plants are described in the cited technical literature, for example by Haring (supra), section 2.2.5.6, “Apparatus” (Apparatus). Accordingly, unless the definitions below differ, explicit reference is made to the cited technical literature for terms used within the framework of this application.

액체 및 기체는, 본 명세서에 사용된 용어에서, 하나 이상의 성분이 풍부하거나 부족할 수 있으며, 몰, 중량, 또는 부피를 기준으로 "풍부"는 적어도 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9%, 또는 99.99%의 함량을 지칭할 수 있고, "부족"은 최대 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1%, 또는 0.01%의 함량을 지칭할 수 있다. 용어 "주로"는 "풍부"의 정의에 상응할 수 있다. 액체 및 기체는 또한 하나 이상의 성분이 풍부해지거나 고갈될 수 있으며, 여기서 이러한 용어들은 액체 또는 기체가 그로부터 추출된 출발 액체 또는 출발 기체 중의 함량을 참조한다. 액체 또는 기체는, 출발 액체 또는 출발 기체를 기준으로 상응하는 성분의 함량의 1.1배, 1.5배, 2배, 5배, 10배, 100배, 또는 1000배 이상을 함유한다면 "풍부한" 것이고, 0.9배, 0.5배, 0.1배, 0.01배, 또는 0.001배 이하를 함유한다면 "고갈된" 것이다. 예로서, 본 명세서에서 "산소", "질소", 또는 "아르곤"으로 언급되는 경우, 이는 또한 산소 또는 질소가 풍부하지만 오로지 그것만으로 반드시 이루어질 필요는 없는 액체 또는 기체를 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명의 실시 형태에 따른 플랜트에 의해, 예를 들어 질소 중 0.05 ppb 산소, 아르곤 중 0.2 ppb 산소 및 산소 중 0.2 ppb 아르곤 범위의 순도가 달성될 수 있다.Liquids and gases, as the term is used herein, may be rich or poor in one or more components, with "rich" being at least 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5% by mole, weight, or volume. %, 99.9%, or 99.99%, and “insufficient” may refer to an amount of up to 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1%, or 0.01%. The term “mainly” may correspond to the definition of “abundantly”. Liquids and gases may also be enriched or depleted in one or more components, where these terms refer to the content in the starting liquid or starting gas from which the liquid or gas is extracted. A liquid or gas is “enriched” if it contains more than 1.1, 1.5, 2, 5, 10, 100, or 1000 times the amount of the corresponding component based on the starting liquid or starting gas, and 0.9 It is “depleted” if it contains less than 2x, 0.5x, 0.1x, 0.01x, or 0.001x. By way of example, when reference is made herein to “oxygen,” “nitrogen,” or “argon,” it is also understood to mean a liquid or gas enriched in, but not necessarily comprised solely of, oxygen or nitrogen. By plants according to embodiments of the present invention, purities in the range of, for example, 0.05 ppb oxygen in nitrogen, 0.2 ppb oxygen in argon, and 0.2 ppb argon in oxygen can be achieved.

본 출원에서는 압력 및 온도를 특성화하기 위해 용어 "압력 범위" 및 "온도 범위"를 사용하는데, 이는 상응하는 플랜트에서의 상응하는 압력 및 온도가 본 발명의 개념을 실현하기 위해 정확한 압력 또는 온도 값의 형태로 사용될 필요가 없음을 의미한다. 그러나, 이러한 압력 및 온도는 전형적으로 예를 들어 평균 주위로 ±1%, 5% 또는 10%인 소정 범위 내에 속한다. 이러한 경우에, 상응하는 압력 범위들 및 온도 범위들은 따로따로 떨어진 범위들 내에, 또는 서로 중첩되는 범위들 내에 있을 수 있다. 특히, 압력 범위는, 예를 들어, 불가피한 또는 예상되는 압력 손실을 포함한다. 동일한 것이 온도 범위에 적용된다. 본 명세서에서 압력 범위에 관하여 bar 단위로 표시된 값들은 절대 압력이다.This application uses the terms "pressure range" and "temperature range" to characterize pressure and temperature, which means that the corresponding pressure and temperature in the corresponding plant can be defined as the exact pressure or temperature values to realize the concept of the present invention. This means that there is no need to use the form. However, these pressures and temperatures typically fall within a range, for example ±1%, 5% or 10% around the mean. In this case, the corresponding pressure ranges and temperature ranges may be in separate ranges or in overlapping ranges. In particular, the pressure range includes, for example, unavoidable or expected pressure losses. The same applies to the temperature range. In this specification, the values expressed in bar units regarding the pressure range are absolute pressures.

"응축기 증발기"는 제1 응축 유체 스트림이 제2 증발 유체 스트림과의 간접 열교환에 관여하는 열교환기를 지칭한다. 각각의 응축기 증발기는 액화 챔버 및 증발 챔버를 갖는다. 액화 챔버 및 증발 챔버는 액화 통로 또는 증발 통로를 갖는다. 제1 유체 스트림의 응축(액화)은 액화 챔버 내에서 수행되고, 제2 유체 스트림의 증발은 증발 챔버 내에서 수행된다. 증발 및 액화 챔버들은 서로 열교환 관계에 있는 통로들의 군에 의해 형성된다. 소위 주 응축기는 공기의 저온 분리를 위한 플랜트의 고압 컬럼과 저압 컬럼이 열교환 방식으로 결합된 응축기 증발기이다.“Condenser evaporator” refers to a heat exchanger in which a first condensing fluid stream engages in indirect heat exchange with a second evaporating fluid stream. Each condenser evaporator has a liquefaction chamber and an evaporation chamber. The liquefaction chamber and the evaporation chamber have a liquefaction passage or an evaporation passage. Condensation (liquefaction) of the first fluid stream is carried out in a liquefaction chamber and evaporation of the second fluid stream is carried out in an evaporation chamber. Evaporation and liquefaction chambers are formed by a group of passages in heat exchange relationship with each other. The so-called main condenser is a condenser evaporator in which the plant's high-pressure column and low-pressure column for low-temperature separation of air are combined in a heat exchange manner.

"과냉각 열교환기"라는 용어는 본 명세서에서 사용되는 유형의 정류 컬럼 시스템의 정류 컬럼들 사이에서 전달되는 하나 이상의 재료 유동의 과냉각이 수행되는 열교환기를 나타내는 것으로 의도된다. 그에 대한 역류에서, 특히 전체 플랜트 및 정류 컬럼 시스템으로부터 배출되는 하나 이상의 재료 유동이 가열될 수 있다. 정류 컬럼 시스템에 공급되는 공기의 적어도 대부분이 내부에서 냉각되는 것을 특징으로 하는 소위 주 열교환기에 더하여 과냉각 열교환기가 존재한다. 본 발명의 공기 분리 플랜트는 원칙적으로 과냉각 열교환기 없이 설계될 수 있다.The term “subcooling heat exchanger” is intended to denote a heat exchanger in which subcooling of one or more material flows passing between the rectifying columns of a rectifying column system of the type used herein is effected. In the countercurrent thereto, one or more material flows can be heated, especially those exiting the entire plant and the rectification column system. In addition to the so-called main heat exchangers, there are subcooling heat exchangers, which are characterized in that at least the majority of the air supplied to the rectification column system is internally cooled. The air separation plant of the invention can in principle be designed without a subcooling heat exchanger.

"콜드 박스"라는 용어는 저온, 특히 극저온에서 작동되는 공정 엔지니어링 장치가 설치된 온도-절연 인클로저를 의미하는 것으로 본 명세서에서 이해된다. 공기의 저온 분리를 위한 플랜트는 하나 이상의 상응하는 콜드 박스를 포함할 수 있으며, 특히, 상응하는 콜드 박스로부터 모듈식으로 생성될 수 있고, 본 발명의 범위 내의 경우도 마찬가지이다. 콜드 박스에서, 몇몇 플랜트 부분, 즉, 예를 들어 컬럼 및 관련 열교환기와 같은 분리 장치가 또한 배관과 함께 시트-금속 플레이트로 외부가 덮인 지지용 강 프레임에 체결될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 인클로저의 내부는 환경으로부터의 열 유입을 방지하기 위해 펄라이트와 같은 단열 재료로 충전된다. 공장에서 상응하는 장치를 사용하여 콜드 박스를 부분적으로 또는 완전히 사전 제작하는 것이 또한 가능하여, 건설 현장에서 완성해야 하거나 필요에 따라 서로 연결해야 한다. 연결을 위해, 단열되고 가능하게는 콜드 박스에 수용된 라인 모듈이 사용될 수 있다. 전형적인 콜드 박스에서, 플랜트 부분은 충분한 단열을 보장하기 위해 보통 벽으로부터 최소 거리에 설치된다. 콜드 박스 내의 배관은, 누설의 형성을 피하기 위해, 바람직하게는 플랜지 연결부 없이 설계되거나, 즉 완전히 용접되거나, 본 발명에 따른 적합한 전이 구성요소를 사용하여 설계된다. 온도차가 발생하기 때문에, 팽창 굴곡이 배관에 존재할 수 있다. 유지보수에 취약한 구성요소는 전형적으로 콜드 박스에 배열되지 않아서, 콜드 박스의 내부는 유리하게는 유지보수가 필요하지 않다. 밸브는 예를 들어 외부로부터의 수리가 가능하도록 소위 "코너 밸브"로서 설계될 수 있다. 이 경우, 밸브는 콜드 박스 벽에 위치하고; 파이프라인은 밸브로 안내되고 다시 돌아온다. 파이프라인 및 장치는 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 제조되며, 후자는 특히 매우 높은 작동 압력에서 사용되지만 이에 국한되지는 않는다. 본 발명에 따른 전이 구성요소는 그러한 재료들을 연결하는 것을 가능하게 한다. 콜드 박스의 페인팅은 백색인 경우가 많지만, 또한 다른 밝은 색상도 있다. 예를 들어 질소로 콜드 박스를 연속적으로 플러싱함으로써, 저온 플랜트 부분에서 동결될, 주위 공기로부터의 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.The term “cold box” is understood here to mean a temperature-insulated enclosure in which process engineering devices operating at low temperatures, in particular cryogenic temperatures, are installed. A plant for low-temperature separation of air may comprise one or more corresponding cold boxes and, in particular, may be produced modularly from corresponding cold boxes, which is also within the scope of the invention. In the cold box, several plant parts, for example separation devices such as columns and associated heat exchangers, may also be fastened together with piping to a supporting steel frame externally covered with sheet-metal plates. The interior of the enclosure formed in this way is filled with an insulating material such as perlite to prevent heat ingress from the environment. It is also possible to partially or completely prefabricate the cold box using corresponding devices in the factory, which then have to be completed at the construction site or connected to each other as required. For the connection, line modules can be used, which are insulated and possibly housed in a cold box. In a typical cold box, plant parts are usually installed at a minimum distance from the walls to ensure sufficient insulation. The piping in the cold box is preferably designed without flange connections, i.e. fully welded, or using suitable transition components according to the invention, in order to avoid the formation of leaks. Because temperature differences occur, expansion bends may exist in the pipe. Components vulnerable to maintenance are typically not arranged in the cold box, so the interior of the cold box is advantageously maintenance-free. The valve can for example be designed as a so-called “corner valve” to allow repair from the outside. In this case, the valve is located on the cold box wall; The pipeline is guided to the valve and back again. Pipelines and devices are manufactured from aluminum or stainless steel, the latter being used particularly, but not limited to, at very high operating pressures. The transition element according to the invention makes it possible to connect such materials. Cold box painting is often white, but other bright colors are also available. By continuously flushing the cold box, for example with nitrogen, the ingress of moisture from the ambient air, which would freeze in the cold plant parts, can be prevented.

상대적 공간 용어 "상부", "하부", "상측", "하측", "위", "아래", "인접한", "옆에", "수직", "수평" 등은 본 명세서에서 정상 작동 중 공기 분리 플랜트의 정류 컬럼들 또는 다른 구성요소들의 공간적 배향을 지칭한다. "상하로"(one above the other) 2개의 구성요소의 배열은 2개의 구성요소 중 하부 구성요소의 상부 단부가 2개의 구성요소 중 상부 구성요소의 하부 단부보다 더 낮은 측지적 높이 또는 그와 동일한 측지적 높이에 위치하고, 2개의 장치 부분의 투영들이 수평 평면에서 중첩됨을 의미하는 것으로 본 명세서에서 이해된다. 특히, 2개의 구성요소는 정확히 상하로 배열되는데, 즉 2개의 구성요소의 축들이 동일한 수직 직선 상에서 이어진다. 그러나, 2개의 구성요소의 축들이 정확히 수직하게 상하로 놓여야 하는 것은 아니며 또한 서로 오프셋될 수 있는데, 특히 2개의 구성요소 중 하나, 예컨대, 더 작은 직경을 갖는 정류 컬럼 또는 컬럼 부분이 더 큰 직경을 갖는 다른 것과, 콜드 박스의 시트 금속 재킷으로부터 동일한 거리에 있는 경우에 그러하다. 다수의 부분으로 설계된 정류 컬럼의 경우에 "기능적으로 아래에" 또는 "기능적으로 위에"와 같은 용어는, 정류 컬럼이 하나의 조각으로 형성된 경우에 가질 수 있는 부분 컬럼들의 배열을 지칭한다.Relative spatial terms "top", "bottom", "top", "below", "above", "below", "adjacent", "next to", "vertical", "horizontal", etc. are used herein as normal. Refers to the spatial orientation of the rectification columns or other components of a heavy air separation plant. An arrangement of two components "one above the other" means that the upper end of the lower of the two components has a lower geodetic height than the lower end of the upper of the two components, or the same. Located at a geodesic height, it is understood herein to mean that the projections of the two device parts overlap in the horizontal plane. In particular, the two components are arranged exactly above and below, i.e. the axes of the two components run on the same vertical straight line. However, the axes of the two components do not have to lie exactly perpendicular to each other and may also be offset from each other, especially if one of the two components, for example a rectifying column or column portion with a smaller diameter, has a larger diameter. This is the case if it is at the same distance from the sheet metal jacket of the cold box as the other with . In the case of a rectification column designed in multiple parts, terms such as “functionally below” or “functionally above” refer to the arrangement of the segment columns that the rectification column would have if it were formed in one piece.

발명의 효과Effects of the Invention

본 발명은 고압 컬럼, 저압 컬럼 및 아르곤 컬럼을 갖는 정류 컬럼 시스템을 갖는, 공기의 저온 분리를 위한 플랜트에 관한 것으로, 예를 들어, 인용된 유럽 특허 제2 965 029 B1호에 이미 기재된 바와 같이, 저압 컬럼 및 선택적으로 또한 아르곤 컬럼은 (각각) 적어도 베이스 섹션 및 상부 섹션으로 분할된다. 또한, 플랜트는 선택적으로 순수 산소 컬럼을 갖는다.The invention relates to a plant for low-temperature separation of air, having a rectification column system with a high-pressure column, a low-pressure column and an argon column, as already described, for example, in the cited European Patent No. 2 965 029 B1. The low pressure column and optionally also the argon column (respectively) are divided into at least a base section and an upper section. Additionally, the plant optionally has a pure oxygen column.

존재하는 경우, 순수 산소 컬럼은, 외래 성분의 잔류 함량이 전형적으로 최대 0.05 ppb 또는 1 ppb의 메탄, 아르곤, 크립톤, 제논, 질소, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소 등이지만 선택적으로 또한 더 많거나 더 적은 고순도 또는 초고순도 산소를 수득하는 역할을 한다. 존재하는 경우, 순수 산소 컬럼에는 아르곤 컬럼의 중간 지점으로부터 액체가 공급되며, 이는 순수 산소 컬럼의 상부에 도입된다. 선택적으로 존재하는 2-부분 아르곤 컬럼에서, 이러한 중간 지점은 특히 그의 베이스 섹션 내에 그리고 임의의 경우에, 산소보다 높은 비점을 갖는 성분, 특히 탄화수소, 이산화탄소, 크립톤 및 제논을 분리하는 역할을 하는 최하측 분리 섹션 위에 있다.Pure oxygen columns, if present, have high purity residual contents of extraneous components, typically up to 0.05 ppb or 1 ppb of methane, argon, krypton, xenon, nitrogen, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, etc., but optionally also more or less. Alternatively, it serves to obtain ultra-high purity oxygen. If present, the pure oxygen column is supplied with liquid from the midpoint of the argon column, which is introduced at the top of the pure oxygen column. In optionally present two-part argon columns, this intermediate point is located particularly within its base section and, in any case, at the lowermost section, which serves to separate components with boiling points higher than oxygen, especially hydrocarbons, carbon dioxide, krypton and xenon. It's above the separation section.

아르곤 컬럼은 특히 순수 아르곤 컬럼에 더하여 사용되는 미정제 아르곤 컬럼일 수 있다. 미정제 아르곤 컬럼 및 순수 아르곤 컬럼 대신에, 질소를 분리하기 위해 제공되는 추가 섹션을 가짐으로써 미정제 아르곤 컬럼과 순수 아르곤 컬럼의 기능을 서로 부분적으로 조합하는, 아르곤 생성물을 얻기 위한 단일 컬럼이 있다. 후속적으로 아르곤 컬럼이 언급되는 경우, 이는 특히 순수 아르곤 컬럼에 더하여 존재하는 미정제 아르곤 컬럼일 수 있지만, 이는 또한 상응하게 변경된 미정제 아르곤 컬럼일 수 있으며, 그 옆에 순수 아르곤 컬럼은 없다.The argon column may be a crude argon column, especially used in addition to a pure argon column. Instead of a crude argon column and a pure argon column, there is a single column for obtaining the argon product, which partially combines with each other the functions of the crude argon column and the pure argon column by having an additional section provided for separating nitrogen. If an argon column is subsequently mentioned, this may in particular be a crude argon column present in addition to a pure argon column, but it may also be a correspondingly modified crude argon column, without a pure argon column next to it.

본 발명에 따라 사용되는 컬럼들 및 부분 컬럼들 사이의 유체 전달은 단지 설명을 위해 하기에 요약된다. 따라서, 압력 컬럼의 섬프 유체는, 선택적으로, 아르곤 컬럼 및 존재하는 경우 선택적으로 순수 아르곤 컬럼의 상부 응축기에서 냉각 매질로서 사용 후에, 저압 컬럼의 상부 섹션 내로 공급된다. 압력 컬럼의 상부 가스는 열을 교환하면서 압력 컬럼 및 저압 컬럼의 베이스 섹션을 연결하는 주 응축기에서 부분들로 응축되고, 압력 컬럼으로 재순환되고, 공기 분리 플랜트로부터 생성물로서 배출된다. 저압 컬럼의 베이스 섹션의 섬프 액체는 공기 분리 플랜트로부터 생성물로서 적어도 부분적으로 배출된다. 저압 컬럼의 베이스 섹션의 상부 가스는 저압 컬럼의 상부 섹션 내로, 특히 최하측 정류 섹션 아래로 공급된다. 저압 컬럼의 베이스 섹션의 추가의 상부 가스는 아르곤 컬럼 내로, 특히 최하측 정류 섹션 아래에 공급되거나, 또는 상응하게 세분되는 경우 그의 베이스 섹션 내로 공급된다. 아르곤 컬럼이 상응하게 분할되는 경우, 특히 최하측 정류 섹션 아래에서, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 상부 가스가 아르곤 컬럼의 상부 섹션 내로 공급된다. 아르곤 컬럼이 상응하게 분할되는 경우, 특히 최상측 정류 섹션 위에서, 아르곤 컬럼의 상부 섹션으로부터의 섬프 액체가 아르곤 컬럼의 베이스 섹션 내로 공급되며, 특히 펌프가 이러한 목적으로 사용된다.The fluid transfer between the columns and partial columns used according to the invention is summarized below for illustrative purposes only. Accordingly, the sump fluid of the pressure column is fed into the upper section of the low pressure column, optionally after use as cooling medium in the upper condenser of the argon column and, if present, optionally pure argon column. The top gas of the pressure column is condensed into parts in the main condenser, which connects the base sections of the pressure column and the low pressure column while exchanging heat, is recycled to the pressure column and is discharged as product from the air separation plant. The sump liquid of the base section of the low pressure column is discharged at least partially as product from the air separation plant. The upper gas of the base section of the low-pressure column is fed into the upper section of the low-pressure column, especially down the lowermost rectification section. Additional top gases of the base section of the low-pressure column are fed into the argon column, especially below the lowermost rectifying section, or, if correspondingly subdivided, into its base section. When the argon column is correspondingly divided, especially below the lowermost rectifying section, the upper gas of the base section of the argon column is fed into the upper section of the argon column. If the argon column is correspondingly divided, especially above the uppermost rectification section, the sump liquid from the upper section of the argon column is fed into the base section of the argon column, in particular a pump is used for this purpose.

"베이스 섹션" 및 "상부 섹션"이라는 용어는, 각각의 경우에, 상응하게 분할되고 따라서 기능에 있어서, 특히 거기에서 발생하는 분획 또는 유동과 관련하여, 통상적인 1-부분 컬럼의 하부 또는 상부 섹션에 상응하는 2개의 부분으로 설계된 컬럼의 섹션을 나타낸다. 베이스 섹션은 예를 들어 섬프 탱크를 갖고, 상부 섹션은 예를 들어 상부 응축기를 갖는다. 따라서, 상부 섹션은 상응하는 응축기에 연결된 컬럼의 일부이고, 복귀 유동이 상응하는 컬럼에 공급된다. 하나의 조각으로 설계된 공지의 공기 분리 플랜트의 저압 컬럼에 있어서, 산소-풍부 액체 분획이 섬프에서 얻어지며, 이는 산소 생성물로서 인출될 수 있다. 따라서, 이는 또한 2개의 부분으로 설계된 저압 컬럼의 베이스 섹션의 하부 영역 또는 섬프에서 수행된다. 따라서, 상응하게 장착된다면, 공지된 공기 분리 플랜트의 1-부분 저압 컬럼의 상부에서 기체 질소 생성물 또는 소위 불순한 질소가 인출될 수 있다. 동일한 것이 2개의 부분으로 설계된 저압 컬럼의 상부 섹션의 상부 영역에 적용된다. 단일-부분 아르곤 컬럼의 상부에서(용어 "아르곤 컬럼"에 대해서는, 상기 설명 참조), 그리고 따라서 2-부분 아르곤 컬럼의 상부 섹션의 상부 영역에서, 단일-피스 아르곤 컬럼의 섬프로부터, 그리고 이에 따라 2-부분 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 하부 영역으로부터 미정제 아르곤 스트림 또는 아르곤 생성물 스트림이 인출되고, 발생하는 섬프 생성물은 저압 컬럼 내로 다시 공급된다.The terms "base section" and "top section" mean, in each case, the lower or upper section of a conventional one-part column, correspondingly divided and thus functional, especially with regard to the fractionation or flow occurring therein. It represents a section of the column designed into two corresponding parts. The base section has, for example, a sump tank and the upper section has, for example, an upper condenser. The upper section is therefore that part of the column connected to the corresponding condenser, and the return flow is supplied to the corresponding column. In the low-pressure columns of known air separation plants of one-piece design, an oxygen-enriched liquid fraction is obtained in the sump, which can be withdrawn as oxygen product. Accordingly, this is also carried out in the sump or lower area of the base section of the low pressure column, which is designed in two parts. Thus, if equipped accordingly, gaseous nitrogen product or so-called impure nitrogen can be withdrawn from the top of the one-part low pressure column of a known air separation plant. The same applies to the upper area of the upper section of the low pressure column, which is designed in two parts. From the top of a single-piece argon column (for the term “argon column”, see explanation above), and thus in the upper region of the upper section of a two-piece argon column, from the sump of a single-piece argon column, and thus 2 -A crude argon stream or argon product stream is withdrawn from the lower region of the base section of the partial argon column and the resulting sump product is fed back into the low pressure column.

본 발명의 맥락에서, 상부 섹션 및 베이스 섹션으로의 저압 컬럼의 분할은 특히 소위 산소 섹션 위에 수행된다. 해링의 문헌(상기 참조)에서 도 2.4A를 참조하여 설명된 바와 같이, 아르곤은 대기 중에 1 몰% 미만의 함량으로 함유되어 있지만, 이는 저압 컬럼에서 농도 프로파일에 강한 영향을 미친다. 따라서 전형적으로 30 내지 80개의 이론적 또는 실제적 플레이트를 포함하는 저압 컬럼의 최하측 정류 섹션에서의 분리는 산소와 아르곤 사이의 실질적인 2원 분리로서 간주될 수 있다. 이러한 정류 섹션은 언급된 산소 섹션이다. 미정제 아르곤 컬럼 내로 전달되는 가스에 대한 방출 지점에서 또는 본 발명에 따라 산소 섹션 위에서 수행되는 분할에서 단지 출발하여, 그 분리는 몇 개의 이론적 또는 실제적 플레이트 내에서 질소, 산소 및 아르곤의 3원 분리로 변화한다.In the context of the invention, the division of the low-pressure column into an upper section and a base section is carried out in particular above the so-called oxygen section. As explained with reference to Figure 2.4A in Haring's literature (supra), argon is present in the atmosphere in amounts of less than 1 mole %, but it has a strong influence on the concentration profile in the low pressure column. The separation in the lowermost rectification section of the low pressure column, which typically contains 30 to 80 theoretical or practical plates, can therefore be regarded as a true two-way separation between oxygen and argon. This rectification section is the oxygen section mentioned. Starting simply from the splitting carried out at the point of discharge for the gas passing into the crude argon column or above the oxygen section according to the invention, the separation is a three-way separation of nitrogen, oxygen and argon in several theoretical or practical plates. It changes.

본 명세서에서 용어 "정류 섹션"은, 정류를 수행하도록 구성되고 이러한 목적을 위해 설계된 정류 컬럼 또는 다중부분 정류 컬럼의 부분 컬럼 내의 임의의 섹션, 특히 분리 플레이트 또는 정렬되거나 무질서한 패킹과 같은 상응하는 물질 전달 구조를 갖는 것을 지칭한다. 특히, 유체 출구 또는 입구, 예를 들어 측면 출구가 정류 섹션들 사이에 제공될 수 있다. (기능적으로) 최하측 정류 영역 아래에서, 정류 컬럼의 "베이스"는 (기능적으로) 상부 정류 영역 위에, 그의 "상부"에 위치한다.As used herein, the term "rectification section" means any section within a subcolumn of a rectification column or multi-part rectification column designed for this purpose and configured to carry out rectification, in particular a corresponding mass transfer such as separator plates or ordered or disordered packing. It refers to having a structure. In particular, a fluid outlet or inlet, for example a side outlet, may be provided between the rectifying sections. Below (functionally) the lowermost rectifying region, the “base” of the rectifying column is located “on top” of the (functionally) upper rectifying region.

본 발명은 대체로 고압 컬럼, 저압 컬럼 및 아르곤 컬럼을 갖는 정류 컬럼 시스템뿐만 아니라 제1 콜드 박스, 제2 콜드 박스, 및 제3 콜드 박스를 갖는 콜드 박스 시스템을 갖는, 공기의 저온 분리를 위한 플랜트를 제안한다. 추가의 콜드 박스, 예를 들어 총 4개의 콜드 박스가 가능하며, 여기서 저압 컬럼은 적어도 베이스 섹션 및 상부 섹션으로 분할되고 주 열교환기 박스가 추가적으로 제공될 수 있다.The invention generally provides a plant for low-temperature separation of air, having a rectification column system with a high-pressure column, a low-pressure column and an argon column, as well as a cold box system with a first cold box, a second cold box and a third cold box. suggest. Additional cold boxes are possible, for example a total of four cold boxes, where the low pressure column is divided into at least a base section and an upper section and a main heat exchanger box can additionally be provided.

본 발명의 맥락에서, 저압 컬럼의 베이스 섹션 및 상부 섹션은 수평 평면 상으로의 저압 컬럼의 베이스 섹션의 직교 투영이 수평 평면 상으로의 저압 컬럼의 상부 섹션의 직교 투영과 교차하지 않도록 하는 방식으로 나란히 배열된다. 특히, 저압 컬럼의 베이스 섹션 및 상부 섹션을 교차하는 단면 평면이 존재한다.In the context of the invention, the base section and the top section of the low pressure column are side by side in such a way that the orthogonal projection of the base section of the low pressure column onto the horizontal plane does not intersect the orthogonal projection of the upper section of the low pressure column onto the horizontal plane. are arranged. In particular, there is a cross-sectional plane that intersects the base section and the top section of the low pressure column.

선택적으로, 본 발명의 맥락에서, 아르곤 컬럼은 마찬가지로 적어도 베이스 섹션 및 상부 섹션으로 분할될 수 있으며, 여기서 아르곤 컬럼의 베이스 섹션 및 상부 섹션은 언급된 수평 평면 상으로의 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 직교 투영이 수평 평면 상으로의 아르곤 컬럼의 상부 섹션의 직교 투영과 중첩되지 않도록 하는 방식으로 나란히 배열된다. 특히, 저압 컬럼의 베이스 섹션 및 상부 섹션을 교차하는 단면 평면이 존재한다.Optionally, in the context of the present invention, the argon column can likewise be divided into at least a base section and an upper section, wherein the base section and the upper section of the argon column are orthogonal projections of the base section of the argon column onto the mentioned horizontal plane. They are arranged side by side in such a way that they do not overlap with the orthogonal projection of the upper section of the argon column onto the horizontal plane. In particular, there is a cross-sectional plane that intersects the base section and the top section of the low pressure column.

이와 대조적으로, 본 발명의 맥락에서, 고압 컬럼은 수평 평면 상으로의 고압 컬럼의 직교 투영이 수평 평면 상으로의 저압 컬럼의 베이스 섹션의 직교 투영과 중첩되도록 저압 컬럼의 베이스 섹션 아래에 배열되고, 고압 컬럼 및 저압 컬럼의 베이스 섹션의 의 길이방향 축은 특히 공통 주축을 따라 놓이거나, 고압 컬럼 및 저압 컬럼의 베이스 섹션과 교차하는 수직 축이 존재한다.In contrast, in the context of the present invention, the high pressure column is arranged below the base section of the low pressure column such that the orthogonal projection of the high pressure column onto the horizontal plane overlaps the orthogonal projection of the base section of the low pressure column onto the horizontal plane, The longitudinal axes of the base sections of the high-pressure column and the low-pressure column lie in particular along a common major axis, or there is a vertical axis that intersects the base sections of the high-pressure column and the low-pressure column.

본 발명의 맥락에서, 고압 컬럼은 저압 컬럼의 베이스 섹션과 함께 제1 콜드 박스에 배열되고, 저압 컬럼의 상부 섹션은 제2 콜드 박스에 배열된다. 본 발명에 따르면, 아르곤 컬럼 또는 아르곤 컬럼의 하나 이상의 섹션은 제1 콜드 박스 및/또는 제2 콜드 박스에 있다. 대안적으로, 아르곤 컬럼 또는 아르곤 컬럼의 모든 부분은 제3 콜드 박스에 수용된다. 추가의 대안으로서, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션 및 상부 섹션을 위한 별개의 박스가 존재한다.In the context of the invention, the high-pressure column is arranged together with the base section of the low-pressure column in a first cold box, and the upper section of the low-pressure column is arranged in a second cold box. According to the invention, the argon column or one or more sections of the argon column are in the first cold box and/or the second cold box. Alternatively, the argon column or all portions of the argon column are contained in a third cold box. As a further alternative, there are separate boxes for the base and top sections of the argon column.

본 발명에 따라 제안된 배열은 특히 작은 수송 치수를 갖는 간단한 시공성(constructability)을 초래하고 가능한 최저 박스 높이(교회탑보다 높지 않거나 또는 공항 근처...)를 가능하게 한다. "저온 플랜트 부분"은 본 명세서에서 플랜트의 정규 작동 동안 저온, 특히 -50℃ 미만에서 작동되는 장치 또는 장치 부분을 의미하는 것으로 이해된다.The arrangement proposed according to the invention results in simple constructability with particularly small transport dimensions and enables the lowest possible box height (not higher than a church tower or near an airport...). “Cold plant part” is understood here to mean a device or device part that is operated at low temperatures, especially below -50° C. during the normal operation of the plant.

상응하게 세분된 아르곤 컬럼이 제공되는 본 발명의 일 실시 형태에서, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션은 특히 제1 콜드 박스에 배열될 수 있고, 아르곤 컬럼의 상부 섹션은 특히 제2 콜드 박스에 배열될 수 있거나 그 반대도 마찬가지이며, 즉 아르곤 컬럼의 베이스 섹션은 또한 제2 콜드 박스에 배열될 수 있고 아르곤 컬럼의 상부 섹션은 또한 제1 콜드 박스에 배열될 수 있다.In one embodiment of the invention, where a correspondingly subdivided argon column is provided, the base section of the argon column can be arranged in particular in the first cold box and the upper section of the argon column can be arranged in particular in the second cold box, or Vice versa, ie the base section of the argon column can also be arranged in the second cold box and the top section of the argon column can also be arranged in the first cold box.

언급된 바와 같이, 아르곤 컬럼은 미정제 아르곤 컬럼으로서 설계될 수 있으며, 이 경우에 특히 순수 아르곤 컬럼이 제공될 수 있다. 순수 아르곤 컬럼은 제1 콜드 박스 또는 제2 콜드 박스에, 특히 상응하는 실시 형태 또는 세부 부분(subdivision)의 경우에, 미정제 아르곤 컬럼으로서 설계된 아르곤 컬럼의 상부 섹션이 배열된 콜드 박스에 배열될 수 있다.As mentioned, the argon column can be designed as a crude argon column, in which case in particular a pure argon column can be provided. The pure argon column can be arranged in a first cold box or a second cold box, in particular in the case of a corresponding embodiment or subdivision, in a cold box in which the upper section of the argon column is arranged as a crude argon column. there is.

본 발명에서, 순수 산소 컬럼은 콜드 박스들 중 하나에, 즉 아르곤 컬럼 또는 아르곤 컬럼의 제1 섹션과 동일한 콜드 박스에 배열된다.In the present invention, the pure oxygen column is arranged in one of the cold boxes, i.e. in the same cold box as the argon column or the first section of the argon column.

순수 산소 컬럼 및 아르곤 컬럼 또는 아르곤 컬럼의 제1 섹션(예를 들어, 베이스 섹션)은 수평 평면 상으로의 순수 산소 컬럼 또는 순수 산소 컬럼의 상부 부분의 직교 투영이 수평 평면 상으로의 아르곤 컬럼 또는 제1 섹션의 직교 투영과 교차하지 않도록, 본 발명에 따라 사용되는 플랜트에 나란히 배열된다. 상부 부분은 순수 산소 컬럼의 섬프에 배열된 섬프 증발기가 차지하지 않은 순수 산소 컬럼의 부분일 수 있다. 그의 치수 설정으로 인해, 후자는 또한 순수 산소 컬럼의 상부 부분보다 단면이 상당히 더 큰 공간을 취할 수 있고, 선택적으로 (상부 부분의 중심축에 대해) 편심으로 배열될 수 있다. 이 경우에, 수평 평면 상으로의 섬프 증발기를 갖는 순수 산소 컬럼의 하부 부분의 직교 투영은 또한 수평 평면 상으로의 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 직교 투영과 부분적으로 중첩할 수 있다.The pure oxygen column and the argon column or the first section of the argon column (e.g., the base section) are such that the orthogonal projection of the upper portion of the pure oxygen column or pure oxygen column onto the horizontal plane is such that the argon column or first section of the argon column onto the horizontal plane is They are arranged side by side in the plant used according to the invention, so as not to intersect the orthogonal projection of the 1 section. The upper part may be that part of the pure oxygen column that is not occupied by a sump evaporator arranged in the sump of the pure oxygen column. Due to its dimensioning, the latter can also occupy a space significantly larger in cross section than the upper part of the pure oxygen column and can optionally be arranged eccentrically (with respect to the central axis of the upper part). In this case, the orthogonal projection of the lower part of the pure oxygen column with sump evaporator onto the horizontal plane may also partially overlap the orthogonal projection of the base section of the argon column onto the horizontal plane.

더욱이, 저압 컬럼의 상부 섹션 및 순수 산소 컬럼 또는 순수 산소 컬럼의 상부 섹션은 바람직하게는 적어도 수평 평면 상으로의 순수 산소 컬럼 또는 순수 산소 컬럼의 상부 섹션의 직교 투영이 수평 평면 상으로의 저압 컬럼의 상부 섹션 또는 아르곤 컬럼의 제1 섹션의 직교 투영과 중첩하지 않도록 하는 방식으로 나란히 배열된다.Moreover, the upper section of the low-pressure column and the pure oxygen column or the upper section of the pure oxygen column preferably have at least an orthogonal projection of the pure oxygen column or the upper section of the pure oxygen column onto the horizontal plane. They are arranged side by side in such a way that they do not overlap with the orthogonal projection of the upper section or the first section of the argon column.

다시 말해 이미 언급된 바와 같이, 상응하는 실시 형태에 존재하는 경우, 순수 산소 컬럼에는 추출 지점에서 아르곤 컬럼 또는 그의 베이스 섹션으로부터 제거되는 제1 전달 액체가 공급 지점에서 공급된다. 따라서, 인용된 컬럼 또는 컬럼 부분은 상응하는 추출 및 공급 지점을 구비한다. 언급된 바와 같이, 아르곤 컬럼 또는 그의 베이스 섹션으로부터의 추출 지점은 특히 정류 섹션 위에 있으며, 탄화수소를 방출하는 역할을 한다. 제1 전달 액체에 대한 추출 지점은 특히 아르곤 컬럼의 섬프 또는 아르곤 컬럼의 베이스 섹션 위의 1 내지 30개의 이론적 플레이트이다.In other words, as already mentioned, if present in the corresponding embodiment, the pure oxygen column is supplied at the feed point with a first delivery liquid, which is removed from the argon column or its base section at the extraction point. Accordingly, the cited columns or column sections have corresponding extraction and feed points. As mentioned, the extraction point from the argon column or its base section is in particular above the rectification section and serves to release the hydrocarbons. The extraction points for the first delivery liquid are in particular the sump of the argon column or 1 to 30 theoretical plates above the base section of the argon column.

따라서, 순수 산소 컬럼 내로 전달된 제1 전달 액체는 특히 산소 함량이 50 내지 95 몰%이고, 아르곤 함량이 10 내지 50 퍼센트이고, 질소 함량이 0.1 ppm 내지 500 ppm, 바람직하게는 0.1 ppm 내지 100 ppm이고, 산소보다 높은 비점을 갖는 다른 성분들의 함량이 0.01 ppb 내지 25 ppm이다.Accordingly, the first delivery liquid delivered into the pure oxygen column in particular has an oxygen content of 50 to 95 mole %, an argon content of 10 to 50 percent and a nitrogen content of 0.1 ppm to 500 ppm, preferably 0.1 ppm to 100 ppm. and the content of other components with a higher boiling point than oxygen is 0.01 ppb to 25 ppm.

순수 산소 컬럼 및 아르곤 컬럼 또는 그의 베이스 섹션은 유리하게는 아르곤 컬럼 또는 그의 베이스 섹션으로부터의 전달 액체에 대한 추출 지점이 측지적으로 순수 산소 컬럼 내로의 전달 액체에 대한 공급 지점 위에 있는 방식으로 배열된다. 이러한 방식으로, 전달 액체는, 특히 펌프를 사용하지 않고서 순수한 산소 컬럼 내로 흘러갈 수 있으며, 이는 한편으로는 상응하는 펌프에 대한 수고를 아끼고, 다른 한편으로는 상응하는 펌프에 의한 오염 가능성을 피한다. 순수 산소 컬럼 내로의 전달 유체의 공급 지점은 특히 순수 산소 컬럼의 최상측 정류 섹션 위에 있다.The pure oxygen column and the argon column or its base section are advantageously arranged in such a way that the extraction point for the delivery liquid from the argon column or its base section is geodetic above the feed point for the delivery liquid into the pure oxygen column. In this way, the delivery liquid can flow into the pure oxygen column, in particular without using a pump, which on the one hand saves the effort of the corresponding pump and on the other hand avoids the possibility of contamination by the corresponding pump. The feed point of the delivery fluid into the pure oxygen column is in particular above the uppermost rectification section of the pure oxygen column.

상응하게 분할된 아르곤 컬럼을 갖는 본 발명의 일 실시 형태에서, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션에는 아르곤 컬럼의 베이스 섹션에서 특히 최하측 정류 섹션 아래에 위치된 공급 지점에서 제2 전달 액체가 공급되고, 이러한 전달 액체는 저압 컬럼의 상부 섹션에서 특히 최하측 정류 섹션 아래에 위치된 추출 지점에서 저압 컬럼의 상부 섹션으로부터 배출된다는 것이 특히 규정된다. 따라서, 인용된 컬럼 또는 컬럼 부분은 상응하는 추출 및 공급 지점을 구비한다.In one embodiment of the invention with a correspondingly divided argon column, the base section of the argon column is supplied with a second delivery liquid at a feed point located in the base section of the argon column, in particular below the lowermost rectification section, this delivery It is particularly provided that the liquid is discharged from the upper section of the low-pressure column at an extraction point located in the upper section of the low-pressure column, in particular below the lowest rectifying section. Accordingly, the cited columns or column sections have corresponding extraction and feed points.

이러한 실시 형태에서, 저압 컬럼의 상부 섹션 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션은 저압 컬럼의 상부 섹션으로부터의 제2 전달 액체에 대한 추출 지점이 측지적으로 아르곤 컬럼의 베이스 섹션 내로의 추가의 전달 액체에 대한 공급 지점 위에 있도록 하는 방식으로 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 저압 컬럼의 베이스 섹션으로부터의 섬프 액체 및 상부 섹션으로부터의 섬프 액체는 아르곤 컬럼의 베이스 섹션에서 합쳐질 수 있고, 이상적으로는 중복 설계를 갖는, 단지 하나의 (즉, 공통) 펌프를 사용하여 저압 컬럼의 베이스 섹션으로 다시 공급될 수 있다.In this embodiment, the upper section of the low-pressure column and the base section of the argon column have an extraction point for the second delivery liquid from the upper section of the low-pressure column geodesically supplying additional delivery liquid into the base section of the argon column. It can be arranged in such a way that it is above a point. In this way, the sump liquid from the base section of the low pressure column and the sump liquid from the top section can be combined in the base section of the argon column, using only one (i.e. common) pump, ideally with a redundant design. This can be fed back to the base section of the low pressure column.

바람직하게는, 빈 섹션이 아르곤 컬럼 또는 그의 베이스 섹션에 배열된다. 빈 섹션은 컬럼의 쉘 내부에 위치하며 컬럼의 수직 하위 영역에 걸쳐 연장된다. 빈 섹션에는 물질 전달 요소가 없으므로 물질 전달에 영향을 미치지 않는다. 처음에는, 컬럼 쉘이 더 비용이 많이 들기 때문에, 그러한 섹션을 제공하는 것은 비생산적인 것으로 보인다. 그러나, 하나 이상의 전달 유체를 교환하는 맥락에서, 저압 컬럼의 상부 섹션의 물질 전달 영역을 상대적으로 높게(빈 섹션 위에) 배치하고 섬프를 상대적으로 낮게(빈 섹션 아래에) 배치하는 것이 본 발명에서 작동상 편리하다. 특히, 빈 섹션은 컬럼의 하부 영역에, 특히 컬럼 쉘의 하부 단부 바로 위에 배열된다.Preferably, the empty section is arranged in the argon column or its base section. The hollow section is located inside the shell of the column and extends across the vertical subarea of the column. The empty section has no mass transfer elements and therefore has no effect on mass transfer. At first glance, it seems counterproductive to provide such sections, since the column shell is more expensive. However, in the context of exchanging one or more transfer fluids, it is operative in the present invention to place the mass transfer area of the upper section of the low pressure column relatively high (above the empty section) and the sump relatively low (below the empty section). It's very convenient. In particular, the empty section is arranged in the lower region of the column, especially directly above the lower end of the column shell.

상응하는 시스템이 과냉각 열교환기를 갖는 경우, 이는 콜드 박스들 중 하나에 배열될 수 있다. 방금 설명된 실시 형태에서, 과냉각 열교환기는 특히 저압 컬럼의 상부 섹션 아래에 배열될 수 있다.If the corresponding system has a subcooling heat exchanger, this can be arranged in one of the cold boxes. In the embodiment just described, the subcooling heat exchanger can be arranged in particular under the upper section of the low pressure column.

따라서, 본 발명의 이러한 실시 형태에서, 저압 컬럼의 상부 섹션이 측지적으로 과냉각 열교환기 위에 배열되는 것이 특히 규정될 수 있다. 저압 컬럼의 상부 섹션의 섬프 액체가 아르곤 컬럼의 베이스 섹션으로부터 섬프 내로, 상응하는 정류 섹션 위로부터 순수 산소 컬럼 내로 배출될 수 있어야 한다면, 그것은 충분히 높게 위치되어야 한다. 이 경우에, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 섬프는 소위 "블랭크", 즉 빈 영역 또는 빈 섹션에 의해 하향으로 연장될 수 있어서, 상응하는 실시 형태에서, 액체가 저압 컬럼의 상부 섹션으로부터 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 섬프 내로 배출될 수 있도록 동시에 보장할 수 있다. 그 결과, 저압 컬럼은 가능한 한 낮게 배열될 수 있고, 저압 컬럼이 위치되는 콜드 박스의 박스 높이가 감소될 수 있다.Therefore, in this embodiment of the invention, it may be particularly provided that the upper section of the low pressure column is arranged geodically above the subcooling heat exchanger. If the sump liquid of the upper section of the low pressure column is to be able to drain from the base section of the argon column into the sump and from above the corresponding rectification section into the pure oxygen column, it must be positioned sufficiently high. In this case, the sump of the base section of the argon column may be extended downward by a so-called “blank”, i.e. an empty area or empty section, such that, in a corresponding embodiment, liquid flows from the upper section of the low-pressure column to the base of the argon column. At the same time, it can be ensured that it can be discharged into the sump of the section. As a result, the low-pressure column can be arranged as low as possible, and the box height of the cold box in which the low-pressure column is located can be reduced.

방금 언급된 실시 형태에 대안적으로, 저압 컬럼의 상부 섹션에는, 특히 저압 컬럼의 상부 섹션에서 최하측 정류 섹션 아래에 위치한 공급 지점에서, 특히 아르곤 컬럼의 베이스 섹션에서 최하측 정류 섹션 아래에 위치한 추출 지점에서 아르곤 컬럼의 베이스 섹션으로부터 제거된 제2 전달 액체가 공급되는 것이 또한 규정될 수 있다. 따라서, 인용된 컬럼 또는 컬럼 부분은 상응하는 추출 및 공급 지점을 구비한다. 이러한 실시 형태에서, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션 및 저압 컬럼의 상부 섹션은 아르곤 컬럼의 베이스 섹션으로부터의 추가의 전달 액체에 대한 추출 지점이 측지적으로 저압 컬럼의 상부 섹션 내로의 추가의 전달 액체에 대한 공급 지점 위에서 있도록 배열된다. 이러한 방식으로, 저압 컬럼 내의 섬프 액체 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 섬프 액체가 저압 컬럼의 상부 섹션에서 합쳐지고 단지 하나의 펌프에 의해 저압 컬럼의 베이스 섹션으로 복귀될 수 있다.Alternatively to the embodiment just mentioned, in the upper section of the low pressure column, in particular at a feed point located below the lowermost rectification section in the upper section of the low pressure column, in particular in the base section of the argon column, an extract located below the lowermost rectification section. It may also be stipulated that a second delivery liquid is supplied, at which point it is removed from the base section of the argon column. Accordingly, the cited columns or column sections have corresponding extraction and feed points. In this embodiment, the base section of the argon column and the upper section of the low-pressure column have an extraction point for additional delivery liquid from the base section of the argon column geotically supplying additional delivery liquid into the upper section of the low-pressure column. It is arranged so that it is above a point. In this way, the sump liquid in the low pressure column and the sump liquid in the base section of the argon column can be combined in the upper section of the low pressure column and returned to the base section of the low pressure column by only one pump.

과냉각 열교환기를 갖는 상응하는 시스템에서, 상기 열교환기는 방금 설명된 실시 형태에서 아르곤 컬럼의 베이스 섹션 아래에 특히 배열될 수 있다.In a corresponding system with a subcooling heat exchanger, this heat exchanger can in particular be arranged under the base section of the argon column in the embodiment just described.

특히, 저압 컬럼의 상부 섹션 및 아르곤 컬럼의 상부 섹션은, 수평 평면 상으로의 저압 컬럼의 상부 섹션의 직교 투영이 수평 평면 상으로의 아르곤 컬럼의 상부 섹션의 직교 투영과 중첩하지 않도록 하는 방식으로 나란히 배열되는 것이 규정될 수 있다. 이에 따라 저압 컬럼의 상부 섹션 및 아르곤 컬럼의 상부 섹션을 교차하는 단면 평면이 존재한다.In particular, the upper section of the low pressure column and the upper section of the argon column are side by side in such a way that the orthogonal projection of the upper section of the low pressure column onto the horizontal plane does not overlap the orthogonal projection of the upper section of the argon column onto the horizontal plane. Arrangement can be specified. There is thus a cross-sectional plane that intersects the upper section of the low pressure column and the upper section of the argon column.

본 발명의 맥락에서, 특히, 35 내지 50 미터, 특히 대략 43 미터의 콜드 박스 높이가 유지될 수 있다. 고압 컬럼은 특히 15 내지 30 미터, 특히 25.8 미터의 높이를 가질 수 있고, 저압 컬럼의 베이스 섹션은 특히 7 내지 20 미터, 예를 들어 14.8 미터의 높이를 가질 수 있다. 저압 컬럼의 베이스 섹션의 높이는 특히 주 응축기 및 그 안에 수용된 분리 장치의 높이 및 소위 산소 섹션의 높이로부터 한정되며, 둘 모두 특히 5 내지 14 미터, 예를 들어 7.4 미터이다. 직경은 특히 1.5 내지 4 미터, 예를 들어 대략 2.8 미터일 수 있다. 아르곤 컬럼의 베이스 섹션은 예를 들어 25 내지 45 미터, 특히 대략 39 미터의 높이를 갖는다.In the context of the invention, a cold box height of between 35 and 50 meters, in particular approximately 43 meters, can be maintained. The high-pressure column may in particular have a height of 15 to 30 meters, in particular 25.8 meters, and the base section of the low-pressure column may in particular have a height of 7 to 20 meters, for example 14.8 meters. The height of the base section of the low pressure column is defined in particular from the height of the main condenser and the separation device accommodated therein and from the height of the so-called oxygen section, both of which are in particular between 5 and 14 meters, for example 7.4 meters. The diameter may in particular be between 1.5 and 4 meters, for example approximately 2.8 meters. The base section of the argon column has a height of, for example, 25 to 45 meters, especially approximately 39 meters.

저압 컬럼의 상부 섹션은 특히 18 내지 30 미터, 예를 들어 23 미터의 높이(2.4 내지 3 미터, 예를 들어 약 2.6 미터의 직경) 또는 25 내지 30 미터, 예를 들어 약 27 미터의 높이(1.2 내지 4.0 미터, 예를 들어, 약 2.45 미터의 직경)를 갖는다. 치수는 특히 이용된 패킹 밀도에 따라 좌우된다. 아르곤 컬럼의 상부 섹션은 편리한 치수 설정을 가질 수 있다.The upper section of the low pressure column may in particular have a height of 18 to 30 meters, for example 23 meters (2.4 to 3 meters, for example about 2.6 meters in diameter) or 25 to 30 meters, for example about 27 meters in height (1.2 to 4.0 meters, for example, with a diameter of about 2.45 meters). The dimensions depend inter alia on the packing density used. The upper section of the argon column can have convenient dimension settings.

본 발명에 따른 제안된 배열 및 이의 실시 형태는, 이러한 배경(backdrop)에 대비한, 특히 소형 설계를 가능하게 한다.The proposed arrangement according to the invention and its embodiments enable a particularly compact design against this background.

공지된 시스템에서와 같이, 저압 컬럼의 베이스 섹션은 상호 열교환을 위해 응축기 증발기를 통해 고압 컬럼에 연결되고, 저압 컬럼의 베이스 섹션 및 고압 컬럼은 특히 공통 컬럼 쉘 또는 몇 개의 쉘-연결된 컬럼 쉘에, 특히 (저압 컬럼의 상부 섹션 없이) 공지된 린데(Linde) 이중 컬럼의 형태로 배열된다.As in known systems, the base section of the low-pressure column is connected to the high-pressure column via a condenser evaporator for mutual heat exchange, and the base section of the low-pressure column and the high-pressure column are connected in particular to a common column shell or to several shell-connected column shells, In particular it is arranged in the form of a known Linde double column (without the upper section of the low pressure column).

과냉각 열교환기는 특히, 직립하여 장착되는 경우, 최대 45 미터, 예를 들어 대략 8 미터의 수직 공간 요건을 가질 수 있다. 아르곤 컬럼의 상부 섹션이 상응하는 상부 응축기(미정제 아르곤 응축기)를 포함하는 경우, 이는 아르곤 컬럼의 베이스 섹션과 같이 전형적으로 30 내지 40 m의 높이를 갖는다. 과냉각 열교환기에 대한 전술한 배열 변형들은, 공간 절약 배열과 관련되기 때문에 특히 유리하다. 예를 들어 열교환기 박스 등에서, 과냉각 열교환기의 다른 배열 변형이 또한 유리할 수 있다.Subcooling heat exchangers, especially when mounted upright, may have vertical space requirements of up to 45 meters, for example approximately 8 metres. If the upper section of the argon column includes a corresponding upper condenser (crude argon condenser), this typically has a height of 30 to 40 m, as does the base section of the argon column. The above-described arrangement variants for the subcooling heat exchanger are particularly advantageous because they relate to a space-saving arrangement. Other arrangement variants of the subcooling heat exchanger may also be advantageous, for example in heat exchanger boxes.

(A) 순수 산소 컬럼은, 수평 평면 상으로의 순수 산소 컬럼의 적어도 상부 부분(이유 및 추가 설명에 대해, 상기 참조)의 직교 투영이 수평 평면 상으로의 고압 컬럼의 직교 투영 및 수평 평면 상으로의 저압 컬럼의 베이스 섹션의 직교 투영뿐만 아니라 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 직교 투영과 중첩하지 않도록, 제1 콜드 박스에서 고압 컬럼, 저압 컬럼의 베이스 섹션 및 (상응하는 세부 부분을 갖는) 아르곤 컬럼의 베이스 섹션 옆에 배열될 수 있다. 이에 의해 연결 파이프라인이 최소화된다.(A) A pure oxygen column is such that the orthogonal projection of at least the upper portion of the pure oxygen column (for reasons and further explanation, see above) onto the horizontal plane is the orthogonal projection of the high pressure column onto the horizontal plane and the orthogonal projection of the high pressure column onto the horizontal plane. The high pressure column, the base section of the low pressure column and the base of the argon column (with corresponding details) in the first cold box, so as not to overlap with the orthogonal projection of the base section of the low pressure column as well as the orthogonal projection of the base section of the argon column. Can be arranged next to sections. This minimizes the connection pipeline.

이러한 배열(A)을 그의 치수로 인해 더 이상 수송할 수 없는 경우, HDS가 LDS의 하부 부분과 함께 별개의 박스 내에 재배치될 수 있다. 이상적으로는, 저압 컬럼의 상부 부분은 아르곤 컬럼과 함께 제2 콜드 박스에 있다. 순수 산소 컬럼의 리보일러는 저압 컬럼의 섀도우에 위치하며 비대칭으로 배열될 수 있다. 아르곤 컬럼 또는 그의 섹션은 제3 콜드 박스에 배열된다. 여기에서 높이 배열이 중요하다.If this arrangement (A) can no longer be transported due to its dimensions, the HDS can be relocated together with the lower part of the LDS in a separate box. Ideally, the upper part of the low pressure column is in a second cold box together with the argon column. The reboiler of the pure oxygen column is located in the shadow of the low pressure column and can be arranged asymmetrically. The argon column or section thereof is arranged in the third cold box. Height arrangement is important here.

본 발명의 맥락에서, 아르곤 컬럼(이의 상응하는 세부 부분을 가짐)의 베이스 섹션은 특히 고비점 성분뿐만 아니라 다른 불순물을 분리하여, 특히 또한 농축을 피하기 위해 설정될 수 있다.In the context of the present invention, the base section of the argon column (with its corresponding details) can be set up to separate out high-boiling components as well as other impurities, in particular also to avoid concentration.

본 발명의 맥락에서, 특히 저압 컬럼의 상부 섹션의 하부 영역 및 (상응하는 분할을 갖는) 아르곤 컬럼의 베이스 섹션의 하부 영역은 펌프를 통해 저압 컬럼의 베이스 섹션의 상부 영역에 유체적으로 결합될 수 있다.In the context of the invention, in particular the lower region of the upper section of the low-pressure column and the lower region of the base section of the argon column (with corresponding divisions) can be fluidically coupled to the upper region of the base section of the low-pressure column via a pump. there is.

단지 설명을 위해, 본 발명에 따라 제안된 플랜트는 유리하게는 냉각된 압축 공기를 고압 컬럼에 공급하도록 구성된 수단, 고압 컬럼으로부터의 유체를 저압 컬럼에 공급하도록 구성된 수단, 및 저압 컬럼으로부터의 유체를 아르곤 컬럼에 공급하도록 구성된 수단을 갖는다는 것이 다시 언급되어야 한다.For purposes of explanation only, the plant proposed according to the invention advantageously comprises means configured to supply cooled compressed air to the high pressure column, means configured to supply fluid from the high pressure column to the low pressure column, and means configured to supply fluid from the low pressure column. It should be mentioned again that it has means adapted to supply argon to the column.

마지막으로, 본 발명은 또한 공기의 저온 분리 방법으로 확장되며; 그의 특징에 대해서는, 상응하는 독립 청구항을 명백히 참조한다. 특히, 상이한 실시 형태들에서 앞서 설명된 것과 같은 방법에서 플랜트가 사용된다. 제안된 방법 및 가능한 실시 형태의 특징 및 이점에 대해서는, 본 발명에 따른 플랜트에 관한 설명을 명백히 참조한다.Finally, the invention also extends to methods for low-temperature separation of air; For their features, explicit reference is made to the corresponding independent claims. In particular, the plant is used in the same manner as previously described in different embodiments. For the features and advantages of the proposed method and possible embodiments, explicit reference is made to the description of the plant according to the invention.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명되며, 첨부 도면은 본 발명의 실시 형태 및 본 발명에 따르지 않는 실시 형태를 예시한다.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, which illustrate embodiments of the invention and embodiments not in accordance with the invention.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 기초할 수 있는 공기의 저온 분리를 위한 플랜트를 단순화된 공정 흐름도의 형태로 예시한다.
도 2는 공기의 저온 분리를 위해 본 발명의 실시 형태에 따라 설계된 플랜트의 구성요소의 배열을 측면도 및 단순화된 표현으로 예시한다.
도 3은 공기의 저온 분리를 위해 본 발명의 실시 형태에 따라 설계된 플랜트의 구성요소의 배열을 평면도 및 단순화된 표현으로 예시한다.
도 4는 빈 섹션이 사용된, 도 2의 변형을 도시한다.
공기의 저온 분리를 위한 플랜트(이하, "공기 분리 플랜트"로도 지칭됨)의 구성요소가 후술되는 경우, 상응하는 설명은 그에 의해 수행되는 방법에 또한 적용되며 그 반대도 마찬가지이다.
1 illustrates, in the form of a simplified process flow diagram, a plant for low-temperature separation of air that may be based on an embodiment of the invention.
Figure 2 illustrates, in side view and in a simplified representation, the arrangement of components of a plant designed according to an embodiment of the invention for low-temperature separation of air.
Figure 3 illustrates, in plan view and simplified representation, the arrangement of components of a plant designed according to an embodiment of the invention for low-temperature separation of air.
Figure 4 shows a variation of Figure 2, where an empty section is used.
Where components of a plant for low-temperature separation of air (hereinafter also referred to as “air separation plant”) are described below, the corresponding description also applies to the method carried out by it and vice versa.

도 1은 아르곤 생성물 및 순수 산소 생성물을 수득하도록 설정된 공기 분리 플랜트를 개략적으로 도시하며 전체적으로 100으로 표시된다.Figure 1 schematically shows an air separation plant set up to obtain an argon product and a pure oxygen product, denoted throughout as 100.

공기 분리 플랜트(100)는 고압 컬럼(11), 베이스 섹션(12) 및 상부 섹션(13)으로 분할되는 저압 컬럼, 베이스 섹션(14) 및 상부 섹션(15)으로 또한 분할되는 (미정제) 아르곤 컬럼, 및 순수 아르곤 컬럼(20)을 포함하는 정류 컬럼 시스템(10)을 갖는다. 순수 산소 컬럼은 18로 표기된다. 1로 표기된 블록은 공급 공기의 압축, 정제 및 냉각을 위한 예시된 유형의 공기 분리 플랜트에 존재하는 통상적인 구성요소, 특히 또한 공지된 유형의 주 열교환기를 포함한다. 과냉각 열교환기는 17로 표기된다.The air separation plant (100) consists of a high pressure column (11), a low pressure column divided into a base section (12) and an upper section (13), and (crude) argon also divided into a base section (14) and an upper section (15). column, and a rectification column system (10) comprising a pure argon column (20). The pure oxygen column is labeled 18. The block marked with 1 comprises the customary components present in air separation plants of the exemplified type for compression, purification and cooling of feed air, in particular a main heat exchanger of a type also known. The subcooling heat exchanger is denoted as 17.

저압 컬럼의 베이스 섹션(12) 및 상부 섹션(13) 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14) 및 상부 섹션(15)은 서로 구조적으로 분리되고, 상기에 설명된 의미에서 서로 옆에 배열된다. 저압 컬럼의 베이스 섹션(12) 및 상부 섹션(13)은 이중 컬럼의 통상적인 저압 컬럼에 기능적으로 상응한다. 따라서, 고압 컬럼(11) 및 저압 컬럼의 베이스 섹션(12) 및 상부 섹션(13)은, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14) 및 상부 섹션(15) 및 순수 아르곤 컬럼(20)으로 이루어진 아르곤 시스템이 연결된, 그 자체로 알려진 유형의 질소-산소 분리용 정류 컬럼 시스템을 형성한다.The base section 12 and top section 13 of the low pressure column and the base section 14 and top section 15 of the argon column are structurally separate from each other and arranged next to each other in the sense described above. The base section 12 and the top section 13 of the low-pressure column functionally correspond to a conventional low-pressure column of a double column. Accordingly, the base section 12 and top section 13 of the high pressure column 11 and the low pressure column are an argon system consisting of the base section 14 and top section 15 of the argon column and the pure argon column 20. connected, forming a rectification column system for nitrogen-oxygen separation of a type known per se.

도시된 예시적인 실시 형태에서, 2가지 재료 유동(a, b) 형태의 냉각되고 압축된 공급 공기가 고압 컬럼(11) 또는 저압 컬럼의 상부 섹션(13) 내로 공급된다. 공기 분리 플랜트(100)는 내부 압축을 위해 설계될 수 있고, 본 명세서에 도시된 프레임에서 원하는 대로 설계될 수 있다. 추가로 압축된 공급 공기는 순수 산소 컬럼(18)의, 별도로 표기되지 않은, 섬프 증발기를 통해 재료 흐름(c)의 형태로 전달되고, 적어도 부분적으로 응축되고, 이어서 마찬가지로, 저압 컬럼의 상부 섹션(13) 내로 공급된다. 컬럼 배열 내로의 공기 공급의 특정 유형은 본 발명에 필수적인 것은 아니며, 임의의 원하는 방식(질식 유동(choked flow) 유무, 저압 컬럼 또는 그의 상부 섹션(13) 내로의 공기 공급 유무 등)으로 설계될 수 있다. 이는 또한 저온 생성을 위한 터빈의 제공에 적용되며, 이는 제공되거나 제공되지 않을 수 있다.In the exemplary embodiment shown, cooled, compressed feed air in the form of two material flows (a, b) is supplied into the upper section 13 of the high pressure column 11 or the low pressure column. Air separation plant 100 may be designed for internal compression and may be designed as desired in the frame shown herein. The additionally compressed feed air is passed in the form of a material stream (c) through a sump evaporator, not otherwise indicated, of the pure oxygen column 18 and is at least partially condensed, and then likewise in the upper section of the low pressure column ( 13) It is supplied internally. The specific type of air supply into the column arrangement is not essential to the invention and can be designed in any desired manner (with or without choked flow, with or without air supply into the low pressure column or its upper section 13, etc.). there is. This also applies to the provision of turbines for low temperature generation, which may or may not be provided.

고압 컬럼(11) 및 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)은 응축기 증발기(19), 소위 주 응축기를 통해 연결되어 열을 교환하며 구조 단위로서 설계된다. 그러나, 원칙적으로 본 발명은 고압 컬럼(11) 및 저압 컬럼(또는 이의 베이스 섹션(12))이 서로 별도로 배열되고 별도의 응축기 증발기(19)를 갖는, 즉 컬럼 내에 통합되지 않은 시스템에서 또한 사용될 수 있다.The base section 12 of the high-pressure column 11 and the low-pressure column are connected via a condenser-evaporator 19, the so-called main condenser, to exchange heat and are designed as a structural unit. However, in principle the invention can also be used in systems where the high pressure column 11 and the low pressure column (or its base section 12) are arranged separately from each other and have a separate condenser evaporator 19, i.e. not integrated within the column. there is.

공기 분리 플랜트(100)의 작동은 도 1에 따른 표현으로부터 직접적으로 명백하다. 따라서, 처음에 인용된 기술 문헌을 참조한다.The operation of the air separation plant 100 is directly apparent from the representation according to FIG. 1 . Accordingly, reference is made to the technical literature cited initially.

특히, 저압 컬럼의 베이스 섹션(12) 및 상부 섹션(13)은, 이 경우에 헤드 가스가 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 상부 영역으로부터 재료 유동(e)의 형태로 저압 컬럼의 상부 섹션(13)의 하부 영역으로 전달된다는 점에서 서로 유체적으로 결합된다. 도 2를 참조하여 또한 설명된 바와 같이, 도시된 예에서 저압 컬럼의 상부 섹션(13) 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 배열은, 재료 유동(f) 형태의 섬프 액체가 저압 컬럼의 상부 섹션(13)의 하부 영역으로부터 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 하부 영역으로 흘러갈 수 있도록 하며, 상부 가스의 추가 부분이 또한 재료 유동(g)의 형태로 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 상부 영역으로부터 공급된다. 이러한 방식으로, 섬프 액체가 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 섬프에서 저압 컬럼의 상부 섹션(13) 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)으로부터 수집되고 공통 펌프(110)에 의해 재료 흐름(h)의 형태로 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 상부 영역 내로 다시 펌핑될 수 있다. 언급된 바와 같이, 역배열이 또한 가능하다.In particular, the base section 12 and the upper section 13 of the low-pressure column are configured such that in this case the head gas flows from the upper region of the base section 12 of the low-pressure column to the upper section of the low-pressure column in the form of a material flow e. They are fluidly coupled to each other in that they are delivered to the lower area of 13). As also explained with reference to Figure 2, the arrangement of the upper section 13 of the low pressure column and the base section 14 of the argon column in the example shown is such that the sump liquid in the form of material flow f flows to the upper section of the low pressure column. allowing to flow from the lower region of the section 13 to the lower region of the base section 14 of the argon column, and an additional part of the upper gas also flows into the base section 12 of the low pressure column in the form of material flow g. supplied from the upper region. In this way, the sump liquid is collected from the upper section 13 of the low pressure column and the base section 14 of the argon column in the sump of the base section 14 of the argon column and the material flow h by means of a common pump 110. It can be pumped back into the upper region of the base section 12 of the low pressure column in the form of. As mentioned, a reverse arrangement is also possible.

아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 상부 가스는 아르곤 컬럼의 상부 섹션(15)의 하부 영역 내로 전달되고, 이에 따라 액체가 펌프(120)에 의해 다시 펌핑된다. 순수 아르곤 컬럼(20)의 통합은 당업계에서 일상적인 것에 실질적으로 상응할 수 있다. 따라서, 베이스 섹션(14) 및 상부 섹션(15)으로 이루어진 아르곤 컬럼은 저압 컬럼 또는 그의 베이스 섹션(12) 및 상부 섹션(13)에 병렬로 유체적으로 연결되어, 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 상부 영역으로부터의 상응하는 상부 가스가 또한 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 하부 영역 내로 전달되고, 섬프 액체가 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 하부 영역으로부터 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 상부 영역 내로 복귀된다. 특히, 저압 컬럼의 상부 섹션(13)의 하부 영역으로부터 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 상부 영역 내로 섬프 액체를 복귀시키는 데 또한 사용되는 동일한 펌프가 사용된다.The upper gas of the base section 14 of the argon column is passed into the lower region of the upper section 15 of the argon column, whereby the liquid is pumped back by the pump 120. The integration of a pure argon column 20 can substantially correspond to what is routine in the art. Accordingly, the argon column consisting of the base section 14 and the top section 15 is fluidly connected in parallel to the low pressure column or its base section 12 and top section 13, so that the base section 12 of the low pressure column The corresponding upper gas from the upper region is also delivered into the lower region of the base section 14 of the argon column, and the sump liquid is transferred from the lower region of the base section 14 of the argon column to the lower region of the base section 12 of the low pressure column. returns to the upper area. In particular, the same pump is used which is also used to return the sump liquid from the lower region of the upper section 13 of the low pressure column into the upper region of the base section 12 of the low pressure column.

또한, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14) 및 상부 섹션(15)은, 상부 가스가 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 상부 영역으로부터 아르곤 컬럼의 상부 섹션(15)의 하부 영역 내로 전달되고, (추가의) 펌프에 의해, 섬프 액체가 아르곤 컬럼의 상부 섹션(15)의 하부 영역으로부터 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 상부 영역 내로 재순환된다는 점에서 서로 유체적으로 결합된다.In addition, the base section 14 and the upper section 15 of the argon column allow the upper gas to pass from the upper region of the base section 14 of the argon column into the lower region of the upper section 15 of the argon column, (additional of) are fluidically coupled to each other in that by means of the pump the sump liquid is recycled from the lower region of the upper section 15 of the argon column into the upper region of the base section 14 of the argon column.

여기서 순수 산소 컬럼(18)에는, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)으로부터 추출 지점(14a)에서 제거된 재료 유동(t) 형태의 전달 액체가 공급 지점(18a)에서 공급된다. 순수 산소 컬럼(18) 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)은 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)으로부터의 전달 액체에 대한 추출 지점(14a)이 측지적으로 순수 산소 컬럼(18) 내로의 전달 액체에 대한 공급 지점(18a) 위에 있도록 하는 방식으로 배열되며, 그 결과 전달 액체가 펌프 없이 순수 산소 컬럼(18) 내로 전달될 수 있다.Here the pure oxygen column 18 is supplied at a feed point 18a with a delivery liquid in the form of a material flow t removed from the base section 14 of the argon column at the extraction point 14a. The base section 14 of the pure oxygen column 18 and the argon column are such that the extraction point 14a for the delivery liquid from the base section 14 of the argon column is geodetic to the delivery liquid into the pure oxygen column 18. It is arranged in such a way that it is above the feed point 18a for the column, so that the delivery liquid can be delivered into the pure oxygen column 18 without a pump.

아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)에는, 저압 컬럼의 상부 섹션(13)으로부터 추출 지점(13b)에서 제거된, 이미 언급된 재료 유동(f)의 형태의 추가 전달 액체가 공급 지점(14b)에서 더 공급되며, 본 명세서에 예시된 예에서 저압 컬럼의 상부 섹션(13) 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)은, 저압 컬럼의 상부 섹션(13)으로부터의 추가의 전달 액체에 대한 추출 지점(13b)이 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14) 내로의 추가의 전달 액체에 대한 공급 지점(14b) 위에 있도록 하는 방식으로 배열된다.In the base section 14 of the argon column, additional delivery liquid in the form of the already mentioned material flow f, removed at the extraction point 13b from the upper section 13 of the low pressure column, is added at the feed point 14b. supplied, in the example illustrated herein the upper section 13 of the low pressure column and the base section 14 of the argon column provide an extraction point 13b for further transfer liquid from the upper section 13 of the low pressure column. It is arranged in such a way that it is above the supply point 14b for further delivery liquid into the base section 14 of the argon column.

공기 분리 플랜트(100)의 구성요소들을 콜드 박스에 통합하는 것이 도 2에 단순화된 측면도의 형태로 예시되며, 여기서 공기 분리 플랜트(100)의 구성요소들은 도 1과 관련하여 상기에 설명된 것과 동일한 참조 부호로 표시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이들은 측면도로 도시되지만 훨씬 더 크게 단순화된다. 유체 연결부는 도시되지 않지만, 도 1에 따른 표현에 상응하여 명백하다. 하기에 설명되는 바와 같이, 공기 분리 플랜트(100)의 구성요소들을 수용하며 이들을 단열시키는 2개의 콜드 박스(110, 120)가 예시된다.The integration of the components of the air separation plant 100 into a cold box is illustrated in the form of a simplified side view in Figure 2, where the components of the air separation plant 100 are identical to those described above with respect to Figure 1. Indicated by reference signs. As shown in Figure 1, these are shown in side view but simplified to a much greater extent. The fluid connections are not shown, but are obvious correspondingly to the representation according to FIG. 1 . As described below, two cold boxes 110, 120 are illustrated that house and insulate the components of the air separation plant 100.

저압 컬럼의 베이스 섹션(12) 및 상부 섹션(13)은, 이 경우에 수평 평면(H) 상으로의 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 직교 투영이 수평 평면(H) 상으로의 저압 컬럼의 상부 섹션(13)의 직교 투영과 중첩하지 않도록 하는 방식으로 서로 옆에 배열되고, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14) 및 상부 섹션(15)은 마찬가지로 수평 평면(H) 상으로의 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 직교 투영이 수평 평면(H) 상으로의 아르곤 컬럼의 상부 섹션(15)의 직교 투영과 중첩하지 않도록 하는 방식으로 나란히 배열된다.The base section 12 and the upper section 13 of the low pressure column are in this case such that the orthogonal projection of the base section 12 of the low pressure column onto the horizontal plane H is of the low pressure column onto the horizontal plane H. Arranged next to each other in such a way that they do not overlap the orthogonal projection of the upper section 13, the base section 14 and the upper section 15 of the argon column are likewise the base section of the argon column on the horizontal plane H. They are arranged side by side in such a way that the orthogonal projection of (14) does not overlap with the orthogonal projection of the upper section (15) of the argon column onto the horizontal plane (H).

대조적으로, 고압 컬럼(11)은 수평 평면(H) 상으로의 고압 컬럼(11)의 직교 투영이 수평 평면(H) 상으로의 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 직교 투영과 중첩하도록 저압 컬럼의 베이스 섹션(12) 아래에 배열된다.In contrast, the high pressure column 11 is a low pressure column such that the orthogonal projection of the high pressure column 11 onto the horizontal plane H overlaps the orthogonal projection of the base section 12 of the low pressure column onto the horizontal plane H. It is arranged below the base section 12 of.

순수 산소 컬럼(18) 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)은 수평 평면(H) 상으로의 순수 산소 컬럼(18)의 적어도 하나의 상부 부분(상기에 추가로 설명됨)의 직교 투영이 수평 평면(H) 상으로의 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 직교 투영과 중첩하지 않도록 나란히 배열된다.The base section 14 of the pure oxygen column 18 and the argon column is such that an orthogonal projection of at least one upper portion of the pure oxygen column 18 (described further above) onto the horizontal plane H is the horizontal plane H. (H) are arranged side by side so as not to overlap with the orthogonal projection of the base section 14 of the argon column onto the image.

또한, 공기 분리 플랜트(100)에서, 저압 컬럼의 상부 섹션(13) 및 아르곤 컬럼의 상부 섹션(15)은, 수평 평면(H) 상으로의 저압 컬럼의 상부 섹션(13)의 직교 투영이 수평 평면(H) 상으로의 아르곤 컬럼의 상부 섹션(15)의 직교 투영과 중첩하도록 하는 방식으로 나란히 배열된다.Additionally, in the air separation plant 100, the upper section 13 of the low-pressure column and the upper section 15 of the argon column are such that the orthogonal projection of the upper section 13 of the low-pressure column onto the horizontal plane H is horizontal. They are arranged side by side in such a way as to overlap the orthogonal projection of the upper section 15 of the argon column onto the plane H.

고압 컬럼(11), 저압 컬럼의 베이스 섹션(12) 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14) 및 순수 산소 컬럼(18)은 제1 콜드 박스(110)에 배열되고, 저압 컬럼의 상부 섹션(13) 및 아르곤 컬럼의 상부 섹션(15)은 순수 아르곤 컬럼(20)과 마찬가지로 제2 콜드 박스(120)에 배열된다. 이는 본 발명에 따른 상응하는 실시 형태의 이점을 초래한다.The high-pressure column 11, the base section 12 of the low-pressure column and the base section 14 of the argon column and the pure oxygen column 18 are arranged in the first cold box 110, and the upper section 13 of the low-pressure column and the upper section 15 of the argon column is arranged in the second cold box 120 as well as the pure argon column 20. This leads to the advantages of the corresponding embodiments according to the invention.

본 명세서에 점선으로 예시된 바와 같이, 과냉각 열교환기(17)는, 특히 수평 평면(H) 상으로의 과냉각 열교환기(17)의 직교 투영이 특히 이러한 수평 평면(H) 상으로 저압 컬럼의 상부 섹션(13)의 직교 투영과 중첩하도록, 제2 콜드 박스(120)에서 저압 컬럼의 상부 섹션(13) 아래에 배열될 수 있다.As illustrated herein by the dotted line, the subcooling heat exchanger 17 is formed, in particular, by an orthogonal projection of the subcooling heat exchanger 17 onto a horizontal plane H, especially at the top of the low pressure column onto this horizontal plane H. It may be arranged below the upper section 13 of the low pressure column in the second cold box 120 so as to overlap the orthogonal projection of the section 13 .

설명된 바와 같이, 저압 컬럼의 상부 섹션(13)은 아르곤 컬럼의 상부 섹션(15)보다 낮은 패킹 밀도로 설계될 수 있고, 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)은 메탄을 분리하도록 구성될 수 있다. 상기에 설명되고 도 1에 상세히 설명된 바와 같이, 여기에서도, 저압 컬럼의 상부 섹션(13)의 하부 영역 및 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 하부 영역은 또한 (공통) 펌프를 통해 저압 컬럼의 베이스 섹션(12)의 상부 영역에 유체적으로 결합될 수 있다.As described, the top section 13 of the low pressure column can be designed with a lower packing density than the top section 15 of the argon column, and the base section 14 of the argon column can be configured to separate methane. As explained above and in detail in Figure 1, here too the lower region of the upper section 13 of the low-pressure column and the lower region of the base section 14 of the argon column are also supplied to the low-pressure column via a (common) pump. It may be fluidly coupled to the upper region of the base section 12.

도 3은 도 2에 도시된 구성요소들을 평면도로 도시하며, 여기서 수평 평면(H)은 종이 평면에 평행하게 놓이고, 추가 세부사항에 대해서는 도 2와 관련된 설명을 명시적으로 참조한다.Figure 3 shows the components shown in Figure 2 in plan view, where the horizontal plane H lies parallel to the paper plane, with explicit reference to the description associated with Figure 2 for further details.

도 4는 아르곤 컬럼의 베이스 섹션(14)의 빈 섹션(14a)을 제외하고는 도 2에 상응한다. 컬럼 쉘은 컬럼의 전체 길이에 걸쳐 중단 없이 연장된다(즉, 점선으로 도시된 빈 섹션(14a)을 포함함). 단지 빈 영역(14a) 위에만 구조화된 패킹과 같은 물질 전달 요소가 설치된다. 액체는 물질 전달 요소의 하부 단부로부터 빈 섹션을 통해 빈 섹션(14a)의 하부 단부에 있는 컬럼 섬프 내로 떨어진다.Figure 4 corresponds to Figure 2 except for the empty section 14a of the base section 14 of the argon column. The column shell extends uninterrupted over the entire length of the column (i.e. including the empty section 14a shown in dashed lines). Only on the empty area 14a is a mass transfer element such as structured packing installed. Liquid falls from the lower end of the mass transfer element through the empty section into the column sump at the lower end of empty section 14a.

Claims (12)

공기의 저온 분리를 위한 플랜트(100)로서,
- 고압 컬럼(11), 저압 컬럼(12, 13), 아르곤 컬럼(14, 15) 및 순수 산소 컬럼(18)을 갖는 정류 컬럼 시스템(10)과, 콜드 박스 시스템(20)을 갖고,
- 상기 순수 산소 컬럼(18) 및 상기 아르곤 컬럼 또는 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 베이스 섹션(14)은 수평 평면(H) 상으로의 상기 순수 산소 컬럼(18)의 적어도 하나의 상부 부분의 직교 투영이 상기 수평 평면(H) 상으로의 상기 아르곤 컬럼(14, 15) 또는 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14)의 직교 투영과 중첩하지 않도록 나란히 배열되고,
- 상기 순수 산소 컬럼(18)은 제1 전달 액체에 대한 공급 지점(18a)을 갖고 상기 아르곤 컬럼(14, 15) 또는 상기 아르곤 컬럼 (14, 15)의 상기 베이스 섹션(14)은 상기 제1 전달 액체에 대한 추출 지점(14a)을 갖고, 상기 순수 산소 컬럼(18) 및 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션은 상기 제1 전달 액체에 대한 상기 추출 지점(14a)이 측지적으로 상기 제1 전달 액체에 대한 상기 공급 지점(18a) 위에 있도록 배열되는, 상기 플랜트(100)에 있어서,
- 상기 저압 컬럼(12, 13)은 적어도 베이스 섹션(12) 및 상부 섹션(13)으로 분할되고,
- 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 베이스 섹션(12) 및 상기 상부 섹션(13)은 상기 수평 평면(H) 상으로의 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 베이스 섹션(12)의 직교 투영이 상기 수평 평면(H) 상으로의 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 상부 섹션(13)의 직교 투영과 교차하지 않도록 하는 방식으로 서로 옆에 배열되고,
- 상기 고압 컬럼(11)은 상기 수평 평면(H) 상으로의 상기 고압 컬럼(11)의 직교 투영이 상기 수평 평면(H) 상으로의 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 베이스 섹션(12)의 직교 투영과 교차하도록 하는 방식으로 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 베이스 섹션(12) 아래에 배열되고,
- 상기 순수 산소 컬럼(18) 및 상기 아르곤 컬럼(14, 15) 또는 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14)은 상기 수평 평면(H) 상으로의 상기 순수 산소 컬럼(18)의 적어도 하나의 상부 부분의 직교 투영이 상기 수평 평면(H) 상으로의 상기 아르곤 컬럼(14, 15) 또는 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14)의 직교 투영과 중첩하지 않도록 나란히 배열되고,
- 상기 콜드 박스(cold box) 시스템은 제1 콜드 박스(110), 제2 콜드 박스(120) 및 제3 콜드 박스(130)를 갖고,
- 상기 고압 컬럼(11)은 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 베이스 섹션(12)과 함께 상기 제1 콜드 박스(110)에 배열되고,
- 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 상부 섹션(13)은 상기 제2 콜드 박스(120)에 배열되고,
- 상기 아르곤 컬럼(14, 15) 또는 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 하나 이상의 섹션은 상기 제3 콜드 박스(130)에 배열되고,
- 상기 순수 산소 컬럼(18)은 상기 제2 콜드 박스에 배열되는 것을 특징으로 하는, 플랜트(100).
A plant (100) for low-temperature separation of air, comprising:
- a rectification column system (10) with a high pressure column (11), a low pressure column (12, 13), an argon column (14, 15) and a pure oxygen column (18), and a cold box system (20),
- the pure oxygen column (18) and the argon column or the base section (14) of the argon column (14, 15) of the at least one upper part of the pure oxygen column (18) on the horizontal plane (H). arranged side by side so that the orthogonal projection does not overlap with the orthogonal projection of the argon column (14, 15) or the base section (14) of the argon column (14, 15) onto the horizontal plane (H),
- the pure oxygen column (18) has a feed point (18a) for the first delivery liquid and the argon column (14, 15) or the base section (14) of the argon column (14, 15) has a feed point (18a) for the first delivery liquid. Having an extraction point 14a for the delivery liquid, the base sections of the pure oxygen column 18 and the argon columns 14, 15 are positioned such that the extraction point 14a for the first delivery liquid is geodetic. 1. A plant (100) arranged to be above the supply point (18a) for the first delivery liquid,
- the low pressure columns (12, 13) are divided into at least a base section (12) and an upper section (13),
- the base section 12 and the upper section 13 of the low pressure columns 12, 13 are orthogonal to the base section 12 of the low pressure columns 12, 13 on the horizontal plane H. arranged next to each other in such a way that the projection does not intersect the orthogonal projection of the upper section (13) of the low pressure column (12, 13) onto the horizontal plane (H),
- the high-pressure column (11) is such that the orthogonal projection of the high-pressure column (11) onto the horizontal plane (H) is such that the base section (12) of the low-pressure column (12, 13) onto the horizontal plane (H) arranged below the base section (12) of the low pressure column (12, 13) in such a way that it intersects the orthogonal projection of
- the pure oxygen column (18) and the argon column (14, 15) or the base section (14) of the argon column (14, 15) extends the pure oxygen column (18) onto the horizontal plane (H). so that the orthogonal projection of at least one upper part of does not overlap with the orthogonal projection of the argon column (14, 15) or the base section (14) of the argon column (14, 15) onto the horizontal plane (H). arranged side by side,
- The cold box system has a first cold box 110, a second cold box 120 and a third cold box 130,
- the high pressure column (11) is arranged in the first cold box (110) together with the base section (12) of the low pressure columns (12, 13),
- the upper section (13) of the low pressure column (12, 13) is arranged in the second cold box (120),
- the argon column (14, 15) or one or more sections of the argon column (14, 15) are arranged in the third cold box (130),
- Plant (100), characterized in that the pure oxygen column (18) is arranged in the second cold box.
제1항에 있어서, 상기 아르곤 컬럼(14, 15)은 적어도 베이스 섹션(14) 및 상부 섹션(15)으로 분할되고, 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14) 및 상기 상부 섹션(15)은 상기 수평 평면(H) 상으로의 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14)의 직교 투영이 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 상부 섹션(15)의 직교 투영과 교차하지 않도록 하는 방식으로 서로 옆에 배열되는, 플랜트(100).2. The method according to claim 1, wherein the argon column (14, 15) is divided into at least a base section (14) and an upper section (15), the base section (14) and the upper section of the argon column (14, 15) (15) is such that the orthogonal projection of the base section 14 of the argon column 14, 15 onto the horizontal plane H is the orthogonal projection of the upper section 15 of the argon column 14, 15. Plants 100, arranged next to each other in such a way that they do not intersect. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 아르곤 컬럼(14, 15)은 미정제(crude) 아르곤 컬럼으로서 설계되며 추가로 순수 아르곤 컬럼(20)이 제공되고, 상기 순수 아르곤 컬럼(20)은 상기 제1 콜드 박스(110) 또는 상기 제2 콜드 박스(120)에, 특히 미정제 아르곤 컬럼으로서 설계된 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 상부 섹션(15)이 배열되는 상기 콜드 박스에 배열되는, 플랜트(100).The method according to claim 1 or 2, wherein the argon columns (14, 15) are designed as crude argon columns and are further provided with a pure argon column (20), wherein the pure argon column (20) is arranged in a first cold box (110) or in a second cold box (120), in which the upper section (15) of the argon column (14, 15), especially designed as a crude argon column, is arranged, Plant (100). 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전달 액체에 대한 상기 추출 지점(14a)은 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션의 섬프 위에 있는 1 내지 30개의 이론적 플레이트인, 플랜트(100).4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the extraction points (14a) for the first delivery liquid comprise 1 to 30 theoretical plates above the sump of the base section of the argon column (14, 15). Phosphorus, plant (100). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14)은 제2 전달 액체에 대한 공급 지점(14b)을 갖고, 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 상부 섹션(13)은 상기 제2 전달 액체에 대한 추출 지점(13b)을 갖고, 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 상부 섹션(13) 및 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14)은 상기 제2 전달 액체에 대한 상기 추출 지점(13b)이 상기 제2 전달 액체에 대한 상기 공급 지점(14b) 위에 있도록 배열되는, 플랜트(100).5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the base section (14) of the argon column (14, 15) has a feed point (14b) for a second delivery liquid, and the low pressure column (12, The upper section 13 of 13) has an extraction point 13b for the second delivery liquid, the upper section 13 of the low pressure column 12, 13 and the argon column 14, 15. Plant (100), wherein the base section (14) is arranged such that the extraction point (13b) for the second delivery liquid is above the supply point (14b) for the second delivery liquid. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 또는 상기 아르곤 컬럼의 상기 베이스 섹션(14) 내의 빈 섹션(13a)이 배열되는, 플랜트(100).Plant (100) according to any one of claims 1 to 5, wherein an empty section (13a) of the argon column (14, 15) or in the base section (14) of the argon column is arranged. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 콜드 박스(110) 또는 상기 제2 콜드 박스(120)에, 특히 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 상부 섹션(13) 아래의 상기 제2 콜드 박스(120)에 배열되는 과냉각 열교환기(17)를 갖는, 플랜트(100).7. The method according to any one of claims 1 to 6, in the first cold box (110) or in the second cold box (120), especially below the upper section (13) of the low pressure column (12, 13). A plant (100) with a subcooling heat exchanger (17) arranged in the second cold box (120). 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 상부 섹션(13)은 제2 전달 액체에 대한 공급 지점(13c)을 갖고, 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14)은 상기 제2 전달 액체에 대한 추출 지점(14c)을 갖고, 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14) 및 상기 저압 컬럼(12, 13)의 상기 상부 섹션(13)은 상기 제2 전달 액체에 대한 상기 추출 지점(14c)이 상기 제2 전달 액체에 대한 상기 공급 지점(13c) 위에 있도록 하는 방식으로 배열되는, 플랜트(100).8. The argon column (14, The base section 14 of 15) has an extraction point 14c for the second delivery liquid, the base section 14 of the argon columns 14, 15 and the low pressure columns 12, 13. Plant (100), wherein the upper section (13) is arranged in such a way that the extraction point (14c) for the second delivery liquid is above the supply point (13c) for the second delivery liquid. 제8항에 있어서, 상기 아르곤 컬럼(14, 15)의 상기 베이스 섹션(14) 아래에 배열되는 과냉각 열교환기(17)를 갖는, 플랜트(100).9. Plant (100) according to claim 8, having a subcooling heat exchanger (17) arranged below the base section (14) of the argon column (14, 15). 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 저온 장치 부분은 상기 제1 콜드 박스(110) 또는 상기 제2 콜드 박스(120)에 배열되고 상기 제3 콜드 박스는 사용되지 않는, 플랜트.10. Plant according to any one of claims 1 to 9, wherein all low temperature device parts are arranged in the first cold box (110) or the second cold box (120) and the third cold box is not used. . 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미정제 아르곤 컬럼(14, 15)의 제1 섹션(14)은 그의 상기 베이스 섹션에 의해 형성되는, 플랜트.11. Plant according to any one of the preceding claims, wherein the first section (14) of the crude argon column (14, 15) is formed by its base section. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 플랜트(100)가 사용되는, 공기의 저온 분리를 위한 방법.Method for low-temperature separation of air, wherein a plant (100) according to any one of claims 1 to 11 is used.
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