СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЖАТОГО ПРОДУКТА

1. Способ получения потока сжатого продукта, включающий этапы, на которых ректифицируют поток сырья, содержащий кислород и азот, посредством процесса криогенной ректификации с использованием основного теплообменника, имеющего пластинчато-ребристую конструкцию, и систему ректификационных колонн, функционально связанную с основным теплообменником;
подают насосом поток продукта, отведенный из системы ректификационных колонн и состоящий из жидкости, обогащенной кислородом, или жидкости, обогащенной азотом, для получения подаваемого насосом потока продукта;
нагревают, по меньшей мере, часть подаваемого насосом потока продукта в слоях основного теплообменника для получения потока сжатого продукта и нагревают или охлаждают один другой поток в упомянутых слоях;
при этом упомянутые слои обеспечивают теплопередающую поверхность в основном теплообменнике для нагревания, по меньшей мере, части подаваемого насосом потока продукта, которая уменьшается, по меньшей мере, частично, посредством обеспечения участков в слоях для нагревания или охлаждения указанного одного другого потока, причем упомянутые участки расположены в слоях так, что теплопередающая поверхность уменьшается в том месте основного теплообменника, в котором достигается температура, которая превышает критическую температуру или температуру конденсации подаваемого насосом потока продукта.
2. Способ по п.1, в котором
слои основного теплообменника включают первую группу слоев и вторую группу слоев, причем каждая из первой группы слоев и второй группы слоев содержит первые секции и вторые секции;
вспомогательные потоки, состоящие из, по меньшей мере, части подаваемого насосом потока продукта, вводят в первые секции первой группы слоев и второй группы слоев;
вспомогательные потоки после нагревания в первых секциях объединяют и вводят во вторые секции первой группы слоев в виде объединенных вспомогательных потоков;
объединенные вспомогательные потоки дополнительно нагревают во вторых секциях первой группы слоев;
поток сжатого продукта образуют из объединенных вспомогательных потоков после дополнительного нагревания во вторых секциях первой группы слоев;
участки образуют посредством вторых секций второй группы слоев.
3. Способ по п.1, в котором
по меньшей мере, один жидкий продукт получают при помощи системы ректификационных колонн и упомянутый один другой поток представляет собой поток хладагента, который нагревают в основном теплообменнике для увеличения производства, по меньшей мере, одного жидкого продукта.
4. Способ по п.3, в котором
слои основного теплообменника включают первую группу слоев и вторую группу слоев, причем каждая из первой группы слоев и второй группы слоев содержит первые секции и вторые секции;
вспомогательные потоки, состоящие из, по меньшей мере, части подаваемого насосом потока продукта, вводят в первые секции первой группы слоев и второй группы слоев;
вспомогательные потоки после нагревания в первых секциях объединяют и вводят во вторые секции первой группы слоев в виде объединенных вспомогательных потоков;
объединенные вспомогательные потоки дополнительно нагревают во вторых секциях первой группы слоев;
поток сжатого продукта образуют из объединенных вспомогательных потоков после дополнительного нагревания во вторых секциях первой группы слоев;
участки образуют посредством вторых секций второй группы слоев;
вспомогательные потоки хладагента, состоящие из потока хладагента, вводят во вторые секции второй группы слоев и нагревают в них.
5. Способ по п.4, в котором поток хладагента получают в замкнутом цикле охлаждения.
6. Способ по п.5, в котором цикл охлаждения включает сжатие потока хладагента после нагревания в основном теплообменнике, дополнительное сжатие потока хладагента и затем расширение потока хладагента в турбине для образования отходящего потока, который вводят во вторую секцию второй группы слоев.
7. Способ по п.6, в котором
поток продукта, отведенный из системы ректификационных колонн, состоит из жидкости, обогащенной кислородом;
процесс криогенной ректификации включает
сжатие и очистку потока сырья для получения сжатого и очищенного потока сырья;
разделение сжатого и очищенного потока сырья на первый сжатый поток и второй сжатый поток;
дополнительное сжатие первого сжатого потока, полное охлаждение первого сжатого потока в основном теплообменнике для образования потока жидкости, расширение потока жидкости и введение потока жидкости в, по меньшей мере, одну из колонны высокого давления и колонны низкого давления;
причем колонна низкого давления функционально соединена с колонной высокого давления так, что пар, обогащенный азотом, полученный в виде верхнего погона колонны высокого давления, подвергается конденсации для образования орошения для колонны высокого давления и колонны низкого давления, препятствующего испарению жидкости, обогащенной кислородом, представляющей собой кубовый продукт колонны низкого давления, чтобы посредством этого образовать жидкость, обогащенную кислородом, из остаточной жидкости в колонне низкого давления, и жидкость, обогащенная кислородом, представляющая собой кубовый продукт колонны высокого давления, подвергается дополнительной очистке в колонне низкого давления;
дополнительное сжатие второго сжатого потока, частичное охлаждение второго сжатого потока в основном теплообменнике, расширение второго сжатого потока после частичного охлаждения в турбодетандере для образования отходящего потока и введение отходящего потока в колонну высокого давления;
пропускание потока пара, обогащенного азотом, представляющего собой верхний погон колонны низкого давления, и отработанного потока неочищенного азота, отведенных из колонны низкого давления, в основной теплообменник для обеспечения охлаждения потока сырья после его сжатия и очистки до температуры, подходящей для его ректификации; и
образование, по меньшей мере, одного жидкого продукта из, по меньшей мере, одного из оставшейся части подаваемого насосом потока жидкого кислорода или потока жидкости, обогащенной азотом, из части пара, обогащенного азотом, которая подвергается конденсации и не используется в качестве орошения.
8. Устройство для получения потока сжатого продукта, содержащее
криогенную ректификационную установку, выполненную с возможностью ректификации потока сырья, содержащего кислород и азот;
причем криогенная ректификационная установка имеет основной теплообменник, имеющий пластинчато-ребристую конструкцию, систему ректификационных колонн, функционально соединенную с основным теплообменником, и насос;
причем насос сообщается по текучей среде с системой ректификационных колонн так, что жидкость, обогащенная кислородом, или жидкость, обогащенная азотом, образующаяся в системе ректификационных колонн, подается насосом для получения подаваемого насосом потока продукта;
причем основной теплообменник соединен с насосом и выполнен так, что, по меньшей мере, часть подаваемого насосом потока продукта подвергается нагреванию в слоях основного теплообменника для получения потока сжатого продукта, и один другой поток подвергается нагреванию или охлаждению в упомянутых слоях; и
причем упомянутые слои выполнены так, что теплопередающая поверхность, предусмотренная в основном теплообменнике для нагревания, по меньшей мере, части подаваемого насосом потока продукта, уменьшается, по меньшей мере, частично, посредством обеспечения участков в, по меньшей мере, части слоев для нагревания или охлаждения указанного одного другого потока, причем упомянутые участки расположены в слоях так, что теплопередающая поверхность уменьшается в том месте в основном теплообменнике, в котором достигается температура, которая превышает критическую температуру или температуру конденсации подаваемого насосом потока продукта.
9. Устройство по п.7, в котором
упомянутые слои содержат первую группу слоев и вторую группу слоев, каждая имеет первые секции и вторые секции;
упомянутые слои выполнены так, что вспомогательные потоки, состоящие из, по меньшей мере, части подаваемого насосом потока продукта, нагреваются в первых секциях и объединяются в соединениях между первыми секциями и образуют объединенные вспомогательные потоки;
вторые секции первой группы слоев сообщаются по текучей среде с первыми секциями так, что объединенные вспомогательные потоки дополнительно нагреваются во вторых секциях и образуют поток сжатого продукта; и
упомянутые участки представляют собой вторые секции второй группы слоев.
10. Устройство по п.7, в котором
криогенная ректификационная установка выполнена с возможностью производства, по меньшей мере, одного жидкого продукта; и
упомянутый один другой поток представляет собой поток хладагента, который нагревается в основном теплообменнике для увеличения производства, по меньшей мере, одного жидкого продукта.
11. Устройство по п.10, в котором
упомянутые слои содержат первую группу слоев и вторую группу слоев, каждая имеет первые секции и вторые секции;
упомянутые слои выполнены так, что вспомогательные потоки, состоящие из, по меньшей мере, части подаваемого насосом потока продукта, нагреваются в первых секциях и объединяются в соединениях между первыми секциями и посредством этого образуют объединенные вспомогательные потоки;
вторые секции первой группы слоев сообщаются по текучей среде с первыми секциями так, что объединенные вспомогательные потоки дополнительно нагреваются во вторых секциях первой группы слоев и образуют поток сжатого продукта; и
упомянутые участки представляют собой вторые секции второй группы слоев; и
вспомогательные охлаждающие потоки, состоящие из охлаждающего потока, нагреваются во вторых секциях второй группы слоев.
12. Устройство по п.11, в котором криогенная ректификационная установка содержит также систему охлаждения, соединенную с основным теплообменником и выполненную с возможностью получения охлаждающего потока и циркуляции потока хладагента во вторых секциях второй группы слоев.
13. Устройство по п.11, в котором система охлаждения представляет собой замкнутый цикл охлаждения.
14. Устройство по п.13, в котором криогенная ректификационная установка включает в себя основной компрессор для сжатия потока сырья, и система охлаждения содержит клапан, выполненный с возможностью установки в открытое положение и приспособленный для приема части потока сырья после сжатия и тем самым образования охлаждающего потока из части потока сырья, чтобы обеспечить подпитку для охлаждающего потока.
15. Устройство по п.14, в котором система охлаждения содержит рециркуляционный компрессор, соединенный с основным теплообменником и сообщающийся по текучей среде со вторыми секциями первой группы слоев так, что поток хладагента после нагревания в основном теплообменнике подвергается сжатию в рециркуляционном компрессоре, дожимной компрессор для дополнительного сжатия потока хладагента и турбину, подсоединенную между дожимным компрессором и участком основного теплообменника так, что отходящий поток перемещается из турбины во вторые секции первой группы слоев.
16. Устройство по п.15, в котором
поток продукта, отведенный из системы ректификационных колонн, состоит из жидкости, обогащенной кислородом; и
криогенная ректификационная установка содержит
систему ректификационных колонн, включающую в себя колонну низкого давления, функционально соединенную с колонной высокого давления так, что пар, обогащенный азотом, получаемый в виде верхнего погона колонны высокого давления, подвергается конденсации для образования орошения для колонны высокого давления и колонны низкого давления, препятствующего испарению жидкости, обогащенной кислородом, представляющей собой кубовый продукт колонны низкого давления, чтобы тем самым образовать жидкость, обогащенную кислородом, из остаточной жидкости в колонне низкого давления, а жидкость, обогащенная кислородом, представляющая собой кубовый продукт колонны высокого давления, подвергается дополнительной очистке в колонне низкого давления;
основной компрессор, соединенный с блоком очистки с возможностью сжатия и очистки потока сырья для получения сжатого и очищенного потока сырья;
дожимной компрессор, сообщающийся по текучей среде с блоком очистки, для дополнительного сжатия первого сжатого потока, образованного из другой части сжатого и очищенного потока сырья;
причем основной теплообменник сообщается по текучей среде с дожимным компрессором и выполнен с возможностью образования потока жидкости, причем к основному теплообменнику подсоединено расширительное устройство для расширения потока жидкости, при этом, по меньшей мере, одна из колонны высокого давления и колонны низкого давления сообщается по текучей среде с расширительным устройством для приема потока жидкости;
другой дожимной нагруженный турбинный узел, соединенный с основным теплообменником, сообщающийся по текучей среде с блоком очистки так, что второй сжатый поток, образованный из другой части сжатого и очищенного потока сырья, подвергается дополнительному сжатию, частичному охлаждению в основном теплообменнике и расширению в турбодетандере для образования отходящего потока, при этом турбодетандер сообщается по текучей среде с колонной высокого давления так, что отходящий поток поступает в колонну высокого давления;
причем основной теплообменник сообщается также по текучей среде с колонной низкого давления и выполнен так, что поток верхнего погона колонны низкого давления и отработанный поток неочищенного азота проходят из колонны низкого давления в основной теплообменник и протекают между ее холодным и теплым концами, чтобы обеспечить охлаждение потока сырья после сжатия до температуры, пригодной для его ректификации; и
по меньшей мере, одно выходное отверстие для выпуска, по меньшей мере, одного жидкого продукта из, по меньшей мере, одного из другой части подаваемого насосом потока жидкого кислорода и части потока жидкости, обогащенной азотом, получаемых в системе ректификационных колонн.