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在具有冷存储单元的空气分离设备中生产空气产物

阅读：252发布：2024-02-22

专利汇可以提供在具有冷存储单元的空气分离设备中生产空气产物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于在空气分离设备中生产空气产物的方法，其中，至少在主空气压缩机 (2)中冷却进料空气并将其进料到蒸馏塔系统(21,22)中。在这方面，使用流体存储单元(40)和蓄冷器(31‑33)。在第一操作模式中，流体存储在流体存储单元(40)中，并且蓄冷器被加热。在第三操作模式中，流体被释放并且蓄冷器被冷却，并且在第二操作模式中，既不储存也不释放流体。，下面是在具有冷存储单元的空气分离设备中生产空气产物专利的具体信息内容。

权利要求

1.在空气分离设备中生产空气产物的方法，在所述空气分离设备中，被全部地在主空气压缩机(2)中压缩并之后部分地在增压空气压缩机(15)中被再压缩的进料空气被冷却，并随后完全或部分地被进料到蒸馏塔系统(21、22)中，所述方法包括，
在第一操作模式中
-以第一空气进料量将所述进料空气进料到蒸馏塔系统(21、22)中，并在该系统中，使用所述进料空气来生产第一量的中间产物的液体中间产物，
-在所述第一量的中间产物中，将至少一部分以液体形式以存储量存储在液体存储单元(40)中，
-在所述主热交换器(14)中在压力下将第一量的产物的所述第一量的中间产物或其他量的液体中间产物的另一部分加热，并且将其作为所述空气产物提供，和-使第一过程流流过具有至少一个冷存储(31、33、34)的冷存储单元(30)，所述冷存储被加热且所述第一过程流被冷却，及
在第二操作模式中
-以第二空气进料量将所述进料空气进料到所述蒸馏塔体系(21、22)中，并在该系统中，使用所述进料空气来生产第二量的中间产物的液体中间产物，
-不流过所述冷存储单元(30)，
在第三操作模式中
-以第三空气进料量将所述进料空气进料到所述蒸馏塔体系(21、22)中，并在该系统中，再次使用所述进料空气来生产第三量的中间产物的液体中间产物，所述第一空气进料量大于所述第三空气进料量，
-从所述液体存储单元(40)中以排出量将在所述第一操作模式下存储的液体中间产物排出，并将其与所述第三量的中间产物合并以形成总量，其在所述主热交换器(14)中在压力下以第三量的产物被加热并作为空气产物提供，和
-使第二过程流流过所述冷存储单元(30)，所述冷存储被冷却，所述第二过程流被加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在增压空气压缩机(15)中被再压缩的进料空气的一部分以增压空气压缩机量在其中被再压缩，所述增压空气压缩机量在第一操作模式中大于其在第三操作模式中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中至少在所述第一操作模式中，所述增压空气压缩机量的一部分以涡轮机流的量被冷却至高于氮气液化温度的温度水平，并在膨胀机(16)中膨胀，且其中，所述增压空气压缩机量的一部分以节流阀流的量被冷却至低于氮气液化温度的温度水平，并被膨胀。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述涡轮机流的量和所述节流阀流的量之和在第一操作模式中大于其在第三操作模式中。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中在膨胀之后，所述节流阀流的量和所述涡轮机流的量作为空气进料量的一部分被进料到所述蒸馏塔体系(21、22)中。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中没有在增压空气压缩机(15)中被压缩的所述进料空气的一部分通过膨胀涡轮机膨胀进入所述空气分离设备的蒸馏塔系统(21、22)的低压塔(22)中。
7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中从所述蒸馏塔系统(21、22)中排出的、不是所述第一量和/或第三量的中间产物形式的一部分低温气体产物在第三操作模式中在低温状态下通过所述冷存储单元(30)以冷却所述单元。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述低温气体产物在所述主热交换器(14)中被完全加热，被加热的气体产物的一部分随后通过所述冷存储单元(30)以加热所述单元。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中在所述第一操作模式中，所述进料空气的一部分通过用于冷却的冷存储单元(30)，一部分通过所述主热交换器(14)的至少一部分。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中在所述第三操作模式中，全部进料空气通过所述主热交换器(14)的至少一部分并在其中冷却，一部分被冷却的进料空气在之后被用于冷却所述冷存储单元(30)。
11.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中在所述第三操作模式中，全部进料空气通过所述主热交换器(14)的至少一部分。
12.用于生产空气产物的空气分离设备，其被设计以用来在主空气压缩机(2)中全部地压缩进料空气，之后部分地将其在增压空气压缩机(15)中再压缩，冷却所述进料空气，并随后完全或部分地将其进料到蒸馏塔系统(21、22)中，所述设备配备有被设计用于以下操作的构件，
在第一操作模式中
-以第一空气进料量将所述进料空气进料到蒸馏塔系统(21、22)中，并在该系统中，使用所述进料空气来生产第一量的中间产物的液体中间产物，
-在所述第一量的中间产物中，将至少一部分以液体形式以存储量存储在液体存储单元(40)中，
-在所述主热交换器(14)中在压力下将第一量的产物的所述第一量的中间产物或其他量的液体中间产物的另一部分加热，并且将其作为所述空气产物提供，和-使第一过程流流过具有至少一个冷存储(31、33、34)的冷存储单元(30)并将其加热，所述第一过程流被冷却，及
在第二操作模式中
-以第二空气进料量将所述进料空气进料到所述蒸馏塔体系(21、22)中，并在该系统中，使用所述进料空气来生产第二量的中间产物的液体中间产物，
-不流过所述冷存储单元(30)，
在第三操作模式中
-以第三空气进料量将所述进料空气进料到所述蒸馏塔体系(21、22)中，并在该系统中，再次使用所述进料空气来生产第三量的中间产物的液体中间产物，所述第一空气进料量大于所述第三空气进料量，
-从所述液体存储单元(40)中以排出量将在所述第一操作模式下存储的液体中间产物排出，并将其与所述第三量的中间产物合并以形成总量，并在所述主热交换器(14)中在压力下以第三量的产物加热并作为空气产物提供，和
-使第二过程流流过所述冷存储单元(30)并将其冷却，所述第二过程流被加热。

说明书全文

在具有冷存储单元的空气分离设备中生产空气产物

[0001] 本发明涉及根据独立权利要求的用于在空气分离设备中生产空气产物的方法以及相应空气分离设备。现有技术

[0002] 通过空气分离设备中的空气的低温分离来生产液态或气态的空气产物是已知的，并例如记载在H.-W. (主编)的Industrial Gases Processing,Wiley-VCH 2006中，特别是第2.2.5节“Cryogenic Rectification”中。本发明特别适用于具有内部压缩的空气分离设备，如loc.cit.,第2.2.5.2节，“Internal Compression”中所解释的。

[0003] 空气分离设备具有蒸馏塔系统，其可以被设计为例如双塔系统，特别是传统的林德(Linde)双塔系统，但也可以被设计为三塔或多塔系统。除了用于产生液态和/或气态的氮和/或氧(例如液氧，LOX，气态氧，GOX，液氮，LIN和/或气态氮，GAN)的蒸馏塔，即用于氮氧分离的蒸馏塔之外，也可以提供用于生产其他空气组分的蒸馏塔，特别是惰性气体氪、氙和/或氩。

[0004] 例如，从DE 31 39 567 A1和EP 1 989 400 A1中已知，液态空气或液氮可用于电网控制并在电力网中提供控制能力。在高电力供应时(以下是指当有剩余电力的时候)，在具有集成液化器的空气分离设备中或在专用液化设备中产生液态空气或液氮，并存储在包括低温罐的罐的系统中。在低电力供应时(以下是指电力不足的时侯)，将液态空气或液氮从所述罐系统中移除，通过泵增加压力，并将其加热至约环境温度或更高，从而转变为气态或超临界状态。在能量存储单元中，由此获得的加压流在膨胀涡轮机或具有中间加热的多个膨胀涡轮机中膨胀至环境压力。由此释放的机械能在发电单元的一个或多个发电机中被转换为电能，并被馈送到电网中。

[0005] 本发明不是关于简单的能量储存，而是为了提供一种能量分离设备，在有剩余电力的时候和当电力不足的时候在其中提供空气产物，特别是内部压缩的加压氮气和/或加压氧气，有利地以相当的量提供。然而，同时，要使用在有剩余电力时的较低电价，并避免在电力不足时的较高电价。

发明内容

[0006] 该目的通过根据独立权利要求前序部分的在空气分离设备中生产空气产物的方法和相应的空气分离设备而实现。独立专利权利要求和下述说明将对此细化。

[0007] 在解释本发明的特征和优点之前，将解释其所基于的原理和所使用的术语。所描述的设备也描述于相关的专业文献中，例如loc.cit.,第2.2.5.6节，“Apparatus”。除非下面的定义使用不同的术语，否则本文中所用的术语应明确地参考所述专业文献。

[0008] “热交换器”用于在例如相互对流的至少两个流之间进行间接热传递，如压缩空气温热流和一个或多个冷流，或低温液态空气产物和一个或多个温热流。热交换器可以由单个热交换器区段或并联和/或串联连接的多个热交换器区段形成，例如，一个或多个板式热交换器块。其可以是例如板式热交换器(板翅式热交换器)。该热交换器，例如还有空气分离设备的“主热交换器”，待冷却或待加热的流体的主要部分通过其被冷却或加热，具有“通道”，所述通道被设计为彼此分开并具有热交换表面的流体通道，且分别通过其他的通道分别连接以形成“通道组”。

[0009] “冷存储单元”用于以冷的形式存储热能，即提取的热能。为了在本发明中使用，冷存储单元的结构设计方式可以特别地类似于原则上从空气分离设备领域已知的蓄热器。例如F.G.Kerry,Industrial Gas Handbook,CRC Press,2006，特别是第2.7节“Kapitza Cycle”和第4.4.3节“Recovery of Krypton and Xenon”解释了蓄热器。蓄热器包括适于储存冷的材料，在最简单的情况下，例如填充石料，其在第一时间段期间由冷流体，特别是低温流体流过，从而被冷却下来。在第二时间段期间，温热流体流过相应的蓄热器，其由于存储在蓄热器中的冷而被冷却，或者将其热量传递到蓄热器。蓄热器也可以用于空气分离设备中，用于清洁特别是二氧化碳和烃的空气，所述空气在冷却的蓄热器中冷冻或液化并在蓄热器的加热期间被汽化或升华。在典型的分离设备中，相应的蓄热器通常以交替模式操作，在每种情况下，第一发生器或第一组发生器被再生，而第二蓄热器或第二组蓄热器处于待命模式以冷却或纯化进料空气。

[0010] 如上所述，虽然冷存储单元可以以类似于蓄热器的方式设计，但在化学工程的角度来讲，这些处理单元之间的差异是巨大的。这些差异解释如下：

[0011] 1.蓄热器主要具有热交换器的功能，即其用于将热量从较热的物质流传递到较冷的物质流。在空气分离过程中，因此总是需要至少两个发生器：较热的流通过一个，较冷的流通过另一个。因此，在化学工程的角度来讲，一对蓄热器原则上可以由单个常规热交换器代替。如果蓄热器停止运行，所述空气分离设备就不再工作。

[0012] 相比较而言，冷存储的主要功能是将冷存储较长时间，例如超过30分钟。原则上，冷存储不能由热交换器代替。冷存储通常以单个冷存储使用。如果所述冷存储不运行，空气分离设备原则上可以继续无故障地运行。

[0013] 2、蓄热器原则上只有两个操作阶段：

[0014] -首先，冷气体部分通过所述蓄热器并在那里被加热(蓄热器被冷却)，通常少于10分钟。

[0015] -之后，在相反方向上使温热气体蓄热器流经所述蓄热器，从而被冷却(蓄热器被加热)，通常少于十分钟。

[0016] 冷存储具有至少三个操作阶段：

[0017] -投入存储阶段：所述冷存储首先通过冷气冷却；这通常需要超过一个小时，[0018] -存储阶段：所述冷存储器随后在相对长的时间内保持冷却并且不被流过，[0019] -从存储移除阶段：所述冷存储被温暖的气体流过并被加热(所述气体由此被冷却)；这通常需要超过一个小时，

[0020] -这可以随后再有一个休息阶段，其也可能是几个小时，其中所述冷存储不被流过。

[0021] 3、其他的热力学参数也不同：

[0022] -蓄热器中的平均局部温度变化小于10K，

[0023] -冷存储被内部加热或冷却平均约50K，至少30K。

[0024] 冷存储还可以包括波纹铝板或具有贯穿通道的混凝土块(在空气分离设备中不常见，但有可能)，其方式类似于热存储。这种热存储在相关专业文献中有广泛描述。例如适合作为存储介质的，如所提及的，是石头和混凝土，但也可以是砖、人工制造的陶瓷或铸铁。对于低储存温度，也可以使用土、砂砾、砂和/或碎石。

[0025] 可以通过共同的轴与其他的膨胀涡轮机或能量转换器如油制动器、发电机或压缩机联用的“膨胀涡轮机”或“膨胀机”被设计用于膨胀气态或至少部分液态的流。特别是，为了用于本发明，膨胀涡轮机可以被设计为涡轮膨胀机。如果压缩机由一个或多个膨胀涡轮机驱动，但是没有例如通过电动机供应的外部能量，则使用术语“涡轮机操作”压缩机或“增压器”。包括涡轮机驱动压缩机和膨胀涡轮机的布置也被称为“增压涡轮机”。

[0026] “空气产物”是可以至少通过压缩和冷却空气和，特别是但不是必须的，通过随后的低温精馏而生产的任何产品。具体而言，其可以是液态或气态氧(LOX、GOX)、液态或气态氮(LIN、GAN)、液态或气态氩(LAR、GAR)、液态或气态氙、液态或气态氪、液体或气态氦等，但也可以是例如液态空气(LAIR)。术语“氧”、“氮”等在本文中也分别指低温液体或气体，其包括分别提到的含量高于大气空气中含量的空气组分。因此，它们不一定必须是具有高含量的纯的液体或气体。

[0027] 在本申请的上下文中，“空气产物”还被理解为是指最终从空气分离设备中排出的，即不再在空气分离设备中被用于膨胀、蒸发、液化、压缩等或经受相应步骤的相应流体。另一方面，通过压缩和冷却空气和，特别是但不是必须的，通过随后的低温精馏而生产的流体，其仅是中间存储或临时可用，但随后在空气分离设备中被进一步处理，在这里其被称为“中间产物”。在本申请意义上的中间产物特别是由空气生产的低温液体，所述空气在内部压缩过程中以液体形式被加压并随后在空气分离设备的主热交换器中被加热。

[0028] 如开头所述，空气分离设备可以用所谓的内部压缩操作。有关详细信息，请参考引用的专业文献。在所述内部压缩中，以液体形式被加压的流被加热，根据液体流所经受的压力，从而将其从液态转变为气态超临界态。

[0029] 在下文中，集合术语“蒸发(Entflüssigung)”用于从液态到超临界或气态的转变。从超临界气态到液态的转化被称为“液化”，其产物是清楚定义的液体。

[0030] 本发明的优点

[0031] 本发明基于一种在空气分离设备中生产空气产物的方法，其中在主空气压缩机中一起被压缩并且之后在增压空气压缩机中被部分再压缩的进料空气被冷却，并且随后完全或部分地进料到蒸馏塔系统中。所述进料到所述空气分离设备的蒸馏塔系统中的压缩空气此时可以是主空气压缩机中压缩的全部进料空气，但也可以设想仅将主空气压缩机中压缩的进料空气的一部分进料到所述蒸馏塔系统中，并膨胀一部分，仅仅用于满足所述空气分离设备对冷的需求，而不将其进料到蒸馏塔系统中，例如将其吹送到周边地区。

[0032] 所述过程包括三种操作模式，第一操作模式在开始时所述的有剩余电力的时侯实施，第二操作模式在开始时所述的电力不足的时候实施。除了这三个所提到的操作模式之外，还可以提供其他的操作模式，如参照附图2-4所更详细解释的。

[0033] 在所述的第一操作模式中，其如所解释的在有剩余电力的时侯实施，以第一空气进料量将空气进料到所述蒸馏塔系统中，并在该系统中使用所述进料空气以第一量的中间产物生产液体中间产物。所述液体中间产物可以具体地是液氮、液氧和/或氩，即可以是用于例如在内部压缩过程中提供相应气态加压产品的流体。液态空气也可以用作中间液体产物。也可以在所述蒸馏系统的上游、从所谓的节流阀流中抽出相应的量，或者在低压或高压塔的一个或多个相应点处从蒸馏塔系统中除去相应的量。

[0034] 在中间产物的量中，一部分以液体形式以储存量被存储在液体储存单元中，另一部分可以作为产品交付客户，且还有一部分可以在压力下以第一量的产物在主热交换器中被加热并作为待生产的空气产物提供。此时，在主热交换器中在压力下的加热有利地在内部压缩过程中利用蒸发进行，如上所述。

[0035] 所用液体存储单元有利地包括一个或多个用于一种或多种液体中间产物的存储罐。应当强调的是，根据本发明的方法不限于生产单一中间产物；该方法还可以包括生产多种中间产物及其作为空气产物的储存和/或供应。下面基于仅一种中间产物或仅一种相应的空气产物描述本发明。

[0036] 在所述第二操作模式中，液体被存储并保持在液体存储单元中，原则上不通过添加或抽出液体中间产物来改变液体的水平。(偏离该原则，如果在某时间需要，则至多有部分所述储存的液体可以作为液体产物被直接抽出。)所述空气分离设备以正常模式运行。不流过所述冷存储。

[0037] 在所述第三操作模式中，如所解释的，其在电力不足期间实施，所述进料空气以第三空气进料量被进料到所述蒸馏塔系统中，且在该系统中所述进料空气再次被用来以第三量的中间产物生产液体中间产物。

[0038] 此外，在所述第三操作模式中，将所述在第一操作模式中存储的液体中间产物从液体存储单元中以排出量排出，并与中间产物的第三量结合以形成总量。所述总量形成产品的第三量，其在主热交换器中在压力下被加热并作为空气产物提供。

[0039] 实施本方法的另一种稍微不同的方式也是可能的，在其中，在所述第一操作模式下储存的液体中间产物被从液体储存单元中排出，并且首先返回到所述塔系统中，并与中间产物的第三量结合以形成总量。

[0040] 在液态空气作为所述液体中间产物时，该液态空气在顶部被返回到所述塔系统中，在那里分离成液氧和液氮，且将所产生的液体产物与中间产物的第三量结合以形成总量。

[0041] 因此，操作模式1和3的不同之处特别在于，在第一操作模式中，相应的液体中间产物被存储在液体存储单元中，该中间产物在第三操作模式中被再次从液体存储单元中排出。在第一操作模式中，生产了比第一操作模式中所需的产品量更大量的液体中间产物的中间产物，而第三操作模式中的中间产物的量要小得多，所述较小量的中间产物随后由从所述液体储存单元中的排出量补充。这使得可以在第三操作模式下操作空气分离设备，具有显著降低的操作成本，即显著降低的电能消耗。

[0042] 因此，根据本发明的方法的特征在于，第一空气进料量大于第二空气进料量，第二空气进料量大于第三空气进料量。此外，根据本发明，在第一操作模式中，通过使用在第三操作模式中被冷却并包括至少一个冷存储的冷存储单元和通过使用主热交换器从进料空气中提取热量。因此，本发明不仅设想仅通过主热交换器或仅通过冷储存单元冷却空气分离设备中的进料空气，如原则上已知的，而是更多地，如在下面详细解释的是，在第一操作模式中通过所述冷存储单元额外地冷却更大的空气进料量，且在第三操作模式中利用多余的可用的冷来冷却冷存储器。在第三操作模式中有多余可用的冷，因为整体上相同或类似量的空气产物被有利地从空气分离设备中排出，因此可获得相同或类似量的冷量。然而，在第三操作模式中空气进料量较小。本发明的一个主要方面在于，在所述第一和第三操作模式中，第一和第三量的产品确实通过所述主热交换器，但不通过所述冷存储单元。

[0043] 已知的是，几乎每个空气分离设备的成本效益都可以通过使生产适应电力或能源的价格而增加。能源昂贵的产品，例如液体或高压气体越来越多地是在当电力或能源便宜的时侯生产；当电力或能源昂贵时，相应地节制这种产品的生产。该策略成功的前提是相应产品的用户或客户能够并愿意适应不断变化的产品量。在实践中，这个前提条件很少得到满足；例如，大型化工厂或钢铁厂不能在任何显著的程度上根据电价控制其生产。根据本发明的方法在此提供了恒量生产的特别优点，其仍然使得可以选择性地适应相应的电力或能源价格。

[0044] 因此，根据本发明的方法的优点特别是在第一量的产物与第三量的产物没有不同时。在本发明上下文中的所述不同有利地仅涉及进料的量：在第三操作模式中，需要进入蒸馏塔系统的空气进料量显著更小，且需要的冷量相应地较低。在第一操作模式中，空气供进料量相应地更大，使得存在相应更大的冷需求。在第三操作模式中的相应的过剩冷量和在第一操作模式中的较大的冷量需求通过在主热交换器之外额外提供的冷存储器来平衡。在所述主热交换器本身中，进料空气或通过所述主热交换器的进料空气的部分与冷流反向流动而被冷却，在这种程度上已知。通过使用第一操作模式中的冷存储单元而提取热量无需在此直接进行，即进料空气不一定需要本身通过所述冷存储单元。相反，还可以使其他的流通过所述冷存储单元，将它们的热传递到所述冷存储单元，然后将其通过主热交换器。

[0045] 当在本申请的上下文中提到“量”时，应特别理解为是指每单位时间的量(特别是质量流量)。

[0046] 有利地，本发明使得可以提供比第三空气进料量大至少20％的第一空气进料量，和比第三量的中间产物大至少20％的第一量的中间产物。将相应的差直接输入到相应设备的成本效益的计算中，因为它们直接反映在所需的电力成本中。相比之下，所述第一和第三量的产品优选相同或相差小于5％。

[0047] 有利地，在所述主空气压缩机中压缩的进料空气的一部分以增压空气压缩机量重新压缩，所述增压空气压缩机量在第一操作模式下大于在第三操作模式下。除了主空气压缩机的操作节省之外，其直接原因在于第三空气进料量比第一空气进料量低，在本发明的上下文中，还可以因此减少增压空气压缩机所需的电能。其原因还是在于使用在第三操作模式中冷却的冷存储单元，其在第三操作模式中可以将热量传递给在此待加热的流，特别是由第三量的中间产物和排出量组成的空气产物的第三量的产品。否则内部压缩过程所需的节流阀流的量，即在高压下提供并至少部分液化地通过主热交换器的压缩空气流，为了能够将汽化热传递给相应的加压液体流，可以以这种方式显著减少。

[0048] 在第三操作模式中，也不需要或者仅在较小程度上需要利用涡轮机流额外制冷，因为在第三操作模式中不存储液体中间产物，相反，由于从液体存储单元(额外)排出中间产物的量而使得有可用的冷量。以这种方式，可以将涡轮机流减少至有可能最小值或零，如在附图说明中广泛解释的。因此，增压空气压缩机的功率相应地被进一步降低。

[0049] 换言之，因此特别有利的是，至少在第一操作模式中，如果增压空气压缩机量的一部分在涡轮机流量中被冷却至高于氮气液化温度的温度水平，并在膨胀机中膨胀，和如果增压空气压缩机量的一部分在节流阀流量中被冷却至低于氮气液化温度的温度水平，并且膨胀。相应的流作为节流阀流或涡轮机流的使用原则上由开头所引用的专业文献中是已知的。

[0050] 有利地，提供的涡轮机流量和节流阀流量的总和可以在第一操作模式中比在第三操作模式中更大(或者在第三操作模式下小于第一操作模式)，其结果是所提及的在第三操作模式中的能量节省。具体而言本发明使得可以最大程度地减小在缺电时实施的第三操作模式中提供涡轮机流所需的压缩能源。相应的增压空气压缩机或该增压空气压缩机的相应的级可以以最小转速运行，其降低了电力消耗。还如针对附图所解释的，所述节流阀流也可以相应地被减小。

[0051] 有利地，在膨胀之后，节流阀流量和涡轮机流量作为空气进料量的一部分被进料到蒸馏塔系统中，但是也可以设想将其部分吹除，例如吹入到大气中，以将其用于再生等。

[0052] 本发明还可以用于这样的过程，其中未在增压空气压缩机中被压缩的进料空气的一部分通过膨胀涡轮机膨胀进入到蒸馏塔系统的低压塔中。这样的方法可例如包括利用所谓的注射涡轮机将相应的进料空气进料到所述低压塔中。

[0053] 如果在本发明中所用的冷存储包括至少一个以上述方式设计的冷存储，则是特别有利的。在本发明的上下文中，还可以设想使用多个冷存储，其中一个被用于实际的冷存储，另一个被用于平衡所使用的主热交换器，即用于平衡剩余的或减少的热量或冷量和/或用于影响相应的热交换图。

[0054] 冷存储单元，特别是具有至少一个冷存储的冷存储单元的冷却可以在第三操作模式中以不同的方式实施，这取决于相应冷存储的设计方式。例如从所述蒸馏塔系统中排出低温气体产物，可能是有利的，特别是所谓的不纯氮气，其一部分通过第三操作模式中低温状态下的冷存储单元以冷却该单元。因此，这不是以第一或第三量的产品形式提供的低温气体产物，而是额外的产品。所述低温气体产物的另一部分可以通过所述主热交换器并在那里以逆流方式冷却进料空气的其他物流或部分。特别地从相应的蒸馏塔系统的低压塔中排出所述低温气体产物，其因此处于相应的压力下，例如1.4巴。

[0055] 可以设想在主热交换器中完全地加热所述低温气体产物，其一部分通过第三操作模式中低温状态下的冷存储单元以冷却所述单元，所述被加热的气体产物的一部分通过所述冷存储单元以加热所述单元。根据本发明的方法的这种变型可以特别地通过形成再循环流来实施，其与相应的被加热的气体产物在主热交换器的热端分支，通过所述冷存储并返回到主热交换器的冷端，并再次与这里的低温气体产物物组合。例如，相应的泵或具有后冷却器(鼓风机)的压缩机可以用于此目的。所解释的根据本发明的方法的变型所具有的优点是，处于相对低压力如1.5巴下的介质可被用于冷却和加热所述冷存储单元。相应的冷存储单元因此仅需要针对这样的低压设计。

[0056] 然而，在第一操作模式中也可以使一部分进料空气通过用于冷却目的的所述冷存储单元，和使一部分通过用于冷却目的的主热交换器的至少一部分。相应的空气至少被压缩到相应的蒸馏塔系统的高压塔的压力，例如6巴。因此，所述冷存储单元和安装在其中的冷存储必须针对相应的压力设计。

[0057] 此时，如上所述，还可以设想使用来自低压塔的所述低温气体产物来冷却第三操作模式中的冷存储单元，所述冷存储单元的设计必须可用于在不同压力下操作。

[0058] 还可以设想在第一操作模式下使全部进料空气通过所述主热交换器的至少一部分并在其中冷却。在所述主热交换器中冷却的进料空气的一部分可以分支，通过冷存储单元回收，并被传送到所述主热交换器的热端，在那里其再次与进料空气结合。以这种方式，所述被冷却的进料空气的一部分总是用于冷却所述冷存储单元。此时，也可以使用相应的鼓风机。根据本发明的方法的这种变型使得有可能在第一和第三操作模式中可以使相应较高压缩的空气通过所述冷存储，在这种情况下，所述冷存储仅须设计以在一个压力下操作，尽管较高如6巴。或者，也可以设想在第三操作模式中使全部进料空气通过所述主热交换器的至少一部分，并如已经提到的那样用另一种流体冷却所述冷存储。

[0059] 根据本发明的用于生产空气产物的空气分离设备被设计用于在主空气压缩机中全部地压缩进料空气，然后在增压空气压缩机中部分地将其再压缩，将进料空气冷却，随后将其全部或部分地进料到蒸馏塔系统中，所述设备配备有构件，所述构件被设计用来在第一操作模式下将进料空气以第一空气进料量进料到蒸馏塔系统中，并在该系统中使用所述进料空气以第一量的中间产物来生产液体中间产物，在所述量的中间产物中，将一部分以存储量的液体形式存储在液体存储单元中，将另一部分在所述主热交换器中在压力下以第一量房产物加热，并提供其作为空气产物。这些构件还被设计以用于在第三操作模式下将进料空气以第三进料空气量进料到蒸馏塔系统中，并且在该系统中使用进料空气以第三量的中间产物来生产液体中间产物，将第一操作模式下所存储的液体中间产物以排出量从第三操作模式下的液体存储单元中排出，并将其与第三量的中间产物组合以形成总量，在压力下以第三量的产物将其在主热交换器中加热，将其作为空气产物提供。

[0060] 根据本发明，设计所述空气分离设备以提供大于第三空气进料量的第一空气进料量，并在第一操作模式中，从在第三操作模式下被冷却并包括至少一个冷存储的冷存储单元和所述主热交换器中的进料空气中提取热量，和不使所述第一和第三量的产物通过所述冷存储单元。

[0061] 相应的分离设备有利地包括被设计用于实施上文和下文所解释的本发明的任何实施方案中方法的构件。

[0062] 下面参照附图更具体地解释本发明，所述附图给出了与现有技术相比的本发明的优选实施方案。

附图说明

[0063] 图1以过程流程图的形式示出了不根据本发明的空气分离设备。

[0064] 图2A至2C以过程流程图的形式示出了空气分离设备。

[0065] 图3A至3C以过程流程图的形式示出了根据本发明的一个实施方案的空气分离设备。

[0066] 图4A至4C以过程流程图的形式示出了根据本发明的一个实施方案的空气分离设备。

[0067] 图5A至5C以过程流程图的形式示出了根据本发明的一个实施方案的空气分离设备。

[0068] 图6A至6C以过程流程图的形式示出了根据本发明的一个实施方案的空气分离设备。

[0069] 在附图中，并且为了整体清楚起见，彼此对应的元件由相同的标记表示，不在所有的情况下都重新解释。

[0070] 附图的详细说明

[0071] 在图1中，空气分离设备以简化的示意性过程流程图的形式表示。所述空气分离设备包括主热交换器10和精馏单元20，其只是为了说明性的目的而被分开示出。

[0072] 在主热交换器单元10中，以流a形式的进料空气(AIR)通过以简化形式表示的主空气压缩机11(MAC)被吸入，在预冷却单元12中被冷却并在纯化单元13中被纯化。

[0073] 所述被压缩、冷却和纯化的流a的部分流b(FEED)被进料到主热交换器14的暖侧，并从其冷侧被排出。相比之下，被压缩、冷却和纯化的流a的另一部分流c被首先进料到增压空气压缩机15(BAC)中以再压缩。

[0074] 再次，所述部分流c的部分流d(JT-AIR，所谓的节流阀流)在增压空气压缩机中被再压缩至增压空气压缩机的最终压力，被进料到主热交换器14的暖侧，并被从其冷侧排出。

[0075] 相比之下，所述部分流c的另一部分流e(TURB，所谓的涡轮机流)在增压空气压缩机的中间压力下从增压空气压缩机15中被排出，在涡轮驱动的压缩机16(增压器)中进一步压缩，被进料到主热交换器14的暖侧，在中间温度下从其中排出并在与所述涡轮驱动的压缩机16联用的膨胀涡轮机中膨胀。所述涡轮机流e在该实施例中与部分流b组合形成集合流f(以下称为FEED)。

[0076] 本发明可被用于具有在此示出的具体构造的空气分离设备中，但是其也适用于具有例如将压缩空气进料到低压塔22中(见下文)的所谓注射涡轮机的空气分离设备。例如可以使用所谓的Lachmann涡轮机(参见例如EP 2 235 460 A1)。使用使加压的氧气流膨胀的所谓的PGAN涡轮机的方法在原理上也是本领域技术人员已知的。

[0077] 特别是，提供节流阀流d使得液体中间产物的内部压缩成为可能；相比之下，提供涡轮机流e影响所述冷平衡，并使得可以将更大量的液态空气产物或中间产物排出或中间存储，如在所引用的专业文献中所解释和描述的。简而言之，节流阀流d的量与待蒸发的内部压缩的液体中间产物的量相关(参见下文)；所述涡轮机流e的量与将以液体形式从空气分离设备中排出或以液体形式(中间)储存的、将会一起形成的液态空气产物或液体中间产物的量相关。

[0078] 在精馏单元20中，集合流f(FEED)被进料到高压塔21的下部区域中，所述高压塔21被设计为双塔的一部分，并通过主冷凝器23与低压塔22进行热交换连接。在包括发生器和/或膨胀阀的液体膨胀器24中膨胀之后，所述节流阀流d(JT-AIR)同样被进料到在集合流f上方的高压塔21中。

[0079] 在高压塔21中，得到了液态富氧的底部产物(sump product)，其作为流g从所述高压塔21的底部中排出，通过逆流过冷却器(subcooler)25并在合适的高度下进料到低压塔22中。在所述高压塔21中，得到了气态富氮的塔顶产物，其从高压塔21的顶部被排出，其一部分可作为气态氮加压产物(PGAN)被传递到所述设备的周边。从高压塔21的顶部排出的气态富氮的塔部产物的另一部分在主冷凝器23中被液化，其一部分作为回流被返回到高压塔
21，其一部分作为液体加压氮产品(PLIN)被传递到设备的周边或以液体形式储存，其一部分作为流h通过所述逆流过冷却器25，并作为回流被传递到低压塔22，且其一部分通过泵26以液体形式作为流i被加压(这是所述的内部压缩)。

[0080] 在分成两个部分流之后，流i(ICLIN)在主热交换器14中被汽化，并在不同压力水平下以两种气态加压氮产品(ICGAN1、ICGAN2，本文称为内部压缩产物)的形式被传递到所述设备的周边。在主热交换器14中汽化之前分成两个部分流不是绝对必要的；也可以仅形成一个相应的内部压缩产物。

[0081] 在节流阀流d进入高压塔21的进料点的直接下方，液体流k被从塔中抽出，以与被从高压塔21抽出的其他的流l相同的方式，其通过所述逆流过冷却器25并以适当的高度被进料到低压塔22中。

[0082] 在所述低压塔22中，得到了作为中间产物的液态富氧的底部产物，其被从低压塔22的底部中抽出，其同时代表主冷凝器23的蒸发空间，作为流m1。其呈流m2形式的第一部分通过泵28以液体形式被加压(还是内部压缩)。在所示的实施例中，在分成两个部分流之后，流m2(ICLOX)也在主热交换器14中被汽化，并以气态加压氧产品(HP-GOX，MP-GOX，还是内部压缩产物)的形式在不同的压力水平下被传递到所述设备的周边。再次，在主热交换器14中的汽化之前分成两个部分流是不必要的；也可以仅形成一个内部压缩产物。

[0083] 所述底部产物m1的第二部分通过管线m3被引入到液氧罐27中。其可以作为液氧产品(LOX)完全或部分地被传送到设备的周边。剩余部分以液体形式储存。当需要时，所述罐的一部分内容物可以通过泵121和管线120被泵送回到低压塔22的底部中。

[0084] 在低压塔22中还得到了气态富氮的塔顶产品，其可以以流n(GAN)的形式从高压塔22的顶部被抽出，通过逆流冷却器25，在主热交换器14中被加热并被传送到所述设备的周边。从低压塔22的顶部或从设置在那里的液体保留装置，可以抽出液态富氮的流o，至少在第一部分中，被内部压缩成替代流i或在流i之外的另一个富氮液体110，在其中，其以液体形式在泵112中被增加压力，并随后通过管线i被传送到主热交换器14。剩余部分经管线113流入到液氮罐42中。它可以作为液氮产品(LIN)完全或部分地被传送到所述设备的周边。剩余的部分以液体形式储存。不纯的氮产品(UN2)可以作为流p从低压塔22中被排出，通过所述逆流过冷却器25，在主热交换器14中被加热并被用作所谓的残余气体(REST)来操作预冷却装置12和/或纯化装置13。

[0085] 管线k中的液态空气的一部分130被引入液态空气罐44中。来自低压塔22的液态空气134也可以被引入液态空气罐44中。所述液态空气可以通过泵131和管线133被引入到低压塔22中。

[0086] 在图1的空气分离设备中，由空气生产了不同的液体中间产物：

[0087] 1.来自高压塔21，或更准确地说，来自主冷凝器23的液化空间的富氮液体流i(ICLIN)在主热交换器14中被内部压缩和蒸发(汽化)，以形成内部压缩产物ICGAN1和ICGAN2。

[0088] 2.来自低压塔22的底部的富氧液体流m(ICLOX)在主热交换器14中被内部压缩和蒸发，以形成内部压缩产物HP-GOX和MP-GOX。

[0089] 3.来自所述低压塔塔顶的其他富氧液体110，其作为流i的替代或补充而被内部压缩。

[0090] 4.来自管线k或低压塔22的相应部分的液态空气130/134。

[0091] 在图1的过程中，液体罐112、27和132形成液体存储单元。以相同的方式，空气分离设备还可以由空气生产其他的液体中间产物，其被蒸发(在主热交换器14中或以一些其他方式)以形成气态空气产物。内部压缩不是绝对必要的。液体中间产物也可以是例如液态空气或液体氩。

[0092] 在图2A-2C中，空气分离设备以简化的过程流程图的形式表示，其示出了三种操作模式。分别给出的空气分离设备包括上面已经描述的主热交换单元10和上面已经说明的精馏单元20。两者都以极为简化的形式示出。

[0093] 此外，图2A和2C仅选择性地示出了图1中所示的流a至p，具体来说是部分流b(FEED)、节流阀流d(JT-AIR)、涡轮机流e(TURB，这里没有显示与部分流b组合以形成集合流f)、内部压缩流m(ICLOX，这里仅在主热交换器14中蒸发以形成单个内部压缩产物HP-GOX)和流p(UN2，REST)。

[0094] 图2A-2C所示的空气分离设备还包括具有一个或多个冷存储31的冷存储单元30和具有一个或多个存储罐41-44的液体存储单元40，例如液氧罐41、液氮罐42、液氩罐43和/或液态空气罐44。不是所有的存储罐41-44都必须存在。

[0095] 所述附图具体示出了下述操作模式：

[0096] -图2c：第一操作模式–放入到存储中

[0097] -图2a：第二操作模式–既不填充也不排出冷存储

[0098] -图2b：操作模式–从存储中取出

[0099] 在如图2A所示的第三操作模式中，如相交通过的流动路径所示，冷存储单元30和液体存储单元40没有运行。图2A所示的操作模式对应于常规空气分离设备的正常操作，而不是根据本发明。关于所述存储的实际操作，如果需要，在第三(或任何其他)操作模式中，液体也可以作为最终产品从液体存储单元被排出。

[0100] 在图2A所示的操作模式中，在所示的实例中尽管生产了液体中间产物，但没有存储液体中间产物，其在内部压缩之后在主热交换器14中被蒸发(在此通过内部压缩流m，ICLOX，示出，但也可以用于进一步的液体中间产物)。因此，在此仅基于流m(ICLOX)的蒸发以形成相应的内部压缩产物(HP-GOX)来说明冷管理。

[0101] 让我们假设空气分离设备被设计成，例如，提供约40,000标准立方米/小时的内部压缩产物(HP-GOX，或两个或更多个内部压缩产物的总和，参见图1中的HP-GOX和MP-GOX)。对应于流m，该量在图2A中由M表示。待由主空气压缩机11(参见图1)压缩的空气流a(AIR)通常为M的五到六倍，因此在该示例中为约每小时20万标准立方米。在图2A中由D表示的节流阀流d(JT-AIR)的量通常约为M的两倍，因此在该示例中为约75,000标准立方米每小时。在图2A中由E表示的涡轮机流e(TURB)的量可以假定为例如约65,000标准立方米每小时。因此，部分流c(由涡轮机流d和节流阀流e形成，参见图1)的进料到增压空气压缩机15中的空气量(增压空气压缩机量)(参见图1)相当于D+E的情况，因此是每小时约140,000标准立方米。流b的量B直接基于它们将要生产的产品的量，例如约为60,000标准立方米/小时。

[0102] 在图2B所示的操作模式中，其在电力不足的时候实施(在本申请的范围内被称为第三操作模式)，冷存储单元30的冷存储31必须处于加热状态，且液体中间产物必须存储在液体存储单元40的一个或多个存储罐41-44中。所述冷存储单元30的冷存储31的所需的加热以及同样需要的液体中间产物在液体存储单元40的一个或多个存储罐41-44中的存储在有剩余电力时以所述(第一)操作模式实施，下面基于图2C进行解释。

[0103] 基于将液氧作为中间产物使用再次说明所述操作，假定所述液氧将被存储在液氧罐41中。然而，如上面已经强调的，所述空气分离设备也可以通过任何其他所需的液体中间产物进行操作。

[0104] 在图2B所示的第三操作模式中，所述空气分离设备继续操作并供应相应的客户；然而，此外，将液氧以液流q的形式以排出量Q从液氧罐41中排出。然而，不再存储液体中间产物。

[0105] 如果所述空气分离设备旨在继续提供与根据图2A的操作模式相同量的内部压缩产物的产品M，例如上述实施例中提及的约40,000标准立方米/小时，则在所述空气分离设备或精馏单元20本身中作为中间产物形成的液氧量可以通过液氧罐41的排出量Q而减少。如果所述排出量Q为例如10,000标准立方米/小时，则在图2B所示的操作模式过程中，所述空气分离设备或精馏单元20因此仅需要为流m贡献大约另外的30,000标准立方米/小时。一同被进料到所述精馏单元20的中间产物的量和空气进料量相应地减少。

[0106] 待由主空气压缩机11(参见图1)压缩的流a(AIR)的空气也减少约25％，即从约200,000标准立方米每小时(参见关于图2A的解释)减少到约150,000标准立方米每小时。因此，主空气压缩机11的功率消耗被减少约25％。

[0107] 由于约40,000标准立方米每小时的流m的总量M仍然必须在主热交换器14中蒸发，所以仍然必须提供总体上足够量D的节流阀流d(JT-AIR)，因此在本实施例中为约75,000标准立方米每小时。然而，在所示的实施例中，由增压空气压缩机15(见图1)本身仅须提供一部分的量D，因为在所述实施例中以流r的形式示出的其他部分可以借助于泵32以量R循环通过冷存储单元31的冷存储31。结果，冷存储31被冷却。由增压空气压缩机15提供的节流阀流d(JT-AIR)的空气量由此首先减少量R，例如减少约11,500标准立方米每小时的量R，如图2B中D-R所示。

[0108] 同时因为在如图2B所示的第三操作模式中空气分离设备本身生产的流m(ICLOX)，即所述液体中间产物的产量降低，而需要少量的冷量，所以可以关闭涡轮机操作的压缩机16或其膨胀涡轮机，或者至少可以在很大程度上节流。涡轮机流e(TURB)的量E因此被减小到允许的最小值。同样，由增压空气压缩机15提供的涡轮机流e的空气量由此减少。

[0109] 总之，待由所述增压空气压缩机15压缩的部分流c(由节流阀流d和涡轮机流e形成，见图1)的空气减少约8％，即从约140,000标准立方米每小时(参见关于图2A的解释)至约128,500标准立方米每小时。因此，增压空气压缩机15的功率消耗也减少约8％。

[0110] 在图2C所示的操作模式中，其在有剩余电力的时候实施并在此被称为第一操作模式，所述冷存储30的冷存储31必须处于冷却状态，且必须具有将相应的液体中间产物存储在液体存储单元40的一个或多个存储罐41-44中的能力。在电力短缺时所述冷却存储单元30的冷存储31的冷却和液体中间产物从所述液体存储单元40的一个或多个存储罐41-44中的排出已经针对图2B中示出的第三操作模式进行了解释。

[0111] 如果空气分离设备在这里也旨在继续提供与根据图2A和2B的操作模式相同的量M的内部压缩产物，例如在上述实施例中提到的约40,000标准立方米每小时，但同时，以流S的形式将要被放入到液氧罐41中存储的所生产的中间产物的存储量S，例如约为10,000标准立方米每小时，在所述空气分离设备中形成的中间产物的量必须相应地增加至约50,000标准立方米每小时。进入所述蒸馏塔系统的精馏单元的空气进料量增加。

[0112] 此时，通过主空气压缩机11(参见图1)被压缩的流a的空气(AIR)相应地增加，在该实施例中，因此从约200,000标准立方米每小时(参见关于图2A的解释)到约250,000标准立方米每小时，因此增加约25％。这同样适用于相应的功耗。对于液体中间产物的蒸发以形成所述内部压缩产物，在热交换器14本身中连续需要约75,000标准立方米每小时的节流阀流d(JT-AIR)。然后，为了覆盖所述增加的需求，在该实施例中，流d的量D总体增加至约86,500标准立方米每小时。然而，其一部分通过被冷却的冷存储单元30的冷存储31，例如，11,500标准立方米每小时的流t形式的量T。此时，只有剩余的和通常的(参见图2A和2B)75,000标准立方米每小时通过主热交换器14。所述节流阀流的量因此可以为D+T。

[0113] 由于从所述冷存储单元30的冷存储31中排出的额外的冷量，节流阀流e(TURB)的量E可以保持恒定，或者可以增加到设备中可实现的最大值，无需使用其他的膨胀涡轮机，例如达到约11,500标准立方米每小时。节流阀流d和涡轮机流e的量D和E给出了增压空气压缩机15(由节流阀流d和涡轮机流e形成)压缩的部分流c的量，约为151,500标准立方米每小时。

[0114] 总之，在根据图2B的第三操作模式中实现了功率消耗的显著降低，而在根据图2C的第一操作模式中实现了功率消耗的显著增加。在根据图2C的第一操作模式中，在根据图2B的第三操作模式中使用的液体中间产物此时被存储起来。可以实现图2B和2C中所示的操作模式，无需提供复杂的附加机器，仅通过使用简单的冷存储。

[0115] 下表再次提供了分别在主压缩机和增压空气压缩机中待压缩的空气量和涡轮机流量的概况，其在每种情况下都是以标准立方米每小时给出。相应的最小和最大量之间的结果差可以通过常规机器克服而没有任何问题。

[0116]操作模式主压缩机增压空气压缩机
图2A 200 000 140 000
图2B(第一) 150 000 128 500
图2C(第二) 250 000 151 500

[0117] 通过一起观察图2B和2C可以看出，这里所用的冷存储单元30或者在冷存储单元30中使用的冷存储必须能够在节流阀流d的压力下工作。

[0118] 为此，必须提供为相应的压力设计的高压容器，这可能是昂贵的。

[0119] 在图3A-3C中，根据本发明的一个实施方案的空气分离设备以简化流程图的形式表示，同样示出了所述三种操作模式。再次，在图3A中示出了没有存储或排出液体存储产物的正常操作。在图3B中示出了第三操作模式，其在电力不足时实施并涉及从液体存储单元40或液体罐41中排出液体中间产物，在图3C中，第一操作模式在有剩余电力的时侯执行，其涉及将液体中间产物放入到液体存储单元40或液体罐41中存储。

[0120] 所述冷存储单元30在此通过两个分别装有部分流的冷存储33和34示出。冷存储34被先前和随后通过主热交换器14的流流过。提供冷存储34用来平衡所述主热交换器14。

[0121] 此外，所述两个冷存储33和34被流p(UN2)流过，即处于低压塔21的压力如1.5巴并被根据图3B所示的第三操作模式冷却的不纯氮产品。由此产生的效果是，与图3A所示的操作模式相比，通过所述两个冷存储33和34的流p的量不再需要在主热交换器14中被加热，因此，主热交换器14具有相应的额外(释放)蒸发能力。

[0122] 如果再次假定在图3A和3B所示的操作模式中，相同的内部压缩产物量M将以流m的形式提供并蒸发，则根据图3B的操作模式中额外可用的主热交换器14的蒸发能力可被用于此。所述节流阀流d的量D(JT-AIR)可以相应地减小，如果约12,000标准立方米每小时通过冷存储33和约10,000标准立方米每小时通过冷存储34，则所述减少的量约为，例如，15,000标准立方米每小时。由于节流阀流d(JT-AIR)的量D的减小和涡轮机流e的量E的减小(TURB，原因参见关于图2B的解释)，增压空气压缩机15的所需功率在这里也显著减小，例如如上所述，减小至125,000标准立方米每小时。

[0123] 因为在这里，排出量Q的液体中间产物被从液体存储单元40的液体罐41中排出，且没有在精馏单元20本身中产生，因此待由主空气压缩机2压缩的流a形式的进料空气的量被减少，如针对图2B所解释的。

[0124] 在图3C所示的第一操作模式中，如上所述，在有剩余电力的时侯实施，同样地，相同量M的内部压缩的液体中间产物被提供并在主热交换器14中蒸发以形成相应的空气产物。同时，由精馏单元20提供的以流s的形式的存储量S的液体中间产物被存储在液体存储单元40的液体罐41中。这意味着与根据图3B的第三操作模式相比，在根据图3C的第一操作模式中提供更大的冷量。这是通过相应更大的量E的涡轮机流e的膨胀来提供的。因此，与图3B所示的操作模式相比，所需要的增压空气压缩机15的功率增加(原因参见关于图2C的解释)。

[0125] 在根据图3C的第一操作模式中，整个流p(UN2，不纯的氮)通过主热交换器14。因此，主热交换器14的所需蒸发能力相应地增加。该所需增加的蒸发能力通过提供相应增加的量D的节流阀流d(JT-AIR)来覆盖。结果，增压空气压缩机15的所需功率增加到相应的程度，例如与图3A所示的操作模式相比增加约15,000标准立方米每小时，与图3B所示的操作模式相比增加约30,000标准立方米每小时。为了额外提供存储量S的液体中间产物，其将以流s的形式被存储在液体存储器41中，需要提供相应增加的主空气压缩机的压缩空气量。然而，在根据图3C的第一操作模式中，由此形成的流b仅在主热交换器14中部分地冷却，而另一部分在冷存储单元30的冷存储33和34中冷却。结果，主空气压缩机2的所需功率相应地增加，不会使主热交换器14的容量过载。

[0126] 在图3A-3C所示的空气分离设备中，在图3B所示的第三操作模式中，冷存储33和34装载有处于低压塔22的压力水平下的流p(UN2，不纯的氮)，即例如1.5巴。与此相反，在图3C所示的第一操作模式中，流b以相应的高压通过冷存储33和34，具体而言，其处在所述低压塔的压力水平如6巴。这意味着冷存储33和34必须针对相应较高的压力水平设计，因此这些冷存储的设计必须同时针对低压水平下操作和高压水平下的操作。

[0127] 在图4A-4C中，根据本发明的一个实施方案的空气分离设备以简化的过程流程图的形式表示，其再次示出所提到的三种操作模式。再次，在图4A中，示出了没有存储或排出液体中间产物的正常操作；在图4B中，示出了第三操作模式，其在电力不足时实施并且涉及从液体储存单元40或液体罐41中排出液体中间产物，在图4C中，第一操作模式在有剩余电力的时侯实施，其涉及将液体中间产物放入到液体存储单元40或液体罐41中存储。

[0128] 图4B中所示的第三操作模式对应于图3B中所示的第三操作模式，即，流p(UN2，不纯的氮)部分地通过主热交换器14，并部分地通过冷存储单元30的冷存储33和34。

[0129] 然而，根据图4C所示的第一操作模式，流p(UN2，不纯的氮)也被用于加热冷存储单元30的冷存储33和34。所述流p此时通过位于主热交换器14的暖侧的鼓风机单元35被部分压缩，并通过冷存储单元30的冷存储33和34。相应地，被冷却的流与流p在主热交换器14的冷侧组合，以这种方式使得在主热交换器14中总体上需要增加的蒸发能力。这同样通过增加节流阀流d(JT-AIR)的量D来覆盖。

[0130] 再次，如上面针对图3C所解释的，涡轮机流e的量E被增加。结果，根据图4C所示的第一操作模式所产生的效果对应于根据图3C的第一操作模式的效果。然而，由于在两种操作模式，即根据图4B的第三操作模式和根据图4C的第一操作模式，在低压下的流分别通过冷存储33和34，他们仅需要针对相应较低的压力设计。

[0131] 在图5A-5C中，根据本发明的一个实施方案的空气分离设备以简化的过程流程图的形式表示，其再次示出了相同设置的三种操作模式。

[0132] 根据图5B所示的第三操作模式，其在电力不足的时候实施，流b(FEED)的一部分通过冷存储单元30的冷存储33和34被回收，为此使用了相应的鼓风机单元36。因为通过冷存储单元30的冷存储33和34被回收的流可以从主热交换器14的冷侧或在相应的中间温度下被排出，这意味着这些冷存储33和34可以被冷却。通过冷存储33和34被回收的流b的空气量为例如约25,000标准立方米每小时。由于排出量Q的液体中间产物的流q的排出，再次减少了精馏单元20的产量，使得还需要相应较低的量D的流d。将以流m的形式被蒸发的内部压缩的中间产物(ICOLX)的量M再次保持相同；通过额外将一定量的冷量存储在冷存储单元33和34中来提供所需的蒸发容量。再次，因为没有液体中间产物被存储，涡轮机流e或量E可以被节流到最小。

[0133] 在图5C所示的第一操作模式期间，用于提供更大量B的流b的额外冷量由冷存储单元30的冷存储33和34来覆盖。

[0134] 在图6A-6C中，根据本发明的一个实施方案的空气分离设备以简化的过程流程图的形式表示，其再次以相同的排列示出三种操作模式。其与先前示例性的实施方案的不同之处主要在于，在第一操作模式(图6C)中，气态加压氧HP-GOX在冷存储33中被冷却，并且在第三操作模式(图6B)中，在存储31中ICLOX被蒸发并加热。

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在具有冷存储单元的空气分离设备中生产空气产物

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