[發明專利]集成液體存儲器

有效

• 申請號: 201080068287.1
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN103270381A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: P.希金博薩姆;A.K.J.托法姆;K.D.T.塔普斯菲爾德;J.C.羅斯曼
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴志軍

背景技術

氮氣液化器在本領域中為熟知的并且通常鏈接到氮氣生成器，例如，或者空氣分離單元(ASU)。例如，液化器可用來液化來自ASU的低壓氣態氮氣。液化器還可在更高壓力處和/或低溫溫度處獲取來自ASU的它們的供應的至少一部分用于液化目的。

在傳統液化工藝中，高壓氮氣被冷卻到低溫溫度，以形成密相流體(即低于它的臨界溫度并且高于它的臨界壓力的流體)并且然后通常通過閥或密流體膨脹器的使用在壓力方面減小，使得它主要形成具有某些閃蒸蒸氣(flash?vapor)的液體。該兩相混合物然后被供應到分離器。冷膨脹器還典型地排出蒸氣或輕微液化流到分離器內。例如，來自分離器的蒸氣被重新加溫到環境溫度并且然后在工藝中再循環，同時液體在被供應到隔離液體存儲容器之前過冷卻。該過冷卻可在更低壓力處通過在第二分離器中的壓力減小、或間接地在過冷卻器中在低壓處通過相對沸騰液體的換熱而發生。例如，過冷卻器的使用允許足夠的壓力被維持在液體中，以將它傳遞到存儲器，而不使用泵。

例如，在液化器中產生的液體的部分可被存儲例如在隔離液體存儲容器中用于未來使用或者通過公路容器車輸出，同時液體的其它部分可返回到ASU以提供制冷。

如果第二分離器被使用，則當額外的泵的使用被避免時第二分離器必須被提高在存儲容器的水平之上。

在隔離液體存儲容器中的液體的存儲然而不是簡單的辦法。例如，熱由于不完善的隔離而從環境最終泄漏到隔離液體存儲容器中。另外，在隔離液體存儲容器中存儲的液體的部分蒸發并且要求額外液體的產生，以補償這種損失。傳統地，作為在隔離液體存儲容器中蒸發的液體的結果形成的冷蒸氣排放到大氣，以避免隔離液體存儲容器的壓力升高，然而制冷然后在工藝中喪失了。

先前公開的鏈接到ASU設備的氮氣液化器因此由于若干原因而為有問題的。第一，從隔離液體氮氣容器回收閃蒸或冷沸騰蒸氣要求冷送風機的使用。冷送風機用來為來自容器的閃蒸或冷沸騰蒸氣增壓，使得它處于足夠的壓力，以被送回到液化器或ASU，以允許它的制冷恢復。然而，制冷的僅僅部分當送風機被使用時可恢復，這是因為送風機的功率作為熱最終增加到沸騰蒸氣的冷流。另外，送風機對安裝和維護為不方便的并且昂貴的，并且還增加這些系統和工藝的復雜性，因而使送風機的使用不經濟。

第二，冷端液體氮氣分離器的使用增加工藝的復雜性，并且使它成本更高地執行，這是因為它們必須被包圍在隔離冷箱內。當安排運輸路徑時大以及復雜的冷箱難以處理，這是因為對于這種大的預隔離負載(即冷箱負載)某些目的地位置可難以或甚至不能達到。

第三，液化工藝典型地包括過冷卻器，以減少在容器中形成的閃蒸氣體。這種過冷卻器還增加工藝的不期望的成本和復雜性。

另外，盡管早期液化器(即在現在傳統地使用的液化器之前使用的液化器)采用單一膨脹器并且利用僅僅單一分離器裝置，但是這些早期液化器相對效率低。為了增加液化器的效率，后期液化器設計使用多個膨脹器和多個分離器以在中壓處回收閃蒸蒸氣。在中壓處閃蒸蒸氣的回收對于這么多年到這些天，被認為是必須的，這是因為作為進入液體存儲容器的液體產品的結果形成的閃蒸蒸氣為不期望的并且因而將排放到大氣，以控制存儲容器的壓力。這種排放將當然導致來自閃蒸蒸氣的珍貴的制冷的喪失。

因而，在工業氣體行業中需要簡單并且低成本液化工藝，其具有容器閃蒸和沸騰蒸氣回收的效率優點，而不具有冷送風機、冷端分離器或過冷卻器的復雜性。

發明內容

描述的實施例通過提供簡化和有效的液化器而滿足本領域中的要求，該液化器使用液體存儲容器作為閃蒸分離器并且通過液化器從存儲器回收閃蒸和沸騰蒸氣。分離器和過冷卻器可從液化器設計和工藝中消除。因為液化器的冷部基本上為僅僅換熱器和管道系統，所以它可被直接地隔離并且分離冷箱結構被消除。描述的實施例利用相反于傳統知識的設計和工藝用于有效的液化器設計和工藝的構建。

在分離液化器中而不是在ASU設備中產生液體具有操作性優點，諸如易于根據需要打開和關閉，但是具有與分離工藝單元相關的高資本成本和更低的效率的顯著缺點。總體上，增加工藝效率將增加資本成本，并且資本成本必須增加以改善效率。該描述的工藝和系統允許該資本成本減小同時改善效率。