专利名称：移动式空气分离设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及空气分离设备或者空分设备(ASP)，尤其涉及能够根据需要运送到不同地点并且在现场组装且使用的移动式空气分离设备。
背景技术：
空气分离设备是指利用 空气中各组分的物理性质的不同而采用低温液化、吸附、膜分离等各种方法从空气中分离出氧气和氮气以及可能还有氦气、氩气等稀有气体的设备。典型的空气分离设备是利用低温精馏原理分离空气的设备，这种设备通常包括由中压塔和低压塔构成的低温精馏塔，在该低温精馏塔中可以产生低温的液氧或液氮。这种塔式空气分离设备通常具有非常大的体积并且需要很大的占地面积。例如，一个精馏塔可能具有高达数米的宽度以及数十米的高度。因此，这种大型空气分离设备通常固定设置在专门的工厂中。对于不便到达的偏远地区或者短时间内需要大量氧或氮产品的场合而言，能够在现场直接进行空气分离并由此在现场持续供应氧或氮等产品将是有利的。为此，已经出现了移动式空气分离设备，例如移动式制氮车，以便满足位于例如沙漠或海洋平台等偏远地区的用户的连续用气需求。然而，由于空气分离设备本身的技术限制，已有的移动式空气分离设备生产能力非常有限，通常难以达到工业级别的产量要求。特别地，在常规低温精馏型空气分离设备中，为了保证低温环境并且由此确保其中的装置和管道的正常运行，低温精馏塔的外周一般设置有绝热外套，也称为“冷箱”。通常，低温精馏塔的冷箱是通过围绕该精馏塔松散地填充珠光砂颗粒形成的。尽管珠光砂具有良好的隔热性能，但要实现恰当的隔热保冷，经常需要围绕精馏塔填充厚达一米的珠光砂。然而，在整个精馏塔的尺寸确定的情况下，冷箱的厚度越大，精馏塔中用于生产液氧或液氮的空间就越小，从而限制了设备的生产能力。另外，这种通过填充珠光砂形成的冷箱在检修时需要将珠光砂全部卸出。这种卸出作业难度高且风险大。
实用新型内容本实用新型旨在解决上述问题，并且提供一种具有工业级别的生产能力的移动式空气分离设备。具体地说，本发明提供了一种移动式空气分离设备，该移动式空气分离设备包括暖端卡车和低温卡车，该暖端卡车上装载有彼此流体连接的空气压缩机单元和空气纯化单元，该低温卡车上装载有彼此流体连接的换热器单元以及低温精馏单元，该暖端卡车上的空气纯化单元能与该低温卡车上的换热器单元在现场流体连接以形成空气分离系统，其特征在于，该低温精馏单元的外周包围有相互重叠的多个珠光砂板层。这种空气分离设备可以方便地运送到期望的地点，并且能在很短的时间例如不到一周的时间内组装并投入运行。
下面将参照附图详细说明本实用新型的优选实施例，在附图中图I示出由本实用新型的移动式空气分离设备构成的空气分离系统的示意图；图2示出根据本实用新型优选实施例的空气分离设备的部件示意图；图3示出本实用新型的空气分离设备的冷箱的细部结构；以及图4为低温卡车的局部视图，其中示出垂直度调节装置。
具体实施方式图I中示出可以由本实用新型的移动式空气分离设备形成的空气分离系统的示意图，该空气分离系统为低温精馏型空气分离系统。如图中所示出的，在运行中，原料空气首先进入空气压缩机单元110例如主压缩机内，并在该压缩机单元中被压缩形成加压空气。随后，该加压空气通过管道111、121到达空气纯化单元120，以便除去杂质例如水分和二氧化碳。接下来，已净化的加压空气经由管道122流到换热器单元220的热端。通过换热器单元220的热交换作用，所述已净化的加压空气被冷却到其露点，并以气态形式从该换热器单元220的冷端经由管道221流入低温精馏塔单元210的底部。在低温精馏塔单元210中，处于低温的空气在精馏后转变成液氧和液氮。例如，对于如图所示的双塔型精馏塔单元来说，在中压塔的底部形成液氧，该液氧通过管道211输出到换热器单元220的冷端，复热后成为供给用户的氧气产品。参见图2并结合图1，作为移动式空气分离设备，上述空气分离系统中的空气压缩机单元110和空气纯化单元120装载在暖端卡车100上(在图I中由左侧的虚线框示意性示出)，而换热器单元220和低温精馏塔单元210则装载在低温卡车200上(在图I中由右侧的虚线框示意性示出)。从而，这些用于空气分离的单元可以被方便地运输到任何期望的地点，并且可以在现场通过管道111、121、122、221、211顺次连接以便形成低温精馏型空气分离系统。在此，应当指出，所述管道可以为柔性管道。回到图1，根据本实用新型的一个主要特征，低温精馏塔单元210的冷箱2111由围绕精馏塔设置的多个板层构成，所述板层由珠光砂(膨胀珍珠岩)材料制成并且布置成相互重叠，如图3所示。这样，与通过松散地填充珠光砂颗粒形成的已知冷箱相比，在提供同样的隔热能力的情况下，冷箱的厚度可以减少将近三分之一。从而，对于同样尺寸和/或重量的精馏塔而言，本实用新型的冷箱使得精馏塔中可用于进行空气分离的空间更大，由此提高了空气分离设备的生产力，使得实现工业级别的生产能力成为可能；或者，对于同样的生产力而言，这种冷箱可以减小空气分离设备的尺寸和/或重量，由此降低了运输成本。本实用新型的移动式空气分离设备的另一特征在于不需要公共设施的供应，尤其是不需要来自公共电网的高压电以及来自公共水网的冷却水。为此，优选该空气分离设备的主压缩机为柴油压缩机，这样，通过使用可随空气分离设备一起运输的柴油作为动力，避免了对公共电的依赖。另外，空气压缩机单元优选包括多级压缩机，这样，可以对原料空气进行逐级式地绝热压缩，由此可以省略常规压缩方式所必须的中间冷却器，进而避免了冷却水的使用。仍参见图1，优选地，本实用新型的移动式空气分离设备还包括流体地连接在空气压缩机单元110和空气纯化单元120之间的附加换热器单元130。如图所示，该附加换热器单元130在其热端与来自空气压缩机单元110的管道111连接，以便接纳已压缩的原料空气并预冷却该原料空气；在其冷端，该附加换热器单元130通过管道121连接到空气纯化单元120，以将预冷却的空气送入该单元120进行纯化。有利地，该附加换热器单元130包括板翅式换热器，该板翅式换热器流体连接在空气压缩机单元与空气纯化单元之间，这种板翅式换热器集合了压缩机后冷却器以及再生换热器的功能，由此完全避免了对冷却水的需求。有利地，为了方便运输，该移动式空气分离设备的低温精馏塔单元210在移动运输过程中可以平放在低温卡车200上。在这种情况下，如图2所示，优选使低温精馏塔单元210的底部通过铰接点250与低温卡车200的车体铰接连接，以便有利于在现场组装时升起成竖立状态。可以理解，对于低温精馏塔来说，精馏塔的垂直度会影响从该塔获得的液氧和/或液氮的纯净度。因此，本实用新型的移动式空气分离设备优选包括用于调节精馏塔的垂直度的垂直度调节装置。如图4所示(其中低温精馏塔单元210已经处于竖立状态)，该垂直度调节装置包括设置在低温卡车两侧(图中仅一侧可见)的支腿(支架，托座)230，所述支腿230可以在设备的移动运输过程中收回一例如收回到低温卡车的车体底侧，并且在现场组装时伸出以便支承低温卡车200以及其上装载的低温精馏塔单元210。所述支腿230的 高度(长度)可以调节，以便于调节低温卡车200的垂直状态，从而实现对低温精馏塔单元210的垂直度的调节。
权利要求1.一种移动式空气分离设备，包括暖端卡车和低温卡车，该暖端卡车上装载有彼此流体连接的空气压缩机単元和空气纯化単元，该低温卡车上装载有彼此流体连接的换热器单元以及低温精懼单元，该暧端卡车上的空气纯化单元与该低温卡车上的换热器单元在现场流体连接以形成空气分离系统，其特征在于，该低温精馏单元的外周包围有相互重叠的多个珠光砂板层。
2.根据权利要求I所述的移动式空气分离设备，其特征在于，所述压缩机単元包括使用柴油机的多级压缩机。
3.根据权利要求I所述的移动式空气分离设备，其特征在于，还包括板翅式换热器单元，该板翅式换热器単元流体连接在所述空气压缩机単元与所述空气纯化单元之间。
4.根据权利要求I所述的移动式空气分离设备，其特征在于，所述低温卡车还包括设置在该低温卡车两侧的垂直度调节装置，该垂直度调节装置包括可收回并且高度可调节的支腿。·
专利摘要本实用新型公开了一种移动式空气分离设备，该设备包括暖端卡车和低温卡车，该暖端卡车上装载有彼此流体连接的空气压缩机单元和空气纯化单元，该低温卡车上装载有彼此流体连接的换热器单元以及低温精馏单元，该暖端卡车上的空气纯化单元能与该低温卡车上的换热器单元在现场流体连接以形成空气分离系统，其特征在于，该低温精馏单元的外周包围有相互重叠的多个珠光砂板层。这种空气分离设备具有工业级的生产能力，并且能在很短的时间内组装并投入应用。
文档编号F25J3/04GK202420114SQ20112047989
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者N·富瓦里安, P·麦利诺, R·库尔茨 申请人:液化空气(杭州)有限公司