[發(fā)明專利]用于通過低溫分餾空氣來制備氧氣的蒸餾塔系統(tǒng)和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610860977.X
• 申請日: 2016-08-19
• 公開（公告）號: CN106468498B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·格盧貝夫
• 申請（專利權(quán)）人: 林德股份公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;F25J3/04
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東;譚邦會

本發(fā)明的蒸餾塔系統(tǒng)和裝置用于通過低溫分餾空氣來制備氧氣。蒸餾塔系統(tǒng)具有高壓塔(101)和低壓塔(102)，主冷凝器(103)，和具有氬氣塔頂部冷凝器(155)的氬氣塔(152)。低壓塔(102)包括上部傳質(zhì)區(qū)(131)，下部傳質(zhì)區(qū)(132)和中部傳質(zhì)區(qū)(130)。氬氣塔頂部冷凝器(155、255)被設(shè)置在低壓塔(102)內(nèi)，位于上部和中部傳質(zhì)區(qū)之間，并被構(gòu)建為強(qiáng)制流動蒸發(fā)器。

本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分、用于通過低溫分餾空氣來制備氧氣的蒸餾塔系統(tǒng)。

在Hausen/Linde(第二版，1985)的專題論文“Tieftempereturtechnik”[Cryogenic Technology]以及Chemical Engineering Progress(第63卷第2期，1967，第35頁)中總體描述了低溫分餾的基礎(chǔ)，并特別描述了雙塔裝置的構(gòu)造。雙塔的高壓塔和低壓塔之間的熱交換關(guān)系通常通過主冷凝器的方式來實(shí)現(xiàn)，其中高壓塔的塔頂氣體被液化，而低壓塔的塔底液體被蒸發(fā)。

本發(fā)明的蒸餾塔系統(tǒng)原則上可被構(gòu)建為具有高壓塔和低壓塔的常規(guī)雙塔系統(tǒng)。除了用于氮?dú)?氧氣分離的兩個分離塔，其還可以包括用于獲得其它空氣組分、特別是稀有氣體例如氪氣-氙氣回收的其它設(shè)備。

本發(fā)明中的主冷凝器稱為冷凝器-蒸發(fā)器。“冷凝器-蒸發(fā)器”意指一種換熱器，其中第一冷凝流體料流與第二蒸發(fā)流體料流進(jìn)行間接熱交換。每個冷凝器-蒸發(fā)器都具有液化空間和蒸發(fā)空間，其分別由液化通道和蒸發(fā)通道構(gòu)成。在液化空間中進(jìn)行第一流體料流的冷凝(液化)，并在蒸發(fā)空間中進(jìn)行第二流體料流的蒸發(fā)。蒸發(fā)空間和液化空間由通道組形成，所述的通道組相互之間呈熱交換關(guān)系。

典型地，主冷凝器被構(gòu)建為液浴蒸發(fā)器，特別是級聯(lián)蒸發(fā)器(例如描述于EP1287302B1＝US 6748763B2中的)。其可以通過在常規(guī)壓力容器中設(shè)置的單個換熱器模塊(block)或者多個換熱器模塊形成。

“氬氣排料塔”在這里意指用于氬氣-氧氣分離的分離塔，其并不用于回收純的氬氣產(chǎn)物，而是用于由正在高壓塔和低壓塔中分餾的空氣排出氬氣。其與通常具有70至180個理論塔板的常規(guī)粗氬氣塔的連接方式僅存在輕微的不同之處；然而，其包含少得多的理論塔板，即少于40個，特別是15至35個。就像粗氬氣塔，氬氣排料塔的底部區(qū)域連接至低壓塔中的中間點(diǎn)，并且氬氣排料塔典型地通過頂部冷凝器而冷卻，其中源自高壓塔的膨脹塔底液被引入至蒸發(fā)側(cè)；氬氣排料塔通常并不具有再沸器。

術(shù)語“氬氣塔”在這里用作為覆蓋性術(shù)語，用于氬氣排料塔、全部范圍的粗氬氣塔和其間所有的中間階段。

任何分餾裝置的蒸餾塔系統(tǒng)均被設(shè)置于一個或多個冷箱中。“冷箱”在這里理解為是指絕熱殼，其由外壁完全包圍熱絕緣內(nèi)部；在內(nèi)部中設(shè)置的是所要絕熱的裝置部件，例如一個或多個分離塔和/或換熱器。絕熱作用可以通過外壁的恰當(dāng)設(shè)置和/或通過在裝置部件和外壁之間的中間空間填充絕熱材料而形成。在后者的變例中，優(yōu)選使用粉狀材料，例如珍珠巖。用于低溫空氣分餾裝置的氮?dú)?氧氣分離的蒸餾塔系統(tǒng)和主換熱器及其它的冷裝置部件必須要由一個或多個冷箱包封。冷箱的外部尺寸典型地決定了在預(yù)制裝置的情況下包裝的運(yùn)輸尺寸。

“主換熱器”用于冷卻與源自蒸餾塔系統(tǒng)的回流進(jìn)行間接熱交換的進(jìn)給空氣(feedair)。所述主換熱器可以由一個單獨(dú)的或者多個并聯(lián)和/或串聯(lián)連接的換熱器部分形成，例如由一個或多個板式換熱器模塊形成。特別是用于蒸發(fā)或者偽蒸發(fā)單獨(dú)液體或者超臨界流體、而不會部分加熱和/或蒸發(fā)其它流體的分離型換熱器并不形成主換熱器的一部分。這樣的分離型換熱器例如可以通過用于在升高的壓力下蒸發(fā)或偽蒸發(fā)液體料流的次級冷凝器或者分離型換熱器來形成。除了主交換器，某些空氣分餾裝置例如包含用于蒸發(fā)或者偽蒸發(fā)以液體形式由進(jìn)給空氣的一部分形成的高壓空氣流來加壓的產(chǎn)品的次級冷凝器或者高壓交換器。

相對空間術(shù)語“頂部”、“底部”、“在…之上”、“在…之下”、“上方”、“下方”、“豎直”、“水平”等涉及在常規(guī)操作中裝置的空間排列。