深冷可變的液體生產(chǎn)方法

專利名稱：：深冷可變的液體生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種通過深冷精餾工藝?yán)谜麴s塔生產(chǎn)液體產(chǎn)品的方法，其中液態(tài)產(chǎn)品可通過調(diào)整經(jīng)過用于深冷精餾工藝中制冷的變速渦輪膨脹機(jī)的膨脹率，使產(chǎn)品發(fā)生改變。
背景技術(shù)：
：Mffi過含氧和氮的氣體，通常為空氣，在用于深冷精餾工藝的蒸餾塔內(nèi)精餾制得。在這種工藝中，包含氧和氮的原料流在提純單元內(nèi)被壓縮和提純。該壓縮及提純的流體然后在主熱交換器內(nèi)被冷卻并被弓l入蒸餾塔底部附近。蒸餾塔內(nèi)原料流的撒留產(chǎn)生在蒸餾塔上方的富氮氣體以及蒸餾塔底部的富氧氣體。上方的富氮蒸汽的-一部分在熱交換器內(nèi)冷凝，該熱交換器通過與塔底部富氧氣流間接熱交換實現(xiàn)與蒸餾塔有效關(guān)聯(lián)。冷凝產(chǎn)生富氮液流。這種液流一部分作為逆流返回到蒸餾塔，而另一部分作為富氮液體產(chǎn)品流。此外，另一部分富氮蒸汽也可以在副蒸餾塔內(nèi)被進(jìn)一步提純，或者可以直接作為產(chǎn)品并且在主熱交換器中完全加熱以將原料流冷卻到適于撤留的溫度。該深冷精餾工藝必須制冷以便補償周圍環(huán)境的熱損失，以便保持熱交換器運轉(zhuǎn)并產(chǎn)生液體產(chǎn)品。典型地在氮設(shè)備中，熱交換器被用于冷凝富氮蒸汽，蒸餾塔底部的富氧液體流在該熱交換器內(nèi)部分蒸發(fā)產(chǎn)生的富氧蒸汽流，被部分地加熱，然后在渦輪膨脹機(jī)內(nèi)膨脹，該渦輪膨脹機(jī)可用于產(chǎn)生軸功，其可以用來發(fā)電。渦輪膨脹機(jī)產(chǎn)生排出流，其基本上在主熱交換器中加熱以向該工藝提供制冷。可選地，空氣膨脹可用于基底負(fù)荷壓縮機(jī)(baseloadcompressor)和可選地獨立增壓空氣壓縮機(jī)中原料空氣流的壓縮。然后，原料空氣流在主熱交換器內(nèi)被部分冷卻，并且全部或部分空氣被導(dǎo)入渦輪膨脹機(jī)。在此情況下，通過從渦輪膨脹機(jī)導(dǎo)入排出流進(jìn)入蒸餾塔傳遞制冷。另一部分壓縮的原料空氣流在主熱交換器中被完全液化并且也被導(dǎo)入蒸餾塔底部附近。在多數(shù)情況下，可以很好地產(chǎn)生可變量的液化氮用于儲備或商業(yè)出口。另外，普遍增長的"實時"能量價格迫使深冷精餾設(shè)備的靈活性提高。此外，液5體產(chǎn)品通常必須在氣體產(chǎn)品的流速為設(shè)計速度或接近時實現(xiàn)。為了產(chǎn)生可變量的液體產(chǎn)品，制冷生產(chǎn)必須改變。美國專利3,492，828公開了一種方法，其中氮產(chǎn)品流的一部分在與增壓壓縮機(jī)連接的膨脹器中被壓縮，并被回收到低溫室。可變數(shù)量的氮可以回收到低溫室和渦輪機(jī)中以改變制冷并由此改變液體產(chǎn)品。這種變化的缺點是熱交換器網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜化，例如，根據(jù)需要增加通道，且增長的膨脹流速導(dǎo)致保持高渦輪膨脹機(jī)效率時更加困難。在這方面，向心式渦輪機(jī)效率與體積流速和絕熱壓頭的平方根的比率有關(guān)。一般來說，制蟲增加艦會降低渦輪機(jī)效率。美國專利4,566,887公開了一種改變液氮產(chǎn)品的方法。在該專利中，旁通管用于周期性使供給空氣的一部分也改向進(jìn)入任一渦輪膨脹機(jī)中，其用于膨脹通過冷凝塔上部的富氮蒸汽產(chǎn)生的富氧蒸汽。富氧蒸汽流也可以導(dǎo)入單獨的膨脹器。這種情況下，產(chǎn)生更多制冷以便允許生產(chǎn)更多液氮產(chǎn)品。這種方法的問題在于，由于部分供給空氣被改向離開塔，在這種改向期間，氣態(tài)氮產(chǎn)品急劇減少。正如將要討論的，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)液體產(chǎn)品的方法，其中31M改變變速渦輪膨脹機(jī)的膨脹率以調(diào)整制冷以及液體產(chǎn)品的產(chǎn)量，同時通過改變流向變速渦輪膨脹機(jī)的流速以保持渦輪膨脹機(jī)的效率基本穩(wěn)定。連同其它優(yōu)點，與現(xiàn)有技斜目比，本發(fā)明允許產(chǎn)品構(gòu)成(slate)的更多變化，例如，產(chǎn)品同時為液體和蒸汽產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種可選擇地改變生產(chǎn)率的生產(chǎn)液體產(chǎn)品流的方法。根據(jù)這種方法，該液體產(chǎn)品流M:深冷精餾工藝產(chǎn)生，深冷精餾工藝采用蒸餾塔從己壓縮、提純和y賴卩的包含氮和氧的原料流中分離氮。本發(fā)明的一方面，深冷撤留工藝?yán)弥评溲h(huán)，在其中富氧蒸汽流在用于冷卻原料流的主熱交換器中被部分地加熱。富氧蒸汽流由蒸餾塔的逆流形成。至少部分富氧蒸汽流在變速渦輪膨脹機(jī)內(nèi)被膨脹，以產(chǎn)生排出流，其在主熱交換器中被完全加熱，也被用于該深冷精餾工藝中以冷卻原料流。液體產(chǎn)品的生產(chǎn)率可以通過改變原料流的原料流壓力選擇性地變化。這樣原料流壓力的增加提高了通過變速渦輪膨脹機(jī)的膨脹率，從而影響深冷精餾工藝的制冷，從而提高了液體流的生產(chǎn)率，反之亦然。原料流壓力增長的同時，原料流的流速增加，反之亦然，這樣變速渦輪膨脹機(jī)的效率基本上保持為恒定。當(dāng)液體產(chǎn)品流的生產(chǎn)率低時，第一壓縮機(jī)可用于壓縮原料流。當(dāng)液體產(chǎn)品的生產(chǎn)率高時，通過第一壓縮機(jī)的原料流的流速增加。因此，原料流從第一壓縮豐;ua入第二壓縮機(jī)，以提高原料流的壓力。本發(fā)明的另一個方面，深冷精餾工藝?yán)弥评溲h(huán)，其中至少部分原料流在主熱交換器中被部分地冷卻，主換熱器在深冷精餾工藝中用于冷卻原料流。至少部分原料流在變速渦輪膨脹機(jī)中膨脹，以產(chǎn)生排出流，其被引入蒸餾塔。本發(fā)明的后一方面，通過改變原料流的原料流壓力，可以改變液體蒸汽產(chǎn)品的生產(chǎn)率，以便增加原料流壓力提高通過變速渦輪膨脹機(jī)的膨脹率，從而影響深冷精餾工藝的制冷，從而提高液體產(chǎn)品流的生產(chǎn)率，反之亦然。原料流壓力增長的同時，原料流的流速增加，反之亦然，這樣變速渦輪膨脹機(jī)的效率基本上保持為恒定?？梢詫崿F(xiàn)原料流的壓力和流速的改變，因此液體產(chǎn)品流的低生產(chǎn)率時，原料流在基底負(fù)荷壓縮機(jī)中被壓縮，并進(jìn)一步在與變速渦輪膨脹機(jī)連接的增壓壓縮機(jī)中被壓縮。增壓壓縮機(jī)為變速壓縮機(jī)，在液體產(chǎn)品流的高生產(chǎn)率時，通過基底負(fù)荷壓縮機(jī)的原料流的流速增加，以便于增加通過變速渦輪膨脹機(jī)的流速和增壓壓縮機(jī)的速度及原料流的壓力。本發(fā)明的任一方面，通過變速渦輪膨脹機(jī)與變速發(fā)電機(jī)的連接消耗膨脹功。更進(jìn)一步，液體產(chǎn)品流可以是與由蒸餾塔的逆流的產(chǎn)生有關(guān)的部分富氮的液流。在這方面，通過與蒸餾塔底部富氧的液流間接換熱冷凝蒸餾塔塔頂?shù)牟糠指坏羝?，產(chǎn)生蒸餾塔的逆流，因此蒸餾塔底部的富氧液體部分蒸發(fā)產(chǎn)生殘留的富氧液體和富氧的蒸汽流。蒸餾塔上部的另一部分富氮蒸汽作為氮蒸汽產(chǎn)品流輸出。本發(fā)明的一種方法中，其中富氧蒸汽流在被部分加熱后渦輪膨脹，蒸餾塔底部的富氧液體流通過與富氧蒸汽和氮產(chǎn)品流間接熱交換后過冷，其后，在與部分富氮蒸汽間接熱交換之前閥門膨脹。富氧的蒸汽和氮產(chǎn)品流然后被導(dǎo)入主熱交換器。在主熱交換器中，富氧蒸汽流部分加熱，氮蒸汽產(chǎn)品流完全加熱。根據(jù)本發(fā)明一種方法中，其中部分原料流被膨脹，富氧液,M5S與富氧蒸汽和氮產(chǎn)品流間接熱交換后過冷，其后，在與部分蒸餾塔上部的富氮蒸汽間接熱交換之前通過膨脹閥膨脹。在使富氧液體流過冷的間接熱交換之后的富氧7蒸汽流和氮產(chǎn)品流，在主熱交換器內(nèi)被完全加熱。本發(fā)明的這一方面，部分原料流在渦輪膨脹機(jī)內(nèi)被部分冷卻和膨脹，另一部分原料流被完全7賴卩和液化以產(chǎn)生液化原料流。液化原料流被導(dǎo)入蒸餾塔。應(yīng)當(dāng)注意，此處和權(quán)利要求中使用的術(shù)語"變速渦輪膨脹機(jī)"為渦輪膨脹機(jī)，其設(shè)計為運轉(zhuǎn)，并且不與需要主要以消耗恒定^3I膨脹功的裝置連接。這種裝置的實例是變速發(fā)電機(jī)和直接聯(lián)接的增壓壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪。優(yōu)選的，當(dāng)用于本發(fā)明中時，變速發(fā)電機(jī)與變速渦輪膨脹機(jī)連接是最的組合。此處，術(shù)語"變速發(fā)電機(jī)"是指保持恒定頻率電氣輸出的同時，可以變速旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)。本發(fā)明中，使用變速渦輪膨脹機(jī)。該膨脹器具有^31或相同于現(xiàn)有技術(shù)的寬范圍的速度，可以提供介于2.5和7.0之間或更高范圍的膨脹率。常規(guī)固定速度的渦輪膨脹機(jī)僅僅具有該范圍中的一部分。關(guān)于這一點，此處和權(quán)利要求中，術(shù)語"膨脹率"表示渦輪膨脹機(jī)的進(jìn)氣和排氣壓力的比率。可以利用變速膨脹機(jī)更大的膨脹率范圍，以允許產(chǎn)品構(gòu)成的寬范圍的變化。例如，在完全液體生產(chǎn)方式中，與現(xiàn)有技術(shù)相比它可用于產(chǎn)生更多液體。另外，它可以被有利地用于同時產(chǎn)生氣體和液體氮產(chǎn)品，且氣體的生產(chǎn)率被調(diào)節(jié)到符合顧客需求。渦輪膨脹機(jī)的效率是體積流量除以該絕熱壓頭平方根的函數(shù)。本發(fā)明中伴隨變速渦輪膨脹機(jī)中流速的增加，允許保持這種效率，因此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)想的產(chǎn)品構(gòu)成。本發(fā)明通過權(quán)利要求書清楚地指出了申請人的發(fā)明的主題，可以確H結(jié)合附圖將能更好地理解本發(fā)明，其中附圖1是用于執(zhí)行本發(fā)明方法的裝置的工藝流程示意圖；和附圖2是用于實現(xiàn)本發(fā)明可替換實施例的裝置的工藝流程示意圖。圖中部件的相同附圖標(biāo)記具有相同描述。具體實施例方式參照附圖l，示出了進(jìn)^^果冷撤留工藝的空氣分離裝置1，其中氮從例如空氣的原料流10中與氧分離。分離產(chǎn)生液體產(chǎn)品流，其可以是富氮液體產(chǎn)品流12或富氧液體產(chǎn)品流M，或者這兩種產(chǎn)品流。該富氮液體產(chǎn)品流12或富氧液體產(chǎn)品流14或者兩者的生產(chǎn)率可以按照下面所述的方式有選擇的變化。應(yīng)當(dāng)注意，富氧液體產(chǎn)品流14是一種"產(chǎn)品"，作為分離產(chǎn)生的結(jié)果。這種流可以被排出，蒸發(fā)和排放，或可選擇的利用為富氧的產(chǎn)品，或更進(jìn)一步加工以濃縮存在于這種流體中的氪和氙的組分。在該液體產(chǎn)品的低生產(chǎn)率時，原料流10僅僅在壓縮機(jī)16中被壓縮。為此目的，閥門18設(shè)置在開啟位置，閥門20和22設(shè)置在關(guān)閉位置。當(dāng)需要液體產(chǎn)品或產(chǎn)品的高生產(chǎn)率期間時，閥門18關(guān)閉，閥門20和22打開，以便原料流IO在壓縮機(jī)24中被更進(jìn)一步地壓縮至較高的壓力。在高液體生產(chǎn)期間時，通過壓縮機(jī)16的流速增加以提高原料流10的流速。不論對于高水平和低水平的液體生產(chǎn)，壓縮機(jī)16以保持其壓力輸出不變的方式運轉(zhuǎn)。為此目的，壓縮機(jī)16設(shè)計有迸口導(dǎo)流片，其可調(diào)節(jié)原料流10ilil壓縮機(jī)16的箭JI?？商鎿Q地，可以^OT變速壓縮機(jī)，其可調(diào)節(jié)以提高原料流10的流速和壓力。在高水平或低水平的液體生產(chǎn)下的壓縮的原料流然后被供給至預(yù)提純單元26。預(yù)提純單元26—般地包含氧化鋁床和/或分子篩，其根據(jù)該溫度或壓力波動吸附循環(huán)運fi1,其中濕氣和其它較高沸點的雜質(zhì)被吸附。當(dāng)一個床運轉(zhuǎn)時，另一個床再生。生成的壓縮和提純的原料流28，隨后在主熱交換器30中冷卻至適于精餾的溫度，然后作為流32進(jìn)入可以在大約5和12巴(bara)運行的蒸餾塔34。主熱交換器30—般是鋁翅片板結(jié)構(gòu)，其中平板狀層具有翅片或與其一起焊接，形成被加熱和冷卻的不同流體間接熱交換的通路?？梢允褂?見有技術(shù)中的多種換熱器。蒸餾塔34包含傳質(zhì)接觸元件，例如一般表示為附圖標(biāo)記36，其可以是填料，篩盤，隨機(jī)填料等結(jié)構(gòu)。其被用于使混合的汽相與液相分離成彼此密切接觸以實現(xiàn)分離。在蒸餾塔34內(nèi)發(fā)生的分離產(chǎn)生塔上方的富氮蒸汽，其位于蒸餾塔34的頂部區(qū)域38，并且在塔底部40的富氧液體位于蒸餾塔34的底部區(qū)域。如現(xiàn)有技術(shù)所知，流體32導(dǎo)入到蒸餾塔34內(nèi)，在傳質(zhì)接觸單元34內(nèi)產(chǎn)生與下降液相接觸的上升汽相。下降相由在熱交換器42內(nèi)冷凝塔上方的一部分富氮蒸n^致，該熱^J奐器可以包括在的外殼44內(nèi)并連接到蒸餾塔34。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所希望的，熱交換器42可以位于分離的外殼中。熱交換器可以是熱對流式冷凝再沸器或下降流熱交換器，其既可以按類似主熱交換器30的方式構(gòu)造也可以在外殼內(nèi)具有管子。9由塔上方的富氮蒸汽組成富氮蒸汽流46被分成第一部分48和構(gòu)成氮蒸汽產(chǎn)品流的第二部分50。富氮流46的第一部分48被引入熱交換器42并被凝結(jié)形成富氮液體流52。富氮液流52的一部分作為富氮液體產(chǎn)品流12，逆流54被引入蒸餾塔34的頂部區(qū)域38逆流到塔內(nèi)。塔底部40的富氧液體的流56在過冷單元58內(nèi)過冷，然后在膨脹閥59內(nèi)閥膨脹。然后液流56被弓l入熱交換器42，在其中基本上蒸發(fā)以形成富氧蒸汽流60以及殘余的富氧液體61。殘余的富氧液體61比由于局部汽化由在塔底部40的富氧液體形成的液流(steam)56具有更濃的氧濃度，其中較輕組分將趨于集中在富氧蒸汽流60中。富氧液體產(chǎn)品流14可以由殘余的富氧液體61形成，并且可以如上所述方式進(jìn)一步加工和提純。富氮蒸汽流46的第二部分50和富氧蒸汽流60ililil冷單元58以實現(xiàn)塔底部40的富氧液體的液流56過冷。富氧蒸汽流60和富氮蒸汽流46的第二部分50然后被導(dǎo)入主熱交換器30。富氮蒸汽流46的第二部分50在主熱交換器30中被完全加熱后，作為氮蒸汽產(chǎn)品流62排出。此處和權(quán)利要求中使用的術(shù)語"完全加熱"是指加熱到主熱交換器30的熱端或者其附近的溫度。此處和權(quán)利要求中使用的術(shù)語"完全7賴卩"是指冷卻到主熱交換器30的冷端溫度?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的，氮蒸汽產(chǎn)品流62可以進(jìn)一步加熱提純或液化。富氧蒸汽流60在主熱交換器30中被部分加熱，然后導(dǎo)入變速渦輪膨脹機(jī)64中。此處和權(quán)利要求中使用的術(shù)語"部分加熱"或"部分)t4卩"分別指介于主熱交換器30的熱端和冷端溫度中間的溫度。變速渦輪膨脹機(jī)64與，發(fā)電機(jī)65連接，其可以為電網(wǎng)或壓縮機(jī)16和24提供電力。^!渦輪膨脹機(jī)64產(chǎn)生排出流66，其在主熱交換器30中被完全加熱，并作為可以在再生預(yù)提純單元26中的吸附床使用的廢料流68排出。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的實施例中具有以下可能性，其中僅有部分富氧蒸汽流60被膨脹，保留的部分與排出流66混合。生產(chǎn)的液體產(chǎn)品的數(shù)量，如富氮液體產(chǎn)品流12,取決于傳遞到深冷樹留設(shè)備1的制冷量。當(dāng)壓縮和提純的原料流28的壓力增加，蒸餾塔34的工作壓力也增加，以及塔底部40的富氧液體流56以及富氧蒸汽流60的壓力也增加。主熱交換器30的流道尺寸有限，通道尺寸起流阻的作用，以便排出流66的壓力基本上保持恒定。然而同時，因為富氧的蒸汽流60的壓力增加，3)1渦輪膨脹機(jī)64的膨脹率增加，并且提供更多的制冷。如上所述，變速渦輪膨脹機(jī)64的效率是富氧蒸汽流60體積流速除以絕熱壓頭平方根的函數(shù)。然而，在高液體生產(chǎn)期間，如上所述，因為壓縮和提純的原料流28的流速增加，富氧蒸汽流60流速也增加。因此，1渦輪膨脹機(jī)64的膨脹率與繊的增加一起增加，因此^il渦輪膨脹機(jī)64的效率保持在基本恒定的水平上。因為流32的流動增加，蒸餾塔34內(nèi)的蒸汽鵬也增加。但是，現(xiàn)有技術(shù)中不希望的是壓力的增加也會增加流32的密度，在蒸餾塔將要溢流時的蒸m度也會增大。因此，即使在接近溢流的情況下，介于10%和15%之間的任何溢流，可以保持為蒸餾塔運行中的計算工況。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所希望的，本發(fā)明中的設(shè)計工況將會限制蒸餾塔34內(nèi)流速量的增加。同樣所希望的，具術(shù)荒速將取決于實際塔的設(shè)計和尺寸。更進(jìn)一步的考慮，雖然流56壓力以及溫度已經(jīng)增加，富氮蒸汽流46的第一部分48的壓力和溫度由于蒸餾塔34的工作壓力增加而增加。因此，富氮蒸汽的冷凝可以發(fā)生。考慮上述問題，蒸餾塔34內(nèi)蒸餾過程的穩(wěn)定性可以滿足，通過裝置控制是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。因為蒸餾塔34內(nèi)的質(zhì)量流速增加，當(dāng)保持用于形成氮蒸汽產(chǎn)品流62的富氮蒸汽流46的第二部分50的生產(chǎn)率時，可以實現(xiàn)較高的氮液體產(chǎn)品流12的生產(chǎn)率。這對于防止產(chǎn)生蒸汽產(chǎn)品斷氏至鵬出空氣分離裝置1的設(shè)計要求的程度是很重要的。如上所述，根據(jù)本發(fā)明只可以實現(xiàn)其他可能的液體的產(chǎn)品構(gòu)成。例如，富氧液體產(chǎn)品流14可以作為一種產(chǎn)品選擇，也可以作為唯一的產(chǎn)品或與富氮液體產(chǎn)品流14一起作為產(chǎn)品。本領(lǐng)域技術(shù)人員所希望的'雖然氮蒸汽產(chǎn)品流62作為產(chǎn)品，但也可替換。在一種已知的替換中，富氮蒸汽流46的第二部分50再次導(dǎo)AiS—步的蒸餾塔，用于進(jìn)一步的氮處理和提純。一種進(jìn)一步的選擇是，塔底部40的富氧液體流56的一部分作為液體產(chǎn)品流，也作為富氧的產(chǎn)品，或者是進(jìn)一步提純的產(chǎn)品。進(jìn)一步注意到，本發(fā)明的可能實施例中，過冷單元58可以省略。在此情況下，富氧液流56ii31閥門59iaA熱交換器42中。可選的，過冷單元58可以與主熱交換器30連接。參照附圖2示出了用于執(zhí)4亍根據(jù)本發(fā)明方法的迸行深冷精餾工藝的空氣分離裝置2。這類設(shè)備稱為空氣膨脹設(shè)備，其進(jìn)入的空氣壓力用于工藝制冷。在這點上，原料流10ilil壓縮機(jī)70被壓縮并弓l入預(yù)提純單元26中，以生產(chǎn)壓縮和提純的原料流72。壓縮和提純的原料流72被導(dǎo)入增壓壓縮機(jī)74中，然后部分ii地冷卻至主熱交換器30'的熱端和冷端之間的溫度，以便產(chǎn)生流76,其被引入與增壓壓縮機(jī)74機(jī)械連接的變速渦輪膨脹機(jī)78中。該膨脹產(chǎn)生排出流80，其被弓l入蒸餾塔34以傳遞制冷。被壓縮和提純的原料流72的第二部分，在增壓壓縮機(jī)74內(nèi)被壓縮后，在主熱交換器30'內(nèi)被完全7令卻并實際上液化以產(chǎn)生液態(tài)空氣流82，其也可被引入蒸餾塔34'中。然而，被增壓壓縮機(jī)74壓縮的壓縮和提純原料流72,其可以任選和全部進(jìn)入變速渦輪膨脹機(jī)78中。當(dāng)需要增加生產(chǎn)時，再一次的，M壓縮機(jī)70的13I增加，以提高壓縮和提純的原料流72的流速。增壓壓縮機(jī)74和變速渦輪膨脹機(jī)78按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計，因此增加流速將導(dǎo)致渦輪膨脹機(jī)78內(nèi)更大的轉(zhuǎn)速。因此，與低液體生產(chǎn)比較，增壓壓縮機(jī)74將流動壓縮至更高的壓力。這樣，再一次，提高了穿過變速渦輪膨脹機(jī)78的膨脹率，也提高了液體生產(chǎn)。因為主熱交換器30'的流道只有有限的尺寸，蒸餾塔34也是背壓的，因此膨脹率隨著壓力提高。因此增加壓力不會增加蒸餾塔34'內(nèi)的壓力，排出流80的壓力將保持基本恒定的水平。應(yīng)當(dāng)注意，因為富氧蒸汽流不被膨脹，它只是簡單作為上述空氣分離裝置l的廢液68排出。因為至少排出流80和可能的液體空氣流82的流速增加，蒸餾塔34內(nèi)的蒸ni!度也增加。高和低的液體生產(chǎn)水平下，蒸餾塔34基本上在恒定壓力下運行。因此，蒸餾塔34'可以設(shè)計為具有更大的直徑，以便在高液體生產(chǎn)時，提供更高的蒸汽運輸/供氣流動。當(dāng)然，這也表示實施根據(jù)如圖2所示的本發(fā)明的實施例時費用的增加。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所希望的，增加的缺點是，因為蒸餾塔34'比蒸餾塔34寬，與空氣分離，l相比，空氣分離裝置2不容易關(guān)小。在下面的實例中，模擬了在兩種不同工作模式下空氣分離裝置1的操作。在該下表中概括了高和低液體工作模式的情況。在每種情況下，該工藝輸送等量的氮蒸汽產(chǎn)品流62。原料空氣流10和液,品流12的皿以相對于氮蒸汽產(chǎn)品流62的流速的比，示。壓力單位為巴(bar)。在該模擬中不生產(chǎn)液體富氧產(chǎn)品流14。表格<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>上述表格中比速定義為Ns-RPM+V^/AH075,比直徑定義為Ds=DAH^/V05(其中D是直徑，RPM是每併中轉(zhuǎn)數(shù)，AH是絕熱壓頭，以及V表示體積流量)。所希望的，每種工作位置的比速以及比直徑將導(dǎo)致很高的渦輪膨脹效率(通常85到90百分比等熵)。照此該工藝肯g夠有效地在高和低兩種液體生產(chǎn)模式下運行。盡管根據(jù)本發(fā)明的方法討論了空氣分離裝置1和空氣分離裝置2，其中高和低液體生產(chǎn)水平為兩種不同的狀態(tài)，使用變速壓縮設(shè)備改變供給到變速渦輪膨脹機(jī)的流(富氧蒸汽流60和流76)的流速和壓力到中間值，本發(fā)明實施例中實現(xiàn)液體生產(chǎn)的中間水平是可能的。本發(fā)明適用于具有高壓和低壓蒸餾塔的兩級精餾，其有效地以傳熱關(guān)系彼!lti^接以生產(chǎn)氧氣和氮氣產(chǎn)品。本發(fā)明也適用于任意個可選的單蒸餾塔。例如，蒸餾塔34或34'可以使用輔助再沸器以進(jìn)一步提高氮回收。在這種設(shè)置下，附加的空氣或氮的流被壓縮成高壓，并且在再沸器中冷凝(從而提供附加的蒸餾塔蒸汽流)。已知的，可以任意選用空氣或廢氣膨脹制冷。還已知的，運行使用多級冷凝器的氮氣裝置以提高工藝回收。對于這一點，可以選擇使用循環(huán)壓縮機(jī)，其設(shè)計為使得一部分底部蒸發(fā)的富氧再循環(huán)返回蒸餾塔系統(tǒng)。基于這種理由，重要的是應(yīng)當(dāng)注意到，實際上僅僅一部分富氧蒸汽流60直接i4A^W脹器(64或78)。雖然本發(fā)明參照最佳實施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到作出更多的改變、增加和省略，而不脫離本發(fā)明的精神以及如所附權(quán)禾腰求中描述的范圍。1權(quán)利要求1.一種以可選擇改變的生產(chǎn)率生產(chǎn)液體產(chǎn)品流的方法，所述方法包括通過深冷精餾工藝生產(chǎn)液體產(chǎn)品流，該深冷精餾工藝使用蒸餾塔從壓縮、提純和冷卻后的含氮和氧的原料流中分離氮；該深冷精餾工藝?yán)弥评溲h(huán)，其包括部分地加熱在深冷精餾工藝中用于冷卻原料流的主熱交換器中的富氧蒸汽流，該富氧蒸汽流由于蒸餾塔中形成逆流而產(chǎn)生，在變速渦輪膨脹機(jī)中使得至少一部分富氧蒸汽流膨脹從而產(chǎn)生排出流并且完全加熱在該主熱交換器內(nèi)的排出流；通過改變原料流壓力，有選擇地改變液體產(chǎn)品流的生產(chǎn)率，以便提高通過變速渦輪膨脹機(jī)的膨脹率，并且使傳遞到該深冷精餾工藝的制冷也得以提高，從而提高了液體產(chǎn)品流的生產(chǎn)率，反之亦然；以及在原料流壓力增加期間增加原料流的流速并且反之亦然，使得變速渦輪膨脹機(jī)的效率基本上保持恒定。2.—種以可選擇改變的生產(chǎn)率生產(chǎn)液體產(chǎn)品流的方法，所述方法包括ilil深冷精餾工藝生產(chǎn)液體產(chǎn)品流，該深冷精餾工藝使用蒸餾塔從壓縮、提純和冷卻后的含氮和氧的原料流中分離氮；該深冷精餾工藝?yán)弥评溲h(huán)，其包括部分地冷卻在深冷撒留工藝中用于冷卻原料流的主熱交換器中的至少一部分原料流，在變速渦輪膨脹機(jī)中使得至少一部分原料流膨脹從而產(chǎn)生排出流并且將該排出流導(dǎo)入蒸餾塔；ilil改變原料流壓力，有選擇地改變液體產(chǎn)品流的生產(chǎn)率，以便提高通過變速渦輪膨脹機(jī)的膨脹率，并且使傳遞到該深冷撤留工藝的制冷也得以提高，從而提高了液體產(chǎn)品流的生產(chǎn)率，反之亦然；以及在原料流壓力增加期間增加原料流的流速并且反之亦然，使得變速渦輪膨脹機(jī)的效率基本上保持恒定。3.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于，通過^I渦^^膨脹m^接到變速發(fā)電機(jī)來消耗膨脹功。4.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于，在液體產(chǎn)品流的低生產(chǎn)率期間，第一壓縮機(jī)壓縮該原料流，并且在液體產(chǎn)品的高生產(chǎn)率期間，該原料流通過第一壓縮機(jī)的流速被增加，并且原料流通過從第一壓縮mit入用于增加原料流壓力的第二壓縮機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，通過魏渦輪膨脹+腿接到魏發(fā)電m^消耗膨脹功。6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在液體產(chǎn)品流的低生產(chǎn)率期間，該原料流利用基底負(fù)荷壓縮機(jī)壓縮并且在增壓壓縮機(jī)中進(jìn)一步被壓縮，該增壓壓縮機(jī)是變速壓縮機(jī)，并且在液體產(chǎn)品流的高生產(chǎn)率期間，該原料流通過基底負(fù)荷壓縮機(jī)的流速被增加以便增加該，渦輪膨脹機(jī)的速度，并因此增加增壓壓縮機(jī)的速度和原料流壓力。7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，液體產(chǎn)品流是富氮液體流的一部分，該富氮液流的產(chǎn)生也與蒸餾塔的逆流的產(chǎn)生有關(guān)。8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，通過與蒸餾塔底部的富氧液體的間接熱交換而冷凝蒸餾塔上方的一部分富氮蒸汽，由此產(chǎn)生蒸餾塔逆流，從而部分地蒸發(fā)蒸餾塔底部的富氧液體以產(chǎn)生殘余的富氧液體和富氧蒸汽流；塔上方的另一部分富氮蒸汽作為氮蒸汽產(chǎn)品流被排出；蒸餾塔底部的富氧液體流通過與富氧蒸汽流和氮產(chǎn)品流的間接熱交換實現(xiàn)過冷，然后在與一部分富氮蒸汽間接熱交換之前il)l膨脹閥膨脹；以及在使富氧液體流過冷的間接熱交換之后，富氧蒸汽流以及氮蒸汽產(chǎn)品流被引入主熱交換器中以便部分地加熱富氧蒸汽流以及完全加熱氮蒸汽產(chǎn)品流。9.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，液體產(chǎn)品流是富氮液體流的一部分，該富氮液體流的產(chǎn)生與蒸餾塔的逆流的產(chǎn)生有關(guān)。10.根據(jù)權(quán)禾腰求9的方法，其特征在于，通過與蒸餾塔底部的富氧液體的間接熱交換而冷凝蒸餾塔上方的一部分富氮蒸汽，由此產(chǎn)生蒸餾塔逆流，從而部分地蒸發(fā)蒸餾底部富氧液流以產(chǎn)生殘余的富氧液體和富氧蒸汽流；塔上方的另一部分富氮蒸汽作為氮蒸n^品流被排出；富氧液體流通過與富氧蒸汽流和氮產(chǎn)品流的間接熱交換實現(xiàn)過冷，然后在與蒸餾塔上方的一部分富氮蒸汽間接熱交換之前M:膨脹閥使其膨脹；以及在使富氧液體流過冷的間接熱交換之后，該富氧蒸汽流和氮產(chǎn)品流在主熱交換器內(nèi)被完全加熱。11.根據(jù)權(quán)利要求io的方法，其特征在于，原料流的一部分在渦輪膨脹機(jī)內(nèi)被部分地冷卻和膨脹，并且另一部分原料流被完全冷卻和液化以生產(chǎn)液體原料流；以及該液體原料流被弓l入蒸餾塔中。全文摘要本發(fā)明涉及深冷可變的液體生產(chǎn)方法，其中以可選擇地改變的生產(chǎn)率生產(chǎn)液體產(chǎn)品流的方法，例如液氮產(chǎn)品流。當(dāng)需要高液體生產(chǎn)率、而不實質(zhì)上提高通過變速渦輪膨脹機(jī)產(chǎn)生的排氣的壓力的期間時，通過提高原料流的壓力和流速，廢氣膨脹或空氣膨脹產(chǎn)生改變。這提高了通過渦輪膨脹機(jī)的膨脹率以及供應(yīng)的制冷，以提高液體生產(chǎn)。同時，流速的提高阻止了變速渦輪膨脹機(jī)運行的衰減。文檔編號F25J3/04GK101441024SQ20081019112公開日2009年5月27日申請日期2008年11月14日優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日發(fā)明者H·E·霍沃德申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司