VERFAHREN ZUR TIEFTEMPERATURZERLEGUNG VON LUFT UND LUFTZERLEGUNGSANLAGE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft, bei dem gereinigte und abgekühlte Luft in ein mindestens eine Rektifiziersäule aufweisendes Destilliersystem geleitet und dort durch Gegenstrom-Stoffaustausch zwischen einer Dampf- und einer Flüssigkeitsphase rektifiziert wird, wobei der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich mindestens einer Rektifiziersäule durch eine Packung bewirkt wird.

[0002] Seit einiger Zeit hat man begonnen, in der Tieftemperaturtechnik, insbesondere bei der Luftzerlegung Packungen einzusetzen, die bisher hauptsächlich für andere Trennaufgaben verwendet wurden. Der Begriff Packung schließt hier sowohl geordnete Packungen als auch ungeordnete Packungen (Füllkörperschüttungen) ein.

[0003] Beispielsweise aus der EP-A-0 321 163 ist bekannt, mindestens in einem Teilbereich der Niederdrucksäule eines zweistufigen Luftzerlegers eine Packung einzusetzen. Dabei wird vorgeschlagen, aus anderen Gebieten der Destillation bekannte Packungen zu verwenden, da es angeblich nicht auf die speziellen Eigenschaften der Packung ankommt. Üblicherweise besitzen derartige, beispielsweise geordneten, Packungen eine spezifische Oberfläche (d.h. für den Stoffaustausch zur Verfügung stehende Oberfläche relativ zum Gesamtvolumen der Packung) von 125 bis 700 m²/m³. Der Einsatz von Packungen höherer Dichte in industriellen Luftzerlegern ist bisher nicht bekannt. Auch die EP-A-0 467 395, in der pauschal ein Bereich zwischen 250 und 1000 m²/m³ genannt ist, beschränkt sich in der konkreten Ausführung auf spezifische Oberflächen bis höchstens 700 m²/m³.

[0004] Durch den gegenüber ausschließlich mit konventionellen Rektifizierböden ausgestatteten Kolonnen verringerten Druckabfall kann das Verfahren bei gleichen Produktspezifikationen mit geringerem Einsatzdruck gefahren werden, Dem dadurch bewirkten Rückgang an Energiekosten stehen jedoch erhöhte Kosten für die Herstellung der Rektifiziersäule gegenüber.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die wirtschaftlich besonders günstig sind, insbesondere durch relativ geringe Anlagekosten.

[0006] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich mindestens einer Rektifiziersäule durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

[0007] Durch Einspeisungen und Abführungen von verschiedenen Fraktionen weisen verschiedene Abschnitte einer Luftzerlegersäule in der Regel verschiedene Belastungen, das heißt unterschiedliche Durchsätze an Dampf und Flüssigkeit auf. Wenn insbesondere in relativ gering belasteten Teilbereichen einer Rektifiziersäule eines Luftzerlegungsverfahrens eine Packung eingesetzt wird, hat es sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, daß durch den Einsatz einer Packung mit sehr hoher spezifischer Oberfläche die Höhe der entsprechenden mit Packungen gefüllten Säulenbereiche erheblich geringer ist. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ergeben sich bei gleicher Stoffaustauschwirkung eine geringere Gesamthöhe der Säule und die damit verbunden entsprechend niedrige Anlagekosten. Dies gilt selbstverständlich in verstärktem Maße bei einer Rektifiziersäule, bei der in allen gepackten Abschnitten Packungen von mehr als 1000 m²/m³ eingesetzt werden.

[0008] Aus früheren Messungen im Bereich von spezifischen Oberflächen bis etwa 500 m²/m³ war jedoch zu erwarten, daß sich die hydraulischen Eigenschaften einer sehr dichten Packung deutlich verschlechtern, daß insbesondere der Druckverlust pro theoretischem Boden mit steigender Packungsdichte merklich anwächst und auch der für eine bestimmte Gasbelastung benötigte Kolonnendurchmesser ansteigt. In der begründeten Erwartung, daß sich dieser Zusammenhang bei höheren absoluten spezifischen Oberflächen fortsetzen würde, kamen solche dichteren Packungen wegen der vorauszusehenden wirtschaftlichen Nachteile beim Einsatz in industriellen Luftzerlegern nicht in Frage. Darüber hinaus war außerdem mit größeren Problemen bei der Verteilung von Gas und insbesondere von Flüssigkeit auf die Packung sowie bei der Querverteilung von Gas und Flüssigkeit innerhalb der Packung zu rechnen.

[0009] Im Rahmen umfangreicher Messungen, die in einer aufwendigen Versuchsanlage unter den Bedingungen eines industriellen Luftzerlegers durchgeführt wurden, hat sich herausgestellt, daß im Falle der Rektifikation von Luftgasen die hydraulischen Verschlechterungen bei Packungen mit spezifischer Oberfläche oberhalb etwa 1000 m²/m³ sehr viel geringer ausfallen, als nach bisherigen Erkenntnissen zu erwarten war. Dieser Effekt ist so bedeutend, daß beim Einsatz derart dichter Packungen bei der Luftrektifikation die Vorteile hinsichtlich der Anlagekosten die Nachteile in der Hydraulik deutlich überwiegen. Dies gilt insbesondere beim Einsatz dieser Art von Packungen in relativ gering belasteten Abschnitten einer Säule oder in einer Säule mit konstanter Gasbelastung.

[0010] Die dichte Packung weist ansonsten vorzugsweise geordnete Struktur auf, ähnlich wie beispielsweise aus DE-C-27 22 424 oder DE-B-27 22 556 bekannte Packungen. Bevorzugt wird jedoch eine glatte Packung eingesetzt, deren Struktur in der WO-A-9319335 beschrieben ist, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

[0011] In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird der Stoffaustausch im obersten und/oder im untersten Abschnitt der Rektifiziersäule mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist. Bei dem obersten Säulenabschnitt kann es sich beispielsweise um den Rein-Stickstoff-Abschnitt einer Luftzerlegersäule handelt, durch den nur ein Teil des Stickstoffprodukts geführt wird, bei dem untersten Abschnitt um den Sauerstoff-Abschnitt, der in der Regel ebenfalls einen relativ geringen Durchsatz an Gas und Flüssigkeit aufweist. An diesen Stellen kann die von der Stoffaustauschfläche her besonders dichte Packung ihre Vorteile voll entfalten.

[0012] Bei der Rektifiziersäule, in der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist, handelt es sich vorzugsweise um eine Niederdrucksäule, wie sie beispielsweise bei einem Doppelsäulenverfahren vorkommt. Insbesondere können weite Teilbereiche oder auch der gesamte für den Stoffaustausch wirksame Bereich der Niederdrucksäule mit einer dichten Packung ausgestattet sein.

[0013] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen im Falle des Anschlusses einer Rohargonsäule an eine Niederdrucksäule noch stärker zur Geltung. In der Regel handelt es sich dabei um die Niederdrucksäule einer zweistufigen Säule, grundsätzlich ist jedoch auch der Anschluß einer Rohargonsäule an eine Einzelsäule zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung möglich. Gemäß der Erfindung kann sowohl in der Rohargonsäule als auch in der Niederdrucksäule oder lediglich in einer der beiden Säulen, beispielsweise in der Niederdrucksäule, eine Packung mit mehr als 1000 m²/m³ eingesetzt werden.

[0014] Besonders günstig ist es, wenn der Stoffaustausch mindestens in einem Teilbereich der Rohargonsäule durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist. In vielen Fällen kann ein großer Teil, im wesentlichen der gesamte oder auch der gesamte Stoffaustausch in der Rohargonsäule durch eine derartige Packung bewirkt werden.

[0015] Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft, bei dem gereinigte und abgekühlte Luft in ein Destilliersystem geleitet wird, das mindestens zwei Rektifiziersäulen, darunter eine Niederdrucksäule und eine Rohargonsäule, aufweist, und dort durch Gegenstrom-Stoffaustausch zwischen jeweils einer Dampf- und einer Flüssigkeitsphase rektifiziert wird, wobei bei dem Verfahren ein argonhaltiger Sauerstoffstrom aus der Niederdrucksäule entnommen und in der Rohargonsäule in Rohargon und in eine Rest fraktion zerlegt wird und der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich der Rohargonsäule durch eine geordnete Packung bewirkt wird. Hierbei wird die oben beschriebene Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stoffaustausch mindestens in einem Teilbereich der Rohargonsäule durch eine geordnete Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist.

[0016] Als Beispiel sei hier auf ein Verfahren zur rein rektifikatorischen Abtrennung von Sauerstoff und Argon in einer Rohargonsäule hingewiesen, die Packungen enthält und eine sehr hohe Trennstufenzahl aufweist (EP-A-0 377 l17). Es ergibt sich damit eine sehr große Bauhöhe der Rohargonsäule. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer Packung mit sehr hoher spezifischer Oberfläche, beispielsweise 1200 oder 1500 m²/m³, können die Bauhöhe einer derartigen Rohargonsäule und damit die Investitionskosten für die Anlage entscheidend reduziert werden.

[0017] Vorzugsweise wird der Stoffaustausch mindestens in einem Teilbereich der Rektifiziersäule beziehungsweise der Rohargonsäule durch eine geordnete Packung bewirkt, die eine spezifische Oberfläche mindestens 1100 m²/m³ aufweist.

[0018] Vorteilhaft ist außerdem die Anwendung der Erfindung auf ein Doppelsäulenverfahren, bei dem das Destilliersystem eine Drucksäule und eine Niederdrucksäule aufweist, wobei mindestens ein Teil der gereinigten und abgekühlten Luft in die Drucksäule eingeleitet wird und eine sauerstoffangereicherte und eine stickstoffreiche Fraktion aus der Drucksäule in die Niederdrucksäule eingeleitet werden. Diese Doppelsäule kann beispielsweise ausschließlich zur Gewinnung von Sauerstoff und/oder Stickstoff dienen, oder es können zusätzliche Trennsäulen zur Gewinnung von Edelgasen angeschlossen sein.

[0019] Durch die Verbindung mit der in aller Regel unterhalb der Niederdrucksäule angeordneten Drucksäule bewirkt die durch die Erfindung verringerte Bauhöhe einen besonders großen Vorteil. Es kann unter Umständen auf ansonsten benötigte Pumpen zur Förderung der flüssigen Fraktionen aus der Drucksäule zur Niederdrucksäule verzichtet werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Kopf der Niederdrucksäule durch indirekten Wärmeaustausch mit einer Fraktion aus dem unteren Bereich der Drucksäule gekühlt wird. Beim erfindungsgemäßen Einsatz der dichten Packung kann sogar die Höhendifferenz zwischen Sumpf der Drucksäule und Kopf der Niederdrucksäule allein durch die vorhandene Druckdifferenz überwunden werden.

[0020] Falls nur Teile der Niederdrucksäule mit der Packung hoher spezifischer Oberfläche ausgestattet werden, ist es günstig, wenn der Stoffaustausch in dem Abschnitt der Niederdrucksäule, der unterhalb der Einspeisestelle der sauerstoffangereicherten Fraktion aus der Drucksäule liegt, mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist. Dieser Abschnitt wird allgemein als Sauerstoffabschnitt bezeichnet. Da die Einspeisungen der beiden Fraktionen aus der Drucksäule oberhalb dieses Abschnittes liegen, weist dieser eine relativ geringe Belastung auf.

[0021] Ähnliches gilt für den Rein-Stickstoff-Abschnitt, der zwischen dem Kopf der Niederdrucksäule, an dem eine Rein-Stickstofffraktion entnommen wird und der Entnahmestelle einer Unrein-Stickstofffraktion unterhalb des Kopfes liegt, und für den Argon-Zwischenabschnitt. Letzterer befindet sich zwischen der Entnahmestelle eines argonhaltigen Sauerstoffstroms, der zur Rohargonsäule geführt wird und der Einspeisestelle einer in indirektem Wärmeaustausch mit Gas vom Kopf der Rohargonsäule verdampften Fraktion. Bevorzugt wird in einem dieser Abschnitte oder in beiden der Stoffaustausch mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

[0022] Zusätzlich kann auch der Stoffaustausch in der Drucksäule mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt werden. Es kann sich dabei um eine Packung hoher spezifischer Oberfläche handeln, aber auch der Einsatz einer weniger dichten Packung ist möglich. Seltener kommt der Einsatz einer sehr dichten Packung ausschließlich in der Drucksäule in Frage.

[0023] Die Erfindung betrifft außerdem eine Luftzerlegungsanlage gemäß den Patentansprüchen 15 und 21.

[0024] Die Patentansprüche 16 bis 20 und 22 bis 28 betreffen besondere Ausführungsarten dieser erfindungsgemäßen Luftzerlegungsanlagen.

[0025] Im folgenden werden die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Die in den Figuren gezeigten Verfahren weisen jeweils mindestens zwei Rektifizierstufen auf; die Erfindung ist jedoch auch auf einstufige Luftzerlegungsverfahren anwendbar.

[0026] Es zeigen im einzelnen:

Figur 1

ein Luftzerlegungsverfahren gemäß der Erfindung mit drei Abschnltten in der Niederdrucksäule,

Figur 2

ein Verfahren mit vier Abschnitten in der Niederdrucksäule, bei dem zusätzlich ein Teil der Luft direkt in die Niederdrucksäule eingeblasen wird,

Figur 3

eine andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer der Niederdrucksäule angeschlossenen Rohargonsäule und fünf Abschnitten in der Niederdrucksäule und

Figur 4

eine weitere Variante mit Rohargonsäule und direkter Lufteinblasung mit sechs Abschnitten in der Niederdrucksäule.

[0027] Die einander entsprechenden Verfahrensschritte und Vorrichtungsmerkmale sind in den Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0028] Bei dem in dem Schema von Figur 1 dargestellten Verfahren wird gereinigte Luft 1 unter einem Druck von 4 bis 20 bar, vorzugsweise 5 bis 12 bar in einem Wärmetauscher 2 gegen Produktströme auf etwa Taupunkt abgekühlt und in die Drucksäule 3 einer zweistufigen Rektifiziereinrichtung eingespeist. Die Drucksäule 3 steht über einen gemeinsamen Kondensator-Verdampfer 4 in Wärmeaustauschbeziehung zu einer Niederdrucksäule 5.

[0029] Sumpfflüssigkeit 6 und Stickstoff 7 werden aus der Drucksäule 3 abgezogen, in einem Gegenströmer 8 unterkühlt und in die Niederdrucksäule 5 eingedrosselt. Aus der Niederdrucksäule werden Sauerstoff 9, Stickstoff 10 und unreiner Stickstoff 11 entnommen. Die Produkte können auch mindestens teilweise flüssig entnommen werden. Dies ist der Übersichtlichkeit halber in den Verfahrensschemen nicht dargestellt.

[0030] Die Niederdrucksäule 5 weist in Verfahren und Vorrichtung von Figur 1 folgende Abschnitte auf:

A

Rein-Stickstoff-Abschnitt (oberhalb der Unreinstickstoffleitung 11)

B

Unrein-Stickstoff-Abschnitt (begrenzt durch Unreinstickstoffleitung 11 und Sumpfflüssigkeitsleitung 6)

E

Sauerstoff-Abschnitt (unterhalb der Mündung der Sumpfflüssigkeitsleitung 6)

[0031] Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsform von erfindungsgemäßem Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung wird ein Teil der zu zerlegenden Luft in einer Turbine 12 arbeitsleistend entspannt und über Leltung 13 unter Umgehung der Vorzerlegung in Drucksäule 3 direkt in die Niederdrucksäule 5 eingeblasen. Die Turbinenluft 13 kann dabei beispielsweise in Höhe der Sumpfflüssigkeitsleitung 6 in die Niederdrucksäule eingespeist werden; günstiger ist jedoch eine Zuführung im Bereich unterhalb der Sumpfflüssigkeitseinführung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Dadurch werden in der Niederdrucksäule insgesamt vier Abschnitte definiert:

A und B

wie in Figur 1

C

Unrein-Sauerstoff-Abschnitt (begrenzt durch Sumpfflüssigkeitsleitung 6 und Einblaseleitung 13 für Turbinenluft)

E

Sauerstoff-Abschnitt (unterhalb der Mündung der Einblaseleitung 13)

[0032] Figur 3 zeigt eine der Luftrektifikation angeschlossene Rohargonsäule 15. Uber Argonübergangsleitung 14 wird ein argonhaltiger Sauerstoffstrom aus dem unteren Bereich der Niederdrucksäule 5 (unterhalb der Sumpfflüssigkeitsleitung 6) entnommen, in den unteren Bereich der Rohargonsäule 15 geleitet und dort in ein Rohargonprodukt 16 und eine Restfraktion 17 zerlegt. Die Restfraktion wird in die Niederdrucksäule zurückgeleitet. Sie kann entweder über die Leitung 14 zurückfließen (falls ein entsprechendes Gefälle vorhanden ist) oder, wie in Figur 3 gezeigt, mittels einer Pumpe 18 über eine eigene Leitung 17 gefördert werden.

[0033] Der Kopf der Rohargonsäule wird durch einen Rohargonkondensator 19 gekühlt, auf dessen Verdampfungsseite über Leitung 20 herangeführte Sumpfflüssigkeit aus der Drucksäule 3 verdampft. Die verdampfte Fraktion wird über Leitung 21 zur Niederdrucksäule geführt. Sie kann beispielweise auf Höhe der Sumpfflüssigkeitsleitung 6 eingeleitet werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Einspeisung zwischen Mündung der Sumpfflüssigkeitsleitung 6 und Anschluß der Argonübergangsleitung.

[0034] Durch die beschriebene Verfahrensweise ergeben sich in der Niederdrucksäule von Figur 3 folgende Unterteilungen:

A und B

wie in Figur 1

C

Unrein-Sauerstoff-Abschnitt (begrenzt durch Sumpfflüssigkeitsleitung 6 und Leitung 21 zur Einführung der verdampften Fraktion aus dem Rohargonkondensator 19)

D

Argon-Zwischenabschnitt (begrenzt durch Leitung 21 zur Einführung der verdampften Fraktion aus dem Rohargonkondensator 19 und Entnahmeleitung 14 für die in der Rohargonsäule zu zerlegende argonhaltige Sauerstofffraktion)

E

Sauerstoff-Abschnitt (unterhalb der Entnahmeleitung 14 für die in der Rohargonsäule zu zerlegende argonhaltige Sauerstofffraktion)

[0035] In Figur 4 ist eine Kombination der Varianten der Figuren 2 und 3 dargestellt. Ausgehend von Figur 3 wird als zusätzliches Merkmal in einer Turbine 12 arbeitsleistend entspannte Luft direkt in die Niederdrucksäule 5 eingeblasen. Ähnllch wie beim Verfahren der Figur 2 ist es möglich, die Turbinenluft beispielsweise in Höhe der Sumpfflüssigkeitsleitung 6 einzuführen. Bevorzugt wird sie, wie in Figur 4 gezeigt, im Bereich zwischen Sumpfflüssigkeitseinführung 6 und Einleitung der verdampften Fraktion 21 aus dem Rohargonkondensator 19 eingespeist. So wird der Unrein-Sauerstoff-Abschnitt weiter in zwei Unterabschnitte C₁ und C₂ unterteilt.

[0036] Erfindungsgemäß wird der Stoffaustausch in einigen Abschnitten der Niederdrucksäule 5 mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist, und/oder der Stoffaustausch in der Rohargonsäule 15 wird mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist.

[0037] Zur Verwirklichung der Erfindung müssen nicht in jedem Abschnitt der Niederdrucksäule Packungen eingesetzt werden; in einem oder mehreren Abschnitten kann der Stoffaustausch auch teilweise oder ausschließlich durch andere Stoffaustauschelemente bewirkt werden, beispielsweise durch konventionelle Rektifizierböden wie Glocken- oder Siebböden. In einem Abschnitt, in dem in einem oder in mehreren Teilbereichen eine Packung angeordnet ist, kann der Stoffaustausch in anderen Teilbereichen durch andere Stoffaustauschelemente bewerkstelligt werden. Bevorzugt werden in allen Abschnitten der Niederdrucksäule 5 hauptsächlich Packungen eingesetzt, um den Stoffaustausch zu bewirken.

[0038] Eine einfache Form der Realisierung der Erfindung ist ein Verfahren gemäß Figur 1, bei dem in einem Stickstoffabschnitt, beispielsweise dem im Sauerstoff-Abschnitt E und/oder im Rein-Stickstoff-Abschnitt eine Packung mit einer spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ eingesetzt wird.

[0039] Die folgende Tabelle zeigt ein Zahlenbeispiel für eine Niederdrucksäule mit fünf Abschnitten gemäß Figur 3. Die Bezeichnung der Abschnitte in den Ausführungsbeispielen der übrigen Figuren ist so gewählt, daß die Werte der Tabelle unmittelbar auf diese Varianten übertragen werden können. Die Tabelle enthält für jeden der Abschnitte A bis E einen Zahlenbereich für die Belastung (Durchsatz an aufsteigendem Gas) relativ zum Unrein-Stickstoff-Abschnitt B, einen bevorzugten Zahlenbereich für eine in dem Abschnitt einzusetzende Packung sowie zwei besonders bevorzugte Zahlenwerte von konkreten Ausführungsbeispielen.

TABELLE

Abschnitt		relative Belastung %	spezifische Oberfläche m2/m3
A	Rein-Stickstoff-Abschnitt	60-75	600-1250	750	1100
B	Unrein-Stickstoff-Abschnitt	100	350-800	500	750
C	Unrein-Sauerstoff-Abschnitt	ca.90	350-800	500	750
D	Argon-Zwischenabschnitt	40-50	600-1500	1100	1250
E	Sauerstoff-Abschnitt	75-85	500-1250	750	1100

[0040] Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß im Abschnitt B, der am höchsten belastet ist, eine relativ grobe Packung zum Einsatz kommt. Niedriger belastete Abschnitte, beispielsweise Abschnitt E, werden vorzugsweise mit feineren Packungen ausgestattet. Der Argon-Zwischenabschnitt D enthält bevorzugt eine Packung mit besonders hoher spezifischer Oberfläche. Der Wert 1500 m²/m³ ist dabei keine Obergrenze, grundsätzlich sind auch höhere spezifische Oberflächen denkbar.

[0041] Die in verschiedenen Abschnitten eingesetzten Packungen können ansonsten gleiche oder verschiedene Struktur aufweisen. Bevorzugt werden jedoch in einem, mehreren oder allen Abschnitten geordnete Packungen eingesetzt, wie sie in der WO-A-9319335 mit gleichem Zeitrang beschrieben sind. Verschiedene spezifische Oberflächen werden durch verschiedene Amplituden bei der Faltung der Lamellen erzeugt, aus denen die Packung hergestellt ist.

[0042] Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Packungen sehr hoher spezifischer Oberfläche fällt die Bauhöhe der Niederdrucksäule 5 der Ausführungsbeispiele wesentlich geringer aus als beispielsweise beim ausschließlichen Einsatz von Packungen einer spezifischen Oberfläche von weniger als 1000 m²/m³.

[0043] In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 4 beziehungsweise 3 und 4 kann auch in der Drucksäule 3 und/oder insbesondere in der Rohargonsäule 15 der Stoffaustausch in einem oder mehreren Teilbereichen oder in der gesamten Kolonne durch Packungen bewirkt werden. Diese weisen vorzugsweise ebenfalls die in der WO-A-9319335 beschriebene Struktur auf.

[0044] Es können auch in der Rohargonsäule Packungen unterschiedlicher spezifischer Oberfläche eingesetzt werden, vorzugsweise wird jedoch eine Packung mit konstanter spezifischer Oberfläche verwendet. Die besonders bevorzugten Werte der spezifischen Oberfläche dieser Packung liegen bei 1000 bis 1500 m²/m³, vorzugsweise bei 1100 bis 1250 m²/m³. Bevorzugt findet im wesentlichen der gesamte Stoffaustausch in der Rohargonsäule 15 an einer derart dichten Packung statt.

[0045] Falls bereits in der Niederdrucksäule oder in der Drucksäule eine Packung mit einer spezifischen Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ eingesetzt wird, können die Packungsdichte in der Rohargonsäule auch unterhalb dieser Grenze liegen, vorzugsweise bei 700 bis 900 m²/m³, insbesondere bei ca. 750 m²/m³.

[0046] Besonders günstig ist der Einsatz einer besonders dichten Packung außerdem bei Luftzerlegungsanlagen und -verfahren, bei denen eine Rektifiziersäule in einen Vakuumbehälter, beispielsweise einen Flüssigkeitstank eingebaut ist. (Einzelheiten zu derartigen Verfahren und Vorrichtungen sind der DE-A-41 35 302 zu entnehmen.) Durch den Einbau einer Packung mit einer spezifischen Oberfläche von - mehr als 1000 m²/m³ in einen oder mehrere Teilbereiche oder in den gesamten für den Stoffaustausch wirksamen Bereich einer derartigen Säule kann deren Bauhöhe verringert werden. Es vermindern sich damit nicht nur die Herstellungskosten der Säule selbst, sondern auch diejenigen des sie umschließenden Vakuumbehälters.

[0047] Daneben ist auch die Anwendung der Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen vorteilhaft, bei denen flüssig gewonnener Sauerstoff gegen eine kondensierende Fraktion (beispielsweise Hochdruckluft) verdampft wird. Bei solchen Verfahren wird das Sauerstoffprodukt oftmals flüssig auf Druck gebracht (sogenannte Innenverdichtung), beispielsweise durch Ausnutzung eines hydrostatischen Potentials oder durch eine Pumpe. Im Falle der Einspeisung von gegen verdampfenden Sauerstoff kondensierter Luft an einer mittleren Stelle der Drucksäule kann es günstig sein, oberhalb und unterhalb dieser Einspeisestelle verschieden dichte Packungen in der Drucksäule zu verwenden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft, bei dem gereinigte und abgekühlte Luft in ein mindestens eine Rektifiziersäule aufweisendes Destilliersystem geleitet und dort durch Gegenstrom-Stoffaustausch zwischen einer Dampf- und einer Flüssigkeitsphase rektifiziert wird, wobei der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich mindestens einer Rektifiziersäule durch eine geordnete Packung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich mindestens einer Rektifiziersäule durch eine geordnete Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch im obersten Abschnitt der Rektifiziersäule mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch im untersten Abschnitt der Rektifiziersäule mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oder eine Rektifiziersäule, in welcher der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist, als Niederdrucksäule ausgebildet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Destilliersystem eine Niederdrucksäule und eine Rohargonsäule aufweist und daß ein argonhaltiger Sauerstoffstrom aus der Niederdrucksäule entnommen und in der Rohargonsäule in Rohargon und in eine Restfraktion zerlegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch mindestens in einem Teilbereich der Rohargonsäule durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist.

7. Verfahren zur Tieftemperaturzerlegung von Luft, bei dem gereinigte und abgekühlte Luft in ein Destilliersystem geleitet wird, das mindestens zwei Rektifiziersäulen, darunter eine Niederdrucksäule und eine Rohargonsäule, aufweist, und dort durch Gegenstrom-Stoffaustausch zwischen jeweils einer Dampf- und einer Flüssigkeitsphase rektifiziert wird, wobei bei dem Verfahren ein argonhaltiger Sauerstoffstrom aus der Niederdrucksäule entnommen und in der Rohargonsäule in Rohargon und in eine Restfraktion zerlegt wird und der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich der Rohargonsäule durch eine geordnete Packung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch mindestens in einem Teilbereich der Rohargonsäule durch eine geordnete Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch mindestens in einem Teilbereich der Rektifiziersäule beziehungsweise der Rohargonsäule durch eine geordnete Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1100 m²/m³ aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Destilliersystem eine Drucksäule und eine Niederdrucksäule aufweist, wobei mindestens ein Teil der gereinigten und abgekühlten Luft in die Drucksäule eingeleitet wird und eine sauerstoffangereicherte und eine stickstoffreiche Fraktion aus der Drucksäule in die Niederdrucksäule eingeleitet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem ein argonhaltiger Sauerstoffstrom unterhalb der Einspeisestelle der sauerstoffangereicherten Fraktion aus der Niederdrucksäule entnommen und in einer Rohargonsäule in Rohargon und in eine Restfraktion zerlegt wird, und bei dem Gas vom Kopf der Rohargonsäule in indirekten Wärmeaustausch mit einer verdampfenden Fraktion aus der Drucksäule gebracht wird, wobei die bei dem indirekten Wärmeaustausch verdampfte Fraktion in die Niederdrucksäule eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch in dem Abschnitt der Niederdrucksäule, der zwischen der Einspeisestelle der verdampften Fraktion und der Entnahmestelle des argonhaltigen Sauerstoffstroms liegt, mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch in dem Abschnitt der Niederdrucksäule, der unterhalb der Einspeisestelle der sauerstoffangereicherten Fraktion aus der Drucksäule liegt, mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf der Niederdrucksäule eine Rein-Stickstofffraktion und unterhalb des Kopfes eine Unrein-Stickstofffraktion entnommen werden und daß der Stoffaustausch in dem Abschnitt der Niederdrucksäule, der zwischen den Entnahmestellen von Rein- und Unrein-Stickstoff liegt, mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch in der Drucksäule mindestens teilweise durch eine Packung bewirkt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich der Drucksäule durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist.

15. Luftzerlegungsanlage mit einem Destilliersystem, das mindestens eine Rektifiziersäule aufweist, die Stoffaustauschelemente enthält, wobei die Stoffaustauschelemente in mindestens einem Teilbereich mindestens einer Rektifiziersäule durch eine geordnete Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

16. Luftzerlegungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauschelemente im obersten Abschnitt der Rektifiziersäule mindestens teilweise durch eine Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

17. Luftzerlegungsanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauschelemente im untersten Abschnitt der Rektifiziersäule mindestens teilweise durch eine Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

18. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die oder eine Rektifiziersäule, in welcher die Stoffaustauschelemente mindestens teilweise durch eine Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist, als Niederdrucksäule ausgebildet ist.

19. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Destilliersystem eine Niederdrucksäule und eine Rohargonsäule aufweist und daß Niederdrucksäule und Rohargonsäule über eine Argonübergangsleitung miteinander verbunden sind.

20. Luftzerlegungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauschelemente mindestens in einem Teilbereich der Rohargonsäule durch eine Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist.

21. Luftzerlegungsanlage mit einem Destilliersystem, das eine Niederdrucksäule und eine Rohargonsäule aufweist, die Stoffaustauschelemente enthalten und über eine Argonübergangsleitung miteinander verbunden sind. dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauschelemente mindestens in einem Teilbereich der Rohargonsäule durch eine geordnete Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist.

22. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem Teilbereich der Rektifiziersäule beziehungsweise der Rohargonsäule die Stoffaustauschelemente durch eine geordnete Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1100 m²/m³ aufweist.

23. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Destilliersystem eine Drucksäule und eine Niederdrucksäule aufweist, wobei eine Speiseleitung für zu zerlegende Luft in die Drucksäule mündet und eine Sumpfflüssigkeitsleitung und eine Druckstickstoffleitung von der Drucksäule in die Niederdrucksäule führen.

24. Luftzerlegungsanlage nach Anspruch 23, bei der eine Argonübergangsleitung unterhalb der Mündung der Sumpfflüssigkeitsleitung mit der Niederdrucksäule verbunden ist und in eine Rohargonsäule führt, die einen Kopfkondensator aufweist, dessen Verdampfungsraum über eine Flüssigkeitsleitung mit der Drucksäule und über eine Gasleitung mit der Niederdrucksäule verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauschelemente in dem Abschnitt der Niederdrucksäule, der zwischen der Mündung der Gasleitung und der Argonübergangsleitung liegt, mindestens teilweise durch eine Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

25. Luftzerlegungsanlage nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauschelemente in dem Abschnitt der Niederdrucksäule, der unterhalb der Mündung der Sumpfflüssigkeitsleitung liegt, mindestens teilweise durch eine Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

26. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 20 bis 25, gekennzeichnet durch eine Rein-Stickstoffleitung, die mit dem oberen Bereich der Niederdrucksäule verbunden ist, und durch eine Unrein-Stickstoffleitung, die unterhalb der Rein-Stickstoffleitung mit der Niederdrucksäule verbunden ist, wobei die Stoffaustauschelemente in dem Abschnitt der Niederdrucksäule, der zwischen Rein-Stickstoffleitung und Unrein-Stickstoffleitung angeordnet ist, mindestens teilweise durch eine Packung gebildet werden, die eine spezifische Oberfläche von mehr als 1000 m²/m³ aufweist.

27. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauschelemente in der Drucksäule mindestens teilweise durch eine Packung gebildet werden.

28. Luftzerlegungsanlage nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch in mindestens einem Teilbereich der Drucksäule durch eine Packung bewirkt wird, die eine spezifische Oberfläche von mindestens 1000 m²/m³ aufweist.

Claims

1. Process for the low-temperature fractionation of air, in which purified and cooled air is passed into a distillation system having at least one rectifying column and is there rectified by countercurrent mass transfer between a vapour phase and a liquid phase, the mass transfer being effected in at least one partial area of at least one rectifying column by an arranged packing, characterized in that the mass transfer is effected in at least one partial area of at least one rectifying column by an arranged packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

2. Process according to Claim 1, characterized in that the mass transfer in the uppermost section of the rectifying column is effected at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

3. Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the mass transfer in the lowest section of the rectifying column is effected at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

4. Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the or a rectifying column in which the mass transfer is effected in at least a partial area at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³ is constructed as a low-pressure column.

5. Process according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the distillation system has a low-pressure column and a crude argon column and in that an argon-containing oxygen stream is withdrawn from the low-pressure column and is fractionated in the crude argon column into crude argon and a residual fraction.

6. Process according to Claim 5, characterized in that the mass transfer is effected at least in a partial area of the crude argon column by a packing which has a specific surface area of at least 1,000 m²/m³.

7. Process for the low-temperature fractionation of air, in which purified and cooled air is passed into a distillation system which has at least two rectifying columns, including a low-pressure column and a crude argon column, and is there rectified by countercurrent mass transfer between a vapour phase and a liquid phase in each case, in the process an argon-containing oxygen stream being withdrawn from the low-pressure column and being fractionated in the crude argon column into crude argon and a residual fraction and the mass transfer being effected in at least a partial area of the crude argon column by an arranged packing, characterized in that the mass transfer is effected at least in a partial area of the crude argon column by an arranged packing which has a specific surface area of at least 1,000 m²/m³.

8. Process according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the mass transfer is effected at least in a partial area of the rectifying column or the crude argon column by an arranged packing which has a specific surface area of at least 1100 m²/m³.

9. Process according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the distillation system has a pressure column and a low-pressure column, at least some of the purified and cooled air being introduced into the pressure column and an oxygen-enriched fraction and a nitrogen-rich fraction being introduced from the pressure column into the low-pressure column.

10. Process according to Claim 9, in which an argon-containing oxygen stream is withdrawn from the low-pressure column beneath the feed-in point of the oxygen-enriched fraction and is fractionated in a crude argon column into crude argon and a residual fraction, and in which gas from the top of the crude argon column is brought into indirect heat exchange with an evaporating fraction from the pressure column, the fraction which is evaporated in the indirect heat exchange being introduced into the low-pressure column, characterized in that the mass transfer in the section of the low-pressure column which is situated between the feed-in point of the evaporated fraction and the take-off point of the argon-containing oxygen stream is effected at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

11. Process according to Claim 9 or 10, characterized in that the mass transfer in the section of the low-pressure column which is situated below the feed-in point of the oxygen-enriched fraction from the pressure column is effected at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

12. Process according to one of Claims 4 to 11, characterized in that a pure nitrogen fraction is withdrawn from the top of the low-pressure column and an impure nitrogen fraction is withdrawn below the top and in that the mass transfer in the section of the low-pressure column which is situated between the take-off points of pure and impure nitrogen is effected at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

13. Process according to one of Claims 9 to 11, characterized in that the mass transfer in the pressure column is effected at least in part by a packing.

14. Process according to Claim 13, characterized in that the mass transfer in at least a partial area of the pressure column is effected by a packing which has a specific surface area of at least 1,000 m²/m³.

15. Air fractionation plant having a distillation system which has at least one rectifying column which contains mass transfer elements, the mass transfer elements in at least a partial area of at least one rectifying column being formed by an arranged packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

16. Air fractionation plant according to Claim 15, characterized in that the mass transfer elements in the uppermost section of the rectifying column are formed at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

17. Air fractionation plant according to Claim 15 or 16, characterized in that the mass transfer elements in the lowest section of the rectifying column are formed at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

18. Air fractionation plant according to one of Claims 15 to 17, characterized in that the or a rectifying column in which the mass transfer elements are formed at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³ is constructed as a low-pressure column.

19. Air fractionation plant according to one of Claims 15 to 18, characterized in that the distillation system has a low-pressure column and a crude argon column and in that low-pressure column and crude argon column are connected together via an argon transfer line.

20. Air fractionation plant according to Claim 19, characterized in that the mass transfer elements at least in a partial area of the crude argon column are formed by a packing which has a specific surface area of at least 1,000 m²/m³.

21. Air fractionation plant having a distillation system which has a low-pressure column and a crude argon column which contain mass transfer elements and are connected together via an argon transfer line, characterized in that the mass transfer elements at least in a partial area of the crude argon column are formed by an arranged packing which has a specific surface area of at least 1,000 m²/m³.

22. Air fractionation plant according to one of Claims 15 to 21, characterized in that at least in a partial area of the rectifying column or the crude argon column the mass-transfer elements are formed by an arranged packing which has a specific surface area of at least 1100 m²/m³.

23. Air fractionation plant according to one of Claims 15 to 22, characterized in that the distillation system has a pressure column and a low-pressure column, a feed line for the air to be fractionated opening into the pressure column and a bottom-phase liquid line and a pressure nitrogen line leading from the pressure column into the low-pressure column.

24. Air fractionation plant according to Claim 23, in which an argon transfer line is connected to the low-pressure column below the opening of the bottom liquid-phase line and leads into a crude argon column which has a top condenser whose evaporation space is connected via a liquid line to the pressure column and via a gas line to the low-pressure column, characterized in that the mass-transfer elements in the section of the low-pressure column which is between the opening of the gas line and the argon transfer line are formed at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

25. Air fractionation plant according to Claim 23 or 24, characterized in that the mass-transfer elements in the section of the low-pressure column which is situated below the opening of the bottom liquid-phase line are formed at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

26. Air fractionation plant according to one of Claims 20 to 25, characterized by a pure nitrogen line which is connected to the upper region of the low-pressure column and by an impure nitrogen line which is connected to the low-pressure column below the pure nitrogen line, the mass-transfer elements in the section of the low-pressure column which is arranged between pure nitrogen line and impure nitrogen line being formed at least in part by a packing which has a specific surface area of more than 1,000 m²/m³.

27. Air fractionation plant according to one of Claims 23 to 26, characterized in that the mass-transfer elements in the pressure column are formed at least in part by a packing.

28. Air fractionation plant according to one of Claims 23 to 27, characterized in that the mass transfer in at least a partial area of the pressure column is effected by a packing which has a specific surface area of at least 1,000 m²/m³.

Revendications

1. Procédé de séparation de l'air à basse température, dans lequel l'air épuré et refroidi est conduit dans un système de distillation comportant au moins une colonne de rectification et y est rectifié par échange de matières à contre-courant entre une phase vapeur et une phase liquide, dans lequel l'échange de matières est réalisé dans au moins une zone partielle d'au moins une colonne de rectification par une garniture ordonnée, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé dans au moins une zone partielle d'au moins une colonne de rectification par une garniture ordonnée, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé dans le tronçon supérieur de la colonne de rectification au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé dans le tronçon inférieur de la colonne de rectification au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou une colonne de rectification, dans laquelle l'échange de matières est réalisé dans au moins une zone partielle au moins en partie par une garniture qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³, est constituée par une colonne à basse pression.

5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système de distillation présente une colonne à basse pression et une colonne à argon brut, et en ce qu'un courant d'oxygène contenant de l'argon est prélevé dans la colonne à basse pression et est séparé dans la colonne à argon brut en argon brut et en une fraction résiduelle.

6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé au moins dans une zone partielle de la colonne à argon brut par une garniture, qui présente une surface spécifique d'au moins 1000 m²/m³.

7. Procédé de séparation de l'air à basse température, dans lequel l'air épuré et refroidi est conduit dans un système de distillation qui comporte au moins deux colonnes de rectification, parmi lesquelles une colonne à basse pression et une colonne à argon brut, et y est rectifié par échange de matières à contre-courant entre une phase vapeur et une phase liquide, dans lequel au cours du procédé un courant d'oxygène contenant de l'argon est prélevé dans la colonne à basse pression et est séparé en argon brut et en une fraction résiduelle dans la colonne à argon brut et l'échange de matières est réalisé dans au moins une zone partielle de la colonne à argon brut par une garniture ordonnée, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé dans au moins une zone partielle de la colonne à argon brut par une garniture ordonnée, qui présente une surface spécifique d'au moins 1000 m²/m³.

8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé au moins dans une zone partielle de la colonne de rectification respectivement de la colonne à argon brut par une garniture ordonnée, qui présente une surface spécifique d'au moins 1100 m²/m³.

9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le système de distillation comprend une colonne de pression et une colonne à basse pression, dans lequel au moins une partie de l'air épuré et refroidi est introduit dans la colonne de pression et une fraction enrichie en oxygène et une fraction riche en azote venant de la colonne de pression sont introduites dans la colonne à basse pression.

10. Procédé suivant la revendication 9, dans lequel un courant d'oxygène contenant de l'argon est prélevé dans la colonne à basse pression en dessous du point d'entrée de la fraction enrichie en oxygène et est séparé en argon brut et en une fraction résiduelle dans une colonne à argon brut, et dans lequel un gaz venant de la tête de la colonne à argon brut est amené en échange de chaleur indirect avec une fraction qui se vaporise de la colonne de pression, la fraction vaporisée par l'échange de chaleur indirect étant introduite dans la colonne à basse pression, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé dans le tronçon de la colonne à basse pression, qui se trouve entre le point d'entrée de la fraction vaporisée et le point de prélèvement du courant d'oxygène contenant de l'argon, au moins en partie par une garniture ordonnée, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

11. Procédé suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé dans un tronçon de la colonne à basse pression, qui se trouve en dessous du point d'entrée de la fraction enrichie en oxygène venant de la colonne de pression, au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

12. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu'une fraction d'azote pur est prélevée à la tête de la colonne à basse pression et une fraction d'azote impur est prélevée en dessous de cette tête et en ce que l'échange de matières est réalisé dans le tronçon de la colonne à basse pression, qui se trouve entre les points de prélèvement d'azote pur et d'azote impur, au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé dans la colonne de pression au moins en partie par une garniture.

14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'échange de matières est réalisé dans au moins une zone partielle de la colonne de pression par une garniture, qui présente une surface spécifique d'au moins 1000 m²/m³.

15. Installation de séparation de l'air avec un système de distillation, qui comprend au moins une colonne de rectification, qui contient des éléments d'échange de matières, dans laquelle les éléments d'échange de matières sont formés dans au moins une zone partielle d'au moins une colonne de rectification, par une garniture ordonnée, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

16. Installation de séparation de l'air suivant la revendication 15, caractérisée en ce que les éléments d'échange de matières sont formés dans le tronçon supérieur de la colonne de rectification au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

17. Installation de séparation de l'air suivant la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que les éléments d'échange de matières sont formés dans le tronçon inférieur de la colonne de rectification au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

18. Installation de séparation de l'air suivant l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que la ou les colonne(s) de rectification, dans laquelle les éléments d'échange de matières sont formés au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³, est constituée par une colonne à basse pression.

19. Installation de séparation de l'air suivant l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée en ce que le système de distillation présente une colonne à basse pression et une colonne à argon brut et en ce que la colonne à basse pression et la colonne à argon brut sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une conduite de transfert d'argon.

20. Installation de séparation de l'air suivant la revendication 19, caractérisée en ce que les éléments d'échange de matières sont formés au moins dans une zone partielle de la colonne à argon brut par une garniture, qui présente une surface spécifique d'au moins 1000 m²/m³.

21. Installation de séparation de l'air avec un système de distillation, qui présente une colonne à basse pression et une colonne à argon brut qui contiennent des éléments d'échange de matières et sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une conduite de transfert d'argon, caractérisée en ce que les éléments d'échange de matières sont formés au moins dans une zone partielle de la colonne à argon brut par une garniture ordonnée, qui présente une surface spécifique d'au moins 1000 m²/m³.

22. Installation de séparation de l'air suivant l'une quelconque des revendications 15 à 21, caractérisée en ce que les éléments d'échange de matières sont formés, au moins dans une zone partielle de la colonne de rectification respectivement de la colonne à argon brut, par une garniture ordonnée, qui présente une surface spécifique d'au moins 1100 m²/m³.

23. Installation de séparation de l'air suivant l'une quelconque des revendications 15 à 22, caractérisée en ce que le système de distillation comprend une colonne de pression et une colonne à basse pression, dans laquelle une conduite d'alimentation de l'air à séparer débouche dans la colonne de pression et une conduite de liquide résiduel et une conduite d'azote sous pression mènent de la colonne de pression à la colonne à basse pression.

24. Installation de séparation de l'air suivant la revendication 23, dans laquelle une conduite de transfert d'argon est reliée à la colonne à basse pression en dessous de l'embouchure de la conduite de liquide résiduel et mène à une colonne à argon brut, qui présente un condenseur de tête, dont la chambre de vaporisation est reliée à la colonne de pression par l'intermédiaire d'une conduite de liquide et à la colonne à basse pression par l'intermédiaire d'une conduite de gaz, caractérisée en ce que les éléments d'échange de matières sont formés, dans le tronçon de la colonne à basse pression situé entre l'embouchure de la conduite de gaz et la conduite de transfert d'argon, au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

25. Installation de séparation de l'air suivant la revendication 23 ou 24, caractérisée en ce que les éléments d'échange de matières sont formés, dans le tronçon de la colonne à basse pression situé en dessous de l'embouchure de la conduite de liquide résiduel, au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

26. Installation de séparation de l'air suivant l'une quelconque des revendications 20 à 25, caractérisée par une conduite d'azote pur, qui est reliée à la zone supérieure de la colonne à basse pression, et par une conduite d'azote impur, qui est reliée à la colonne à basse pression en dessous de la conduite d'azote pur, dans laquelle les éléments d'échange de matières sont formés, dans le tronçon de la colonne à basse pression situé entre la conduite d'azote pur et la conduite d'azote impur, au moins en partie par une garniture, qui présente une surface spécifique de plus de 1000 m²/m³.

27. Installation de séparation de l'air suivant l'une quelconque des revendications 23 à 26, caractérisée en ce que les éléments d'échange de matières sont formés dans la colonne de pression au moins en partie par une garniture.

28. Installation de séparation de l'air suivant l'une quelconque des revendications 23 à 27, caractérisée en ce que l'échange de matières est réalisé dans au moins une zone partielle de la colonne de pression, par une garniture qui présente une surface spécifique d'au moins 1000 m²/m³.

Zeichnung