EP1087194A1 - Bath vaporiser-condensor and corresponding air distillation device - Google Patents
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- EP1087194A1 EP1087194A1 EP00402606A EP00402606A EP1087194A1 EP 1087194 A1 EP1087194 A1 EP 1087194A1 EP 00402606 A EP00402606 A EP 00402606A EP 00402606 A EP00402606 A EP 00402606A EP 1087194 A1 EP1087194 A1 EP 1087194A1
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Definitions
- the present invention relates to a vaporizer-condenser bath, of the type comprising at least one body exchanger which includes a stack of plates parallel, closing bars and spacer waves which define a series of vaporization passages fully open at their lower end and upper end and a series of passages from condensation.
- the invention applies in particular to main vaporizers-condensers of air distillation, which vaporizes liquid oxygen under low pressure (typically slightly higher than the atmospheric pressure) by medium nitrogen condensation pressure (typically 5 to 6 at absolute bars), and it will be explained below in this app.
- Bath vaporizers / condensers operate in thermosyphon.
- the bottom-up circulation of oxygen is vaporizing is ensured by the hydrostatic pressure due to the height of the liquid oxygen bath and the lightening of the liquid that vaporizes.
- the oxygen flow recirculating liquid must be several times greater than the flow of vaporized oxygen. For this reason, we impose that the height of the liquid oxygen bath is approximately equal to the height of the exchanger, that is to say that it is almost completely submerged in the liquid.
- the invention aims to improve the efficiency of the vaporizer-condenser with a relatively construction simplified.
- the invention relates to a vaporizer-condenser of the aforementioned type, characterized in that the spray passages are subdivided by bars of separation into at least two vaporization regions superimposed each of which is fully open to its lower end and at its upper end each spray region being provided with a recirculation of the liquid and, at its upper end, means for overflowing the liquid in a region of underlying vaporization, so as to create in each vaporization region a separate partial height bath or other baths and immersing this region on substantially over its entire height, in that the end upper of each lower spray region and intermediate is spaced vertically from the bar separation which supports the immediately upper bath, and in that the vaporizer-condenser comprises on the one hand means for supplying liquid to the region of superior vaporization, and secondly means steam outlet at each intermediate level between two spray regions.
- the invention also relates to an apparatus for air distillation comprising a vaporizer-condenser main as defined above, intended to vaporize liquid oxygen by nitrogen condensation.
- the air distillation apparatus 1 shown partially in Figures 1 and 2 is a double column distillation consisting of a distillation column medium pressure 2 surmounted by a distillation column low pressure 3.
- the nitrogen at the top of column 2 which operates at 5 to 6 bar absolute, is linked heat exchange in the main evaporator-condenser 4 of the device with the liquid oxygen produced in the tank of the column 3.
- the operating pressure of the latter is slightly higher than atmospheric pressure. More specifically, the vaporizer-condenser 4 is intended to vaporize the bottom column tank liquid oxygen pressure by condensation of nitrogen gas at the top of the medium pressure column.
- the vaporizer-condenser 4 is fixed in the shell of the low pressure column 3, in the tank thereof, with a free space between this shell and him on all its around. It consists of a single exchanger body 5 of the brazed plate type, and of two semi-cylindrical boxes 6 and 7 welded to this body.
- the body exchanger 5, of generally parallelepiped shape, is consisting of a stack of rectangular plates vertical 8 aluminum, all identical, of bars peripheral closure 9 represented by simple lines thick, dividing bars which will be described more far, and of spacer waves 10, for example of corrugated sheet perforated. The whole is brazed in the oven in one surgery.
- On the body 5 are welded the two boxes 6 and 7, namely an upper side box 6 for nitrogen input gas and a lower side box 7 of nitrogen outlet liquid. Of course, an exit from "incondensables" (not shown) is provided in box 7.
- Each pair of adjacent plates 8 delimits a passage of generally flat shape. These passages are alternately oxygen vaporization passages 11 (Figure 1) and nitrogen condensation passages 12 ( Figure 2). Bars 9 close the periphery of these passages, with the exception of entry / exit openings for fluids.
- passages 11 are closed laterally on most of their height and totally open to their upper and lower ends.
- passages 12 are closed on all their periphery except for a side window upper nitrogen gas inlet, which leads to the box 6, and a lower side outlet window liquid nitrogen, onto which the box 7 opens.
- Each spray passage 8 ( Figure 1) is subdivided into several superimposed spray regions, three in this example, namely a region of lower vaporization 13A, a vaporization region intermediate 13B and an upper vaporization region 13C.
- Each region 13A to 13C is substantially totally immersed in a liquid oxygen bath and is defined by a wave with vertical generators, of rectangular shape, respectively 10A to 10C.
- the wave 10A of the lower region 13A extends over most of the horizontal width of the passage.
- a recirculation duct 14A of liquid is delimited between the wave and the closing bar 9 adjacent.
- Intermediate region 13B is located above and at a certain vertical distance from a dividing bar horizontal bottom 15B which extends from a bar 9 (that on the right in Figure 1) at a location spaced from the opposite bar 9.
- Region 13B starts from bar 9 on the right and ends at a distance from a retaining bar vertical 16B from the left end of the bar 15B.
- the 10B wave is arranged in the space defined by the bars 15B and 16B. The upper edge of this wave is substantially at the top end of the bar 16B, while its lower edge delimits with the bar 15B a free space 17B for source supply.
- wave 10B starts from bar 9 on the right and ends a short distance from bar 16B, delimiting with it a liquid recirculation space 14B.
- Bar 15B is spaced vertically from the edge upper 10A wave. This defines between regions 13A and 13B a free space 19 which extends over the entire width of the exchanger body and which is connected to a free space of liquid descent 18B existing between bar 9 on the left and bar 16B.
- the upper vaporization region 13C has the same structure as region 13B, but reversed left / right, with a 13C lower dividing bar, a lateral restraint 16C and free spaces 17C supply and 14C recirculation delimited by the wave 10C.
- Bar 15C is spaced vertically from the edge higher of the 10B wave, which defines between regions 13B and 13C a free space 21 which extends over the entire width of the exchanger body. This space 21 is connected to a free descent space 18C demarcated between bar 16C and bar 9 on the right.
- a supply spillway 23 constituted by a horizontal lower bar 24 and a short bar vertical lateral 25.
- Bar 24 starts from bar 9 of right, and bar 25 connects to the left end of the bar 24 and is substantially perpendicular to the bar 16B. This defines a feed descent 26 between the bar 25 and bar 9 on the left.
- the closing bar 9 on the right defines a window 27 between regions 13A and 13B and between region 13C and the overflow 23.
- the closing bar 9 on the left defines a similar window 27 between regions 13B and 13C.
- the waves 10 of the condensation passages 12 have vertical generators over most of the height of these passages, and are extended above and below by waves distribution slants that open into the windows side nitrogen inlet / outlet, in a conventional manner.
- the liquid oxygen produced by column 3 is distributed substantially uniformly across all spillways 23, as shown by the arrow F on the Figure 1.
- liquid oxygen forms an intermediate bath 28B of partial height.
- the partial vaporization of oxygen in region 13B causes the formation of gaseous oxygen which escapes from the exchanger body via intermediate window 27 and pass so in column 3 while the excess liquid overflows in the descent 18B, above the bar 16B, and reaches the lower bath 28A.
- Partial vaporization of oxygen in this bath lower form of gaseous oxygen which escapes into the column 3 via window 27 below, while the excess liquid overflows and recirculates itself in the bath 22A via the downpipes 14A.
- the nitrogen gas from the head of the column 2 enters via the upper box 6, then descends gradually condensing over the entire height of the body exchanger. Liquid nitrogen is collected at the base and returns, via the lower box 7, in column 2.
- liquid oxygen can fall directly on the exchanger body, as shown schematically by the arrow F in Figure 3. It forms the bath higher 28C by spreading across all regions 13C via the chute 29C. From there, the liquid overflows into the chute 31 for supplying the intermediate bath 28B and distributes among all regions 13B via chute 29B. From there, the liquid overflows into the lower bath 28A.
- the gaseous oxygen resulting from the vaporization passes in column 3 via the two lower windows 27 and via the two upper windows 27, and also by the upper opening of the passages 11, over the entire width of these.
- the side face 32 of the vaporizer-condenser consisting of slices of plates and closing bars 9, east devoid of opening and accessories. This allows back-to-back two identical vaporizers-condensers.
- a pipe 36 for supplying liquid to the vaporizer-condenser ends up in box 34, near the end right of it, and a liquid supply pipe 37 from region 13B connects box 35 to box 33, near the left end of it.
- the region 13A spans the entire width of each passage of vaporization 11, while each region 13B, 13C starts from the bar 9 on the left (in Figures 5 and 6) and leaves free a recirculation space 14B, 14C between itself and bar 9 on the right.
- Windows 27 and 127 are located just below the dividing bars 15B and 15C. The lower windows 27 extend down to upper level of region 13A, and windows 127 to the upper level of region 13B.
- the lower generator of the box 33 is at the level of the bar 15B, that of the box 34 at the level of the bar 15C ( Figure 6), and that of the box 35 substantially at the upper level of region 13C. Likewise that in Figure 3, the latter is fully open towards the top, like regions 13A and 13B.
- a section of horizontal bar 38, forming a baffle, is provided halfway up each box 33 and 34 and level of the lower edge of the corresponding wave 10B, 10C.
- the upper regions 13C are supplied from source via hose 36 and box 34.
- the liquid which overflows from the 13C regions passes, via the box 35 and the pipe 37, in the box 33, where it mixture with the liquid which recirculates in each region 13B.
- FIG. 7 to 9 corresponds for the essential to the previous one, after deleting the floor intermediate 13B.
- the pipe 37 and box 35 are replaced by a simple notch 135 in the left side of the wall liquid retaining upper, and it is no longer necessary to make two types of windows: windows 27, only necessary for the lower floor, have all the same height and serve both to overflow liquid oxygen and the evacuation of gaseous oxygen.
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un vaporiseur-condenseur à bain, du type comprenant au moins un corps d'échangeur qui comprend un empilement de plaques parallèles, de barres de fermeture et d'ondes-entretoises qui définissent une série de passages de vaporisation entièrement ouverts à leur extrémité inférieure et à leur extrémité supérieure et une série de passages de condensation.The present invention relates to a vaporizer-condenser bath, of the type comprising at least one body exchanger which includes a stack of plates parallel, closing bars and spacer waves which define a series of vaporization passages fully open at their lower end and upper end and a series of passages from condensation.
L'invention s'applique en particulier aux vaporiseurs-condenseurs principaux des appareils de distillation d'air, qui vaporisent l'oxygène liquide sous basse pression (typiquement légèrement supérieure à la pression atmosphérique) par condensation d'azote moyenne pression (typiquement de 5 à 6 à bars absolus), et elle sera expliquée ci-dessous dans cette application.The invention applies in particular to main vaporizers-condensers of air distillation, which vaporizes liquid oxygen under low pressure (typically slightly higher than the atmospheric pressure) by medium nitrogen condensation pressure (typically 5 to 6 at absolute bars), and it will be explained below in this app.
Les vaporiseurs-condenseurs à bain fonctionnent en thermosiphon. La circulation de bas en haut de l'oxygène se vaporisant est assurée par la pression hydrostatique due à la hauteur du bain d'oxygène liquide et à l'allègement du liquide qui se vaporise.Bath vaporizers / condensers operate in thermosyphon. The bottom-up circulation of oxygen is vaporizing is ensured by the hydrostatic pressure due to the height of the liquid oxygen bath and the lightening of the liquid that vaporizes.
Pour des raisons de sécurité, le débit d'oxygène liquide recirculant doit être plusieurs fois supérieur au débit d'oxygène vaporisé. Pour cette raison, on impose que la hauteur du bain d'oxygène liquide soit à peu près égale à la hauteur de l'échangeur, c'est-à-dire que ce dernier est à peu près totalement immergé dans le liquide.For safety reasons, the oxygen flow recirculating liquid must be several times greater than the flow of vaporized oxygen. For this reason, we impose that the height of the liquid oxygen bath is approximately equal to the height of the exchanger, that is to say that it is almost completely submerged in the liquid.
Si l'on veut réduire l'écart de température entre le fluide qui se condense et celui qui se vaporise, afin de diminuer la pression de l'azote de chauffage et donc l'énergie de compression de l'air traité, il faut augmenter la surface d'échange thermique. Comme les dimensions horizontales de l'échangeur sont limitées par l'espace disponible en cuve de la colonne de distillation basse pression, on doit augmenter la hauteur de l'échangeur.If you want to reduce the temperature difference between the fluid that condenses and one that vaporizes, in order to decrease the pressure of the heating nitrogen and therefore the compression energy of the treated air, it is necessary to increase the heat exchange surface. As the dimensions exchangers are limited by space available at the bottom of the distillation column pressure, the height of the exchanger must be increased.
Cependant, une telle augmentation de hauteur accroít la pression hydrostatique du liquide en bas, c'est-à-dire à l'entrée, des passages de vaporisation. Ceci crée dans la partie inférieure de l'échangeur une région contenant du liquide franc sous-refroidi et neutralise au moins partiellement l'effet bénéfique de l'augmentation de la surface d'échange.However, such an increase in height increases the hydrostatic pressure of the liquid at the bottom, i.e. at the entrance, spray passages. This creates in the lower part of the exchanger a region containing free liquid sub-cooled and neutralizes at least partially the beneficial effect of increasing the exchange surface.
L'invention a pour but d'améliorer l'efficacité du vaporiseur-condenseur avec une construction relativement simplifiée.The invention aims to improve the efficiency of the vaporizer-condenser with a relatively construction simplified.
A cet effet, l'invention a pour objet un vaporiseur-condenseur du type précité, caractérisé en ce que les passages de vaporisation sont subdivisés par des barres de séparation en au moins deux régions de vaporisation superposées dont chacune est entièrement ouverte à son extrémité inférieure et à son extrémité supérieure, chaque région de vaporisation étant munie d'un couloir de recirculation du liquide et, à son extrémité supérieure, de moyens de débordement du liquide dans une région de vaporisation sous-jacente, de façon à créer dans chaque région de vaporisation un bain de hauteur partielle séparé du ou des autres bains et immergeant cette région sur sensiblement sur toute sa hauteur, en ce que l'extrémité supérieure de chaque région de vaporisation inférieure et intermédiaire est espacée verticalement de la barre de séparation qui supporte le bain immédiatement supérieur, et en ce que le vaporiseur-condenseur comporte d'une part des moyens d'alimentation en liquide de la région de vaporisation supérieure, et d'autre part des moyens d'évacuation de vapeur à chaque niveau intermédiaire entre deux régions de vaporisation.To this end, the invention relates to a vaporizer-condenser of the aforementioned type, characterized in that the spray passages are subdivided by bars of separation into at least two vaporization regions superimposed each of which is fully open to its lower end and at its upper end each spray region being provided with a recirculation of the liquid and, at its upper end, means for overflowing the liquid in a region of underlying vaporization, so as to create in each vaporization region a separate partial height bath or other baths and immersing this region on substantially over its entire height, in that the end upper of each lower spray region and intermediate is spaced vertically from the bar separation which supports the immediately upper bath, and in that the vaporizer-condenser comprises on the one hand means for supplying liquid to the region of superior vaporization, and secondly means steam outlet at each intermediate level between two spray regions.
L'invention a également pour objet un appareil de distillation d'air comprenant un vaporiseur-condenseur principal tel que défini ci-dessus, destiné à vaporiser de l'oxygène liquide par condensation d'azote.The invention also relates to an apparatus for air distillation comprising a vaporizer-condenser main as defined above, intended to vaporize liquid oxygen by nitrogen condensation.
Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard du dessin annexé, sur lequel :
- la Figure 1 représente schématiquement une partie d'un appareil de distillation d'air suivant l'invention, en coupe verticale dans un passage de vaporisation du vaporiseur-condenseur principal;
- la Figure 2 est une vue analogue de l'appareil de distillation, prise en coupe verticale dans un passage de condensation du vaporiseur-condenseur principal;
- la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 1 d'une variante ;
- la Figure 4 est une vue en perspective d'une autre variante ;
- les Figures 5 et 6 sont des vues analogues à la Figure 1, prises en coupe respectivement suivant les lignes V-V- et VI-VI de la Figure 4 ;
- la Figure 7 est une vue analogue à la Figure 4 d'encore une autre variante ; et
- les Figures 8 et 9 sont des vues analogues à la Figure 1, prises en coupe respectivement suivant les lignes VIII-VIII et IX-IX de la Figure 7.
- Figure 1 schematically shows part of an air distillation apparatus according to the invention, in vertical section in a vaporization passage of the main vaporizer-condenser;
- Figure 2 is a similar view of the distillation apparatus, taken in vertical section in a condensation passage of the main vaporizer-condenser;
- Figure 3 is a view similar to Figure 1 of a variant;
- Figure 4 is a perspective view of another variant;
- Figures 5 and 6 are views similar to Figure 1, taken in section respectively along the lines VV- and VI-VI of Figure 4;
- Figure 7 is a view similar to Figure 4 of yet another variant; and
- Figures 8 and 9 are views similar to Figure 1, taken in section respectively along the lines VIII-VIII and IX-IX of Figure 7.
L'appareil de distillation d'air 1 représenté
partiellement sur les Figures 1 et 2 est une double colonne
de distillation constituée d'une colonne de distillation
moyenne pression 2 surmontée d'une colonne de distillation
basse pression 3. L'azote de tête de la colonne 2, qui
fonctionne sous 5 à 6 bars absolus, est mis en relation
d'échange thermique dans le vaporiseur-condenseur principal
4 de l'appareil avec l'oxygène liquide produit en cuve de la
colonne 3. La pression de fonctionnement de cette dernière
est légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Plus
précisément, le vaporiseur-condenseur 4 est destiné à
vaporiser l'oxygène liquide de cuve de la colonne basse
pression par condensation d'azote gazeux de tête de la
colonne moyenne pression.The
Le vaporiseur-condenseur 4 est fixé dans la virole
de la colonne basse pression 3, en cuve de celle-ci, avec un
espace libre entre cette virole et lui sur tout son
pourtour. Il est constitué d'un corps d'échangeur unique 5
du type à plaques brasées, et de deux boítes semi-cylindriques
6 et 7 soudées sur ce corps. Le corps
d'échangeur 5, de forme générale parallélépipédique, est
constitué d'un empilement de plaques rectangulaires
verticales 8 en aluminium, toutes identiques, de barres de
fermeture périphériques 9 représentées par de simples traits
épais, de barres de séparation qui seront décrites plus
loin, et d'ondes-entretoises 10, par exemple en tôle ondulée
perforée. L'ensemble est brasé au four en une seule
opération. Sur le corps 5 sont soudées les deux boítes 6 et
7, à savoir une boíte latérale supérieure 6 d'entrée d'azote
gazeux et une boíte latérale inférieure 7 de sortie d'azote
liquide. Bien entendu, une sortie d' «incondensables» (non
représentée) est prévue dans la boíte 7.The vaporizer-
Chaque paire de plaques 8 adjacentes délimite un
passage de forme générale plate. Ces passages sont
alternativement des passages de vaporisation d'oxygène 11
(Figure 1) et des passages de condensation d'azote 12
(Figure 2). Les barres 9 ferment le pourtour de ces
passages, à l'exception d'ouvertures d'entrée/sortie pour
les fluides.Each pair of
Ainsi, les passages 11 sont fermés latéralement sur
l'essentiel de leur hauteur et totalement ouverts à leurs
extrémités supérieure et inférieure.Thus, the
Au contraire, les passages 12 sont fermés sur toute
leur périphérie à l'exception d'une fenêtre latérale
supérieure d'entrée d'azote gazeux, sur laquelle débouche la
boíte 6, et d'une fenêtre latérale inférieure de sortie
d'azote liquide, sur laquelle débouche la boíte 7.On the contrary,
Chaque passage de vaporisation 8 (Figure 1) est
subdivisé en plusieurs régions de vaporisation superposées,
au nombre de trois dans cet exemple, à savoir une région de
vaporisation inférieure 13A, une région de vaporisation
intermédiaire 13B et une région de vaporisation supérieure
13C. Chaque région 13A à 13C est sensiblement totalement
immergée dans un bain d'oxygène liquide et est définie par
une onde à génératrices verticales, de forme rectangulaire,
respectivement 10A à 10C.Each spray passage 8 (Figure 1) is
subdivided into several superimposed spray regions,
three in this example, namely a region of
L'onde 10A de la région inférieure 13A s'étend sur
l'essentiel de la largeur horizontale du passage. De part et
d'autre de cette onde, un conduit 14A de recirculation de
liquide est délimité entre l'onde et la barre de fermeture 9
adjacente.The
La région intermédiaire 13B est située au-dessus et
à une certaine distance verticale d'une barre de séparation
inférieure horizontale 15B qui s'étend d'une barre 9 (celle
de droite sur la Figure 1) à un emplacement espacé de la
barre 9 opposée. La région 13B part de la barre 9 de droite
et se termine à une certaine distance d'une barre de retenue
verticale 16B qui part de l'extrémité gauche de la barre
15B. L'onde 10B est disposée dans l'espace défini par les
barres 15B et 16B. Le bord supérieur de cette onde est
sensiblement au niveau de l'extrémité supérieure de la barre
16B, tandis que son bord inférieur délimite avec la barre
15B un espace libre 17B d'alimentation en source. Dans le
sens horizontal, l'onde 10B part de la barre 9 de droite et
se termine à une petite distance de la barre 16B, délimitant
avec celle-ci un espace 14B de recirculation de liquide.
La barre 15B est espacée verticalement du bord
supérieur de l'onde 10A. Ceci définit entre les régions 13A
et 13B un espace libre 19 qui s'étend sur toute la largeur
du corps d'échangeur et qui se raccorde à un espace libre de
descente de liquide 18B existant entre la barre 9 de gauche
et la barre 16B.
La région de vaporisation supérieure 13C a la même
structure que la région 13B, mais inversée gauche/droite,
avec une barre de séparation inférieure 13C, une barre de
retenue latérale 16C et les espaces libres 17C
d'alimentation et 14C de recirculation délimités par l'onde
10C. La barre 15C est espacée verticalement du bord
supérieur de l'onde 10B, ce qui définit entre les régions
13B et 13C un espace libre 21 qui s'étend sur toute la
largeur du corps d'échangeur. Cet espace 21 se raccorde à un
espace libre de descente 18C délimité entre la barre 16C et
la barre 9 de droite.The
Au-dessus et à distance de la région 13C se trouve,
dans la région d'extrémité supérieure du passage de
vaporisation, un déverseur d'alimentation 23 constitué par
une barre inférieure horizontale 24 et une courte barre
latérale verticale 25. La barre 24 part de la barre 9 de
droite, et la barre 25 se raccorde à l'extrémité gauche de
la barre 24 et se trouve sensiblement à l'aplomb de la barre
16B. Ceci définit une descente d'alimentation 26 entre la
barre 25 et la barre 9 de gauche.Above and remote from
La barre de fermeture 9 de droite définit une
fenêtre 27 entre les régions 13A et 13B et entre la région
13C et le déverseur 23. La barre de fermeture 9 de gauche
définit une fenêtre 27 analogue entre les régions 13B et
13C.The
Les ondes 10 des passages de condensation 12 ont des
génératrices verticales sur l'essentiel de la hauteur de ces
passages, et sont prolongées en haut et en bas par des ondes
obliques de distribution qui débouchent dans les fenêtres
latérales d'entrée/sortie d'azote, de façon classique.The
En fonctionnement, une masse d'oxygène liquide à
niveau constant est rassemblée en cuve de la colonne 3. Sa
surface libre se trouve sensiblement au niveau du bord
supérieur de l'onde 10A, de sorte que celle-ci est
sensiblement totalement immergée dans un bain inférieur 28A
d'oxygène liquide de hauteur partielle.In operation, a mass of liquid oxygen to
constant level is collected in the tank of
L'oxygène liquide produit par la colonne 3 est
distribué sensiblement uniformément dans l'ensemble des
déverseurs 23, comme schématisé par la flèche F sur la
Figure 1.The liquid oxygen produced by
Ce liquide tombe par débordement dans la région 13C,
où il forme un bain supérieur 28C de hauteur partielle.
L'oxygène liquide subit une vaporisation partielle dans
cette région. Le liquide en excès déborde dans l'espace 18C
par-dessus la barre 16C et tombe dans la région 13B, tandis
que l'oxygène vaporisé s'échappe du corps d'échangeur dans
la colonne 3, essentiellement via la fenêtre 27 supérieure.This liquid falls by overflow in the
De même, dans la région 13B, l'oxygène liquide forme
un bain intermédiaire 28B de hauteur partielle. La
vaporisation partielle de l'oxygène dans la région 13B
provoque la formation d'oxygène gazeux qui s'échappe du
corps d'échangeur via la fenêtre 27 intermédiaire et passe
ainsi dans la colonne 3, tandis que l'excès de liquide
déborde dans la descente 18B, au-dessus de la barre 16B, et
parvient dans le bain inférieur 28A.Likewise, in
La vaporisation partielle de l'oxygène dans ce bain
inférieur forme de l'oxygène gazeux qui s'échappe dans la
colonne 3 via la fenêtre 27 inférieure, tandis que le
liquide en excès déborde et se recircule de lui-même dans le
bain 22A via les descentes 14A.Partial vaporization of oxygen in this bath
lower form of gaseous oxygen which escapes into the
Dans chaque bain, la vaporisation partielle de
l'oxygène provoque une circulation de liquide par effet de
thermosiphon, avec une recirculation via les espaces 14A,
14B et 14C.In each bath, the partial vaporization of
oxygen causes a circulation of liquid by effect of
thermosiphon, with recirculation via
Dans les passages de condensation 12 (Figure 2), de
façon classique, l'azote gazeux provenant de la tête de la
colonne 2 pénètre via la boíte supérieure 6, puis descend en
se condensant progressivement sur toute la hauteur du corps
d'échangeur. L'azote liquide est recueilli à la base et
retourne, via la boíte inférieure 7, dans la colonne 2.In the condensation passages 12 (Figure 2),
conventionally, the nitrogen gas from the head of the
Dans l'exemple de la Figure 1, seules les régions de
vaporisation inférieures 13A des différents passages de
vaporisation communiquent entre elles, via le bain inférieur
28A. Les autres régions de vaporisation sont isolées des
régions homologues des autres passages. Ceci rend nécessaire
un distributeur assurant la distribution uniforme du liquide
entre les différents passages au sommet du vaporiseur-condenseur,
par des moyens appropriés connus en soi et non
représentés. In the example in Figure 1, only the regions of
Dans l'exemple de la Figure 3, au contraire, il est prévu des moyens pour faire communiquer entre elles toutes les régions 13B d'une part, toutes les régions 13C d'autre part. Pour cela, le vaporiseur-condenseur est modifié comme suit :
- le déverseur 23 est supprimé ;
- les barres
16B et 16C sont supprimées, et les ondes 10A à 10C s'étendent sur toute la largeur despassages 11 ; - la fenêtre 27 supérieure de la Figure 1 est
supprimée, et des fenêtres 27 sont prévues à droite et à
gauche dans les barres de fermeture 9 entre les régions
13A et 13B et entre les régions 13B et 13C ; - sur toute l'épaisseur, perpendiculairement au
dessin, du corps d'échangeur ont été ajoutées :
- à droite du
corps 5, une goulotte supérieure 29C qui recueille tout le liquide qui déborde de la région 13C, et dont la partie inférieure communique avec l'espace 17C via une fenêtre supplémentaire 30C de labarre 9 de droite ; - une goulotte intermédiaire 31, qui coiffe la précédente et recueille tout le liquide qui déborde de celle-ci. La partie inférieure de la goulotte 31 communique avec la fenêtre 27 de droite située entre les régions 13B et 13C ; et
- à gauche du
corps 5, une goulotte inférieure 29B qui recueille tout le liquide qui déborde de la région 13B et dont la partie inférieure communique avec l'espace 17B via une fenêtre supplémentaire 30B de labarre 9 de gauche.
- à droite du
- the
overflow 23 is eliminated; - the
16B and 16C are eliminated, and thebars waves 10A to 10C extend over the entire width of thepassages 11; - the
upper window 27 of FIG. 1 is deleted, andwindows 27 are provided on the right and on the left in the closing bars 9 between the 13A and 13B and between theregions 13B and 13C;regions - over the entire thickness, perpendicular to the drawing, of the exchanger body have been added:
- to the right of the
body 5, an upper chute 29C which collects all the liquid which overflows from theregion 13C, and the lower part of which communicates with thespace 17C via an additional window 30C of thebar 9 on the right; - an
intermediate chute 31, which covers the previous one and collects all the liquid which overflows from the latter. The lower part of thechute 31 communicates with thewindow 27 on the right situated between the 13B and 13C; andregions - to the left of the
body 5, alower chute 29B which collects all the liquid which overflows from theregion 13B and the lower part of which communicates with thespace 17B via anadditional window 30B of thebar 9 on the left.
- to the right of the
Ainsi, en fonctionnement, l'oxygène liquide peut
tomber directement sur le corps d'échangeur, comme
schématisé par la flèche F de la Figure 3. Il forme le bain
supérieur 28C en se répartissant entre toutes les régions
13C via la goulotte 29C. De là, le liquide déborde dans la
goulotte 31 pour alimenter le bain intermédiaire 28B et se
répartit entre toutes les régions 13B via la goulotte 29B.
De là, le liquide déborde dans le bain inférieur 28A. Thus, in operation, liquid oxygen can
fall directly on the exchanger body, as
shown schematically by the arrow F in Figure 3. It forms the bath
higher 28C by spreading across all
L'oxygène gazeux résultant de la vaporisation passe
dans la colonne 3 via les deux fenêtres 27 inférieures et
via les deux fenêtres 27 supérieures, et également par
l'ouverture supérieure des passages 11, sur toute la largeur
de ceux-ci.The gaseous oxygen resulting from the vaporization passes
in
Dans l'exemple de réalisation des Figures 4 à 6, la
face latérale 32 du vaporiseur-condenseur, constituée de
tranches de plaques et de barres de fermeture 9, est
dépourvue d'ouverture et d'accessoires. Ceci permet
d'accoler dos-à-dos deux vaporiseurs-condenseurs identiques.In the embodiment of Figures 4 to 6, the
Sur la face latérale opposée sont prévues de bas en haut :
- la
boíte 7 de sortie d'azote liquide ; - une rangée horizontale de fenêtres 27, toutes identiques, de débordement d'oxygène liquide et d'évacuation d'oxygène gazeux vaporisé de la région inférieure 13A ;
- une boíte semi-cylindrique 33 d'alimentation de toutes les régions intermédiaires 13B et de mélange de liquide, s'étendant sur toute l'épaisseur du vaporiseur-condenseur ;
- une rangée de fenêtres constituée, dans la partie
gauche (en considérant la Figure 4) de l'épaisseur du
vaporiseur-condenseur, de fenêtres 27 d'évacuation d'oxygène
gazeux vaporisé dans la région 13B, et, dans la partie
droite de ladite épaisseur, de fenêtres 127 d'évacuation
d'oxygène gazeux et de débordement d'oxygène liquide. Ces
fenêtres 27
et 127 ont leurs extrémités supérieures au même niveau, tandis que les fenêtres 127 ont une hauteur supérieure ; - une boíte semi-cylindrique 34 d'alimentation en liquide de toutes les régions supérieures 13C. Cette boíte s'étend sur toute l'épaisseur du vaporiseur-condenseur ;
- la
boíte 6 d'entrée d'azote gazeux; et - une boíte semi-cylindrique 35 de débordement de liquide de toutes les régions supérieures 13C. Cette boíte ne s'étend que sur la partie gauche de l'épaisseur du vaporiseur-condenseur.
- the liquid
nitrogen outlet box 7; - a horizontal row of
windows 27, all identical, of overflow of liquid oxygen and evacuation of vaporized gaseous oxygen from thelower region 13A; - a
semi-cylindrical box 33 for supplying all theintermediate regions 13B and for mixing the liquid, extending over the entire thickness of the vaporizer-condenser; - a row of windows consisting, in the left part (considering FIG. 4) of the thickness of the vaporizer-condenser, of
windows 27 for evacuating gaseous oxygen vaporized in theregion 13B, and, in the right part of said thickness, ofwindows 127 for evacuation of gaseous oxygen and for overflow of liquid oxygen. These 27 and 127 have their upper ends at the same level, while thewindows windows 127 have a higher height; - a
semi-cylindrical box 34 for supplying liquid to all theupper regions 13C. This box extends over the entire thickness of the vaporizer-condenser; -
box 6 of nitrogen gas inlet; and - a
semi-cylindrical box 35 of liquid overflow from all theupper regions 13C. This box extends only on the left side of the thickness of the vaporizer-condenser.
Un tuyau 36 d'alimentation en liquide du vaporiseur-condenseur
aboutit dans la boíte 34, près de l'extrémité
droite de celle-ci, et un tuyau 37 d'alimentation en liquide
de la région 13B relie la boíte 35 à la boíte 33, près de
l'extrémité gauche de celle-ci.A
Comme on peut le voir sur les Figures 5 et 6, la
région 13A s'étend sur toute la largeur de chaque passage de
vaporisation 11, tandis que chaque région 13B, 13C part de
la barre 9 de gauche (sur les Figures 5 et 6) et laisse
libre un espace de recirculation 14B, 14C entre elle-même et
la barre 9 de droite. Les fenêtres 27 et 127 se trouvent
juste au-dessous des barres de séparation 15B et 15C. Les
fenêtres 27 inférieures s'étendent vers le bas jusqu'au
niveau supérieur de la région 13A, et les fenêtres 127
jusqu'au niveau supérieur de la région 13B.As can be seen in Figures 5 and 6, the
La génératrice inférieure de la boíte 33 se trouve
au niveau de la barre 15B, celle de la boíte 34 au niveau de
la barre 15C (Figure 6), et celle de la boíte 35
sensiblement au niveau supérieur de la région 13C. De même
qu'à la Figure 3, cette dernière est totalement ouverte vers
le haut, comme les régions 13A et 13B.The lower generator of the
Un tronçon de barre horizontale 38, formant chicane,
est prévu à mi-hauteur de chaque boíte 33 et 34 et au
niveau du bord inférieur de l'onde 10B, 10C correspondante.A section of
En fonctionnement, les régions supérieures 13C sont
alimentées en source via le tuyau 36 et la boíte 34.
L'égalisation du niveau dans toutes les régions 13C, ainsi
que le mélange du liquide recirculant avec du liquide frais,
s'effectuent au sommet de cette région et via la boíte 34.In operation, the
Le liquide qui déborde des régions 13C passe, via
la boíte 35 et le tuyau 37, dans la boíte 33, où il se
mélange avec le liquide qui recircule dans chaque région
13B. The liquid which overflows from the 13C regions passes, via
the
Le liquide qui déborde des régions 13B traverse la
partie inférieure des fenêtres 127 et tombe directement dans
le bain inférieur 28A (Figure 6).The liquid which overflows from the
On remarque que, dans les régions 13B et 13C,
l'alimentation en liquide et le débordement s'effectuent en
des emplacements opposés dans le sens de l'épaisseur du
vaporiseur-condenseur. Ceci favorise le mélange du liquide
en recirculation avec du liquide frais, réduisant ainsi les
risques de concentration locale en polluants. Le mélange est
encore favorisé par la présence des barres 38.We note that, in
La variante des Figures 7 à 9 correspond pour
l'essentiel à la précédente, après suppression de l'étage
intermédiaire 13B. Dans une telle réalisation simplifiée, le
tuyau 37 et la boíte 35 sont remplacés par une simple
encoche 135 ménagée dans la partie gauche de la paroi
supérieure de retenue de liquide, et il n'est plus
nécessaire de réaliser deux types de fenêtres : les fenêtres
27, nécessaires uniquement pour l'étage inférieur, ont
toutes la même hauteur et servent à la fois au débordement
de l'oxygène liquide et à l'évacuation de l'oxygène gazeux.The variant of Figures 7 to 9 corresponds for
the essential to the previous one, after deleting the floor
intermediate 13B. In such a simplified embodiment, the
Claims (18)
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17P | Request for examination filed |
Effective date: 20010928 |
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AKX | Designation fees paid |
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RAP1 | Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred) |
Owner name: L'AIR LIQUIDE, S.A. A DIRECTOIRE ET CONSEIL DE SUR |
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17Q | First examination report despatched |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
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18D | Application deemed to be withdrawn |
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