专利名称：利用低温蒸馏的空气分离设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过低温蒸馏分离空气、特别用于生产氮的设备。
背景技术：
在US-A-5899093中描述的氮发生器包括交换管路和蒸馏塔，待蒸馏 的空气在该交换管路中冷却，空气在该蒸馏塔中被分离成塔顶部的富氮流 和塔底部的富氧流。为了提供回流，富氮流的一部分被传送到蒸发器-冷凝 器中，在这里它通过与富氧流进行热交换而冷凝。或者，氮可以在分馏塔 中冷凝。在分馏塔中部分蒸发的富液被传送到分相器中且在该分相器中形 成的液体又流到分馏塔中。本发明的目的是去除冷凝器-蒸发器，所述冷凝 器-蒸发器强加了多种限制
特别是用于液体再循环的投资成本
杂质的浓缩(CnHm, N20， C02等)
液体清洗 液位保持
液位测量
发明内容
根据本发明的一个目的，提供了一种通过低温蒸馏分离空气以生产氮 的设备，该设备包括
a) 交换管路，
b) 容纳有板和/或形成结构的填料(规整填料)的简易蒸馏塔，
c) 用于将压缩和净化的空气传送到所述交换管路的管道，
d) 用于将压缩、净化和冷却的空气从所述交换管路传送到所述蒸馏 塔的管道，
e) 用于从所述蒸馏塔中提取富氧液体并将该富氧液体传送到所述 交换管路的管道，
其特征在于，所述交换管路包括两个部分，分馏部分和热交换部分； 所述分馏部分连接到所述蒸馏塔和富氧液体管道，所述热交换部分连接到 空气供应管道和所述分馏部分。 根据可选目的
-所述交换管路安置于所述蒸馏塔的上方； -所述分馏部分固定于所述蒸馏塔的顶部； -所述设备包括用于注射给料和/或用于使空气或蒸发的富液膨胀 的装置；
-所述用于将压缩、净化和冷却的空气从所述交换管路传送到所 述蒸馏塔的管道连接到所述热交换部分的冷端；
-所述设备包括用于再分配热交换部分和分馏部分之间的通道的 装置；
-所述交换管路由铜或铝制成，并且/或者所述蒸馏塔由不锈钢制 成；
-所述交换管路和蒸馏塔由铝制成；
-所述交换管路为钎焊板翅式热交换器。 根据本发明的另一个方面，提供了一种在包括交换管路和容纳有板和/ 或形成结构的填料的筒易蒸馏塔的设备中通过低温蒸馏分离空气来生产氮 的方法，其中，将压缩和净化的空气传送到所述交换管路中，将压缩、净 化和冷却的空气从所述交换管路传送到所述蒸馏塔，将富氧液体流从所述 蒸馏塔中提取出并传送到所述交换管路，
其特征在于，所述交换管路包括两个部分，分馏部分和热交换部分； 所述分馏部分连接到所述蒸馏塔和富氧液体管道，所述热交换部分连接到 空气供应管道和所述分馏部分，以及，富氧液体在所述热交换部分中完全
蒸发以产生富氧气体。
本发明提出通过利用热交换器的最冷部分作为分馏塔以冷凝其中的
氮，从而在主热交换器中结合"蒸发-冷凝"功能。本发明的优点如下 提供了富液的"自然"清洗，该富液通过蒸发仅轻微地浓缩(如同 泵设备)。
由于不需要稀释液体清洗，这有助于
〇消除与之关联的设备，包括定期清洗必需的碎石槽(或清洗罐)
及包括用于确保清洗的可靠性和有效性的i殳备； 〇冷却能力/冷量的增益(增加，gain)(对于具有注射给料的设
备，液氮的消耗急剧降低，从而降低运行成本)， 〇减轻/减少对此清洗的操作监控，该监控在安全方面是"关键的"。
消除液位测量、脉冲连接器加热钳、可选的燃烧器和水准仪，并减
轻对此测量的操作监控，该监控在安全方面是"关键的"。
消除再循环罐。
如果冷却能力增益的一部分在稍微低效的(从而较小的)交换管路中 转化，则热交换器的额外成本是不重要的，或甚至为零。
由于热交换器在塔的上方，冷箱更高，但更为狭窄，由此获得显著增益。
参考附图更加详细地描述本发明，该附图示出根据本发明的空气分离 设备。
具体实施例方式
压缩空气流在净化单元(未示出)中净化并被传送到交换管路3的热 端。交换管路包括常规的热交换部分3A和分馏部分3B。这两个部分相邻 且交换管路为钎焊板翅式热交换器。
空气1在交换管路中冷却一直到部分3A的冷端，然后离开交换管路
传送到简易蒸馏塔7的底部。塔7容纳有形成结构的填料或板9。
空气被分离成富氧流11和富氮流。将富氧流11以液体的形式从塔7
中提取出并传送到部分3B的冷端。富氮流通过部分3B的通道直接离开塔
的顶部。优选地，交换管路3具有与塔7的顶部相同的宽度且焊接到塔的
壳体上(通过圆形-正方形或圆形-矩形适配器)。
蒸馏所要求的冷却能力通过液氮13的注射给料来供应，该液氮13以
EP-A-0452177中描述的本身已知的方式从存储单元获得。可选地或附加
地，可以提供空气涡轮l或蒸发的富液涡轮。
部分3B包括用于富液的一个通道的两个氮通道。富液在交换管路3
的部分3B中完全蒸发以便完全转化成气体。氮部分地冷凝冷凝的部分
由于重力落入塔中作为回流，交换管路3 (通过直接焊接或可选地通过合
适的管道系统)安装在塔上方。氮气的残余物继续上升经过整个交换管路3。
交换管路的部分3A包括常规的主交换管路。氮气和蒸发的富液由输 入空气1加热。
为了使交换管路3最优化，在两个部分之间的界面处，分馏部分3B 的双氮通道可以在部分3A中的待加热的氮和待冷却的空气之间再分配。 这可以通过流体进口/出口 (分配箱)或优选地通过内部再分配(使用杆和 穿孔的分隔板)来完成。
交换管路3优选地由铜或铝制成，塔7由不锈钢制成。如果交换管路 由铝制成且塔由不锈钢制成，则必须在这两者之间设置一个或多个组合连 接部。否则，交换管路3和塔7可以由铝制成。
权利要求
1.一种通过低温蒸馏分离空气来生产氮的设备，包括a)交换管路(3)，b)容纳有板和/或形成结构的填料的简易蒸馏塔(7)，c)用于将压缩和净化的空气传送到所述交换管路的管道(1)，d)用于将压缩、净化和冷却的空气从所述交换管路传送到所述蒸馏塔的管道，e)用于从所述蒸馏塔中提取富氧液体并将该富氧液体传送到所述交换管路的管道(11)，其特征在于，所述交换管路包括两个部分，分馏部分(3B)和热交换部分(3A)；所述分馏部分连接到所述蒸馏塔和富氧液体管道，所述热交换部分连接到空气供应管道和所述分馏部分。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述交换管路(3)安 置于所述蒸馏塔(7)的上方。
3. 根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述分馏部分(3B ) 固定于所述蒸馏塔(7)的顶部。
4. 根据前述权利要求中的一项所述的设备，包括用于注射给料(13) 和/或用于使空气(5)或蒸发的富液膨胀的装置。
5. 根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述用于 将压缩、净化和冷却的空气从所述交换管路传送到所述蒸馏塔的管道连接 到所述热交换部分(3A)的冷端。
6. 根据前述权利要求中的一项所述的设备，包括用于再分配热交换 部分和分馏部分之间的通道的装置。
7. 根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述交换 管路(3)由铜或铝制成，并且/或者所述蒸馏塔(7)由不锈钢制成。
8. 根据前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于，所述交换 管路(3)和蒸馏塔(7)由铝制成。
9. 一种在包括交换管路(3 )和容纳有板和/或形成结构的填料的简易 蒸馏塔(7)的设备中通过低温蒸馏分离空气来生产氮的方法，其中，将压 缩和净化的空气传送到所述交换管路中，将压缩、净化和冷却的空气从所 述交换管路传送到所述蒸馏塔，将富氧液体流从所述蒸馏塔中提取出并传 送到所述交换管路；其特征在于，所述交换管路包括两个部分，分馏部分 (3B)和热交换部分(3A);所述分馏部分连接到所述蒸馏塔和富氧液体 管道，所述热交换部分连接到空气供应管道和所述分馏部分；以及，富氧 液体在所述热交换部分中完全蒸发以产生富氧气体。
全文摘要
本发明涉及一种利用低温蒸馏生产氮的空气分离设备，该设备包括交换管路(3)，容纳有板和/或形成结构的填料的简易蒸馏塔(7)，用于将压缩、净化的空气(1)传输到交换管路的供应管道，用于将压缩、净化和冷却的空气从交换管路传输到蒸馏塔的供应管道，用于将富含氧的液体(11)从蒸馏塔提取出并传输到交换管路的管道，所述交换管路包括两个部分，分馏部分(3B)和热交换部分(3A)，所述分馏部分连接到所述蒸馏塔和用于富液的管道，所述热交换部分连接到空气供应管道和所述分馏部分。
文档编号F25J3/04GK101341370SQ200680047954
公开日2009年1月7日 申请日期2006年12月15日 优先权日2005年12月20日
发明者B·达维迪安 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司