专利名称：蒸馏装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于空气分离的蒸馏装置，其中，一个主热交换器以及一个或多个蒸馏塔被封装在一套筒状容器中。具体来说，本发明涉及这样一种装置，其中，一个蒸馏塔在该容器内被由该主热交换器或由一上部冷凝器悬挂下来，以使蒸馏塔在重力作用下呈垂直朝向。
混合物系通过在容置于一蒸馏塔内的液-气接触件上使混合物的液相和气相接触而对混合物加以蒸馏。液-气接触件可以是塔板、不规则衬垫和结构衬垫。通过蒸馏塔的蒸气和液体流动速度最好固定，以便对蒸馏塔加以有效利用并具有预定的性能特点。为了提高固定的蒸气和液体流动速度，将蒸馏塔直立以使其呈垂直朝向。然而，在装置较小例如封装在真空隔离容器中的组装空气分离装置的情况下，保证垂直朝向就会成问题。在美国专利第5205042号中可以找到为解决这个问题的一个尝试。在该专利中披露了一种采用与一储存容器相连接的蒸馏塔的液氮辅助装置。蒸馏塔和储存容器均被封装在一真空隔离的容器内。采用一与蒸馏塔朝向有关的悬挂块和定位器环来使该真空隔离容器调节水平，以便将蒸馏塔竖立成所需的垂直朝向。
如下面将讨论的那样，本发明提供一种蒸馏装置，其中，蒸馏塔可自调节水平，因此本发明装置的配置较现有技术装置如组装空气分离装置简单得多。
本发明提供一种用于精馏混合物的蒸馏装置，该装置包括一用于将混合物冷却到一适于其精馏的温度的热交换器和至少一个蒸馏塔；提供一容器装置以容置热交换装置和至少一个蒸馏塔；提供一悬挂装置以在该容器装置顶部区域内悬挂热交换装置和至少一个蒸馏塔，故该蒸馏塔在重力作用下呈垂直朝向。这种方式使本发明不需要由外部介入来调节蒸馏塔的水平，例如对其垂直度进行测量然后对容器装置进行调平。因此，本发明提供一种能比现有技术装置提供调节更为直接和更为简单的蒸馏装置。
以下结合附图进行说明，将进一步理解在本发明权利要求中指出的的特点，其中唯一的附图即附
图1为按照本发明的一分离空气用装置的示意图。
如图所示为按照本发明的一分离空气用装置1。装置1为一液氮辅助装置类型的组装空气分离装置。应注意到本发明并不限于任何具体形式的蒸馏装置，而具有可用于空气以外的混合物进行分离并可采用多个塔的蒸馏装置的更宽的应用范围。
装置1包括一主热交换器10，用于将空气冷却到适于其提纯的温度；一蒸馏塔12，它在塔的塔顶区域14内产生一氮生成物，而在液体塔底区域16内则产生一富氧液体。在一位于主热交换器10和蒸馏塔12之间的上部冷凝器18内产生至塔12的回流。主热交换器10、蒸馏塔12和上部冷凝器18在一套筒20内被安装成一直线。套筒20穿过一液氮储存容器22，而该容器22则被容置在一包容有隔离材料26的真空隔离罐24内。尽管未图示，套筒20可用隔离材料加以填充以防止空气冷凝。隔离材料入被用于真空隔离罐24外侧，则也可被用于套筒20内。
主热交换器10和上部冷凝器18各为塑板结构。主热交换器10设有一空气通道28以及用于生成物氮和废气通道的逆流生成物氮和废气通道30和32。空气在通道28内冷却到一适于其提纯的温度即接近空气露点的温度。同时，在生成物氮和废气通道30和32中逆向流动的生成物氮和废气则加热到接近环境温度。主热交换器10被连接到一顶部悬挂法兰34上，顶部悬挂法兰34则与真空隔离罐24连接。顶部悬挂法兰34为可拆卸式，以使主热交换器10、上部冷凝器18和蒸馏塔12可作为一个单元从真空隔离罐24中拆除。一空气导管36与空气通道28连接，用于将空气导入蒸馏塔12的塔底区域16。
上部冷凝器18具有一氮通道38，该通道38通过一生成物导管40与蒸馏塔12的塔顶区域14连接，该生成物导管40并与主热交换器10的生成物氮通道30连接。部分生成物氮以这种方式在氮通道38内冷凝并经一回流导管42回到蒸馏塔12的塔顶区域14。用于这种冷凝的制冷剂由上部冷凝器18内的制冷剂通道44提供。制冷剂通道44经一废气导管46与废气通道32连接。制冷剂通道44通过一废气管道48与蒸馏塔12的塔底区域16相连。通过用一设置在废气管道48内的安全阀对废气流(由富氧流体组成)进行调节的阀在塔底区域16内所容置的富氧流体与需加以冷凝的生成物氮之间提供一适当的温度差。
在任何低温蒸馏塔系统中，必定存在从环境来的热泄漏。为了抵销这种热泄漏，必须提供制冷。在空气分离装置1中，这种制冷作用是通过容置在液氮储存罐22中的液氮提供的。液氮储存罐22容置通过加注管道54导入液氮储存罐22的液氮52。设有一断流阀56以关闭加注管道54。此外，还需要设置一用于从液氮储存罐22泄放液氮52的泄放管道58。一传递管道62将液氮导入蒸馏塔12的塔顶区域14以增加对蒸馏塔12的制冷作用。通过一安全阀64提供对阀的调节可降低经过传递管道62的液氮的温度。
通过四个支承66将上部冷凝器18与主热交换器10连接。再通过四个支承68使蒸馏塔12从上部冷凝器18悬挂下来。每个支承66和68均具有一矩形横截面。应注意由于还有其他看不到的支承正好在在图中所示每副支承66和68中的两个的后面，故图中只能看到每副支承66和68中的两个。支承66和68最好被制成在蒸馏塔12的重力作用下可变形。这种制造效果可以通过适当选择一柔性材料和/或适当设计每个支承66和68截面惯性矩得到。这样，因为真空隔离罐24支撑在撑脚70上且不可能完全调平，故蒸馏塔12根据支承66和68的变形悬垂地摆动到一水平位置。通过提供弯管或波纹状伸缩接头及其他可使管道系统具有一些“弹性”的已知方法将氮生成物管道40、空气管道36、制冷剂管道46也作成可伸缩而不缠结。
如熟悉本领域的人员所知，主热交换器10和上部冷凝器18可作为一个单元来制造，在这种情况下，蒸馏塔12即从与一上部冷凝器设计在一起的主热交换器悬挂下来。而且，虽然主热交换器10与顶部悬挂法兰34刚性连接，但它可由顶部悬挂法兰34柔性地加以支承，以使蒸馏塔12、主热交换器10和上部冷凝器18悬挂在该支承上。
虽然套筒20在图中表示为被安装在一液氮储存罐22中，而储存罐又被安装在真空隔离罐24内，但这仅仅是为了便于叠装。具体来说，套筒20可制成自由直立在它自己的撑脚上并通过适当的管道与安装在一真空隔离罐内的液氮储存罐22连接。
以上参照一较佳实施例对本发明作了描述，熟悉本领域的人员可以进行各种改变、增加和省略，但不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于对一混合物进行提纯的蒸馏装置，包括热交换装置，用于将所述混合物冷却到一适于其提纯的温度；至少一个蒸馏塔；容器装置，用于容置所述热交换装置和所述至少一个蒸馏塔；以及悬挂装置，用于将所述热交换装置和所述至少一个蒸馏塔悬挂在所述容器装置的顶部区域，以使所述蒸馏塔在重力作用下呈一垂直朝向。
2.如权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于所述容器装置包括一顶部安装法兰，所述法兰罩住所述容器装置的所述顶部区域。至少有一个所述蒸馏塔位于所述热交换装置下面并与之成直线关系；以及所述悬挂装置从所述顶部安装法兰至少悬挂有所述的主热交换装置。
3.如权利要求2所述的蒸馏装置，其特征在于所述混合物包括空气；以及至少有一个所述蒸馏塔包括有一个设计来产生一富氮塔顶的单个蒸馏塔。
4.如权利要求3所述的蒸馏装置，其特征在于在所述主热交换装置与所述单个蒸馏塔之间插入一上部冷凝器；所述悬挂装置包括第一和第二连接装置，分别用于连接所述主热交换装置与所述顶部安装法兰以及所述单个蒸馏塔与所述主热交换装置；以及至少有一个所述的第一和第二连接装置足够柔软，以使所述蒸馏塔呈所述垂直朝向。
5.如权利要求3或4所述的蒸馏装置，还包括一容置液氮的氮供应罐；一用于将所述液氮供应至所述蒸馏塔顶部区域的导管；一围绕所述氮供应罐的真空隔离罐；以及位于所述真空隔离罐与所述氮供应罐之间的隔离材料。
6.如权利要求5所述的蒸馏装置，其特征在于所述容器装置包括一穿过所述真空隔离罐和所述氮供应罐的套筒。
全文摘要
一种可用于空气分离设备的蒸馏装置，其中，一蒸馏塔在一容器套筒内从一主热交换器或一蒸馏塔的上部冷凝器悬挂下来。蒸馏装置的悬挂是柔性的，故蒸馏塔能在重力作用下自调节水平而呈垂直朝向。
文档编号B01D3/26GK1167245SQ97104999
公开日1997年12月10日 申请日期1997年4月4日 优先权日1996年4月30日
发明者K·O·托培尔 申请人:波克股份有限公司