[發(fā)明專利]低溫冷凝及蒸發(fā)系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 02120123.4
• 申請(qǐng)日: 2002-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1387014A
• 公開(kāi)（公告）日: 2002-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·斯里尼瓦桑;M·J·洛克特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普萊克斯技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F25J3/04
• 分類號(hào): F25J3/04
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周慧敏,馬崇德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及通過(guò)間接換熱進(jìn)行的蒸氣冷凝及液體蒸發(fā)，特別適合與低溫空氣分離系統(tǒng)一起使用。

背景技術(shù)

應(yīng)用復(fù)合塔(double?column)進(jìn)行的低溫空氣分離系統(tǒng)的重要一點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于汽化的壓力較低的塔底液體，壓力較高的塔頂蒸氣冷凝，向塔內(nèi)提供回流液，并為壓力較低的塔提供汽化量。這一換熱過(guò)程通常是在管殼式換熱器或釬焊鋁換熱器內(nèi)進(jìn)行的。由于塔底液體含氧，通常在換熱器的管內(nèi)對(duì)其進(jìn)行處理，而在換熱器的殼程處理壓力較高的塔頂蒸氣。

針對(duì)這一用途的換熱器主要有兩種類型。在熱虹吸式結(jié)構(gòu)中，液體氧在底部進(jìn)入管內(nèi)，在通過(guò)管子時(shí)被蒸發(fā)。在下流式結(jié)構(gòu)中，液體氧在管內(nèi)向下流動(dòng)時(shí)被蒸發(fā)。雖然這兩種結(jié)構(gòu)均能確保換熱器安全操作，而這一點(diǎn)是蒸發(fā)液體氧時(shí)著重考慮的，但這兩種結(jié)構(gòu)均有缺點(diǎn)。熱虹吸式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是由于汽化部分的入口處的液壓頭需要冷、熱流體之間存在較大的溫度差。下流式結(jié)構(gòu)則需要特定的流量分布器，以在管子入口處有效分布液體，這大大增加了系統(tǒng)的成本及復(fù)雜性。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的冷凝及蒸發(fā)系統(tǒng)，在進(jìn)行低溫空氣分離時(shí)，可以有效地利用該系統(tǒng)蒸發(fā)液體氧。

發(fā)明概述

在閱讀了本說(shuō)明書之后，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所達(dá)到的上述及其它目的將變得很清楚，其中一方面是：

一種進(jìn)行低溫空氣分離的方法，包括：

(A)在壓力較高的塔內(nèi)通過(guò)低溫精餾分離進(jìn)料空氣，產(chǎn)生富氮蒸氣和富氧流體，將來(lái)自壓力較高的塔的富氧流體通入壓力較低的塔，在壓力較低的塔內(nèi)通過(guò)低溫精餾產(chǎn)生富氧液體；

(B)將富氮蒸氣通入多根豎直延伸的管子中，所述的每根管子均具有帶溝槽的內(nèi)表面及帶有多個(gè)凹槽的外表面；

(C)使富氮蒸氣在管內(nèi)向下通過(guò)，使富氧液體沿著管子的外表面向下通過(guò)，通過(guò)與部分蒸發(fā)的富氧液體間接換熱，使富氮蒸氣冷凝，產(chǎn)生富氧蒸氣和剩余的富氧液體；

(D)對(duì)富氧蒸氣及剩余的富氧液體中的至少一種的至少一部分進(jìn)行回收，作為產(chǎn)物氧。

本發(fā)明的另一方面為：

一種用于蒸發(fā)和冷凝流體的方法，包括：

(A)提供一個(gè)帶有多根豎直延伸的管子的冷凝器/汽化器，所述的每一根管子均有頂部入口和底部出口，內(nèi)表面帶有溝槽，外表面帶有多個(gè)凹槽；

(B)將蒸氣通入管子入口，并在管內(nèi)向下通過(guò)，在管內(nèi)冷凝蒸氣，由管底出口采出所形成的冷凝液；

(C)使液體沿著管子的外表面向下通過(guò)，使向下流動(dòng)的液體部分蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸發(fā)了的液體和剩余的液體；

(D)收集剩余液體，并使剩余液體循環(huán)回到管子的外表面上，使其在上面向下流動(dòng)。

本發(fā)明的另一方面是：

用于汽化和冷凝流體的裝置，包括：

(A)多根縱向延伸的管子，所述的每根管子均具有入口和出口，并且具有帶溝槽的內(nèi)表面和帶有多個(gè)凹槽的外表面；

(B)使蒸氣通入管子入口的元件及由管子出口采出液體的元件；

(C)向管子外表面提供液體使之在上面向下流動(dòng)的元件；

(D)由管子外表面收集液體、并使收集到的液體循環(huán)到管子外表面上的元件。

本說(shuō)明書中所采用的術(shù)語(yǔ)“進(jìn)料空氣”指的是主要含有氧和氮的混合物，如環(huán)境空氣。

本說(shuō)明書中所采用的術(shù)語(yǔ)“帶有溝槽的表面”指的是表面上帶有縱向延伸的凸肋。在圖4中給出了帶溝槽的表面的一個(gè)例子。

本說(shuō)明書中所采用的術(shù)語(yǔ)“塔”指的是蒸餾或精餾塔或區(qū)域，即接觸塔或區(qū)域，其中液體和蒸氣相逆流接觸實(shí)現(xiàn)流體混合物的分離，例如使蒸氣和液體相在一系列沿豎直方向間隔排列于塔內(nèi)的塔盤或塔板和/或填料元件如規(guī)整或亂堆填料上接觸。有關(guān)蒸餾塔的進(jìn)一步討論，可參見(jiàn)化學(xué)工程師手冊(cè)(the?Chemical?Engineer’s?Handbook)，第五版，由R.H.Perry和C.H.Chilton編輯，McGraw-Hill圖書公司，New?York，第13卷，連續(xù)精餾過(guò)程。

所使用的術(shù)語(yǔ)“復(fù)合塔(double?column)”指的是一個(gè)壓力較高的塔，其上部與壓力較低的塔的下部為換熱關(guān)系。在Ruheman的“氣體分離(The?Separation?of?Gases)”0xford大學(xué)出版社，1949，第VII章，工業(yè)空氣分離中可以看到有關(guān)復(fù)合塔(double?column)的進(jìn)一步討論。