СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

1. Способ разделения воздуха для производства кислорода и азота в качестве сопродуктов, причем упомянутый способ содержит:
охлаждение сжатого и очищенного потока, содержащего воздух;
ректификацию сжатого и очищенного потока в основной дистилляционной колонне для производства обогащенного азотом парообразного погона колонны и неочищенного жидкого кислорода;
производство обогащенной кислородом жидкости и погона вспомогательной колонны, содержащего не менее 5,0% кислорода по объему, во вспомогательной дистилляционной колонне посредством, по меньшей мере частичного, сброса давления потока неочищенного жидкого кислорода, состоящего из неочищенного жидкого кислорода, очистки потока неочищенного жидкого кислорода во вспомогательной дистилляционной колонне восходящим очищающим газом и частичного испарения обогащенной кислородом жидкости через непрямой теплообмен с потоком обогащенного азотом пара, состоящим из обогащенного азотом парообразного погона колонны, посредством этого, производя поток жидкого азота, очищающий газ и остаточную обогащенную кислородом жидкость;
орошение основной дистилляционной колонны по меньшей мере частью потока жидкого азота;
образование обогащенной кислородом паровой фракции из остаточной обогащенной кислородом жидкости посредством непрямого теплообмена между потоком остаточной обогащенной кислородом жидкости с газообразным потоком, имеющим концентрацию азота не меньше, чем в воздухе, чтобы поток остаточной обогащенной кислородом жидкости частично испарялся;
образование: потока кислорода в качестве продукта из паровой фракции; потока азота в качестве продукта из обогащенного азотом парообразного погона колонны; и отходящего потока из погона вспомогательной колонны; и
проведение потока кислорода в качестве продукта, потока азота в качестве продукта и отходящего потока в непрямом теплообмене со сжатым и очищенным потоком.
2. Способ по п. 1, в котором погон вспомогательной колонны производится только посредством очистки потока неочищенного жидкого кислорода во вспомогательной дистилляционной колонне.
3. Способ по п. 1, в котором:
основная дистилляционная колонна орошается частью потока жидкого азота;
очистка потока неочищенного жидкого кислорода происходит в секции очистки вспомогательной дистилляционной колонны;
очистка потока неочищенного жидкого кислорода во вспомогательной дистилляционной колонне производит поток пара, содержащего азот и кислород; и
поток пара, содержащего азот и кислород, ректифицируется во вспомогательной дистилляционной колонне в секции ректификации вспомогательной дистилляционной колонны, расположенной над секцией очистки, посредством введения потока пара, содержащего азот и кислород, в секцию ректификации и орошения вспомогательной дистилляционной колонны и, следовательно, секции ректификации дополнительной частью потока жидкого азота, в результате чего увеличивается извлечение кислорода в остаточной обогащенной кислородом жидкости.
4. Способ по п. 1, в котором:
обогащенная кислородом жидкость собирается во вспомогательной дистилляционной колонне; и
обогащенная кислородом жидкость частично испаряется посредством проведения потока обогащенной кислородом жидкости, состоящего из обогащенной кислородом жидкости, и потока обогащенного азотом пара через прямоточный теплообменник для образования очищающего газа и остаточной обогащенной кислородом жидкости, которая собирается как кубовый остаток колонны вспомогательной дистилляционной колонны.
5. Способ по п. 4, в котором:
газообразный поток представляет собой сжатый и очищенный поток;
сжатый и очищенный поток частично конденсируется в конденсаторе;
обогащенная кислородом паровая фракция образуется посредством:
сбора потока остаточной обогащенной кислородом жидкости в разделительном сосуде;
введения потока жидкой фазы, образованного из жидкой фазы, произведенной в разделительном сосуде, в конденсатор и частичного испарения потока жидкой фазы в конденсаторе через непрямой теплообмен со сжатым и очищенным потоком, в результате чего производится двухфазный поток из потока жидкой фазы;
введения двухфазного потока в разделительный сосуд и разделения жидкой и паровой фаз двухфазного потока в разделительном сосуде для образования обогащенной кислородом паровой фракции и жидкой фазы вместе с потоком остаточной обогащенной кислородом жидкости, собираемым в разделительном сосуде; и
поток кислорода в качестве продукта образуется посредством выпуска потока обогащенной кислородом паровой фракции из разделительного сосуда.
6. Способ по п. 5, в котором конденсатор расположен в нижней области основной дистилляционной колонны так, чтобы конденсированный воздух смешивался с нисходящей жидкостью, произведенной посредством ректификации, чтобы посредством этого производить неочищенный жидкий кислород в качестве кубового остатка колонны в основной дистилляционной колонне.
7. Способ по п. 6, в котором:
основная дистилляционная колонна орошается частью потока жидкого азота; и
отходящий поток находится в непрямом теплообмене с потоком неочищенного жидкого кислорода так, чтобы поток неочищенного жидкого кислорода переохлаждался перед сбросом его давления.
8. Способ по п. 4, в котором:
газообразный поток состоит из обогащенного азотом парообразного погона колонны;
осуществляется непрямой теплообмен между потоком остаточной обогащенной кислородом жидкости и газообразным потоком посредством сброса давления потока обогащенной кислородом жидкости и проведения потока остаточной обогащенной кислородом жидкости в непрямом теплообмене с газообразным потоком в термосифонном ребойлере, в результате чего производится паровая фракция через частичное испарение потока остаточной обогащенной кислородом жидкости и поток конденсата через конденсацию потока газа; и
поток конденсата вводится в основную дистилляционную колонну в качестве орошения вместе с потоком жидкого азота.
9. Способ по п. 8, в котором отходящий поток проходит в непрямом теплообмене с потоком неочищенного жидкого кислорода перед сбросом давления потока неочищенного жидкого кислорода, чтобы переохлаждать поток неочищенного жидкого кислорода.
10. Способ по п. 1, в котором давление потока остаточной обогащенной кислородом жидкости увеличивается, чтобы давление потока кислорода в качестве продукта также увеличивалось.
11. Способ по п. 1, в котором охлаждающий поток жидкого азота вводится в основную дистилляционную колонну для сообщения охлаждения.
12. Устройство для разделения воздуха для производства кислорода и азота в качестве сопродуктов, причем упомянутое устройство содержит:
основной теплообменник, выполненный с возможностью охлаждения сжатого и очищенного потока, содержащего воздух;
основную дистилляционную колонну, выполненную с возможностью ректификации сжатого и очищенного потока для производства обогащенного азотом парообразного погона колонны и неочищенного жидкого кислорода;
вспомогательную дистилляционную колонну, присоединенную к основной дистилляционной колонне и выполненную так, чтобы поток неочищенного жидкого кислорода, состоящий из неочищенного жидкого кислорода, очищался восходящим очищающим газом во вспомогательной дистилляционной колонне, и производились обогащенная кислородом жидкость и погон вспомогательной колонны, содержащий не менее 5,0% кислорода по объему, по меньшей мере частично, в результате очистки потока неочищенного жидкого кислорода;
дроссельный вентиль, расположенный между основной дистилляционной колонной и вспомогательной дистилляционной колонной так, чтобы давление потока неочищенного жидкого кислорода сбрасывалось перед его введением во вспомогательную дистилляционную колонну;
средство для частичного испарения обогащенной кислородом жидкости через непрямой теплообмен с потоком обогащенного азотом пара, состоящим из обогащенного азотом парообразного погона колонны, в результате чего производится поток жидкого азота, очищающий газ и остаточная обогащенная кислородом жидкость;
средство частичного испарения обогащенной кислородом жидкости, присоединенное к основной дистилляционной колонне так, чтобы основная дистилляционная колонна орошалась по меньшей мере частью потока жидкого азота;
причем основной теплообменник присоединен к основной дистилляционной колонне и вспомогательной дистилляционной колонне так, чтобы поток азота в качестве продукта, состоящий из обогащенного азотом парообразного погона колонны, и отходящий поток, образованный из погона вспомогательной колонны вспомогательной дистилляционной колонны находились в непрямом теплообмене с потоком сжатого и очищенного воздуха;
средство непрямого теплообмена между потоком остаточной обогащенной кислородом жидкости и газообразным потоком, имеющим концентрацию азота не меньше, чем в воздухе, так, чтобы поток остаточной обогащенной кислородом жидкости частично испарялся, и средство для образования обогащенной кислородом паровой фракции из потока остаточной обогащенной кислородом жидкости после его частичного испарения; и
причем основной теплообменник присоединен к средству образования обогащенной кислородом паровой фракции, основной дистилляционной колонне и вспомогательной дистилляционной колонне так, чтобы поток кислорода в качестве продукта, состоящий из обогащенной кислородом паровой фракции, поток азота в качестве продукта, состоящий из обогащенного азотом парообразного погона колонны, и отходящий поток, состоящий из погона вспомогательной колонны вспомогательной дистилляционной колонны, проходили в основном теплообменнике, в непрямом теплообмене со сжатым и очищенным потоком.
13. Устройство по п. 12, в котором вспомогательная колонна предусмотрена только с секцией очистки, в которой происходит очистка потока неочищенного жидкого кислорода.
14. Устройство по п. 12, в котором:
вспомогательная колонна имеет секцию очистки и секцию ректификации, расположенную над секцией очистки;
очистка потока неочищенного жидкого кислорода происходит в секции очистки вспомогательной дистилляционной колонны, и в секции очистки производится поток пара, содержащего азот и кислород, который входит в секцию ректификации для ректификации потока пара, содержащего азот и кислород, в результате чего увеличивается извлечение кислорода в остаточной обогащенной кислородом жидкости;
средство частичного испарения обогащенной кислородом жидкости присоединено к основной дистилляционной колонне так, чтобы основная дистилляционная колонна орошалась частью потока жидкого азота, и также присоединено к вспомогательной дистилляционной колонне так, чтобы вспомогательная дистилляционная колонна и, следовательно, секция ректификации орошались дополнительной частью потока жидкого азота; и
другой дроссельный вентиль расположен между средством частичного испарения обогащенной кислородом жидкости и вспомогательной дистилляционной колонной так, чтобы давление дополнительной части потока жидкого азота уменьшалось до давления во вспомогательной дистилляционной колонне.
15. Устройство по п. 12, в котором:
вспомогательная дистилляционная колонна имеет средство сбора обогащенной кислородом жидкости;
средство частичного испарения обогащенной кислородом жидкости представляет собой прямоточный теплообменник, присоединенный к вспомогательной дистилляционной колонне и к средству сбора обогащенной кислородом жидкости так, чтобы обогащенная кислородом жидкость частично испарялась в прямоточном теплообменнике посредством прохождения потока обогащенной кислородом жидкости, состоящего из обогащенной кислородом жидкости, и остаточная обогащенная кислородом жидкость собиралась как кубовый остаток колонны вспомогательной дистилляционной колонны; и
основная дистилляционная колонна присоединена к прямоточному теплообменнику так, чтобы поток обогащенного азотом пара конденсировался в прямоточном теплообменнике.
16. Устройство по п. 15, в котором:
газообразный поток представляет собой поток сжатого и очищенного воздуха;
средство теплообмена остаточной обогащенной кислородом жидкости и средство образования обогащенной кислородом паровой фракции представляют собой конденсатор, присоединенный к основному теплообменнику так, чтобы сжатый и очищенный поток частично конденсировался, и разделительный сосуд;
разделительный сосуд присоединен к вспомогательной дистилляционной колонне так, чтобы поток остаточной обогащенной кислородом жидкости собирался в разделительном сосуде;
разделительный сосуд присоединен к конденсатору так, чтобы поток жидкой фазы, состоящий из жидкой фазы, произведенной в разделительном сосуде, частично испарялся в конденсаторе для производства двухфазного потока, который вводится в разделительный сосуд, причем жидкая и паровая фазы двухфазного потока разделяются в разделительном сосуде для образования обогащенной кислородом паровой фракции и жидкой фазы; и
основной теплообменник присоединен к разделительному сосуду так, чтобы из обогащенной кислородом паровой фракции образовывался поток кислорода в качестве продукта.
17. Устройство по п. 16, в котором конденсатор расположен в нижней области основной дистилляционной колонны так, чтобы конденсированный воздух смешивался с нисходящей жидкостью, произведенной посредством ректификации сжатого и очищенного потока, чтобы посредством этого производить неочищенный жидкий кислород в качестве кубового остатка колонны в основной дистилляционной колонне.
18. Устройство по п. 17, в котором:
прямоточный теплообменник присоединен к основной дистилляционной колонне так, чтобы основная дистилляционная колонна орошалась частью потока жидкого азота; и
переохлаждающий теплообменник присоединен к прямоточному теплообменнику, вспомогательной дистилляционной колонне и дроссельному вентилю так, чтобы отходящий поток находился в непрямом теплообмене с потоком неочищенного жидкого кислорода в переохлаждающем теплообменнике, и поток неочищенного жидкого кислорода переохлаждался перед прохождением через дроссельный вентиль.
19. Устройство по п. 15, в котором:
газообразный поток состоит из обогащенного азотом пара;
средство теплообмена потока остаточной обогащенной кислородом жидкости и средство образования обогащенной кислородом паровой фракции представляют собой термосифонный ребойлер, имеющий оболочку;
оболочка присоединена к вспомогательной колонне с возможностью принятия потока остаточной обогащенной кислородом жидкости;
другой дроссельный вентиль расположен между оболочкой и вспомогательной колонной так, чтобы сбрасывать давление потока остаточной обогащенной кислородом жидкости;
термосифонный ребойлер присоединен к основной дистилляционной колонне с возможностью принятия газообразного потока и, посредством этого, конденсации газообразного потока через непрямой теплообмен с потоком остаточной обогащенной кислородом жидкости и, посредством этого, образования обогащенной кислородом паровой фракции в оболочке и выпуска потока конденсата к основной дистилляционной колонне в качестве орошения вместе с потоком жидкого азота; и
основной теплообменник присоединен к оболочке, основной дистилляционной колонне и вспомогательной дистилляционной колонне так, чтобы поток кислорода в качестве продукта, образованный из паровой фракции, поток азота в качестве продукта, образованный из обогащенного азотом парообразного погона колонны, отходящий поток, образованный из погона вспомогательной колонны, произведенного во вспомогательной дистилляционной колонне, проходили в основном теплообменнике, в непрямом теплообмене со сжатым и очищенным потоком.
20. Устройство по п. 19, в котором переохлаждающий теплообменник расположен между вспомогательной дистилляционной колонной, основной дистилляционной колонной и основным теплообменником, чтобы отходящий поток проходил в непрямом теплообмене с потоком неочищенного жидкого кислорода перед сбросом давления потока неочищенного жидкого кислорода и перед нагревом отходящего потока в основном теплообменнике.
21. Устройство по п. 12, в котором основная дистилляционная колонна имеет верхний вход для введения охлаждающего потока жидкого азота для сообщения охлаждения.