JP4762997B2 - 蒸発用熱交換器プラント - Google Patents

Description

本発明は、一般的には蒸留用熱交換器プラントに関する。本発明は特に、海水淡水化用の熱交換器プラントに関する。より具体的には、本発明は、少なくとも２つの連続した熱交換器ステージを備えた少なくとも１つのプロセスラインを有し、各熱交換器ステージは熱交換プレートのプレートパッケージを有し、熱交換プレートは、プレートパッケージの内部に凝縮用の第１のプレート間空間と蒸発用の第２のプレート間空間とが形成されるように設けられ、各熱交換器ステージは、第１の熱交換器ステージの第１のプレート間空間に蒸気が、第２のプレート間空間に液体が供給され、供給された蒸気は液体に凝縮し、供給された液体は蒸発し、次段の熱交換器ステージの第２のプレート間空間に供給された液体を蒸発させるために、次段の熱交換器ステージの第１のプレート間空間に供給されて、蒸気の凝縮と液体の蒸発とをおこなうようにされ、熱交換器ステージを備えたプロセスラインが内部に設けられた内側空間を囲む閉じたケーシングを有する蒸発用熱交換器プラントに関する。

出願人は長年に渡り、熱交換プレートを備えたパッケージがプロセスの主要構成要素を形成する海水淡水化装置を製造している。プレートは蒸気用のポートを有しておらず、プレートパッケージは容器内に配置され、プレートの外側空間がプロセスの種類に応じて蒸気の１つまたは数個の流路として使用されている。大型プラントでは円筒形の圧力容器を用いており、プレートパッケージが円筒の長手方向に沿って配置されている。大型プラントは５つまたは６つものプレートパッケージを有していることが多い。

プロセスは、全域が大気圧よりも低い圧力の、数個のいわゆる効果部分においておこなわれる。圧力および温度が最も高い第１の効果部分からの蒸気は、第２の効果部分に流入し、凝縮用のプレート間空間内で凝縮する。放射された熱によって蒸発用の中間空間内の塩水が蒸発し、発生した蒸気は次の効果部分へ流入する。このプロセスは他の効果部分でも繰り返され、最後に、冷媒が水であるコンデンサ内で凝縮がおこなわれる。各効果部分には少なくとも１つのプレートパッケージが設けられている。しかし、プレートパッケージは１０００〜１２００よりも多いプレートを有するべきではなく、より多くのプレートが必要な場合は、各効果部分に２つの平行なプレートパッケージが含められる。

さらに大きな容量が必要な場合、数個の円筒形容器を備えたプラントが建設される。１つの円筒内に３つの互いに平行なプレートパッケージを設けることは経済的ではない。互いに隣接して配置される３つのプレートパッケージにその直径を適合させなければならず、３つのプレートパッケージ用の１つの容器と比較して、直径が約５０％増加する。これは材料の厚さが５０％増加し、材料の総量の増加が１００％を上回ることを意味する。断面積の大幅な増加は蒸気速度の低下をもたらすため有利であるが、経済的な効果はわずかである。したがって、信頼できる評価に基づき個別原価が減少することはあり得ない。

米国特許第４，５１１，４３６号は、海水淡水化用プラントを開示している。プラントは、連続した数個の熱交換器ステージを備えたプロセスラインを有し、各熱交換器ステージは熱交換プレートのプレートパッケージを有している。プレートパッケージは対になるように互いに溶接され、プレートパッケージ内に凝縮用の第１の隙間空間と蒸発用の第２のプレート間空間とが形成される。熱交換プレートのプロセスラインは鉛直に延びており、第１のステージは頂部に位置している。この鉛直に延びるプロセスラインと平行に、淡水化される海水を予熱するための、鉛直に延びる熱交換器ラインが設けられている。これらの２つのラインは閉じた圧力容器内に設けられており、この文献に模式的に示されている。ケーシングの構造については、米国特許第４，５１１，４３６号において言及され、米国特許第４，５１４，２６０号として公開された対応出願に示されている。

この文献、米国特許第４，５１４，２６０号は、互いに重ねられ水平面の幅および長さよりも実質的に大きい高さに鉛直方向に積み上げられた多数のプレートパッケージを備えた同様のプラントを開示している。プレートパッケージはケーシングに囲まれている。ケーシングは、鉛直方向に延び互いに対向した２つの平坦な側部と、鉛直方向に延び互いに対向し外向きに湾曲している２つの側部と、を有している。

本発明の目的は、非常に大きな容量を有し、コスト的に有利な方法で製造および据え付けが可能な熱交換器プラントを提供することである。本発明のさらなる目的は、大容量化が可能で多数の熱交換器ステージを備えることが可能な構造を備える熱交換器プラントを提供することである。

この目的は、前述の熱交換器プラントであって、連続した熱交換ステージを備えた少なくとも２つのプロセスラインを有することと、少なくとも２つのプロセスラインは内側空間内を互いに平行に延び、熱交換器ステージは、ケーシングの内側空間内に、プロセスラインを横断する方向に互いに隣接して設けられた熱交換器ステージの列を形成することと、プロセスラインを横断する断面で見たときに、ケーシングは長方形であることと、を特徴とする熱交換器プラントによって達成される。

各々がプレートパッケージを有するこのような熱交換器ステージの列の各々は、プラントのいわゆる効果部分を形成している。従来の円筒形容器の代わりに長方形の収納ケーシングが用いられているため、コストを大きく低減させることができる。ケーシングの形状は、ラインを横断する方向から見たときにプラント内の熱交換器ステージの列によって形成される外側の輪郭に合わせるのがより好ましい。圧力容器は、強度に関して最適な形状であり、したがって必要な材料が最小であるという理由から、通常円筒形になるように作られる。圧力容器が過度の外圧を受けると、この原理は自明ではないが、不安定性のために構造物が崩壊する可能性があるためである。円筒形容器では、わずかに楕円形に変形すると局所的な曲げ応力が発生し、それによって変形が発生し、さらに大きな曲げ応力が発生し、ついには全体が崩壊する。そのため、過度の外圧を受ける圧力容器は、同じ大きさの過度の内圧だけを受ける場合よりもはるかに高い強度を有するように寸法が定められる必要がある。真空容器の場合これは特に重要である。なぜなら、容器の寸法が膜応力に関連してのみ設定されると、小さな圧力の場合薄い材料厚さでよいことになるが、この材料厚さでは、座屈に対する十分な安全性を達成するにはプレートの剛性があまりにも小さくなるからである。材料を厚くし過ぎずにすむためにはケーシングに強化リングを設けるが、それでも、過度の内圧を受ける円筒形容器の４〜５倍の厚さが必要である。淡水化プラントは高真空で動作するため、上述の説明が当てはまる。円筒形容器は、正方形の容器に比べて材料が特に多く節約できる訳ではなく、容器内に配置される互いに平行なプレートパッケージの数が増えるほど、節約できる材料が少なくなる。材料は完成された容器のコストのわずかな一部を構成するに過ぎず、材料が最も少なくてすむ構造が最小のコストになるとは限らないことを想起されたい。全体的な経済性に対しては、いくつかの重要な要因がある。

本発明の好適な実施態様によれば、プラントは連続した熱交換ステージを備え、互いに平行に延びる少なくとも３つのプロセスラインを有している。したがって、各列は、互いに隣接して配置され、共にプラントの効果部分を形成する３つの熱交換器ステージを有している。さらに、プラントは連続した熱交換ステージを備え、互いに平行に延びる少なくとも４つのプロセスラインを有していることが有利である。長方形の利点は、プラントが大きくなるほど、つまりプラントが有する平行なプロセスラインが増加するほど増大する。

本発明のさらなる実施態様によれば、各熱交換ステージはケーシングの一部を備えたモジュールとして構成され、モジュールは同一のプロセスラインの流れの前後に位置する連続したモジュールの少なくとも１つと接続されるようにされている。大型プラントでは、搬送が容易にでき、顧客の現場での作業が最小化され、作業が据え付け作業だけにまで削減されることが重要である。すべての確認が必要な製造は、供給者または下請け供給者でおこなわれるべきである。この点に関し、長方形のケーシングは、工場で合理的に製造できる２つのモジュールに容易に分割可能で、その後比較的容易に据え付け現場に搬送できるため、有利である。

本発明のさらなる実施態様によれば、各モジュールは、同一の列の隣接する２つのモジュールの間に設けられるようにされたモジュールか、または同一の列のただ１つの隣接するモジュールに隣接して設けられるようにされた外側モジュールのいずれかとして形成されている。したがって、構成上の観点からは、２つのモジュールが存在する。外側のモジュールは右側の構造と左側の構造とに存在するが、これらは完全に対称に作ることができるため、１つの構成だけとなる。各モジュールは、同一の列の流れ方向に隣接した少なくとも１つのモジュールと接続されるようにされていることが有利である。さらに、各モジュールのケーシングの一部は、同一の列の少なくとも１つの隣接するモジュールと機械的に接続されるようにされ、かつ、同一のプロセスラインの前後に位置するモジュールの少なくとも１つと機械的に接続されるようにされていてもよい。

本発明のさらなる実施態様によれば、各プロセスラインは少なくとも３つの連続した熱交換器ステージを有し、第２の熱交換器ステージで蒸発した液体の少なくとも一部は、第３の熱交換器ステージの第２のプレート間空間に供給された液体の蒸発のために、第３の熱交換器ステージの第１のプレート間空間に供給される。さらに、各プロセスラインは少なくとも４つの連続した熱交換器ステージを有し、第３の熱交換器ステージで蒸発した液体の少なくとも一部は、第４の熱交換器ステージの第２のプレート間空間に供給された液体の蒸発のために、第４の熱交換器ステージの第１のプレート間空間に供給されることが有利である。もちろん、各プロセスラインはさらに、たとえば５個、６個、７個、８個、９個、またはそれよりも多い個数のこのような連続した熱交換器ステージを有していてもよい。

本発明のさらなる実施態様によれば、ケーシングは、内側空間内をケーシングの外側よりも実質的に低圧に維持できるようにされている。

本発明のさらなる実施態様によれば、プラントは、熱交換器ステージの列が実質的に水平に延びるようにされている。

本発明のさらなる実施態様によれば、プロセスラインが実質的に水平に延びるようにされている。

本発明のさらなる実施態様によれば、プラントは、プロセスラインが実質的に鉛直に延びるようにされている。非常に大型のプラントでは、プレートパッケージが数個の平面内に数個の列で配置されると、ケーシングのコストをさらに低減させることができる。このような構成によって、外側表面と必要な据え付け面積を最小化することができる。

本発明のさらなる実施態様によれば、プレートパッケージ内の第１のプレート間空間および第２のプレート間空間は、ガスケットによって密封されている。このため、プレートパッケージを清掃と修理のために開放することができる。

本発明のさらなる実施態様によれば、実質的に全ての熱交換器ステージに接続された液体分離器が設けられている。

本発明のさらなる実施態様によれば、プラントは、高圧の外部蒸気の供給によって動作するようにされ、少なくとも最後段の熱交換器ステージで作られた蒸気の少なくとも一部と外部蒸気とを混合するために、蒸気の少なくとも一部を受入れるようにされた熱圧縮機を有し、混合された蒸気は第１の熱交換ステージに供給される蒸気を形成する。

以降では、さまざまな実施態様を説明し、添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。

図１〜４は蒸留用、特に海水淡水化用の熱交換器プラントを示している。開示されている熱交換器プラントは４つのプロセスライン１を有している。プラントの長手方向に延びる各プロセスライン１は５つの連続した熱交換器ステージ２ａ〜２ｅを有し、各熱交換器ステージは熱交換プレート４のプレートパッケージ３を有し、熱交換プレート４は第１のプレート間空間５と第２のプレート間空間６とが形成されるようにプレートパッケージ３内に設けられている。４つのプロセスライン１は、熱交換器ステージ２ａ〜２ｅが熱交換器ステージ２ａ〜２ｅの５つの列８を形成するように互いに平行に延びている。夫々が熱交換器ステージ２ａ，２ｂ，２ｃ，または２ｄを備える各列８は、いわゆる効果部分を形成している。

これらの列８は互いに並行して配置されており、プラントの横断方向、つまりプロセスライン１を横断する方向に延びている。列８は、開示されている実施形態では、互いに平行に長手方向に延びるプロセスライン１に対して実質的に直交する方向に延びている。代替の構成によるプラントでは、列８およびプロセスライン１の数は、開示されている列８およびプロセスライン１の数とは異なっていてもよいことに留意されたい。

プラントは、熱交換器ステージ２ａ〜２ｅを備えた４つのプロセスライン１が設けられた内側空間１１を取り囲む閉じたケーシング１０を有している。ケーシング１０は、内側空間１１内をケーシング１０のすぐ外側の周囲雰囲気よりも実質的に低い圧力に維持することができる圧力容器として構成されている。分離壁１２がケーシング１０内を実質的に水平方向に延びて、内側空間１１を実質的に長手方向に延びる２つの半部に分割している。さらに、互いに異なる熱交換器ステージ２ａ〜２ｄは、鉛直方向に延びる壁１８，１８′によって互いに分離されている。図３に示すように、壁１２，１８，１８′はこのようにして多数の上側空間１３と多数の下側空間１４とを形成している。各プレートパッケージ３は、分離壁１２を貫通して延びるように設けられており、プレートパッケージ３の上部はこの上側空間内１３に位置し、プレートパッケージ３の下部はこの下側空間１４内に位置している。

図３には、プレートパッケージ３の一つがより詳細に示されている。各プレートパッケージ３は多数の、たとえば５００〜１５００個の熱交換プレート４を有することができる。各プレートパッケージ３は、たとえば各プレートパッケージ３のフレームプレートと圧力プレート（図示せず）とを貫通して延びる４本の締め付けボルト（図示せず）によって、一体に保持することができる。プレートパッケージ３内の各プレート間空間５，６には、プレート間空間５，６を密封するガスケット１５，１５′がそれぞれ設けられている。より具体的には、ガスケット１５は凝縮用の第１のプレート間空間５が図３に示す各下側空間１４に対して密封されるように設けられ、ガスケット１５′は蒸発用の第２のプレート間空間６が各上側空間１３に対して密封されるように設けられている。

さらに、プラントは、各熱交換器ステージ２ａと２ｂとの間、２ｂと２ｃとの間、２ｃと２ｄとの間、および２ｄと２ｅとの間の分離壁１２を貫通する流路を有している。実質的にそのような全ての流路内には、液体分離器１６ａ〜１６ｄが設けられている。

プラントはまた、高圧の外部蒸気の供給によってそれ自体公知の方法で動作するようにされた熱圧縮機２０を有している。外部蒸気は、供給導管２１を通って熱圧縮機２０に供給される。熱圧縮機２０は、ある圧力とある温度の蒸気を、入口導管２２を通って第１の熱交換器ステージ２ａに供給する。この圧力および温度は第１の熱交換器ステージ２ａ内の圧力および温度に一致しているが、周囲の雰囲気圧力および周囲の温度よりは低い。温度および圧力はその後、後続の熱交換器ステージ２ｂ〜２ｅ内で引き続き低下する。最後の熱交換器ステージの１つまたは数個、この例では最後から２番目の熱交換器ステージ２ｄから排出される蒸気の一部は、導管２３を通って熱圧縮機２０に戻される。熱圧縮機２０は戻された蒸気を外部蒸気によって入口導管２２に再循環させるノズルを有している。

蒸留される液体、この例では塩分を含んだ液体、いわゆるブラインが、模式的に示された供給導管３０を通って供給される。供給導管３０は、図１に示すものよりもさらに複雑な場合もあるが、各ステージ２ａ〜２ｄの温度に適合した温度の塩分を含んだ液体を供給するようにされている。塩分を含んだ液体は、各プレートパッケージ３内の供給導管３０と図４に示すポートチャネル３１とを通って、４つの第１の熱交換器ステージ２ａ〜２ｄの各プレートパッケージ３内の第２のプレート間空間６に供給される。供給された液体は、隣接する第１のプレート間空間５内の蒸気によって加熱され、少なくとも一部が蒸発する。第１のプレート間空間５内の蒸気はその後凝縮し、図４に示す各プレートパッケージ内の２つのポートチャネル３４と、その下方にある排出導管３５とを通って、液体として排出される。ここで、図１〜４に示す実施形態では、最後段の熱交換器ステージ２ｅは、前段の熱交換器ステージ２ｄからの蒸気を凝縮するための純粋な凝縮ステージであることに留意されたい。凝縮は、最後段の熱交換器ステージ２ｄの各プレートパッケージ３内の循環導管３２と適切なポートチャネルとによって外部冷媒を循環させることによって実現される。外部冷媒の少なくとも一部は、供給導管３０によって、他の熱交換器ステージ２ａ〜２ｄに供給されてもよい。熱交換器ステージ２ｅは、図１に示すように塩分を含んだ液体の予熱に使用される。

各熱交換器ステージ２ａ〜２ｅはこのように、第１のプレート間空間５内の蒸気を凝縮するようにされている。さらに、最後段の熱交換器ステージ２ｅを除く各熱交換器ステージ２ａ〜２ｄは、第２のプレート間空間６内の液体を蒸発させるようにされている。より具体的には、第１の熱交換器ステージ２ａの第１のプレート間空間５に、入口導管２２と上側空間１３とを通って蒸気が供給される。塩分を含んだ液体は、供給導管３０を通って、第１の熱交換器ステージ２ａの第２のプレート間空間６に供給される。供給された蒸気は液体に凝縮され、ポートチャネル３４と排出導管３５とを通って第１の熱交換器ステージ２ａから排出される。全ての熱交換器ステージ２ａ〜２ｅから排出導管を通って排出される液体のすべては、塩分の含有量が非常に少なく純度が高い。供給された液体は下側空間１４内で部分的に蒸発して排出される。蒸気は下側空間１４から上側空間１３に、第１の液体分離器１６ａを通って通過することができる。蒸発せず開示されている実施形態では塩を含んだ液体の液滴はその後捕捉され、余剰液として下側空間１４内の下側部分の下部空間３７に戻される。このように、この下部空間３７は開示されている実施形態では、塩分を含んだ余剰液、いわゆるブラインを収容するようにされている。第１のプレート間空間５内の熱交換面が確実に湿るように、塩分を含んだ液体が数倍供給され、その後蒸発することに留意されたい。

第１の液体分離器１６ａを通過する蒸気は、供給導管３０を通って第２の熱交換器ステージ２ｂの第２のプレート間空間６に供給される液体の蒸発のために、第２の熱交換器ステージ２ｂの上側空間１３と第１のプレート間空間５とに供給される。蒸気は第２の熱交換器ステージ２ｂの第１のプレート間空間５内で凝縮し、プレートパッケージ３内のポートチャネル３４と排出導管３５とを通って排出される。供給された液体は蒸発し、下側空間１４に排出される。蒸気は下側空間１４から第３の熱交換器ステージ２ｃの上側空間１３に、第２の液体分離器１６ｂを通って通過することができる。開示されている実施形態では塩を含んでいる液体はその後捕捉され、余剰液として下部空間３７に戻される。

第２の液体分離器１６ｂを通過する蒸気は、供給導管３０を通って第３の熱交換器ステージ２ｃの第２のプレート間空間６に供給される液体の蒸発のために、第３の熱交換器ステージ２ｃの上側空間１３と第１のプレート間空間５とに供給される。蒸気は第２の熱交換器ステージ２ｃの第１のプレート間空間５内で凝縮し、プレートパッケージ３内のポートチャネル３４と排出導管３５とを通って排出される。供給された液体は蒸発し、下側空間１４に排出される。蒸気は下側空間１４から第４の熱交換器ステージ２ｄの上側空間１３に、第３の液体分離器１６ｃを通って通過することができる。開示されている実施形態では塩を含んでいる液体はその後捕捉され、余剰液として下部空間３７に戻される。

第３の液体分離器１６ｃを通過する蒸気は、供給導管３０を通って第４の熱交換器ステージ２ｄの第２のプレート間空間６に供給される液体の蒸発のために、第４の熱交換器ステージ２ｄの上側空間１３と第１のプレート間空間５とに供給される。蒸気は第４の熱交換器ステージ２ｄの第１のプレート間空間５内で凝縮し、プレートパッケージ３内のポートチャネル３４と排出導管３５とを通って排出される。供給された液体は蒸発し、下側空間１４に排出される。蒸気は下側空間１４から第５の熱交換器ステージ２ｅの上側空間１３に、第４の液体分離器１６ｄを通って通過することができる。開示されている実施形態では塩を含んでいる液体はその後捕捉され、余剰液として下部空間３７に戻される。

第４の液体分離器１６ｄを通過する蒸気は、第５の熱交換器ステージ２ｅの上側空間１３に供給される。この上側空間から、蒸気の一部が導管２３を通って熱圧縮機２０に吸入され、残りの蒸気は第５の熱交換器ステージ２ｅの第１のプレート間空間５に供給される。蒸気は第５の熱交換器ステージ２ｅの第１のプレート間空間５内で凝縮し、排出導管３５を通って排出される。最終凝縮をおこなうようにされた第５の熱交換器ステージ２ｅは、異なる種類のプレートからなるプレートパッケージや、例えばチューブ型コンデンサなどの完全に異なる種類の熱交換器など、前段のステージ２ａ〜２ｄとは異なる種類の熱交換器ステージを有していてもよい。

熱交換器ステージ２ａ〜２ｄの１つまたはいくつかはまた、供給導管３０を通って第１のプレート間空間５に供給される塩分を含んだ液体を予熱するための予熱ヒータ４０を有していてもよい。図１には、熱交換器ステージ２ｃに供給される蒸気によって塩分を含んだ液体を予熱するためのこのような予熱ヒータ４０が模式的に示されている。

熱交換器ステージ２ａ，２ｂ，２ｃからの余剰液の少なくとも一部を、その下側空間１４から熱交換器ステージ２ｂ，２ｃ，２ｄの次の列８の下側空間１４に、図３に示すフラッシュチャンバ４２を通って直接流入させることができることにも留意されたい。熱交換器ステージ２ａ，２ｂ，２ｃの１つの列８からの余剰液は、１つまたは数個の導管４１を通って、熱交換器ステージ２ｂ，２ｃ，２ｄの次の列と同じ圧力となっているフラッシュチャンバ４２内に移送される。圧力が下がっているため、余剰液は蒸発する。このようにして形成された液体は、１つまたは数個の比較的大きな開口４３を通って、熱交換器ステージ２ｂ，２ｃ，２ｄの次の列８の下側空間内に移送される。

排出導管３５はまた、少なくともいくつかの熱交換器ステージの下流、開示されている実施形態では熱交換器ステージ２ｂ，２ｃ，２ｄの下流で、フラッシュタンク３９に接続されていてもよい。各プレートパッケージ３からの凝縮水は、排出導管３５を通って、各プレートパッケージ３内よりも低い圧力になっているフラッシュタンク３９に移送される。圧力が下がっているため、凝縮水の一部はフラッシングによって蒸発する。発生した蒸気は適切な導管（図示せず）を通って、熱交換器ステージの次の列８のプロセスに戻される。残りの凝縮水は導管４０を通ってタンク３９から排出される。

ケーシング１０は、図４に示す断面で見たときに、長方形である。互いに対向する上側壁５１と下側壁５２は平坦で、実質的に水平で、実質的に互いに平行である。互いに対向する側壁５３，５４は平坦で、実質的に鉛直で、実質的に互いに平行である。プラントはまた、工場で容易に事前製作し、プラントの設置現場で容易に据え付けができるように多数のモジュール６１〜６３から形成されている。各モジュール６１〜６３は、プレートパッケージ３の１つとケーシング１０の一部とを有している。各モジュール６１〜６３は、流れ方向に関し前方または後方の、同一のプロセスライン１内の少なくとも１つのモジュールと接続されるようにされている。さらに、各モジュール６１〜６３は、流れ方向に関して隣接する、同一列８内の少なくとも１つのモジュール６１〜６３と接続されるようにされている。開示されている実施形態では、蒸気流は１つの熱交換器ステージから次の熱交換器ステージへと通ることができる。しかし、各列８において、隣接したプレートパッケージの間には仕切りがない。これは１つのプロセスライン１内の蒸気流が、連続した列８の隣接するプロセスライン１に拡散可能であることを意味している。

各モジュール６１〜６３は、同一の列８の２つの隣接するモジュールの間に設けられるようにされた内側モジュール６１、または、同一の列８のただ１つの隣接するモジュール６１，６３および６１，６２にそれぞれ隣接して設けられるようにされた外側モジュール６２〜６３として形成されている。内側モジュール６１が図６に示されている。各外側モジュール６２，６３は、左モジュール６２または右モジュール６３として形成することができる。左モジュール６２が図５に、右モジュール６３が図７に示されている。

各モジュール６１〜６３のケーシング１０の前述の部分は、同一の列８の少なくとも１つの隣接するモジュール６１〜６３と、同一のプロセスライン８の前後のモジュール６１〜６３の少なくとも１つと、に機械的に接続されるようにされている。一実施形態によれば、機械的接続は、モジュール６１〜６３を溶接接合によって互いに接続すること、つまり各モジュール６１〜６３のケーシング１０が隣接するモジュール６１〜６３のケーシング１０と溶接されることによって実現できる。

他の実施形態によれば、各内側モジュール６１は、隣接するモジュール６１〜６３の、長手方向に延びる対応する鉛直フランジ７０に当接する、長手方向に延びる鉛直フランジ７０を有していてもよい。これによって、モジュール６１〜６３は、例えばネジ接合などの適切な接合によって互いに接続されることができる。外側モジュール６２〜６３は一方の側のみにフランジ７０が設けられているため、内側モジュール６１とは異なっている。さらに、各モジュール６１〜６３は、同一のプロセスライン１の隣接するモジュール６１〜６３の、横断方向に延びる対応する鉛直フランジ７１に当接する、横断方向に延びる鉛直フランジ７１を有していてもよい。これらのフランジ７１は図８に示されている。各プロセスライン内の最前段と最後段のモジュール６１〜６３は、適切な構成のカバー７３によって閉じられていてもよい。異なるモジュール６１〜６３間の、長手方向および横断方向の接合部には、図５，７に示すようなガスケット７４が設けられていてもよい。

開示されている実施形態では、フラッシュタンク３９はケーシング１０の外側に位置しているが、それらをケーシング１０内に配置することもできる。

図９，１０は第２の実施形態の熱交換器プラントを模式的に示している。２つの実施形態において、実質的に同じ機能を有している構成要素には同じ参照番号を付している。第２の実施形態では、連続した熱交換器ステージ２ａ〜２ｇを備えたプロセスライン１が水平に長手方向に延びておらず、鉛直に長手方向に延びている。プレートパッケージ３の列８は第１の実施形態と同様、水平方向に、かつ長手方向に延びるプロセスライン１を横断する方向に延びている。最終凝縮用として構成された最後段の熱交換器ステージ２ｇを備えた最後段の列８の幅は、本実施形態では熱交換器ステージ２ａ〜２ｆに関連する前段の列８の幅よりも広い。図９，１０に示す熱交換器ステージ２ｇは、チューブ型コンデンサによって実現されている。第２の実施形態は非常に大型のプラントに適しており、図示のように３つの供給導管２２を備えた３つの熱圧縮機２０を備えている。本実施形態のケーシング１０はほぼ立方体である。これは、ケーシング１０の外側表面の面積が最小化されていることを意味する。コンパクトな構造によって配管長も非常に短くなる。必要設置面積は、水平に配置されたプロセスライン１を備えたプラントの必要設置面積と比べて非常に少ない。

本発明は、開示した実施形態に限定されず、以降の請求項の範囲内で変更したり、修正したりすることができる。

本発明の第１の実施形態の熱交換器プラントの側方から見た断面図である。 図１のプラントの上方から見た断面図である 図１のプラントの熱交換器ステージの側面図である。 ＩＶ−ＩＶ線に沿った図１のプラントの断面図である。 図１の熱交換器プラントの第１の外側モジュールの図である。 図１の熱交換器プラントの内側モジュールの図である。 図１の熱交換器プラントの第２の外側モジュールの図である。 図１のプラントの側面図である 本発明の第２の実施形態の熱交換器プラントの側方から見た断面図である。 Ｘ−Ｘ線に沿った図９の熱交換器プラントの第２の断面図である。

Claims (16)

1. 少なくとも２つの連続した熱交換器ステージ（２ａ，２ｂ）を備えた少なくとも１つのプロセスライン（１）を有し、各熱交換器ステージ（２ａ，２ｂ）はプレートパッケージ（３）を有し、各前記プレートパッケージ（３）は、前記プレートパッケージ（３）内で互いに隣接して設けられた多数の熱交換プレート（４）から形成され、該熱交換プレート（４）の間には空間が形成され、該空間は、交互に設けられた凝縮用の第１のプレート間空間（５）と蒸発用の第２のプレート間空間（６）とを有し、
   前記各熱交換器ステージ（２ａ，２ｂ）は、第１の熱交換器ステージ（２ａ）の前記第１のプレート間空間（５）に蒸気が、前記第２のプレート間空間（６）に液体が供給され、供給された前記蒸気は液体に凝縮し、供給された前記液体は蒸発し、次段の熱交換器ステージ（２ｂ）の前記第２のプレート間空間（６）に供給された液体を蒸発させるために、該次段の熱交換器ステージ（２ｂ）の前記第１のプレート間空間（５）に供給されて、蒸気の凝縮と液体の蒸発とをおこなうようにされ、
   前記熱交換器ステージ（２ａ，２ｂ）を備えた前記プロセスライン（１）が内部に設けられた内側空間（１１）を囲む閉じたケーシング（１０）を有する蒸発用熱交換器プラントにおいて、
   前記プラントは、前記連続した熱交換ステージ（２ａ，２ｂ）を備えた少なくとも２つの前記プロセスライン（１）を有することと、
   前記少なくとも２つのプロセスライン（１）は前記内側空間（１１）内を互いに平行に延び、前記熱交換器ステージ（２ａ，２ｂ）は、前記ケーシング（１０）の前記内側空間（１１）内に、前記プロセスライン（１）を横断する方向に互いに隣接して設けられた前記熱交換器ステージの列（８）を形成することと、
   前記プロセスライン（１）を横断する断面で見たときに、前記ケーシング（１０）は長方形であることと、
   を特徴とする蒸発用熱交換器プラント。
2. 前記連続した熱交換ステージ（２ａ，２ｂ）を備え、互いに平行に延びる少なくとも３つの前記プロセスライン（１）を有することを特徴とする、請求項１に記載の蒸発用熱交換器プラント。
3. 前記連続した熱交換ステージ（２ａ，２ｂ）を備え、互いに平行に延びる少なくとも４つの前記プロセスライン（１）を有することを特徴とする、請求項１に記載の蒸発用熱交換器プラント。
4. 前記各熱交換ステージ（２ａ，２ｂ）は前記ケーシング（１０）の一部を備えたモジュール（６１〜６３）として構成され、該モジュールは同一の前記プロセスライン（１）の流れ方向の前後に位置する該連続したモジュール（６１〜６３）の少なくとも１つと接続されるようにされていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
5. 前記各モジュール（６１〜６３）は、同一の前記列（８）の隣接する２つの前記モジュールの間に設けられるようにされた内側モジュール（６１）か、または同一の前記列（８）のただ１つの隣接する前記モジュールに隣接して設けられるようにされた外側モジュール（６２，６３）のいずれかとして形成されていることを特徴とする、請求項２または４に記載の蒸発用熱交換器プラント。
6. 前記各モジュール（６１〜６３）は、同一の前記列（８）の流れ方向に隣接した少なくとも１つの前記モジュールと接続されるようにされていることを特徴とする、請求項４または５に記載の蒸発用熱交換器プラント。
7. 前記各モジュール（６１〜６３）の前記ケーシング（１０）の前記一部は、同一の前記列（８）の少なくとも１つの隣接する前記モジュールと機械的に接続されるようにされ、かつ、同一の前記プロセスライン（１）の流れの前後に位置する前記モジュールの少なくとも１つと機械的に接続されるようにされていることを特徴とする、請求項４から６のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
8. 前記各プロセスライン（１）は少なくとも３つの前記連続した熱交換器ステージ（２ａ〜２ｃ）を有し、前記第２の熱交換器ステージ（２ｂ）で蒸発した前記液体の少なくとも一部は、前記第３の熱交換器ステージ（２ｃ）の前記第２のプレート間空間（６）に供給された液体の蒸発のために、該第３の熱交換器ステージ（２ｃ）の前記第１のプレート間空間（５）に供給されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
9. 前記各プロセスライン（１）は少なくとも４つの前記連続した熱交換器ステージ（２ａ〜２ｄ）を有し、前記第３の熱交換器ステージ（２ｃ）で蒸発した前記液体の少なくとも一部は、前記第４の熱交換器ステージ（２ｄ）の前記第２のプレート間空間（６）に供給された液体の蒸発のために、該第４の熱交換器ステージ（２ｄ）の前記第１のプレート間空間（５）に供給されることを特徴とする、請求項８に記載の蒸発用熱交換器プラント。
10. 前記ケーシング（１０）は、前記内側空間（１１，１３，１４）内を該ケーシング（１０）の外側よりも実質的に低圧に維持できるようにされていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
11. 前記プラントは、前記熱交換器ステージ（２ａ〜２ｄ）の前記列（８）が実質的に水平に延びるようにされていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
12. 前記プラントは、前記プロセスライン（１）が実質的に水平に延びるようにされていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
13. 前記プラントは、前記プロセスライン（１）が実質的に鉛直に延びるようにされていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
14. 前記プレートパッケージ（３）内の前記第１のプレート間空間（５）および前記第２のプレート間空間（６）は、ガスケット（１５）によって密封されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
15. 前記各プロセスライン（１）には、実質的に全ての各熱交換器ステージ（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）に接続された液体分離器（１６）が設けられていることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。
16. 高圧の外部蒸気の供給によって動作するようにされ、少なくとも最後段の前記熱交換器ステージ（２ｄ）で作られた前記蒸気の少なくとも一部と該外部蒸気とを混合するために、該蒸気の少なくとも一部を受入れるようにされた熱圧縮機（２０）を有し、混合された蒸気は前記第１の熱交換ステージ（２ａ）に供給される前記蒸気を形成することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１項に記載の蒸発用熱交換器プラント。

Images