專利名稱：熱交換器組合件和結(jié)合有該組合件的低溫蒸餾設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器組合件，一種結(jié)合有該熱交換器組合件的低溫蒸餾設(shè)備，以及一種使用該熱交換器組合件的低溫蒸餾方法。
背景技術(shù)：
為蒸餾空氣，將空氣冷卻到很低溫度。為限制和外界環(huán)境的熱交換，通過一種或多種絕熱材料(如珍珠巖，巖棉等)對(duì)每個(gè)塔和熱交換器進(jìn)行保溫，在該每個(gè)塔和熱交換器中源于空氣中氣體的流體發(fā)生各階段的分離/液化，由于機(jī)械原因這種絕熱材料容納在一般稱作冷箱(cold box)的大結(jié)構(gòu)中。
這些冷箱的尺寸大小取決于塔的數(shù)量，熱交換器的數(shù)量，也取決于塔和熱交換器的大小，取決于各個(gè)管路和其它附加低溫元件，取決于所有這些低溫元件彼此之間所需要的絕熱材料的距離以及容納絕熱材料的外部結(jié)構(gòu)。
許多情況下，對(duì)于這種空氣分離設(shè)備，出于質(zhì)量和控制的原因，有利地，在專門的工廠預(yù)制這些包括下述重要部件——即塔、所有或幾乎所有的附加低溫元件和低溫管路，也包括熱交換器——的結(jié)構(gòu)，同時(shí)盡可能限制這些“冷箱包裝”的構(gòu)型以適于在制造的地方和最終安裝的地方之間運(yùn)輸。
已知使用兩種不同的用于冷卻被送到空氣分離設(shè)備中的空氣的熱交換器主體。FR-A-2 846 077，US-A-4 555 256，EP-A-0 044 679和EP-A-0 042676中描述了一種用于在高壓下冷卻和加熱流體的第一熱交換器主體和一種用于在中壓下冷卻和加熱流體的第二熱交換器主體。
本發(fā)明適用于充分地限制容納有絕熱材料的外部結(jié)構(gòu)的尺寸而不管所考慮的分離類型和該分離單元的空氣處理能力，并且就冷箱包裝來說，適用于擴(kuò)大工廠-預(yù)制的分離設(shè)備的容量限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)熱交換器組合件，該組合件包括至少一個(gè)第一熱交換器主體和一個(gè)第二熱交換器主體，每個(gè)熱交換器主體為板式熱交換器類型并包括多個(gè)具有基本上相似輪廓的金屬板，這些金屬板沿著第一方向或長(zhǎng)度和第二方向或?qū)挾妊由?，沿著第三方向或厚度彼此間隔地、相互平行地設(shè)置；以及密封裝置，該密封裝置和上述板一起限定扁平通道，形成至少一個(gè)第一類型的通道和至少一個(gè)第二類型的通道，分配于每個(gè)通道的密封裝置形成(releasing)一個(gè)流體進(jìn)口和一個(gè)流體出口，第一熱交換器主體的一個(gè)進(jìn)口連接到一用于待冷卻流體的第一輸送管道(delivery line)，第一熱交換器主體的一個(gè)出口連接到一用于冷卻后的流體的第一集流管道(collecting line)，第一熱交換器主體的另一進(jìn)口連接到一用于待加熱流體的第一輸送管道，第一熱交換器主體的另一出口連接到一用于加熱后流體的第一集流管道，第二熱交換器主體的一個(gè)進(jìn)口連接到一用于待冷卻流體的輸送管道，第二熱交換器主體的一個(gè)出口連接到一用于冷卻后的流體的集流管道，第二熱交換器主體的另一進(jìn)口連接到一用于待加熱流體的輸送管道，第二熱交換器主體的另一出口連接到一用于加熱后流體的集流管道，其特征在于，由至少一個(gè)第一熱交換器主體的寬度和厚度限定的側(cè)面與由至少一個(gè)第二熱交換器主體的寬度和厚度限定的側(cè)面至少部分地相對(duì)配置，這兩側(cè)面由絕熱材料分隔開。
根據(jù)其它可選的方面-第二組熱交換器的至少一個(gè)熱交換器主體連接到一不與第一組熱交換器的任一個(gè)熱交換器主體相連接的流體輸送管道，并且可選地，第二組熱交換器的至少一個(gè)熱交換器主體連接到一不與第一組熱交換器的任一個(gè)熱交換器主體相連接的流體集流管道；
-第一熱交換器主體形成具有至少三個(gè)基本上成行排列的熱交換器主體的第一組熱交換器的一部分，第一組熱交換器的至少兩個(gè)第一熱交換器主體平行地至少連接到用于待冷卻流體的第一輸送管道、用于待加熱流體的第一輸送管道、用于加熱后流體的第一集流管道、用于冷卻后流體的第一集流管道，和/或，第二熱交換器主體形成具有至少三個(gè)基本上成行排列的熱交換器主體的第二組熱交換器的一部分，第二組熱交換器的至少兩個(gè)第二熱交換器主體平行連接到至少一個(gè)用于待冷卻流體的輸送管道、至少一個(gè)用于待加熱流體的輸送管道、至少一個(gè)用于冷卻后流體的集流管道以及至少連接到用于加熱后流體的集流管道；-第二熱交換器主體的一個(gè)進(jìn)口連接到用于待冷卻流體的第一輸送管道和/或用于待加熱流體的第一輸送管道；-第二熱交換器主體的一個(gè)進(jìn)口連接到不同于用于待冷卻流體的第一輸送管道的一個(gè)用于待冷卻流體的輸送管道和/或第二熱交換器主體的另一個(gè)進(jìn)口連接到不同于用于待加熱流體的第一輸送管道的一個(gè)用于待加熱流體的輸送管道；-該組合件包括與第二熱交換器主體的通道相連通的、用于將液體傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體的液體輸送管道，所述通道與位于待冷卻氣體的一個(gè)進(jìn)口附近的用于蒸發(fā)后液體的一個(gè)出口相連通；-(第一組熱交換器的)至少一個(gè)第一熱交換器主體只連接到至少一個(gè)氣體輸送管道和/或至少一個(gè)用于待冷卻液體的管道；-至少一個(gè)熱交換器主體設(shè)置在第一熱交換器主體和第二熱交換器主體的彼此相對(duì)設(shè)置的側(cè)面之間。
“成行排列(aligned)”的熱交換器主體沿縱向彼此并排設(shè)置。
術(shù)語“液體”包括偽液體(psuedo-liquids)，也就是在臨界壓力之上的液體。
“液體注入”意味著一種低溫液體注入到塔系統(tǒng)中，目的在于吸收熱量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于氣體混合物的低溫分離的設(shè)備，該設(shè)備包括洗提單元(stripping unit)、如權(quán)利要求1-8之一所述的組合件和塔系統(tǒng)、用于將氣體混合物傳送到上述洗提單元的裝置、用于將洗提后的氣體混合物傳送到熱交換器組合件以使該洗提后的氣體混合物至少在第一和第二組熱交換器的熱交換器主體之一中被冷卻到至少一個(gè)壓力的裝置、用于將至少一些在第一和第二熱交換器主體中的至少一個(gè)中冷卻的氣體混合物傳送到塔系統(tǒng)的裝置以及用于將來自塔系統(tǒng)的至少一種產(chǎn)品傳送到第一和第二熱交換器主體中的每一個(gè)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的其它可選的方面，該設(shè)備包括-用于將富含有氣體混合物的一種組分的、加壓的液體流傳送到(第二組熱交換器的)至少一個(gè)第二熱交換器主體的裝置，和用于將富含有氣體混合物的一種組分的氣體傳送到(第一組熱交換器的)一個(gè)第一熱交換器主體的裝置；-至少一個(gè)熱交換器主體，所述至少一個(gè)熱交換器主體構(gòu)成一過冷器，該過冷器放置于第一組熱交換器的熱交換器主體的下方，優(yōu)選地放置在第二組熱交換器的熱交換器主體的下方；-再沸器-冷凝器以及用于將一種源于塔系統(tǒng)中的待冷凝氣體和一種源于塔系統(tǒng)中的待蒸發(fā)液體送到其中的裝置，上述再沸器-冷凝器位于系統(tǒng)的任一個(gè)塔的外面、第二組熱交換器的熱交換器主體的上方，優(yōu)選地位于第一組熱交換器的熱交換器主體的上方。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于氣體混合物的低溫分離的設(shè)備，該設(shè)備包括洗提單元、包括至少一個(gè)第一熱交換器和一個(gè)第二熱交換器的組合件、塔系統(tǒng)、用于將該氣體混合物傳送到洗提單元的裝置、用于將洗提后的氣體混合物傳送到熱交換器組合件以使該洗提后的氣體混合物至少在第一和第二熱交換器主體之一中被冷卻到至少一個(gè)壓力的裝置、用于將至少一些在至少一個(gè)第一和第二熱交換器主體中冷卻的氣體混合物傳送到塔系統(tǒng)的裝置、用于將從塔系統(tǒng)中產(chǎn)生的至少一種產(chǎn)品傳送到第一和第二熱交換器主體中的每一個(gè)的裝置，其特征在于，第一熱交換器位于第二熱交換器上方，優(yōu)選地位于第二熱交換器的正上方。
根據(jù)本發(fā)明的一可選方面，該設(shè)備包括用于將源于塔系統(tǒng)中的一個(gè)塔的液體送到該液體在其中被蒸發(fā)的第二熱交換器的裝置，以及用于從第二熱交換器收集被蒸發(fā)的液體的裝置，并且沒有用于從第一熱交換器收集被蒸發(fā)的液體的裝置。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于在一種設(shè)備中對(duì)氣體混合物進(jìn)行低溫分離的方法，該設(shè)備包括洗提單元、如權(quán)利要求1-8之一所述的熱交換器組合件、以及塔系統(tǒng)，在該設(shè)備中，該氣體混合物被傳送到洗提單元，洗提后的氣體混合物被傳送到至少一個(gè)第一熱交換器主體以在其中被冷卻到至少一個(gè)壓力，洗提后的氣體混合物被傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體以在其中被冷卻到至少一個(gè)壓力，在第一熱交換器主體中冷卻的氣體混合物被傳送到塔系統(tǒng)，在第二熱交換器主體中冷卻的氣體混合物被傳送到塔系統(tǒng)，至少一種流體被從塔系統(tǒng)傳送到至少一個(gè)第一熱交換器主體，至少一種流體被從塔系統(tǒng)傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體，其特征在于，第一熱交換器主體(第一熱交換器主體中的至少一個(gè))包括循環(huán)流體，該循環(huán)流體中的至少一種處于高于閾值的壓力，第二熱交換器主體(第二熱交換器主體中的至少一個(gè))包括僅處于低于該閾值的壓力的循環(huán)流體。
至少一個(gè)第一熱交換器主體位于一個(gè)第二熱交換器主體的上方。優(yōu)選地，所有第一組熱交換器的熱交換器主體都位于所有第二組熱交換器的熱交換器主體的上方。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于在一種設(shè)備中對(duì)氣體混合物進(jìn)行低溫分離的方法，該設(shè)備包括洗提單元、如權(quán)利要求1-8之一所述的熱交換器組合件、以及塔系統(tǒng)，在該設(shè)備中，該氣體混合物被傳送到洗提單元，洗提后的氣體混合物被傳送到至少一個(gè)第一熱交換器主體以在其中被冷卻到至少一個(gè)壓力，洗提后的氣體混合物被傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體以在其中被冷卻到至少一個(gè)壓力，在第一熱交換器主體中冷卻的氣體混合物被傳送到塔系統(tǒng)，在第二熱交換器主體中冷卻的氣體混合物被傳送到塔系統(tǒng)，至少一種流體被從塔系統(tǒng)傳送到至少一個(gè)第一熱交換器主體以在其中被加熱，并且至少一種流體被從塔系統(tǒng)傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體以在其中被加熱，其特征在于，第一熱交換器主體(第一熱交換器主體中的至少一個(gè))僅包括被冷卻的循環(huán)氣體和/或至少一種循環(huán)液體，并且第二熱交換器主體(第二熱交換器主體中的至少一個(gè))包括至少一種循環(huán)流體，該循環(huán)流體源于塔系統(tǒng)，并在該第二熱交換器主體中蒸發(fā)。
至少一個(gè)第一熱交換器主體位于一個(gè)第二熱交換器主體的上方。優(yōu)選地，所有第一組熱交換器的熱交換器主體都位于所有第二組熱交換器的熱交換器主體的上方。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于在一種設(shè)備中對(duì)氣體混合物進(jìn)行低溫分離的方法，該設(shè)備包括洗提單元、包括一個(gè)第一熱交換器和一個(gè)第二熱交換器的熱交換器組合件、以及塔系統(tǒng)，其中，該氣體混合物被傳送到洗提單元，洗提后的氣體混合物被傳送到至少一個(gè)第一熱交換器主體以在其中被冷卻到至少一個(gè)壓力，洗提后的氣體混合物被傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體以在其中被冷卻到至少一個(gè)壓力，在第一熱交換器主體中冷卻的氣體混合物被傳送到塔系統(tǒng)，在第二熱交換器主體中冷卻的氣體混合物被傳送到塔系統(tǒng)，至少一種流體被從塔系統(tǒng)傳送到至少一個(gè)第一熱交換器主體，至少一種流體被從塔系統(tǒng)傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體，第一熱交換器主體(第一熱交換器主體中的至少一個(gè))包括循環(huán)流體，該循環(huán)流體中的至少一種處于一高于閾值的壓力，并且第二熱交換器主體(第二熱交換器主體中的至少一個(gè))包括全部處于低于該閾值的壓力的循環(huán)流體，其特征在于，第一熱交換器位于第二熱交換器的上方。
本發(fā)明的另一方面提供一種用于在一種設(shè)備中對(duì)氣體混合物進(jìn)行低溫分離的方法，該設(shè)備包括洗提單元、包括一個(gè)第一和一個(gè)第二熱交換器的熱交換器組合件、以及塔系統(tǒng)，其中，該氣體混合物被傳送到洗提單元，洗提后的氣體混合物被傳送到至少一個(gè)第一熱交換器主體以在其中被冷卻到至少一個(gè)壓力，洗提后的氣體混合物被傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體以在其中被冷卻到至少一個(gè)壓力，在第一熱交換器中冷卻的氣體混合物被傳送到塔系統(tǒng)，在第二熱交換器中冷卻的氣體混合物被傳送到塔系統(tǒng)，至少一種流體被從塔系統(tǒng)傳送到至少一個(gè)第一熱交換器以在其中被加熱，并且至少一種流體被從塔系統(tǒng)傳送到至少一個(gè)第二熱交換器以在其中被加熱，第一熱交換器(第一熱交換器中的至少一個(gè))只包括循環(huán)氣體(和/或至少一種在其中被冷卻的循環(huán)液體)，并且第二熱交換器(第二熱交換器中的至少一個(gè))包括至少一種從塔系統(tǒng)中流出的循環(huán)流體，該循環(huán)流體在該第二熱交換器中被蒸發(fā)，其特征在于，第一熱交換器位于第二熱交換器的上方。
根據(jù)其它可選的方面-氣體混合物是空氣或含有空氣的氣體或一種主要組分為氫和/或一氧化碳和/或甲烷和/或氮的氣體混合物；-該氣體混合物是空氣，塔系統(tǒng)包括熱連接在一起的至少一個(gè)中壓塔和一個(gè)低壓塔，并且液氧在至少一個(gè)笫二熱交換器主體中蒸發(fā)以形成氧氣，可選地，不在任一個(gè)第一熱交換器主體中蒸發(fā)；-液氧在至少一個(gè)第一熱交換器主體中被冷卻，可選地，不在任一個(gè)第二熱交換器主體內(nèi)冷卻；-盡管液體也可能在某些地方水平流動(dòng)，但在第一和/或第二熱交換器主體中液體流動(dòng)方向基本上是垂直的。
熱交換器占用的占地面積總體大于全套塔裝置。一個(gè)限制這個(gè)妨礙到“包裝”方式的面積的方法是將能被容納而不妨礙到蒸餾的熱交換器，典型地如氣體熱交換器，放置在那些不能被容納的熱交換器，典型地如液體或液體蒸發(fā)的熱交換器的上方。這樣，占地面積明顯減小。
如果包括塔和熱交換器的單包裝方式不可實(shí)施，疊置的熱交換器的獨(dú)立包裝可能有利。
不采用上述包裝概念而僅僅為了減小空氣或氣體如H2/CO的低溫分離單元的占地面積，也能采用這種方式。


參照?qǐng)D1-6詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1-3從不同角度示出根據(jù)本發(fā)明的組合件；
圖1示出該組合件的前部，圖2示出圖1被轉(zhuǎn)到一不同角度的組合件，圖3示出與圖1相同的組合件的后部；圖4更詳細(xì)地示出圖1中的組合件的下部的正視圖，圖5示出圖4的后部；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的結(jié)合體，該結(jié)合體由前述附圖示出的組合件結(jié)合在一空氣分離設(shè)備中而形成。
具體實(shí)施例方式
圖1-3示出根據(jù)本發(fā)明的熱交換器組合件，該熱交換器組合件包括兩組熱交換器1、2，第一組熱交換器1位于地面上至少10米或15米，第二組熱交換器2位于第一組熱交換器下面。
第一組熱交換器1放置在一不銹鋼框架3上，該框架的腿坐落在冷箱包裝的底部上，第二組熱交換器位于框架內(nèi)部或者第一組熱交換器下部，同時(shí)支承第一組熱交換器。如果由第一組熱交換器形成的熱交換器塊與由第二組熱交換器形成的熱交換器塊之間能夠更有效地進(jìn)行絕熱，則由第一組熱交換器形成的熱交換器塊也能放置在由第二組熱交換器形成的熱交換器塊上，這是因?yàn)榈谝唤M熱交換器的最冷部分與第二組熱交換器的最熱部分相對(duì)地設(shè)置，在工作時(shí)，其中一個(gè)在大約環(huán)境溫度，而另一個(gè)處于低溫。冷箱包裝填充有絕熱材料I。
兩個(gè)第一熱交換器主體5組成第一組熱交換器1的成行排列的熱交換器主體。這兩個(gè)基本上相同的熱交換器主體5是板式熱交換器類型，包括多個(gè)具有基本上相似輪廓的金屬板，這些金屬板沿著第一方向或長(zhǎng)度和第二方向或?qū)挾妊由欤刂谌较蚧蚝穸缺舜碎g隔地、相互平行地設(shè)置。密封裝置與上述板一起限定扁平通道，形成四種類型的通道，這些通道不沿?zé)峤粨Q器主體的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。對(duì)每種類型的通道，分配于每一個(gè)通道的密封裝置在該通道的兩端形成一個(gè)流體進(jìn)口和一個(gè)流體出口。在每一個(gè)第一熱交換器主體5的熱端的第一進(jìn)口E1連接到一用于待冷卻的中壓空氣的輸送管道D AIR MP，在每一個(gè)第一熱交換器主體的中間位置的第一出口S1連接到一用于冷卻后的中壓空氣的集流管道C AIR MP。在每一個(gè)第一熱交換器主體5的中間位置的第二進(jìn)口E2連接到一用于待加熱的廢氮的輸送管道DNR，在每一個(gè)第一熱交換器主體5的熱端的第二出口S2連接到一用于加熱后的廢氮的集流管道CNR。
由于第一組熱交換器1的每一個(gè)熱交換器主體5還具有過冷器的功能，特別是每一個(gè)熱交換器主體5的最冷部分，在每一個(gè)第一熱交換器主體5冷端的第三進(jìn)口E3連接到一用于待冷卻的液氧的輸送管道DOL，第一熱交換器主體的第三出口S3連接到一用于冷卻后的液氧的集流管道COL，在每一個(gè)第一熱交換器主體5冷端的第四進(jìn)口E4連接到一用于待冷卻的富氮液體的輸送管道DLL，第一熱交換器主體的第四出口S4連接到一用于冷卻后的富氮液體的集流管道CLL。
容易理解的是，第一組熱交換器的至少一個(gè)熱交換器主體能夠執(zhí)行過冷器的功能，因而使得該組合件更緊湊。事實(shí)上，在第一組熱交換器的熱交換器主體不執(zhí)行上述功能的情況，過冷器可由至少一個(gè)獨(dú)立的、優(yōu)選地放置在第一組熱交換器和第二組熱交換器之間的熱交換器構(gòu)成。對(duì)上述設(shè)備來說也可以不包括過冷器。
還應(yīng)該明白，第一組熱交換器的熱交換器不必相同，并且特別是，并不是都流過相同的流體。
四個(gè)第二熱交換器主體7組成具有成行排列的熱交換器主體的第二組熱交換器2，該第二組熱交換器由框架3支承在冷箱包裝的底部的略微上方。這四個(gè)基本相同的熱交換器主體7中的每一個(gè)都是板式熱交換器類型，包括多個(gè)具有基本上相似輪廓的金屬板，這些金屬板沿著第一方向或長(zhǎng)度和第二方向或?qū)挾妊由?，沿著第三方向或厚度彼此間隔地、相互平行地設(shè)置。密封裝置與上述板一起限定扁平通道，形成五種類型的、沿?zé)峤粨Q器主體整個(gè)長(zhǎng)度延伸的通道。對(duì)每種類型的通道，分配于每一個(gè)通道的密封裝置在其兩端形成一個(gè)流體進(jìn)口和一個(gè)流體出口。在每一個(gè)第二熱交換器主體7的熱端的一個(gè)第一進(jìn)口E1’連接到一用于將空氣冷卻到第一高壓的輸送管道D1 AIR HP，在每一個(gè)第二熱交換器主體7的冷端的第一出口S1’連接到一用于冷卻后的高壓空氣的集流管道C2 AIR HP。在每一個(gè)第二熱交換器主體7的熱端的第二進(jìn)口E2’連接到一用于將空氣冷卻到第二高壓的輸送管道D2 AIR HP，在每一個(gè)第二熱交換器主體的冷端的第二出口S2’連接到一用于冷卻后的高壓空氣的集流管道C1 AIR HP。在每一個(gè)第二熱交換器主體7的冷端的第三進(jìn)口E3’連接到一用于待加熱的廢氮的輸送管道DNR’，在每一個(gè)第二熱交換器主體7的熱端的第三出口S3’連接到一用于加熱后的廢氮的集流管道CNR’。
不像第一組熱交換器，第二組熱交換器的熱交換器主體7連接到一氮?dú)廨斔凸艿篮鸵灰貉豕艿?。在每一個(gè)第二熱交換器主體7冷端的第四進(jìn)口E4’連接到一用于待加熱的氮?dú)獾妮斔凸艿繢N，在每一個(gè)第二熱交換器主體7熱端的第四出口S4’連接到一用于加熱后的廢氮的集流管道CN。在每一個(gè)第二熱交換器主體7冷端的第五進(jìn)口E5’連接到一用于待蒸發(fā)的液氧的輸送管道DOL，在每一個(gè)第二熱交換器主體7熱端的第五出口S5’連接到一用于蒸發(fā)后的氧的集流管道COG。
還應(yīng)明白，第二組熱交換器的熱交換器主體不必相同，特別是，不是都流過相同的流體。
第一組熱交換器的熱交換器主體和第二組熱交換器的熱交換器主體之間的兩個(gè)主要區(qū)別在于第一，任一待蒸發(fā)的流體被送到至少一個(gè)，優(yōu)選地是所有的第二組熱交換器的熱交換器主體。這樣，第一組熱交換器的熱交換器主體包括至少一種類型的用于將液氧蒸發(fā)例如到幾個(gè)壓力的通道。它們也可以包括用于蒸發(fā)液氮的通道。
第二，在高于給定閾值的壓力下待冷卻或加熱的任一流體被送到第二組熱交換器中。該第二組熱交換器明顯也能接收較低壓力的流體，但這些熱交換器主體旨在供高壓下使用。該閾值可以是30bar abs、20bar abs或15bar abs。
對(duì)于第一組熱交換器1和第二組熱交換器2，熱交換器主體5和7以及它們的分配和集流管道必須通過珍珠巖或巖棉I保溫。每組熱交換器可放置在只包括熱交換器和至少一些集流、輸送管道的單個(gè)冷箱4中，或者兩組熱交換器可放置在共同的、只包括熱交換器主體和它們的集流、輸送管道的冷箱中，或者兩組熱交換器可連同空氣分離塔系統(tǒng)放置在共同的冷箱中。
圖4和圖5更詳細(xì)地示出組合件的下部。
如EP-A-1 230 522中描述的，一種用于在低壓氧的情況下蒸發(fā)中壓氮的雙空氣分離塔(double air separation column)的再沸器-冷凝器可布置在塔外面。這種情況下，上述再沸器-冷凝器可以像兩組熱交換器1和2那樣放置在同一冷箱4中位于第一組熱交換器1的上方或者位于兩組熱交換器之間。以這種方式，由同一制造廠家提供的所有元件(熱交換器、再沸器-冷凝器)放置在單個(gè)包裝內(nèi)，該包裝可直接被提供到安裝地。可以理解的是，每一元件(上部熱交換器、底部熱交換器和，可選的，再沸器)都能在一個(gè)獨(dú)立的冷箱內(nèi)被隔熱，或者這些元件中的幾個(gè)可放置在共同的冷箱內(nèi)。
如前述附圖示出的組合件適用于結(jié)合到如附圖6所示的低溫蒸餾空氣分離設(shè)備中。這里，熱交換器組合件示為包括第一組熱交換器1和第二組熱交換器2的單個(gè)元件12。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的空氣分離設(shè)備，特別地，如前面所述的熱交換器組合件結(jié)合在使用雙塔的低溫蒸餾空氣分離設(shè)備中。應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于這種雙塔設(shè)備，而是可應(yīng)用于單塔設(shè)備、三塔設(shè)備和使用其它類型塔如氬氣塔或混合物塔的設(shè)備。
圖6只是示意性的，特別地，沒有準(zhǔn)確示出示為兩個(gè)熱交換器塊的組合件1和2中的流體進(jìn)口和出口。部分1包括至少一個(gè)熱交換器主體，部分2包括至少一個(gè)熱交換器主體。對(duì)于該實(shí)施例，應(yīng)考慮到每一部分包括一系列的基本上相同的熱交換器主體。
待分離的空氣在一主壓縮機(jī)MAC中被壓縮到中壓以形成中壓空氣AIR MP。該空氣剩余部分的壓力先在增壓壓縮機(jī)S1中被增壓到一第一高壓以形成高壓流1 AIR HP，并且該空氣剩余部分的壓力在增壓壓縮機(jī)S2中被增壓到一第二高壓以形成流2 AIR HP。中壓流AIR MP被送到熱交換器組合件的位于地面上至少幾十米的部分1中，而高壓流1 AIR HP和2AIR HP被送到位于地面上至少1米的下部部分2中。中壓空氣流的一部分可被送到下部部分2中。
中壓空氣在第一組熱交換器1的熱交換器主體中被冷卻到一中間點(diǎn)，然后被送到雙空氣分離塔的中壓塔MP的腔室中。
應(yīng)該理解，為了簡(jiǎn)化附圖沒有示出用于吸熱的裝置。所述用于吸熱的裝置可以是一個(gè)向空氣分離塔排入的中壓空氣渦輪或氮?dú)鉁u輪，當(dāng)需要時(shí)通過液體注入來補(bǔ)充。
高壓空氣在第二組熱交換器的熱交換器主體中被液化，然后被送到雙塔的一個(gè)或所有塔中。
液氧從低壓塔的腔室中流出，被分成兩股流。一部分OL被送到第一組熱交換器的熱交換器主體的最冷部分中以在被送到儲(chǔ)存器S之前被過冷。其余部分被抽吸以形成在至少20bar abs或至少30bar abs壓力下的流OLP。該流OLP在第二組熱交換器的熱交換器主體中蒸發(fā)以產(chǎn)生流OG。
中壓氮?dú)釴在中壓塔的頂部流出，被送到第二組熱交換器的熱交換器主體中，在該熱交換器主體中被加熱以形成產(chǎn)品N。
在低壓塔的頂部流出的氮被分成兩股流，一部分NR被送到第一組熱交換器1中，而剩余部分NR’被送到第二組熱交換器2中。這兩股流被加熱，然后被送去回收利用或排進(jìn)大氣。
中壓富氮液體流LL在第一組熱交換器1的熱交換器主體中的最冷部分中過冷，然后被送到低壓塔的頂部以用作回流。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器組合件，包括至少一個(gè)第一熱交換器主體和一個(gè)第二熱交換器主體(5，7)，每一個(gè)熱交換器主體是板式熱交換器類型并包括多個(gè)具有基本上相似輪廓的金屬板，這些金屬板沿著第一方向或長(zhǎng)度和第二方向或?qū)挾妊由?，沿著第三方向或厚度彼此間隔地、相互平行地設(shè)置；以及密封裝置，該密封裝置與所述板一起限定扁平通道，形成至少一個(gè)第一類型的通道和至少一個(gè)第二類型的通道，分配于每一個(gè)通道的密封裝置形成一個(gè)流體進(jìn)口和一個(gè)流體出口，第一熱交換器主體的一個(gè)進(jìn)口(E1)連接到一用于待冷卻流體的第一輸送管道(D AIR MP)，第一熱交換器主體的一個(gè)出口(S1)連接到一用于冷卻后的流體的第一集流管道(C AIRMP)，第一熱交換器主體的另一進(jìn)口連接到一用于待加熱流體的第一輸送管道(DNR)，第一熱交換器主體的另一出口連接到一用于加熱后流體的第一集流管道(CNR)，第二熱交換器主體的一個(gè)進(jìn)口連接到一用于待冷卻流體的輸送管道(D1 AIR HP，D2 AIR HP)，第二熱交換器主體的一個(gè)出口連接到一用于冷卻后的流體的集流管道(C1 AIR HP，C2 AIR HP)，第二熱交換器主體的另一進(jìn)口連接到一用于待加熱流體的輸送管道(DNR’)，第二熱交換器主體的另一出口連接到一用于加熱后流體的集流管道(CNR’)，其特征在于，由至少一個(gè)第一熱交換器主體的寬度和厚度限定的側(cè)面與由至少一個(gè)第二熱交換器主體的寬度和厚度限定的側(cè)面至少部分地相對(duì)配置，這兩側(cè)面由絕熱材料(I)分隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合件，其特征在于，第二組熱交換器中的至少一個(gè)熱交換器主體(7)連接到不與第一組熱交換器中的任一個(gè)熱交換器主體相連接的至少一個(gè)流體輸送管道(D1 AIR HP，D2 AIR HP)，可選地，第二組熱交換器的至少一個(gè)熱交換器主體連接到不與第一組熱交換器中的任一個(gè)熱交換器主體相連接的流體集流管道(C1 AIR HP，C2 AIRHP)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合件，其特征在于，第一熱交換器主體(5)構(gòu)成具有至少三個(gè)基本上成行排列的熱交換器主體的第一組熱交換器(1)的一部分，第一組熱交換器的至少兩個(gè)第一熱交換器主體平行地至少連接到用于待冷卻流體的第一輸送管道、用于待加熱流體的第一輸送管道、用于加熱后流體的第一集流管道、以及用于冷卻后流體的第一集流管道，和/或第二熱交換器主體(7)構(gòu)成具有至少三個(gè)基本上成行排列的熱交換器主體的第二組熱交換器(2)的一部分，第二組熱交換器的至少兩個(gè)第二熱交換器主體平行地連接到至少一個(gè)用于待冷卻流體的輸送管道、至少一個(gè)用于待加熱流體的輸送管道、至少一個(gè)用于冷卻后流體的集流管道以及至少連接到用于加熱后流體的集流管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的組合件，其特征在于，至少一個(gè)第二熱交換器主體(7)的一個(gè)進(jìn)口連接到用于待冷卻流體的第一輸送管道，和/或用于待加熱流體的第一輸送管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的組合件，其特征在于，至少一個(gè)第二熱交換器主體(7)的一個(gè)進(jìn)口連接到不同于用于待冷卻流體的第一輸送管道的一個(gè)用于待冷卻流體的輸送管道，和/或第二熱交換器主體的另一個(gè)進(jìn)口連接到不同于用于待加熱流體的第一輸送管道的一個(gè)用于待加熱流體的輸送管道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的組合件，其特征在于，所述組合件包括與第二熱交換器主體的通道相連通的、用于將液體傳送到至少一個(gè)第二熱交換器主體(7)的液體輸送管道，所述通道與位于待冷卻氣體的一個(gè)進(jìn)口附近的用于蒸發(fā)后液體的一個(gè)出口相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的組合件，其特征在于，(第一組熱交換器的)至少一個(gè)第一熱交換器主體(5)只連接到至少一個(gè)氣體輸送管道和/或至少一個(gè)用于待冷卻液體的管道。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的組合件，其特征在于，包括至少一個(gè)設(shè)置在第一熱交換器主體和第二熱交換器主體的彼此相對(duì)設(shè)置的側(cè)面之間的熱交換器主體。
9.一種用于氣體混合物的低溫分離設(shè)備，該設(shè)備包括洗提單元、如權(quán)利要求1至8之一所述的組合件、塔系統(tǒng)、用于將氣體混合物傳送到洗提單元的裝置、用于將洗提后的氣體混合物傳送到熱交換器組合件以使該洗提后的氣體混合物至少在第一和第二熱交換器主體(5，7)之一中被冷卻到至少一個(gè)壓力的裝置、用于將至少一些在第一和第二熱交換器主體(5，7)中的至少一個(gè)中冷卻的氣體混合物傳送到塔系統(tǒng)的裝置、用于將從塔系統(tǒng)中產(chǎn)生的至少一種產(chǎn)品傳送到第一組熱交換器和第二組熱交換器的熱交換器主體中的每一個(gè)中的裝置(DNR，DNR’)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低溫分離設(shè)備，其特征在于，包括用于將加壓的、富含氣體混合物的一種組分的液體流傳送到(第二組熱交換器(2)的)至少一個(gè)第二熱交換器主體(7)的裝置，以及用于將一種富含氣體混合物的一種組分的氣體傳送到(第一組熱交換器(1)的)至少一個(gè)第一熱交換器主體(5)中的裝置。
全文摘要
熱交換器組合件，包括至少一個(gè)第一熱交換器主體和一個(gè)第二熱交換器主體(5，7)，每一個(gè)熱交換器主體是板式熱交換器類型并包括多個(gè)具有基本上相似輪廓的金屬板，這些金屬板沿著第一方向或長(zhǎng)度和第二方向或?qū)挾妊由欤刂谌较蚧蚝穸缺舜碎g隔地、相互平行地設(shè)置；以及密封裝置，該密封裝置與上述板一起限定扁平通道，形成至少一個(gè)第一類型的通道和至少一個(gè)第二類型的通道，分配于每一個(gè)通道的密封裝置形成一個(gè)流體進(jìn)口和一個(gè)流體出口，其特征在于，由至少一個(gè)第一熱交換器主體的寬度和厚度限定的側(cè)面與由至少一個(gè)第二熱交換器主體的寬度和厚度限定的側(cè)面至少部分地相對(duì)配置，這兩側(cè)面由絕熱材料(I)分隔開。
文檔編號(hào)F25J3/00GK101095022SQ200580045642
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者P·卡瓦涅, A·吉亞爾, P·勒博, D·古爾丹, M·瓦格納, F·茹達(dá)斯, J-M·佩龍, B·索尼耶, D·阿弗魯, I·瑙德, I·萊沃 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司, 諾爾東低溫技術(shù)公司