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DE10015602A1 - Method and device for obtaining a printed product by low-temperature separation of air - Google Patents

Method and device for obtaining a printed product by low-temperature separation of air

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Publication number
DE10015602A1
DE10015602A1 DE10015602A DE10015602A DE10015602A1 DE 10015602 A1 DE10015602 A1 DE 10015602A1 DE 10015602 A DE10015602 A DE 10015602A DE 10015602 A DE10015602 A DE 10015602A DE 10015602 A1 DE10015602 A1 DE 10015602A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
column
feed air
low
feed
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Withdrawn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
DE10015602A
Other languages
German (de)
Inventor
Dietrich Rottmann
Christian Kunz
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 DE10015602A priority Critical patent/DE10015602A1/en
Priority to ES00115777T priority patent/ES2219230T3/en
Priority to AT00115777T priority patent/ATE265032T1/en
Priority to EP00115777A priority patent/EP1139046B1/en
Priority to DE50006148T priority patent/DE50006148D1/en
Priority to CNB01109513XA priority patent/CN1179181C/en
Priority to US09/819,951 priority patent/US20010052244A1/en
Priority to KR1020010016494A priority patent/KR20010093765A/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

For producing a pressurized product by low-temperature producing a pressurized product by low-temperature fractionation of air in a rectification system which has a high-pressure column (13) and a low-pressure column (14), a first feed airstream (12) is introduced into the high-pressure column (13), and an oxygen-rich fraction (38) from the low-pressure column (14) is brought (39) to pressure in the liquid state and introduced (41) into a mixing column (16). A second feed airstream (6, 15) is introduced into the lower region of the mixing column (16) and brought into countercurrent contact with the oxygen-rich fraction (41). The mixing column (16) is operated at a pressure (PM1S) which is lower than the operating pressure (pHDS) of the high-pressure column (13). A total airstream (1) which comprises the first and second feed airstreams is compressed (2) to a first pressure (p1) which is lower than the operating pressure (pHDS) of the high-pressure column (13) and is purified (3) at about this first pressure (p2) . The purified total airstream (4) is divided into the first (5) and the second (6) feed airstream. The first feed airstream (5) is further compressed (8) separately from the second feed airstream to a second pressure (P2) which is at least equal to the operating pressure (PHDS) of the high-pressure column (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft mit Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts aus einer Mischsäule gemäß Patentanspruch 1. Bei der Erfindung wird die Mischsäule unter einem Druck betrieben, der niedriger als der Betriebsdruck der Hochdrucksäule des Zwei-Säulen-Systems ist, das zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung dient.The invention relates to a method for obtaining a printed product by Cryogenic air separation to obtain a gaseous printed product from a mixing column according to claim 1. In the invention, the mixing column operated at a pressure lower than the operating pressure of the high pressure column of the two-pillar system that is used for nitrogen-oxygen separation.

Das Rektifiziersystem der Erfindung kann als Zweisäulensystem, beispielsweise als klassisches Doppelsäulensystem, ausgebildet sein, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensystem. Es kann zusätzlich zu den Kolonnen zur Stickstoff-Sauerstoff- Trennung weitere Vorrichtungen zur Gewinnung anderer Luftkomponenten, insbesondere von Edelgasen (beispielsweise Krypton, Xenon und/oder Argon) aufweisen.The rectification system of the invention can be a two-column system, for example as classic double column system, be formed, but also as a three or Multi-column system. In addition to the columns for nitrogen-oxygen Separation of other devices for the extraction of other air components, especially noble gases (e.g. krypton, xenon and / or argon) exhibit.

Die sauerstoffreiche Fraktion, die als Einsatz für die Mischsäule verwendet wird, weist eine Sauerstoffkonzentration auf, die höher als diejenige von Luft ist und beispielsweise bei 70 bis 99,5 mol%, vorzugsweise bei 90 bis 98 mol% liegt. Unter Mischsäule wird eine Gegenstromkontaktkolonne verstanden, in der eine leichterflüchtige gasförmige Fraktion einer schwererflüchtigen Flüssigkeit entgegengeschickt wird.The oxygen-rich fraction used as an insert for the mixing column points an oxygen concentration higher than that of air and for example 70 to 99.5 mol%, preferably 90 to 98 mol%. Under Mixing column is understood to be a countercurrent contact column in which a more volatile gaseous fraction of a less volatile liquid is sent to.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Gewinnung von gasförmigem unreinem Sauerstoff unter Druck. Als unreiner Sauerstoff wird hier ein Gemisch mit einem Sauerstoffgehalt von 99,5 mol% oder weniger, insbesondere von 70 bis 99,5 mol% bezeichnet. Die Produktdrücke liegen beispielsweise bei 2,2 bis 4,9 bar, vorzugsweise bei 2,5 bis 4,5 bar. Selbstverständlich kann das Druckprodukt bei Bedarf in gasförmigem Zustand weiter verdichtet werden.The method according to the invention is particularly suitable for the extraction of gaseous impure oxygen under pressure. An impure oxygen is used here Mixture with an oxygen content of 99.5 mol% or less, in particular of 70 to 99.5 mol%. The product pressures are, for example, 2.2 to 4.9 bar, preferably at 2.5 to 4.5 bar. Of course, the printed product if necessary, be compressed further in gaseous state.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind aus EP 697576 A1 bekannt. Hier wird die Gesamtluft auf etwa Hochdrucksäulendruck verdichtet und die Mischsäulenluft anschließend auf den Betriebsdruck der Mischsäule entspannt, wobei die Entspannung eines Teils der Mischsäulenluft arbeitsleistend durchgeführt wird. Hierdurch kann zwar der hohe Druck dieses Teilluftstroms zur Kältegewinnung eingesetzt werden. Das bekannte Verfahren ist aber nicht in allen Fällen energetisch günstig.A method and a device of the type mentioned at the outset are out EP 697576 A1 known. Here the total air is at about high pressure column pressure compresses and the mixing column air then to the operating pressure of the mixing column  relaxed, with the relaxation of part of the mixing column air performing work is carried out. As a result, the high pressure of this partial air flow can Cooling can be used. The known method is not in all Cases energetically favorable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, die einen besonders geringen Energieverbrauch aufweisen.The invention has for its object a method of the type mentioned and to provide a corresponding device that is particularly small Have energy consumption.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Gesamtluftstrom, der mindestens den ersten und den zweiten Einsatzluftstrom umfaßt, auf einen ersten Druck (p2) verdichtet wird, der niedriger als der Betriebsdruck (pHDS) der Hochdrucksäule ist, und unter etwa diesem ersten Druck (p1) gereinigt wird, daß der gereinigte Gesamtluftstrom in den ersten und den zweiten Einsatzluftstrom aufgeteilt wird und daß der erste Einsatzluftstrom getrennt vom zweiten Einsatzluftstrom auf einen zweiten Druck (p1) weiterverdichtet wird, der mindestens gleich dem Betriebsdruck (pHDS) der Hochdrucksäule ist.This object is achieved in that a total air flow, which comprises at least the first and the second feed air flow, is compressed to a first pressure (p 2 ), which is lower than the operating pressure (p HDS ) of the high-pressure column , and under approximately this first pressure (p 1 ) is cleaned, that the cleaned total air flow is divided into the first and the second feed air flow and that the first feed air flow is further compressed separately from the second feed air flow to a second pressure (p 1 ) which is at least equal to the operating pressure (p HDS ) of the High pressure column.

Der Gesamtluftstrom wird also nicht auf den höchsten Druck im System verdichtet, sondern auf einen niedrigeren Wert. Der oder die Luftteile, die einen relativ hohen Druck benötigen - insbesondere die Hochdrucksäulenluft -, werden gezielt separat weiterverdichtet. Hierdurch kann man mit dem geringstmöglichen Energieeinsatz beim Verdichten der Einsatzluft auskommen.The total air flow is not compressed to the highest pressure in the system, but to a lower value. The air part or parts that have a relatively high Require pressure - especially the high pressure column air - are deliberately separated further compressed. This allows you to use the least possible amount of energy Compress the feed air.

Den geringsten apparativen Aufwand erzielt man, wenn der erste Druck etwa gleich dem Betriebsdruck der Mischsäule ist. Hierbei kann die Mischsäulenluft (zweiter Einsatzluftstrom) ohne weitere druckverändernde Maßnahmen in die Mischsäule eingeleitet werden.The least amount of equipment is required if the first pressure is about the same the operating pressure of the mixing column. The mixing column air (second Feed air flow) into the mixing column without any further pressure-changing measures be initiated.

Alternativ dazu kann der erste Druck niedriger als der Betriebsdruck (pMiS) der Mischsäule sein. In diesem Fall wird der zweite Einsatzluftstrom getrennt vom ersten Einsatzluftstrom auf einen dritten Druck (p3) weiterverdichtet, der mindestens gleich dem Betriebsdruck (pMiS) der Mischsäule ist. Alternatively, the first pressure can be lower than the operating pressure (p MiS ) of the mixing column. In this case, the second feed air stream is further compressed separately from the first feed air stream to a third pressure (p 3 ) which is at least equal to the operating pressure (p MiS ) of the mixing column.

Vorzugsweise wird die flüssig auf Druck gebrachte sauerstoffreiche Fraktion vor dem Aufgeben auf die Mischsäule in indirektem Wärmeaustausch mit einem überhitzten Luftstrom angewärmt. Der überhitzte Luftstrom wird beispielsweise durch einen Teil der Einsatzluft gebildet, der sich auf Hochdrucksäulendruck befindet. Dieser wird bei einer Zwischentemperatur aus dem Hauptwärmetauscher, in dem Einsatzluft auf etwa Taupunkt abgekühlt wird, entnommen und ohne weitere temperaturverändernde Maßnahmen zu dem indirekten Wärmeaustausch mit der sauerstoffreichen Flüssigkeit gebracht. Auf diese Weise wird die Temperatur der Flüssigkeit, die auf die Mischsäule aufgegeben wird, optimal an die Verhältnisse beim Gegenstrom-Stoffaustausch innerhalb der Mischsäule angepaßt.The liquid-pressurized oxygen-rich fraction is preferably added before the Feed on the mixing column in indirect heat exchange with an overheated one Airflow warmed up. The superheated airflow is caused, for example, by part of the Feed air is formed, which is at high pressure column pressure. This is at a Intermediate temperature from the main heat exchanger, in the feed air to about Dew point is cooled, removed and without further temperature changing Measures for indirect heat exchange with the oxygen-rich liquid brought. In this way, the temperature of the liquid on the mixing column is optimally given to the conditions in countercurrent mass transfer adjusted within the mixing column.

Kälte wird bei dem Verfahren auf günstige Weise erzeugt, indem ein dritter Einsatzluftstrom arbeitsleistend entspannt und in die Niederdrucksäule eingeleitet wird. Hierdurch kann das "natürliche" Druckgefälle zwischen dem ersten Druck oder einem anderen Verfahrensdruck ausgenutzt werden, um Isolationsverluste auszugleichen und gegebenenfalls einen Teil der Produkte zu verflüssigen.Cold is generated in the process in a favorable manner by a third The air flow is relieved from work and introduced into the low pressure column. As a result, the "natural" pressure drop between the first pressure or a other process pressure can be used to compensate for insulation losses and if necessary, liquefy some of the products.

Vorzugsweise wird der dritte Einsatzluftstrom vor der arbeitsleistenden Entspannung nachverdichtet, wobei insbesondere bei der arbeitsleistenden Entspannung erzeugte mechanische Energie zum Antrieb der Nachverdichtung verwendet wird. Hierbei kann eine Turbinen-Booster-Kombination eingesetzt werden, bei der Entspannungsturbine und Nachverdichter über eine gemeinsame Welle mechanisch gekoppelt sind.The third feed air stream is preferably used before the work-related relaxation post-condensed, particularly during work-related relaxation mechanical energy is used to drive the post-compression. This can a turbine-booster combination can be used in the expansion turbine and post-compressor are mechanically coupled via a common shaft.

Der dritte Einsatzluftstrom kann gemeinsam mit dem ersten und zweiten auf den ersten Druck verdichtetet und gereinigt werden. Anschließend wird er entweder unmittelbar zur Nachverdichtung geführt oder noch gemeinsam mit dem ersten Einsatzluftstrom nachverdichtet.The third feed air flow can be combined with the first and second on the first Pressure compressed and cleaned. Then it either becomes immediate led to post-compression or together with the first feed air flow post-compressed.

Alternativ zur Einblasung des dritten Einsatzluftstroms in die Niederdrucksäule kann der zweite Einsatzluftstrom nach seiner Weiterverdichtung und vor der Einspeisung in die Mischsäule arbeitsleistend entspannt werden. Die Weiterverdichtung erfolgt dann auf einen zweiten Druck, der deutlich höher als der Mischsäulendruck ist.As an alternative to blowing in the third feed air flow into the low pressure column the second feed air flow after it has been further compressed and before it is fed in the mixing column can be relaxed while working. The further compression then takes place to a second pressure that is significantly higher than the mixing column pressure.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9. The invention also relates to a device according to claim 9.  

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention and further details of the invention are described below of exemplary embodiments illustrated in the drawings. Here demonstrate:

Fig. 1 ein Verfahren und eine Vorrichtung mit arbeitsleistender Entspannung eines Teils der auf den ersten Druck verdichteten Luft, Fig. 1, a method and a device with work softly tender expanding part of the compressed air to the first pressure,

Fig. 2 einen abgewandelten Prozeß mit arbeitsleistender Entspannung eines Teils der auf den zweiten Druck verdichteten Luft, Fig. 2 is a modified process to work tender slightest expansion of a portion of said compressed air to said second pressure,

Fig. 3 ein Verfahren mit arbeitsleistender Entspannung der Mischsäulenluft und Fig. 3 shows a process with relaxation of the mixing column air and work

Fig. 4 eine andere Variante von Fig. 1 ohne Nachverdichtung der Turbinenluft. Fig. 4 shows another variant of Fig. 1 without recompression of the turbine air.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Prozeß wird Einsatzluft 1 in einem zweistufigen Luftverdichter 2 mit Nachkühlung auf einen ersten Druck p1 von beispielsweise 2,7 bis 3,7 bar, vorzugsweise etwa 3,2 bar gebracht und tritt unter diesem Druck in eine Reinigungseinrichtung 3 ein, die vorzugsweise durch ein Paar von Molekularsiebadsorbern gebildet wird. Die gereinigte Gesamtluft 4 wird in drei Teilströme 5, 6, 7 aufgeteilt.In the example shown in FIG. 1 process, feed air 1 is introduced into a two-stage air compressor 2 after cooled to a first pressure p 1 of, for example 2.7 to 3.7 bar, preferably approximately 3.2 bar and brought occurs under this pressure in a cleaning device 3 , which is preferably formed by a pair of molecular sieve adsorbers. The cleaned total air 4 is divided into three partial streams 5 , 6 , 7 .

Der erste Einsatzluftstrom 5 wird in einem ersten Nachverdichter 8 auf einen zweiten Druck p2 von beispielsweise 4,4 bis 7,0 bar, vorzugsweise etwa 5,7 bar weiterverdichtet und strömt nach Nachkühlung 9 in einen Hauptwärmetauscher 10 ein. Der erste Einsatzluftstrom verläßt den Hauptwärmetauscher 10 über Leitung 11 bei etwa Taupunktstemperatur und wird über Leitung 12 in eine Hochdrucksäule 13 eingespeist. Der Betriebsdruck pHDS der Hochdrucksäule 13 beträgt beispielsweise 4,3 bis 6,9 bar, vorzugsweise etwa 5,6 bar. Das Rektifiziersystem weist außerdem eine Niederdrucksäule 14 auf, die unter beispielsweise 1,3 bis 1,7 bar, vorzugsweise etwa 1,5 bar betrieben wird.The first feed air stream 5 is in a first booster 8 to a second pressure p 2 of for example 4,4 to 7,0 bar, preferably approximately 5.7 bar is further compressed and flows into a main heat exchanger 10 to after-cooling. 9 The first feed air stream leaves the main heat exchanger 10 via line 11 at approximately dew point temperature and is fed via line 12 into a high-pressure column 13 . The operating pressure p HDS of the high pressure column 13 is, for example, 4.3 to 6.9 bar, preferably about 5.6 bar. The rectification system also has a low pressure column 14 which is operated under, for example, 1.3 to 1.7 bar, preferably about 1.5 bar.

Der zweite Einsatzluftstrom 6 wird unter etwa dem ersten Druck p1 (abzüglich Leitungsverlusten und Druckverlusten in der Reinigungseinrichtung) ebenfalls durch den Hauptwärmetauscher 10 geleitet und strömt schließlich über Leitung 15 der Mischsäule zu. Die Einspeisestelle liegt unmittelbar über dem Sumpf der Mischsäule 16. The second feed air stream 6 is likewise passed through the main heat exchanger 10 at approximately the first pressure p 1 (minus line losses and pressure losses in the cleaning device) and finally flows via line 15 to the mixing column. The feed point is located directly above the bottom of the mixing column 16 .

Der dritte Teilstrom 7 wird von etwa dem ersten Druck p1 in einem zweiten Nachverdichter 17 auf einen dritten Druck p3 von beispielsweise 3,8 bis 5,6 bar, vorzugsweise etwa 4,7 bar nachverdichtet und nach Nachkühlung 18 über Leitung 19 dem warmen Ende des Hauptwärmetauschers zugeleitet. Er wird jedoch lediglich auf eine Zwischentemperatur abgekühlt und bereits vor dem kalten Ende über Leitung 50 wieder aus dem Hauptwärmetauscher 10 abgezogen und in einer Turbine 20 arbeitsleistend entspannt. Die entspannte Luft 21 wird in die Niederdrucksäule 14 eingeblasen. Nachverdichter 17 und Turbine 20 sind unmittelbar mechanisch gekoppelt.The third partial stream 7 is post-compressed from about the first pressure p 1 in a second post-compressor 17 to a third pressure p 3 of, for example, 3.8 to 5.6 bar, preferably about 4.7 bar, and after post-cooling 18 via line 19, the warm one End of the main heat exchanger supplied. However, it is only cooled to an intermediate temperature and drawn off from the main heat exchanger 10 again via line 50 before the cold end and expanded in a turbine 20 to perform work. The relaxed air 21 is blown into the low pressure column 14 . Post-compressor 17 and turbine 20 are directly mechanically coupled.

Das Rektifiziersystem ist in den Ausführungsbeispielen als klassischer Linde- Doppelsäulen-Apparat mit einem Kondensator-Verdampfer 22 als Hauptkondensator ausgeführt. Die Erfindung kann jedoch auch bei Rektifiziersystemen mit anderer Kondensator- und/oder Säulenkonfiguration eingesetzt werden.In the exemplary embodiments, the rectification system is designed as a classic Linde double-column apparatus with a condenser-evaporator 22 as the main condenser. However, the invention can also be used in rectification systems with a different capacitor and / or column configuration.

Sauerstoffangereicherte Flüssigkeit 23 aus dem Sumpf der Hochdrucksäule 13 wird in einem ersten Unterkühlungs-Gegenströmer 24 abgekühlt und nach Drosselung 25 der Niederdrucksäule 14 an einer Zwischenstelle 26 zugeführt. Gasförmiger Stickstoff 27 vom Kopf der Hochdrucksäule 13 kann zu einem Teil 28 im Hauptwärmetauscher 10 angewärmt und als Druckstickstoffprodukt 29 gewonnen werden. Der Rest 30 wird im Hauptkondensator 22 im wesentlichen vollständig kondensiert. Der hierbei gewonnene flüssige Stickstoff 31 wird mindestens zum Teil 32 als Rücklauf auf die Hochdrucksäule 13 aufgegeben. Bei Bedarf kann ein anderer Teil 33 als Flüssigprodukt abgezogen werden. Eine Zwischenflüssigkeit (unreiner Stickstoff) der Hochdrucksäule 34 dient nach Unterkühlung 24 und Drosselung 35 als Rücklauf für die Niederdrucksäule. Gasförmiger Unreinstickstoff 36 vom Kopf der Niederdrucksäule wird in den Wärmetauschern 24 und 10 angewärmt und schließlich über Leitung 37 abgezogen. Er kann wie dargestellt als Regeneriergas für die Reinigungseinrichtung 3 eingesetzt werden.Oxygen-enriched liquid 23 from the sump of the high-pressure column 13 is cooled in a first supercooling counterflow 24 and, after throttling 25, is fed to the low-pressure column 14 at an intermediate point 26 . Gaseous nitrogen 27 from the top of high pressure column 13 may be heated to a part 28 in the main heat exchanger 10 and recovered as nitrogen product pressure 29th The rest 30 is essentially completely condensed in the main condenser 22 . The liquid nitrogen 31 obtained in this way is fed at least in part 32 as a return to the high-pressure column 13 . If necessary, another part 33 can be drawn off as a liquid product. After supercooling 24 and throttling 35, an intermediate liquid (impure nitrogen) of the high pressure column 34 serves as a return for the low pressure column. Gaseous impure nitrogen 36 from the top of the low pressure column is warmed in the heat exchangers 24 and 10 and finally withdrawn via line 37 . As shown, it can be used as a regeneration gas for the cleaning device 3 .

Aus dem Sumpf der Niederdrucksäule wird flüssiger Sauerstoff 38 abgezogen, in einer Pumpe 39 auf einen Druck von beispielsweise 5,7 bis 6,5 bar, vorzugsweise etwa 6,1 bar gebracht, in einem zweiten Unterkühlungs-Gegenströmer 40 angewärmt und schließlich auf dem Kopf der Mischsäule 16 aufgegeben (41). Im zweiten Unterkühlungs-Gegenströmer 40 wird insbesondere ein überhitzter Luftstrom 42 abgekühlt, der stromaufwärts des kalten Endes des Hauptwärmetauschers vom ersten Einsatzluftstrom abgezweigt wird, und zwar bei einer Zwischentemperatur, die niedriger als die Eintrittstemperatur der Turbine 20 ist. Dieser Luftstrom wird nach seiner Abkühlung über Leitung 43 wieder mit dem ersten Einsatzluftstrom 11 vereinigt. Über das Ventil 44 wird die Menge des durch den zweiten Unterkühlungs- Gegenströmer fließenden Luftstroms eingestellt.Liquid oxygen 38 is drawn off from the bottom of the low-pressure column, brought to a pressure of, for example, 5.7 to 6.5 bar, preferably about 6.1 bar in a pump 39, heated in a second supercooling countercurrent 40 and finally upside down the mixing column 16 abandoned ( 41 ). In the second subcooling counterflow 40 , in particular, an overheated airflow 42 is cooled, which is branched off from the first feed airflow upstream of the cold end of the main heat exchanger, at an intermediate temperature that is lower than the inlet temperature of the turbine 20 . After cooling, this air stream is combined again via line 43 with the first feed air stream 11 . The amount of the air flow flowing through the second supercooling counterflow is set via the valve 44 .

Vom Kopf der Mischsäule 16 wird gasförmiger unreiner Drucksauerstoff 51 abgezogen, im Hauptwärmetauscher 10 angewärmt und als Produkt 52 gewonnen. Der Mischsäule werden Sumpfflüssigkeit 45 und eine Zwischenflüssigkeit 46 entnommen und über die Leitungen 47 beziehungsweise 48 an geeigneter Stelle der Niederdrucksäule 14 zugeführt.Gaseous impure pressurized oxygen 51 is drawn off from the top of the mixing column 16 , warmed in the main heat exchanger 10 and obtained as product 52 . Bottom liquid 45 and an intermediate liquid 46 are removed from the mixing column and fed to the low-pressure column 14 at a suitable point via lines 47 and 48, respectively.

Fig. 2 unterscheidet sich lediglich dadurch von Fig. 1, daß der dritte Einsatzluftstrom 207 gemeinsam mit dem zweiten Einsatzluftstrom im ersten Nachverdichter 108 weiterverdichtet wird. Dadurch wird ein höherer Eintrittsdruck an der Turbine 20 erreicht und entsprechend mehr Kälte erzeugt. FIG. 2 differs only from FIG. 1 in that the third feed air flow 207 is further compressed together with the second feed air flow in the first post-compressor 108 . As a result, a higher inlet pressure is reached at the turbine 20 and correspondingly more cold is generated.

In der Variante von Fig. 3 wird die Reinigungseinrichtung unter einem ersten Druck p1' betrieben, der höher als der Betriebsdruck pMiS der Mischsäule ist. Der erste Druck p1' beträgt hier beispielsweise 2,7 bis 3,7 bar, vorzugsweise etwa 3,2 bar. Hier wird der zweite Einsatzluftstrom 306 stromaufwärts seiner Einspeisung in die Mischsäule entspannt. Ein dritter Einsatzluftstrom, der in die Niederdrucksäule eingeblasen wird, existiert nicht. Der zweite Einsatzluftstrom 306 wird stromabwärts seiner Abzweigung von der gereinigten Gesamtluft in dem zweiten Nachverdichter 317 weiterverdichtet, der von der Turbine 320 angetrieben wird. Der auf beispielsweise 3,8 bis 5,6 bar, vorzugsweise etwa 4,7 bar weiterverdichtete zweite Einsatzluftstrom 349 wird über Leitung 350 der Turbine 320 zugeführt und dort arbeitsleistend auf etwa Mischsäulendruck pMiS entspannt.In the variant of FIG. 3, the cleaning device is operated under a first pressure p 1 ', which is higher than the operating pressure p MiS of the mixing column. The first pressure p 1 'is here, for example, 2.7 to 3.7 bar, preferably about 3.2 bar. Here, the second feed air stream 306 is expanded upstream of its feed into the mixing column. A third feed air stream that is blown into the low pressure column does not exist. The second feed air stream 306 is further compressed downstream of its branch from the cleaned total air in the second post-compressor 317 , which is driven by the turbine 320 . The second feed air flow 349 , which is further compressed to, for example, 3.8 to 5.6 bar, preferably about 4.7 bar, is fed to the turbine 320 via line 350 and is expanded there to perform work to approximately mixing column pressure p MiS .

Ähnlich wie in Fig. 3 wird in dem Verfahren von Fig. 4 die Reinigung 3 unter einem besonders niedrigen ersten Druck p1" von beispielsweise 2,7 bis 3,7 bar, vorzugsweise etwa 3,2 bar betrieben. Die Turbine 420 wird wie in Fig. 1 mit einem dritten Einsatzluftstrom 407, 450 beaufschlagt, der allerdings hier nicht nachverdichtet wird, sondern unmittelbar von etwa dem ersten Druck p1" aus auf etwa Niederdrucksäulendruck arbeitsleistend entspannt wird. Der von der Turbine angetriebene Nachverdichter 418 wird hier zur Weiterverdichtung des zweiten Einsatzluftstroms auf den zweiten Druck p2 eingesetzt, der etwa gleich dem Betriebsdruck pMiS der Mischsäule ist.Similarly as in Fig. 3, the cleaning 3 is in the procedure of Fig. 4 at a very low first pressure p 1 "of, for example 2.7 to 3.7 bar, preferably approximately 3.2 bar operated. The turbine 420 is as applied in Fig. 1 with a third feed air stream 407, 450, which is, however, not densified here, but directly from about p to the first pressure from the low pressure column pressure is work expanded 1 "to about. The turbine-driven post-compressor 418 is used here to further compress the second feed air flow to the second pressure p 2 , which is approximately equal to the operating pressure p MiS of the mixing column.

Bei allen Ausführungsbeispielen sind der Luftverdichter und der Nachverdichter 8, 108 vorzugsweise gemeinsam als dreistufige Maschine ausgebildet. Anders ausgedrückt wird die Weiterverdichtung des ersten Einsatzluftstroms in der dritten Stufe einer Maschine durchgeführt, deren erste und zweite Stufe zur Luftverdichtung stromaufwärts der Reinigung 3 dienen. Alternativ dazu kann diese Maschine auch vierstufig ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die ersten drei Stufen vor der Reinigungseinrichtung 3 angeordnet sind.In all exemplary embodiments, the air compressor and the post-compressor 8 , 108 are preferably designed together as a three-stage machine. In other words, the further compression of the first feed air stream is carried out in the third stage of a machine, the first and second stages of which are used for air compression upstream of the cleaning unit 3 . As an alternative to this, this machine can also be constructed in four stages, in which case the first three stages are arranged in front of the cleaning device 3 .

Claims (9)

1. Verfahren zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in einem Rektifiziersystem, das eine Hochdrucksäule (13) und eine Niederdrucksäule (14) aufweist, bei dem
  • - ein erster Einsatzluftstrom (12) in die Hochdrucksäule (13) eingeführt wird,
  • - eine sauerstoffreiche Fraktion (38) aus der Niederdrucksäule (14) flüssig auf Druck gebracht (39) und auf eine Mischsäule (16) aufgegeben (41) wird,
  • - ein zweiter Einsatzluftstrom (6, 15, 306, 406) in den unteren Bereich der Mischsäule (16) eingeleitet und in Gegenstromkontakt mit der sauerstoffreichen Fraktion (41) gebracht wird,
  • - wobei die Mischsäule (16) unter einem Druck (pMiS) betrieben wird, der niedriger als der Betriebsdruck (pHDS) der Hochdrucksäule (13) ist, und bei dem
  • - aus dem oberen Bereich der Mischsäule (16) ein gasförmiges Kopfprodukt (51) entnommen und als Druckprodukt (52) gewonnen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - ein Gesamtluftstrom (1), der den ersten und den zweiten Einsatzluftstrom enthält, auf einen ersten Druck (p1) verdichtet (2) wird, der niedriger als der Betriebsdruck (pHDS) der Hochdrucksäule (13) ist, und unter etwa diesem ersten Druck (p1) gereinigt (3) wird, daß
  • - der gereinigte Gesamtluftstrom (4) in den ersten (5) und den zweiten (6, 306, 406) Einsatzluftstrom aufgeteilt wird und daß
  • - der erste Einsatzluftstrom (5) getrennt vom zweiten Einsatzluftstrom auf einen zweiten Druck (p2) weiterverdichtet (8, 108) wird, der mindestens gleich dem Betriebsdruck (pHDS) der Hochdrucksäule (13) ist.
1. A method for obtaining a printed product by low-temperature separation of air in a rectification system having a high-pressure column ( 13 ) and a low-pressure column ( 14 ), in which
  • a first feed air stream ( 12 ) is introduced into the high pressure column ( 13 ),
  • an liquid-rich fraction ( 38 ) from the low-pressure column ( 14 ) is pressurized liquid ( 39 ) and applied ( 41 ) to a mixing column ( 16 ),
  • a second feed air stream ( 6 , 15 , 306 , 406 ) is introduced into the lower region of the mixing column ( 16 ) and brought into countercurrent contact with the oxygen-rich fraction ( 41 ),
  • - The mixing column ( 16 ) is operated under a pressure (p MiS ) which is lower than the operating pressure (p HDS ) of the high pressure column ( 13 ), and at which
  • a gaseous top product ( 51 ) is removed from the upper region of the mixing column ( 16 ) and obtained as a pressure product ( 52 ),
characterized in that
  • - A total air flow ( 1 ), which contains the first and the second feed air flow, is compressed ( 2 ) to a first pressure (p 1 ), which is lower than the operating pressure (p HDS ) of the high-pressure column ( 13 ), and below this first pressure (p 1 ) is cleaned ( 3 ) that
  • - The cleaned total air flow ( 4 ) in the first ( 5 ) and the second ( 6 , 306 , 406 ) feed air flow is divided and that
  • - The first feed air stream ( 5 ) is further compressed ( 8 , 108 ) separately from the second feed air stream to a second pressure (p 2 ), which is at least equal to the operating pressure (p HDS ) of the high pressure column ( 13 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druck (p1) etwa gleich dem Betriebsdruck (pMiS) der Mischsäule (16) ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the first pressure (p 1 ) is approximately equal to the operating pressure (p MiS ) of the mixing column ( 16 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druck niedriger als der Betriebsdruck (pMiS) der Mischsäule (16) ist und daß der zweite Einsatzluftstrom (306, 406) getrennt vom ersten Einsatzluftstrom auf einen dritten Druck (p3) weiterverdichtet (317, 417) wird, der mindestens gleich dem Betriebsdruck (pMiS) der Mischsäule (16) ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that the first pressure is lower than the operating pressure (p MiS ) of the mixing column ( 16 ) and that the second feed air stream ( 306 , 406 ) separated from the first feed air stream to a third pressure (p 3 ) is further compressed ( 317 , 417 ), which is at least equal to the operating pressure (p MiS ) of the mixing column ( 16 ). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssig auf Druck gebrachte sauerstoffreiche Fraktion vor dem Aufgeben (41) auf die Mischsäule (16) in indirektem Wärmeaustausch (40) mit einem überhitzten Luftstrom (42) angewärmt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the liquid-pressurized oxygen-rich fraction is heated to an indirect heat exchange ( 40 ) with an overheated air stream ( 42 ) before being fed ( 41 ) onto the mixing column ( 16 ). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Einsatzluftstrom (7, 50, 207, 407, 450) arbeitsleistend entspannt (20, 420) und in die Niederdrucksäule (14) eingeleitet (21) wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a third feed air stream ( 7 , 50 , 207 , 407 , 450 ) work relaxed ( 20 , 420 ) and in the low pressure column ( 14 ) is introduced ( 21 ). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Einsatzluftstrom (7) vor der arbeitsleistenden Entspannung (20) nachverdichtet (17) wird, wobei insbesondere bei der arbeitsleistenden Entspannung (20) erzeugte mechanische Energie zur Nachverdichtung (17) verwendet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the third feed air stream ( 7 ) before the work relaxation ( 20 ) is post-compressed ( 17 ), in particular in the work relaxation ( 20 ) generated mechanical energy for post-compression ( 17th ) is used. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Einsatzluftstrom durch einen Teil des Gesamtluftstroms (4) stromabwärts der Reinigung (3) gebildet wird und direkt oder nach gemeinsamer Weiterverdichtung (108) mit dem ersten Einsatzluftstrom der Nachverdichtung (17) zugeführt (7, 207) wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the third feed air flow is formed by part of the total air flow ( 4 ) downstream of the cleaning ( 3 ) and directly or after joint further compression ( 108 ) with the first feed air flow of the post-compression ( 17 ) is fed ( 7 , 207 ). 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Einsatzluftstrom (306, 349, 350) vor seiner Einleitung in die Mischsäule arbeitsleistend entspannt (320) wird.8. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the second feed air stream ( 306 , 349 , 350 ) is relaxed to perform work ( 320 ) before it is introduced into the mixing column. 9. Vorrichtung zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft mit einem Rektifiziersystem, das eine Hochdrucksäule (13) und eine Niederdrucksäule (14) aufweist, und mit
  • - einer ersten Einsatzluftleitung (5, 11, 12), die in die Hochdrucksäule (13) führt,
  • - einer Flüssigleitung (38, 41) zur Entnahme einer sauerstoffreichen Fraktion aus der Niederdrucksäule (14), die Mittel (39) zur Druckerhöhung enthält und zu einer Mischsäule (16) führt,
  • - einer zweiten Einsatzluftleitung (6, 15), die in den unteren Bereich der Mischsäule (16) führt, und mit
  • - einer Sauerstoffproduktleitung, die mit dem oberen Bereich der Mischsäule (16) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine Gesamtluftleitung, die durch einen Luftverdichter (2) und eine Reinigungseinrichtung (3) führt und stromabwärts mit der ersten und der zweiten Einsatzluftleitung verbunden ist und durch
  • - einen Nachverdichter (8, 108), der in der ersten Einsatzluftleitung (5, 11, 12) angeordnet ist.
9. Device for obtaining a printed product by low-temperature separation of air with a rectification system, which has a high-pressure column ( 13 ) and a low-pressure column ( 14 ), and with
  • - a first feed air line ( 5 , 11 , 12 ) leading into the high pressure column ( 13 ),
  • a liquid line ( 38 , 41 ) for removing an oxygen-rich fraction from the low-pressure column ( 14 ), which contains means ( 39 ) for increasing the pressure and leads to a mixing column ( 16 ),
  • - A second feed air line ( 6 , 15 ), which leads into the lower region of the mixing column ( 16 ), and with
  • an oxygen product line, which is connected to the upper region of the mixing column ( 16 ),
characterized in that
  • - A total air line, which leads through an air compressor ( 2 ) and a cleaning device ( 3 ) and is connected downstream to the first and second feed air lines and through
  • - A post-compressor ( 8 , 108 ) which is arranged in the first feed air line ( 5 , 11 , 12 ).
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