[發(fā)明專利]低溫冷凝及蒸發(fā)系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810091741.X
• 申請日: 2002-05-20
• 公開（公告）號: CN101280994A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設計）人: V·斯里尼瓦桑;M·J·洛克特
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄒雪梅;黃可峻

本申請為一項發(fā)明專利申請的分案申請，其母案的申請日為2002年5月20日、申請?zhí)枮?2120123.4、發(fā)明名稱為“低溫冷凝及蒸發(fā)系統(tǒng)”。

技術領域

本發(fā)明大體涉及通過間接換熱進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

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

針對這一用途的換熱器主要有兩種類型。在熱虹吸式結構中，液體氧在底部進入管內，在通過管子時被蒸發(fā)。在下流式結構中，液體氧在管內向下流動時被蒸發(fā)。雖然這兩種結構均能確保換熱器安全操作，而這一點是蒸發(fā)液體氧時著重考慮的，但這兩種結構均有缺點。熱虹吸式結構的缺點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。下流式結構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)的成本及復雜性。

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

發(fā)明內容

在閱讀了本說明書之后，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明所達到的上述及其它目的將變得很清楚，其中一方面是：

一種進行低溫空氣分離的方法，包括：

(A)在壓力較高的塔內通過低溫精餾分離進料空氣，產生富氮蒸氣和富氧流體，將來自壓力較高的塔的富氧流體通入壓力較低的塔，在壓力較低的塔內通過低溫精餾產生富氧液體；

(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表面及帶有多個凹槽的外表面；

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

(D)對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行回收，作為產物氧。

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，內表面帶有溝槽，外表面帶有多個凹槽；

(B)將蒸氣通入管子入口，并在管內向下通過，在管內冷凝蒸氣，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，使向下流動的液體部分蒸發(fā)，產生蒸發(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。

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表面和帶有多個凹槽的外表面；

(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。

本說明書中所采用的術語“進料空氣”指的是主要含有氧和氮的混合物，如環(huán)境空氣。

本說明書中所采用的術語“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例子。

本說明書中所采用的術語“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。有關蒸餾塔的進一步討論，可參見化學工程師手冊(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)精餾過程。

所使用的術語“復合塔(double?column)”指的是一個壓力較高的塔，其上部與壓力較低的塔的下部為換熱關系。在Ruheman的“氣體分離(The?Separation?of?Gases)”O(jiān)xford大學出版社，1949，第VII章，工業(yè)空氣分離中可以看到有關復合塔(double?column)的進一步討論。