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EP1666823A1 - Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemisches, insbesondere von Luft - Google Patents

Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemisches, insbesondere von Luft Download PDF

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Publication number
EP1666823A1
EP1666823A1 EP04028683A EP04028683A EP1666823A1 EP 1666823 A1 EP1666823 A1 EP 1666823A1 EP 04028683 A EP04028683 A EP 04028683A EP 04028683 A EP04028683 A EP 04028683A EP 1666823 A1 EP1666823 A1 EP 1666823A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
line
heat exchanger
product
feed mixture
main heat
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Withdrawn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
EP04028683A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Brox
Markus Huppenberger
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 EP04028683A priority Critical patent/EP1666823A1/de
Priority to EP04028681A priority patent/EP1666822A1/de
Priority to PL05024947T priority patent/PL1672301T3/pl
Priority to EP05024947.3A priority patent/EP1672301B1/de
Priority to RU2005137481/06A priority patent/RU2382963C2/ru
Priority to US11/292,282 priority patent/US7516626B2/en
Priority to CA2528735A priority patent/CA2528735C/en
Priority to CN200510128991A priority patent/CN100575838C/zh
Publication of EP1666823A1 publication Critical patent/EP1666823A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
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    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/903—Heat exchange structure

Definitions

  • the invention relates to a device for producing a product by cryogenic separation of a gas mixture, in particular air, with a low-temperature part, which has a distillation column for cryogenic separation of the feed mixture and a main heat exchanger for cooling the purified feed mixture to about dew point and for heating at least one product stream from the distillation column , with a mixed feed line for introducing feed mixture into the main heat exchanger and with a product line for withdrawing the product stream from the main heat exchanger.
  • cryogenic temperature is meant here basically any temperature which is below the ambient temperature, but preferably a temperature of 200 K or less, most preferably 150 K or less, for example 100 K or less.
  • a direct contact cooler In a "direct contact cooler” the feed mixture is brought into direct heat exchange with a coolant, for example water, and thereby cooled. It is used in particular for removing heat of compression, which has arisen in a feed gas compressor, which is usually connected upstream.
  • a coolant for example water
  • a subsequent "cleaning device” is usually designed as an adsorption device and in particular has at least two switchable container, which are operated cyclically. It serves to separate unwanted components, for example those which could freeze out in the low-temperature part.
  • the feed mixture is first cooled to about dew point temperature and then decomposed in a distillation column system.
  • the cryogenic part thus contains one or more heat exchangers and one or more distillation columns. From the cryogenic part, the product is withdrawn in gas or liquid form. Of course, several products can be produced in the same or different physical state and in the same or different chemical composition. To prevent losses due to incoming ambient heat, the cryogenic part is usually thermally insulated by being enclosed by one or more cold boxes.
  • the “main heat exchanger” serves to heat the gaseous product (s) in indirect heat exchange with at least one feed mixture stream.
  • the feed mixture line (s) and the product line (s) are usually arranged on the same side of the main heat exchanger. This makes sense in principle since the feed mixture line regularly enters the main heat exchanger at the warm end and the gaseous product (s) generally exit / exit at the same end of the main heat exchanger.
  • the invention has for its object to further optimize the arrangement of the components of a cryogenic separation plant to achieve a particularly high efficiency of the system.
  • feed mixture line and the product line extend substantially parallel to a main orientation axis and are arranged on opposite sides of the main heat exchanger.
  • the "main axis of orientation" represents an abstract straight line that runs in a horizontal direction and is not usually materialized by components of the plant or any other physical device.
  • substantially parallel are two directions if they form an angle of less than 20 °, preferably less than 10 °, most preferably less than 5 ° with each other.
  • the “main heat exchanger” serves to heat the gaseous product (s) in indirect heat exchange with at least one feed mixture stream.
  • the arrangement according to the invention has the advantage that the devices for the removal of the products, for example one or more manifolds, into which the product line (s) opens, on one side of the main heat exchanger and the means for pretreatment of the feed mixture on the opposite lying side of the main heat exchanger can be arranged. This makes very small pipe lengths possible.
  • the arrangement according to the invention also has the advantage that the system components are basically accessible from both sides for assembly and maintenance. This reduces the operating and repair costs of the system.
  • the device prefferably has a collecting line, into which the product line opens at its end facing away from the main heat exchanger, and when the collecting line runs essentially perpendicular to the main orientation axis.
  • One direction is "substantially perpendicular" to another when the respective straight lines subtend an angle of 70 ° to 110 °, preferably 80 ° to 100 °, most preferably 85 ° to 95 °.
  • One or more manifolds may connect the device and possibly other identical or similar devices (strands) to a multi-line plant, or to a tank farm and / or to an emergency supply device.
  • the manifold (s) can be arranged on a pipe bridge or on the ground. In the latter case, the manifolds are routinely routed to so-called sleepers.
  • manifold (s) are connected to a product line of one or more other cryogenic decomposition devices.
  • manifold (s) may be connected to a storage container for product.
  • the main heat exchanger is embodied exclusively as a recuperative heat exchanger, that is to say as a non-reversible heat exchanger.
  • Atmospheric air is sucked in as "feed mixture” via an inlet filter 1 and fed via feed pipes 51, 52, 53, 54 to other plant components.
  • the filtered air 51 is compressed in a main air compressor, which in the example is the "feed gas compressor.”
  • the compressed air 52 flows into a direct contact cooler 3 where it is cooled in direct heat exchange with cooling water flowing over a cooling water piping 61.
  • the cooled air 53 is further passed into a cleaning device 4, which is a pair of molecular sieve adsorbers 5, 6.
  • the purified air 54 continues to flow to the cryogenic part 7.
  • the low-temperature part can consist of a single cold box, in which all cryogenic apparatus are arranged, in particular the one or more heat exchangers and the distillation column (s), or from a plurality of separate cold boxes.
  • a cylindrical rectification box 9 contains the distillation columns 9a, here a double column with high-pressure and low-pressure column and a main capacitor arranged therebetween.
  • the remaining cold parts, in particular the main heat exchanger 8a are housed in a cuboid heat exchanger box 8.
  • the two cold boxes 8, 9 insulate the respective cold parts of the apparatus against heat from the environment.
  • a transition section 10 also belongs to the low-temperature part. He is also surrounded by a coldbox; Alternatively, located in the transition section 10 piping and fittings are thermally insulated by means of a correspondingly smaller cold box.
  • the main heat exchanger is designed as exclusively recuperative heat exchanger, so not as a switchable heat exchanger (Revex). It consists, for example, of one block or a plurality of flow-connected blocks.
  • the block or blocks are preferably designed as aluminum plate heat exchangers.
  • Possible further heat exchangers, such as one or more subcooling countercurrents, may also be accommodated in the heat exchanger box; alternatively or additionally, one or more blocks of subcooling countercurrents may be arranged in the rectification box.
  • the form of the rectification box may differ from the exemplary embodiment; For example, it may be substantially cuboidal.
  • the main air compressor 2 is driven via a first shaft 11 by a drive means 12, which is designed as an electric motor, gas or steam turbine.
  • a booster 14 is provided for a portion of the purified air 54.
  • the inlet of the booster 14 is connected to the pipe 54 for the purified air.
  • the further compressed air in the booster 14 is passed through a further, not shown in the drawing pipe in the low-temperature part 7, in particular in the heat exchanger box 8.
  • the booster 14 is also driven by the drive means 12 via a further shaft 13.
  • the booster could be driven independently of the main air compressor, for example by a separate gas or steam turbine or by a separate electric motor.
  • the products of the low-temperature part 7 are discharged via exemplary product lines 105, 106, which open here into manifolds 107 and 108, respectively.
  • the manifolds 107, 108 are arranged on a pipe bridge 109 and can connect the device and possibly other identical or similar devices (strands) to a multi-strand system or lead to a tank farm and / or to an emergency supply device.
  • an evaporative cooler 15 For cooling water before its introduction into the direct contact cooler 3 is an evaporative cooler 15. In it dry residual nitrogen is brought from the low-temperature part in direct heat and mass transfer with cooled cooling water. About the cooling water piping 61 cold cooling water is passed to the direct contact cooler. Warm cooling water is returned directly or indirectly to the evaporative cooler. The moist nitrogen from the evaporative cooler escapes into the atmosphere.
  • the apparatus also includes utility piping 63, the location of which is schematically indicated in the drawing.
  • the equipment piping serves to transport steam, gas and / or cooling water and to dispose of condensate, cooling water, etc. It flows into resource headers (not shown), which can be arranged on the pipe bridge 109.
  • Resource and booster air tubing 63, 62 may be located on the floor (on sleepers) or on one or more pipe bridges.
  • the base surfaces of the direct contact cooler 3, the cleaning device 4 and the low-temperature part 7 have in the embodiment circular, rectangular or a complex shape. These bases are arranged in a line, for example on a main orientation axis 101. In addition, this line 101 also runs through the base of the main air compressor 2. As a result This results in a particularly short feed gas piping 52/53/54. Also, the product lines 105, 106, which are arranged opposite the entrance of the insert line 54, have a particularly short length. They can even be so short that their own pipe bridge is not needed.
  • the rectangle 102 which encloses the bases of direct contact cooler 3, cleaning device 4 and low-temperature part 7, is approximately 1.7 times longer in the extension running vertically in the drawing than in the direction perpendicular thereto (horizontal in the drawing ).
  • a factor of about 1.8 applies for the rectangle 103, which also encloses the base of the main air compressor and the apparatuses connected to it.
  • a short pipe bridge 109 and short lines 107, 108 of sufficient length for the product removal or the resource supply and removal; This is particularly advantageous in multi-strand systems. (Due to its schematic character, the drawing is not necessarily to scale in this respect either.)
  • direct contact coolers 3 and evaporative coolers 15 are arranged as a unit or at least as immediately adjacent units because of their functional relationship. In the embodiment, however, the evaporative cooler 15 is much closer to the low temperature part than the direct contact cooler.
  • the distance 104 between the evaporative cooler 15 and the main heat exchanger 8a is about one fifth of the distance between the direct contact cooler 3 and the low temperature part 7.
  • the residual nitrogen pipe between the main heat exchanger and the evaporative cooler 15 which is not shown in the drawing, only a relatively short Overcome route and can therefore be realized particularly cost effective; This saving is significant because of the very large cross-section of the residual nitrogen pipe.
  • the cooling water piping is longer, but has a much smaller cross-section and increases the cost of the apparatus only insignificantly.
  • Cryogenic air separation plants regularly have one or more expansion machines, which serve to generate cold by work-performing relaxation of one or more process streams and are usually designed as turbines.
  • the plant of the embodiment preferably has a turbine for work-performing expansion of a partial flow of the feed air or a product or intermediate stream from the cryogenic decomposition. This turbine is seated in a turbine box 16, which is arranged in the embodiment at the transition section 10 between the heat exchanger box 8 and rectification box 9.

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Abstract

Die Vorrichtung dient zur Erzeugung eines Produkts durch Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemischs, insbesondere von Luft. Sie weist einen Tieftemperaturteil (7) auf, der eine Destilliersäule (9a) zur Tieftemperaturzerlegung des Einsatzgemischs und einen Hauptwärmetauscher (8a) zur Abkühlung des gereinigten Einsatzgemischs auf etwa Taupunktstemperatur und zur Anwärmung mindestens eines Produktstroms aus der Destilliersäule enthält, sowie eine Einsatzgemischleitung (51, 52, 53, 54) zur Einleitung von Einsatzgemisch in den Hauptwärmetauscher (8a) und eine Produktleitung (105, 106) zum Abziehen des Produktstroms aus dem Hauptwärmetauscher. Die Einsatzgemischleitung (54) und die Produktleitung (105, 106) verlaufen im Wesentlichen parallel zu einer Hauptorientierungsachse (101) und sind an einander gegenüberliegenden Seiten des Hauptwärmetauschers (8a) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Produkts durch Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemischs, insbesondere von Luft, mit einem Tieftemperaturteil, der eine Destilliersäule zur Tieftemperaturzerlegung des Einsatzgemischs und einen Hauptwärmetauscher zur Abkühlung des gereinigten Einsatzgemischs auf etwa Taupunktstemperatur und zur Anwärmung mindestens eines Produktstroms aus der Destilliersäule aufweist, mit einer Einsatzgemischleitung zur Einleitung von Einsatzgemisch in den Hauptwärmetauscher und mit einer Produktleitung zum Abziehen des Produktstroms aus dem Hauptwärmetauscher.
  • Vorrichtungen zur Tieftemperaturzerlegung atmosphärischer Luft oder anderer Gasgemische sind zum Beispiel aus Hausen/Linde, Tieftemperaturtechnik, 2. Auflage 1985 bekannt.
  • Unter "Tieftemperatur" wird hier grundsätzlich jede Temperatur verstanden, die unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, vorzugsweise jedoch eine Temperatur von 200 K oder weniger, höchst vorzugsweise von 150 K oder weniger, beispielsweise von 100 K oder weniger.
  • In einem "Direktkontaktkühler" (direct contact cooler) wird das Einsatzgemisch in direkten Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel, zum Beispiel Wasser, gebracht und dadurch abgekühlt. Er dient insbesondere zum Abführen von Verdichtungswärme, die in einem in der Regel vorgeschalteten Einsatzgasverdichter entstanden ist.
  • Eine nachfolgende "Reinigungseinrichtung" ist in der Regel als Adsorptionsvorrichtung ausgebildet und weist insbesondere mindestens zwei umschaltbare Behälter aus, die zyklisch betrieben werden. Sie dient der Abtrennung unerwünschter Komponenten, beispielsweise solcher, die im Tieftemperaturteil ausfrieren könne n.
  • Im "Tieftemperaturteil" wird das Einsatzgemisch zunächst auf etwa Taupunktstemperatur abgekühlt und anschließend in einem Destilliersäulensystem zerlegt. Der Tieftemperaturteil enthält also einen oder mehrere Wärmetauscher und eine oder mehrere Destilliersäulen. Aus dem Tieftemperaturteil wird das Produkt in Gas- oder Flüssigform abgezogen. Selbstverständlich können auch mehrere Produkte in gleichem oder unterschiedlichem Aggregatzustand sowie in gleicher oder verschiedener chemischer Zusammensetzung erzeugt werden. Um Verluste durch einströmende Umgebungswärme zu verhindern, ist der Tieftemperaturteil üblicherweise wärmeisoliert, indem er von einer oder mehreren Coldboxen umschlossen wird.
  • Der "Hauptwärmetauscher" dient zur Anwärmung des oder der gasförmigen Produkts/Produkte in indirektem Wärmeaustausch mit mindestens einem Einsatzgemischstrom.
  • In einer Vorrichtung der eingangs genannten Art sind die Einsatzgemischleitung(en) und die Produktleitung(en) üblicherweise auf derselben Seite des Hauptwärmetauschers angeordnet. Dies ist grundsätzlich sinnvoll, da die Einsatzgemischleitung regelmäßig am warmen Ende in den Hauptwärmetauscher eintritt und das beziehungsweise die gasförmigen Produkt(e) im Allgemeinen an demselben Ende des Hauptwärmetauschers austritt/austreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der Komponenten einer Tieftemperaturzerlegungsanlage weiter zu optimieren, um eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit der Anlage zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Einsatzgemischleitung und die Produktleitung im Wesentlichen parallel zu einer Hauptorientierungsachse verlaufen und an einander gegenüberliegenden Seiten des Hauptwärmetauschers angeordnet sind.
  • Die "Hauptorientierungsachse" stellt eine abstrakte Gerade dar, die in horizontaler Richtung verläuft und in der Regel nicht durch Bauteile der Anlage oder eine sonstige physische Einrichtung materialisiert ist.
  • "Im Wesentlichen parallel" sind zwei Richtungen dann, wenn sie einen Winkel von weniger als 20°, vorzugsweise weniger als 10°, höchst vorzugsweise weniger als 5° miteinander bilden.
  • Der "Hauptwärmetauscher" dient zur Anwärmung des oder der gasförmigen Produkts/Produkte in indirektem Wärmeaustausch mit mindestens einem Einsatzgemischstrom.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung bietet den Vorteil, dass die Einrichtungen für die Abführung der Produkte, zum Beispiel eine oder mehrere Sammelleitungen, in welche die Produktleitung(en) mündet/münden, auf der einen Seite des Hauptwärmetauschers und die Einrichtungen zur Vorbehandlung des Einsatzgemischs auf der gegenüber liegenden Seite des Hauptwärmetauschers angeordnet werden können. Damit werden sehr geringe Rohrleitungslängen möglich.
  • Die gegenüber liegende Anordnung von Einsatzgemisch- und Produktleitungen minimiert insbesondere den Aufwand bei der strömungstechnischen Verbindung der Anlagenkomponenten untereinander. Die entsprechenden Rohrlängen und der Umfang der zugehörigen Stahlbauvorrichtungen wie zum Beispiel Rohrbrücken werden minimiert. Dies bedeutet - insbesondere bei sehr großen Anlagen mit einem Einsatzgasdurchsatz von beispielsweise 50.000 Nm3/h oder mehr, insbesondere 300.000 Nm3/h oder mehr - eine spürbare Verminderung der Investitionskosten.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung hat außerdem den Vorteil, dass die Anlagekomponenten grundsätzlich von beiden Seiten her für Montage- und Wartungsarbeiten zugänglich sind. Dies reduziert die Betriebs- und Reparaturkosten der Anlage.
  • Außerdem ist es günstig, wenn die Vorrichtung eine Sammelleitung aufweist, in welche die Produktleitung an ihrem dem Hauptwärmetauscher abgewandten Ende einmündet, und wenn die Sammelleitung im Wesentlichen senkrecht zur Hauptorientierungsachse verläuft.
  • Eine Richtung ist "im Wesentlichen senkrecht" zu einer anderen, wenn die entsprechenden Geraden einen Winkel von 70° bis 110°, vorzugsweise 80° bis 100° höchst vorzugsweise 85° bis 95° einschließen.
  • Eine oder mehrere Sammelleitungen können die Vorrichtung und mögliche weitere identische oder ähnliche Vorrichtungen (Stränge) zu einer mehrsträngigen Anlage verbinden beziehungsweise zu einem Tanklager und/oder zu einer Notversorgungsvorrichtung führen.
  • Die Sammelleitung(en) kann/können auf einer Rohrbrücke oder auf dem Boden angeordnet sein. Im letzteren Fall werden die Sammelleitungen regelmäßig auf so genannten Sleepern verlegt.
  • Vorzugsweise ist/sind Sammelleitung(en) mit einer Produktleitung einer oder mehrerer weiteren Tieftemperaturzerlegungs-Vorrichtungen verbunden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann/können die Sammelleitung(en) mit einem Speicherbehälter für Produkt verbunden sein.
  • Es ist günstig, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Hauptwärmetauscher ausschließlich als rekuperativer Wärmetauscher ausgeführt ist, das heißt als nicht umschaltbarer Wärmetauscher.
  • Die Ansprüche 7 ff. enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert, die als Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage ausgebildet ist.
  • Atmosphärische Luft wird als "Einsatzgemisch" über ein Einlassfilter 1 angesaugt und über Einsatz-Rohrleitungen 51, 52, 53, 54 zu weiteren Anlagenkomponenten geführt. Zunächst wird die gefilterte Luft 51 in einem Hauptluftverdichter, der in dem Beispiel den "Einsatzgasverdichter" darstellt, komprimiert. Die verdichtete Luft 52 strömt in einen Direktkontaktkühler 3 und wird dort in direktem Wärmeaustausch mit Kühlwasser, das über eine Kühlwasser-Verrohrung 61 heranströmt, abgekühlt. Die abgekühlte Luft 53 wird weiter in eine Reinigungseinrichtung 4 geleitet, die ein Paar von Molekularsieb-Adsorbern 5, 6 aufweist. Die gereinigte Luft 54 strömt weiter zum Tieftemperaturteil 7.
  • Der Tieftemperaturteil kann aus einer einzigen Coldbox bestehen, in der alle kryogenen Apparate angeordnet sind, insbesondere der oder die Wärmetauscher und die Destilliersäule(n), oder auch aus einer Vielzahl separater Coldboxen. In dem Beispiel sind zwei separate Coldboxen vorgesehen. Eine zylinderförmige Rektifikationsbox 9 enthält die Destilliersäulen 9a, hier eine Doppelsäule mit Hochdruck- und Niederdrucksäule und einem dazwischen angeordneten Hauptkondensator. Die übrigen kalten Teile, insbesondere der Hauptwärmetauscher 8a sind in einer quaderförmigen Wärmetauscher-Box 8 untergebracht. Die beiden Coldboxen 8, 9 isolieren die jeweiligen kalten Apparateteile gegen Wärmeeinfall aus der Umgebung. Ein Übergangsabschnitt 10 gehört ebenfalls zum Tieftemperaturteil. Er wird ebenfalls von einer Coldbox umschlossen; alternativ werden die im Übergangsabschnitt 10 befindlichen Rohrleitungen und Armaturen mittels einer entsprechend kleineren Coldbox wärmeisoliert.
  • Der Hauptwärmetauscher ist als ausschließlich rekuperativer Wärmetauscher ausgebildet, also nicht als umschaltbarer Wärmetauscher (Revex). Er besteht zum Beispiel aus einem Block oder einer Mehrzahl von strömungstechnisch miteinander verbundenen Blöcken. Der oder die Blöcke sind vorzugsweise als Aluminium-Plattenwärmetauscher ausgebildet. Mögliche weitere Wärmetauscher wie zum Beispiel ein oder mehrere Unterkühlungs-Gegenströmer können ebenfalls in der Wärmetauscher-Box untergebracht sein; alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Blöcke von Unterkühlungs-Gegenströmern in der Rektifikationsbox angeordnet sein. Die Form der Rektifikationsbox kann vom Ausführungsbeispiel abweichen; sie kann zum Beispiel im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sein.
  • Der Hauptluftverdichter 2 wird über eine erste Welle 11 von einem Antriebsmittel 12 angetrieben, das als Elektromotor, Gas- oder Dampfturbine ausgebildet ist. Außerdem ist in dem Beispiel ein Nachverdichter 14 für einen Teil der gereinigten Luft 54 vorgesehen. Über eine in der Zeichnung lediglich angedeutete Booster-Luft-Verrohrung 62 ist der Einlass des Nachverdichters 14 mit der Rohrleitung 54 für die gereinigte Luft verbunden. Die im Nachverdichter 14 weiterverdichtete Luft wird über eine weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte Rohrleitung in den Tieftemperaturteil 7 geleitet, insbesondere in die Wärmetauscher-Box 8. In dem Beispiel wird der Nachverdichter 14 über eine weitere Welle 13 ebenfalls von dem Antriebsmittel 12 angetrieben. Alternativ könnte der Nachverdichter unabhängig vom Hauptluftverdichter angetrieben werden, beispielsweise durch eine separate Gas- oder Dampfturbine oder durch einen separaten Elektromotor.
  • Die Produkte des Tieftemperaturteils 7 werden über beispielhaft eingezeichnete Produktleitungen 105, 106 abgegeben, die hier in Sammelleitungen 107 beziehungsweise 108 münden. Die Sammelleitungen 107, 108 sind auf einer Rohrbrücke 109 angeordnet und können die Vorrichtung und mögliche weitere identische oder ähnliche Vorrichtungen (Stränge) zu einer mehrsträngigen Anlage verbinden beziehungsweise zu einem Tanklager und/oder zu einer Notversorgungsvorrichtung führen.
  • Zur Abkühlung von Wasser vor dessen Einleitung in den Direktkontaktkühler 3 dient ein Verdunstungskühler 15. Darin wird trockener Reststickstoff aus dem Tieftemperaturteil in direkten Wärme- und Stoffaustausch mit abzukühlendem Kühlwasser gebracht. Über die Kühlwasser-Verrohrung 61 wird kaltes Kühlwasser zum Direktkontaktkühler geleitet. Warmes Kühlwasser wird direkt oder indirekt zum Verdunstungskühler zurückgeführt. Der feuchte Stickstoff aus dem Verdunstungskühler entweicht in die Atmosphäre.
  • Die Vorrichtung weist außerdem eine Betriebsmittel-Verrohrung (utility piping) 63 auf, deren Lage in der Zeichnung schematisch angedeutet ist. Die Betriebsmittel-Verrohrung dient zum Transport von Dampf, Gas und/oder Kühlwasser und zum Entsorgen von Kondensat, Kühlwasser etc. Sie mündet in Betriebsmittel-Sammelleitungen (nicht eingezeichnet), die auf der Rohrbrücke 109 angeordnet sein können. Betriebsmittel- und Booster-Luft-Verrohrung 63, 62 können auf dem Boden (auf Sleepern) oder auf einer oder mehreren Rohrbrücken angeordnet sein.
  • Die Grundflächen des Direktkontaktkühlers 3, der Reinigungseinrichtung 4 und des Tieftemperaturteils 7 weisen in dem Ausführungsbeispiel Kreisform, Rechteckform beziehungsweise eine komplexe Form auf. Diese Grundflächen sind auf einer Linie, zum Beispiel auf einer Hauptorientierungsachse 101 angeordnet. Zusätzlich verläuft diese Linie 101 auch durch die Grundfläche des Hauptluftverdichters 2. Hierdurch ergibt sich eine besonders kurze Einsatzgasverrohrung 52/53/54. Auch die Produktleitungen 105, 106, die gegenüber dem Eintritt der Einsatzleitung 54 angeordnet sind, weisen eine besonders geringe Länge auf. Sie können sogar so kurz sein, dass eine eigene Rohrbrücke nicht benötigt wird.
  • Das Rechteck 102, das die Grundflächen von Direktkontaktkühler 3, Reinigungseinrichtung 4 und Tieftemperaturteil 7 umschließt, ist in der Ausdehnung, die in der.Zeichnung vertikal verläuft, etwa um den Faktor 1,7 länger als in der dazu senkrechten Richtung (horizontal in der Zeichnung). Für das Rechteck 103, das auch die Grundfläche des Hauptluftverdichters und der mit ihm verbundenen Apparate umschließt, gilt ein Faktor von etwa 1,8. Hierdurch reichen eine kurze Rohrbrücke 109 und Sammelleitungen 107, 108 geringer Länge für die Produktabfuhr bzw. die Betriebsmittel-Zu- und Abfuhr aus; dies ist insbesondere bei mehrsträngigen Anlagen von Vorteil. (Die Zeichnung ist wegen ihres schematischen Charakters auch in dieser Hinsicht nicht unbedingt maßstäblich.)
  • Üblicherweise werden Direktkontaktkühler 3 und Verdunstungskühler 15 wegen ihrer funktionellen Beziehung als eine Einheit oder zumindest als unmittelbar benachbarte Einheiten angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel ist der Verdunstungskühler 15 jedoch dem Tieftemperaturteil wesentlich näher als dem Direktkontaktkühler. Der Abstand 104 zwischen dem Verdunstungskühler 15 und dem Hauptwärmetauscher 8a beträgt etwa ein Fünftel des Abstandes zwischen dem Direktkontaktkühler 3 und dem Tieftemperaturteil 7. Hierdurch muss die Reststickstoffleitung zwischen dem Hauptwärmetauscher und dem Verdunstungskühler 15, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, nur eine relativ kurze Strecke überwinden und kann daher besonders kostengünstig realisiert werden; diese Einsparung fällt wegen des sehr großen Querschnitts der Reststickstoffleitung erheblich ins Gewicht. Die Kühlwasser-Verrohrung ist zwar länger, weist aber einen sehr viel geringeren Querschnitt auf und verteuert den Apparat nur unwesentlich.
  • Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlagen weisen regelmäßig eine oder mehrere Entspannungsmaschinen auf, die zur Erzeugung von Kälte durch arbeitsleistende Entspannung eines oder mehrerer Prozess-Ströme dienen und üblicherweise als Turbinen ausgebildet sind. Die Anlage des Ausführungsbeispiels weist vorzugsweise eine Turbine zur arbeitsleistenden Entspannung eines Teilstroms der Einsatzluft oder eines Produkt- oder Zwischenproduktstroms aus der Tieftemperaturzerlegung auf. Diese Turbine sitzt in einem Turbinenkasten 16, der in dem Ausführungsbeispiel am Übergangsabschnitt 10 zwischen Wärmetauscher-Box 8 und Rektifikationsbox 9 angeordnet ist.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Produkts durch Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemischs, insbesondere von Luft, mit einem Tieftemperaturteil (7), der eine Destilliersäule (9a) zur Tieftemperaturzerlegung des Einsatzgemischs und einen Hauptwärmetauscher (8a) zur Abkühlung des gereinigten Einsatzgemischs auf etwa Taupunktstemperatur und zur Anwärmung mindestens eines Produktstroms aus der Destilliersäule aufweist, mit einer Einsatzgemischleitung (51, 52, 53, 54) zur Einleitung von Einsatzgemisch in den Hauptwärmetauscher (8a) und mit einer Produktleitung (105, 106) zum Abziehen des Produktstroms aus dem Hauptwärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzgemischleitung (54) und die Produktleitung (105, 106) im Wesentlichen parallel zu einer Hauptorientierungsachse (101) verlaufen und an einander gegenüberliegenden Seiten des Hauptwärmetauschers (8a) angeordnet sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sammelleitung (107, 108), in welche die Produktleitung (105, 106) an ihrem dem Hauptwärmetauscher (8a) abgewandten Ende einmündet, wobei die Sammelleitung (107, 108) im Wesentlichen senkrecht zur Hauptorientierungsachse (101) verläuft.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (107, 108) auf einer Rohrbrücke (109) oder auf dem Boden angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (107, 108) mit einer Produktleitung einer oder mehrerer weiteren Tieftemperaturzerlegungs-Vorrichtungen verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (107, 108) mit einem Speicherbehälter für Produkt verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptwärmetauscher (8a) ausschließlich als rekuperativer Wärmetauscher ausgeführt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptwärmetauscher (8a) ein Direktkontaktkühler (3) zur Kühlung des Einsatzgemischs und eine Reinigungsvorrichtung (4) zu Reinigung des gekühlten Einsatzgemischs vorgeschaltet sind, wobei der Direktkontaktkühler (3), die Reinigungsvorrichtung (4) und der Tieftemperaturteil (7) auf einer Linie (101) angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen dem Direktkontaktkühler (3) vorgeschalteten Einsatzgasverdichter (2) zur Verdichtung des Einsatzgemischs, wobei der Einsatzgasverdichter (2), der Direktkontaktkühler (3), die Reinigungsvorrichtung (4) und der Tieftemperaturteil (7) auf einer Linie (101) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einen dem Direktkontaktkühler (3) vorgeschalteten Einsatzgasverdichter (2) zur Verdichtung des Einsatzgemischs, wobei die Antriebswelle (11) des Einsatzgasverdichters (2) im Wesentlichen senkrecht oder im Wesentlichen parallel zu der Linie (101) verläuft, auf welcher der Direktkontaktkühler (3), die Reinigungsvorrichtung (4) und der Tieftemperaturteil (7) angeordnet sind.
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