[发明专利]用于空气分馏等的低温处理装置

说明书

本发明涉及一种用于诸如空气分馏等的低温处理装置，具有一座低温处理塔和一套在流体送入塔器以前冷却至少一种待处理流体的热交换管路系统。    

空气分馏装置的运作要求在很低的温度下对低温部件采取隔热措施，这种部件主要是热交换管路系统、分馏塔和各种各样的“低温”辅助设备，诸如一些阀件，以及可能有的一些液氧或液氮泵和/或膨胀透平。

实际上，装置整体作真空隔热是热力工程上最常使用的技术。遗憾的是，其成本太高，采用的可能性有限；原因如下：

(1)为了检查或操作时易于接近，上述全部低温辅助设备应当置放在真空屏蔽套的外面，这就需要在屏蔽套上设置许多入口/出口导管。

(2)真空屏蔽套按照技术设计是园筒形的，很不适于在其中安放馏塔，分馏塔往往十分高大，而且一台或多台铜焊式的平行六面体换热器也是如此。其结果是，要使屏蔽套易于运输，这些装置的尺寸就要受到限制。

由于这些原因，真空隔热一直局限于小尺寸的装置，亦即能够处理几千立方米/小时量级的气流的装置，比如那些依靠外部致冷液注入塔器而保持低温的、价格比较昂贵的装置(所谓“进料瓶”式装置)。

本发明目的在于提供一种用于低温处理装置的隔热技术，尽管成本大大降低，但各项性能却接近于装置的真空隔热技术；而且可以用在尺寸较大的装置上，同时使之易于运输。

为此目的，本发明的一项目标就是提供上述类型的一种空气低温处理装置，特征在于：分馏塔借助于一部主真空屏蔽套隔热，而热交换管路系统借助于大气压下的一台主低温箱隔热，箱内装有(比如粒状的)一种固态隔热材料。

按照另外一些特征：

装置的全部低温辅助设备，诸如一些阀件，以及可能有的一些泵和/或膨胀透平，都在大气压下借助于(比如粒状的)一种固态隔热材料隔热。

所述全部低温辅助设备都组合到同主低温箱联接的一台副低温箱里面去；

副低温箱也配有装置的高温辅助设备，以致构成一套操作模块；

装置具有一台隔热的联接低温箱，内装连通主低温箱和主真屏蔽套的全部导管；

联接低温箱处于大气压下，内装(比如粒状的)一种固态隔热材料；

供空气分馏用的装置具有一座在主真空屏蔽套中的空气分馏双塔，以及一座生产夹杂氩气的、真空隔热的分馏塔；

生产夹杂氩气的分馏塔装在与主真空屏蔽套连通的副真空屏护套里面；

生产夹杂氩气的分馏塔设在主真空屏蔽套里面；

空气分馏塔(比如由分馏双塔构成的一种)具有沿其整个高度不变的外径。

现在，参照附图来说明本发明的一项实施例，图中有一唯一一张说明符合本发明的空气分馏装置的示意简图。

图示装置被用来主要是在高压下生产氧气、高压下生产氮气和在低压下生产氮气。此装置主要是由一座分馏双塔1、一套热交换管路系统2和各种各种的辅助设备组成。

这些辅助设备可归入两种类型：

一方面：在室温或更高的温度下运转的“高温”辅助设备，即：一台空气压缩机3，一台从空气中去除水分和CO₂的吸附装置4，空气要同双塔的残余气体W(夹杂氮气)一起复新；一台为部分已净化的空气增压的鼓风机5，一台配合鼓风机的水冷装置6，以及一台交流电机一制动器7。

另一方面，在远低于室温的温度下运转的“低温”辅助设备；许多阀门8，其中一些是载止阀或控制阀，另一些是调节阀；一台液氧泵9；一台液氮泵10；串联安装的两台透平11和12，其中第一台同鼓风机5联接，而第二台由交流电机7缓速。

不过，应当指出，就象透平的情况一样，泵也要同高温部件，亦即它们的起动电动机相联接。因而透平和泵可以装在紧靠低温箱19的地方，最终是在用珍珠岩隔热的专门机罩里面，并同此低温箱相联接。

本装置的操作将不详细叙述，因为除了其隔热设施以外本来都是众所周知的。以下将只是说明一下本装置的某些特征。

双塔1是“带塔楼”式的，亦即低压产品氮源出于低压塔1A。高压氧和高压氮都是以如下方式获得的：分别泵送在塔1A底部抽出的液氧和在中压塔1B顶部抽出的中压液氮，并在热交换管路系统2中汽化这些经过压缩的液体。

为实现这种汽化，空气在热交换管路系统中三种不同的压力下流通：部分空气在压缩机3的压缩压力下；第二部分空气，在5处增压之后，处在比上述压缩压力要高的高压下；以及第三部分空气，在两台透平11和12之间抽出之后，处于塔1B的中压之下。再有，从透平12出来的空气在低压下鼓入塔1A。