低温精馏环形塔制造技术

环形塔，特别适用于低温精馏，它包括同轴取向的限定第一塔区的径向隔开的圆柱形塔壁，和两塔壁之间的第二塔区，其中在第一塔区和第二塔区的每个塔区中进行着不同流体混合物的精馏。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

Cryogenic rectification ring tower

Ring tower, especially suitable for cryogenic distillation, comprising coaxially oriented radially spaced cylindrical column walls defining a first tower area, and between the two wall of the second towers, which in the first tower and second tower area of each tower area are rectified in different fluid mixtures.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及精馏，尤其适用于低温精馏例如原料空气的低温精馏。根据组分的相对挥发度将流体混合物分离成各个组份的精馏装置的主要投资是塔的壳体和塔所需要的空间的费用。当需要两个或多个塔进行分离时，情况尤其如此。在塔可以竖直叠放或并排设置时，低温精馏，例如原料空气的低温精馏常常使用这样的多塔系统。迫切需要有这样一种系统，这种系统能够在减少塔的投资和减少塔的所需空间情况下进行精馏。因此本专利技术的目的就是提供一种精馏塔系统，与传统的系统相比较，这种精馏系统可减少塔的投资和降低空间要求。上述的目的和其它的目的对于通过阅读本专利技术公开的本领域技术人员将是显而易见的，这些目的可通过本专利技术实现。本专利技术的一个方面是进行精馏的环形塔，该塔包括(A)限定第一塔区的圆柱形主塔壁；(B)与主塔壁径向隔开的环形塔壁，在主塔壁和环形塔壁之间划分出第二塔区；(C)将流体送入第一塔区的装置和将流体从第一塔区取出的装置；和(D)将流体送入第二塔区的装置和将流体从第二塔区取出的装置。本专利技术的另一方面是将原料空气进行低温精馏的设备，包括(A)高压塔和环形塔，该环形塔包括限定第一塔区的圆柱形主塔壁和与主塔壁径向隔开的环形塔壁，在主塔壁和环形塔壁之间划分出第二塔区；(B)将原料空气送入高压塔的装置，将流体从高压塔送入第一塔区的装置，和将流体从第一塔区域送入第二塔区的装置；(C)从第一塔区域至少回收产品氮和产品氧中之一种的装置；和(D)从第二塔区回收产品氩的装置。本专利技术的又一个方面是将原料空气进行低温精馏的设备，包括(A)包含限定低压区的圆柱形主塔壁的环形塔和该环形塔与主塔壁径向隔开，在主塔壁和环形塔壁之间划分出高压区；(B)将原料空气送入高压区的装置，将高压区的流体送入低压区的装置；和(C)从低压区至少回收产品氮和产品氧中之一种的装置。本专利技术再一个方面是将原料空气进行低温精馏的设备，包括(A)低压塔和环形塔，该环形塔包括限定主塔区的圆柱形主塔壁和环形塔壁与主塔壁径向隔开，在主塔壁和环形塔壁之间划分出侧塔区；(B)将原料空气送入主塔区的装置，将主塔区的流体送入低压塔的装置，和将低压塔的流体送入侧塔区的装置；和(C)从侧塔区回收产品氧的装置。本文所用的术语“产品氧”其含义指的是具有大于80％(摩尔)，优选地大于95％(摩尔)的氧浓度的流体。本文所用的术语“产品氮”其含义指的是具有大于95％(摩尔)，优选地大于99％(摩尔)的氮浓度的流体。本文所用的术语“产品氩”其含义指的是具有大于80％(摩尔)，优选地大于95％(摩尔)的氩浓度的流体。本文所用的术语“塔”其含义指的是蒸馏塔塔或分馏塔或区，也就是说接触塔或区，在塔内液体相和蒸汽相逆流接触，例如通过蒸汽相和液体相在一系列的安装在塔内的竖直间隔的塔盘或塔板上和/或在填料元件例如结构填料或无规填料上的接触，以实现流体混合物的分离。为进一步讨论蒸馏塔，请参见R.H.Perry和C.H.Chilton主编的，纽约McGraw-Hill书籍出版公司出版的化学工程师手册，第五版，13节，连续蒸馏过程。蒸汽和液体接触分离法取决于各组分的蒸汽压差。高蒸汽压(或者易挥发的或低沸点的)组分将易于在蒸汽相中浓集，而低蒸汽压(或难挥发的或高沸点的)组分将易于在液相中浓集。分凝是分离方法，籍此可以采用蒸汽混合物的冷却而将挥发性组分浓集在蒸汽相中，因此难挥发组分浓集在液相中。精馏或连续蒸馏是分离方法，该方法将蒸汽相和液体相逆流处理获得的逐级部分蒸发和冷凝结合起来。蒸汽相和液体相的逆流接触一般是绝热的，可能包括两相之间的积分的(分级的)或微分的(连续的)接触。使用精馏原理来分离混合物的分离方法装置常常互换地称为精馏塔、蒸馏塔或分馏塔。低温精馏是一种至少部分地在150°K或低于150°K的温度下进行的精馏方法。本文用的术语“间接热交换”其含意指的是使两种流体进行热交换，而两流体彼此之间没有任何的物理接触或相互混合。本文所用的术语“原料空气”其含义指的是主要包含氧气、氮气和氩气的混合物例如环境空气。本文所用的术语“再沸器”其含义指的是能从塔的液体产生塔上升流蒸汽的热交换装置。本文所用的术语“冷凝器”其含义指的是从塔蒸汽产生塔下降流液体的热交换装置。附图说明图1是本专利技术的一个优选实施方案的示意图，其中在生产氩气的低温精馏系统中使用环形塔。图2是图1所示的实施方案的较详细的视图。图3是本专利技术另一个优选实施方案的示意图，其中在双塔型低温精馏系统中使用环形塔。图4是本专利技术又一个优选实施方案的示意图，其中在侧塔型低温精馏系中使用环形塔。图5是图4所示的实施方案的较详细的视图。图中编号对于通用元件是相同的。将参照各图详细说明本专利技术。图1和图2实例说明低温精馏系统的一个实施方案，其中可以应用本专利技术的环形塔。现在参照图1和图2，原料空气1在压缩机2中被压缩，通过冷却器3冷却压缩热。然后加压的原料空气通过净化器4清除掉高沸点的杂质例如水蒸汽、二氧化碳和烃，净化器典型地是一个变温或变压吸附净化器。然后净化过的压缩原料空气5在初级热交换器6中通过与回流的间接热交换进行冷却。在图1所示的实施方案中，原料空气5的第一部分7通过增压压缩机8进一步被压缩，第二部分9通过增压压缩机10进一步被压缩，所得到的进一步被压缩的原料空气部分11和12和余下的压缩原料空气部分50通过初级热交换器6被冷却，以便分别在物流51、52和53中产生压缩的、净化的和冷却的原料空气。物流52通过涡轮膨胀机55涡轮膨胀形成物流54，以便为随后的低温精馏产生致冷，物流54然后送入环形塔24。物流51和53各自送入高压塔21。在高压塔21内，原料空气通过低温精馏被分离成富氮蒸汽和富氧液体。富氮蒸汽以物流22送入再沸器23中，其中富氮蒸汽通过与环形塔24底部的液体的间接热交换而形成富氮液体25。富氮液体25的一部分26作为回流返回高压塔21，富氮液体25的另一部分27在热交换器6中进行过冷，然后作为回流送入环形塔24中。富氧液体由高压塔21的底部以物流28送入环形塔24中，富氧液体的一部分56送入氩气冷凝器29中，其中富氧液体通过与富氩蒸汽的间接热交换而被蒸发，所得到的富氧流以物流30所示由冷凝器29送入环形塔24中。富氧液体的另一部分57直接送入环形塔24中。环形塔24包括圆柱形主塔壁70和与主塔壁径向隔开的圆柱形环形塔壁71。同心的圆柱形壁70和71限定了第一塔区72和第二塔区73。第二塔区73是主塔壁和环形塔壁之间的空间，第一塔区72至少包括主塔壁所包围的某些空间，但不包括第二塔区73的部分。第二塔区73利用分离器74在第二塔区73的上端与第一塔区72封闭隔离。第二塔区73在其下端通过分布板75与第一塔区72保持流体相通。正如图1和图2所示，在第二塔区73中，蒸汽/液体接触的内部构件优选是环形塔盘76。在第一塔区72中，蒸汽/液体接触的内部构件优选地包含填料。主要含氧和氩的蒸汽由第一塔区72通过分布板75进入第二塔区73，在第二塔区，通过与下流液体的低温精馏，该蒸汽被分离成富氩蒸汽和富氧液体。富氧液体如物流箭头33所示通过分布板75而返回到第一塔区72。富氩蒸汽以物流34送入冷凝器29，其中富氩蒸汽如前所述，通过与蒸发富氧液体的间接热交换而被冷凝。所得到的富氩液体以物流3本文档来自技高网...

【技术保护点】
进行精馏的环形塔，该塔包括： （Ａ）限定第一塔区的圆柱形主塔壁； （Ｂ）与主塔壁径向隔开的环形塔壁，在主塔壁和环形塔壁之间划分出第二塔区； （Ｃ）将流体送入第一塔区的装置和将流体从第一塔区取出的装置； （Ｄ）将流体送入第二塔区的装置和将流体从第二塔区取出的装置。

【技术特征摘要】
US 1998-8-5 09/1292401.进行精馏的环形塔，该塔包括(A)限定第一塔区的圆柱形主塔壁；(B)与主塔壁径向隔开的环形塔壁，在主塔壁和环形塔壁之间划分出第二塔区；(C)将流体送入第一塔区的装置和将流体从第一塔区取出的装置；(D)将流体送入第二塔区的装置和将流体从第二塔区取出的装置。2.权利要求1的环形塔，其中环形塔壁在由主塔壁形成的空间内侧中。3.权利要求1的环形塔，其中环形塔壁在主塔壁形成的空间外侧。4.进行原料空气低温精馏的设备，包括(A)高压塔和环形塔，所述环形塔包括限定第一塔区的圆柱形主塔壁和与主塔壁径向隔开的环形塔壁，在主塔壁和环形塔壁之间划分出第二塔区；(B)将原料空气送入高压塔的装置，将流体从高压塔送入第一塔区的装置，和将流体从第一塔区送...

【专利技术属性】
技术研发人员：KK王，JF比林哈姆，DP博纳奎斯特，B阿曼，RF德尔内维希，MM沙，TA斯卡雷，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]