專(zhuān)利名稱(chēng)：低溫精餾用下流、板翅式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于下流式熱交換器，尤其適合用做雙塔低溫精餾系統(tǒng)的主再沸器。
迄今，雙塔低溫空分裝置中的主冷凝器或再沸器一般為熱虹吸式。用這種型式的熱交換器，使來(lái)自高壓塔的氮蒸汽冷凝，同時(shí)與低壓塔的低壓液態(tài)氧間接換熱而使其蒸發(fā)。液氧靠熱虹吸效應(yīng)沿?zé)峤粨Q器從下抽至上部，熱交換是通過(guò)液氧與向下流的氣態(tài)氮之間的逆流而進(jìn)行。
傳統(tǒng)熱虹吸型式的一個(gè)問(wèn)題是，為了推動(dòng)循環(huán)需要一定的液氧壓頭，這樣，熱交換器底部的氧壓就升高了。于是當(dāng)液氧進(jìn)入熱交換器時(shí)就成為過(guò)冷的了。當(dāng)該液體上升時(shí)其溫度靠顯熱傳熱升高，同時(shí)壓力逐漸下降，直到溫度最終達(dá)到飽和溫度隨之便出現(xiàn)沸騰。此過(guò)程的凈效果是，熱虹吸再沸器的熱效能下降，冷凝氮壓力無(wú)法降到某一極限值以下。
從事此行業(yè)的專(zhuān)家們?yōu)榻鉀Q這個(gè)問(wèn)題采取了下流式熱交換器，其中，在熱交換過(guò)程中氣態(tài)氮和液態(tài)氧按并流都朝下流。下流的型式降低了高壓塔內(nèi)氮?dú)獾膲毫?，結(jié)果節(jié)省了動(dòng)力。
重要的是，在下流式熱交換器操作中，要保證沸騰液氧不沸騰到煮干的地步。讓液氧沸騰至干會(huì)降低傳熱效率，還會(huì)提高烴類(lèi)在換熱器通道內(nèi)局部地區(qū)濃度，以至使這些氣袋中達(dá)到可燃濃度，增加著火的危險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，在以下流式熱交換器進(jìn)行低溫氣空分離時(shí)，重要的是，液氧應(yīng)沿諸液氧通道之間均勻地分配，同時(shí)順著每條通道的全長(zhǎng)也應(yīng)均勻分布。這種完成均勻分配通常是在沸騰傳熱通道上方分兩段完成的，即第一段粗分布段和隔一定間距隨后的第二段細(xì)分布段。然后，均勻分配的液體才順傳熱通道流過(guò)。第一段一般采用節(jié)流孔板、布配篩板或者分配(孔)管，而第二段一般采用阻擋片組件。存在的缺點(diǎn)之一是，第一段使用的部件比較貴，其實(shí)本可以較好地只使用造價(jià)較低的阻擋片就能達(dá)到液體的充分分布。另外，傳統(tǒng)的第一段分配還要用精度較高的孔板或篩板來(lái)完成第一段分配。
鑒于上述，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種下流式熱交換器和換熱方法，它能有效地用于低溫空分當(dāng)中，并能減少傳統(tǒng)下流式熱交換器的問(wèn)題，譬如液體分布不均問(wèn)題。
本發(fā)明的上述以及其他目的對(duì)于熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人，在讀過(guò)本公開(kāi)之后將會(huì)很清楚，本發(fā)明的一個(gè)方面是一種借助與蒸汽間接換熱使液體蒸發(fā)的方法，包括(A)提供具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道的熱交換器；(B)通過(guò)包括用于獲得均勻分布液流手段的熱交換器段把液體加入到所說(shuō)第一通道并下流通過(guò)所說(shuō)第一通道；(C)把出自所說(shuō)第一通道的所說(shuō)經(jīng)均勻分布的液體以與水平成30～60°之間的角度送入所說(shuō)第二通道內(nèi)的過(guò)橋片而進(jìn)入所說(shuō)第二通道；(D)在所說(shuō)均勻分布的液體從所說(shuō)第一通道流出點(diǎn)的下方，向所說(shuō)第一通道加入蒸汽；以及
(E)讓所說(shuō)蒸汽和液體并流地分別流經(jīng)所說(shuō)第一和第二通道，并使所說(shuō)第二通道內(nèi)的所說(shuō)液體借助在所說(shuō)并流期間與所說(shuō)第一通道內(nèi)的所說(shuō)蒸汽間接換熱而蒸發(fā)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種熱交換器，包括(A)熱交換器本體，它具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道，所說(shuō)第一通道具有一個(gè)段，包括用于獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段；(B)從所說(shuō)分布強(qiáng)化手段上方，向所說(shuō)第一通道加入液體的手段；(C)在所說(shuō)分布強(qiáng)化手段下方的送液手段，用于將出自所說(shuō)第一通道的液體以與水平成30～60°的角度導(dǎo)到位于所說(shuō)第二通道內(nèi)的過(guò)橋片上而進(jìn)入所說(shuō)第二通道；以及(D)從所說(shuō)送液手段下方，向所說(shuō)第一通道加入蒸汽的手段。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面是一種雙塔系統(tǒng)，包括第一塔、第二塔和主熱交換器，所說(shuō)雙塔系統(tǒng)包括(A)主熱交換器的熱交換器本體，它具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道，所說(shuō)第一通道具有一個(gè)段，包括用于獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段；(B)從所說(shuō)分布強(qiáng)化手段上方將來(lái)自所說(shuō)第二塔的液體加入到所說(shuō)第一通道的手段；(C)在所說(shuō)分布強(qiáng)化手段下方的送液手段，用于將出自所說(shuō)第一通道的液體以與水平成30～60°的角度導(dǎo)到位于所說(shuō)第二通道內(nèi)的過(guò)橋片上而加入到所說(shuō)第二通道，以及(D)從所說(shuō)送液手段的下方將來(lái)自所說(shuō)第一塔的蒸汽送入到所說(shuō)第一通道的手段。
本發(fā)明的又一個(gè)方面是一種借助與蒸汽間接換熱使液體蒸發(fā)的方法，包括(A)提供具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道的熱交換器；(B)通過(guò)包括用于獲得均勻分布液流的一級(jí)分布強(qiáng)化手段的段把液體加入到所說(shuō)第一通道，并下流通過(guò)所說(shuō)第一通道；(C)把出自所說(shuō)第一通道經(jīng)均勻分布的液體送入所說(shuō)第二通道；(D)在所說(shuō)均勻分布的液體從所說(shuō)第一通道流出點(diǎn)的下方，向所說(shuō)第一通道加入蒸汽；以及(E)讓所說(shuō)蒸汽和液體并流地分別流經(jīng)所說(shuō)第一和第二通道，并使所說(shuō)第二通道內(nèi)的所說(shuō)液體借助在所說(shuō)并流期間與所說(shuō)第一通道內(nèi)的所說(shuō)蒸汽間接換熱而蒸發(fā)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種熱交換器，包括(A)熱交換器本體，它具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道，所說(shuō)第一通道具有一個(gè)段，包括用于獲得均勻分布液流的一級(jí)分布強(qiáng)化手段；(B)從所說(shuō)一級(jí)分布強(qiáng)化手段上方，向所說(shuō)第一通道加入液體的手段；
(C)在所說(shuō)一級(jí)分布強(qiáng)化手段下方的送液手段，用于將出自所說(shuō)第一通道的液體送入到所說(shuō)第二通道；以及(D)從所說(shuō)送液手段下方向所說(shuō)第一通道加入蒸汽的手段。
這里所用術(shù)語(yǔ)“液氧”意指氧含量至少為90％(摩爾)的液體。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“氣氮”意指氮含量至少為90％(摩爾)的蒸汽。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“塔”意指蒸餾或分餾塔或區(qū)，即一個(gè)接觸塔或區(qū)，其中液相和汽相逆流接觸以實(shí)現(xiàn)流體混合物的分離，舉例說(shuō)，通過(guò)液相和汽相在塔內(nèi)一系列沿豎向間隔安裝的塔盤(pán)或塔板上，和/或在填料表面上接觸以實(shí)現(xiàn)分離。有關(guān)蒸餾塔的進(jìn)一步討論，可參見(jiàn)<化學(xué)工程師手冊(cè)·第五版>，R.H.Perry和C.H.Chilton編，McGraw—Hill Book Company，紐約，第13節(jié)，“連續(xù)蒸餾過(guò)程”。術(shù)語(yǔ)“雙塔”，在此指一個(gè)高壓塔和一個(gè)低壓塔，前者的上端同后者的下端處于熱交換關(guān)系。有關(guān)雙塔的進(jìn)一步討論，可參見(jiàn)Ruheman的<氣體分離>，牛津大學(xué)出版社，1949年，第VII章，“工業(yè)化空氣分離”。
汽、液接觸分離過(guò)程取決于組分間的蒸汽壓差異。高蒸汽壓(或易揮發(fā)、低沸點(diǎn))組分傾向于濃集在汽相，而低蒸汽壓(或難揮發(fā)、高沸點(diǎn))組分傾向于濃集在液相。部分冷凝是一種分離過(guò)程，利用它，可以借蒸汽混合物冷卻使易揮發(fā)組分濃集在汽相，同將難揮發(fā)組分濃集在液相。精餾，或連續(xù)蒸餾，是這樣一種分離過(guò)程，象汽、液相逆液處理時(shí)獲得的那樣，它結(jié)合了一連串的部分蒸發(fā)和部分冷凝。汽、液相的逆流接觸一般是絕熱的，但也可以是非絕熱的，可以包括相間逐級(jí)接觸，也可以是連續(xù)接觸。利用精餾原理分離混合物的分離工藝設(shè)備常常不加區(qū)分地被稱(chēng)做精餾塔、蒸餾塔或分餾塔。低溫精餾是一種至少部分地在150°K以下進(jìn)行的精餾過(guò)程。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“間接換熱”意指，讓兩股流體處于換熱關(guān)系而流體間不發(fā)生物理接觸或者相混。
這里所用術(shù)語(yǔ)“進(jìn)料空氣”指的是一種主要包含氮和氧的混合物，例如空氣。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“一級(jí)分布強(qiáng)化”意指借助象開(kāi)孔阻擋片這樣的單段分布手段達(dá)到的液體沿通道橫截面的均勻分布。
這里所用術(shù)語(yǔ)“阻擋片”意指一種結(jié)構(gòu)，其中，翅片或者波紋片垂直于流動(dòng)方向從而對(duì)流體流動(dòng)起了很大的阻擋作用。
在本文中，當(dāng)涉及到本發(fā)明下流式熱交換器提到術(shù)語(yǔ)“頂”、“底”、“上方”、“下方”、“上部”和“下部”時(shí)，所指熱交換器均為豎向安裝的。
圖1是采用本發(fā)明下流式熱交換器的雙塔設(shè)備的簡(jiǎn)圖。
圖2是針對(duì)本發(fā)明下流式熱交換器的一個(gè)較好實(shí)例的剖面詳圖，所說(shuō)熱交換器具有一級(jí)分布強(qiáng)化手段。
圖3是針對(duì)本發(fā)明下流式熱交換器另一個(gè)實(shí)例的剖而詳圖，具有兩級(jí)分布強(qiáng)化手段。
圖4是圖2所示下流式熱交換器實(shí)例液、汽通道細(xì)部的示意性斷面圖。
圖5是本發(fā)明下流式熱交換器另一實(shí)例的液、汽通道細(xì)節(jié)的示意性斷面圖，其中液體蒸發(fā)通道可以在頂部開(kāi)孔。
圖6是類(lèi)似于圖2所示實(shí)例的本發(fā)明(下流式)熱交換器實(shí)例的剖面詳圖，但其中不采用使液體從第一通道流向第二通道的過(guò)橋片。
圖7畫(huà)的是可用于實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)較好的、用于阻擋片的開(kāi)孔布置。
本發(fā)明包括下流式熱交換器和換熱方法，尤其適合用做象低溫空氣精餾中普通采用的雙塔系統(tǒng)中的主熱交換器，其中，液體(例如液氧)在進(jìn)入熱交換器的熱交換通道之前，在蒸汽(或冷凝)換熱通道的上方先行均勻分布，隨后，均勻分布的液體較好斜向流到液相(或蒸發(fā))換熱通道的過(guò)橋片上。這樣，沸騰換熱通道內(nèi)因液體蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽便不會(huì)干擾進(jìn)入沸騰換熱通道之前的液體均勻分布，從而減少或消除有可能造成換熱效率下降甚至引起安全方面的憂患的根源。
下面，結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。先看圖1，圖中表示的是一個(gè)雙塔系統(tǒng)的第一塔，塔1，的上部和第二塔，塔2，的下部，其中第一塔的操作壓力比第二塔高。在典型的低溫空分裝置中，進(jìn)料空氣進(jìn)入高壓塔1，在此，借低溫精餾分離成氮增濃汽和氧增濃液，二者再被送入低壓塔2，借低溫精餾分離成氮和氧產(chǎn)物。為了產(chǎn)生塔的回流液，高壓塔產(chǎn)生的氣態(tài)氮同蒸發(fā)的液氧換熱而冷凝。氣氮自塔1出來(lái)經(jīng)管道3進(jìn)入立式主熱交換器4。液氧從塔2沿管道5流入液泵6，再順管道7和閥門(mén)8進(jìn)入液氧收集槽9，然后流入主熱交換器4的上部，其加入點(diǎn)位于氣氮進(jìn)入主熱交換器4的加入點(diǎn)的上方。可以把流7的部分流10經(jīng)閥11返回塔2用于流量控制的目的。而流7的另一部分12可做為產(chǎn)物液氧加以回收。
液氧和氣氮沿主熱交換器4并流而下，在此過(guò)程中，氣氮隔壁與不斷蒸發(fā)的液氧背靠背地冷凝。生成的凝結(jié)氮從主熱交換器4經(jīng)管道13流入高壓塔1作為回流。從主熱交換器出來(lái)的部分流14被送入低壓塔2做為回流，且還可將流14的一部分做為液氮回收。經(jīng)主換熱器4并流過(guò)程中仍未蒸發(fā)的液氧則沿圖中箭頭15所示方向流出主換熱器。在主熱交換器4內(nèi)的上述換熱過(guò)程中生成的氣態(tài)氧沿箭頭16從主熱交換器流入第二塔，隨即沿塔2上升作為精餾的上升蒸汽。可以從塔2把該氣態(tài)氧的一部分經(jīng)管道17抽出做為產(chǎn)物回收。作為替代的辦法，可以取消液氧收集槽9并將液氧直接經(jīng)管道7和閥8送入主熱交換器4的上部。作為另一些替代辦法，可以象圖1所示那樣，把離開(kāi)低壓塔內(nèi)接觸手段的液流18引入液氧收集槽g，也可以將其直接導(dǎo)入塔2的底部，進(jìn)入釜液同液體15混合，還可以將其直接加到主熱交換器4的上部。
圖2表示一個(gè)可作為主熱交換器4的下流式熱交換器的較好實(shí)施方案。熱交換器20包括由一系列豎直、平行間隔排列的板構(gòu)成的熱交換器本體，這些板形成了由第一通道21和第二通道雙交替地順序排列的序列。液體(例如液氧)23流入第一通道21。由于有密封條24，從熱交換器20的上部來(lái)的液體無(wú)法進(jìn)入第二通道22。支撐片35撐著間隔板防止翅曲。
在第一通道21內(nèi)，液體穿過(guò)包含有為獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段的一段。圖2表示一種尤其好的液流分布強(qiáng)化手段。在圖2中表示的具體方案中，液體通過(guò)流經(jīng)包括由開(kāi)孔阻擋片25構(gòu)成的一級(jí)分布強(qiáng)化手段的一段而實(shí)現(xiàn)單級(jí)分布分布，從主式阻擋片段的頂?shù)降祝钃跗拈_(kāi)孔面積連續(xù)增加。譬如，在阻擋片段的頂部，阻擋片的開(kāi)孔面積可小于阻擋片段頂阻擋片總面積的5％，隨后可連續(xù)增加到，在阻擋片段底部處，阻擋片總面積的20％以上，較好25％以上。
這種一級(jí)的開(kāi)孔阻擋片段通過(guò)保證熱交換器頂部的液體均勻地通過(guò)所有的第一通道，起到產(chǎn)生均勻分布液流的作用。這種單級(jí)式分布之所以優(yōu)于傳統(tǒng)的多級(jí)式分布是因?yàn)?，它消除了往往出現(xiàn)液體不良分布的級(jí)間過(guò)渡區(qū)或部位。在通過(guò)阻擋片段之后，均勻分布的液體流到傾斜密封條26上，其坡度與水平方向成30～60°角。液體以此角度沿密封條26穿過(guò)縫隙27朝下流，在含有過(guò)橋片28的段處從第一通道21流入第二通道22。過(guò)橋片較好用較薄規(guī)格材料做成光波紋片，其縱向與阻擋片成直角。過(guò)橋片起兩重作用(1)在開(kāi)縫區(qū)為間隔板提供機(jī)械支撐，(2)在液體向第二通道22轉(zhuǎn)移時(shí)，進(jìn)一步分流并保持在第一通道21獲得的良好液體分布。雖然采用此種過(guò)橋片是較好的，但并非總是需要此種過(guò)橋片，而且在圖6中就給出了不帶過(guò)橋片的一種布置。
蒸汽(例如氣氮)，在傾斜密封條26和均勻分布液體由第一通道流入第二通道的縫隙27的下方-29處進(jìn)入第一通道21。汽和液隨后便各自沿著第一和第二通道并流而下，此間，第一通道21內(nèi)的蒸汽和第二通道22內(nèi)的液體借間接換熱而分別冷凝和蒸發(fā)。熱交換器中流體并流流動(dòng)的這一段是換熱段，在此熱交換器段內(nèi)的通道較好帶有沿通道長(zhǎng)度方向的縱向翅片以促進(jìn)傳熱。從第一和第二通道流出的液體和蒸汽分別用箭頭30和31表示，因?yàn)槭鞘疽庑缘?，僅標(biāo)出一組通道并分別注明氮和氧。蒸發(fā)通道的頂部由密封條24封住了，所以所有蒸出的氧蒸汽都從熱交換器的底部出去。
圖3表示本發(fā)明下流式熱交換器的另一實(shí)施方案，其中，不是在進(jìn)第二通道并穿過(guò)換熱段之前采用單級(jí)液體分布，而是采用了由第一級(jí)和第二級(jí)之間的空隙界定的兩級(jí)分布。圖3與圖2中相對(duì)應(yīng)的部件采用相同的數(shù)字代號(hào)，下面，對(duì)其操作情況將不再說(shuō)明。
圖3所示具體方案采用了兩段阻擋片。在這個(gè)具體方案中，液體經(jīng)過(guò)兩級(jí)分布上段的初步粗分布和下段的第二級(jí)細(xì)分布。上段32采用小開(kāi)孔面積的阻擋片，其開(kāi)孔面積一般在該段阻擋片總面積的2～15％之間，而下段33采用了較大開(kāi)孔面積的阻擋片，其開(kāi)口面積一般在該段阻擋片總面積的20～30％。這兩段阻擋片被空隙34分開(kāi)。圖3所畫(huà)出的兩級(jí)分布不如圖2畫(huà)出的單級(jí)分布好，但這種兩級(jí)方案較容易制做或成本較低。
在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，為達(dá)到液流的均勻分布還可以采用其他手段作為分布強(qiáng)化手段，以代替或者輔助開(kāi)孔阻擋片。在此類(lèi)手段中，可以舉出鋸齒形翅片或填料。
圖4表示從不同角度觀察得到的圖2所示熱交換器方案第一通道和第二通道剖面視圖的典型式樣。圖4使用的數(shù)字代號(hào)與圖2相對(duì)應(yīng)。
圖5是采用與圖4相同的類(lèi)型、能用于實(shí)施本發(fā)明的另一種布置的示意圖，其中送入到第一通道的液體是從側(cè)面而不是從頂部提供的。圖5與圖2的相同部分(件)采用對(duì)應(yīng)的數(shù)字代號(hào)。在圖4和圖5中沒(méi)有畫(huà)出熱交換段的翅片。在此方案中，集液槽36是圍著第一和第二通道的，而不是位于它們的上方，液體是通過(guò)進(jìn)液口37加入第一通道的。可以做成開(kāi)孔并沿?cái)r截主流動(dòng)方向放置的分布片39，被用來(lái)把液體從進(jìn)液口37傳送到阻擋片25的頂部。靠這種布置，蒸發(fā)通道可以在頂部開(kāi)口，使換熱產(chǎn)生的蒸汽(例如汽態(tài)氧)中一部分能通過(guò)下流式熱交換器頂部(如箭頭38所示)進(jìn)入第二塔，而不是讓所有的蒸汽都從熱交換器的底部流出。采用了一種密封條40將通道21的頂部封住，還在通道21的分布翅片39和密封條40之間設(shè)置了支撐片41。在通道22內(nèi)過(guò)橋片28上方還設(shè)置了另外的支撐片42。
圖7畫(huà)出了用于實(shí)施本發(fā)明阻擋片的較好開(kāi)孔布置。這是一種三角形開(kāi)孔排布。雖然其他布置，例如正方形布置，也可采用，但這是一種較好的布置。在圖7中，與水平成傾角θ的實(shí)線是開(kāi)口中心線。為做成翅片形式，將材料沿與虛線平行的直線折彎。陰影區(qū)域標(biāo)出翅片元件放入通道21內(nèi)時(shí)所占據(jù)的空間。
為保證液體沿整個(gè)翅片的均勻流動(dòng)，開(kāi)孔圖形較好沿翅片長(zhǎng)度方向按短間距重復(fù)。在圖7中，此間距表示為P。為保證有一個(gè)規(guī)則的重復(fù)開(kāi)孔圖形，存在著一系列分立的θ值，它們是θ＝30°、60°、70.9°、76.1°、79.1°、81.1°、82.4°、83.4°等等，其中，θ=tg-1((2n+1)/3),]]>n取整數(shù)。間距p隨θ角增加而增加。
另一項(xiàng)考慮是要保證，所有的翅片表面須包括至少一定數(shù)目的孔，否則就妨礙液流順利通過(guò)該通道。在圖7中，陰影部分必須包括至少一定數(shù)目的孔。隨著θ減小，出現(xiàn)一條或多條翅片表面未開(kāi)孔的幾率就增加了。我們發(fā)現(xiàn)，θ的最佳值為70.9°、76.1°和79.1°，而其中以76.1°為普遍看好。
阻擋片開(kāi)孔面積的改變可以通過(guò)減少孔間節(jié)距達(dá)到。節(jié)距減少則孔就變密，開(kāi)孔面積增加。就2.5mm直徑的孔，按正三角形排列而言，達(dá)到5％阻擋片材料開(kāi)孔面積的對(duì)應(yīng)節(jié)徑是10.6mm，而達(dá)到25％開(kāi)孔面積的節(jié)距則是4.76mm。
這樣，采用了本發(fā)明，就可以使下流式液體熱交換器中進(jìn)入換熱之前的液體分布比迄今已有的下流熱交換器有所改進(jìn)。雖然已結(jié)合某些實(shí)施方案詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但是熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人會(huì)理解，尚有其他符合權(quán)利要求原則和范圍的本發(fā)明具體方案。
權(quán)利要求
1.一種借助與蒸汽間接換熱使液體蒸發(fā)的方法，包括(A)提供具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道的熱交換器；(B)通過(guò)包括用于獲得均勻分布液流手段的熱交換器段把液體加入到所說(shuō)第一通道并下流通過(guò)所說(shuō)第一通道；(C)把出自所說(shuō)第一通道的所說(shuō)經(jīng)均勻分布的液體以與水平成30～60°之間的角度送入所說(shuō)第二通道內(nèi)的過(guò)橋片而進(jìn)入所說(shuō)第二通道；(D)在所說(shuō)均勻分布的液體從所說(shuō)第一通道流出點(diǎn)的下方，向所說(shuō)第一通道加入蒸汽；以及(E)讓所說(shuō)蒸汽和液體并流地分別流經(jīng)所說(shuō)第一和第二通道，并使所說(shuō)第二通道內(nèi)的所說(shuō)液體借助在所說(shuō)并流期間與所說(shuō)第一通道內(nèi)的所說(shuō)蒸汽間接換熱而蒸發(fā)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)液體是液氧。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)蒸汽是氣態(tài)氮。
4.權(quán)利要求1的方法，其中用于獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段是一級(jí)分布強(qiáng)化手段，它包括一段開(kāi)孔阻擋片。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所說(shuō)段下部中阻擋片的開(kāi)孔面積超過(guò)所說(shuō)段上部阻擋片的開(kāi)孔面積。
6.權(quán)利要求5的方法，其中阻擋片開(kāi)孔面積在所說(shuō)段內(nèi)由上至下不斷增加。
7.權(quán)利要求1的方法，其中獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段是兩級(jí)分布強(qiáng)化手段，包括上段開(kāi)孔阻擋片和下段開(kāi)孔阻擋片，上、下段之間有一空隙，其中上段內(nèi)阻擋片開(kāi)孔面積介于所說(shuō)上段內(nèi)阻擋片面積的2～15％，下段內(nèi)阻擋片開(kāi)孔面積介于所說(shuō)下段內(nèi)阻擋片面積的20～30％。
8.權(quán)利要求1的方法，其中蒸發(fā)后的液體均不從熱交換器頂部流出熱交換器。
9.權(quán)利要求1的方法，其中，部分蒸發(fā)后的液體從熱交換器頂部流出熱交換器。
10.一種熱交換器，包括(A)熱交換器本體，它具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道，所說(shuō)第一通道具有一個(gè)段，包括用于獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段；(B)從所說(shuō)分布強(qiáng)化手段上方，向所說(shuō)第一通道加入液體的手段；(C)在所說(shuō)分布強(qiáng)化手段下方的送液手段，用于將出自所說(shuō)第一通道的液體以與水平成30～60°的角度導(dǎo)到位于所說(shuō)第二通道內(nèi)的過(guò)橋片上面進(jìn)入所說(shuō)第二通道；以及(D)從所說(shuō)送液手段下方，向所說(shuō)第一通道加入蒸汽的手段。
11.權(quán)利要求10的熱交換器，其中獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段是包括一段開(kāi)孔阻擋片的一級(jí)分布強(qiáng)化手段。
12.權(quán)利要求11的熱交換器，其中所說(shuō)段的下部阻擋片的開(kāi)孔面積超過(guò)所說(shuō)段的上部阻擋片的開(kāi)孔面積。
13.權(quán)利要求12的熱交換器，其中阻擋片的開(kāi)孔面積在所說(shuō)段內(nèi)從上至下不斷增加。
14.權(quán)利要求10的熱交換器，其中獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段是兩級(jí)分布強(qiáng)化手段，它包括上段開(kāi)孔阻擋片和下段開(kāi)孔阻擋片，上、下段之間有一空隙，其中上段內(nèi)阻擋片開(kāi)孔面積介于所說(shuō)上段內(nèi)阻擋片面積的2～15％，下段內(nèi)阻擋片開(kāi)孔面積介于所說(shuō)下段內(nèi)阻擋片面積的20～30％之間。
15.權(quán)利要求10的方法，其中第二通道的頂部是封閉的，從而使第二通道產(chǎn)生的蒸汽不能從熱交換器頂部出去。
16.權(quán)利要求10的方法，其中第二通道的頂部是不封閉的，從而使二通道產(chǎn)生的蒸汽能從熱交換器頂部出去。
17.一種雙塔系統(tǒng)，包括第一塔、第二塔和主熱交換器，所說(shuō)雙塔系統(tǒng)包括(A)主熱交換器的熱交換器本體，它具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道，所說(shuō)第一通道具有一個(gè)段，包括用于獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段；(B)從所說(shuō)分布強(qiáng)化手段上方將來(lái)自所說(shuō)第二塔的液體加入到所說(shuō)第一通道的手段；(C)在所說(shuō)分布強(qiáng)化手段下方的送液手段，用于將出自所說(shuō)第一通道的液體以與水平成30～60°的角度導(dǎo)到位于所說(shuō)第二通道內(nèi)的過(guò)橋片上而加入到所說(shuō)第二通道，以及(D)從所說(shuō)送液手段的下方將來(lái)自所說(shuō)第一塔的蒸汽送入到所說(shuō)第一通道的手段。
18.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段是包括一段開(kāi)孔阻擋片的一級(jí)分布強(qiáng)化手段。
19.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所說(shuō)段下部?jī)?nèi)阻擋片的開(kāi)孔面積超過(guò)所說(shuō)段上部?jī)?nèi)阻擋片的開(kāi)孔面積。
20.權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中阻擋片的開(kāi)孔面積在所說(shuō)段內(nèi)從上至下不斷增加。
21.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中獲得均勻分布液流的分布強(qiáng)化手段是兩級(jí)分布強(qiáng)化手段，它包括上段開(kāi)孔阻擋片和下段開(kāi)孔阻擋片，上、下段之間有一空隙，其中上段內(nèi)阻擋片的開(kāi)孔面積介于所說(shuō)上段內(nèi)阻擋片面積的2～15％，該段下部?jī)?nèi)阻擋片的開(kāi)孔面積介于所說(shuō)下段內(nèi)阻擋片面積的20～30％之間。
22.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中第二通道封閉于熱交換器本體的上部，從而第二通道產(chǎn)生的蒸汽不能從熱交換器的頂部出來(lái)進(jìn)入第二塔。
23.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中第二通道在熱交換器本體的上部不封閉，從而第二通道產(chǎn)生的蒸汽能從熱交換器的頂部出來(lái)進(jìn)入第二塔。
24.借助與蒸汽間接換熱使液體蒸發(fā)的方法，包括(A)提供具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道的熱交換器；(B)通過(guò)包括用于均勻分布液流的一級(jí)分布強(qiáng)化手段的段把液體加入到所說(shuō)第一通道，并下流通過(guò)所說(shuō)第一通道；(C)把出自所說(shuō)第一通道經(jīng)均勻分布的液體送入所說(shuō)第二通道；(D)在所說(shuō)均勻分布的液體從所說(shuō)第一通道流出點(diǎn)的下方，向所說(shuō)第一通道加入蒸汽；以及(E)讓所說(shuō)蒸汽和液體并流地分別流經(jīng)所說(shuō)第一和第二通道，并使所說(shuō)第二通道內(nèi)的所說(shuō)液體借助在所說(shuō)并流期間與所說(shuō)第一通道內(nèi)的所說(shuō)蒸汽間接換熱而蒸發(fā)。
25.權(quán)利要求24的方法，其中所說(shuō)液體是液氧。
26.權(quán)利要求24的方法，其中所說(shuō)蒸汽是氣氮。
27.權(quán)利要求24的方法，其中一級(jí)分布強(qiáng)化手段包括開(kāi)孔阻擋片。
28.一種熱交換器，包括(A)熱交換器本體，它具有按交替順序排列的至少一個(gè)第一通道和至少一個(gè)第二通道，所說(shuō)第一通道具有一個(gè)段，包括用于獲得均勻分布液流的一級(jí)分布強(qiáng)化手段；(B)從所說(shuō)一級(jí)分布強(qiáng)化手段上方，向所說(shuō)第一通道加入液體的手段；(C)在所說(shuō)一級(jí)分布強(qiáng)化手段下方的送液手段，用于將出自所說(shuō)第一通道的液體送入到所說(shuō)第二通道；以及(D)從所說(shuō)送液手段下方，向所說(shuō)第一通道加入蒸汽的手段。
29.權(quán)利要求28的熱交換器，其中獲得均勻分布液流的一級(jí)分布強(qiáng)化手段包括一段開(kāi)孔阻擋片。
30.權(quán)利要求29的熱交換器，其中所說(shuō)阻擋片段的下部阻擋片開(kāi)孔面積大于所說(shuō)阻擋片段的上部阻擋片開(kāi)孔面積。
31.權(quán)利要求30的熱交換器，其中阻擋片的開(kāi)孔面積在所說(shuō)阻擋片段內(nèi)從上至下不斷增加。
32.權(quán)利要求28的熱交換器，其中第二通道的頂部是封閉的，從而使第二通道產(chǎn)生的蒸汽不能從熱交換器頂部出去。
33.權(quán)利要求28的熱交換器，其中第二通道的頂部是不封閉的，從而使二通道產(chǎn)生的蒸汽能從熱交換器頂部出去。
全文摘要
一種下流式熱交換器，尤其適合用做雙塔低溫空分裝置的主冷凝器/再沸器，其中，在液體通道的上方進(jìn)行了旨在獲得均勻流動(dòng)的液體分布，經(jīng)均勻分布的液體被送入液體通道，較好傾斜地流到過(guò)橋片上，隨后再與相鄰蒸汽通道內(nèi)的蒸汽一起并流地向下流過(guò)液體通道。
文檔編號(hào)F25J3/00GK1128343SQ95108418
公開(kāi)日1996年8月7日 申請(qǐng)日期1995年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月5日
發(fā)明者V·施里尼瓦桑, M·J·洛凱特, J·H·齊默 申請(qǐng)人:普拉塞爾技術(shù)有限公司