JP2013532815A

JP2013532815A - Ｕ字チューブ蒸発器

Info

Publication number: JP2013532815A
Application number: JP2013522211A
Authority: JP
Inventors: ペイロン、ジャン・マルク
Original assignee: レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-08-19
Also published as: US9109795B2; US20130125839A1; KR20140005847A; CN103052861B; KR101816951B1; ES2535390T3; FR2963417A1; CN103052861A; WO2012016915A1; FR2963417B1; EP2601472A1; EP2601472B1

Abstract

容器（７）に収容された複数のＵ字型チューブ（１７）と、ドーム（２）と、を備え、各チューブが２つの端部を備え、前記チューブは少なくとも一つの平面に配され、前記容器は、チューブの端部にあるのと同じ数の開口を有するプレート（１３）によって一方側で閉じられ、前記ドーム（２）は、前記チューブと反対側で前記プレートを覆い、前記チューブの前記平面に直交する壁（６）によって画定されて入口チャンバ（３）及び出口チャンバ（５）を形成し、前記入口チャンバは、仕切り（２１）によって２つの部分に分割され、前記仕切り（２１）は前記チューブの前記面と前記壁に垂直で、液体を収容するチャンバを前記プレートと前記仕切りとの間に、補助チャンバを仕切りの他方側に形成し、蒸発器の開口の外部からの液体は前記収容チャンバに収容され、前記補助チャンバは前記収容チャンバからの液体のみを受けるように配設され前記収容チャンバに到達する外部からの液体は前記下部開口のみを介して前記チューブに入ることを特徴とする。

Description

本発明は蒸発器に関する。それは特に発熱流体が蒸発する液体に熱を渡す熱交換器を備える蒸発器に関し、液体は、プレートに接続された少なくとも一つのＵ字型のチューブ内を流れる。この蒸発器は、例えば冷却ユニットからの流量を補うためのネットワークへ低温液体を蒸発するスタンバイ蒸発器であり得る。

一般にこのシステムは低温ポンプで供給され、空気分離ユニットが停止された時にヘアピンにおいて蒸発する液体がクライアントの方へ送られる。

したがって図１において、蒸発器４は、円筒状の容器７及び半球状ドームを備えることが示され、それらは開口によって貫通された垂直プレート１３によって分けられている。これらの開口はＵ字型のパイプに連結され、パイプの一端は垂直プレート１３の下部の開口に取り付けられ、他端はこのプレートの上部の開口に取り付けられる。ドームは、壁６を構成する水平平面プレートによって上部５及び下部３に密封状態で分けられている。蒸発される液体は、供給チャンバを構成する下部３に導入され、Ｕ字型チューブ１７内で流れる。プレート１３に開口するチューブのいずれかは他よりも高く、液体は異なる高さのチューブに再び入る。液体は、排出チャンバを構成するドーム２の上部５に到達する。そこで、容器７に送られる蒸気９あるいは他の発熱ガスによる熱交換の効果によってそれは完全に蒸発し、それは１または複数のチューブ１７の周りで移動する。液体の蒸発によって形成されたガス１５はドーム２の上部５から排出される。冷却された蒸気１１は容器７の頂上部において大気に出る。

この蒸発システムは比較的長い起動時間を有する。低温ポンプが全流量をこのスタンバイシステムに送る時でさえ、全ての蒸発流量が観測されるまでに３０秒〜１分の間の待ちがある。

ガスを収容するバッファ容器がユニットの停止と蒸発システムのフル生産との間における流量の変化を確実にする場合、方法におけるこの遅れは不利益をもたらさない。

この反応時間の細かい分析は、生産ランプアップ[production ramp-up]の、また生産ランプダウン[production ramp-down]の、時間の関数にしたがう生産流量の線形の反応を表す。我々は、この曲線からこのシステムの反応が供給シェル３内の液体慣性に非常に強く相互に関係することを推定できる。実際には、蒸発の生産は、全てのチューブ１７が供給される際、したがって供給シェル３が液体で充填される際に、最大になり得る。

この発明の一つの目的は、バッファ容器を省きあるいはサイズを減少することにより、蒸発器の起動時間を減らし、蒸発器を含む装置全体のコストを減らすことである。

この発明の一つの課題によれば、蒸発器は、容器に収容された複数のＵ字型チューブと、ドームと、を備え、各チューブは２つの端部を備え、前記チューブは少なくとも一つの平面に配され、前記容器はチューブの端部にあるのと同じ数の開口を有するプレートによって一方側で閉じられ、前記開口は上開口及び下開口を備え、各チューブは上端によって前記プレートの上開口に、下端によって前記プレートの下開口に連結され、ドームは、チューブと反対側で前記プレートを覆い、前記チューブの前記平面に直交する壁によって画定されて吸込チャンバ及び排出チャンバを形成し、前記吸込チャンバは、仕切りによって２つの部分に分けられ、前記仕切りは前記チューブの面と壁に垂直で、前記プレートと前記仕切りとの間に液体入口チャンバを、仕切りの他方側に補助チャンバを形成し、蒸発器の外部から始まる前記液体入口は前記入口チャンバ内に開口し、前記補助チャンバは前記入口チャンバから始まる液体のみを受け、外部から始まり前記入口チャンバに到達する液体は前記下開口のみを通って前記チューブに入るように配されたことを特徴とする。

他の選択的な形態によれば、
―仕切りはその下端に向く開口を備え、仕切りとドームとの間の液体の移動を可能とし
―仕切りの端部と壁との間に空間が形成され
―入口チャンバの体積は補助チャンバの体積よりも小さく、
―入口チャンバの体積は補助チャンバの体積よりも少なくとも２倍小さく、
―下開口は壁から異なる距離に配され、
―チューブのブランチ[branches]は水平面に配され、
―蒸発器は、容器内に開口する発熱流体吸込口を備え、
―吸込チャンバ及び排出チャンバは実質的に同形状で同体積であり、
―壁は平らなプレートであり
―使用において、仕切りの開口を通過することあるいは仕切りを越えて通過することによってのみ外部から始められた液体が補助チャンバ内に通ることを許容され、
―液体入口は容器に形成され、
―液体入口は、使用において、液体が蒸発器の下部を通って再び入るように配される。

発明の他の課題によれば、前述の請求項のいずれかの蒸発器及びそれに冷却液を供給する手段を備える冷却蒸留分離装置が提供される。

発明の別の課題によれば、請求項１−１３のいずれかの蒸発器で液体を蒸発する方法が提供され、そこで発熱ガスが容器へ送られ、蒸発される液体は入口チャンバ内に案内され、蒸発された液体は排出チャンバを通って排出される。

発明により改善された装置はしたがって、オーバーフローシステムであり、それは蒸発システムの生産ランプアップにおいて交換器のチューブに優先的に供給する。このオーバーフローは、上部で開き、タンクの最も下の位置に配置された炭化水素の安全性のための集中孔を有する固体のプレートで構成される。

これをすることにおいて、チューブの噴出口と入口の距離を減少することにより、チューブの供給時間を１０分の１に減少し、したがってスタンバイ蒸発の起動時間を減少し、それゆえバッファ容器を削減することが可能である。この型の装置は、全ての液体、特にCO, CO₂, O₂, N₂, Ar, 等に適用できる。

本発明は、図２及び図３に従ってより詳細に記述される。図２は蒸発器の垂直な断面を示し、図３は図２の蒸発器の内部の側面視を示す。

図２の蒸発器は、固体プレート２１が部分的な仕切りを構成し、ドーム２の下部３を２つの同等でない部分に分ける点で図１の蒸発器と異なる。図１の左手部分は図２の蒸発器の左手部分に対応する。仕切り２１は実質的に垂直に配置され、おおよそ下部３の体積の３分の１がこの仕切り２１とプレート１３との間に配置される。仕切り２１は壁６の水平プレートまでは延びず、開口２３が仕切り２１の中央であってその下端に形成されている。

使用において、プレート１３及び仕切り２１の間の入口を通ってのみ、液体は外部から下部３の空間内に通る。開口２３は小さいため、液体はこの空間において集まり、プレート１３に開口する全てのパイプ１７が供給されるように液面が上がる。プレート２１の高い高さが到達されると、液体はプレート２１の他方側へ流れる。炭化水素のような不純物の集まりを避けるため、液体はまた開口２３内を通過可能である。

図３はプレート１３を示し、簡潔な説明のため開口は示されない。プレート２１は水平なエッジ及びドーム２の下部３の内面に続く湾曲したエッジを有する。本発明はまた低温の上の温度で凝縮された液体の蒸発器にも適応される。

Claims

容器（７）に収容された複数のＵ字型チューブ（１７）と、ドーム（２）と、を備え、各チューブは２つの端部を備え、前記チューブは少なくとも一つの平面に配され、前記容器は前記チューブの端部にあるのと同じ数の開口を有するプレート（１３）によって一方側で閉じられ、前記開口は上開口及び下開口を備え、各チューブは上端によって前記プレートの上開口に、下端によって前記プレートの下開口に連結され、前記ドーム（２）は、前記チューブと反対側で前記プレートを覆い、前記チューブの前記平面に直交する壁（６）によって画定されて吸込チャンバ（３）及び排出チャンバ（５）を形成し、前記吸込チャンバは仕切り（２１）によって２つの部分に分けられ、前記仕切り（２１）は前記チューブの前記面と前記壁に垂直で、前記プレートと前記仕切りとの間に液体入口チャンバを、前記仕切りの他方側に補助チャンバを形成し、蒸発器の外部から始まる前記液体入口は前記入口チャンバ内に開口し、前記補助チャンバは前記入口チャンバから始まる液体のみを受け、外部から始まり前記入口チャンバに到達する液体は前記下開口のみを通って前記チューブに入るように配されたことを特徴とする、蒸発器。
前記仕切り（２１）はその下端に向く開口（２３）を備え、前記仕切り（２１）と前記ドーム（２）との間で液体の小さな移動を許容する、請求項１の蒸発器
前記仕切り（２１）の端部と前記壁（６）の間に空間が形成される請求項１または２の蒸発器。
前記入口チャンバの体積は前記補助チャンバのそれよりも小さい、前述の請求項のいずれかの蒸発器。
前記入口チャンバの体積は前記補助チャンバのそれよりも少なくとも２倍小さい、請求項４の蒸発器
前記下開口は前記壁（６）からの距離が異なる、前述の請求項のいずれかの蒸発器。
前記チューブ（１７）のブランチが水平面に配される、前述の請求項のいずれかの蒸発器。
容器（９）内に開口する発熱流体吸込口を備える、前述の請求項のいずれかの蒸発器。
前記吸込チャンバ及び補助チャンバは実質的に同じ形状及び体積を有する、前述の請求項のいずれかの蒸発器。
前記壁（６）は平面である、前述の請求項のいずれかの蒸発器。
使用において、外部から始まる前記液体は、前記仕切りの開口あるいは前記仕切りの上を通ってのみ前記補助チャンバ内に通り得る、前述の請求項のいずれかの蒸発器。
前記液体入口が前記容器に形成される、前述の請求項のいずれかの蒸発器。
前記液体入口は、使用において、前記液体が前記蒸発器の下部を通って再び入るように配される、請求項１２の蒸発器。
それに冷却液を供給するために前述の請求項のいずれかの蒸発器（４）を備える冷却蒸留分離装置。
発熱ガスが前記容器（７）へ送られ、蒸発される液体は前記入口チャンバ（３）内に案内され、蒸発された液体は前記排出チャンバ（５）を通って排出される、請求項１−１３のいずれかの蒸発器で液体を蒸発する方法。