CN111829289A - 用于形成分离设备的冷箱的一部分的结构面板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及旨在形成低温蒸馏分离设备的冷箱的一部分的结构面板(5，5A)，其包括至少一个由碳钢或铬和镍合金钢制成的腔室(1)，该腔室具有矩形或非矩形、可选地等腰梯形的横截面，具有相对于面板成45°至60°之间的角度倾斜的顶部和/或底部以及一个开口面，该开口面位于结构面板的内表面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种旨在形成分离设备的冷箱的一部分的结构面板以及包括这种面板的冷箱。
背景技术
通常，低温蒸馏分离单元包括至少一个蒸馏塔，该蒸馏塔布置在称为冷箱(CB)的绝缘结构中。冷箱是金属封壳，其通常具有大致平行六面体的形状，以便在塔及其管道周围形成预定的绝热层厚度。所使用的绝热材料通常是珍珠岩。
低温是指0℃以下或-100℃以下的温度。
发明内容
本发明涉及一种冷箱(CB)的内部腔室，其容纳至少一个选自下组的附件：手动阀，自动阀，流量计，阀开闭器，传感器，或其它仪表装置。附件通常需要用于维修操作的通道，但连接到低温蒸馏分离设备的蒸馏塔和/或热交换器的管道。待分离的混合物包括用于ASU(双主塔或氩塔)的空气，以及包含氢气和一氧化碳的合成气、包含氮气和氢气的氨合成气，包含二氧化碳、氧气和氮气的混合物，或包含二氧化碳和氢气的混合物。
冷箱可以是构件式单元或包装单元。
包装单元
为了限制安装现场的组装成本，尤其是为了控制制造质量，常用的方法之一是在制造商的工厂中将带有管道元件和附件的塔进行预组装，然后将其插入金属封壳中，该封壳的横截面结合了整个塔周围的未来绝热层厚度，如EP 0 913653 A1所述。然后将在水平位置预组装的该组件(称为包装单元)运输并安装在最终的施工现场。
然而，上述包装单元组装选择具有以下缺点：为了在将包装单元从水平位置移动到竖向位置的架设阶段期间确保封壳的机械稳定性，大幅增加了封壳的重量。除了它们显著增加了运输成本的重量之外，这些包装单元还主要由于它们相当大的体积而面临限制它们的运输的严重问题(适于通过桥梁下方或上方或穿过隧道，弯道周围，电线下方，等等)。
根据本发明，当在工厂中和直接在安装现场将CB作为包装件(包括一个或多个子包装件)预制造时，将需要安装在紧固于CB的内壁上的单独腔室内的、CB的选自以下组的至少一个附件安装在附件腔室中：手动阀，自动阀，流量计，阀开闭器，传感器或其它仪表装置等，所述附件腔室呈平行六面体形状但具有与水平面成45°至60°倾斜的顶面和/或底面，以防止珍珠岩堆积并损失绝热性能。该腔室又被安装在包装中，以便可以一旦在施工现场完成安装之后且在CB启动之前通常用岩棉对其进行隔热，CB又被充填有诸如珍珠岩的粉状隔热材料。这样安装在专用腔室中(使得可以与珍珠岩隔离)确保了检修的便利性，因为在随后的操作中，例如对它们包含的元件或附件进行检查或维护时，可以很容易地去除填充它们的岩棉绝热材料。
在这种设计中，由于附件腔室的组装和生产是在车间中的水平位置进行的，因此不会使包装单元的制造更加复杂。这种设计产生的约束主要是封壳的材料的额外成本和受限的可运输性。
构件式单元
对于构件式设计，CB可以完全在施工现场组装。也就是说，CB的所有管道必须逐一安装，并且在范围为从地平面到约60m的高度处连接到竖向蒸馏塔和/或其它塔、低温交换器和/或泵和/或涡轮。同样，附件(手动或自动阀，流量计，阀开闭器，其它传感器等)也必须逐一连接到这些管道，这需要大量的人力和大量的脚手架，并且不利于工人的生产率。
这些附件腔室也在施工现场制造。这些附件腔室可以在从地平面到约60m不等的高度处位于CB的任何内表面上。这些腔室与安装在包装单元中的腔室类型相同，并容纳上述附件。
在这种CB组件中，挑战之一是通过尽可能地限制施工活动，同时保证质量水平与在车间中制造包装单元相当，来大幅减少CB的安装时间和规划风险。
为此，已采取措施对CB的碳钢护套结构进行了高水平的预制。这涉及CB的各种结构元件的面板形式的预制。这些各种面板可以是矩形的和平坦的(平坦面板)、成角度的(角面板)，也可以是圆的一个扇区的一部分的形式(外壳面板)，并且例如在US20060162379A1中进行了描述。
在设计构件式冷箱的过程中，本发明首先提出设计一种腔室，该腔室容纳各种附件(手动或自动阀、流量计、阀开闭器、其它传感器等)，并在制造商的车间内生产。
其次，为了进一步优化现场施工阶段，可以在制造商的车间内为蒸馏塔部分地提供一些管道，显然这些管道将必须与附件腔室连接，以便一旦紧固在其结构面板上的附件腔室已就位并且在焊接完所述腔室与预先安装在蒸馏塔上的管段的管道界面之后，即可完全恢复管网。
然后将该腔室以及设置有一些管段的蒸馏塔送到施工现场。
该腔室将具有至少一个开口面，该开口面随后将与CB的结构面板接触。
该腔室——其结构优选地将由碳钢或不锈钢制成——将优选地设置有被称为吊耳的搬运装置，从而可以搬运它以便通过焊接或螺栓连接将其连接到预制CB的结构面板的内表面上。
优选在地面上于胸部高度或仅需要小型活动脚手架的高度处将腔室连接到结构面板，然后最终将结构面板提升并定位在蒸馏塔周围，以最大限度地降低风险并减少通常非常昂贵的高空作业。
如上所述的包括其相关附件的管段也将安装在该预制腔室中。
这些管段在预制腔室内将具有永久性或临时性支承件，用于在运输和为了连接面板的搬运阶段期间以及在面板的搬运及其最终定位在蒸馏塔周围期间固定管段和附件。
本发明旨在提供一种组装装置，该组装装置使得既可以维持与需要严格质量控制的元件(通常是整个低温部件)的车间预组装有关的质量标准，又可以极大地限制与运输到施工现场有关的问题和成本并且有利于构件式冷箱在施工现场的安装。
这种方法——其预组装和运输不再考虑塔或包含绝热层的封壳所需的绝热层体积——使得可以通过减小总尺寸同时允许在车间内的高水平受控预制来增加运输低温单元的子组件如蒸馏塔的选择。
根据本发明的一个目的，提供了一种旨在形成低温蒸馏分离设备的冷箱的一部分的结构面板，其包括至少一个由碳钢或不锈钢(例如包含铬和镍)制成的腔室，该腔室具有矩形横截面或非矩形横截面、任选地等腰梯形横截面，并且具有相对于面板成45°至60°之间的角度倾斜的顶部和/或底部以及一个开口面，该开口面位于结构面板的内表面上。
根据其它任选的特征：
·面板包含至少一个选自下组的附件：手动阀，自动阀，流量计，阀开闭器，传感器或其它仪表装置，以及连接到该附件的管段。
·该腔室包括至少一个用于搬运该腔室的装置和至少一个永久性或临时性支承件，该至少一个永久性或临时性支承件用以在运输阶段以及与结构面板连接期间支承所述至少一个管段和/或所述至少一个附件。
·通过焊接或螺栓连接将腔室紧固到面板上，优选地在提升之前在地面上进行紧固。
·腔室包括至少一个穿孔面，该穿孔面覆盖有一种材料，该材料不可渗透特定的绝热材料，例如珍珠岩，但可渗透冲洗气体。
·腔室内包含岩棉和/或气凝胶。
根据本发明的另一方面，提供了一种低温蒸馏分离设备的冷箱，其包括至少四个竖直壁，其中至少一个竖直壁由如上所述的面板组成或包括如上所述的面板，该冷箱充填有绝热材料，并且包含旨在于低温下运行的、设备的至少一个元件。
该冷箱优选地包含至少一个蒸馏塔和/或至少一个热交换器。
根据本发明的另一个目的，提供了一种用于组装低温蒸馏分离设备的冷箱的方法，该冷箱包括至少四个面板，这些面板竖直地布置在旨在于低温下运行的一个元件周围，其中至少一个面板的壁设置有由碳钢或铬和镍合金钢制成的腔室，该腔室具有矩形或非矩形、任选地等腰梯形的横截面，具有相对面板成45°至60°角倾斜的顶部和/或底部以及一个开口面，通过将开口面紧固到结构面板的内表面上来将所述腔室设置在所述至少一个面板的壁上。
该腔室可以在车间内或在冷箱的安装和/或施工现场被紧固到面板上。
优选地，在将所述腔室紧固到这些面板上之后，将这些面板紧固在一起。
附图说明
将参考附图更详细地描述本发明。
图1是根据本发明的紧固在面板上的腔室的竖直截面图。
图2是根据本发明的包括两个面板的冷箱的分解图。
图3更详细地示出了腔室。
具体实施方式
图1示出了蒸馏空气分离设备的冷箱的面板5；该冷箱可以容纳塔和/或热交换器。要被绝热的元件3被图示为由珍珠岩15包围。腔室1紧固在面板5的内表面上，该腔室1由碳钢或铬和镍合金钢(不锈钢)制成。该腔室具有相对于竖直平面(面板5的平面)成60°角的顶部。底部相对于面板倾斜45°。45°与60°之间的其它角度也是可以的。
这用于防止围绕它的珍珠岩15堆积。腔室1具有一个开口面，该开口面位于结构面板5的内表面上。在腔室1内有至少一个附件9，其可以是手动阀、自动阀、流量计、阀开闭器或传感器。如有必要，该附件通过面板5和其致动器10的保护罩8连接到冷箱的外部。
腔室1充填有岩棉11。
该腔室具有梯形横截面。在图中，它是一个非矩形、非等腰的梯形，因为顶部相对于竖直方向倾斜60°，而底部相对于竖直方向倾斜45°。但这两个角度也可以相同。或者，顶部和/或底部可以垂直于面板，在这种情况下，横截面为直角梯形或矩形。
腔室1的至少一个壁可以被穿孔，例如由网板或金属网18制成。该网板覆盖有不可渗透用以充填冷箱的特定绝热材料(例如珍珠岩15)但可渗透冲洗气体的材料。这允许在珍珠岩15中循环的冲洗气体——例如氮气——在腔室内循环，以防止形成冰袋或其它杂质的积聚。
在图2中，蒸馏塔3布置在由八个具有L形横截面的角面板5、5A组成的冷箱中。在图中只能看到四个面板。面板5、5A各自均具有紧固于内壁上的腔室1。显然，冷箱的面板不一定要保持腔室。同样，腔室由碳钢或铬和镍合金钢(不锈钢)制成。它具有相对于竖直平面(面板5的平面)成60°角的顶部。底部相对于面板倾斜45°。
所述腔室包含岩棉，并且在使用中所述冷箱中充填有珍珠岩。
塔3设置有管道，并且可以连接到存在于这些腔室之一中的附件。
腔室1可以通过焊接或螺栓连接紧固到面板5、5A上。优选地，在地面上将腔室紧固到面板5A上，然后将面板5A提升到面板5上方的位置。然而，可以在将所述面板提升之后，通过CB顶部中的开口将腔室随后定位在其结构面板上，或使用CB的走道将腔室从外部滑过结构面板的一个面。
图2显示了腔室在冷箱的面板相互附接之前定位。
图3示出了具有其附件——例如手动阀、自动阀、流量计、阀开闭器或传感器——和连接至该附件的管段23的腔室1的细节。还可以看到阀9的致动器10向外延伸，以及使仪器随后能够连接的线21。
Claims (13)
1.一种旨在形成低温蒸馏分离设备的冷箱的一部分的结构面板(5，5A)，其包括由碳钢或例如包含铬和镍的不锈钢制成的至少一个腔室(1)，所述腔室具有矩形的或非矩形的横截面、可选地等腰梯形的横截面，所述腔室具有相对于所述结构面板以45°至60°之间的角度倾斜的顶部和/或底部以及一个开口面，所述开口面位于所述结构面板的内表面上。
2.根据权利要求1所述的结构面板，包括选自下组的至少一个附件(9)：手动阀、自动阀、流量计、阀开闭器或其它仪表装置，以及连接到所述附件的管段(23)。
3.根据权利要求1或2所述的结构面板，其中，所述腔室包括至少一个用于搬运所述腔室的装置以及至少一个永久性或临时性的支承件，所述至少一个永久性或临时性的支承件用于在运输阶段和与所述结构面板连接期间支承至少一个管段(23)和/或至少一个附件(9)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的结构面板，其中，所述腔室(1)通过焊接或螺栓连接而优选地在提升之前在地面上被紧固到所述结构面板(5，5A)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的结构面板，其中，所述腔室(1)包括至少一个穿孔面，所述穿孔面覆盖有不可渗透特定的绝热材料例如珍珠岩(15)但可渗透冲洗气体的材料(18)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的结构面板，其中，所述腔室(1)包含岩棉(11)和/或气凝胶。
7.一种低温蒸馏分离设备的冷箱，包括至少四个竖直壁，至少一个所述竖直壁由根据前述权利要求所述的结构面板(5，5A)组成或包括根据前述权利要求所述的结构面板(5，5A)，所述冷箱填充有绝热材料(15)，所述冷箱包含所述设备的旨在于低温下运行的至少一个元件(3)。
8.根据权利要求7所述的冷箱，包含至少一个蒸馏塔和/或至少一个热交换器。
9.一种用于组装低温蒸馏分离设备的冷箱的方法，所述冷箱包括至少四个结构面板(5，5A)，所述至少四个结构面板(5，5A)竖直地布置在旨在于低温下运行的一个元件(3)周围，其中至少一个结构面板的壁设置有由碳钢或铬和镍合金钢制成的腔室(1)，所述腔室具有矩形或非矩形的横截面、可选地等腰梯形的横截面，所述腔室具有相对于所述结构面板以45°至60°之间的角度倾斜的顶部和/或底部以及一个开口面，通过将所述开口面紧固到所述结构面板的内表面上来将所述腔室设置在所述至少一个结构面板的壁上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在车间内将所述腔室(1)紧固到所述结构面板(5，5A)上。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述冷箱的安装现场将所述腔室(1)紧固到所述结构面板(5，5A)上。
12.根据权利要求9或11所述的方法，其中，在所述冷箱的施工现场将所述腔室(1)紧固到所述结构面板(5，5A)上。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，在将所述腔室(1)紧固到所述结构面板上之后，将这些结构面板(5，5A)紧固在一起。
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