CZ2000220A3 - Tepelný výměník, zejména deskový tepelný výměník pro jednotku na dělení vzduchu - Google Patents

Tepelný výměník, zejména deskový tepelný výměník pro jednotku na dělení vzduchu Download PDF

Info

Publication number
CZ2000220A3
CZ2000220A3 CZ2000220A CZ2000220A CZ2000220A3 CZ 2000220 A3 CZ2000220 A3 CZ 2000220A3 CZ 2000220 A CZ2000220 A CZ 2000220A CZ 2000220 A CZ2000220 A CZ 2000220A CZ 2000220 A3 CZ2000220 A3 CZ 2000220A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
heat exchanger
plates
copper
air
nickel
Prior art date
Application number
CZ2000220A
Other languages
English (en)
Inventor
Benoit Davidian
Marc Wagner
Original Assignee
L´Air Liquide, Société Anonyme Pour L´Etude Et L´E
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L´Air Liquide, Société Anonyme Pour L´Etude Et L´E filed Critical L´Air Liquide, Société Anonyme Pour L´Etude Et L´E
Publication of CZ2000220A3 publication Critical patent/CZ2000220A3/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04854Safety aspects of operation
    • F25J3/0486Safety aspects of operation of vaporisers for oxygen enriched liquids, e.g. purging of liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04218Parallel arrangement of the main heat exchange line in cores having different functions, e.g. in low pressure and high pressure cores
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04393Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work expansion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • F25J5/005Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger in a reboiler-condenser, e.g. within a column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0068Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/20Particular dimensions; Small scale or microdevices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/32Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/44Particular materials used, e.g. copper, steel or alloys thereof or surface treatments used, e.g. enhanced surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0033Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cryogenic applications
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/108Particular pattern of flow of the heat exchange media with combined cross flow and parallel flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

Tepelný výměník, zejména deskový tepelný výměník pro jednotku na dělení vzduchu
Oblast techniky
Vynález se týká tepelného výměníku, přičemž se zejména týká deskového tepelného výměníku pro výměnu tepla mezi alespoň dvěma tekutinami v jednotce na dělení vzduchu.
Dosavadní stav techniky
Jednotka na dělení vzduchu obsahuje několik typů tepelných výměníků.
Hlavního tepelného výměníku je používáno pro chlazení vstupního vzduchu jednotky na destilační teplotu prostřednictvím výměny tepla s jednou nebo s více tekutinami, přicházejícími z destilační jednotky. V určitých případech jde o kapaliny pod tlakem, přicházející z jednotky, které se odpařují za současné výměny tepla se vzduchem, který má být destilován, v tepelném výměníku.
Takovéto tepelné výměníky bývají obvykle vyrobeny celé z hliníku nebo z mědi nebo ze slitin těchto dvou kovů (viz například patentový spis WO 95/28610, Hausen, Lindě „Tieftemperaturtechnik, stránky 468-471, „Large Tonnage Oxygen Plants - Brazed Aluminium Technology and Equipment for the 80s, Duncan a další, Cryogenic Processes and Equipment ·
Conference, ASME, srpen 1980, „Improved Plant Main Condenser, O'Neill a další, Cryogenic Processes and Equipment Conference, ASME, srpen 1980).
Z bezpečnostních důvodů jsou tyto kapaliny někdy odpařovány ve speciálním tepelném výměníku při výměně tepla s jedinou tekutinou, jako je například vzduch nebo dusík.
Jednotka rovněž obsahuje alespoň jeden výparník - kondenzátor, kterým je tepelný výměník, umístěný uvnitř nebo vně kolony. Tyto výparníky bývají obvykle vyrobeny celé z mědi, z nerezové oceli, z niklu nebo z hliníku, přičemž sestávají alespoň ze dvou okruhů, včetně alespoň jednoho, který je připojen ke zbytku zařízení prostřednictvím potrubí, přivařenému k příslušnému vybavení.
Takovéto tepelné výměníky jsou obvykle opatřeny větším počtem hliníkových desek, které jsou vzájemně od sebe vzdáleny o velikost mezi 5 a 7,6 mm (viz například patentový spis US-A-4 715 433), přičemž jsou mezi těmito deskami umístěny hliníkové vlnité plechy.
U předmětu patentového spisu EP-A-0 952 419 je vzdálenost mezi hliníkovými deskami nejvýše 5 mm.
Při kryogenických teplotách je tepelná vodivost mědi zhruba třikrát vyšší, než tepelná vodivost hliníku. Výška zvlnění (a tím i vzdálenost mezi deskami) tak může být zvýšena za účelem zlepšení tepelné výměny, přičemž může být počet desek snížen, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 7.
Obr. 7 znázorňuje změnu účinné oblasti jako funkci výšky zvlnění pro různé materiály a při různých teplotách. Účinná oblast odpovídá primární oblasti (dělicí příčky), k níž je připočtena sekundární oblast (zvlnění), přičemž je součet korigován prostřednictvím koeficientu žeber.
Podstata vynálezu
V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl vyvinut deskový tepelný výměník, který obsahuje:
- větší počet kovových desek (8), vyrobených z mědi, z niklu, z hliníku nebo ze slitiny, obsahující alespoň 80 % mědi, alespoň 80 % niklu nebo alespoň 80 % hliníku, které mají v podstatě podobný obrys, které jsou rovnoběžné a které jsou vzájemně od sebe vzdáleny za účelem vytvoření průchodů,
- teplosměnná zvlnění (6), obsahující alespoň 80 % mědi nebo 80 % niklu, která jsou umístěna mezi alespoň dvěma deskami (8),
- uzavírací prostředky (11), sestávající z bočních příček, připojených k okrajům desek utěsňujícím způsobem,
- dvě vnější desky (7), které jsou rovnoběžné s deskami (8), a které mají v podstatě podobný obrys, jako tyto desky (8),
- případně poloválcové hlavy, připojené k průchodům mezi deskami (8), a
9*9 · 9« 99 99 9 9 9
- případně vstupní a výstupní komoru (106) pro tekutinu, připojenou utěsněným spojem ke vstupnímu nebo výstupnímu čelu tekutiny, přičemž alespoň některá komora (106) sestává z alespoň jedné kulové nebo elipsoidní části a z kuželovitých úseků, připojených k této kulové nebo elipsoidní části, přičemž podstata vynálezu spočívá zejména v tom, že vzdálenost mezi sousedními okraji desek, mezi nimiž jsou umístěna zvlnění, vyrobená z alespoň 80 % mědi nebo z alespoň 80 % niklu, je větší, než 6 mm, s výhodou má velikost 8 mm.
Vzdálenost mezi sousedními přiléhajícími okraji desek je s výhodou větší, než 9 mm nebo 10 mm.
Tloušťka desek leží v rozmezí od 1 mm do 25 mm.
Tloušťka zvlnění leží v rozmezí od 0,1 mm do 0,4 mm.
Četnost zvlnění leží v rozmezí od 300 zvlnění na metr do 1 200 zvlnění na metr.
Veškerá zvlnění u tepelného výměníku jsou s výhodou vyrobena z mědi.
Tepelný výměník může plnit jednu ze shora uvedených úloh u dělicí jednotky na dělení vzduchu.
Může například být hlavním tepelným výměníkem, který je používán pro chlazení vzduchu na jeho destilační teplotu, nebo může být podchlazovačem.
«9 9 9 9 ·
··· 9 9
Pokud jednotka obsahuje první kolonu, do které je přiváděn vzduch, a která je tepelně připojena k druhé koloně, může tepelný výměník podle tohoto vynálezu umožňovat ohřívání základny druhé kolony prostřednictvím hlavního plynu z první kolony. Tepelným výměníkem tak obíhají pouze dva různé proudy.
Alternativně může být tepelným výměníkem podle tohoto vynálezu mezilehlý tepelný výměník druhé kolony nebo hlavní kondenzátor jediné kolony.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech jeho provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:
obr. 7 znázorňuje změnu účinné oblasti jako funkci výšky zvlnění pro různé materiály a při různých teplotách; účinná oblast odpovídá primární oblasti (dělicí příčky), k níž je připočtena sekundární oblast (zvlnění), přičemž je součet korigován prostřednictvím koeficientu žeber;
obr. 1 znázorňuje axonometrický pohled na vnější povrch výměníku tepla podle tohoto vynálezu;
obr. 2 znázorňuje axonometrický pohled na vnitřek výměníku tepla podle tohoto vynálezu;
obr. 3 znázorňuje rovněž axonometrický pohled na vnitřek výměníku tepla podle tohoto vynálezu;
obr. 4 znázorňuje blokové schéma jednotky na dělení vzduchu, která obsahuje větší počet tepelných výměníků podle tohoto vynálezu;
obr. 5 znázorňuje částečný boční pohled zvnějšku na jiné provedení tepelného výměníku podle tohoto vynálezu; a obr. 6 znázorňuje půdorysný pohled na tepelný výměník podle obr. 5.
Příklady provedení vynálezu
Tepelný výměník 20, znázorněný na vyobrazení podle obr. 1, je opatřen soustavou vodorovných desek, vyrobených z hliníku, které jsou k sobě vzájemně spojeny prostřednictvím pájení natvrdo, a které vymezují větší počet průchodů, určených střídavě pro jeden ze tří průtoků tekutiny, například pro průtok plynného vzduchu, pro průtok plynu, obohaceného dusíkem, při tlaku zhruba 5 barů, a pro průtok kapaliny, obohacené kyslíkem, při tlaku zhruba 1,5 baru. Je zcela pochopitelné, že tlaky mohou mít i jiné hodnoty.
Plyn nebo kapalina vstupuje do tepelného výměníku potrubím 2, vyrobeným z nerezové oceli, které je přívařeno ke střední části poloválcové hlavy 1 (nebo sběrné trubky), vyrobené z nerezové oceli, která rozvádí plyn přes celou výsku tepelného výměníku 20 tak, že jej přivádí na vstupy průchodů, vymezených prostřednictvím dělicích příček 12, vyrobených z nerezové oceli.
Na vyobrazení podle obr. 2 je znázorněna vnější deska 7_, vyrobená z nerezové oceli, která je umístěna nad naskládanými ♦ 4 ·
44*4 44
4« «4 444
4 4 4
44 vodorovnými deskami 8. Další stejná vnější deska je umístěna pod těmito vodorovnými deskami 8. Boční příčky 14, vyrobené z nerezové oceli, jsou připevněny k okrajům vodorovných desek 8 utěsňovacím způsobem.
Tyto vodorovné desky 8, které mají obdélníkovitý tvar, jsou vzájemně od sebe odděleny prostřednictvím vlnitých plechů 9, vyrobených z mědi nebo ze slitiny, obsahující alespoň 80 % mědi, přičemž jsou připevněny prostřednictvím pájení natvrdo. Vzdálenost mezi okraji sousedních desek je konstantní a má velikost 9,6 mm, přičemž desky mají tloušťku 1,8 mm. Výška zvlnění vlnitého plechu 9 má velikost 9,63 mm.
U takovéhoto dimenzování je počet desek poloviční v porovnání s počtem desek, kterých je používáno při konvenční vzdálenosti mezi deskami o velikosti 5 mm. Dochází tak rovněž ke snížení množství materiálu, potřebného pro pájení natvrdo.
Nad vlnitým plechem 9 jsou průchody uzavřeny prostřednictvím dělicích příček 12.
U vyobrazení podle obr. 4 je proud vzduchu ochlazován v hlavním tepelném výměníku 2QA podle tohoto vynálezu prostřednictvím výměny tepla se zbytkovými plyny, kapalným dusíkem a plynným dusíkem ještě předtím, než je odváděn do dvojité kolony. Tato dvojitá kolona obsahuje středotlakou kolonu, která je tepelně spojena s nízkotlakou kolonou prostřednictvím výparníku - kondenzátoru 20C podle tohoto vynálezu.
• · · · · · φ φ φ φ φφφφ φφ φφ φφφ φφ φφ
Proud kapalného bohatého kyslíku je odváděn od základny nízkotlaké kolony a odpařuje se při výměně tepla s přetlakovým proudem vzduchu ve speciálním tepelném výměníku 20B podle tohoto vynálezu.
Ostatní proudy v dané jednotce jsou podchlazovány v tepelném výměníku 20D podle tohoto vynálezu.
U vyobrazení podle obr. 5 pak tepelný výměník obsahuje soustavu svislých a vodorovných obdélníkovitých desek, mezi kterými jsou umístěny distanční vlnité plechy, které rovněž vytvářejí tepelná žebra. Každá dvojice desek vymezuje průchod, který má plochý tvar. Jsou zde alespoň dvě soustavy průchodů, přičemž jedna tato soustava je vyhrazena pro cirkulaci kyslíku, který je zpracovávanou tekutinou, zatímco druhá soustava je používána pro cirkulaci dusíku, který je pomocnou tekutinou, uvolňující teplo v průběhu kondenzace.
Na svém obvodu jsou průchody uzavřeny prostřednictvím příček. Příčky, které odpovídají zpracovávané tekutině, jsou však odstraněny na horním čele 103 tělesa 101, a rovněž na jeho spodním čele. Tepelný výměník tak pracuje na principu termosifonu s cirkulací odpařovaného kyslíku směrem vzhůru, který s sebou unáší kapalný kyslík. Tato dvoufázová směs opouští těleso 102 jeho horním čelem 103.
Uzavírací příčky jsou dále uspořádány takovým způsobem, aby byly vodorovné řady vstupních a výstupních oken dusíku ponechány volné na svislých bočních čelech tělesa 101. Tato okna jsou překryta vstupními a výstupními sběrnými trubkami válcovitého tvaru, jako je sběrná trubka 104, znázorněná na obrázku, uspořádanými na horní části tělesa a používanými pro přívod plynného dusíku do průchodů dusíku, přičemž je sběrná trubka zásobována potrubím 105.
Koule, představující vstupní a výstupní komoru tekutiny, může být vyrobena z nerezové ocelí, z niklu nebo ze slitiny, obsahující jeden z těchto dvou kovů.
Takovéto komory jsou podrobněji popsány například v patentovém spise EP-A-0 718 582 a v patentovém spise EP-A-0 718 583.
Takže u vyobrazení podle obr. 4 se kapalný kyslík odpařuje po jeho stlačení v tepelném výměníku 20B při výměně tepla se vzduchem, a kapalný dusík pod tlakem se odpařuje v hlavním tepelném výměníku 20A při výměně tepla se vzduchem. Vzduch je spotřebováván v turbíně podle Claudeho a/nebo v turbíně s ventilátorem. Z proudu, přicházejícího z nízkotlaké kolony, může být získáván argon.
Tepelné výměníky podle tohoto vynálezu mohou být souproudými nebo protiproudými tepelnými výměníky. Mohou být výparníky lázňového typu (termosifon) nebo filmového typu. Jejich kanály mohou mít obdélníkovitý průřez, válcovitý průřez nebo kombinaci těchto dvou průřezů.

Claims (8)

1. Deskový tepelný výměník,
- větší počet kovových desek (8), vyrobených z mědi, z niklu, z hliníku nebo ze slitiny, obsahující alespoň 80 % mědi, alespoň 80 % niklu nebo alespoň 80 % hliníku, které mají v podstatě podobný obrys, které jsou rovnoběžné a které jsou vzájemně od sebe vzdáleny za účelem vytvoření průchodů,
- teplosměnná zvlnění (6), obsahující alespoň 80 % mědi nebo 80 % niklu, která jsou umístěna mezi alespoň dvěma deskami (8),
- uzavírací prostředky (11), sestávající z bočních příček, připojených k okrajům desek utěsňujícím způsobem,
- dvě vnější desky (7), které jsou rovnoběžné s deskami (8), a které mají v podstatě podobný obrys, jako tyto desky (8),
- případně polovélcové hlavy, připojené k průchodům mezi deskami (8), a
- případně vstupní a výstupní komoru (106) pro tekutinu, připojenou utěsněným spojem ke vstupnímu nebo výstupnímu čelu tekutiny, přičemž alespoň některá komora (106) sestává z alespoň jedné kulové nebo elipsoidní části a z kuželovitých úseků, připojených k této kulové nebo elipsoidní části, vyznačující se tím, že vzdálenost mezi sousedními okraji desek, mezi nimiž jsou umístěna zvlnění, ···· ··· «· vyrobená z alespoň 80 % mědi nebo z alespoň 80 % niklu, je větší, než 6 mm, s výhodou má velikost 8 mm.
2. Deskový tepelný výměník podle nároku 1 vyznačuj í c í se tím, že vzdálenost mezi deskami je větší, než 10 mm.
3. Deskový tepelný vyznačující s jsou vyrobena z mědi nebo výměník podle e tím, že ze slitiny mědi.
nároků 1 a 2 veškerá zvlnění
4. Dělicí jednotka na dělení prostřednictvím kryogenické destilace vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden tepelný výměník (20) podle jednoho z předcházejících nároků.
5. Dělicí jednotka vyznačující se dělení vzduchu.
podle tím, že nároku 4 je určena pro
6. Dělicí jednotka podle nároku 5 vyznačující se tím, že tepelným výměníkem je hlavní tepelný výměník, který je používán pro chlazení vzduchu ne jeho destilační teplotu.
7. Dělicí jednotka podle nároku 4, 5 nebo 6 vyznačující se tím, že tepelným výměníkem je podchlazovač.
8. Dělicí jednotka podle jednoho z nároků 4 až 7 vyznačující se tím, že obsahuje první kolonu, do které je přiváděn vzduch, a která je tepelně • a » · · · • * · · v · ·· ««· ·· «» připojena ke druhé koloně prostřednictvím tepelného výměníku podle jednoho z nároků 1 až 3.
CZ2000220A 1999-02-01 2000-01-20 Tepelný výměník, zejména deskový tepelný výměník pro jednotku na dělení vzduchu CZ2000220A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9901098A FR2789165B1 (fr) 1999-02-01 1999-02-01 Echangeur de chaleur, notamment echangeur de chaleur a plaques d'un appareil de separation d'air

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2000220A3 true CZ2000220A3 (cs) 2001-10-17

Family

ID=9541436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2000220A CZ2000220A3 (cs) 1999-02-01 2000-01-20 Tepelný výměník, zejména deskový tepelný výměník pro jednotku na dělení vzduchu

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6347662B1 (cs)
EP (1) EP1026468A1 (cs)
JP (1) JP2000227295A (cs)
AU (1) AU1135400A (cs)
BR (1) BR0000231A (cs)
CA (1) CA2295453A1 (cs)
CZ (1) CZ2000220A3 (cs)
FR (1) FR2789165B1 (cs)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10022595A1 (de) * 2000-05-09 2001-11-15 Linde Ag Plattenwärmetauscher
US6516874B2 (en) * 2001-06-29 2003-02-11 Delaware Capital Formation, Inc. All welded plate heat exchanger
FR2832336B1 (fr) * 2001-11-22 2004-02-20 Air Liquide Echangeurs thermiques en cuivres brases et leur procede de fabrication par soudage
US20030116311A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Fitzpatrick Michael D. High temperature primary surface recuperator air cell
US7188492B2 (en) * 2002-01-18 2007-03-13 Linde Aktiengesellschaft Plate heat exchanger
FR2843059B1 (fr) * 2002-07-30 2005-02-25 Air Liquide Echangeurs thermiques en cuivre brases et leur procede de fabrication par soudage
FR2845152B1 (fr) 2002-10-01 2005-06-17 Air Liquide Echangeur de chaleur a plaques comportant une ailette epaisse, et utilisation d'un tel echangeur de chaleur.
FR2853723B1 (fr) * 2003-04-10 2007-03-30 Air Liquide Procede et installation de traitement d'un bain de liquide riche en oxygene recueilli en pied d'une colonne de distillation cryogenique
DE10328746A1 (de) * 2003-06-25 2005-01-13 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum mehrstufigen Wärmeaustausch und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung
SE527509C2 (sv) * 2003-10-17 2006-03-28 Alfa Laval Corp Ab Lödd plattvärmeväxlare med plattor av i huvudsak rostfritt stål och förfarande för tillverkning av en sådan plattvärmeväxlare
FR2884436B1 (fr) * 2005-04-13 2007-07-20 Air Liquide Colonne de distillation a dispositif pare-feu
FR2887020B1 (fr) * 2005-06-09 2007-08-31 Air Liquide Echangeur de chaleur a plaques avec structure d'echange formant plusieurs canaux dans un passage
US7306028B2 (en) * 2005-06-23 2007-12-11 Thermal Corp. Modular heat sink
DE502005010654D1 (de) * 2005-09-07 2011-01-20 Modine Mfg Co Wärmetauscher
DE102008033302A1 (de) * 2008-07-15 2010-01-21 Linde Aktiengesellschaft Ermüdungsfester Plattenwärmetauscher
CN101806529A (zh) * 2010-03-12 2010-08-18 杭州杭氧股份有限公司 一种整体式主换热器与过冷器
US8979983B2 (en) 2012-12-13 2015-03-17 Hamilton Sundstrand Corporation Air separation module manifold flow structure and system
PL2770286T3 (pl) * 2013-02-21 2017-10-31 Linde Ag Sposób i urządzenie do pozyskiwania tlenu pod wysokim ciśnieniem i azotu pod wysokim ciśnieniem
US20140352933A1 (en) * 2013-05-28 2014-12-04 Hamilton Sundstrand Corporation Core assembly for a heat exchanger and method of assembling
US10823511B2 (en) * 2017-06-26 2020-11-03 Raytheon Technologies Corporation Manufacturing a heat exchanger using a material buildup process
FR3069919B1 (fr) * 2017-08-04 2019-11-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Element intercalaire en alliage d'aluminium de fonderie pour un echangeur de chaleur

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3552488A (en) * 1968-12-27 1971-01-05 Pall Corp Plate-fin heat exchanger
DE3423736A1 (de) * 1984-06-28 1986-01-02 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8900 Augsburg Kreuzstrom-plattenwaermetauscher
US4715433A (en) 1986-06-09 1987-12-29 Air Products And Chemicals, Inc. Reboiler-condenser with doubly-enhanced plates
TW216453B (en) * 1992-07-08 1993-11-21 Air Prod & Chem Integrated plate-fin heat exchange reformation
FR2718836B1 (fr) 1994-04-15 1996-05-24 Maurice Grenier Echangeur de chaleur perfectionné à plaques brasées.
FR2728669B1 (fr) * 1994-12-21 1997-04-11 Air Liquide Appareil a circulation de fluide
FR2728670B1 (fr) * 1994-12-23 1997-03-21 Air Liquide Chambre d'entree/sortie de fluide, et appareil a circulation de fluide correspondant
FR2751402B1 (fr) * 1996-07-19 1998-10-09 Packinox Sa Installation d'echange thermique entre au moins trois fluides
JP3577863B2 (ja) * 1996-09-10 2004-10-20 三菱電機株式会社 対向流型熱交換器
US6044902A (en) * 1997-08-20 2000-04-04 Praxair Technology, Inc. Heat exchange unit for a cryogenic air separation system
SE9800934L (sv) * 1998-03-20 1999-07-12 Stellan Grunditz Värmeväxlare uppbyggd av kupade plattor

Also Published As

Publication number Publication date
CA2295453A1 (en) 2000-08-01
US6347662B1 (en) 2002-02-19
AU1135400A (en) 2000-08-03
FR2789165B1 (fr) 2001-03-09
FR2789165A1 (fr) 2000-08-04
JP2000227295A (ja) 2000-08-15
EP1026468A1 (fr) 2000-08-09
BR0000231A (pt) 2000-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ2000220A3 (cs) Tepelný výměník, zejména deskový tepelný výměník pro jednotku na dělení vzduchu
US5845505A (en) Precooler/chiller/reheater heat exchanger for air dryers
CA2268999C (en) Optimum fin designs for downflow reboilers
EP0707700B1 (en) Heat exchanger with brazed plates
US6695043B1 (en) Falling-film evaporator and corresponding air distillation plants
EP1189000B1 (en) Dephlegmator system and process
US7779899B2 (en) Plate-fin heat exchanger having application to air separation
CA1278504C (en) Dual-zone boiling process
JPH09273699A (ja) 液体気化方法及び装置
US5979182A (en) Method of and apparatus for air separation
US4699209A (en) Heat exchanger design for cryogenic reboiler or condenser service
JPH09206588A (ja) 液体−蒸気接触装置
US8376035B2 (en) Plate-fin heat exchanger
JP2017090035A (ja) プレート熱交換器・凝縮気化器及び空気の低温分離方法
US20100206004A1 (en) Main Exchange Line And Cryogenic Distillation Air Separation Unit Incorporating Such An Exchange Line
EP1008828A1 (fr) Echangeur de chaleur à plaques pour un appareil de séparation d'air
CN113474610B (zh) 集成至少一种热交换功能和一种蒸馏功能的基体
KR100265818B1 (ko) 공기분리를위한방법및장치
JP3240519B2 (ja) 空気液化分離装置の凝縮蒸発器
JPH10259991A (ja) 空気分離装置用熱交換器および空気分離装置
JP2021096028A (ja) 多段液溜式凝縮蒸発器、該多段液溜式凝縮蒸発器を備えた空気分離装置
JPH0268474A (ja) 凝縮蒸発器
JPH0587485A (ja) プレートフイン型熱交換器及び熱交換装置

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic