专利名称：蒸馏设备及其输送方法
技术领域：
本发明涉及一种与隔热结构或容器相结合的蒸馏塔。本发明主要涉及大型蒸馏塔，例如具有约3.5米(大约11英尺)或更大直径的塔，并且本发明具有低温蒸馏塔的特定用途。然而，本发明还可与其它分离塔例如烃气分离塔一起使用。
目前，来自空气分离设备的氧的最高产量为大约3500公吨/天(大约3860短吨/天)。在未来几年内，据信对能够以大大高于3500公吨/天(3860短吨/天)的产量生产氧的设备将存在需求。一种满足这种需求的方式为平行地提供多个常规制氧设备。然而，另一种方式则为使用具有更大直径，例如直径为约6米(大约20英尺)的塔。
低温空气蒸馏塔的最大尺寸受到多种因素的限制。其中一种因素是通过公路输送最终的塔的能力。
按照惯例，较小的低温空气蒸馏塔，例如那些直径为3米(10英尺)或更小的塔通常在隔热结构或“冷箱”内进行运输。该组合装置通常在具有低载重平台的卡车的背部上通过公路水平运输。这种塔通常在专门设计的“输送鞍座”结构上进行输送，隔热结构在所述塔周围适当位置处。这种布置的一个优点在于所述塔被送至指定地点，同时隔热结构连同冷箱内的必要的管路一起已处于适当的位置。该塔和隔热结构的组合件在现场被简单地吊升至适当位置。隔热材料，通常为珍珠岩，被加入所述塔和隔热结构内壁之间的空隙中，并且冷箱内的管路随后被连接到设备剩余部分的管路上。
运输常规的在隔热结构内的蒸馏塔的一个优点在于可以最大程度地控制该结构的质量。几乎在任何地方都可需要有低温空气分离单元。绝大多数地方具有空气污染物例如尘埃和/或油脂，并且在一些地方，这些污染物将包括腐蚀性污染物，例如，盐(若地点靠近大海)或沙子(若地点在沙漠中)。输送在隔热结构内的完全组装好的塔意味着所述塔的内部部件不暴露在现场各种空气污染物中。
输送鞍座必须受到形成了部分隔热结构的运输横杆的支承。这就是常规支承装置的缺点，这是由于鞍座和横杆占据了隔热结构内的空间并且使其难于使管路延伸至冷箱的一个端面(例如输送过程中的下端面)。另一个缺点在于鞍座在蒸馏塔的壁部中施加足够大的局部应力，使得常常有必要增厚鞍座附近区域内的蒸馏塔壁部。
大型塔，例如直径为约3.5米(约11英尺)或更大的塔不能使用常规的支承装置通过公路与隔热结构组合在一起进行输送。直径为约6米(约20英尺)的塔是能够完全组装好通过公路进行输送的直径最大的塔，但是目前，它不能在其隔热结构内进行输送。这是由于设置在冷箱内的鞍座和运输横杆会使得塔和所述冷箱的组合件太高，即便是设置在其一侧也是如此，以致于不能输送通过几乎是最高的桥梁。因此，常规的提议是或是以组装好的塔(不带冷箱)的形式，或是以塔部件的形式，将大型塔输送至指定位置。然后，该塔在现场可进行架设，并且隔热结构被架设在所述塔周围。然而，这样是不太方便的并且在以部段的方式输送所述塔时，大型塔的内部部件存在受到空气污染物污染和/或损坏的风险。因此，需要一种将大型塔输送至指定位置使得该风险降低的新的且方便的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种与隔热结构相结合的蒸馏塔，所述塔在所述结构内受到来自所述结构的内角的支承。所述塔可以是烃蒸馏塔，但是在优选实施例中，所述塔是低温空气蒸馏塔。
在隔热结构内由来自所述结构的内角支承塔的一个优点在于对于具有给定尺寸的隔热结构来说，如果使用常规的(不可拆卸的)鞍座和运输横杆支承所述塔，那么较大的塔有可能通过公路进行运输。以这种方式，大型塔可在受控环境中进行组装，由此降低了内部部件受到污染的风险。因此，本发明适用于直径至少为3.5米(11英尺)的大型塔，且特别适用于直径为约5米(约16英尺)或约6米(约20英尺)的塔。
本发明的塔通常受到设置在隔热结构每个角和所述塔的外壁之间的多组径向支架的支承。所述径向支架通常由具有低导热性从而热漏泄较少的材料制成。适用的材料包括不锈钢。
设置在隔热结构每个角和所述塔之间的径向支架具有优于鞍座的优点，这是由于一旦所述塔在现场被架设好后，所述径向支架适于被用作震动性或盘绕(seismic or wind)的支架，而所述鞍座在所述塔进行输送时仅适于垂直或近乎垂直地装载。此外，在所述隔热结构内存在更多的空间使得有可能沿所述隔热结构的下端面延伸管路。
径向支架的组数取决于所述塔的全长。虽然可以使用更多组径向支架以减小所述塔中的弯曲应力，但是典型地使用两组径向支架。
径向支架的使用在蒸馏塔的壁部中施加了很大的局部应力。所述支架与塔壁间的接触点可通过增大在这些点的区域中的壁的厚度而得到加固。然而在优选实施例中，可使用内部加固结构或“支柱”。所述支柱可由管路或者由例如具有带有沟槽的成角度的T或I形截面的结构部分形成。由于不希望在现场打开所述塔以除去支柱结构，因此所述塔在使用时，这些支柱结构通常将被留在所述塔内。因此，所述支柱结构优选由适于在使用过程中暴露于所述塔内的条件下的材料制成。对于低温蒸馏塔来说，所述支柱典型地由与所述塔相同的材料制成。常常从铝(或铝合金)、不锈钢(各种等级)、9％的镍钢或任何其它适用于低温温度的材料中选择所述材料。
内部支柱的使用意味着所述塔壁的厚度常常小于在运送过程中和在现场架设所述塔的过程中，例如在没有内部加固结构的条件下，从水平位置吊升至垂直位置，支承所述塔所要求的厚度。所述塔壁的厚度是操作压力、设计规范、结构材料直径的函数。这些因子随设备不同而变化，本领域的技术人员易于理解。
根据本发明的第二方面，提供了一种塔与隔热结构相结合进行输送的方法，所述方法包括由所述结构的内角在所述结构内支承所述塔，并输送所述组合件。所述组合件可具有上述的任何或所有特征。
下面，结合附图并仅通过实例的方式对本发明的优选实施方式进行描述。其中，
图1是与隔热结构相结合的直径不超过3米(10英尺)的常规蒸馏塔的径向截面的视图；图2是图1所示塔与隔热结构的组合件的部分轴向截面的视图；图3是根据本发明的与隔热结构相结合的蒸馏塔的径向截面的视图；图4是图3所示塔与隔热结构的组合件的部分轴向截面的视图5是根据本发明的包括第一内部加固结构的塔的径向截面的视图；图6是根据本发明的包括第二内部加固结构的塔的径向截面的视图；和图7是根据本发明的包括第三内部加固结构的塔的径向截面的视图。
参见图1和2，直径不超过3米(10英尺)的常规低温空气蒸馏塔2位于隔热结构或“冷箱”4内。塔2在输送鞍座6和运输横杆8上受到支承，所述输送鞍座6和运输横杆8占据空间并使得难于将管路(未示出)延伸至冷箱4的下表面。在图2中，塔2受到两个鞍座6的支承。每个鞍座6分别距离塔2的最近端部为所述塔2总长的约20％，以便减小所述塔2内的弯曲应力。鞍座6在蒸馏塔的壁部中施加足够大的局部应力，使得常常有必要增加与鞍座相接触的蒸馏塔壁部的厚度。
参见图3和4，直径至少为3.5米(11英尺)，例如直径为约5米(16英尺)或约6米(20英尺)的低温蒸馏塔32位于冷箱34内。塔32受到设置在冷箱34框架的角构件38之间的径向支架36的支承。按照这种方式使用径向支架允许直径大于常规直径的塔在给定尺寸的冷箱内进行输送。此外，在冷箱34的下表面和塔32之间存在放置管路(未示出)的空间。
径向支架通常在蒸馏塔中施加相当大的局部应力，使得有必要或是局部地增加塔壁的厚度，和/或使用内部加固结构或“支柱”以对抗负载。图5-7示出了合适的内部加固结构的三种布置方式。在每种布置中，支柱通常由管状构件或结构部分(例如沟槽、角材和T形或I形横杆)制成。图5中的塔52受到内部径向支架54的支承。图6中的塔62受到呈正方形布置的内部支架64的支承。图7中的塔72受到围绕塔壁的内表面布置的内部支架74的支承。
尽管已特别结合空气分离工艺中的氧气生产对本发明进行了描述，但是应该理解本发明可适用于采用低温分离工艺进行的任何气体的生产，或者当然适用于气态烃的混合物的蒸馏。
在本说明书中，在用于实施一项功能的装置的范围内的术语“装置”指的是至少一种适于和/或被构造用以实施该项功能的装置。
应该意识到，本发明不限于以上结合优选实施例所述的细节，在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神或范围的条件下可作出多种变型和改变。
权利要求
1.一种与隔热结构相结合的蒸馏塔，所述塔在所述结构内受到来自所述结构的内角的支承。
2.根据权利要求1所述的组合件，其中所述塔的直径为至少3.5米(11英尺)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合件，其中所述塔的直径为约5米(16英尺)或约6米(20英尺)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合件，其中所述塔受到设置在隔热结构每个角和所述塔的外壁之间的径向支架的支承。
5.根据权利要求4所述的组合件，其中所述塔受到沿所述塔的长度设置的至少两组径向支架的支承。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的组合件，其中所述塔包括内部加固结构，用以分散由径向支架施加在所述塔的壁部上的局部应力。
7.根据权利要求6所述的组合件，其中所述内部加固结构在蒸馏过程中保持在所述塔中。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的组合件，其中所述塔壁的厚度小于在运送过程中和在现场架设所述塔的过程中，在没有内部加固结构的条件下，支承所述塔所要求的厚度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组合件，其中所述塔是低温空气蒸馏塔。
10.一种大体上如前结合图3-7所述的组合件。
11.一种塔与隔热结构相结合进行输送的方法，所述方法包括在所述结构内由所述结构的内角支承所述塔，并输送所述组合件。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述组合件如权利要求2-9中任一项所限定的一样。
13.一种大体上如前结合图3-7所述的方法。
全文摘要
一种适用于空气的低温蒸馏或烃气的热蒸馏的蒸馏塔(2)在所述隔热结构(4)内受到来自所述结构的内角的支承。常规的蒸馏塔可在隔热结构内受到鞍座和运输横杆的支承。然而，这些支承装置存在缺点例如在输送过程中在所述塔上存在较大的应力。本发明克服了这些缺点，并且特别适用于直径至少为3.5米(11英尺)的塔。
文档编号F25J3/04GK1751163SQ200480004392
公开日2006年3月22日 申请日期2004年2月12日 优先权日2003年2月18日
发明者S·J·吉布邦 申请人:气体产品与化学公司