[发明专利]低温分馏及气体纯化的自冷冻方法和用于实现该方法的热交换器

摘要

一种低温分馏和纯化气体的自冷冻方法，和实施该方法的热交换器，其中在形成单元组件的热交换器中处理气态流体；气态流体在第一和第五回路中通过冷却部分冷凝，不凝性成分在第二回路中再加热，所要求的冷度由在第三回路中低温冷凝后的冷凝物提供的并在第四回路的阀中膨胀挥发，该方法容许通过在多通道热交换器各个通道合理地冷凝来纯化含几种可凝性成分的气态流体。

主权项

1、一种低温分馏和纯化气态原料流体的自冷冻方法，该气态原料流体包含至少两种有不同冷凝温度的可冷凝的成分，即至少一种要被除去的较重成分和至少一种要被回收的较轻的成分，以便生产的纯化气优选包括较轻的成分(一种或几种)，而分离出的气优选包括较重成分(一种或几种)，其改进之处在于如下的步骤：在形成单元组件的热交换区中操作，并包括至少五个不同的垂直聚集的回路，分别称为第一、第二、第三、第四和第五回路，在热交换区的每个位置，互相成间接热交换方式，第一回路或回流回路主要设置在热交换区的上部和较冷的部分，而第五回路主要设置在热交换区的下部和较少冷的部分，该方法包括至少一部分聚集的气态原料流体在第五回路中从底部到顶部循环，其条件是这部分气态原料流体可部分冷凝，以产生第一冷凝物，且这种第一冷凝物被上述气流带走，而基本上没有任何回流，排出的不凝性气体和来自第五回路顶部的第一冷凝物生成的混合物，在相分离区从上述第一冷凝物中分离上述的不凝性气，使这样分离的气在第一回路或回流回路中从底部到顶部聚集循环，其条件是一部分气可以产生第二冷凝物，且这种第二冷凝物可以回流入上述第一回路，并收集在第一回路的底部，使至少一部分从第一回路顶部排出的不凝性气体在第二回路中以与第一回路中的循环流体而后和第五回路中的循环流体成逆流的方式，从顶部到底部聚集循环，排放生成的纯化气，在至少一个第三回路中，使第一冷凝物和第二冷凝物从底部到顶部聚集循环，在此进行低温冷凝，从(至少一个)第三回路的顶部排放生成的低温冷凝的第一和第二冷凝物，膨胀它们并使它们在至少一个第四回路中从顶部到底部聚集循环，在此它们从第一、第三和第五回路中的流体中吸收热量而蒸发，从(至少一个)第四回路的底部排放上述蒸发的冷凝物，这些蒸发的冷凝物构成了纯化气。