產物流136的富氧液體流128的部分。然而，本發明的實施例是可能的，其中不存在此類加壓產物；且因此，進一步壓縮的空氣流32將并非為必需的。在此類情況下，可能的實施例可伴有單獨使用增壓器壓縮機20來從壓縮和凈化的空氣流18的部分產生壓縮的制冷流。壓縮和凈化的空氣流的另一部分將引入蒸餾塔系統3中來用于精餾。
[0031]壓縮的制冷空氣流28然后引入旁通系統4的分支的流動路徑34中，旁通系統4的分支的流動路徑34具有旁通分支38、具有增壓器壓縮機42和再循環分支44的增壓器壓縮機分支40。分叉的流動路徑34排出由壓縮的制冷空氣流28構成的壓縮的輸出流46，其具有取決于壓縮的制冷空氣流是否引入旁通分支38或增壓器壓縮機分支40中的壓力。當制冷流28引入增壓器壓縮機分支40中時，其由增壓器壓縮機42進一步壓縮，以進一步壓縮該壓縮的制冷流28，并且從而允許在高于壓縮的制冷空氣流引入旁通分支38中時獲得的壓力之上增大的壓力下的壓縮的輸出流46的壓力的產生。當壓縮的制冷流28引入旁通分支38中時，增壓器壓縮機42被旁通，并且因此壓縮的輸出流46在較少管路和閥損失的壓力下，該壓力大約等于到來的壓縮的制冷流28的壓力，其當然小于當此類流由增壓器壓縮機42進一步壓縮時的壓力。再循環分支44允許獨立于旁通分支38與增壓器壓縮機分支40之間的壓縮的制冷空氣流28的任何再定向來保持跨過增壓器壓縮機42的壓力比，以防止增壓器壓縮機42遇到喘振操作狀態。
[0032]以將在下文中更詳細地論述的方式，增壓器壓縮機分支40與旁通分支38之間的壓縮的制冷空氣流28的轉移分別由位于增壓器壓縮機分支40與旁通分支38中的第一流動控制閥48和第二流動控制閥50來主動地控制，并且由位于此類分支中的止回閥52和54來被動地控制。再循環分支44中的第三閥56主動地控制再循環分支44內的再循環流的流動。閥58、60和62在增壓器壓縮機42處于停用狀態中時控制由凈化空氣構成引入增壓器壓縮機42中的清洗流的流動。
[0033]壓縮的輸出流46然后引入主熱交換器2中，此處，其部分地冷卻至主熱交換器的熱端與冷端的溫度之間的中間溫度，以產生引入生成排出流66的渦輪膨脹器64中的部分冷卻的流63。排出流66引入蒸餾塔3中，以給予由膨脹生成的制冷。如可由本領域的技術人員認識到的那樣，盡管壓縮的輸出流46在主熱交換器2內部分地冷卻，在本發明的可能實施例中，壓縮的輸出流46可旁通過主熱交換器2，并且直接地引入渦輪膨脹器64中，在此類情況下，渦輪膨脹器64將為熱膨脹器，并且附加的渦輪膨脹器可提供成給予基本的制冷負載，或將此類實施例的空氣分離裝備保持在熱平衡下。
[0034]在圖示的實施例中，由渦輪膨脹器64生成的膨脹功通過聯接至發電機67來在產生電力中消散。跨過渦輪膨脹器64的壓力比以及因此由此生成的制冷將取決于壓縮的輸出流46的壓力，如上文所描述，壓縮的輸出流46的壓力取決于壓縮的制冷空氣流28是否引入旁通分支38中并且因此在較低壓力下生成，或引入增壓器壓縮機分支40中并且因此在較高壓力下生成。當壓縮的輸出流46在較高壓力下時，跨過渦輪膨脹器64的壓力比將增大，以繼而增加生成的制冷和能夠產生液體產物的速率。備選地，當壓縮的輸出流46在較低壓力下時，跨過渦輪膨脹器64的壓力比將減小，以繼而減小生成的制冷和產生液體產物的速率。
[0035]在液體生產的高速率和低速率兩者期間，將在蒸餾塔系統3內蒸餾的空氣在主熱交換器2中冷卻。在此方面，壓縮的制冷空氣流28在穿過旁通分支38或增壓器壓縮機分支40之后，在引入渦輪膨脹器64中之前作為壓縮的輸出流46部分地冷卻。進一步壓縮的空氣流32在主熱交換器2內完全冷卻，并且冷凝來產生液體空氣流68。主熱交換器2可為硬釬焊鋁構造的，并且盡管圖示為單個單元，可為并行操作的一系列此類單元。另外，堆積的(banked)構造也是可能的，其中高壓流(如進一步壓縮的空氣流32和將論述的栗送的液氧流134)在分離的高壓單元內經歷間接熱交換。
[0036]蒸餾塔系統3具有較高壓力塔70和以傳熱關系由冷凝器重沸器74熱地聯結且在低于較高壓力塔70的壓力下操作的較低壓力塔72。排出流66引入較高壓力塔70中，并且液體空氣流借助于膨脹閥76來膨脹至較高壓力塔的壓力，并且分成第一支液體空氣流78和第二支液體空氣流80。第一支液體空氣流引入較高壓力塔70中，并且第二支空氣流80在膨脹閥82中膨脹至較低壓力塔72的壓力之后引入較低壓力塔72中。
[0037]較高壓力塔70設有傳質接觸元件84和86，如，規整填料或托盤，或填料和托盤的組合，以接觸空氣的下降液相和上升汽相，空氣的下降液相和上升汽相借助于第一支液體空氣流78和排出流66來引入較高壓力塔70中。由于此類接觸，下降液相將在其下降時始終富集氧，并且上升汽相將在其上升時變得更加富集氮，以產生富氮蒸氣塔頂產物88和也稱為釜液的粗液氧塔底產物90。粗液氧流92從較高壓力塔70取回，在膨脹閥94中閥膨脹至較低壓力塔72的壓力，并且然后引入較低壓力塔72中用于進一步提煉。粗液氧流92可在本發明的實施例中的如此的引入之前過冷。
[0038]較低壓力塔72還設有傳質接觸元件96、98、100和102，以再次接觸下降的液相和汽相來產生富氧液體塔底產物104和富氮蒸氣塔頂產物106。冷凝器重沸器74通過與由較高壓力塔70的富氮蒸氣塔頂產物88構成的富氮蒸氣流105間接熱交換來部分地氣化富氧液體塔底產物104。氣化開始了在較低壓力塔72內形成上升的汽相，并且冷凝富氮蒸氣來產生富氮液體流106。富氮液體流106分成第一支富氮液體流108和第二支富氮液體流110。第一支富氮液體流108引入較高壓力塔70的頂部中作為逆流，以開始下降液相的形成。第二支富氮液體流110然后在過冷熱交換器112中過冷，并且可選地分成液氮產物流114和液氮逆流流116，液氮逆流流116在閥118中膨脹至相容壓力之后引入較低壓力塔72的頂部中來開始下降液相的形成。
[0039]由富氮蒸氣塔頂產物106構成的富氮蒸氣流120從較低壓力塔72的頂部取回，在過冷熱交換器112中部分地加熱，并且然后在主熱交換器中完全地加熱來產生氮產物流122。另外，廢氮流124可在低于取回富氮蒸氣流120的水平下從較低壓力塔72除去，在過冷熱交換器112中部分地加熱，并且然后在主熱交換器2中完全加熱來形成加熱的廢氮流126。過冷熱交換器112中的此類流的加熱提供了使第二支富氮蒸氣流110過冷所必需的間接熱交換。主熱交換器2中的此類流的進一步加熱協助冷卻進入空氣。加熱的廢氮流126可使用來再生成在預凈化單元16的吸附劑床內的吸附劑。
[0040]由剩余的富氧液體塔底產物104構成的富氧液體流128可從較低壓力塔72除去，并且然后分成液氧產物流130，并且剩余流由栗132加壓來產生栗送的液氧流134。栗送的液氧流134然后在主熱交換器2中完全加熱，以產生加壓的氧產物流136。取決于加壓的程度，加壓的氧產物流136在主熱交換器中氣化或加熱來產生此類產物流作為超臨界流體。用于此類加熱的熱交換由進一步加壓的空氣流32提供。如可認識到的那樣，如果取得作為蒸氣的氧產物流而未進一步加壓，則進一步加壓的空氣流32在適于提供所需的熱交換工作(duty)的壓力下將并非為必需的。另外，將提到的是，液氧產物流130可為唯一取得的液體產物，或氮液體產物流114可為唯一取得的液體產物流。在此方面，如果期望氮流在壓力下，則液氮產物流114的一部分可類似地借助于栗來加壓。
[0041]簡要參考圖2，在空氣分離裝備I’中，由壓縮且凈化的空氣流18的一部分形成的主空氣流138在主熱交換器2內完全冷卻，并且然后引入較高壓力塔70中。由渦輪膨脹器36產生的排出流66’引入較低壓力塔72中。空氣分離裝備I’的特征的描述在其它方面與關于空氣分離裝備I所描述的那些相同。
[0042]如上文所描述，閥的系統結合到旁通系統4中來控制在分支的流動路徑34的分支內的流動。盡管手動控制是可構想地可能的，控制優選地以使用圖3中所示的控制器140來自動化。控制器140可為從多種來源獲得的可編程邏輯控制器，或備選地可結合到空氣分離裝備I的裝備控制系統中。控制系統140由使用者輸入142激活，以將裝備設置到其中液體產物以較高或較低速率來生產的生產模式中。控制系統140設計成控制閥操作，以便在增壓器壓縮機分支40與旁通分支34之間的壓縮的制冷空氣流28的轉移是逐漸的，并且帶有在再循環分支44內的再循環流的再循環的獨立控制，其獨立于旁通分支34作用，以防止增壓器壓縮機42進入喘振。這繼而允許比現有技術中可能的跨過渦輪膨脹器36的壓力比上的大得多的范圍，并且因此運行液體生產。
[0043]具體而言，當空氣分離裝備從低液體生產率切換至高液體生產率時，第一流動控制閥48然后逐漸地開啟，并且旁通分支38內的第二控制閥50逐漸地閉合，以將壓縮的制冷流28從旁通分支38轉移至增壓器壓縮機分支40。將注意的是，當在本文和權利要求書中使用時，用語“流動控制閥”意思是能夠控制或計量流動的閥。用于第一流動控制閥48和第二流動控制閥50的控制信號分別經由電連接144和146傳輸。在此方面，優選地開啟和閉合時間應當為大約5秒。同樣地，斜坡函數(ramp funct1n)被編程到控制器140中，以實現此類流動控制閥的開啟和閉合。如可由本領域技術人員認識到的那樣，在實踐中將需要一定程度的調節來使此類斜坡函數完全完美。優選地，由凈化空氣組成的清洗流已在壓縮制冷流28轉移到增壓器壓縮機分支40之前引入增壓器壓縮機42中。為了結束清洗流的引入，閥58設置在閉合位置中，并且止回閥60在增壓器壓縮機分支40內的增大壓力下閉合。此后，閥62設置在閉合位置中。控制系統140然后通過電連接148來激活增壓器壓縮機42。在壓縮的制冷空氣流已轉移至旁通分支38的先前的時間期間，第三閥56設置在開啟位置中。然而，甚至在第三閥56為在閉合位置中的實施例中，其將重設在開啟位置中。這允許來自壓縮的制冷空氣流28的壓縮氣體從增壓器壓縮機42的出口流至其入口，并且從而防止喘振。在增壓器壓縮機分支40內的增壓器壓縮機分支壓力超過旁通分支38內的旁通分支壓力時，止回閥54閉合來防止流在增壓器壓縮機分支38中反向。同時，閥52開啟。這可為自動的，并且因此，閥52可為止回閥。當然，其還可為在止回閥54閉合時激活的遠程地激活的閥。止回閥54當然也可為遠程地激活的閥。在這點處，第二流動控制閥50可優選地設置在閉合位置中，并且旁通分支44中的第三閥56重設到閉合位置中。此重設從止回閥54閉合和閥52開啟發生，并且此類閥的位置由控制器140通過電連接150和152來感測。盡管未圖示，但渦輪膨脹器36可設有入口引導葉片，以允許渦輪膨脹器36針對穩定操作而調整。
[0044]當空氣分離裝備從高液體生產率切換至低液體生產率時，壓縮的制冷空氣流28從增壓器壓縮機分支40逐漸地轉移至旁