[发明专利]换热器

说明书

技术领域

本发明涉及通过采用竖直板式换热器与第二流体进行热交换来使液体汽化。本发明特别应用于常压蒸馏装置。

背景技术

在双塔类型的常压蒸馏装置中，位于低压塔容器中的液态氧通过与中压塔顶端流出的气态氮交换热量从而被汽化。对于低压塔中给定的运行压力而言，由换热器的结构决定的氧和氮之间的温差影响中压塔的运行压力。因此，为了使对要处理喷入到中压塔中的空气进行压缩的费用最小，希望所述温差尽可能地小。

这些相变换热器目前所使用的技术是钎焊板翅式铝换热器的技术，这使得可以在具有较大换热表面面积的同时获得很紧凑的部件。这些换热器包括板，在板之间插入波状件或散热片，从而形成一堆汽化“通道”和冷凝“通道”。存在有各种类型的波状件，例如直的、穿孔的或局部偏移的(“锯齿状的”)波状件。

当汽化器在下行膜汽化模式下运行时，一部分装置用于在汽化通道中以及换热器波状件的通路之间分配液体。

每种汽化器特有的该分配通常按照FR-A-2547898中描述的原理执行：汽化通道通过冷凝通道的顶部供应。随后，氧流动穿过一排孔口，这确保其主要分配到汽化通道中。然后，其流经具有水平母线的一段波状件，这确保更精细的分配——称作二次分配(液体在通路之间的分流)。

被汽化的液态氧包含溶质形式的杂质。主要的杂质是一氧化二氮，(N₂O)、二氧化碳(CO₂)、碳氢化合物(C₂，C₃，等)。根据运行条件的不同，这些杂质可以沉积在汽化通道上(以固体或液体形式)。为了防止爆炸的危险，工业控制这些固体或液体沉积物的形成是很重要的。

在沉积物的形成过程中，其中一个重要的参数是每个通路的液体流速(或者表示为每米待润湿的周长)。特别地，当每个通路的液体流速不足以润湿壁时，通过干蒸形成沉积物。

在这种类型的汽化器(膜汽化器)中，液态氧的分配对其运行(性能和安全)起着关键的作用。因此，有必要确保在所有情况下每个通路内部都有良好的液体分配。为此，通路之间的液体分配必须足够均匀。不均匀的液体分配可能造成波状件的润湿不良，特别是在换热器的底部，相应地通过干蒸形成沉积物。困难在于，确保所有通路具有相等液体流速——考虑到每个通道和每个本体的通路数量(550通路/通道，55000通路/本体)。

该液体分配的质量取决于分配器的良好结构和尺寸。

所谓的二次分配(在通路之间液体的分流)使用具有水平母线和局部偏移的波状带。

每个汽化通道内这种波状件的定位具有两点不足：

·由于所用侧杆状件的(切面)轮廓，在通道的每一侧都存在两个节流孔(自由空间)31(图1A)。

·在两个波状垫之间的接头处可能存在间隙31。具体而言，为了盖住通道整个宽度，可并排布置几个波状带(图2)。

这些不足意味着，对于液体而言，在具有水平母线(“曲折路径(曲折路径)”)的该波状带中存在有优先的通道，造成对于正好处于其下方的通路液体供应过量，更为重要的是，造成后者外围通道的液体供应不足。

图1A显示了从上方看到的现有换热器的一部分。杆状件7具有由两层组成的U型段，外层具有矩形横截面，而内层具有正弦边缘。在图1B中，显示了从正面看到的换热器的相同部分。

具有水平母线的波状件1位于两块板35之间，所述板限定出被杆状件7封闭的换热器通道。

对于现有换热器，波状件与杆状件之间的间隙31也在图2中示出。

发明内容

根据本发明，杆状件优选由两层组成，根据其中移除了U型段的杆状件7的形状，内层具有切口33或者是平坦部分，这样使得波状件1、3能安装到杆状件7上。

根据本发明的一个方面，提供一种通过与第二流体热交换而使一种液体汽化的换热器，其包括：由一组平行竖板和侧杆状件形成的平行六面体，竖板之间限定大量扁平通道，所述侧杆状件使通道与外界隔绝；将所述液体送入通道的第一组通道以及将第二流体送入剩余通道的机构；在所述第一组通道顶端在所述第一组通道的整个水平长度上通过在这些通道的整个长度上的精细分布来分配液体的填料元件，其特征在于：至少其中一根侧杆状件朝向换热器内部在其大部分长度上具有倒圆切面(profil bombé)，在其一部分长度上具有平坦切面(profil plat)，并且，填料元件的一个边缘与平坦切面所在长度的那部分接触。

根据另外可选的方面：

-填料元件安装在所述侧杆状件中的至少一根中；