JP3051662B2 - 熱交換方法、熱交換器、及び熱交換器を含む複コラムシステム - Google Patents

熱交換方法、熱交換器、及び熱交換器を含む複コラムシステム

Info

Publication number
JP3051662B2
JP3051662B2 JP7200337A JP20033795A JP3051662B2 JP 3051662 B2 JP3051662 B2 JP 3051662B2 JP 7200337 A JP7200337 A JP 7200337A JP 20033795 A JP20033795 A JP 20033795A JP 3051662 B2 JP3051662 B2 JP 3051662B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
passage
liquid
heat exchanger
section
passing
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP7200337A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0861868A (ja
Inventor
ビジャヤラガバン・スリニバサン
マイケル・ジェイムズ・ロケット
ジョン・ハロルド・ジーマ
Original Assignee
プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド
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 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド filed Critical プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド
Publication of JPH0861868A publication Critical patent/JPH0861868A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3051662B2 publication Critical patent/JP3051662B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes 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
    • F25J3/04—Processes 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
    • F25J3/04406—Processes 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
    • F25J3/04412—Processes 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B01D3/322—Reboiler specifications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • F25J5/005—Arrangements 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour
    • F28C3/08—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour with change of state, e.g. absorption, evaporation, condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-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
    • F28D9/0062—Heat-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
    • F28D9/0068—Heat-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/04—Down-flowing type boiler-condenser, i.e. with evaporation of a falling liquid film
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0033—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cryogenic applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/903—Heat exchange structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換方法、熱交換
器、及び熱交換器を含む複コラムシステムに関し、特
に、極低温精留に使用するための、下向き流による熱交
換方法、下向き流プレート／フィン型（プレートとフィ
ンから成る）熱交換器、及び下向き流プレート／フィン
型熱交換器を主リボイラーとして用いた複コラムシステ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】複コラム型極低温空気分離プラントに用
いられる主凝縮器即ちリボイラーは、従来一般に、熱サ
イフォンタイプである。このタイプの熱交換器では、高
圧コラムからの窒素蒸気が、低圧コラムの低圧液体酸素
との間接熱交換によって凝縮し、相手の酸素を蒸発させ
る。詳述すれば、液体酸素が熱サイフォン効果によって
熱交換器を通して吸い上げられ、下向きに流れるガス状
窒素と向流関係をなして熱交換が行われる。
【０００３】在来の熱サイフォン式の１つの問題点は、
循環流を駆動するために液体酸素の水頭を一定の高さ以
上に維持する必要があるので、熱交換器の底部の酸素圧
が高くなることである。従って、液体酸素は、熱交換器
に流入したとき過冷却され、熱交換器内を上昇するにつ
れて顕熱伝達により液体酸素の温度が上昇し、圧力が低
下して、最終的に温度が飽和温度に達し、沸騰が起る。
その結果、熱サイフォン式リボイラー（熱交換器）の熱
性能が低下し、凝縮する窒素の圧力を制限値以下に下げ
ることができない。
【０００４】従来技術は、ガス状窒素と液体酸素の両方
を並流関係に流して熱交換させる下向き流熱交換器を用
いることによって上記の問題に対処してきた。この下向
き流方式は、高圧コラム内の窒素の圧力を低下させ、そ
の結果、動力の節減をもたらす。
【０００５】下向き流熱交換器の作動においては、沸騰
する液体酸素が完全に乾燥してしまうまで沸騰しないよ
うにすることが肝要である。液体酸素を乾燥するまで沸
騰させてしまうと、熱交換効率が低下し、熱交換通路内
の局部的な部位の炭化水素濃度を増大させてそのような
部位即ちポケット内の炭化水素濃度が引火レベルに達
し、引火の危険性を増大させてしまうからである。従っ
て、下向き流熱交換を使用する極低温空気分離プラント
の作動においては、液体酸素を熱交換器の各液体酸素通
路に均一に分配すること、かつ、液体酸素を熱交換器の
各通路に沿っても均一に分配することが重要である。こ
のような均一な分配は、一般に、熱交換器の液体酸素通
路の沸騰部位より上方で２段に分けて、即ち、第１の粗
分配段と、それから離隔した第２の精細分配段とに分け
て実施される。このようにして十分に分配された液体
は、熱交換器の各液体酸素通路を通って流下する。第１
段では、通常、多数のオリフィス又は孔、又はスパージ
ャー管（多孔分散管）が用いられ、第２段では、通常、
ハードウエイフィンが用いられる。問題は、第１段に比
較的コストの高い部品が用いられることである。第１段
にも、第２段と同様に比較的コストの安いハードウエイ
フィンを使用することができ、しかも、液体の良好な分
配が達成されれば、非常に有利である。更に、従来の第
１段分配は、それを実施するのに使用されるオリフィス
又は孔に精密な製造公差を必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、極低温空気分離に有効に使用することができ、在来
の下向き流熱交換器に随伴する不均一な液体分配等の問
題を軽減することができる下向き流熱交換器及び熱交換
方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面によれ
ば、上記目的を達成するために、液体を蒸気との間接熱
交換によって蒸発させるための熱交換方法であって、 （Ａ）交互の順に配列された少くとも１つの第１通路と
少くとも１つの第２通路とを備えた熱交換器を準備し、 （Ｂ）液体を前記第１通路に導入し、該液体を液体流の
良好な分配を達成するための液体分配促進手段を備えた
セクションを通して該第１通路内を下向きに通流させ、 （Ｃ）前記良好に分配された液体を前記第１通路から第
２通路内へ該第２通路内に配置された橋渡しフィン上へ
斜め下方に傾斜した角度で通し、 （Ｄ）前記良好に分配された液体が前記第１通路から第
２通路へ通される部位より下方において蒸気を該第１通
路内へ通し、 （Ｅ）前記蒸気と液体をそれぞれ前記第１通路及び第２
通路内を通して並流関係をなして通流させ、該並流関係
をなして流れる間に該液体を蒸気との間接熱交換によっ
て蒸発させることから成る熱交換方法が提供される。
【０００８】本発明の他の側面によれば、 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するための液体分配促
進手段を備えたセクションを含む少くとも１つの第１通
路と、第１通路と交互の順に配列された少くとも１つの
第２通路とを有する熱交換器本体と、 （Ｂ）前記液体分配促進手段より上方の部位で前記第１
通路に液体を導入するための手段と、 （Ｃ）前記液体分配促進手段の下方に配置されており、
前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通路内
の橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した角度で通すため
の液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１通路
内へ蒸気を通すための手段と、から成る熱交換器が提供
される。
【０００９】本発明の更に他の側面によれば、第１コラ
ムと、第２コラムと、主熱交換器から成る複コラムシス
テムであって、 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するための液体分配促
進手段を備えたセクションを含む少くとも１つの第１通
路と、第１通路と交互の順に配列された少くとも１つの
第２通路とを有する前記主熱交換器の熱交換器本体と、 （Ｂ）前記液体分配促進手段より上方の部位で前記第２
コラムから前記第１通路に液体を導入するための手段
と、 （Ｃ）前記液体分配促進手段の下方に配置されており、
前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通路内
の橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した角度で通すため
の液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１コラ
ムから第１通路内へ蒸気を通すための手段を含むことを
特徴とする複コラムシステムが提供される。
【００１０】本発明の更に他の側面によれば、液体を蒸
気との間接熱交換によって蒸発させるための熱交換方法
であって、 （Ａ）交互の順に配列された少くとも１つの第１通路と
少くとも１つの第２通路とを備えた熱交換器を準備し、 （Ｂ）多孔ハードウエイフィンの１セクションから成
り、該セクションの下方部分における多孔ハードウエイ
フィンの孔あき面積が該セクションの上方部分における
多孔ハードウエイフィンの孔あき面積より大きくされて
いる単段液体分配促進手段を準備し、液体を前記第１通
路に導入し、該液体を液体流の良好な分配を達成するた
めの該単段液体分配促進手段を通して該第１通路内を下
向きに通流させ、 （Ｃ）前記良好に分配された液体を前記第１通路から第
２通路内へ該第２通路内に配置された橋渡しフィン上へ
斜め下方に傾斜した角度で通し、 （Ｄ）前記良好に分配された液体が前記第１通路から第
２通路へ通される部位より下方において蒸気を該第１通
路内へ通し、 （Ｅ）前記蒸気と液体をそれぞれ前記第１通路及び第２
通路内を通して並流関係をなして通流させ、該並流関係
をなして流れる間に該液体を蒸気との間接熱交換によっ
て蒸発させることから成る熱交換方法が提供される。
【００１１】本発明の他の側面によれば、 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するための単段液体分
配促進手段を備えたセクションを含む少くとも１つの第
１通路と、第１通路と交互の順に配列された少くとも１
つの第２通路とを有する熱交換器本体と、 （Ｂ）前記単段液体分配促進手段より上方の部位で液体
を前記第１通路に導入するための手段と、 （Ｃ）前記単段液体分配促進手段の下方に配置されてお
り、前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通
路内に配置された橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した
角度で通すための液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１通路
内へ蒸気を通すための手段と、から成り、前記単段液体
分配促進手段は、多孔ハードウエイフィンの１セクショ
ンを含み、該セクションの下方部分における多孔ハード
ウエイフィンの孔あき面積は、該セクションの上方部分
における多孔ハードウエイフィンの孔あき面積より大き
くされていることを特徴とする熱交換器が提供される。
【００１２】
【作用】本発明は、空気の極低温精留に一般に用いられ
ているような複コラムシステムの主熱交換器として用い
るのに特に有利な下向き流熱交換器及び熱交換方法にあ
る。本発明によれば、液体、例えば液体酸素の均一な分
配が、該液体を熱交換器の熱交換通路へ通す前に、熱交
換器の蒸気熱交換通路（即ち凝縮用熱交換通路）より上
方において行われ、次いで該均一に分配された液体が、
熱交換器の液体熱交換通路（即ち蒸発用熱交換通路）内
へ橋渡しフィン上へ好ましくは斜めに通される。本発明
によれば、液体を蒸発用熱交換通路へ移送する前に均一
に分配するので、蒸発用熱交換通路内で液体が沸騰し蒸
発することによって生じる蒸気が液体の均一な分配を妨
害することがない。しかも、良好に分配された液体を橋
渡しフィン上へ斜め下方へ通すので、熱交換器セクショ
ンの液体通路へ導入されて熱交換器セクションの蒸気通
路内の凝縮する蒸気に対して並流関係で通流され始める
時点においても液体を良好に分配された状態に維持する
ことができる。従って、本発明は、非効率な熱交換をも
たらし、上述したように安全性の問題さえも惹起する不
均一な液体分配の原因を軽減もしくは排除する。
【００１３】ここでいう、「ガス状窒素」とは、少くと
も９０％の窒素濃度を有する蒸気のことをいう。「コラ
ム」とは、蒸留又は分留コラム又は帯域、即ち、空気等
の流体混合物の分離を行うために液相と蒸気相とを向流
関係で接触させる接触コラム（分離コラム又は精留コラ
ムともいう）又は帯域のことである。流体混合物の分離
は、例えば、コラム内に設置された一連の上下に離隔し
たトレー又はプレート及び、又は配向パッキング（互い
に、かつ、コラムの軸線に対して特定の向きに配向され
たパッキング部材）及び、又は不規則なパッキング部材
（不規則に配置されたパッキング部材）等の気液接触部
材上で蒸気相と液相を接触させることによって行われ
る。このような蒸留コラムの詳細については、Ｒ．Ｈ．
ペリー、Ｃ．Ｈ．チルトン編「ケミカルエンジニアのハ
ンドブック」第５版、米国ニューヨーク・マックグロー
−ヒル・ブック・カンパニー刊、セクション１３、Ｂ．
Ｄ．スミス他著「連続蒸留プロセス」を参照されたい。
「複コラム」又は「複コラムシステム」とは、比較的高
い圧力のコラム（単に「高圧コラム」とも称する）と、
比較的低い圧力のコラム（単に「低圧コラム」とも称す
る）とを組合せたものであり、比較的高い圧力のコラム
の上端と、比較的低い圧力のコラムの下端が熱交換関係
に接続されている。複コラムの詳細は、ルエマン著「ガ
スの分離」オクスフォード大学出版、１９４９年刊、第
VII 章「商業用空気分離」に記載されている。
【００１４】気液接触分離法は、各成分の蒸気圧の差に
依存している。高い蒸気圧（又は高い揮発性又は低い沸
点）の成分は、蒸気相として濃縮する傾向があり、低い
蒸気圧（又は低い揮発性又は高い沸点）の成分は、液相
として濃縮する傾向がある。蒸留は、液体混合物を加熱
することにより高揮発性成分を蒸気相として濃縮し、そ
れによって液相中の低揮発性成分を濃縮する分離法であ
る。部分凝縮は、蒸気混合物を冷却することにより高揮
発性成分を蒸気相として濃縮し、それによって液相中の
低揮発性成分を濃縮する分離法である。精留又は連続蒸
留は、蒸気相と液相を向流接触関係で処理することによ
って次々に行われる部分蒸発と部分凝縮とを組合せた分
離法である。蒸気相と液相との向流接触は、断熱プロセ
スであるが、非断熱プロセスであってもよく、蒸気相と
液相との接触は、段階的に又は連続的に行うことができ
る。精留の原理を利用して混合物を分離するための分離
装置は、精留コラム、蒸留コラム、又は、分留コラムと
も称される。極低温精留とは、少くとも一部分が例えば
１５０°Ｋ以下の低い温度で実施される精留プロセスの
ことである。
【００１５】ここでいう「間接熱交換」とは、２つの流
体流れを互いに物理的に接触又は混合させることなく熱
交換関係にもたらすことである。「供給空気」とは、成
分分離のための原料として供給される、主として窒素と
酸素から成る空気等の混合物のことである。「単段分
配」とは、多孔ハードウエイフィンのような液体分配促
進手段の単一セクション（区間）によって液体を通路の
断面全体に亙って均一に分配することをいう。「ハード
ウエイフィン」とは、フィン又は波形部材が流体流に対
して最大限の抵抗を呈するように流体の流れに対し垂直
に向けて配置された構造部材を意味する。本発明の下向
き流熱交換器に関連して用いられる「頂部」、「底
部」、「上方」、「下方」、「上側」及び、「下側」等
の用語は、熱交換器が直立に配置されたものとして用い
られる。
【００１６】
【実施例】以下に、添付図を参照して本発明を詳しく説
明する。以下の説明では、便宜上、流体の流れと、その
流れを通す導管とを同じ参照番号で表すこととする。例
えば、液体酸素の流れ７は、導管７とも称される。図１
を参照すると、複コラムシステムの第１コラム１の上方
部分と、第２コラムの下方部分が示されている。第１コ
ラムは、第２コラムの圧力より高い圧力で作動する。従
って、第１コラム１は、高圧コラムと称され、第２コラ
ム２は、低圧コラムと称される。典型的な極低温空気分
離プラントにおいては、供給空気は、高圧コラム１へ導
入され、そこで極低温分離によって窒素富化蒸気と酸素
富化液体とに分離され、それらは低圧コラム２へ送ら
れ、そこで極低温分離によって生成物窒素と生成物酸素
に分離される。これらのコラムへの還流を創生するため
に、高圧コラム１からのガス状窒素を液体酸素との熱交
換によって凝縮させ、相手の液体酸素を蒸発させる。ガ
ス状窒素は、コラム１の頂部から導管３を通して直立配
置の主熱交換器４に通す。一方、液体酸素は、コラム２
の底部から導管５を通して液体ポンプ６に吸引され、次
いで導管７及び弁８を通して液体酸素溜め９へ送られ、
溜め９から、ガス状窒素が導入される点より上方の主熱
交換器４の上方部分に導入される。液体酸素の流れ７の
一部分１０は、流量制御のための弁１１を通してコラム
２へ戻すことができ、他の一部分１２は、生成物酸素と
して回収することができる。
【００１７】液体酸素とガス状窒素とは、並流関係をな
して主熱交換器４内を下向きに流れ、その過程において
ガス状窒素は液体酸素との熱交換によって凝縮せしめら
れ、相手の液体酸素を蒸発させる。得られた凝縮窒素
は、主熱交換器４から導管１３を通して還流として高圧
コラム１へ戻され、主熱交換器からの液体窒素の一部分
１４は、還流として低圧コラム２へ戻され、流れ１４の
一部分は生成物窒素として回収することができる。主熱
交換器４を通しての並流流れ中蒸発されなかった液体酸
素は、矢印１５で示されるように主熱交換器４から流出
して低圧コラム２の底部に溜る。主熱交換器４内での上
記熱交換の結果として生じたガス状酸素は、矢印１６で
示されるように主熱交換器４から低圧コラム２内へ排出
され、精留工程を受けるためにコラム２内を上昇蒸気と
して上昇する。このガス状酸素の一部は、導管１７を通
してコラム２から抽出し、生成物として回収することが
できる。
【００１８】別法として、液体酸素溜め９を省略し、液
体酸素を導管７及び弁８を通して直接主熱交換器４の上
方部分に導入してもよい。更に別の方法として、低圧コ
ラム２内の気液接触手段（上述したトレー又はプレート
及び、又は配向パッキング等）を通過した液体酸素を図
１に示されるように液体酸素溜め９に収集した後主熱交
換器４の上方部分に導入してもよく、あるいは、直接低
圧コラム２の底部へ流下させてそこで液体溜めとして収
集し、導管１０からの液体酸素と混合させてもよく、あ
るいは、液体酸素溜め９を経ずに直接主熱交換器４の上
方部分に導入してもよい。
【００１９】図２は、図１の複コラムシステムにおいて
主熱交換器４として用いることができる本発明の下向き
流熱交換器の好ましい実施例を示す。この下向き流熱交
換器２０は、一連の第１熱交換通路２１と第２熱交換通
路２２とを交互の順に形成するように互いに離隔された
一連の平行な直立プレート即ち仕切板から成る熱交換器
本体を有する。液体、例えば液体酸素は、熱交換器２０
の上方部分から第１通路２１へ通される。熱交換器２０
の上方部分からの液体は、第２通路２２へは密封バー２
４により流入を阻止される。仕切板は、支持フィン３５
によって座屈しないように支持されている。
【００２０】液体は、第１通路２１内において、良好に
分配された液体流を創生するための液体分配促進手段を
含むセクション（区間）を通る。図２は、特に好ましい
液体分配促進手段を示す。図２に示された実施例では、
液体は、多孔ハードウエイフィン２５から成る単段液体
分配促進手段を含むセクションを通ることによって単段
階分配によって均一に分配される。多孔ハードウエイフ
ィン２５の孔あき面積（通路２１の一横断平面における
個々の孔（図２には示されていない）の面積を合計した
面積）は、直立したハードウエイフィン２５の頂端から
底端へ連続的に増大している（図４−Ａ及び５−Ａ参
照）。例えば、ハードウエイフィン２５の頂端の孔あき
面積をフィンの頂端の総面積の５％とし、孔あき面積を
底端に向かって連続的に増大させ、底端では２０％好ま
しくは２５％を越える大きさとすることができる。
【００２１】本発明の単段多孔ハードウエイフィン２５
は、熱交換器２０の上方部分即ち頂部において液体をす
べての第１通路２１内を均一に通すことにより良好に分
配された液体流を創生する働きをする。この単段分配方
式は、液体の不良分配を起し易い段間の遷移帯域を排除
するので従来の多段分配方式に比べて有利である。この
多孔ハードウエイフィン２５を通過し、良好に分配され
た液体は、水平に対して３０〜６０°の範囲内の角度で
傾斜した傾斜密封バー２６上に達し、傾斜密封バー２６
の斜面に沿って３０〜６０°の範囲内の角度で流下し、
第１通路２１からスロット２７を経て第２通路２２内の
橋渡しフィン２８を有するセクション（区間）へ流入す
る。従って、傾斜密封バー２６とスロット２７は、液体
を第１通路２１から第２通路２２内へ第２通路内の橋渡
しフィン２８上へ３０〜６０°の角度で通すための液体
通し手段を構成する。
【００２２】橋渡しフィン２８は、比較的厚い部材で形
成された平面状フィンであることが好ましく、ハードウ
エイフィン２５の横断方向（図でみて水平方向）の平面
状部分に対して直角に通路２２の長手方向に向けられて
いる（図４−Ｂ参照）。橋渡しフィン２８は、(1) スロ
ット２７の領域において仕切板に対し機械的支持を与え
ることと、(2) 液体が第１通路２１から第２通路２２へ
移送される際、第１通路２１において精細に分配された
液体の流れをそのまま（集合させることなく）受けとっ
て導き、その精細な液体分配状態を維持するという二重
の機能を果たす。このような橋渡しフィン２８の使用は
好ましいが、必ずしも設けなくてもよい。橋渡しフィン
を省略した構成の一例が図６に示されている。
【００２３】蒸気、例えばガス状窒素は、良好に分配さ
れた液体が第１通路２１から第２通路２２へ移送される
傾斜密封バー２６及びスロット２７より下方の部位２９
（図４−Ａ参照）で第１通路２１内へ導入される。蒸気
と液体とは、それぞれ第１通路と第２通路を通って並流
関係をなして流下し、その間に蒸気と液体との間接熱交
換により蒸気は第１通路２１内で凝縮し、液体は第２通
路（「蒸発通路」とも称する）２２内で蒸発する。両流
体（蒸気と液体）が並流関係をなして流れる熱交換器の
このセクション（区間）が、熱交換セクションであり、
この熱交換セクション内の各通路２１，２２内には、熱
伝達を助成するために長手方向に延長するフィンを配設
しておくことが好ましい。かくして得られた液体（凝縮
窒素）と蒸気（酸素）は、矢印３０及び３１で示される
ようにそれぞれ第１通路２１及び第２通路２２から流出
する。矢印３０及び３１は、便宜上、１組の通路２１，
２２についてのみ示され、それぞれ例として窒素と酸素
とされている。蒸発した酸素の全部が熱交換器の底部か
ら流出するように、第２通路即ち蒸発通路２２の頂部は
密封バー２４で閉鎖されている。
【００２４】図３は、本発明の下向き流熱交換器の別の
実施例を示す。この実施例では、液体を第２通路へ移送
し、熱交換セクション内を通す前に単段で分配するので
なく、間隔によって分離された第１段と第２段によって
構成される２段分配が用いられる。図３の参照番号は、
図２のものと共通の要素に関しては図２の番号に対応し
ており、共通の要素及びその作動については説明を繰り
返さない。
【００２５】図３の実施例は、２セクションのハードウ
エイフィンを用いる。この実施例では、液体は、上側セ
クションでの初期粗分配と、下側セクションでの精細分
配との２段分配を受ける。上側セクション３２は、フィ
ンの総面積のほぼ２〜１５％の範囲の小さい孔あき面積
を有する多孔ハードウエイフィンを使用し、下側セクシ
ョン３４は、フィンの総面積のほぼ２０〜３０％の範囲
の大きい孔あき面積を有する多孔ハードウエイフィンを
使用する。これらの２つのハードウエイフィンセクショ
ンを間隙３４によって分離する。図３に例示した２段分
配は、機能的には図２に例示された単段分配ほどは好ま
しくないが、製造が容易で、製造コストが安い利点があ
る。
【００２６】液体の良好に分配された流れを得るための
液体分配促進手段として、多孔ハードウエイフィンの代
わりに、又はそれに加えて、その他の手段を用いること
も本発明の範囲内である。そのような手段としては、鋸
歯付きハードウエイフィン、突き刺し孔付き（lanced）
ハードウエイフィン又はパッキング部材等がある。
【００２７】図４は、図２に示された熱交換器の第１通
路及び第２通路の異なる角度からみた断面図を図解的に
（表象符号を用いて）示す。図４の参照番号は、図２の
ものに対応している。
【００２８】図５は、本発明の実施に用いることができ
る別の構成構成を図２のものと同じ表象符号を用いて示
す断面図である。図４の参照番号は、図２のものと共通
の要素に関しては図２の番号に対応している。図４及び
４には、熱交換セクション（第１の下側セクションと第
２通路の下側セクション）のフィンは示されていない。
図５の実施例では、液体溜め３６が、第１及び第２通路
の上方ではなく、第１及び第２通路の周りに設けられて
おり、液体は、液体入口３７を通して第１通路２１内へ
供給される。液体を液体入口３７からハードウエイフィ
ン２５の頂部へ移送するために分配フィン３９が用いら
れている。分配フィン３９は、液体の主流れ方向に対し
てハードウエイ関係に（先に定義したように、流体流に
対して最大限の抵抗を呈するように流体の流れに対し垂
直に）配置された多孔フィンであってよい。この構成に
よれば、第２通路（蒸発通路）２２の頂部を開放してお
くことができ、熱交換によって発生した蒸気例えばガス
状酸素をすべて下向き流熱交換器２０の底部から流出さ
せるのではなく、蒸気の一部を図５−Ｂに矢印３８で示
されるように下向き流熱交換器の頂部を通して第２コラ
ム２（図１参照）内へ流出させるようにすることができ
る。
【００２９】第１通路２１の頂部を閉鎖するために密封
バー４０が用いられ、第１通路２１ないの分配フィン３
９と密封バー４０との間に支持フィン４１が介設されて
いる。又、第２通路２２内の橋渡しフィン２８の上方に
支持フィン４２が設けられている。
【００３０】図７は、本発明に使用することができるハ
ードウエイフィンの好ましい多孔パターンを例示する。
この例では、三角形の孔配列パターンが示されている。
孔配列としてはこのようなパターンが好ましいが、正方
形等の他の配列パターンを用いることもできる。図７に
おいて、水平に対して角度θをなす実線は、孔が整列し
ているラインである。フィンを作るには、その素材（板
材）を図７に示される破線に平行な線に沿って順次に折
り曲げる。図７に示される陰影領域は、フィンが通路２
１（図２参照）内に挿入されたとき通路２１にその幅方
向（図２の紙面に垂直な方向）に跨がる区域を表す。
【００３１】フィンを通しての液体の均一な流れを保証
するには、孔パターンがフィンの長手（図７でみて上下
方向）に沿って短い規則的な間隔で反復するものとする
ことが好ましい。図７では、この間隔は、符号Ｐで示さ
れている。このように孔パターンを規則的に反復させる
θの値は、不連続的に存在し、θ＝３０°、６０°、７
０．９°、７６．１°、７９．１°、８１．１°、８
２．４°、８３．４°等で表される。ここで、θ＝tan
-1 （(2n + 1)/ √3 ）であり、n は整数である。間隔
Ｐは、θの値が増大するにつれて増大する。
【００３２】もう１つの配慮事項は、すべてのフィン表
面が少くとも複数個の孔を有するように孔パターンを規
定することである。さもないと、通路を通しての液体の
流れを阻止することになるからである。即ち、図７にお
いて、通路２１に跨がる１つのフィン表面を示す陰影領
域中に少くとも複数個の孔が設けられていなければなら
ない。θを小さくすればするほど、１つ又はそれ以上の
孔なしフィン表面が生じる確率が高くなる。従って、θ
の最適値は７０．９°、７６．１°又は７９．１°であ
り、通常は７６．１°とすることが好ましいことが認め
られた。それによって、すべてのフィン表面が複数個の
孔を有し、良好なＰの値を有するものとすることができ
る。
【００３３】ハードウエイフィンの孔あき面積に変更
は、孔ピッチ（孔と孔との間隔）を増減することによっ
て行うことができる。ピッチを小さくすると、孔間隔が
密になり、孔あき面積が増大する。三角形の孔パターン
で、各孔の直径が２．５ｍｍである場合、孔あき面積を
５％にするには孔ピッチを１０．６ｍｍとすればよく、
孔あき面積を２５％にするには孔ピッチを４．７６ｍｍ
とすればよい。
【００３４】以上の説明から明らかなように、本発明に
よれば、下向き流熱交換器において、従来のものに比べ
て、液体を熱交換セクションに導入する前の液体の分配
を良好にするとともに、液体分配促進手段によって良好
に分配された液体を第２通路２２内に配置された橋渡し
フィン２８上へ斜め下方へ通すことによって、熱交換器
セクションの液体通路（第２通路２２の下方部分）へ導
入されて熱交換器セクションの蒸気通路内の凝縮する蒸
気に対して並流関係で通流され始める時点においても液
体を良好に分配された状態に維持することができる。
【００３５】以上、本発明を幾つかの好ましい実施例に
関連して詳細に説明したが、本発明は、ここに例示した
実施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発
明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実
施形態が可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の下向き流熱交換器を用いた複
コラムシステムの概略図である。
【図２】図２は、単段分配手段を有する本発明の下向き
流熱交換器の好ましい一実施例の透視図的詳細断面図で
ある。
【図３】図３は、２段分配手段を有する本発明の下向き
流熱交換器の別の実施例の透視図的詳細断面図である。
【図４】図４は、図２に示された下向き流熱交換器の液
体通路及び蒸気通路の細部の図解的断面図である。
【図５】図５は、本発明の下向き流熱交換器の別の実施
例の液体通路及び蒸気通路の細部の図解断面図である。
【図６】図６は、図２に示されたものと類似している
が、第１通路から第２通路へ液体を流す部位に橋渡しフ
ィンが用いられていない本発明の別の実施例による下向
き流熱交換器の透視図的詳細断面図である。
【図７】図７は、本発明の別の実施に用いることができ
るハードウエイフィンのための好ましい孔パターンの一
例を示す図である。
【符号の説明】
１：第１コラム（高圧コラム） ２：第２コラム（低圧コラム） ４：主熱交換器 ９：液体酸素溜め ７：アルゴンコラム ２０：下向き流熱交換器 ２１：第１通路 ２２：第２通路 ２４：密封バー ２５：ハードウエイフィン（単段分配促進手段） ２６：傾斜密封バー ２７：スロット ２８：橋渡しフィン ２９：蒸気を第２通路へ導入する部位 ３２：上側ハードウエイフィンセクション ３３：下側ハードウエイフィンセクション ３４：間隙 ３６：液体溜め ３７：液体入口 ３９：分配フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ハロルド・ジーマ アメリカ合衆国ニューヨーク州グラン ド・アイランド、ローリー・レイン271 (56)参考文献 特開 平６−18166（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28D 9/00 F25J 3/02 F25J 5/00 F28F 3/08 301

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体を蒸気との間接熱交換によって蒸発
    させるための熱交換方法であって、 （Ａ）交互の順に配列された少くとも１つの第１通路と
    少くとも１つの第２通路とを備えた熱交換器を準備し、 （Ｂ）液体を前記第１通路に導入し、該液体を液体流の
    良好な分配を達成するための液体分配促進手段を備えた
    セクションを通して該第１通路内を下向きに通流させ、 （Ｃ）前記良好に分配された液体を前記第１通路から第
    ２通路内へ該第２通路内に配置された橋渡しフィン上へ
    斜め下方に傾斜した角度で通し、 （Ｄ）前記良好に分配された液体が前記第１通路から第
    ２通路へ通される部位より下方において蒸気を該第１通
    路内へ通し、 （Ｅ）前記蒸気と液体をそれぞれ前記第１通路及び第２
    通路内を通して並流関係をなして通流させ、該並流関係
    をなして流れる間に該液体を蒸気との間接熱交換によっ
    て蒸発させることから成る熱交換方法。
  2. 【請求項２】 液体を蒸気との間接熱交換によって蒸発
    させるための熱交換方法であって、 （Ａ）交互の順に配列された少くとも１つの第１通路と
    少くとも１つの第２通路とを備えた熱交換器を準備し、 （Ｂ）多孔ハードウエイフィンの１セクションから成
    り、該セクションの下方部分における多孔ハードウエイ
    フィンの孔あき面積が該セクションの上方部分における
    多孔ハードウエイフィンの孔あき面積より大きくされて
    いる単段液体分配促進手段を準備し、液体を前記第１通
    路に導入し、該液体を液体流の良好な分配を達成するた
    めの該単段液体分配促進手段を通して該第１通路内を下
    向きに通流させ、 （Ｃ）前記良好に分配された液体を前記第１通路から第
    ２通路内へ該第２通路内に配置された橋渡しフィン上へ
    斜め下方に傾斜した角度で通し、 （Ｄ）前記良好に分配された液体が前記第１通路から第
    ２通路へ通される部位より下方において蒸気を該第１通
    路内へ通し、 （Ｅ）前記蒸気と液体をそれぞれ前記第１通路及び第２
    通路内を通して並流関係をなして通流させ、該並流関係
    をなして流れる間に該液体を蒸気との間接熱交換によっ
    て蒸発させることから成る熱交換方法。
  3. 【請求項３】 液体を蒸気との間接熱交換によって蒸発
    させるための熱交換方法であって、 （Ａ）交互の順に配列された少くとも１つの第１通路と
    少くとも１つの第２通路とを備えた熱交換器を準備し、 （Ｂ）間隙を挟んで互いに分離された多孔ハードウエイ
    フィンの上側セクションと下側セクションから成り、該
    上側セクションの多孔ハードウエイフィンの孔あき面積
    が該上側セクションの多孔ハードウエイフィンの総面積
    の２〜１５％の範囲であり、該下側セクションの多孔ハ
    ードウエイフィンの孔あき面積が該下側セクションの多
    孔ハードウエイフィンの総面積の２０〜３０％の範囲で
    ある２段液体分配促進手段を準備し、液体を前記第１通
    路に導入し、該液体を液体流の良好な分配を達成するた
    めの該２段液体分配促進手段を通して該第１通路内を下
    向きに通流させ、 （Ｃ）前記良好に分配された液体を前記第１通路から第
    ２通路内へ該第２通路内に配置された橋渡しフィン上へ
    斜め下方に傾斜した角度で通し、 （Ｄ）前記良好に分配された液体が前記第１通路から第
    ２通路へ通される部位より下方において蒸気を該第１通
    路内へ通し、 （Ｅ）前記蒸気と液体をそれぞれ前記第１通路及び第２
    通路内を通して並流関係をなして通流させ、該並流関係
    をなして流れる間に該液体を蒸気との間接熱交換によっ
    て蒸発させることから成る熱交換方法。
  4. 【請求項４】 前記良好に分配された液体を前記第１通
    路から第２通路内へ該第２通路内に配置された橋渡しフ
    ィン上へ通す前記斜め下方に傾斜した角度は、水平線に
    対して３０〜６０°の範囲内の角度であることを特徴と
    する請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱交換方法。
  5. 【請求項５】 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するた
    めの液体分配促進手段を備えたセクションを含む少くと
    も１つの第１通路と、第１通路と交互の順に配列された
    少くとも１つの第２通路とを有する熱交換器本体と、 （Ｂ）前記液体分配促進手段より上方の部位で前記第１
    通路に液体を導入するための手段と、 （Ｃ）前記液体分配促進手段の下方に配置されており、
    前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通路内
    の橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した角度で通すため
    の液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１通路
    内へ蒸気を通すための手段と、 から成る熱交換器。
  6. 【請求項６】 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するた
    めの単段液体分配促進手段を備えたセクションを含む少
    くとも１つの第１通路と、第１通路と交互の順に配列さ
    れた少くとも１つの第２通路とを有する熱交換器本体
    と、 （Ｂ）前記単段液体分配促進手段より上方の部位で液体
    を前記第１通路に導入するための手段と、 （Ｃ）前記単段液体分配促進手段の下方に配置されてお
    り、前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通
    路内に配置された橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した
    角度で通すための液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１通路
    内へ蒸気を通すための手段と、 から成り、前記単段液体分配促進手段は、多孔ハードウ
    エイフィンの１セクションを含み、該セクションの下方
    部分における多孔ハードウエイフィンの孔あき面積は、
    該セクションの上方部分における多孔ハードウエイフィ
    ンの孔あき面積より大きくされていることを特徴とする
    熱交換器。
  7. 【請求項７】 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するた
    めの２段液体分配促進手段を備えたセクションを含む少
    くとも１つの第１通路と、第１通路と交互の順に配列さ
    れた少くとも１つの第２通路とを有する熱交換器本体
    と、 （Ｂ）前記２段液体分配促進手段より上方の部位で液体
    を前記第１通路に導入するための手段と、 （Ｃ）前記２段液体分配促進手段の下方に配置されてお
    り、前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通
    路内の橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した角 度で通す
    ための液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１通路
    内へ蒸気を通すための手段と、 から成り、 前記２段液体分配促進手段は、間隙を挟んで
    互いに分離された多孔ハードウエイフィンの上側セクシ
    ョンと下側セクションから成り、該上側セクションの多
    孔ハードウエイフィンの孔あき面積は、該上側セクショ
    ンの多孔ハードウエイフィンの総面積の２〜１５％の範
    囲であり、該下側セクションの多孔ハードウエイフィン
    の孔あき面積は、該下側セクションの多孔ハードウエイ
    フィンの総面積の２０〜３０％の範囲であることを特徴
    とする熱交換器。
  8. 【請求項８】 前記液体を前記第１通路から第２通路内
    へ該第２通路内に配置された橋渡しフィン上へ通す前記
    斜め下方に傾斜した角度は、水平線に対して３０〜６０
    °の範囲内の角度であることを特徴とする請求項５〜７
    のいずれか１つに記載の熱交換器。
  9. 【請求項９】 前記第２通路の上方部分は、蒸気が該第
    ２通路の上方部分を通って該熱交換器の頂部から流出す
    るのを防止するように、密封されていることを特徴とす
    る請求項５〜８のいずれか１つに記載の熱交換器。
  10. 【請求項１０】 前記第２通路の上方部分は、前記蒸気
    が該該第２通路の上方部分を通って熱交換器の頂部から
    流出するように、開放されていることを特徴とする請求
    項５〜８のいずれか１つに記載の熱交換器。
  11. 【請求項１１】 前記多孔ハードウエイフィンの孔あき
    面積は、前記セクションの上方部分から下方部分に向っ
    て連続的に増大していることを特徴とする請求項６に記
    載の熱交換器。
  12. 【請求項１２】 第１コラムと、第２コラムと、主熱交
    換器から成る複コラムシステムであって、 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するための液体分配促
    進手段を備えたセクションを含む少くとも１つの第１通
    路と、第１通路と交互の順に配列された少くとも１つの
    第２通路とを有する前記主熱交換器の熱交換器本体と、 （Ｂ）前記液体分配促進手段より上方の部位で前記第２
    コラムから前記第１通路に液体を導入するための手段
    と、 （Ｃ）前記液体分配促進手段の下方に配置されており、
    前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通路内
    の橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した角度で通すため
    の液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１コラ
    ムから第１通路内へ蒸気を通すための手段を含むことを
    特徴とする複コラムシステム。
  13. 【請求項１３】 第１コラムと、第２コラムと、主熱交
    換器から成る複コラムシステムであって、 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するための単段液体分
    配促進手段を備えたセクションを含む少くとも１つの第
    １通路と、第１通路と交互の順に配列された少くとも１
    つの第２通路とを有する前記主熱交換器の熱交換器本体
    と、 （Ｂ）前記単段液体分配促進手段より上方の部位で前記
    第２コラムから前記第１通路に液体を導入するための手
    段と、 （Ｃ）前記単段液体分配促進手段の下方に配置されてお
    り、前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通
    路内の橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した角度で通す
    ための液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１コラ
    ムから第１通路内へ蒸気を通すための手段を含み、前記
    単段液体分配促進手段は、多孔ハードウエイフィンの１
    セクションを含み、該セクションの下方部分における多
    孔ハードウエイフィンの孔あき面積は、該セクションの
    上方部分における多孔ハードウエイフィンの孔あき面積
    より大きくされていることを特徴とする複コラムシステ
    ム。
  14. 【請求項１４】 第１コラムと、第２コラムと、主熱交
    換器から成る複コラムシステムであって、 （Ａ）液体流の良好な分配を達成するための２段液体分
    配促進手段を備えたセクションを含む少くとも１つの第
    １通路と、第１通路と交互の順に配列された少くとも１
    つの第２通路とを有する前記主熱交換器の熱交換器本体
    と、 （Ｂ）前記２段液体分配促進手段より上方の部位で前記
    第２コラムから前記第１通路に液体を導入するための手
    段と、 （Ｃ）前記２段液体分配促進手段の下方に配置されてお
    り、前記液体を前記第１通路から第２通路内へ該第２通
    路内の橋渡しフィン上へ斜め下方に傾斜した角 度で通す
    ための液体通し手段と、 （Ｄ）前記液体通し手段より下方において前記第１コラ
    ムから第１通路内へ蒸気を通すための手段を含み、前記
    ２段液体分配促進手段は、間隙を挟んで互いに分離され
    た多孔ハードウエイフィンの上側セクションと下側セク
    ションから成り、該上側セクションの多孔ハードウエイ
    フィンの孔あき面積は、該上側セクションの多孔ハード
    ウエイフィンの総面積の２〜１５％の範囲であり、該下
    側セクションの多孔ハードウエイフィンの孔あき面積
    は、該下側セクションの多孔ハードウエイフィンの総面
    積の２０〜３０％の範囲であることを特徴とする複コラ
    ムシステム。
  15. 【請求項１５】 前記液体を前記第１通路から第２通路
    内へ該第２通路内に配置された橋渡しフィン上へ通す前
    記斜め下方に傾斜した角度は、水平線に対して３０〜６
    ０°の範囲内の角度であることを特徴とする請求項１２
    〜１４のいずれか１つに記載の複コラムシステム。
JP7200337A 1994-08-05 1995-07-14 熱交換方法、熱交換器、及び熱交換器を含む複コラムシステム Expired - Lifetime JP3051662B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/286,233 US5438836A (en) 1994-08-05 1994-08-05 Downflow plate and fin heat exchanger for cryogenic rectification
US286233 1994-08-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0861868A JPH0861868A (ja) 1996-03-08
JP3051662B2 true JP3051662B2 (ja) 2000-06-12

Family

ID=23097672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7200337A Expired - Lifetime JP3051662B2 (ja) 1994-08-05 1995-07-14 熱交換方法、熱交換器、及び熱交換器を含む複コラムシステム

Country Status (9)

Country Link
US (3) US5438836A (ja)
EP (1) EP0695921B1 (ja)
JP (1) JP3051662B2 (ja)
KR (1) KR100227238B1 (ja)
CN (1) CN1128343A (ja)
BR (1) BR9503333A (ja)
CA (1) CA2153920A1 (ja)
DE (1) DE69516594T2 (ja)
ES (1) ES2145184T3 (ja)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5592832A (en) * 1995-10-03 1997-01-14 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for the production of moderate purity oxygen
US5699671A (en) * 1996-01-17 1997-12-23 Praxair Technology, Inc. Downflow shell and tube reboiler-condenser heat exchanger for cryogenic rectification
DE19605500C1 (de) * 1996-02-14 1997-04-17 Linde Ag Vorrichtung und Verfahren zum Verdampfen einer Flüssigkeit
US5755279A (en) * 1996-03-29 1998-05-26 The Boc Group, Inc. Heat exchanger
US5775129A (en) * 1997-03-13 1998-07-07 The Boc Group, Inc. Heat exchanger
GB9705889D0 (en) * 1997-03-21 1997-05-07 Boc Group Plc Heat exchange method and apparatus
US6044902A (en) * 1997-08-20 2000-04-04 Praxair Technology, Inc. Heat exchange unit for a cryogenic air separation system
JP4592125B2 (ja) * 1998-10-05 2010-12-01 大陽日酸株式会社 流下液膜式凝縮蒸発器
FR2798599B1 (fr) * 1999-09-21 2001-11-09 Air Liquide Vaporiseur-condenseur a thermosiphon et installation de distillation d'air correspondante
US6295836B1 (en) 2000-04-14 2001-10-02 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system with integrated mass and heat transfer
US6237366B1 (en) 2000-04-14 2001-05-29 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system using an integrated core
IL155022A0 (en) * 2000-09-27 2003-10-31 Idalex Technologies Inc Method and plate apparatus for dew point evaporative cooler
FR2822079B1 (fr) * 2001-03-16 2003-05-16 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene ultra-pur par distillation d'air
US6393866B1 (en) 2001-05-22 2002-05-28 Praxair Technology, Inc. Cryogenic condensation and vaporization system
US6560989B1 (en) * 2002-06-07 2003-05-13 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of hydrogen-hydrocarbon gas mixtures using closed-loop gas expander refrigeration
US6666046B1 (en) 2002-09-30 2003-12-23 Praxair Technology, Inc. Dual section refrigeration system
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.
DE10258067A1 (de) * 2002-12-11 2004-07-01 Thyssenkrupp Encoke Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Brüdendämpfen in einer Desorptionskolonne
US7163051B2 (en) * 2003-08-28 2007-01-16 Praxair Technology, Inc. Heat exchanger distributor for multicomponent heat exchange fluid
MY140540A (en) * 2004-07-12 2009-12-31 Shell Int Research Treating liquefied natural gas
US7263859B2 (en) * 2004-12-27 2007-09-04 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for cooling a stream of compressed air
US7421856B2 (en) 2005-06-17 2008-09-09 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation with once-through main condenser
US20070028649A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Chakravarthy Vijayaraghavan S Cryogenic air separation main condenser system with enhanced boiling and condensing surfaces
US9476641B2 (en) * 2007-09-28 2016-10-25 Praxair Technology, Inc. Down-flow condenser reboiler system for use in an air separation plant
US8298412B2 (en) * 2008-09-17 2012-10-30 Koch-Glitsch, Lp Structured packing module for mass transfer column and process involving same
FR2938904B1 (fr) * 2008-11-24 2012-05-04 Air Liquide Echangeur de chaleur
KR101011740B1 (ko) * 2009-03-31 2011-02-07 한국해양대학교 산학협력단 모터의 중력 보상기
US8460517B2 (en) * 2009-09-02 2013-06-11 Gtc Technology Us Llc Methods and apparatuses for steam addition to a reboiler coupled to an extractive distillation column for improved extractive distillation
KR101190228B1 (ko) 2010-05-06 2012-10-12 한국과학기술연구원 베벨 기어를 이용한 중력 보상 기구 및 방법 및 이를 이용하는 로봇암
SG188403A1 (en) * 2010-09-29 2013-04-30 Air Prod & Chem Heat exchanger perforated fins
US20130008186A1 (en) * 2011-07-07 2013-01-10 Newman Michael D Cryogen heat plate heat exchanger
CN102650492A (zh) * 2012-05-10 2012-08-29 西安交通大学 空分板翅型降膜式冷凝蒸发器
CN102650491B (zh) * 2012-05-10 2013-10-16 西安交通大学 空分板翅型膜式主冷液体分布器
CN102840885B (zh) * 2012-09-17 2015-09-16 南京工业大学 风洞实验冷凝水流量测量装置
FR3032521B1 (fr) * 2015-02-06 2017-02-17 Air Liquide Echangeur de chaleur comprenant un dispositif de distribution de liquide frigorigene
CN105546935A (zh) * 2016-02-05 2016-05-04 江苏建筑职业技术学院 空分膜式主冷液体分布器
BR102016018208B1 (pt) 2016-08-08 2022-04-12 Mahle Metal Leve S.A. Sistema de pré-filtragem de combustível diesel
DE102017216819B4 (de) * 2017-09-22 2021-03-11 Hanon Systems Abgaskühler und Abgasrückführsystem mit einem Abgaskühler
RU2686942C1 (ru) * 2018-08-29 2019-05-06 Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш") Узел ректификации установки разделения воздуха
US11774189B2 (en) * 2020-09-29 2023-10-03 Air Products And Chemicals, Inc. Heat exchanger, hardway fin arrangement for a heat exchanger, and methods relating to same

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1152432B (de) * 1962-04-21 1963-08-08 Linde Eismasch Ag Platten-Kondensator-Verdampfer, insbesondere fuer Gas- und Luftzerleger
US3568462A (en) * 1967-11-22 1971-03-09 Mc Donnell Douglas Corp Fractionating device
FR2547898B1 (fr) * 1983-06-24 1985-11-29 Air Liquide Procede et dispositif pour vaporiser un liquide par echange de chaleur avec un deuxieme fluide, et leur application a une installation de distillation d'air
USRE33026E (en) * 1983-06-24 1989-08-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and device for vaporizing a liquid by heat exchange with a second fluid and their application in an air distillation installation
JPS60253782A (ja) * 1984-05-30 1985-12-14 日本酸素株式会社 大型空気分離装置用凝縮器
GB8719349D0 (en) * 1987-08-14 1987-09-23 Boc Group Ltd Liquefied gas boilers
JP2641497B2 (ja) * 1988-05-27 1997-08-13 株式会社日立製作所 パターン形成方法
EP0386248B1 (en) * 1988-07-04 1992-12-30 Japan Oxygen Co. Ltd. Condenser/evaporator
FR2650379B1 (fr) * 1989-07-28 1991-10-18 Air Liquide Appareil de vaporisation-condensation pour double colonne de distillation d'air, et installation de distillation d'air comportant un tel appareil
GB9016766D0 (en) * 1990-07-31 1990-09-12 Boc Group Plc Boiling liquefied gas
FR2665755B1 (fr) * 1990-08-07 1993-06-18 Air Liquide Appareil de production d'azote.
DE69119731T2 (de) * 1990-12-17 1996-11-14 Air Liquide Luftdistillationskolonne mit einer Well-cross Packung
US5122174A (en) * 1991-03-01 1992-06-16 Air Products And Chemicals, Inc. Boiling process and a heat exchanger for use in the process
FR2685071B1 (fr) * 1991-12-11 1996-12-13 Air Liquide Echangeur de chaleur indirect du type a plaques.
FR2690231B1 (fr) * 1992-04-17 1994-06-03 Air Liquide Echangeur de chaleur a ruissellement et installation de distillation d'air comportant un tel echangeur.

Also Published As

Publication number Publication date
DE69516594T2 (de) 2000-09-21
KR960008259A (ko) 1996-03-22
CA2153920A1 (en) 1996-02-06
DE69516594D1 (de) 2000-06-08
EP0695921B1 (en) 2000-05-03
JPH0861868A (ja) 1996-03-08
ES2145184T3 (es) 2000-07-01
US5438836A (en) 1995-08-08
US5537840A (en) 1996-07-23
CN1128343A (zh) 1996-08-07
BR9503333A (pt) 1996-05-21
EP0695921A1 (en) 1996-02-07
KR100227238B1 (ko) 1999-11-01
US5724834A (en) 1998-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3051662B2 (ja) 熱交換方法、熱交換器、及び熱交換器を含む複コラムシステム
US5122174A (en) Boiling process and a heat exchanger for use in the process
JP2000130927A (ja) 極低温精留塔を運転する方法
KR100421308B1 (ko) 고강도 및 고용량 패킹을 갖춘 극저온 정류 시스템
EP0119610A2 (en) Process for cooling a multicomponent gas stream, cryogenic nitrogen rejection process and nitrogen rejection unit
US20070028649A1 (en) Cryogenic air separation main condenser system with enhanced boiling and condensing surfaces
US6393866B1 (en) Cryogenic condensation and vaporization system
GB2335026A (en) Dephlegmator
US5722258A (en) Apparatus for combined heat and mass transfer
EP1067347B1 (en) Downflow liquid film type condensation evaporator
US8376035B2 (en) Plate-fin heat exchanger
CA2612311C (en) Cryogenic air separation
KR20010085483A (ko) 극저온 정류 컬럼을 작동시키는 방법
US5956972A (en) Method of operating a lower pressure column of a double column distillation unit
US10012439B2 (en) Condenser-reboiler system and method
US6280819B1 (en) Structured packing
US11774189B2 (en) Heat exchanger, hardway fin arrangement for a heat exchanger, and methods relating to same
US6311517B1 (en) Apparatus and process for fractionating a gas mixture at low temperature
JPH0781779B2 (ja) 一酸化炭素の深冷分離装置
JPH05277301A (ja) 蒸発装置及び蒸発装置を備えた一酸化炭素の深冷分離装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000307