專利名稱：具有延長蓋帽過濾器的低溫處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及例如低溫空氣分離系統(tǒng)的低溫處理系統(tǒng)，并且更 特別是涉及在這種低溫處理系統(tǒng)內(nèi)低溫流體的處理。
背景技術(shù)：
在低溫處理系統(tǒng)中，可以是液體、氣體或氣體和液體的混合相形 式的低溫流體輸送經(jīng)過來往于處理設(shè)備的導(dǎo)管裝置。由于低溫處理系
統(tǒng)操作的冷溫度，在233K以下并且會在150K以下或更低，其中流過 低溫流體的導(dǎo)管位于隔離殼體內(nèi)。顆粒或其它固體物質(zhì)會在它經(jīng)過導(dǎo) 管時存在于低溫流體內(nèi)，并且由于偶然性，過濾器可在容易堵塞的處 理設(shè)備的上游的導(dǎo)管上使用。長時間后，這種過濾器需要清潔或更換， 需要進(jìn)入隔離殼體，這是成本高的，并且還是危險(xiǎn)的。

發(fā)明內(nèi)容
低溫處理系統(tǒng)包括處理設(shè)備和將低溫流體輸送到處理設(shè)備的導(dǎo)管 裝置，所述導(dǎo)管裝置在隔離殼體內(nèi)；定位在處理設(shè)備上游的導(dǎo)管裝置 上的過濾器，所述過濾器位于具有通過進(jìn)出法蘭密封的蓋帽的過濾器 殼體內(nèi)；所述蓋帽具有延伸到隔離殼體外部的長度，使得進(jìn)出法蘭暴 露于環(huán)境空氣。
如這里使用那樣，術(shù)語"蓋帽"指的是過濾器殼體的上部。 如這里使用那樣，術(shù)語"塔"指的是蒸餾或分餾塔或區(qū)域，即接 觸塔或區(qū)域，其中例如通過蒸氣和液體相在安裝在塔內(nèi)的一系列垂直 隔開的塔盤或板和/或例如結(jié)構(gòu)化或隨機(jī)填充物的填充元件上接觸，液 體和蒸氣相逆流接觸以便實(shí)現(xiàn)流體混合物分離。為了進(jìn)一步描述蒸餾 塔，見由McGraw-Hill Book Company (New York, Section 13) 的 R.H.Perry和C.H.Chilton編輯的化工手冊(第5版)中的The Continuous Distial lation Process。雙塔包括較高壓力塔，具有與 較低壓力塔的下端形成熱交換關(guān)系的上端。
蒸氣和液體接觸分離過程取決于各組分蒸氣壓力的差別。較高蒸 氣壓力(或者更容易揮發(fā)或低沸騰)組分將趨于在氣相濃縮，而較低 蒸氣壓力(或者不容易揮發(fā)或高沸騰)組分將趨于在液相濃縮。局部
凝結(jié)是分離過程，由此蒸氣混合物的冷卻可用來濃縮蒸氣相的揮發(fā)組 分，以及濃縮液相的不太揮發(fā)組分。精餾或連續(xù)蒸餾是將通過蒸氣相 和液相的逆流處理而獲得的連續(xù)局部蒸發(fā)和凝聚相結(jié)合的分離過程。 蒸氣和液相的逆流接觸通常是絕熱的，并且可包括相之間的積分(階 段化)或差分(連續(xù))接觸。采用精餾原理來分離混合物的分離工藝 設(shè)備通常互換地稱為精餾塔、蒸餾塔或分餾塔。低溫精餾是至少部分
在150開氏度(K)或以下進(jìn)行的精餾過程。
如這里使用那樣，術(shù)語"間接熱交換"指的是使得兩種流體進(jìn)行 熱交換而沒有流體的任何實(shí)際接觸或者相互混合。
如這里使用那樣，術(shù)語"供應(yīng)空氣"指的是主要包括氧和氮的混 合物，例如環(huán)境空氣。
如這里使用那樣，術(shù)語塔的"上部"和"下部"指的是分別在塔 的中點(diǎn)之上和之下的塔的部分。
如這里使用那樣，術(shù)語"渦輪膨脹"和"渦輪膨脹器"分別指的 是用于高壓流體射流過渦輪以便減小流體的壓力和溫度由此形成制冷 的方法和i殳備。
如這里使用那樣，術(shù)語"低溫空氣分離設(shè)備"指的是其中供應(yīng)空 氣通過低溫精餾分離以便形成氮、氧和/或氬的一個或多個塔以及互連 的管道、閥、熱交換器和類似物。
如這里使用那樣，術(shù)語"壓縮機(jī)"指的是通過作功來增加氣體壓 力的機(jī)器。
如這里使用那樣，術(shù)語"過濾器"指的是截留流體射流中的固體 和/或凍結(jié)材料的裝置。
如這里使用那樣，術(shù)語"低溫泵"指的是用于在低溫下增加流體 射流的壓頭的裝置。


圖1是可以得益于本發(fā)明的使用的一種低溫處理系統(tǒng)的示意圖，
此實(shí)例是低溫空氣分離系統(tǒng)；
圖2是可用于本發(fā)明實(shí)踐的過濾器系統(tǒng)的一個實(shí)施例的簡化截面 視圖3是從隔離殼體外部觀看本發(fā)明系統(tǒng)的傾斜蓋帽和進(jìn)出法蘭的 視圖。
對于相同的元件來說，附圖中的標(biāo)號是相同的。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可用于任何低溫處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用圍繞低溫流體承載 導(dǎo)管的隔離殼體。隔離殼體的實(shí)例包括冷箱填充物、隔離罩、導(dǎo)管或
滑道。低溫處理系統(tǒng)的實(shí)例包括低溫空氣分離設(shè)備、HYC0設(shè)備、LNG 設(shè)備和氣體處理設(shè)備。
本發(fā)明的一個特別有用的應(yīng)用是與低溫空氣分離處理系統(tǒng)相結(jié) 合。 一個這樣的系統(tǒng)在圖1中表示，該系統(tǒng)包括低溫流體承載導(dǎo)管和 通過這種導(dǎo)管將低溫流體輸送其中的處理設(shè)備的許多實(shí)例。在參考附 圖說明本發(fā)明的過程中，過濾器定位在低溫泵的上游，以便過濾從塔 輸送到泵的液體氧。定位過濾器的其它位置包括在主要熱交換器101、 廢物渦輪113的上游以及液體渦輪111上游的泵之后。
本發(fā)明將參考附圖更加詳細(xì)描述?，F(xiàn)在參考圖1，在主要空氣壓縮 機(jī)中已經(jīng)壓縮的壓縮、冷卻、預(yù)先純化的供應(yīng)空氣1分成兩個射流； 射流2進(jìn)入主要熱交換器101的熱端，并且射流3進(jìn)入增壓壓縮機(jī)109。 在增壓壓縮機(jī)109中，供應(yīng)空氣的此部分的壓力升高到足夠高使其凝 結(jié)而不沸騰氧產(chǎn)品。高壓空氣射流4經(jīng)過冷卻器110，并且冷卻的高壓 空氣射流5進(jìn)入主要熱交換器的熱端。中間壓力空氣6離開熱交換器 102，冷卻到接近露點(diǎn)。冷空氣6接著進(jìn)入與較低壓力塔104—起形成 雙塔的較高壓力精餾塔102的底部。高壓空氣射流5在主要熱交換器 內(nèi)液化，而不沸騰高壓氧，并且作為過冷液體離開主要熱交換器。過 冷液體空氣射流7經(jīng)過液體渦輪111膨脹，以便為低溫空氣分離設(shè)備 的一部分提供制冷需要。液體空氣射流膨脹到塔102的大致操作壓力。 液體空氣射流8分成三個射流；射流9在射流6進(jìn)入該塔的位置之上 的幾級處進(jìn)入塔102，射流IO在離開底部幾個級處供應(yīng)到中間壓力塔 103，并且射流11供應(yīng)到熱交換器108。在熱交換器108內(nèi)，射流ll 進(jìn)一步冷卻，而不加熱氮蒸氣，由此過冷液體空氣射流27在離開頂部 幾級處供應(yīng)到低壓塔104。
在塔102內(nèi)，空氣通過低溫精餾分成富含氧和富含氮的部分。富 含氧的液體12從塔的底部去除，引入熱交換器108,被冷卻而不加熱 氮蒸氣，作為過冷液體21離開，并且在射流10的供應(yīng)點(diǎn)之下并在塔 的底部之上供應(yīng)到塔103的中間點(diǎn)。氮蒸氣13離開中間壓力塔102的
頂部。蒸氣射流14的一部分作為中間壓力氮產(chǎn)品被去除，并且供應(yīng)到 主要熱交換器101的冷端。射流14在主要熱交換器101內(nèi)加熱，而不 冷卻空氣射流，并且作為加熱的中間壓力氮射流39離開熱端。射流13 的其它部分15進(jìn)入冷凝器/重沸器105的凝結(jié)側(cè)。射流15被液化，而 不蒸發(fā)塔104內(nèi)的底部液體。離開冷凝器/重沸器105的液體氮16分 成兩個射流；射流17輸送到熱交換器108,并且射流18作為回流返回 到塔102。蒸氣17被過冷，而不加熱氮蒸氣，并且造成過冷液體氮射 流28在頂部或靠近頂部進(jìn)入低壓塔104。富含氮的蒸氣射流19至少在 塔102的頂部以下一級處去除，并且進(jìn)入冷凝器/重沸器106的凝結(jié)側(cè)。 射流19被液化，而不蒸發(fā)塔103內(nèi)的底部液體，并且作為液體射流20 返回到塔102。射流20在射流19的回收點(diǎn)處或以上進(jìn)入塔102。
中間壓力塔103用來進(jìn)一步補(bǔ)充輸送到低壓塔104的氮回流。氮 蒸氣23離開中間壓力塔103的頂部，并且進(jìn)入冷凝器/重沸器107的 凝結(jié)側(cè)。射流23被液化，而不蒸發(fā)塔104中間的液體。離開冷凝器/ 重沸器107的液體氮24分成兩個射流；射流25返回到塔103的頂部， 并且射流26供應(yīng)到熱交換器108。射流26被過冷，而不加熱氮蒸氣， 并且得到的過冷液體氮射流29在低壓塔104頂部處或附近供應(yīng)。富含 氧的液體22從塔103的底部去除，并且在冷凝器/重沸器107之上幾 級處供應(yīng)到低壓蒸餾塔104的中間點(diǎn)。
低壓蒸餾塔104通過低溫精餾將供應(yīng)射流進(jìn)一步分離成富含氧液 體和富含氮蒸氣。富含氧的液體射流30從塔104的下部去除，并且經(jīng) 過過濾器210，其中它被去除顆粒物質(zhì)。得到的富含氧的液體射流60 接著輸送到低溫氧泵112，并且略微升高到最終氧輸送壓力以上。高壓 液體射流32供應(yīng)到主要熱交換器101的冷端，其中它被加熱并且沸騰， 而不凝結(jié)高壓供應(yīng)空氣射流。被加熱、高壓氧蒸氣產(chǎn)品42離開熱交換 器101的熱端。富含氮的蒸氣31離開低壓塔104的上部，供應(yīng)到熱交 換器108，被加熱而不冷卻液體，并且作為過熱氮蒸氣射流33離開。
射流33進(jìn)入主要熱交換器101的冷端，其中它被部分加熱，而不 冷卻空氣射流，并且分成兩個射流。不需要完成氮產(chǎn)品需要的此射流 的一部分從主要熱交換器101的中間點(diǎn)去除，并且此射流34被供應(yīng)到 廢物渦輪113，并且膨脹到較低壓力。和液體渦輪lll一起，廢物渦輪 113用來產(chǎn)生低溫空氣分離設(shè)備的制冷。低壓氮射流35離開廢物渦輪
膨脹器113，供應(yīng)到主要熱交換器101，并且作為被加熱、低壓廢物氮 36離開熱端，并且供應(yīng)到氮壓縮機(jī)114的第一級，并且在這些級的級 間冷卻器115內(nèi)冷卻。被冷卻的壓縮氮射流38與同樣壓力下的氮射流 39混合，以便形成射流40。氮射流40被供應(yīng)到氮壓縮機(jī)116的其它 級，并且在這些級的級間冷卻器117內(nèi)冷卻。最后，被冷卻的高壓氮 射流41被輸送到終端用戶。
圖2是過濾器系統(tǒng)210的更加詳細(xì)的視圖。現(xiàn)在參考圖2,過濾器 210包括位于過濾器殼體211內(nèi)的過濾器元件216,殼體具有通過進(jìn)出 法蘭214密封的蓋帽212。過濾器元件216可由任何適當(dāng)材料制成，例 如40 x 40網(wǎng)格、100 x 100網(wǎng)格的不銹鋼或蒙乃爾合金。蓋帽212具有 足以延伸到隔離殼體外部的長度。在本發(fā)明的延長蓋帽過濾器與低溫 空氣分離設(shè)備一起使用的情況下，延長的蓋帽具有通常在33-58英寸 的范圍內(nèi)的長度。
在蓋帽212的外側(cè)端處，蓋帽通過進(jìn)出法蘭214密封。進(jìn)出法蘭 214暴露于環(huán)境空氣。在過濾器元件216需要維護(hù)或更換時，進(jìn)出法蘭 214被拆卸以便接近過濾器元件216。這可以在不需要進(jìn)入隔離殼體的 情況下接近過濾器元件216。從成本和操作的角度出發(fā)，這還具有多種 優(yōu)點(diǎn)。不需要受限制的空間入口。不需要吹掃氣體供應(yīng)裝置與容納延 長的蓋帽過濾器210的隔室的脫離和重新連接。此外，同樣不再需要 容納延長蓋帽過濾器的隔離隔室的隔離和進(jìn)出蓋的拆卸和重新安裝。
最好是，蓋帽212相對于水平的角度在15-90度的范圍內(nèi)。這形 成防止低溫流體流出到過濾器的暴露部分上的氣體捕集器。經(jīng)由蓋帽 的上部泄漏的熱量造成過濾器殼體內(nèi)的液體的一部分蒸發(fā)，在進(jìn)出法 蘭214和液體表面230之間形成氣袋。這防止過濾器的暴露部分內(nèi)的 液體蒸發(fā)。
圖3是從隔離殼體220外部的視圖，表示過濾器210，其中進(jìn)出法 蘭214暴露于環(huán)境空氣，并且傾斜延長的蓋帽212延伸到隔離殼體外 側(cè)。
雖然參考某些優(yōu)選實(shí)施例并結(jié)合特定低溫處理系統(tǒng)描述了本發(fā) 明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)具有本 發(fā)明的其它實(shí)施例以及其它低溫處理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種低溫處理系統(tǒng)，包括處理設(shè)備和用于將低溫流體輸送到處理設(shè)備的導(dǎo)管裝置，所述導(dǎo)管裝置位于隔離殼體內(nèi)；定位在處理設(shè)備的上游的導(dǎo)管裝置上的過濾器，所述過濾器位于過濾器殼體內(nèi)，過濾器殼體具有蓋帽，蓋帽通過進(jìn)出法蘭密封；所述蓋帽具有延伸到隔離殼體外側(cè)的長度，使得進(jìn)出法蘭暴露于環(huán)境空氣。
2. 如權(quán)利要求1所述的低溫處理系統(tǒng)，其特征在于，蓋帽相對于 水平的角度在15-90度的范圍內(nèi)，以便形成防止低溫流體在過濾器內(nèi) 蒸發(fā)的氣體捕集器。
3. 如權(quán)利要求1所述的低溫處理系統(tǒng) 括4氐溫泵。
4. 如權(quán)利要求1所述的低溫處理系統(tǒng) 氣分離系統(tǒng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的低溫處理系統(tǒng) 括熱交換器。
6. 如權(quán)利要求1所述的低溫處理系統(tǒng) 括渦輪膨脹器。
7. 如權(quán)利要求1所述的低溫處理系統(tǒng) 括液體渦輪。
8. 如權(quán)利要求1所述的低溫處理系統(tǒng)，其特征在于，包括HYC0 設(shè)備。,其特征在于，處理設(shè)備包 ，其特征在于，包括低溫空 ，其特征在于，處理設(shè)備包 ,其特征在于，處理設(shè)備包 ，其特征在于，處理設(shè)備包
全文摘要
一種低溫處理系統(tǒng)，其中固體去除過濾器(210)定位在處理設(shè)備的上游的導(dǎo)管內(nèi)。導(dǎo)管位于隔離殼體內(nèi)，并且過濾器(216)位于過濾器殼體(211)內(nèi)，殼體具有通過進(jìn)出法蘭(214)密封的蓋帽(212)。蓋帽延伸到隔離殼體外側(cè)，使得進(jìn)出法蘭暴露于環(huán)境空氣。
文檔編號F25J3/04GK101360964SQ200680051226
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者D·H·邁 申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司