Комплексный способ и установка для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции и охлаждения газа

Изобретение относится к разделению газов. Комплексная установка содержит установку (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, трубопровод (17) для отбора газа, обогащенного азотом, и трубопровод (1) для отбора газа, обогащенного кислородом, из установки для разделения воздуха. Трубопровод (1) соединен с установкой для получения жидкости (MEOH). Установка также содержит первую колонну (19) по массообмену и теплообмену. Низ первой колонны соединен с трубопроводом (17). Верх первой колонны соединен со средствами (25) для подачи воды и трубопроводом для отбора охлажденной воды (21) из первой колонны. Установка для получения жидкости содержит накопитель (7) жидкого продукта (5). Установка содержит газовый трубопровод повторного нагрева для отбора газа, образующегося в результате повторного нагрева жидкого продукта накопителя. Трубопровод (21) позволяет подавать охлажденную воду на теплообменник (23), соединенный с газовым трубопроводом повторного нагрева. Теплообменник соединен с накопителем для подачи на него охлажденного газа повторного нагрева. Техническим результатом является снижение потребления электрической энергии. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к комплексному способу и комплексной установке для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции и для охлаждения газа. Охлаждение позволяет охлаждать или даже по меньшей мере частично конденсировать газ, поступающий из накопителя, который содержит жидкость; жидкость получают посредством установки, обеспечиваемой газом, поступающим из установки для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции.

Зачастую необходимо хранить жидкости при низкой температуре, то есть при температурах ниже температуры окружающей среды. Накопители изолируют для предотвращения испарения жидкости под воздействием тепла окружающей среды, но, тем не менее, дефекты в изоляции приводят к притоку тепла, и вверху накопителя образуется газ. Этот газ необходимо или сбрасывать в атмосферу, или повторно конденсировать и подавать обратно в накопитель.

Другой вариант, проиллюстрированный на фиг. 1, заключается в растворении газа в обессоленной воде Н и его подаче на установку для очистки. На фигуре установка ASU для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции производит кислород 1, который подают на производственную установку МЕОН для получения метанола. Метанол, полученный в жидкой форме, подают в изолированный накопитель 7. Метанол 9 в газообразной форме, образованный вверху накопителя за счет притока тепла через изоляцию, направляют для смешивания с обессоленной водой Н в установке 13. Образованный метанол 15 подают обратно в секцию очистки в производственной установке МЕОН для получения метанола.

Для конденсации газа другой возможностью является использование воды, охлажденной с помощью электрического холодильника до температуры 10°С, которая осуществляет обмен фригориями с газом в теплообменнике через косвенный обмен.

Во многих случаях установка для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции производит кислород по запросу заказчика, но отсутствует заказчик азота или даже всего азота, который неизбежно получают попутно.

Согласно настоящему изобретению произведенный в избытке азот используют на выходе из установки для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции для охлаждения воды в колонне смешивающего типа, питаемой внизу холодным газообразным азотом и вверху водой, подлежащей охлаждению.

Охлажденную воду затем используют для охлаждения или даже для конденсации газа, поступающего из накопителя жидкости при температуре ниже температуры окружающей среды, позволяя снизить потребление электрической энергии.

Способ согласно преамбуле к пункту 1 известен из документа ЕР-А-0748763.

Согласно одному объекту настоящего изобретения предложен способ по п. 1.

В соответствии с другими необязательными аспектами настоящего изобретения:

- установка представляет собой производственную установку для получения метанола;

- воздух, направляемый для дистилляции, охлаждают с помощью средств, не являющихся теплообменником, питаемых охлажденной водой, поступающей из первой колонны;

- первый поток газа, обогащенного азотом, подают на первую колонну, и второй поток газа, обогащенного азотом, подают на установку для очистки, которую используют для очистки воздуха, предназначенного для дистилляции;

- соотношение между первым потоком азота и потоком, обогащенным кислородом, подаваемым на производственную установку, составляет меньше, чем 0,7:1, или даже меньше, чем 0,1:1;

- охлажденная вода покидает первую колонну при температуре ниже 50°С или ниже 15°С, или даже ниже 10°С;

- этап конденсации выполняют путем охлаждения в холодильном средстве с использованием электрической энергии.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена комплексная установка по п. 8.

Согласно другим необязательным аспектам:

- установка не содержит каких-либо средств для охлаждения воздуха, предназначенного для дистилляции, получающих охлажденную воду из первой колонны;

- установка содержит накопитель алкена, получаемого из жидкого продукта, которым является метанол, при этом газ, поступающий из накопителя алкена, охлаждают с помощью охлажденной воды, поступающей из первой колонны, конденсируют и направляют обратно на накопитель алкена.

Накопитель может быть, например, накопителем жидкого метанола или жидкого пропилена.

Жидкость, содержащаяся в накопителе, предпочтительно имеет температуру кипения при давлении внутри накопителя ниже 50°С или ниже 15°С, или даже ниже 10°С, или даже ниже 0°С.

Для накопителя метанола при 1,1 бар абс. температура насыщения составляет 11°С, а для накопителя пропилена при 16 бар температура насыщения составляет 40°С.

Способ будет описан более подробно со ссылкой на фиг. 2. Установка ASU для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции производит кислород 1, который подают на производственную установку МЕОН для получения метанола. Метанол, полученный в жидкой форме, подают на изолированный накопитель 7 при 1,1 бар абс. Метанол 9 в газообразной форме, образованный вверху накопителя за счет притока тепла через изоляцию, подают на теплообменник 23, который представляет собой алюминиевый паяный пластинчатый теплообменник. В этом теплообменнике его либо полностью конденсируют, либо охлаждают, либо частично конденсируют для того, чтобы полностью конденсировать при помощи других средств. Температура конденсации может составлять приблизительно 11°С. Конденсированный газ подают обратно в накопитель 7.

Установка ASU для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции также производит газообразный азот 17, который нагревают путем теплообмена с воздухом, подлежащим разделению. Газообразный азот 17 подают вниз охлаждающей колонны 19, питаемой вверху водой 21, подлежащей охлаждению. Газообразный азот вступает в контакт с водой, подлежащей охлаждению, и повторно нагретый азот покидает колонну 19 вверху, в то время как охлажденная вода 25 покидает колонну 19 внизу. Охлажденную воду 25 подают на теплообменник 23 для охлаждения или даже конденсации по меньшей мере частично газа 9.

Питательный воздух, подаваемый на установку ASU для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции для разделения в ней, предпочтительно не охлаждается за счет теплообмена с охлажденной водой в колонне 19. Предпочтительно никакой из элементов установки ASU для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции не должен охлаждаться за счет теплообмена с охлажденной водой в колонне 19. Таким образом, охлаждающая колонна 19 обеспечивает охлажденную воду не для охлаждения установки для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, а для, предпочтительно исключительно для, охлаждения испарившегося газа 9, поступающего из накопителя 7 или из других накопителей, которые не используют для накопления текучей среды, поступающей из установки для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции.

Согласно другому варианту охлажденную воду снизу колонны 19 используют для охлаждения воздуха, предназначенного для дистилляции в установке ASU для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции. В этом случае охлаждение можно осуществлять посредством второй колонны, питаемой вверху охлажденной водой, а внизу воздухом, подлежащим охлаждению. Только часть охлажденной воды будет доступной для использования для охлаждения газа 9, поступающего из накопителя 7.

Может быть предусмотрен сбор азота из нескольких установок для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, по меньшей мере одна из которых подает газ, обогащенный кислородом, на производственную установку МЕОН, которая производит метанол. Собранный азот может быть направлен на общую охлаждающую колонну для всех дистилляторов и затем может быть направлен на один или несколько накопителей для охлаждения газов, полученных путем повторного нагрева.

Метанол зачастую преобразовывают в другие алкены, которые также хранят при температуре ниже температуры окружающей среды и которые обладают предрасположенностью к испарению. Газы, поступающие по меньшей мере из одного накопителя алкена, получаемого из метанола из производственной установки МЕОН, можно также охлаждать посредством азота из установки для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, используя воду из охлаждающей колонны 19 или из охлаждающей колонны, являющейся общей для нескольких установок для разделения воздуха. Алкен, может быть, например, пропиленом, хранящимся при 16 бар абс., с температурой насыщения 40°С.

1. Комплексный способ разделения воздуха, осуществляемого посредством криогенной дистилляции, и охлаждения газа, поступающего из накопителя жидкости, произведенной посредством установки (МЕОН) для получения жидкости, обеспечиваемой газом (1), поступающим из установки (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, в котором:

i) воздух разделяют в установке (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, которая представляет собой по меньшей мере одну установку для производства газа (1), обогащенного кислородом, и газа (17), обогащенного азотом, посредством криогенной дистилляции,

ii) газ, обогащенный кислородом, направляют из установки (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции или по меньшей мере из одной из установок (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции по меньшей мере на одну установку (МЕОН) для получения жидкости,

iii) газ, обогащенный азотом, подают из установки (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции или по меньшей мере из одной из установок (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции вниз первой колонны для массообмена и теплообмена путем непосредственного контакта (19) и воду (25) подают наверх первой колонны, при этом температура воды, поступающей в колонну, превышает температуру, при которой газ, обогащенный азотом, поступает в первую колонну,

отличающийся тем, что установка (МЕОН) для получения жидкости содержит изолированный накопитель (7) жидкости, газ (9), образованный в накопителе, отбирают, при этом жидкость имеет температуру кипения при давлении внутри накопителя ниже 50°С, или ниже 15°С, или даже ниже 10°С, или даже ниже 0°С, при этом охлажденную воду (21) отбирают из первой колонны и используют для охлаждения или даже по меньшей мере для частичной конденсации по меньшей мере одной части газа, образованного в накопителе, с целью образования первой текучей среды (15), первую текучую среду конденсируют, если она не конденсирована полностью, и первую текучую среду подают обратно на накопитель (7) в жидкой форме.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что установка (МЕОН) для получения жидкости представляет собой производственную установку для получения метанола.

3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что воздух, направляемый для дистилляции, охлаждают с помощью средств, не являющихся теплообменником, питаемых охлажденной водой, поступающей из первой колонны (19).

4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый поток газа (17), обогащенного азотом, подают на первую колонну, и второй поток газа, обогащенного азотом, подают на установку для очистки, которую используют для очистки воздуха, предназначенного для дистилляции.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что соотношение между первым потоком азота (17) и потоком (1), обогащенным кислородом, подаваемым на установку (МЕОН) для получения жидкости, составляет меньше чем 0,7:1 или даже меньше чем 0,1:1.

6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что охлажденная вода (21) покидает первую колонну при температуре ниже 50°С, или ниже 15°С, или даже ниже 10°С.

7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этап конденсации первой текучей среды выполняют путем охлаждения в холодильном средстве с использованием электрической энергии.

8. Комплексная установка для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции и для охлаждения газа, содержащая установку (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, трубопровод для отбора газа (17), обогащенного азотом, из установки (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, трубопровод для отбора газа (1), обогащенного кислородом, из установки (ASU) для разделения воздуха посредством криогенной дистилляции, при этом этот трубопровод соединен с установкой (МЕОН) для получения жидкости для подачи на нее газа, обогащенного кислородом, первую колонну (19) по массообмену и теплообмену, при этом низ первой колонны соединен с трубопроводом для отбора газа, обогащенного азотом, и верх первой колонны соединен со средствами (25) для подачи воды и трубопроводом для отбора охлажденной воды (21) из первой колонны, отличающаяся тем, что установка (МЕОН) для получения жидкости содержит по меньшей мере один накопитель (7) жидкого продукта (5), имеющего температуру кипения при давлении накопителя, и тем, что установка содержит газовый трубопровод повторного нагрева для отбора газа, образующегося в результате повторного нагрева жидкого продукта накопителя, при этом трубопровод для отбора охлажденной воды из первой колонны позволяет подавать охлажденную воду на теплообменник (23), соединенный с газовым трубопроводом повторного нагрева, при этом теплообменник соединен с накопителем для подачи обратно на него охлажденного или даже конденсированного газа повторного нагрева.

9. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что содержит накопитель алкена, получаемого из жидкого продукта (5), которым является метанол, при этом газ, поступающий из накопителя алкена, охлаждают с помощью охлажденной воды, поступающей из первой колонны, конденсируют и направляют обратно на накопитель алкена.

10. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что содержит накопитель (7) жидкого метанола или жидкого пропилена.