通过低温蒸馏来生产带压气体的方法和设备 本发明涉及一种通过低温蒸馏来生产带压的气体的方法和设备。特别涉及一种通过蒸发从一个低温蒸馏塔中抽出的液体来生产带压的气体的方法。
这种方法是本领域已知的，并已存在了几十年。
在本文中，所说的压力是绝对压力。而且根据压力是次临界的还是超临界的，其中的术语″冷凝″和″″蒸发″指的是冷凝和蒸发本身，或者是假冷凝或假蒸发。
本发明的目的是用一种只能生产提供最大气体需求量所需要的一部分液体的设备使提供最大需求量地带压的气体成为可能。
本发明提供了一种在低温分离装置中生产带压的气体的方法，它包括下述步骤：
i)在换热器中冷却待分离的流体，并将该流体送入该设备的蒸馏塔进行分离；
ii)从该设备的塔中抽出液体流并在换热器中将其加热，
其特征在于
iii)至少一种补偿液体被加入到步骤ii)中抽出的液体流中；
iv)通过在换热器中的间接热交换加热由上述补偿液体和上述抽出液体形成的混合物；并且
v)在设备的出口处回收带压的气体。
用这种方法，当上述设备以其最大的生产能力运行时，从外部气源来的气体用于补偿其中液体的不足。
液化的补偿气体可以与抽出的液体流有相同的成分。
抽出的液体可以为一种常压气体。例如，可从单独一个塔的顶部或从双塔的低压或中压塔的顶部抽出液氮。液氩也可以在氩塔的顶部得到。然而，本发明也可用于其它低温流体的分离；例如待蒸发的液体可以是甲烷、一氧化碳或氢。
在蒸发之前，该液体既可以通过加静压也可使用泵来升压。
如果补偿气体已处在抽出液体的蒸发压力下，当该气体在液化之后可加入到加压装置下游的抽出液体中。否则，在被泵加压之前，液化的补偿气体则与泵上游的液体混合。
液化的补偿气体最好占蒸发液体流的20％，因此，允许设备的生产能力设计成最大需求量的80％。
本发明还提供了一种通过低温蒸馏生产带压的气体流的设备，该设备包括至少一个蒸馏塔，一个换热器，将待蒸馏分离的流体送入蒸馏塔的装置，从蒸馏塔抽出液体的装置，以及将抽出的液体送入换热器以便加热液体的装置，其特征在于该设备还包括向换热器上游的抽出液体中加入补偿液体的装置以及将如此形成的混合物送入换热器以便蒸发该混合物并形成带压的气体的装置。
本发明的一个直观的例子图示在图1中，该图示意地表示了本发明的设备。
空气流1在分成三部分之前经压缩机压缩到5.6×105kpa。第一部分1A由压缩机3压缩到62×105kpa，在4中进行制冷并被压缩到76×105kpa。在6的第二制冷步骤之后，1A部分在主换热器9中冷却。不完全冷却的空气11A的一部分以中等温度水平从换热器9中抽出并在透平机7中释放压力，使其达到双塔12中中压塔13的压力。该已释放压力的空气接着被送入上述塔13。气流1A的其余部分继续在换热器9中冷却，并在其被送入上述塔13前在阀11中冷凝和释放压力，使其压力达到塔13的压力。
1B部分在进入上述塔13的底部前通过换热器9。
1C部分被压缩机15压缩到8.9×105kpa，在换热器9中不完全冷却并通过喷射式透平机17释放压力，使其达到低压塔14的压力。选择性地在一个过冷步骤后，已释放压力的1C部分被送入上述塔14。该喷射式透平机17驱动压缩机15。
包括低压塔14和中压塔13的双塔12用来生产一种普通的液体流，该液体流在换热器9中蒸发形成带压的气体。在这个例子中，液体是以大约1.5×105kpa的压力，经管31从塔14的底部抽出的氧。当该液体在换热器9中蒸发形成带压的氧之前，该液体通过泵25被加压至76×105kpa。
补偿氧气来自网路19，其压力为30×105kpa。由管路20送来并经换热器9冷却的气体通过阀21释放压力，然后在分离器23中分离成两相。其中氧气的气体部分至少部分被送入低压塔14。当氧的需求量超过双塔12的最大生产能力时，其液体部分被送入管31，双塔12的最大生产能力是最大需求量的80％。来自网路的液体如此被蒸发以便达到最大需求量的20％。该百分比受换热器9能够液化来自网路的氧的能力限制。
用这种方式，以尺寸设计较小的装置可用来以低能量成本提供整个需求量的带压的氧气。