專利名稱：制造氧氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造氧氣的方法，包括壓縮由深冷分離所制得的液體氧和通過(guò)加熱蒸發(fā)液體氧來(lái)制取高壓氣體氧。
大量的高壓氣體氧被用在鋼鐵工業(yè)上生產(chǎn)鋼鐵的轉(zhuǎn)爐中的氧化精煉步驟中、化學(xué)工業(yè)中由乙烯氧化合成氧化乙烯的步驟中，以及在燃料發(fā)電廠中燃料如煤和石油殘?jiān)牟糠盅趸襟E中。近年來(lái)對(duì)這種氧的需求有增加的趨勢(shì)。
以工業(yè)規(guī)模制造氧的典型方法，是深冷分離，它包括將原料空氣在低溫下精餾分離出氧。在深冷分離中，通過(guò)沸點(diǎn)差的方法將氮和氧從原料空氣中分離出來(lái)。也就是說(shuō)，將液化空氣供入精餾器，比氧具有更高揮發(fā)性的氮在精餾器中蒸發(fā)，便得到高濃度的液體氧。
在用深冷分離法制造高壓氣體氧的方法中，從精餾器中提取出的液體氧用一個(gè)泵進(jìn)行壓縮，然后在熱交換器中加熱使液體氧蒸發(fā)氣化。此方法的優(yōu)點(diǎn)是，與壓縮氣體氧相比壓縮成本費(fèi)能夠大大降低。
原料空氣含有痕量的雜質(zhì)，例如烴類如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及戊烷；二氧化碳；及氧化氮類，除主要組分如氮、氧及氬外。由于這些雜質(zhì)比氮和氧有更高的沸點(diǎn)和較低的揮發(fā)性，所以它們稱為重雜質(zhì)。這些重雜質(zhì)是溶解在比氮的揮發(fā)性更低的液體氧中。由于重雜質(zhì)與氧相比具有較高的沸點(diǎn)和較低的揮發(fā)性，所以當(dāng)液體氧在熱交換器中進(jìn)行蒸發(fā)時(shí)它們便濃集在液體氧中，和當(dāng)其濃度超過(guò)溶解于液體氧的溶解度時(shí)，便以固相或液相沉淀在熱交換器氧的通道中。沉淀的重雜質(zhì)易于與熱交換器中的氧反應(yīng)并堵塞氧通道。結(jié)果，就降低了熱交換器的性能和設(shè)備的綜合性能。
下面是用來(lái)解決這些問(wèn)題的己公開的一些普通方法。
日本未審查的專利申請(qǐng)公開號(hào)7-174460公開了從液相中提取大部分液體氧的方法，該液相在較低壓力蒸餾塔中的最下層塔板之上的第二底部塔板上具有相對(duì)低的重雜質(zhì)濃度。而且，一小部分的液體氧是從含有最大量雜質(zhì)的最下層塔板中提取的。將所提取的液體氧壓縮到一定的壓力，該壓力等于或高于最后供給壓力，來(lái)提高氧的沸點(diǎn)，再送入熱交換器中以提高在液體氧中所含重雜質(zhì)的蒸汽壓。重雜質(zhì)的蒸發(fā)便以此而在熱交換器中變得容易了并且這些重雜質(zhì)不致聚積在熱交換器中。
日本未審查的專利申請(qǐng)公開號(hào)8-61843公開了一種再循環(huán)流動(dòng)用于除去重雜質(zhì)的方法。再循環(huán)流動(dòng)是指如下氣體流。一種具有大約40％的富氧含量和含有濃縮重雜質(zhì)的液體被從較高壓力的精餾器的底部提取出來(lái)并給以足夠的壓縮使重雜質(zhì)在熱交換器中蒸發(fā)。殘留空氣的壓力下降，然后使該空氣向原料空氣中會(huì)聚。會(huì)聚的空氣流被供送入一種初步純化單元裝置中以除去重雜質(zhì)。
然而，這些方法仍然具有以下問(wèn)題。在前一種方法中，從第二層底部塔板中提取出的液體氧，含有低濃度的重雜質(zhì)。因而，這種方法對(duì)于重雜質(zhì)的沉淀不是一種基本對(duì)策。當(dāng)該系統(tǒng)連續(xù)操作很長(zhǎng)時(shí)期，例如一年時(shí)，重雜質(zhì)將會(huì)顯著地沉淀在熱交換機(jī)中。因?yàn)樵撓到y(tǒng)有兩個(gè)氧通道，因此設(shè)備和操作費(fèi)用增加了，由于使用了高價(jià)的設(shè)備如液體氧泵，和復(fù)雜的所有工藝方法。
后一種方法也要求一些附加設(shè)備例如液氧泵用于循環(huán)再流動(dòng)。因而這種方法也需要高的設(shè)備和操作費(fèi)用，由于其復(fù)雜的系統(tǒng)和復(fù)雜的操作。因此，這種方法也不是一種基本對(duì)策。
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)氣體氧的方法，是采用低費(fèi)用的深冷分離，不會(huì)引起重雜質(zhì)在熱交換器的氧通道中沉淀。
在氣體氧生產(chǎn)中，包括將通過(guò)精餾原料空氣所分離出來(lái)的液體氧壓縮到預(yù)定壓力和在熱交換器中蒸發(fā)液體氧，本發(fā)明完成了在各種條件下的實(shí)驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱交換器中氧通道的氣體氧的線性流速增加到能滿足如下參數(shù)時(shí)，上述問(wèn)題便得到克服。結(jié)果，完成了本發(fā)明。
按照本發(fā)明生產(chǎn)氣體氧的方法，包括將精制原料空氣所分離出來(lái)的液體氧壓縮到預(yù)定供送壓力并在熱交換器中蒸發(fā)液體氧，其中在熱交換器的氧通道中的氣體氧以等于或大于極限速度的線性速度向上流動(dòng)，極限速度是根據(jù)具有預(yù)定直徑氧滴的供送壓力算得的。
由原料空氣制造氣體氧的方法包括以下步驟將精餾原料空氣所分離出的液體氧壓縮到預(yù)定供送的壓力，將壓縮后的液體氧在預(yù)定供送壓力下送入熱交換器，以及在熱交換器中蒸發(fā)和氣化液體氧，其中氣體氧向上流動(dòng)，是以等于或高于直徑為200μm的液體氧滴的極限速度u的線性速度流動(dòng)，液體氧滴的極限速度u是由下列公式(1)算得的u=(4g2(PL-PG)2DD3225μPG)1/3---(1)]]>式中u液體氧滴的極限速度，g重力加速度，PL在供送壓力下飽和液體氧的密度，PG在供送壓力下飽和氣體氧的密度，μ在供送壓力下飽和氣體氧的粘度，以及DP液體氧滴的直徑。
公式(1)是按照艾倫(Allen)阻力定律測(cè)定微滴的極限速度的，它包括范圍2＜Re＜500，其中Re是雷諾數(shù)。優(yōu)選，氣體氧以等于或高于直徑為500μm的液體氧滴極限速度u的線性速度向上流動(dòng)，液體氧滴的極限速度u是按照公式(2)計(jì)算的u=(3.03g(PL-PG)DPPG)1/2---(2)]]>式中u液體氧滴的極限速度，g重力加速度，PL在供送壓力下飽和液體氧的密度，PG在供送壓力下飽和氣體氧的密度，μ在供送壓力下飽和氣體氧的粘度，以及DP液體氧滴的直徑。
公式(2)是根據(jù)牛頓阻力定律測(cè)定微滴的極限速度的，它包括的范圍為500＜Re＜100,000，式中Re是雷諾數(shù)。
更優(yōu)選，氣體氧以等于或高于按照公式(2)計(jì)算直徑為1mm的液體氧滴的極限速度u的線性速度向上流動(dòng)。
當(dāng)氣體氧以等于或高于在熱交換器的氧通道中具有一預(yù)定直徑的滴速度的線性速度向上流動(dòng)時(shí)，，則重雜質(zhì)的聚積和沉淀可以預(yù)防。原因可設(shè)想如下。
當(dāng)液體氧在熱交換器的氧通道中蒸發(fā)時(shí)，便形成氧微滴，這是由于在液體氧的表面上或氣一液界面上的不規(guī)則性所致。一般認(rèn)為氧微滴含有各種重雜質(zhì)，其濃度基本上與在熱交換器中的液體氧的濃度相同。這種微滴最后下降到以公式(1)或(2)計(jì)算的極限速度。如果周圍的氣體氧以等于或高于極限速度的線性速度上升，則這些微滴也將隨著氣體流一起上升。卷入氣流中的氧滴通過(guò)周圍熱而蒸發(fā)，因而含在氧滴中的重雜質(zhì)也完全蒸發(fā)掉。
由于氧滴卷入氣流中，包含在氧滴中的重雜質(zhì)被強(qiáng)制性地蒸發(fā)。這樣的蒸發(fā)，比基于重雜質(zhì)的蒸氣壓使重雜質(zhì)從液相向氣相移動(dòng)，要顯著有效。
因?yàn)檫@種方法和設(shè)備能夠促使在熱交換器氧通道中的重雜質(zhì)蒸發(fā)，因而無(wú)需特殊的裝置，如上述再循環(huán)流動(dòng)，來(lái)預(yù)防重雜質(zhì)沉淀。因而，這種方法可防止重雜質(zhì)在液體氧中濃集及重雜質(zhì)在氧通道中沉淀，同時(shí)也降低了操作費(fèi)用。
附圖簡(jiǎn)述
圖1是按照本發(fā)明制造氧氣的設(shè)備示意圖；圖2是熱交換器的透視圖；及圖3是用于本發(fā)明各實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述圖1是按照本發(fā)明制造氣體氧方法中所使用的設(shè)備(空氣分離設(shè)備)的示意圖。該設(shè)備可有各種構(gòu)型，這依所制造的氧的量和純度而定和依是否回收稀有氣體而定。
將原料空氣從管線1開始輸送，通過(guò)空氣過(guò)濾器2除去粗?；覊m，再進(jìn)入空氣壓縮機(jī)3，在其中被壓縮(壓縮步驟)。
將壓縮后的空氣送入濕式冷卻塔4，用來(lái)自管線8的冷卻水來(lái)除去壓縮熱(冷卻步驟)。要供送入濕式冷卻塔4的來(lái)自管線8的一部分冷水被送入蒸發(fā)-冷卻塔5，然后被在低壓精餾器21中分離出的深冷氮?dú)饫鋮s，再由冷水泵7送入濕式冷卻塔4。來(lái)自管線8的其余冷卻水被通過(guò)冷水泵6直接送入濕式冷卻塔4。深冷氮?dú)馔ㄟ^(guò)管線10從蒸發(fā)冷卻塔5中排出，而冷卻水通過(guò)管線9從濕式冷卻塔4中排出。
將在濕式冷卻塔4中冷卻后的原料空氣，通過(guò)管線26送入雙塔分子篩吸附單元裝置11，以除去大部分重雜質(zhì)(純化步驟)。在此雙塔分子篩吸附裝置11中，一個(gè)塔吸附原料空氣中的重雜質(zhì)，而另一個(gè)塔解吸要再利用的所吸附的重雜質(zhì)。解吸過(guò)程是通過(guò)循環(huán)氮?dú)膺M(jìn)行，該氮?dú)馐窃诘蛪壕s器21中純化并由加熱器14進(jìn)行加熱。用閥12對(duì)這些塔吸附/解吸進(jìn)行換向開關(guān)，以及解吸過(guò)程中用過(guò)的氮?dú)馐峭ㄟ^(guò)管線10排出。
在分子篩吸附裝置11中純化后的原料空氣通過(guò)管線13被送入一個(gè)低壓精餾器21和一個(gè)高壓精餾器22。即將一部原料空氣送入主熱交換器17，在其中液化，再送入高壓精餾器22，而將另一部分原料空氣在膨脹汽輪機(jī)19中壓縮，在主熱交換器17中冷卻，在膨脹汽輪機(jī)19中膨脹，以及送入低壓精餾器21。
高壓精餾器22，在其上部產(chǎn)生高純氮?dú)?。將產(chǎn)生的氮?dú)馑徒o裝設(shè)在精餾器21內(nèi)的主冷凝器23，并在其中放熱液化。將此液氮再循環(huán)送入高壓精餾器22。亦即，主冷凝器23也起著低壓精餾器21的再沸器的功能，并能在高壓精餾器22與低壓精餾器21之間進(jìn)行熱交換。將從主冷凝器23出來(lái)的再循環(huán)液氮的一部分送入超冷單元20，在其中超冷卻，再送入低壓精餾器21作為回流液體，同時(shí)通過(guò)減壓閥18對(duì)其減壓。
在高壓精餾器22的底部得到濃集了氧的空氣，將其從高壓精餾器22中提取出來(lái)，在超冷單元20中進(jìn)行超冷，再送入低壓精餾器21中，同時(shí)通過(guò)另一減壓閥18對(duì)其減壓。
該低壓精餾器21精餾空氣。在低壓精餾器21的上部，產(chǎn)生高純氮?dú)庾鳛樽罱K產(chǎn)品。該高純氮?dú)鈴牡蛪壕s器21上部提取出來(lái)，并通過(guò)管路24送入超冷單元20。該氮?dú)馐窃诔溲b置20和主熱交換器17中變熱，并從管線16中排出作為最后的氮?dú)猱a(chǎn)品。
排出的氮?dú)庖部梢允翘崛∽缘蛪壕s器21的頂部附近，送入分子篩吸附裝置11和蒸發(fā)冷卻塔5中。
此后作為最后氧氣產(chǎn)品回收的高純液體氧，是產(chǎn)生于低壓精餾器21的底部。該液體氧含有在純化步驟中沒(méi)有除去的重雜質(zhì)。本發(fā)明的特征在于制造氣體氧的一個(gè)步驟，這種氣體氧具有所希望的從含重雜質(zhì)的液體氧的供送壓力。
從低壓精餾器21的底部提取出的液體氧，通過(guò)一個(gè)液氧泵(壓縮裝置)27被壓縮至一預(yù)定輸送壓力，并通過(guò)管線25送入主熱交換器17。液體氧通過(guò)在主熱交換器17的氧通道中加熱而蒸發(fā)，和從管線15中回收最后的氧氣產(chǎn)品。在這個(gè)實(shí)施方案中，氣體氧在氧通道中的線性速度被設(shè)定為高于液體氧滴極限速度，該液體氧滴具有預(yù)定直徑，在線性速度中極限速度是依供送壓力而定。
圖2是主熱交換器17的一例。圖2中的主熱交換器17是一種散熱片式熱交換器，具有常規(guī)結(jié)構(gòu)。亦即，主熱交換器17帶有多個(gè)擋板172和在各擋板之間插置的一些波折形散熱片171。主熱交換器17包括用來(lái)輸送要液化的空氣的管線13，及該氧通道用來(lái)輸送要蒸發(fā)的液體氧的管線25和用來(lái)輸送最后的氧氣產(chǎn)品的管線15。
為了將在主熱交換器17的氧通道中蒸發(fā)的氧氣管線15中的線性速度控制至上述預(yù)定速度或更高，對(duì)通向交換器17中管線15的氧通道的橫截面，主熱交換器17中的熱交換效率，及供送液體氧的流動(dòng)速率都需適當(dāng)?shù)卮_定。
也就是說(shuō)，當(dāng)氧在主熱交換器17中在0.503MPa的壓力下蒸發(fā)時(shí)，飽和液體氧的密度是1.042kg/m3，飽和氣體氧的密度是19.8kg/m3，以及在此壓力下飽和氣體氧的粘度為9.02×10-6Pa·s(0.00000902Pa·s)。這樣，直徑為200μm的氧滴的極限速度u基于公式(1)計(jì)算為0.430m/s，而直徑為500μm的氧滴的極限速度u按照公式(2)計(jì)算是0.874m/s，以及直徑為1mm的氧滴的極限速度u按照公式(2)計(jì)算為1.24m/s。當(dāng)在熱交換器產(chǎn)生的氧氣量或從熱交換器出口排出的氧氣量為10kg/s時(shí)，這種量便轉(zhuǎn)變成飽和氣體氧為0.505m3/s的密度。這樣，當(dāng)熱交換器中氧通道的橫截面為1.17m2或以下時(shí)，則氧氣可以等于或高于直徑為200μm的氧滴的極限速度0.430m/s的線性速度流動(dòng)。當(dāng)熱交換器中的氧通道的橫截面為0.578m2或以下時(shí)，則氧氣可以等于或高于直徑為500μm的氧滴的極限速度0.874m/s的線性速度流動(dòng)。當(dāng)熱交換器中通道的橫截面為0.407m2或以下時(shí)，則氧氣可以等于或高于直徑為1mm的氧滴的極限速度1.24m/s的線性速度流動(dòng)。
實(shí)施例曾對(duì)主熱交換器17的通道中氧氣的線性速度在各種條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以防止重雜質(zhì)的聚集和沉積。
圖3是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的示意圖。作為重雜質(zhì)的烴氣體53被加入到液體氧51中，液體氧又通過(guò)泵52壓縮至某一預(yù)定供送壓力，將混合物在鋁一散熱片式熱交換器59中蒸發(fā)。將未送入鋁一散熱片式熱交換器59的液體氧61和從鋁一散熱片式熱交換器59排出的氧氣62取樣，并測(cè)定這些樣品中的重雜質(zhì)濃度。在該附圖中，編號(hào)54至58表示閥門。
實(shí)施例1曾經(jīng)使用含有典型量重雜質(zhì)的原料空氣就生產(chǎn)氧氣作了研究，如表1所示。一般，原料空氣是在精餾前通過(guò)在分子篩吸附裝置中吸附進(jìn)行純化。在吸附過(guò)程中，各種重雜質(zhì)顯示出不同的除去率。重雜質(zhì)的滲透率和經(jīng)過(guò)吸附后重雜質(zhì)在原料空氣中的濃度如表1所示。將純化了的原料空氣在精餾器中精餾。在精餾過(guò)程中，這些重雜質(zhì)溶解在較高沸點(diǎn)的氧中。因?yàn)樵峡諝夂写蠹s20％的氧，所以在液體氧中的重雜質(zhì)便濃集大約5倍。這樣，濃集的重雜質(zhì)便溶解在液體氧中被送入熱交換器中。各重雜質(zhì)的濃度示于表1中下部各欄內(nèi)。
表1
表2100μm氧滴的極限速度
注NP是指“沒(méi)有沉淀”和P是指“沉淀”。
表3200μm氧滴的極限速度
注NP是指“沒(méi)有沉淀”和P是指“沉淀”。
表
<p>實(shí)驗(yàn)是在5個(gè)壓力水平0.3MPa、0.5MPa、1MPa、2MPa、和4MPa下進(jìn)行。蒸發(fā)后的氣體氧，按照公式(1)計(jì)算，以相當(dāng)于直徑為100μm或200μm的氧滴的極限速度的線性速度循環(huán)進(jìn)入熱交換器，在每次供送壓力下對(duì)比了送入熱交換器的液體氧中的重雜質(zhì)濃度和從熱交換器中排出的氣體氧中的重雜質(zhì)濃度。實(shí)驗(yàn)速度是基于在該壓力下的飽和氣體密度。
表2和表3分別表示直徑為100μm和200μm的氧滴極限速度的結(jié)果。
如表2所示，當(dāng)氣體氧是以線性速度相當(dāng)于直徑100μm的氧滴和極限速度循環(huán)進(jìn)入熱交換器時(shí)，在1MPa或之下輸送的丁烷和戊烷聚積的水平高于溶解度并沉淀在熱交換器中。據(jù)認(rèn)為，熱交換器中的氣體氧在低線性速度下，卷入氣相中的這些重雜質(zhì)不能夠充分遷移。這樣，重雜質(zhì)的遷移基本上決定于重雜質(zhì)的蒸汽壓。結(jié)果，就不能促進(jìn)具有低蒸汽壓的丁烷和戊烷氣化。
相反，如表3中所示，當(dāng)氣體氧是以線性速度相當(dāng)于直徑200μm的氧滴的極限速度循環(huán)進(jìn)入熱交換器時(shí)，在熱交換器中的液體氧中的各重雜質(zhì)的濃度是保持在低于其在液體氧中的溶解度的水平，并且從熱交換器中排出的氣體氧中各組分的濃度已達(dá)到送入熱交換器的液體氧中相應(yīng)的組分的濃度。這樣以來(lái)，這是一種穩(wěn)態(tài)，并且這些重雜質(zhì)不會(huì)沉積在熱交換器中。
據(jù)認(rèn)為，在足夠高的線性氣體氧速度下，重雜質(zhì)向氣相中的遷移通過(guò)卷帶而促進(jìn)。
這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些重雜質(zhì)在熱交換器中的聚積和沉淀，在設(shè)備以線性速度相當(dāng)于直徑為200μm的氧滴的極限速度操作時(shí)，是能夠預(yù)防的。
實(shí)施例2對(duì)氧的生產(chǎn)已用含有大量重雜質(zhì)的原料空氣作了研究，如表4所示。這種高含量的重雜質(zhì)有時(shí)可在工業(yè)區(qū)觀察到。已經(jīng)計(jì)算了分離自原料空氣的液體氧中所含重雜質(zhì)的濃度，如實(shí)施例1所述。送入熱交換器的液體中重雜質(zhì)的濃度，已列示于表4的最下一行中。
如表4中所示，隨著原料空氣中重雜質(zhì)增加，送入熱交換器的液體氧中的重雜質(zhì)的濃度也增加了并且這些重雜質(zhì)趨于沉積在熱交換器中。
含有表4最下面一行所示濃度的重雜質(zhì)的液體氧，是用實(shí)施例1所述的設(shè)備生產(chǎn)的。將液體氧在熱交換器中蒸發(fā)來(lái)制備氣體氧并觀察看是否有重雜質(zhì)聚積和沉淀在熱交換器中。
實(shí)驗(yàn)是在5個(gè)壓力水平0.3MPa、0.5MPa、1MPa、2MPa及4MPa下進(jìn)行。蒸發(fā)的氣體氧在熱交換器中循環(huán)，其線性速度按照公式(1)計(jì)算相當(dāng)于直徑為200μm的液體氧滴的極限速度，而具有直徑為500μm的液體氧滴的極限速度按照公式(2)計(jì)算，或者具有直徑為1mm的極限速度是按照公式(2)計(jì)算，以及對(duì)比了在每種輸送壓力下送入熱交換器的液體氧中重雜質(zhì)的濃度和從熱交換器中排出的氣體氧中重雜質(zhì)的濃度。
表5至表7分別表示在氧滴直徑為200μm、500μm、及1mm情況下的結(jié)果。
表5200μm氧滴的極限速度
注NP表示“沒(méi)有沉淀”和P表示“沉淀”。
表6500μm氧滴的極限速度
注NP表示“沒(méi)有沉淀”和P表示“沉淀”。
表71mm氧滴的極限速度
注NP表示“沒(méi)有沉淀”和P表示“沉淀”。
如表5所示，當(dāng)氣體氧以相當(dāng)于直徑為200μm的氧滴的極限速度的線性速度在熱交換器中循環(huán)時(shí)，這時(shí)的輸送壓力為2MPa或以下至高于溶解度的水平，戊烷便發(fā)生聚積并沉淀在熱交換器中。可以認(rèn)為，在熱交換器中氣體氧的較低線性速度下，重雜質(zhì)通過(guò)卷入氣相中的移動(dòng)是不夠充分的。因而，重雜質(zhì)的遷移基本上決定于重雜質(zhì)的蒸汽壓。結(jié)果，有較低蒸汽壓的戊烷的蒸發(fā)，沒(méi)有得到促進(jìn)。
與此相反，如表6所示，當(dāng)氣體氧以相當(dāng)于直徑為500μm的氧滴的極限速度的線性速度在熱交換器中循環(huán)時(shí)，重雜質(zhì)沒(méi)有發(fā)生沉淀，只有戊烷在輸送壓力為0.3MPa情況下發(fā)生了沉淀。
而且，如表7所示，當(dāng)氣體氧以相當(dāng)于直徑為1mm的氧滴的極限速度的線性速度在熱交換器中循環(huán)時(shí)，在熱交換器的液體氧中每種雜質(zhì)的濃度保持在低于其溶解于液體氧的溶解度的水平，以及從熱交換器中排出的氣體氧中的每種組分的濃度達(dá)到送入交換器的液體氧中相應(yīng)組分的濃度。因而，這是一種穩(wěn)態(tài)并且這些重雜質(zhì)沒(méi)有沉積在熱交換器中。
可以認(rèn)為，在不夠高的氣體氧的線性速度下，重雜質(zhì)移入氣相中的遷移通過(guò)夾帶卷入而促進(jìn)了。
這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各種重雜質(zhì)在熱交換器中聚積和沉淀是能夠防止的，條件是設(shè)備操作必須以相當(dāng)于直徑為500μm以上，優(yōu)選1mm的氧滴的極限速度的線性速度進(jìn)行。
下面的實(shí)施方案也可優(yōu)選地用于本發(fā)明。
A.本發(fā)明可應(yīng)用于任何已知生產(chǎn)廠來(lái)生產(chǎn)氧氣自由精餾器分離出的液體氧，除過(guò)上述工廠之外。
B.除過(guò)上述散熱片式熱交換器之外，本發(fā)明可應(yīng)用于任何已知的熱交換器中。
權(quán)利要求
1.一種從原料空氣制造氣體氧的方法，其特征在于包括如下各步驟將由精餾原料空氣分離出的液體氧壓縮到預(yù)定供送壓力；將壓縮的液體氧在預(yù)定供送壓力下送入熱交換器中；以及在熱交換器中蒸發(fā)和氣化液體氧；其中氣體氧以這樣的線性速度向上流動(dòng)，該線性速度等于或高于按照公式(1)計(jì)算的直徑為200μm的液體氧滴的極限速度uu=(4g2(PL-PG)2DD3225μPG)1/3---(1)]]>式中u液體氧滴的極限速度，g重力加速度，PL在供送壓力下飽和液體氧的密度，PG在供送壓力下飽和氣體氧的密度，μ在供送壓力下飽和氣體氧的粘度，以及DP液體氧滴的直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的制造氣體氧的方法，其特征在于氣體氧以這樣的線性速度向上流動(dòng)，該線性速度等于或高于以公式(2)計(jì)算的直徑為500μm的液體氧滴極限速度uu=(3.03g(PL-PG)DPPG)1/2---(2)]]>式中u液體氧滴的極限速度，g重力加速度，PL在供送壓力下飽和液體氧的密度，PG在供送壓力下飽和氣體氧的密度，μ在供送壓力下飽和氣體氧的粘度，以及DP液體氧滴的直徑。
3.如權(quán)利要求2所述的制造氣體氧的方法，其特征在于氣體氧是以這樣的線性速度向上流動(dòng)的，該線性速度等于或高于以公式(2)計(jì)算的具有直徑為1mm的液體氧滴的極限速度u。
全文摘要
將從低壓精餾器底部提取出并由液氧泵壓縮至預(yù)定供送壓力的液體氧,在主熱交換器中蒸發(fā)以制備氧氣產(chǎn)品,同時(shí)氧氣在主熱交換器中以這樣的線性速度循環(huán),該線性速度等于或高于按照供送壓力計(jì)算的具有200μm直徑的氧滴的極限速度。這種方法能有效地防止重雜質(zhì)在熱交換器中沉淀和在低操作成本下生產(chǎn)高壓氧氣。
文檔編號(hào)F25J3/04GK1274829SQ00107530
公開日2000年11月29日 申請(qǐng)日期2000年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月21日
發(fā)明者山本誠(chéng)一, 淺原一彥, 田中正幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所