空气液化分离装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空气液化分离装置，该分离装置包括容纳低温机器的外槽，设置在该外槽内的一体以上的自立式塔槽，架构上述外槽并设置在外槽内的一体以上的塔槽和常压下充填在上述外槽内的并具有充填密度的粉粒状绝热材料，其特征在于将上述自立式塔槽的１次固有设定为上述外槽的１次固有振动频率的０．７倍以下或１．０倍以上。上述粉粒状的绝热材料的充填密度在５５～８０ｋｇ／ｍ↑［３］的范围内。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空气液化分离装置，更详细地说，是涉及对于将空气冷却，液化，蒸馏分离出氧气，氮气氩等制品的空气液化分离装置的各种机器，有效地利用以常压充填的粉粒状绝热材料具有的抗振效果的空气液化分离装置。目前，日本以高压气体设备等耐振设计基准为基础来对空气液化分离装置的耐振进行设计。该耐振设计如下所述对于外槽及自立的塔槽类而言，对每台机器都要进行耐振设计。首先，用由几个质点和弹簧构成的振动模型置换机器。然后，根据装置的内装物的重要性，设置装置的地域及地盘类别而确定的设计水平地震作用在振动模型上，进行各机器对地震相应的应答分析。此时的应答分析法对于固有周期按地盘类别确定的值以下的外槽及重要性属于Ⅱ或Ⅲ(根据日本高压气体保护法，根据高压气体设备等耐震设计基准确定的耐震设计构造物的重要度)的物体，且距底基的高度不足20m的塔槽类(例如，热交换器，贮液槽，冷凝器，蒸发器，冷凝蒸发器适用静震法；高于20m的塔槽类，且其固有周期为按地盘种类确定的值以下者适用修正震度法，而对于超过确定的固有周期的塔槽类及外槽则适用模式分析法。用定义式计算由根据上述应答分析而求得的机器各部位所产生的地震负载和稳定运行时该部位所受的内压，自重，内装物的重量等引起的负载的两者之和表示耐震设计用计算应力。对该各部位的计算压力以不超过确定的容许应力来决定各机器的设计标准。此时，对于绝热材料，只考虑质量而不考虑其刚性。对于在架构上设置的塔槽类，使用根据该塔槽类和架构的固有振动频率比而求得的设计修正地震动，把架构看作刚性，采用静震法进行应答分析。此外，计算耐震设计用计算应力以不超过容许应力方式来进行耐震设计。此时也与自立的塔槽类等一样，绝热材料仅考虑质量而不考虑其刚性。另一方面，根据本专利技术者的发现，已经判明常压下充填的粉粒状绝热材料，因其连接在外槽或塔槽类间，对外槽及塔槽类，特别对自立式的塔槽类的振动特性有一定的影响。例如，根据外槽的固有振动频率和自立式塔槽类的固有振动频率的相互关系，已判明因为由绝热材料连成，存在自立式塔槽类的应答增大的情况。本专利技术的目的是考虑由绝热材料在各机器间的相连，研究更接近于实际装置的状态下的安全性，利用该绝热材料的止振效果，以各机器相对于地震的应答比不考虑材料时的应答低的方式进行设计而提供一种耐震性能更高的空气液化分离装置。本专利技术的空气液化分离装置包括容纳低温机器的外槽，设置在该外槽内的1体以上的自立式塔槽，以前述的外槽为架构而设置在外槽内的一体以上的塔槽和常压下充填在上述外槽内的有一定充填密度的粉粒状绝热材料，把上述自立式塔槽的一次固有振动频率设定为上述外槽的一次固有振动频率的0.7倍以下或1.0倍以上。另外，上述粉粒状绝热材料的充填密度的范围为55-80kg/m3。采用本专利技术的技术方案，能够有效地利用绝热材料的制振效果，制作耐震性高的空气液化分离装置。附图说明图1示出常压下充填的粉粒状绝热材料的变形特性；图2示出各研究例中所用的空气液化分离装置模型的示意图；图3示出研究例1的外槽相对地上的随时间相对移位；图4示出相同外槽与地上的随时间相对加速度；图5示出相同外槽的随时间转矩；图6同样示出对于副精馏塔的塔最下部的随时间相对移位。图7同样示出副精馏塔的随时间相对加速度。图8同样示出副精馏塔的随时间的转矩。图9同样示出主精馏塔相对地上的随时间相对移位。图10同样示出主精馏塔的随时间相对加速度。图11同样示主精馏塔的随时间转矩。图12分别示出研究例2的外槽顶部相对地上的随时间相对移位，外槽下部的随时间相对加速度及外槽下部的随时间转矩。图13分别示出副精馏塔顶部相对于塔最下部的随时间相对移位，副精馏塔顶部的随时间相对加速度及副精馏塔下部的随时间转矩。图14同样分别地示出主精馏塔顶部相对地上的随时间相对移位，主精馏塔顶部的随时间相对加速度，及主精馏塔下部的随时间转矩。图15分别示出研究例3的外槽顶部相对地上的随时间相对移位，外槽下部的随时间相对加速度及外槽下部的随时间转矩。图16分别示出副精馏塔顶部相对于塔最下部的随时间相对移位，副精馏塔顶部的随时间相对加速度及副精馏塔下部的随时间转矩。图17同样分别地示出主精馏塔顶部相对地上的随时间相对移位，主精馏塔顶部的随时间相对加速度，及主精馏塔下部的随时间转矩。图18是示出固定外槽1次固有振动频率，改变自立式精馏塔的1次固有振动频率时考虑由绝热材料相连的情况和不考虑绝热材料的情况下各机器的塔顶部的最大应答移位量的对比图。首先，本专利技术者为了确认常压下充填的粉粒状绝热材料的止震效果而通过实验测定了其变形特性。测定结果示于图1中。根据图1的结果，绝热材料的变形特性已被判明只在压缩时表示出有效的弹性，具有滞后现象及经反复压缩其弹性变差。利用使这些变形特性进行模型化，然后编写的通用有限要素法程序进行对空气液化分离装置模型的应答角析。其结果是，如前所述，根据外槽固有振动频率和自立式塔槽类的固有振动频率的相互关系，因为由绝热材料造成的相连，就将出现增大自立式塔槽类的固有振动频率的情况。然而，基于模型研究的结果，采用能够避免因绝热材料的相连而造成的自立式塔槽类的应答增加的结构及绝热材料的止振效果对外槽及塔槽类的两者均有效的结构，则能够得到在耐震方面更安全的空气液化分离装置。即，在由绝热材料将二台机器相连的情况下，绝热材料的止振效果在这二台机器朝同方向移位时，能使移位量相对小的机器的移位增加，移位量相对大的机器的移位减小，而在两者朝反方向移位时，两者的移位均减小。但是，在二台机器朝反方向移位在约相同时间达到高峰后，当受压缩的绝热材料所积蓄的变形能被释放时，由于它的能量对柔一些的机器释放的多些，因此再次显著地增大绝热材料的刚性作用前的移位。然而，对于固有振动频率相近的二台机器，因为若以上述的时间摇摆动一次，将连续地对柔一些的机器释放变形能，所以其移位量与没有相连的情况相比将会增加。图2示出以下说明的研究例1-3中使用的空气液化分离装置模型，在外槽A内容纳了自立式主精馏塔B和以该外槽A为架构设置的副精馏塔C。该模型下的粉粒状的绝热材料的充填密度是60kg/m3。该值是在通常的空气液化分离装置的制作时，即充填初期时的通常的充填密度。装置制作后连续地运行而使充填密度能达到其上限约为80kg/m3，在55kg/m3-80kg/m3的范围内，能够得到基本相同的下述研究结果。在各研究结果中，外槽A的固有振动频率保持一定，改变自立式的主精馏塔B的固振动频率，向图中X轴方向在10秒间以0.01秒输入埃尔森特罗的强震记录，在该期间进行随时间应答分析。在图3-图17中，细线和粗细分别表示不考虑绝热材料相连时的计算结果和使用上述模型并考虑绝热材料相连时的计算结果。研究例1(自立式精馏塔的1次固有振动频率为外槽的1次固有振动频率的0.7倍以下的情况)。图3是外槽A相对于地上的随时间相对移位，图4是与地上的随时间相对的加速度，图5示出随时间转矩，在各图中，(A),(B)(C)(D)分别是图2中的外槽顶部1，外槽中上部2，外槽中下部3和外槽下部4处的随时间应答量。在图3中，不考虑绝热材料(膨胀珍珠岩，三井金属株式会社制)的相连的细线结果中能够看出随着时间的推移相对移位增加。相对地，考虑绝热材料相连的组线结果虽然在约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气液化分离装置，该分离装置包括容纳低温机器的外槽，设置在该外槽内的一体以上的自立式塔槽，以上述外槽为架构而设置在外槽内的一体以上的塔槽和常压下充填在上述外槽内的并具有充填密度的粉粒状绝热材料，其特征在于将上述自立式塔槽的１次固有振动频率设定为上述外槽的１次固有振动频率的０．７倍以下或１．０倍以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡边章正，新井一成，
申请(专利权)人：日本酸素株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]