專(zhuān)利名稱(chēng)：分凝式冷凝蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種裝備在空分設(shè)備精餾塔上下塔之間的冷凝蒸發(fā)器，屬于空分設(shè)備的換熱設(shè)備。
背景技術(shù)：
空分設(shè)備中，上下塔之間的冷凝蒸發(fā)器，主要包括由液氧蒸發(fā)單元和氮?dú)饫淠龁卧M合成相互獨(dú)立的熱交換通道構(gòu)成。在氮?dú)饫淠齻?cè)實(shí)現(xiàn)的是氮?dú)馊淠?；而在液氧蒸發(fā)側(cè)實(shí)現(xiàn)的是液氧全蒸發(fā)(氮?dú)鈧?cè)不凝性氣體的吹除和氧側(cè)部分液氧的排放不計(jì))。為了從上塔頂部得到高純度的低壓氮?dú)猓谙滤敳勘匦柘鹊玫椒袭a(chǎn)品純度要求的中壓氮?dú)?。?jīng)冷凝蒸發(fā)器全部冷凝成液氮，分別作為下塔回流液和經(jīng)節(jié)流到上塔頂部作為附塔的回流液，從而在附塔的頂部抽出符合產(chǎn)品純度要求的低壓氮?dú)狻Ｓ纱丝梢?jiàn)，要得到高純度的低壓氮?dú)猱a(chǎn)品，首先要在下塔中產(chǎn)生。因此，下塔精餾塔板塊數(shù)的設(shè)置必需按氮?dú)饧兌冗_(dá)到產(chǎn)品要求的程度設(shè)置。否則，是無(wú)法僅靠在上塔的精餾實(shí)現(xiàn)氮?dú)猱a(chǎn)品純度的要求。所以，目前制高純度取氧氣和高純度氮?dú)怆p高要求的空分設(shè)備，其上下塔都必需達(dá)到高純度的要求(氧氣的高純度必定在上塔中產(chǎn)生)。目前所采用的上下塔之間冷凝蒸發(fā)器無(wú)法滿(mǎn)足在一個(gè)上塔中，實(shí)現(xiàn)氧氮產(chǎn)品雙高純度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種通過(guò)把氮?dú)夥侄芜M(jìn)行冷凝，逐段把液氮導(dǎo)出，來(lái)提高最終液氮純度或把氮?dú)饫淠姆较蚋臑橛上孪蛏?，利用向上流?dòng)的氮?dú)夂拖蛳铝鲃?dòng)的冷凝液氮之間，進(jìn)行熱質(zhì)交換，從而實(shí)現(xiàn)精餾作用的分凝式冷凝蒸發(fā)器。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，它至少由液氧蒸發(fā)單元和氮?dú)饫淠龁卧M合成相互獨(dú)立的熱交換通道構(gòu)成，所述的氮?dú)饫淠龁卧辽儆蓛蓪咏M成，并在至少已層氮?dú)饫淠龁卧南虏吭O(shè)置有液氮引出管。
所述的氮?dú)饫淠龁卧辽贋槿龑咏M成，對(duì)應(yīng)地在相鄰布置的液氧單元由三層組成，每層氮?dú)饫淠龁卧南虏糠謩e設(shè)置有液氮引出管。
所述的氮?dú)饫淠龁卧械牡獨(dú)鈴南孪蛏狭鲃?dòng)布置，并至少與液氧蒸發(fā)單元中的液氧進(jìn)行熱交換使氮?dú)庵鸩嚼淠?，冷凝液氮在同一層中由上而下流?dòng)布置并和上升的氮?dú)饽嫦蛄鲃?dòng)，從而進(jìn)行熱質(zhì)交換。
本發(fā)明是利用分凝效果來(lái)實(shí)現(xiàn)替代部分精餾塔板的精餾作用，它們可以把進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器的氮?dú)饧兌忍岣咭徊?，從而可以降低?duì)下塔氮?dú)饧兌鹊囊?，?shí)現(xiàn)一個(gè)上塔即可生產(chǎn)雙高產(chǎn)品的目標(biāo)；它具有結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，使用方便可靠，可以適應(yīng)特大型空分設(shè)備的需要，改善了換熱器的傳熱條件，減少了換熱器的傳熱溫差，降低了空分設(shè)備的總體能耗；或在空分設(shè)備的總體能耗不變的條件下，可大大減少冷凝蒸發(fā)器的體積和重量，從而降低了空分設(shè)備的金屬消耗和制造成本，提高了整套空分設(shè)備的性能及經(jīng)濟(jì)效益，使我國(guó)的空分設(shè)備技術(shù)水平提高到一個(gè)新的檔次等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的分段冷凝式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的分段冷凝式單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的逆向冷凝式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4時(shí)本發(fā)明的逆向冷凝式單元結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹本發(fā)明所述的分凝式冷凝蒸發(fā)器至少由液氧蒸發(fā)單元和氮?dú)饫淠龁卧M合成相互獨(dú)立的熱交換通道構(gòu)成，所述的氮?dú)饫淠龁卧辽儆蓛蓪咏M成，并在至少已層氮?dú)饫淠龁卧南虏吭O(shè)置有液氮引出管。
圖1、圖2所示，本發(fā)明所述的氮?dú)饫淠龁卧?至少為三層組成，對(duì)應(yīng)地在相鄰布置的液氧單元2由三層組成，每層氮?dú)饫淠龁卧南虏糠謩e設(shè)置有液氮引出管3。三層液氧蒸發(fā)側(cè)大大降低了液氧蒸發(fā)液柱的高度，使液氧的平均蒸發(fā)壓力降低，可促使整臺(tái)冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差降低。
氮?dú)饫淠齻?cè)由直通式的通道改為三段式的通道，一段極為一層，在相應(yīng)液氧蒸發(fā)的每一層中，氮?dú)饫淠罕粚?dǎo)出，而未冷凝純度已經(jīng)比入口時(shí)提高了的氣氮再導(dǎo)入下一段繼續(xù)進(jìn)行冷凝，直到全部冷凝結(jié)束。這樣的結(jié)構(gòu)有兩大特點(diǎn)1)下一段冷凝的液氮比上一段冷凝的液氮純度要高一個(gè)檔次，從而把最下面的一段冷凝的液氮導(dǎo)入上塔頂部，得到比下塔純度高很多的氮?dú)?，使分段冷凝起到替代部分塔板的作用?)隨著每一冷凝段的液氮被徹底的抽出，徹底解決了直通式的冷凝通道側(cè)的冷凝液液膜厚度太厚而影響傳熱溫差的弊端。使每一段的冷凝液膜，達(dá)到最薄的理想要求，從而可以比直通式的冷凝通道，進(jìn)一步降低整臺(tái)換熱器的傳熱溫差。使特大型的分凝式冷凝蒸發(fā)器的性能比雙層冷凝蒸發(fā)器的性能更進(jìn)一步提高。
圖3、圖4所示，本發(fā)明將所述的氮?dú)饫淠龁卧?中的氮?dú)鈴南孪蛏狭鲃?dòng)布置，并至少與液氧蒸發(fā)單元2中的液氧進(jìn)行熱交換使氮?dú)庵鸩嚼淠淠旱谕粚又杏缮隙铝鲃?dòng)布置并和上升的氮?dú)饽嫦蛄鲃?dòng)，從而進(jìn)行熱質(zhì)交換。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即為逆向冷凝式結(jié)構(gòu)，從附圖中所示可見(jiàn)，當(dāng)純度較低的氮?dú)庀蛏狭鲃?dòng)而被冷卻冷凝時(shí)，首先被冷凝的是高沸點(diǎn)的組份(氧氣和氬氣)。因此，隨著冷凝的繼續(xù)進(jìn)行，氮?dú)庵械母叻悬c(diǎn)的組份越來(lái)越少，而氮?dú)夂吭絹?lái)越多，從而使氮?dú)饧兌仍絹?lái)越高。其二，含高沸點(diǎn)組份較多的冷凝液在向下流動(dòng)的過(guò)程中，遇到的是溫度比它略高的上升的氣氮，冷凝液被氣氮加熱，從而使冷凝液中的低沸點(diǎn)的組份(液氮)蒸發(fā)。如此的逆流冷凝過(guò)程，可起到一個(gè)精餾的作用。完全可以替代部分精餾塔板的作用，使下塔的理論塔板數(shù)和實(shí)際塔板數(shù)降低。在冷凝過(guò)程中純度被提高到符合產(chǎn)品要求的氮?dú)?，則全部被冷凝作為上塔頂部的回流液，參與上塔的精餾，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)上塔可產(chǎn)雙高產(chǎn)品的目標(biāo)。
本發(fā)明是利用分凝效果來(lái)實(shí)現(xiàn)替代部分精餾塔板的精餾作用，它們可以把進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器的氮?dú)饧兌忍岣咭徊剑瑥亩梢越档蛯?duì)下塔氮?dú)饧兌鹊囊?，?shí)現(xiàn)一個(gè)上塔即可生產(chǎn)雙高產(chǎn)品的目標(biāo)。
本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的一種改良，本說(shuō)明書(shū)中未述及的內(nèi)容，均為現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容，為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟悉并掌握，因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在了解本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容后即可方便地實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種分凝式冷凝蒸發(fā)器，它至少由液氧蒸發(fā)單元和氮?dú)饫淠龁卧M合成相互獨(dú)立的熱交換通道構(gòu)成，其特征在于所述的氮?dú)饫淠龁卧?1)至少由兩層組成，并在至少一層氮?dú)饫淠龁卧?1)的下部設(shè)置有液氮引出管(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分凝式冷凝蒸發(fā)器，其特征在于所述的氮?dú)饫淠龁卧?1)至少為三層組成，對(duì)應(yīng)地在相鄰布置的液氧單元(2)由三層組成，每層氮?dú)饫淠龁卧南虏糠謩e設(shè)置有液氮引出管(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分凝式冷凝蒸發(fā)器，其特征在于所述的氮?dú)饫淠龁卧?1)中的氮?dú)鈴南孪蛏狭鲃?dòng)布置，并至少與液氧蒸發(fā)單元(2)中的液氧進(jìn)行熱交換使氮?dú)庵鸩嚼淠?，冷凝液氮在同一層中由上而下流?dòng)布置并和上升的氮?dú)饽嫦蛄鲃?dòng)，從而進(jìn)行熱質(zhì)交換。
全文摘要
一種分凝式冷凝蒸發(fā)器，它至少由液氧蒸發(fā)單元和氮?dú)饫淠龁卧M合成相互獨(dú)立的熱交換通道構(gòu)成，所述的氮?dú)饫淠龁卧辽儆蓛蓪咏M成，并在至少已層氮?dú)饫淠龁卧南虏吭O(shè)置有液氮引出管；所述的氮?dú)饫淠龁卧辽贋槿龑咏M成，對(duì)應(yīng)地在相鄰布置的液氧單元由三層組成，每層氮?dú)饫淠龁卧南虏糠謩e設(shè)置有液氮引出管；所述的氮?dú)饫淠龁卧械牡獨(dú)鈴南孪蛏狭鲃?dòng)布置，并至少與液氧蒸發(fā)單元中的液氧進(jìn)行熱交換使氮?dú)庵鸩嚼淠?，冷凝液氮在同一層中由上而下流?dòng)布置并和上升的氮?dú)饽嫦蛄鲃?dòng)，從而進(jìn)行熱質(zhì)交換；它具有結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，使用方便可靠，可以適應(yīng)特大型空分設(shè)備的需要，改善換熱器傳熱條件，減少了換熱器的傳熱溫差，降低了空分設(shè)備的總體能耗等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25J5/00GK1912513SQ20061005304
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者閻振貴, 毛央平 申請(qǐng)人:杭州杭氧股份有限公司