[發(fā)明專利]用于低溫空氣分離系統(tǒng)的主冷凝器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680032321.3
• 申請(qǐng)日: 2006-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN101258374A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·S·查克拉瓦蒂;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): F25J3/00
• 分類號(hào): F25J3/00;F25J3/04;F28F1/42;F28B1/00;F28D5/02;F28F13/18
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及低溫空氣分離，且更特定地涉及使用雙塔的低溫空氣分離。

背景技術(shù)

使用帶有高通量管同時(shí)有效地運(yùn)行的向下流動(dòng)主冷凝器的低溫空氣分離系統(tǒng)可能具有一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。一個(gè)缺點(diǎn)是與多孔涂層相關(guān)的高成本。另外，任何非均勻的多孔涂層將導(dǎo)致沸騰性能的變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)方面是：

用于運(yùn)行低溫空氣分離設(shè)備的方法，該低溫空氣分離設(shè)備具有高壓塔、低壓塔和具有多個(gè)管的主冷凝器，其中所述的管的每個(gè)具有帶槽的外表面和結(jié)構(gòu)化的內(nèi)表面，所述的方法包括使氮蒸氣從高壓塔通到主冷凝器的上部部分，使氧液體從低壓塔的分離部分流到主冷凝器的管的上部部分，使氮蒸氣沿主冷凝器向下通過(guò)而與管的外表面接觸，使氧液體沿主冷凝器的管以與向下流動(dòng)的氮蒸氣具有換熱關(guān)系向下通過(guò)，其中向下流動(dòng)的氧液體的至少一些而非全部蒸發(fā)，且將氧蒸氣和氧液體以從0.05到10的范圍內(nèi)的液體與蒸氣的質(zhì)量流量比從主冷凝器回收。

本發(fā)明的另一個(gè)方面是：

向下流動(dòng)冷凝器，特別地適合作為雙塔低溫空氣分離設(shè)備的主冷凝器，向下流動(dòng)冷凝器具有多個(gè)管，其中所述的管的每個(gè)具有帶槽的外表面和結(jié)構(gòu)化的內(nèi)表面。

如在此所使用，術(shù)語(yǔ)“分離部分”意味著塔的包含了塔盤和/或填料且位于主冷凝器上方的部分。

如在此所使用，術(shù)語(yǔ)“增強(qiáng)表面”意味著提供了比普通表面更高的每單位表面積傳熱的特殊表面幾何形狀。

如在此所使用，術(shù)語(yǔ)“塔”意味著蒸餾或分餾塔或區(qū)，即接觸塔或區(qū)，其中液體相和蒸氣相逆流地接觸以實(shí)現(xiàn)流體混合物的分離，例如通過(guò)使蒸氣相和液體相在一系列安裝在塔內(nèi)的垂直地分開的塔盤或塔板上，和/或在例如結(jié)構(gòu)化的或隨機(jī)的填料的填料元件上接觸。術(shù)語(yǔ)雙塔用于意味著高壓塔使其上端與低壓塔的下端成換熱關(guān)系。

蒸氣和液體的接觸分離過(guò)程取決于成分的蒸氣壓的差異。高蒸氣壓(或更揮發(fā)的或低沸點(diǎn)的)成分將趨向于集中在蒸氣相中，而低蒸氣壓(或更不揮發(fā)的或高沸點(diǎn)的)成分將趨向于集中在液體相中。部分冷凝是分離過(guò)程，由此蒸氣混合物的冷卻可以用于將揮發(fā)性成分(多個(gè)成分)集中在蒸汽相內(nèi)，且因此將更不揮發(fā)的成分(多個(gè)成分)集中在液體相中。精餾或連續(xù)蒸餾是這樣的分離過(guò)程，它將如通過(guò)逆流處理蒸氣相和液體相而獲得的相繼的部分蒸發(fā)和冷凝組合。蒸氣相和液體相的逆流接觸一般是絕熱的，且可以包括兩個(gè)相之間的積分(分級(jí))接觸或微分(連續(xù))接觸。利用精餾原理來(lái)分離混合物的分離過(guò)程裝置經(jīng)常可互換地稱為精餾塔、蒸餾塔或分餾塔。低溫精餾是至少部分地在150開氏度(K)或以下的溫度進(jìn)行的精餾過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的低溫空氣分離系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的簡(jiǎn)化代表性示意圖。

圖2是雙增強(qiáng)管的一個(gè)實(shí)施例的部分剖視圖，該管可以使用在本發(fā)明的實(shí)踐中。

圖3和圖4每個(gè)以高度放大的側(cè)視圖圖示了優(yōu)選的結(jié)構(gòu)化沸騰表面，在本發(fā)明的實(shí)踐中該沸騰表面可以用作向下流動(dòng)主冷凝器的管的內(nèi)表面。目前，這些表面商業(yè)上制造在管的外表面上。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明包括限定了雙增強(qiáng)管表面的新穎的換熱器及其在雙塔低溫空氣分離設(shè)備內(nèi)用作主冷凝器。管的特征在于具有增強(qiáng)沸騰表面和增強(qiáng)冷凝表面。增強(qiáng)冷凝表面對(duì)于管長(zhǎng)度的至少部分包括槽。增強(qiáng)沸騰表面是結(jié)構(gòu)化表面。結(jié)構(gòu)化沸騰表面是由金屬加工形成的增強(qiáng)沸騰表面，以在換熱表面上形成成核位置，換熱表面的特征在于捕獲了蒸氣且初始化了低壁過(guò)熱下的沸騰的多個(gè)腔。

將參考附圖更完全地描述本發(fā)明。現(xiàn)在參考圖1，圖中示出了雙塔低溫空氣分離設(shè)備的部分示意圖，雙塔低溫空氣分離設(shè)備具有高壓塔30和低壓塔31，且圖中示出了也稱為冷凝器/再沸騰器的主冷凝器32在低壓塔內(nèi)的放置。本發(fā)明的主冷凝器(多個(gè)主冷凝器)可以是殼和管型的換熱器，或是銅焊的鋁換熱器類型。主冷凝器/再沸騰器將高壓塔和低壓塔熱聯(lián)接。一般地具有從45至300磅每平方英寸絕對(duì)壓力(psia)范圍內(nèi)的壓力的氮蒸氣在管路10內(nèi)從高壓塔30通到主冷凝器或多個(gè)主冷凝器的上部部分，其中當(dāng)?shù)魵夂脱跻后w兩個(gè)流體向下流過(guò)主冷凝器(多個(gè)主冷凝器)時(shí)，氮蒸氣與管內(nèi)的氧液體換熱。一般地具有從1至100磅每平方英寸表壓(psig)范圍內(nèi)的壓力的氧液體部分地蒸發(fā)且作為結(jié)果的氧蒸氣和剩余的氧液體從主冷凝器(多個(gè)主冷凝器)回收，如分別以流動(dòng)箭頭34和33示出。氮蒸氣由于向下流動(dòng)通過(guò)主冷凝器而完全地冷凝且作為結(jié)果的氮液體在管路11內(nèi)從主冷凝器回收，且當(dāng)回流到高壓塔和低壓塔時(shí)分別在管路35和36內(nèi)通過(guò)。