Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Luftprodukts, Luftzerlegungsanlage, Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie

Abstract

 Es wird ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Luftprodukts, bei dem eine Luftzerlegungsanlage (100) verwendet wird, die einen Hauptluftverdichter (10), einen Hauptwärmetauscher (20) und ein Destillationssäulensystem (30) umfasst, wobei mittels des Hauptluftverdichters (10) zumindest ein erster Druckluftstrom (a) auf einem ersten Druckniveau bereitgestellt wird und ein erster Teilstrom (b) des ersten Druckluftstroms (a) auf dem ersten Druckniveau einer ersten Passage (21) des Hauptwärmetauschers (20) zugeführt wird, vorgeschlagen. Ferner wird ein zweiter Teilstrom (c) des ersten Druckluftstroms (a) in einem ersten Betriebsmodus auf dem ersten Druckniveau und in einem zweiten Betriebsmodus auf einem zweiten Druckniveau, das höher als das erste Druckniveau ist, einer zweiten Passage (22) des Hauptwärmetauschers (20) zugeführt, wobei der zweite Teilstrom (c) des ersten Druckluftstroms (a) in dem zweiten Betriebsmodus zumindest mittels eines turbinengetriebenen Nachverdichters (41) auf das zweite Druckniveau druckerhöht und stromab des Hauptwärmetauschers (20) in einer Entspannungsturbine (42) entspannt wird, die zum Antreiben des turbinengetriebenen Nachverdichters (41) verwendet wird. Eine entsprechende Luftzerlegungsanlage (100) und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Luftprodukts, eine Luftzerlegungsanlage sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Stand der Technik

[0002] Bei bekannten Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie, beispielsweise den bekannten Oxyfuel-Verfahren und sogenannten Kombi-Prozessen mit integrierter Vergasung (engl. Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC), werden Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Gasgemische, beispielsweise zur Verbrennung oder zur partiellen Oxidation, benötigt. Zur Bereitstellung des Sauerstoffs oder entsprechender sauerstoffangereicherter Gasgemische können Verfahren und Vorrichtungen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft eingesetzt werden, wie sie z.B. aus Hausen/Linde, Tieftemperaturtechnik, 2. Auflage 1985, Kapitel 4 (Seiten 281 bis 337) bekannt sind.

[0003] In derartigen Verfahren und Vorrichtungen (hier kurz als "Luftzerlegungsanlagen" bezeichnet) werden Destillationssäulensysteme verwendet, die beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme ausgebildet sein können. Ferner können Vorrichtungen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein.

[0004] Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie sollten für große Lastbereiche und schnelle Lastwechsel ausgelegt sein, um Stromschwankungen abfangen zu können, wie sie durch die Verfügbarkeit bzw. Nichtverfügbarkeit von anderen Energieeinspeisern entstehen können. Auch Luftzerlegungsanlagen, die Sauerstoff bzw. entsprechende Gasgemische hierfür liefern, sollten eine im entsprechenden Umfang flexible Betriebsweise ermöglichen.

[0005] Auch herkömmliche Luftzerlegungsanlagen sind von der Stromnetzauslastung und entsprechend stark variierenden Stromtarifen betroffen.

[0006] Es ist beispielsweise bekannt, in einer Luftzerlegungsanlage zu Billigstrom- bzw. Stromüberschusszeiten eine möglichst große Menge flüssiger Luftprodukte (z.B. Flüssigsauerstoff: LOX, Flüssigstickstoff: LIN, Flüssigargon: LAR oder Flüssigluft: LAIR) zu produzieren und in Speicherbehältern zu speichern. Diese flüssigen Luftprodukte können während Hochstrompreis- bzw. Spitzenstromzeiten in die Luftzerlegungsanlage zurückgespeist werden. Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise in der WO 2005/064252 A1 beschrieben.

[0007] Der mögliche Flexibilisierungsgrad ist dabei von der Verflüssigungskapazität der Luftzerlegungsanlage abhängig. Je größer die verfügbare Verflüssigungskapazität ist, desto mehr günstiger Strom kann in Form flüssiger Luftprodukte gespeichert werden. Insbesondere Luftzerlegungsanlagen zur Versorgung von Verfahren und Vorrichtungen zur Energieerzeugung verfügen jedoch über eine nur geringe Verflüssigungskapazität, da diese für die Produktion von großen Mengen an gasförmigen Sauerstoff- und Stickstoffprodukten ausgelegt sind, die der Luftzerlegungsanlage bei Umgebungstemperatur entnommen werden. Der Kältebedarf entsprechender Anlagen ist verhältnismäßig klein, so dass diese auch nicht dafür ausgelegt sind, eine ausreichende Kältemenge für die ausschließliche Bereitstellung größerer Mengen flüssiger Luftprodukte zu liefern.

[0008] In entsprechenden Anlagen wird daher eine separate Verflüssigungsanlage (LIN-, LOX- oder LAIR- Verflüssiger) installiert und während der Verflüssigungsphase zugeschaltet. Eine Flexibilisierung kann ferner auch dadurch erzielt werden, dass das Kälteproduktionsvermögen (und damit entsprechend das Verflüssigungsvermögen) des Verfahrens bzw. der Anlage höher als für die tatsächlich erforderlichen Mengen an gasförmigen Sauerstoff- und Stickstoffprodukten ausgelegt wird.

[0009] Die Flexibilitätsgrenzen sind dabei zunächst durch die Lastbereiche der verbauten Maschinen, z.B. von Boosterverdichtern, Turbinen und Wärmetauschern, begrenzt. Diese können beispielsweise durch mehrfache Ausführung (z.B. zwei parallel geschaltete Turbinen oder parallel geschaltete Boosterverdichter) in gewissem Umfang erweitert werden. Man stößt jedoch spätestens dann an Grenzen, wenn die Auslegung der verwendeten Wärmetauscher nicht mehr ausreicht. Eine weitere Flexibilisierung ist dann nicht mehr möglich.

[0010] In diesem Fall ist, wie erwähnt, die Verwendung der separaten Verflüssigungsanlage erforderlich, deren Bereitstellung jedoch mit hohen Investitionskosten verbunden ist. Außerdem wird diese Anlage nur während der Verflüssigungsphase, die nur wenige Stunden pro Tag umfasst, in Betrieb genommen. In der Zwischenzeit erwärmen sich ihre Komponenten (Wärmetauscher und Turbinen) teilweise oder vollständig und müssen vor der Inbetriebnahme erneut kaltgefahren werden. Dies bedeutet einen zusätzlichen Energieverbrauch.

[0011] Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher die Erhöhung der Flexibilität entsprechender Verfahren bzw. Luftzerlegungsanlagen, insbesondere solcher, die Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie versorgen.

Offenbarung der Erfindung

[0012] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Luftprodukts, eine Luftzerlegungsanlage sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

[0013] Vor der Erläuterung der im Rahmen der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile werden einige in dieser Anmeldung verwendete Begriffe erläutert.

[0014] Eine "Luftzerlegungsanlage" wird mit ggf. getrockneter und aufgereinigter Luft beschickt, die mittels eines "Hauptluftverdichters" in Form zumindest eines Druckluftstroms bereitgestellt wird. Eine Luftzerlegungsanlage weist, wie erwähnt, ein Destillationssäulensystem zur Zerlegung der Luft in ihre physikalischen Komponenten auf, insbesondere in Stickstoff und Sauerstoff. Hierzu wird die Luft in die Nähe ihres Taupunkts abgekühlt und in das Destillationssäulensystem eingeleitet, wie zuvor erläutert. Im Gegensatz dazu umfasst eine reine "Luftverflüssigungsanlage" kein Destillationssäulensystem. Im Übrigen kann der Aufbau einer Luftverflüssigungsanlage jenem einer Luftzerlegungsanlage mit der Abgabe eines Luftverflüssigungsprodukts entsprechen. Selbstverständlich kann auch in einer Luftzerlegungsanlage Flüssigluft als Nebenprodukt erzeugt werden.

[0015] Ein "flüssiges Luftprodukt" ist jedes Produkt, das zumindest durch Verdichten, Abkühlen und anschließendes Entspannen von Luft in Form einer tiefkalten Flüssigkeit hergestellt werden kann. Insbesondere kann es sich hierbei, wie erwähnt, um Flüssigsauerstoff (LOX), Flüssigstickstoff (LIN), Flüssigargon (LAR) oder Flüssigluft (LAIR) handeln. Die Begriffe "flüssiger Sauerstoff' bzw. "flüssiger Stickstoff' bezeichnen dabei jeweils auch tiefkalte Flüssigkeiten, die Sauerstoff bzw. Stickstoff in einer Menge aufweisen, die oberhalb derer atmosphärischer Luft liegt. Es muss sich dabei also nicht notwendigerweise um reine Flüssigkeiten mit hohen Gehalten von Sauerstoff bzw. Stickstoff handeln. Unter flüssigem Stickstoff wird also sowohl reiner oder im Wesentlichen reiner Stickstoff verstanden, als auch ein Gemisch aus verflüssigten Luftgasen, dessen Stickstoffgehalt höher als derjenige der atmosphärischen Luft ist. Beispielsweise weist dieses einen Stickstoffgehalt von mindestens 90, vorzugsweise mindestens 99 Molprozent auf.

[0016] Unter einer "tiefkalten" Flüssigkeit, bzw. einem entsprechenden Fluid, flüssigen Luftprodukt, Strom usw. wird ein flüssiges Medium verstanden, dessen Siedepunkt deutlich unterhalb der jeweiligen Umgebungstemperatur liegt und beispielsweise 200 K oder weniger, insbesondere 220 K oder weniger, beträgt. Beispiele für tiefkalte Medien sind flüssige Luft, flüssiger Sauerstoff und flüssiger Stickstoff im obigen Sinn.

[0017] Ein "Wärmetauscher" dient zur indirekten Übertragung von Wärme zwischen zumindest zwei im Gegenstrom zueinander geführten Strömen, beispielsweise einem warmen Druckluftstrom und einem oder mehreren kalten Strömen oder einem tiefkalten flüssigen Luftprodukt und einem oder mehreren warmen Strömen. Ein Wärmetauscher kann aus einem einzelnen oder mehreren parallel und/oder seriell verbundenen Wärmetauscherabschnitten gebildet sein, z.B. aus einem oder mehreren Plattenwärmetauscherblöcken. Ein Wärmetauscher, beispielsweise auch der in einer Luftzerlegungsanlage eingesetzte "Hauptwärmetauscher", der sich dadurch auszeichnet, dass durch ihn der Hauptanteil der abzukühlenden bzw. zu erwärmenden Ströme abgekühlt bzw. erwärmt wird, weist "Passagen" auf, die als voneinander getrennte Fluidkanäle mit Wärmeaustauschflächen ausgebildet sind.

[0018] Ein "Verdichter" ist eine Vorrichtung, die zum Verdichten wenigstens eines gasförmigen Stroms von wenigstens einem Eingangsdruck, bei dem dieser dem Verdichter zugeführt wird, auf wenigstens einen Enddruck, bei dem dieser dem Verdichtersystem entnommen wird, eingerichtet ist. Ein Verdichter bildet dabei eine bauliche Einheit, die jedoch mehrere "Verdichterstufen" in Form bekannter Kolben-, Schrauben- und/oder Schaufelrad- bzw. Turbinenanordnungen (also Axial- oder Radialverdichterstufen) aufweisen kann. Dies gilt auch für einen "Hauptluftverdichter" einer Luftzerlegungsanlage, der sich dadurch auszeichnet, dass durch ihn die gesamte oder der überwiegende Anteil der Luftmenge, die in die Luftzerlegungsanlage eingespeist wird, verdichtet wird. Insbesondere werden diese Verdichterstufen mittels eines gemeinsamen Antriebs, beispielsweise über eine gemeinsame Welle, angetrieben. Mehrere Verdichter, z.B. ein Haupt- und ein Nachverdichter einer Luftzerlegungsanlage, können miteinander gekoppelt sein. Ein "Nachverdichter" ist zur weiteren Druckerhöhung eines bereits druckbeaufschlagten Stroms ausgebildet.

[0019] Eine "Entspannungsturbine", die über eine gemeinsame Welle mit weiteren Entspannungsturbinen oder Energiewandlern wie Ölbremsen, Generatoren oder Verdichtern gekoppelt sein kann, ist zur Entspannung eines gasförmigen oder zumindest teilweise flüssigen Stroms eingerichtet. Insbesondere können Entspannungsturbinen zum Einsatz in der vorliegenden Erfindung als Turboexpander ausgebildet sein. Wird ein Verdichter mit einer oder mehreren Entspannungsturbinen angetrieben und dieser jedoch ohne extern, beispielsweise mittels eines Elektromotors, zugeführte Energie betrieben, wird hier der Begriff "turbinengetriebener" Verdichter verwendet. Anordnungen aus turbinengetriebenen Verdichtern und Entspannungsturbinen werden auch als "Boosterturbinen" bezeichnet.

[0020] Unter einem "Tanksystem" wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine Anordnung mit wenigstens einem zur Speicherung eines flüssigen Luftprodukts eingerichteten Tieftemperaturspeichertank verstanden. Ein entsprechendes Tanksystem weist Isolationsmittel auf.

[0021] Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau", wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um das erfinderische Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 1%, 5%, 10%, 20% oder sogar 50% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste, beispielsweise aufgrund von Abkühlungseffekten, ein. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus. Bei den hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke.

[0022] Flüssige Luftprodukte bzw. entsprechende flüssige Ströme können durch Erwärmen in einen gasförmigen oder in einen überkritischen Zustand überführt werden. Ein regulärer Phasenübergang durch Verdampfen erfolgt, wenn die Erwärmung bei unterkritischem Druck erfolgt. Falls flüssige Luftprodukte jedoch bei einem Druck erwärmt werden, der oberhalb des kritischen Drucks liegt, erfolgt beim Erwärmen über die kritische Temperatur hinaus kein Phasenübergang im eigentlichen Sinn, sondern ein Übergang vom flüssigen in den überkritischen Zustand. Wird im Rahmen dieser Anmeldung der Begriff "Verdampfen" verwendet, schließt dies auch die Überführung vom flüssigen in den überkritischen Zustand ein.

Vorteile der Erfindung

[0023] Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Luftprodukts aus, bei dem eine Luftzerlegungsanlage verwendet wird, die einen Hauptluftverdichter, einen Hauptwärmetauscher und ein Destillationssäulensystem umfasst. Mittels des Hauptluftverdichters wird dabei zumindest ein erster Druckluftstrom auf einem ersten Druckniveau bereitgestellt und ein erster Teilstrom des ersten Druckluftstroms auf dem ersten Druckniveau einer ersten Passage des Hauptwärmetauschers zugeführt.

[0024] Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, dass ein Verfahren besondere Vorteile bietet, bei dem ferner ein zweiter Teilstrom des ersten Druckluftstroms in einem ersten Betriebsmodus auf dem ersten Druckniveau und in einem zweiten Betriebsmodus auf einem zweiten Druckniveau, das höher als das erste Druckniveau ist, einer zweiten Passage des Hauptwärmetauschers zugeführt wird, wobei der zweite Teilstrom des ersten Druckluftstroms in dem zweiten Betriebsmodus zumindest mittels eines turbinengetriebenen Nachverdichters auf das zweite Druckniveau druckerhöht und stromab des Hauptwärmetauschers in einer Entspannungsturbine entspannt wird, die zum Antreiben des turbinengetriebenen Nachverdichters verwendet wird.

[0025] Der "erste Betriebsmodus" entspricht dabei einem regulären Betrieb einer entsprechenden Luftzerlegungsanlage, d.h. einem Betrieb, in dem überwiegend oder ausschließlich gasförmige Luftprodukte zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise an ein Oxyfuel- oder ein IGCC-Verfahren. Der erste Betriebsmodus kann auch umfassen, zuvor in einem Tanksystem gespeicherte Luftprodukte in das verwendete Destillationssäulensystem einzuspeisen und weiter aufzutrennen. Der erste Betriebsmodus zeichnet sich dabei dadurch aus, dass während diesem keine oder zumindest keine nennenswerten Mengen an flüssigen Luftprodukten gebildet und in einem entsprechenden Tanksystem eingespeichert werden. Eine entsprechende Luftzerlegungsanlage wird in einem derartigen ersten Betriebsmodus im Hinblick auf eine möglichst hohe oder anforderungsgemäße Produktion an gasförmigen Luftprodukten betrieben. Die gesamte durch den Hauptluftverdichter bereitgestellte Luftmenge wird hier typischerweise in das Destillationssäulensystem eingespeist, es wird i.d.R. kein "Überschuss" an Luft verdichtet und lediglich oder vornehmlich zur Bereitstellung von Entspannungskälte verwendet.

[0026] Im Gegensatz dazu entspricht der "zweite Betriebsmodus" einem überwiegenden oder ausschließlichen Verflüssigungsbetrieb einer entsprechenden Luftzerlegungsanlage, bei dem weniger oder keine gasförmigen Luftprodukte erzeugt werden. Typischerweise dabei wird in dem zweiten Betriebsmodus nicht die gesamte Luftmenge, die durch den Hauptluftverdichter bereitgestellt wird, in das Destillationssäulensystem eingespeist, sondern ein Teil wird kälteleistend entspannt und danach ganz oder teilweise, beispielsweise an die Umgebung, abgeblasen.

[0027] Die Erfindung schafft damit eine Luftzerlegungsanlage, in die funktionell eine Verflüssigungsanlage integriert ist. Der Hauptwärmetauscher der Luftzerlegungsanlage wird dabei gleichzeitig auch für die Verflüssigung verwendet, wodurch sich insbesondere gegenüber separaten Verflüssigungsanlagen die Kosten signifikant reduzieren lassen. Außerdem bleibt der Hauptwärmetauscher (insbesondere im Gegensatz zu einer separaten Verflüssigungsanlage) stets im kalten Zustand, so dass das Zuschalten des "Verflüssigers" - bzw. der hierzu verwendeten Komponenten der Luftzerlegungsanlage - deutlich schneller erfolgen kann und die eingangs erwähnten Kaltfahrverluste reduziert werden.

[0028] Die Kälte für die Verflüssigung wird von der erwähnten Entspannungsturbine geliefert, die durch den Hauptluftverdichter "angetrieben" wird, weil sie einen durch diesen gelieferten Druckluftstrom entspannt. Auf dieser Weise wird es möglich, in Zeiträumen, in denen weniger gasförmige Luftprodukte produziert werden als eigentlich möglich, also gewissermaßen in einem "Unterlastbetrieb" (im zweiten Betriebsmodus), eine im Überschuss verfügbare Leistung des Hauptluftverdichters für die Verflüssigung einzusetzen. Ein zusätzlicher Nachverdichter kann dann kleiner ausgeführt werden oder ganz entfallen.

[0029] Um die Integration des Verflüssigers in die Luftzerlegungsanlage zu ermöglichen, ist der Wärmetauscher erfindungsgemäß spezifisch ausgebildet und wird entsprechend geschaltet: Normalerweise umfasst dieser eine einzige Passage für die Luft des erwähnten ersten Druckluftstroms mit einem Eintritts- und einem Austrittsstutzen. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden dagegen zwei, drei oder mehr separate, d.h. voneinander getrennte Passagen mit eigenen Stutzen vorgesehen.

[0030] In Normalbetrieb (dem ersten Betriebsmodus) werden diese Passagen von "gleicher Luft" durchströmt, nämlich von der lediglich in entsprechende Teilströme aufgeteilten Luft des ersten Druckluftstroms, die diesen auf gleichem Druckniveau zugeführt werden. Im Verflüssigungsbetrieb, d.h. dem zweiten Betriebsmodus, werden die Passagen hingegen anders geschaltet: Ein (erster) Teilstrom des ersten Druckluftstroms wird auf dem ersten Druckniveau, d.h. ohne weitere druckbeeinflussende Maßnahmen, durch eine (erste) Passage geführt, über zumindest eine andere (zweite) Passage wird ein druckerhöhter (zweiter) Teilstrom geführt. Der zweite Teilstrom wird dabei, wie erwähnt, zunächst mittels des turbinengetriebenen Nachverdichters auf das zweite Druckniveau druckerhöht und stromab des Hauptwärmetauschers in einer Entspannungsturbine entspannt, die zum Antreiben des turbinengetriebenen Nachverdichters verwendet wird. Durch eine weitere (dritte) Passage kann ein dritter, ggf. ebenfalls druckerhöhter Teilstrom des ersten Druckluftstroms geführt werden. Weitere Passagen und Teilströme können vorgesehen bzw. bereitgestellt werden.

[0031] Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und den erfindungsgemäßen Betrieb des Hauptwärmetauschers kann dieser sehr einfach an die unterschiedlichen Betriebsmodi (Normalbetrieb bzw. Verflüssigung) angepasst werden.

[0032] Die Integration des externen Verflüssigers in die Luftzerlegungsanlage hilft, Kosten zu reduzieren. Auch Kaltfahrverluste werden deutlich reduziert, da der Wärmetauscher immer kalt bleibt, was energetische Vorteile bietet.

[0033] Werden durch einen Hauptluftverdichter unterschiedliche Druckluftströme geliefert, kann das erfindungsgemäße Verfahren bei beliebigen dieser Druckluftströme zum Einsatz kommen. Der jeweils betroffene Druckluftstrom ist dann der erfindungsgemäß in die Teilströme aufgeteilte "erste" Druckluftstrom.

[0034] Der erste Druckluftstrom kann also sowohl ein Druckluftstrom sein, der auf einem Druckniveau zur Einspeisung in eine Hochdrucksäule eines bekannten Destillationssäulensystems bereitgestellt wird, als auch ein Druckluftstrom, der auf einem Druckniveau zur Einspeisung in eine Mittel- oder Niederdrucksäule bereitgestellt wird. Der Hauptwärmetauscher kann zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch in mehrere Wärmetauscherblöcke aufgeteilt sein.

[0035] Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen sind bei allen bekannten Verfahren zur Erzeugung von Luftprodukten einsetzbar, unabhängig davon, wie die Destillationssäulen des Destillationssäulensystems ausgebildet und/oder verschaltet sind, welche Art von Turbinen (sogenannte Einblaseturbinen, Druckstickstoffturbinen, Mitteldruckturbinen etc.) eingesetzt werden, wie der Hauptwärmetauscher gestaltet ist und wie die jeweils vorgeschalteten Hauptverdichter-,Vorkühlungs- und Adsorbersysteme ausgebildet sind. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind unabhängig vom jeweils produzierten flüssigen Luftprodukt vorteilhaft.

[0036] Es ist, wie bereits teilweise erwähnt, besonders vorteilhaft, wenn ein dritter Teilstrom des ersten Druckluftstroms in dem ersten Betriebsmodus auf dem ersten Druckniveau und in einem zweiten Betriebsmodus entweder auf dem ersten Druckniveau oder auf dem zweiten Druckniveau oder auf einem dritten Druckniveau, das höher als das erste und höher oder niedriger als das zweite Druckniveau ist, einer dritten Passage des Hauptwärmetauschers zugeführt wird. Hierbei kann es sich um einen sogenannten Drosselstrom handeln, der anschließend kälteleistend entspannt und in das Destillationssäulensystem, beispielsweise eine Mittel- oder Niederdrucksäule, eingespeist werden kann. Bei entsprechender Auslegung und Behandlung des ersten Teilstroms kann hierauf jedoch auch verzichtet werden.

[0037] Vorteilhafterweise können in dem ersten Betriebsmodus der erste Teilstrom und der zweite Teilstrom des ersten Druckluftstroms stromab des Hauptwärmetauschers zu einem Sammelstrom vereinigt und/oder in das Destillationssäulensystem eingespeist werden. Dies entspricht damit im Ergebnis dem Betrieb einer herkömmlichen Luftzerlegungsanlage, wobei jedoch entsprechende Teilströme in unterschiedlichen Passagen des Hauptwärmetauschers geführt werden.

[0038] Wird ein dritter Teilstrom bereitgestellt, ist es ferner vorteilhaft, in dem ersten Betriebsmodus den ersten Teilstrom, den zweiten Teilstrom und den dritten Teilstrom des ersten Druckluftstroms stromab des Hauptwärmetauschers zu einem Sammelstrom zu vereinigen und/oder in das Destillationssäulensystem einzuspeisen, so dass die gesamte Luft des ersten Druckluftstroms (auf dem ersten Druckniveau) zur einfachen Einspeisung in das Destillationssäulensystem zur Verfügung steht.

[0039] Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem in dem zweiten Betriebsmodus der zweite Teilstrom des ersten Druckluftstroms nach dem Entspannen in der Entspannungsturbine zu einem ersten Anteil in dem Hauptwärmetauscher erwärmt und aus der Luftzerlegungsanlage ausgeführt und zu einem zweiten Anteil ggf. entspannt und in das Destillationssäulensystem eingespeist wird. Die entsprechenden Anteile lassen sich hierbei unabhängig von einer jeweiligen Produktmenge flexibel einstellen, so dass die lieferbare Kälteleistung an den Bedarf anpassbar ist.

[0040] Wird ein dritter Teilstrom des ersten Druckluftstroms gebildet, wird dieser, wie erwähnt, beispielsweise als Drosselstrom, stromab des Hauptwärmetauschers in das Destillationssäulensystem eingespeist.

[0041] Wie ebenfalls erwähnt, wird in einem entsprechenden Verfahren in dem zweiten Betriebsmodus mittels des Destillationssäulensystems zumindest ein flüssiges Luftprodukt gewonnen und in zumindest einen Speichertank überführt. Der erste Betriebsmodus kann auch (z.B. zeitweise) vorsehen, das zumindest eine flüssige Luftprodukt aus dem zumindest einen Speichertank zu entnehmen und in das Destillationssäulensystem einzuspeisen. Sämtliche Betriebsmodi und Varianten sind dabei voneinander entkoppelt und flexibel dem jeweiligen Bedarf anpassbar.

[0042] Wie ebenfalls erwähnt, kann der "erste" Druckluftstrom ein beliebiger in dem Verfahren eingesetzter Druckluftstrom mit einem entsprechenden Druckniveau sein. Vorteilhafterweise wird damit ferner ein zweiter Druckluftstrom auf einem weiteren Druckniveau bereitgestellt, das entweder höher oder niedriger als das erste Druckniveau ist, wobei zumindest ein Teilstrom des zweiten Druckluftstroms einer weiteren Passage des Hauptwärmetauschers zugeführt wird.

[0043] Das erste Druckniveau kann beispielsweise höchstens 2 bar oberhalb eines höchsten Betriebsdrucks liegen, bei dem das Destillationssäulensystem betrieben wird, also beispielsweise einem Druck einer dort verwendeten Hochdrucksäule entsprechen. Es kann jedoch auch unterhalb eines höchsten Betriebsdrucks liegen, bei dem das Destillationssäulensystem betrieben wird, beispielsweise einem Druck einer Mitteldrucksäule. In beiden Fällen können die erfindungsgemäßen Maßnahmen mit den entsprechend erläuterten Vorteilen zum Einsatz kommen.

[0044] Zu den Merkmalen und Vorteilen der erfindungsgemäßen Luftzerlegungsanlage sei ebenfalls auf die erläuterten Vorteile verwiesen. Eine derartige Luftzerlegungsanlage umfasst einen Hauptluftverdichter, einen Hauptwärmetauscher und ein Destillationssäulensystem, wobei der Hauptluftverdichter zum Bereitstellten zumindest eines ersten Druckluftstroms auf einem ersten Druckniveau eingerichtet ist und Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, einen ersten Teilstrom des ersten Druckluftstroms auf dem ersten Druckniveau einer ersten Passage des Hauptwärmetauschers zuzuführen. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, die dafür eingerichtet sind, ferner einen zweiten Teilstrom des ersten Druckluftstroms in einem ersten Betriebsmodus auf dem ersten Druckniveau und in einem zweiten Betriebsmodus auf einem zweiten Druckniveau, das höher als das erste Druckniveau ist, einer zweiten Passage des Hauptwärmetauschers zuzuführen, wobei zum Erhöhen des zweiten Teilstroms des ersten Druckluftstroms in dem zweiten Betriebsmodus auf das zweite Druckniveau zumindest ein turbinengetriebener Nachverdichter vorgesehen ist, der mit einer Entspannungsturbine gekoppelt ist, die dafür eingerichtet ist, durch eine Entspannung des zweiten Teilstroms des ersten Druckluftstroms stromab des Hauptwärmetauschers angetrieben zu werden.

[0045] Auch zu den Merkmalen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie sei auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Insbesondere kann es sich hierbei um ein Oxifuel- oder IGCC-Verfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung handeln.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0046] Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen

Figur 1 eine nicht erfindungsgemäße Luftzerlegungsanlage in Form eines schematischen Anlagendiagramms,

Figur 2 eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Betriebsmodus in Form eines schematischen Anlagendiagramms,

Figur 3 die Luftzerlegungsanlage gemäß Figur 2 in einem zweiten Betriebsmodus in Form eines schematischen Anlagendiagramms.

Figur 4 eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in dem ersten Betriebsmodus in Form eines schematischen Anlagendiagramms.

Figur 5 die Luftzerlegungsanlage gemäß Figur 4 in dem zweiten Betriebsmodus in Form eines schematischen Anlagendiagramms.

[0047] Vergleichbare Elemente tragen in den Figuren identische Bezugszeichen und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.

Ausführungsformen der Erfindung

[0048] In den Figuren 1 bis 5 sind teilweise identische Anlagen in unterschiedlichen Betriebsmodi dargestellt, die sich unter anderem in der Stellung einer Vielzahl von Ventilen in entsprechenden Leitungen unterscheiden, so dass flüssige und gasförmige Ströme jeweils durch unterschiedliche Anlagenkomponenten geführt werden. Die Ventile sind dabei der Übersichtlichkeit halber nicht veranschaulicht. Abgesperrte Leitungen sind jedoch durchkreuzt (-x-) dargestellt.

[0049] Figur 1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Luftzerlegungsanlage 110 in Form eines schematischen Anlagendiagramms. Die Luftzerlegungsanlage 110 umfasst als zentrale Komponenten einen stark schematisiert dargestellten Hauptluftverdichter 10, einen Hauptwärmetauscher 20 und ein Destillationssäulensystem 30, das im dargestellten Beispiel als Mehrsäulensystem mit einer Hochdrucksäule 31, einer Mitteldrucksäule 32 und einer Niederdrucksäule 33 ausgebildet ist. Wie bereits erwähnt, können die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen jedoch bei beliebigen Destillationssäulensystemen 30 zum Einsatz kommen.

[0050] Der Betriebsdruck der Hochdrucksäule 31 beträgt beispielsweise 5,0 bis 5,5 bar am Kopf, der Betriebsdruck der Niederdrucksäule 33 beträgt beispielsweise 1,3 bis 1,4 bar am Kopf. Der Betriebsdruck der Mitteldrucksäule 32 liegt zwischen dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule 31 und dem Betriebsdruck der Niederdrucksäule 33.

[0051] Zur Versorgung des Destillationssäulensystems 30 bzw. der jeweiligen Säulen mit entsprechender Druckluft ist der Hauptluftverdichter 10 dazu eingerichtet, zumindest einen ersten Druckluftstrom a und einen zweiten Druckluftstrom I bereitzustellen. Das Druckniveau des ersten Druckluftstroms a liegt dabei bei dem Betriebsdruck der Hochdrucksäule 31 (daher auch als "Hochdruckluft", HP AIR, bezeichnet), das Druckniveau des zweiten Druckluftstroms I hingegen bei dem Betriebsdruck der Mitteldrucksäule 32 (daher auch als "Mitteldruckluft", MP AIR, bezeichnet).

[0052] Die Bereitstellung entsprechender Druckluftströme a und I ist grundsätzlich bekannt und wird hier nicht im Detail erläutert. Beispielsweise kann in einem Hauptluftverdichter 10 atmosphärische Luft über ein Filter angesaugt und mehrstufig auf die genannten Drücke verdichtet werden. Der erste Druckluftstrom a kann beispielsweise am Ende einer mehrstufigen Verdichtung, der zweite Druckluftstrom I an einer Zwischenstelle entnommen werden. Die Luft kann nach der Verdichtung in einem Direktkontaktkühler in direktem Wärmeaustausch mit Kühlwasser gekühlt werden. Das Kühlwasser kann aus einem Verdunstungskühler und/oder von einer externen Quelle zugeführt werden. Die verdichtete und gekühlte Luft kann anschließend in einer Reinigungsvorrichtung gereinigt werden. Die Reinigungsvorrichtung kann ein Paar von Behältern aufweisen, die mit einem geeigneten Adsorptionsmaterial gefüllt sind.

[0053] Im dargestellten Beispiel wird der erste Druckluftstrom a auf dem genannten Druckniveau durch eine Passage 25 des Hauptwärmetauschers 20 geführt und dort auf nahe Taupunkt abgekühlt. Der weiterhin mit a bezeichnete, abgekühlte Druckluftstrom a wird stromab des Hauptwärmetauschers 20 zu einem Anteil in die Hochdrucksäule 31 eingespeist und zu einem weiteren Teil in einem Badverdampfer bzw. -kondensator 34, der mit einer sauerstoffreichen Flüssigkeit gefüllt ist (siehe unten) verflüssigt. Von dem verflüssigten Anteil wird wiederum ein Anteil flüssig in die Mitteldrucksäule 32 eingespeist und ein weiterer Anteil durch einen Unterkühler 35 geführt und in die Niederdrucksäule 33 entspannt.

[0054] Der zweite Druckluftstrom I wird zu einem Anteil durch eine Passage 24 des Hauptwärmetauschers 20 geführt und dort auf nahe Taupunkt abgekühlt. Ein weiterer Anteil wird hingegen durch ein Wärmetauscherelement 44 geführt, das auch in dem Hauptwärmetauscher 20 integriert sein kann, und dort zur Verdampfung eines sauerstoffreichen flüssigen Stroms n (siehe unten) verwendet. Die anschließend wieder vereinigten Anteile werden in die Mitteldrucksäule 32 eingespeist.

[0055] Aus dem Sumpf der Hochdrucksäule 31 und der Mitteldrucksäule 32 werden jeweils sauerstoffangereicherte flüssige Ströme abgezogen, als Strom h durch den Unterkühler 35 geführt, und in die Niederdrucksäule 33 entspannt.

[0056] Aus dem Sumpf der Niederdrucksäule 33 wird ein sauerstoffreicher flüssiger Strom i abgezogen, mittels einer Pumpe 36 druckerhöht, über ein Entspannungsventil (ohne Bezeichnung) in einen Fallfilmverdampfer bzw. -kondensator 37 überführt, dort gegen einen stickstoffreichen Strom (siehe unten) teilweise verdampft, und in eine Sauerstoffsäule 38 mit einem weiteren Fallfilmverdampfer bzw. -kondensator 39 überführt. Vom Kopf der Sauerstoffsäule 38 erhaltene flüssige und gasförmige Anteile werden als Strom k in die Niederdrucksäule 33 zurückgeführt.

[0057] Aus dem Sumpf der Sauerstoffsäule 38 wird ein flüssiger, sauerstoffreicher Strom abgezogen und in den Badkondensator 34 überführt. Vom Kopf des Badkondensators 34 wird ein gasförmiger, sauerstoffreicher Strom m abgezogen, in dem Hauptwärmetauscher 20 erwärmt und zur Bereitstellung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts (hier mit GOX bezeichnet) verwendet. Aus dem Sumpf des Badkondensators 34 wird ein flüssiger, sauerstoffreicher Strom abgezogen, von dem ein Teilstrom n flüssig druckerhöht, in dem Wärmetauscherelement 44 verdampft und ebenfalls zur Bereitstellung des gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts verwendet wird. Ein Teilstrom o wird hingegen teilweise in dem Unterkühler 35 unterkühlt und zur Bereitstellung eines flüssigen Sauerstoffprodukts (hier mit LOX bezeichnet) verwendet.

[0058] Vom Kopf der Hochdrucksäule 31 wird ein stickstoffreicher gasförmiger Strom p abgezogen und in dem Fallfilmverdampfer bzw. -kondensator 39 verflüssigt. Ein Teilstrom wird in die Hochdrucksäule 31 zurückgeführt, ein weiterer Teilstrom (vgl. Verknüpfung A) wird durch den Unterkühler 35 geführt und anschließend in die Niederdrucksäule 33 entspannt.

[0059] Vom Kopf der Mitteldrucksäule 32 wird ein stickstoffreicher gasförmiger Strom r abgezogen und in dem Fallfilmverdampfer bzw. -kondensator 37 verflüssigt. Ein Teilstrom wird in die Mitteldrucksäule 32 zurückgeführt, ein weiterer Teilstrom s durch den Unterkühler 35 geführt und anschließend teilweise in die Niederdrucksäule 33 entspannt und teilweise in Form eines flüssigen Stickstoffprodukts (hier mit LIN bezeichnet) bereitgestellt. Ein weiterer Teilstrom t wird im Hauptwärmetauscher 20 erwärmt. Wiederum ein Anteil kann dabei dem Hauptwärmetauscher 20 bei einer Zwischentemperatur entnommen und in einer Generatorturbine 45 (sogenannte Druckstickstoffturbine) entspannt werden. Der nicht in der Generatorturbine 45 entspannte Anteil wird in Form eines gasförmigen Stickstoff-Druckprodukts (hier mit PGAN bezeichnet) bereitgestellt. Vom Kopf der Niederdrucksäule 33 wird ein Restgasstrom u abgezogen.

[0060] Aufgrund der nicht beliebigen Erweiterbarkeit der durch den Hauptwärmetauscher 20 bereitstellbaren Kälteleistung erweist sich die Luftzerlegungsanlage 110 häufig als nicht ausreichend flexibel, insbesondere zur Bereitstellung stark schwankender Mengen an flüssigen Luftprodukten.

[0061] Figur 2 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Betriebsmodus in Form eines schematischen Anlagendiagramms. Die Luftzerlegungsanlage ist insgesamt mit 100 bezeichnet.

[0062] Das Destillationssäulensystem der Luftzerlegungsanlage 100 gleicht im Wesentlichen jenem der Luftzerlegungsanlage 110 und wird nicht wiederholt erläutert. Die Figur 2 zeigt die Luftzerlegungsanlage 100 in einem ersten Betriebsmodus, die nachfolgende Figur 3 in einem zweiten Betriebsmodus.

[0063] Im Gegensatz zur einzigen Passage 25 des Hauptwärmetauschers 20, durch die in der Luftzerlegungsanlage 110 der gesamte Druckluftstrom a geführt wird, sind hier drei Passagen 21, 22, 23 vorgesehen, durch die jeweils Teilströme b, c und d geführt werden. In dem in Figur 2 dargestellten ersten Betriebsmodus werden diese dabei keinen weiteren druckbeeinflussenden Maßnahmen unterworfen, sondern lediglich auf dem entsprechenden Druckniveau den entsprechenden Passagen zugeführt. Anschließend werden die Teilströme zu einem Sammelstrom g vereinigt, der im Wesentlichen dem abgekühlten Strom a der Figur 1 entspricht.

[0064] In dem in Figur 2 dargestellten ersten Betriebsmodus werden keine nennenswerten Mengen flüssiger Luftprodukte der Luftzerlegungsanlage 100 entnommen, daher wird auch keine Kälteleistung bereitgestellt, die die in der Luftzerlegungsanlage 110 erzeugbare Kälteleistung übersteigen würde.

[0065] In dem in Figur 3 dargestellten zweiten Betriebsmodus erfolgt hingegen ein Verflüssigungsbetrieb, in dem der Teilstrom c zunächst durch einen turbinenbetriebenen Nachverdichter (Booster) 41 geführt wird, so dass der Teilstrom c, nach Abkühlung in einem Nachkühler 43, auf einem erhöhten Druckniveau der Passage 22 des Hauptwärmetauschers 20 zugeführt wird. Der Teilstrom c wird dem Hauptwärmetauscher 20 bei einer Zwischentemperatur entnommen und in der Entspannungsturbine 42 entspannt, die den Nachverdichter 41 antreibt. Nach der Entspannung des Teilstroms c wird dieser teilweise in die Niederdrucksäule 33 entspannt ("eingeblasen", vgl. Verknüpfung D) und teilweise mit dem Reststrom u vereinigt und in dem Hauptwärmetauscher 20 erwärmt.

[0066] Der Teilstrom d wird hier mittels eines weiteren Nachverdichters 46 (mit Nachkühler) verdichtet. Nach der Abkühlung in der Passage 23 des Hauptwärmetauschers 20 wird dieser in die Mitteldrucksäule 32 entspannt ("Drosselstrom", vgl. Verknüpfung C).

[0067] Die jeweils bei den einzelnen Entspannungsschritten freiwerdende Kälte steht für die Bildung größerer Mengen flüssiger Luftprodukte (hier Flüssigstickstoff: LIN und Flüssigsauerstoff: LOX) zur Verfügung.

[0068] Figur 4 zeigt eine Luftzerlegungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in dem ersten Betriebsmodus in Form eines schematischen Anlagendiagramms. Die in Figur 4 und der nachfolgenden Figur 5 dargestellte Luftzerlegungsanlage unterscheidet sich von der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Anlage im Wesentlichen durch die Konfiguration des Hauptwärmetauschers 20 und des Destillationssäulensystems 30, das hier nur teilweise erläutert ist. In dem Destillationssäulensystem 30 ist u.a. die Hochdrucksäule 31 mit der Niederdrucksäule 33 als Doppelsäule ausgebildet. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich. Weitere dargestellte Säulen des verwendeten Destillationssäulensystems 30 sind nicht im Detail erläutert. Der Druckluftstrom a wird hier in weitere Teilströme e und f aufgeteilt.

[0069] In dem in Figur 4 dargestellten ersten Betriebsmodus können bei Bedarf zuvor gespeicherte flüssige Luftprodukte, hier Flüssigstickstoff (LIN) und Flüssigsauerstoff (LOX) in Form der Ströme v und w in entsprechende Komponenten des Destillationssäulensystems 30 (Niederdrucksäule 33 bzw. Badverdampfer 35) eingespeist werden, eine Entnahme, z.B. von Flüssigsauerstoff (LOX) erfolgt nicht. Dieser erste Betriebsmodus entspricht im Wesentlichen jener der Figur 2, d.h. es werden nur geringe Mengen flüssiger Luftprodukte gebildet. Auch in der in Figur 2 dargestellten Luftzerlegungsanlage 100 ist eine entsprechende Einspeisung von Flüssigstickstoff (LIN) und Flüssigsauerstoff (LOX) möglich. Weitere entnommene Ströme sind mit R und DCAC bezeichnet.

[0070] Der in Figur 5 dargestellte zweite Betriebsmodus entspricht im Wesentlichen dem in Figur 3 dargestellten zweiten Betriebsmodus der Luftzerlegungsanlage 100.

Ansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung zumindest eines Luftprodukts, bei dem eine Luftzerlegungsanlage (100) verwendet wird, die einen Hauptluftverdichter (10), einen Hauptwärmetauscher (20) und ein Destillationssäulensystem (30) umfasst, wobei mittels des Hauptluftverdichters (10) zumindest ein erster Druckluftstrom (a) auf einem ersten Druckniveau bereitgestellt wird und ein erster Teilstrom (b) des ersten Druckluftstroms (a) auf dem ersten Druckniveau einer ersten Passage (21) des Hauptwärmetauschers (20) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein zweiter Teilstrom (c) des ersten Druckluftstroms (a) in einem ersten Betriebsmodus auf dem ersten Druckniveau und in einem zweiten Betriebsmodus auf einem zweiten Druckniveau, das höher als das erste Druckniveau ist, einer zweiten Passage (22) des Hauptwärmetauschers (20) zugeführt wird, wobei der zweite Teilstrom (c) des ersten Druckluftstroms (a) in dem zweiten Betriebsmodus zumindest mittels eines turbinengetriebenen Nachverdichters (41) auf das zweite Druckniveau druckerhöht und stromab des Hauptwärmetauschers (20) in einer Entspannungsturbine (42) entspannt wird, die zum Antreiben des turbinengetriebenen Nachverdichters (41) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein dritter Teilstrom (d) des ersten Druckluftstroms (a) in dem ersten Betriebsmodus auf dem ersten Druckniveau und in einem zweiten Betriebsmodus entweder auf dem ersten Druckniveau oder auf dem zweiten Druckniveau oder auf einem dritten Druckniveau, das höher als das erste und höher oder niedriger als das zweite Druckniveau ist, einer dritten Passage (23) des Hauptwärmetauschers (20) zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem ersten Betriebsmodus der erste Teilstrom (b) und der zweite Teilstrom (c) des ersten Druckluftstroms (a) stromab des Hauptwärmetauschers (20) zu einem Sammelstrom (g) vereinigt und/oder in das Destillationssäulensystem (30) eingespeist werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in dem ersten Betriebsmodus der erste Teilstrom (b), der zweite Teilstrom (c) und der dritte Teilstrom (d) des ersten Druckluftstroms (a) stromab des Hauptwärmetauschers (20) zu einem Sammelstrom (g) vereinigt und/oder in das Destillationssäulensystem (30) eingespeist werden.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in dem zweiten Betriebsmodus der zweite Teilstrom (c) des ersten Druckluftstroms (a) nach dem Entspannen in der Entspannungsturbine (42) zu einem ersten Anteil in dem Hauptwärmetauscher (20) erwärmt und aus der Luftzerlegungsanlage (100) ausgeführt und zu einem zweiten Anteil ggf. entspannt und in das Destillationssäulensystem (30) eingespeist wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem in dem zweiten Betriebsmodus der dritte Teilstrom (d) des ersten Druckluftstroms (a) stromab des Hauptwärmetauschers (20) in das Destillationssäulensystem (30) eingespeist wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in dem zweiten Betriebsmodus mittels des Destillationssäulensystems (30) zumindest ein flüssiges Luftprodukt gewonnen und in zumindest einen Speichertank überführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der erste Betriebsmodus eine erste und eine zweite Betriebsvariante umfasst, wobei das zumindest eine flüssige Luftprodukt in der zweiten Betriebsvariante aus dem zumindest einen Speichertank entnommen und in das Destillationssäulensystem (30) eingespeist wird.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem mittels des Hauptluftverdichters (10) ferner ein zweiter Druckluftstrom (I) auf einem weiteren Druckniveau bereitgestellt wird, das entweder höher oder niedriger als das erste Druckniveau ist, wobei zumindest ein Teilstrom des zweiten Druckluftstroms (I) einer weiteren Passage des Hauptwärmetauschers (20) zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das erste Druckniveau höchstens 2 bar oberhalb eines höchsten Betriebsdrucks liegt, bei dem das Destillationssäulensystem (30) betrieben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das erste Druckniveau unterhalb eines höchsten Betriebsdrucks liegt, bei dem das Destillationssäulensystem (30) betrieben wird.

12. Luftzerlegungsanlage (100), die einen Hauptluftverdichter (10), einen Hauptwärmetauscher (20) und ein Destillationssäulensystem (30) umfasst, wobei der Hauptluftverdichter (10) zum Bereitstellen zumindest eines ersten Druckluftstroms (a) auf einem ersten Druckniveau eingerichtet ist und Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, einen ersten Teilstrom (b) des ersten Druckluftstroms (a) auf dem ersten Druckniveau einer ersten Passage (21) des Hauptwärmetauschers (20) zuzuführen, gekennzeichnet durch Mittel, die dafür eingerichtet sind, ferner einen zweiten Teilstrom (c) des ersten Druckluftstroms (a) in einem ersten Betriebsmodus auf dem ersten Druckniveau und in einem zweiten Betriebsmodus auf einem zweiten Druckniveau, das höher als das erste Druckniveau ist, einer zweiten Passage (22) des Hauptwärmetauschers (20) zuzuführen, wobei zum Erhöhen des zweiten Teilstroms (c) des ersten Druckluftstroms (a) in dem zweiten Betriebsmodus auf das zweite Druckniveau zumindest ein turbinengetriebener Nachverdichter (41) vorgesehen ist, der mit einer Entspannungsturbine (42) gekoppelt ist, die dafür eingerichtet ist, durch eine Entspannung des zweiten Teilstroms (c) des ersten Druckluftstroms stromab des Hauptwärmetauschers angetrieben zu werden.

13. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie, bei dem mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zumindest während des ersten Betriebsmodus wenigstens ein Luftprodukt bereitgestellt und zur Erzeugung und/oder Umsetzung wenigstens eines Brennstoffs eingesetzt wird.

14. Anlage, die zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 13 eingerichtet ist, insbesondere zur Durchführung eines Oxifuel-Verfahrens und/oder eines Kombi-Prozesses mit integrierter Vergasung.

Zeichnung