專利名稱：液體轉(zhuǎn)移方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及經(jīng)過帶膨脹閥的提升管將液體從第一壓力(一般較高)下操作的第二蒸餾塔轉(zhuǎn)移到低于第一壓力的第二壓力(一般較低)下操作的裝置，尤其是第二蒸餾塔的方法。
這特別適宜于將液體從雙層空氣蒸餾塔的中壓塔提升到該雙塔中中壓塔頂上的低壓塔和/或與低壓塔相連的氧/氬分離塔的頂部冷凝器的操作。
低溫蒸餾而進(jìn)行空氣分離的設(shè)備最常用常見的雙塔裝置。在中壓塔(或MP塔)底部(富氧液)，中部(貧液)和頂部(液氮)產(chǎn)生的液體送到低壓塔(或LP塔)中部或頂部。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，最常見的是將低壓塔置于中壓塔上，因此必須將液體從低處移送到高處。一般來說，中壓塔和低壓塔間的壓差大于MP塔出口點(diǎn)和LP塔入口點(diǎn)間的液體柱靜壓。
最近開發(fā)的空氣蒸餾塔技術(shù)一方面看到了低壓降填充塔的表面，另一方面也看到了從換熱關(guān)系看兩流體(氣氮和液氧)間溫差小的蒸發(fā)器/冷凝器表面現(xiàn)象。這兩方面的改進(jìn)均可降低中壓塔的操作壓力，從而降低能耗并提高塔高度，經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化是在更持久的蒸餾方向上。
另一方面，這種改變的不利后果是難于經(jīng)簡單靜壓效果提升液體，因此在某些條件下MP塔中可應(yīng)用的壓力不足以將液體提升到LP塔，尤其是在設(shè)備必須在減壓下操作，即MP塔壓力低于常規(guī)操作壓力時(shí)是如此。
現(xiàn)有技術(shù)中可用泵將液升到足夠壓力而解決這一問題，其缺點(diǎn)是很顯然的耗能多，投資大，設(shè)備穩(wěn)定性差和操作復(fù)雜等。
本發(fā)明目的就是提出不用泵即可進(jìn)行液體轉(zhuǎn)移的簡單而有效方法。
因此本發(fā)明方法特點(diǎn)是向膨脹閥下游的提升管中注入提升氣(即利用其氣泡降低液體總體密度的氣體)，其壓力高于氣體注入點(diǎn)和所說設(shè)備的液體入口之間的液柱達(dá)到的壓力。
本發(fā)明其它特征提升氣壓為所說第一蒸餾塔壓力，在移出液體位置以上注入提升柱內(nèi)液體中;
應(yīng)用從第一塔中取出并加以選擇以使轉(zhuǎn)移液體組成基本上不改變的氣體作為提升氣;
在將液體從空氣雙蒸餾塔的中壓塔底移到雙塔中該中壓塔上的低壓塔中部和/或移到與低壓塔相連的氧/氬分離塔的塔頂冷凝器時(shí)應(yīng)用少量送入的空氣流作提升氣。
本發(fā)明第二方面目的是用裝有膨脹閥的提升管進(jìn)行液體轉(zhuǎn)移的方法，其中將液體從第一壓力下操作的第一蒸餾塔移到在低于第一壓力的第二壓力下操作的裝置，尤其是第二蒸餾塔，其特征在于除了液體中的少部分外，該液體在其膨脹前進(jìn)行過冷卻以產(chǎn)生可控量的作為液體提升氣的閃蒸氣。
本發(fā)明另一目的是提出宜于進(jìn)行該方法的蒸餾設(shè)備，其第一方面的設(shè)備包括在第一壓力下操作的第一蒸餾塔，在低于第一壓力的第二壓力下操作的第二裝置，尤其是第二蒸餾塔以及裝有膨脹閥并將第一塔的液體出口與所說第二裝置的液體入口連接起來的提升管，其特征在于其中包括設(shè)在膨脹閥下游的提升柱中的提升氣注射裝置，提升氣壓力高于氣體注入點(diǎn)和所說第二裝置的液體入口之間的所說液柱產(chǎn)生的壓力。
本發(fā)明第二方面的設(shè)備包括在相當(dāng)高壓力下操作的蒸餾塔，在相當(dāng)?shù)蛪毫ο虏僮鞯牡诙b置，尤其是第二蒸餾塔以及裝有膨脹閥并將第一塔的液體出口與所說第二裝置的液體入口連接起來的提升管，其特征在于提升管經(jīng)過膨脹閥上游的過冷器并且圍繞該過冷器設(shè)有支管。
以下參考


本發(fā)明操作例。
圖1示出了本發(fā)明空氣蒸餾設(shè)備。
圖2和3示出了本發(fā)明的兩種改進(jìn)方案。
圖1的空氣蒸餾設(shè)備基本上由雙蒸餾塔1構(gòu)成，其中包括中壓塔2及其上的低壓塔3，蒸發(fā)器/冷凝器4經(jīng)過換熱在塔2頂放出由基本上純氮組成的蒸氣并在塔3底放出由一定純度氧組成的液體。
操作中將壓力常為5×105至6×105Pa的空氣經(jīng)供氣管5引入塔2。“富液”(富氧空氣)經(jīng)裝有膨脹閥7的管6從塔2底取出并在膨脹閥上游的過冷器8中冷卻后在膨脹閥中膨脹至稍高于大氣壓的壓力，再引入LP塔3的中部。在過冷器8和膨脹閥7之間設(shè)有裝有膨脹閥10的提升管9，該管延至以已知方式與LP塔3相連的氧/氬分離塔(未示出)頂?shù)睦淠鳌?br> “貧液”(不純氮)經(jīng)裝有膨脹閥(未示出)的管11從塔2中部取出并在過冷和膨脹后引入塔3中點(diǎn)。基本上純液氮經(jīng)裝有膨脹閥13的管12從塔3頂部取出，在膨脹閥上游的過冷器14中過冷后在該膨脹閥中膨脹并引入塔3頂部。
圖1還示出了從塔3底進(jìn)行氣態(tài)氧生產(chǎn)的管道15，在該塔3頂部進(jìn)行純氮生產(chǎn)的管道16，將空氣引入塔3中部的管道17以及從該塔上部取出殘余氣體(不純氮)的管道18。
可以看出，3種不同的液體必須從低塔2升到高塔3并且液體必須升到氧/氬分離塔頂部。若這些塔為填充塔，尤其是具有規(guī)定結(jié)構(gòu)和/或具有多塊理論板和/或在蒸發(fā)器/冷凝器4為低溫差類型時(shí)，則兩塔2和3間的壓差幾乎不能保證液體提升。
為保證良好提升液體，并且采取有規(guī)律的可控方式以及設(shè)備的所有操作方式，則空氣管19可從供氣管5分支出來并分成兩支20和21。這些分支的每一支均設(shè)有膨脹閥22和23并且分別聯(lián)入其膨脹閥7和10下游的管6和9。同樣，裝有膨脹閥25的供氣管24離開塔2頂部并在膨脹閥13下游聯(lián)入管12。裝有膨脹閥(未示出)的另一供氣管26在鄰近貧液出口(管11)的位置離開塔2并在該管的膨脹閥下游并入管11。
操作時(shí)經(jīng)管19和20以塔2供氣壓送入的少量空氣流在膨脹閥22中膨脹后注入已在膨脹閥7中膨脹的富液中?？諝鈿馀輰⒏灰禾嵘饋聿⒔档褪蛊渖仙剿?所必須的壓力。
同樣，經(jīng)管19和21輸送的少量空氣流在膨脹閥23中膨脹后注入已在膨脹閥10中膨脹的富液中。管19分出的總空氣流量小，一般小于進(jìn)入設(shè)備的空氣流量的1%。
類似情況是經(jīng)管24輸送的基本上純氮在膨脹閥25中膨脹后注入已在膨脹閥13中膨脹的液氮中，而由管26送入的不純氮膨脹后注入管11輸送并膨脹的貧液中。
應(yīng)注意到，由于管12輸送的液氮的純度，相應(yīng)的提升氣(管24中)應(yīng)為基本上純氮。另一方面，富液和貧液的組成并不關(guān)鍵，由于提升氣流量很小，所以只要不污染這些液體，則相應(yīng)的提升氣組成可在一定程度上不同于這些液體。
事實(shí)上，主要的膨脹閥7，10和13位置盡可能低以保證其完全由液體填入，并且在這些膨脹閥下游送入氣泡以將所說液體向上推進(jìn)。更具體地講，提升氣的壓力應(yīng)足以克服氣體注入點(diǎn)以上的液體高度，并且如實(shí)施例所示其壓力的確定應(yīng)考慮到達(dá)到塔3壓力的每一氣體在聯(lián)合液體出口以上注入。
圖2和圖3示出了在經(jīng)管12提升液氮時(shí)獲得提升氣的兩種改進(jìn)，其中省去了管24及膨脹閥25。
在圖2改進(jìn)中管12輸送的少量可控液氮流經(jīng)支管24A旁通過冷器14，支管中優(yōu)選在其最低點(diǎn)裝有膨脹閥25A并在膨脹閥13上有開口。
這樣得到的未過冷液膨脹時(shí)產(chǎn)生可作為提升氣的相當(dāng)大并可調(diào)量閃蒸氣。
在圖3改進(jìn)中省去了膨脹閥25A，管12中設(shè)有三通閥27，其入口在過冷器14上游與管12連接，出口與該過冷器入口相連，而另一出口與旁通管24A相連，而且該管24A在膨脹閥13上游開口。
因此，少量可控液氮流不過冷，從而在膨脹閥13內(nèi)膨脹的期間產(chǎn)生可調(diào)節(jié)量閃蒸氣作為提升氣。
當(dāng)然，圖2和3改進(jìn)同樣適于提升其它液體。
應(yīng)注意到，圖2和3改進(jìn)盡管基于與圖1相同的概念，但在一定意義上不那么有效，其中可將閃蒸氣產(chǎn)量降到最小量而提升上升的液體，產(chǎn)生的蒸氣不利于蒸餾，但在上升管偶爾溢流時(shí)不能使設(shè)備再開動(dòng)。
權(quán)利要求
1.用裝有膨脹閥(7，10，13)的提升管(6，9，11，12)將液體從在第一壓力下操作第一蒸餾塔(2)轉(zhuǎn)移到在低于第一壓力的第二壓力下操作的第二裝置(3)，尤其是第二蒸餾塔中的方法，其特征在于向膨脹閥下游的提升管中注入壓力大于氣體注入口和所說第二裝置(3)的液體入口間的液柱壓力的提升氣。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于提升氣壓力為所說第一蒸餾塔(2)的壓力，在液體出口以上注入提升柱的液體中。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于用從第一塔(2)中取出并且加以選擇而使其基本上不致于改變被轉(zhuǎn)移液體組成的氣體作為提升氣。
4.權(quán)利要求2的方法，用于將液體從空氣雙蒸餾塔(1)的中壓塔(2)的底部轉(zhuǎn)移到該中壓塔上的低壓塔(3)中部和/或移到與低壓塔(3)相連的氧/氬塔頂部冷凝器，其特征在于應(yīng)用送入雙塔(1)的少量原料空氣流作提升氣。
5.用裝有膨脹閥(7，10，13)的提升管(6，9，11，12)將液體從在第一壓力下操作的第一蒸餾塔(2)轉(zhuǎn)移到在低于第一壓力的第二壓力下操作的第二裝置(3)，尤其是第二蒸餾塔中的方法，其特征在于除少量液體外該液體在其膨脹前過冷，從而產(chǎn)生可控量可作為液體提升氣的閃蒸氣。
6.蒸餾設(shè)備，其中包括在第一壓力下操作的第一蒸餾塔(2)，在低于第一壓力的第二壓力下操作的第二裝置(3)，尤其是第二蒸餾塔以及裝有膨脹閥(7，10，13)并將第一塔(2)的液體出口與位于出口以上的第二裝置(3)的液體入口相連的提升管(6，9，11，12)，其特征在于其中包括向膨脹閥下游的提升管注入壓力高于氣體注入點(diǎn)和第二裝置液體入口間的液體柱產(chǎn)生的壓力的提升氣的注射裝置(19至26)。
7.權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于提升氣從第一塔(2)或在其入口取出，并且所說注入裝置(19至26)在提升管起點(diǎn)以上的位置開口連入提升柱(6，9，11，12)。
8.權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于所說注入裝置包括設(shè)有膨脹閥(25)并從鄰近所說液體出口的第一塔(2)中的位置開始的輸氣管(11，24)。
9.權(quán)利要求7的設(shè)備，其中第一塔(2)為空氣雙蒸餾塔(1)的中壓塔(2)，所說第二裝置為雙塔中該中壓塔以上的低壓塔(3)和/或與低壓塔(3)相連的氧/氬分離塔頂?shù)睦淠?，其特征在于該注入裝置包括裝有膨脹閥(22，23)并從被蒸餾空氣入口管(5)或從中壓塔(2)底開始的管(19至21)。
10.蒸餾設(shè)備，其中包括在相當(dāng)高壓下操作的第一蒸餾塔(2)，在相當(dāng)?shù)蛪合虏僮鞯牡诙b置(3)，尤其是第二蒸餾塔，以及裝有膨脹閥(7，10，13)并將第一塔(2)的液體的出口與第二裝置(3)的液體入口連接起來的提升管(6，9，11，12)，其特征在于提升管(6，12)經(jīng)過膨脹閥(7，13)上游的過冷器(8，14)，并且繞該過冷器設(shè)有旁通管(24A)。
全文摘要
將少量提升氣流注入膨脹閥(7、10、13)下游的液體提升管(6、9、1、12)，該辦法可應(yīng)用于空氣的填充型雙餾塔。
文檔編號F17C9/00GK1076775SQ9310334
公開日1993年9月29日 申請日期1993年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月24日
發(fā)明者B·達(dá)列迪奧 申請人:喬治·克勞德方法的研究開發(fā)空氣股份有限公司