TW531431B - Multi-storey bath condenser - Google Patents

Description

531431 五、 發明說明 ( 1 ) 發 明之 領 域 本發 明 係 關 於 — 種 一 種 :含 浸 式 :凝 縮 器 F ( b 2 1 th conden s e r ) 它具 有 -個凝縮器塊（ cond :e η .s e r bl 0 C k) 此 凝縮 器 塊 有 一個 液 體 之蒸 發 通 道 以 及加 熱 媒 體 之 液 化 通 道， 以 及 .至少兩個彼此垂直地配丨 置, 成 上 下 關 係 之 循 τ四 部 ，每 — 個 菡 ^ \\\ 發通 道 具 有在 循 rjEa 部 之 下 端 的 至 少 一 個 液 體 之 入口 5 及 在 循環 部 上 端之 至 少 一 個 出 □ —* 個 儲 液 器 它 以流 動 條 件 而被 連 到 循環 部 之 入 □ 及 出 □ 並 且 每 一 個 循 環部 有 —‘ 個 氣體 排出 管。 先 前技 術 說 明 在具 有 壓 力 塔及 低 壓 塔之 低 溫 空 氣 分 餾 工 廠 中 5 從低 壓 塔 之液 態 氧 與 壓力 塔 中 之氣 態 氮 在 熱 交 換 器 中 做 間 接 熱 交 換 而被 蒸 發 在此 程 序 中氮 氣 被 凝 縮 0 熱交 換 器 實 質上 以 兩 種不 同 基 本 型 式 產 生 〇 在 落 下 式 薄 膜 蒸發 器 之 情 況中 待 蒸發 之 液 體 經 由 分 配 系 統 被 導 入 在 頂 部之 蒸 發 通 道中 ， 分 配系 統 同 時 形 成 氣 體 密 封 Ο 液 體 向 下 流動 在 整 個 加熱 表 面 上， 而 局 部 地 在 此 程 序 中 蒸 發 〇 形 成 的氣 體 及 未 蒸發 之 殘 留液 體 從 底 部 之 落 下 薄 膜 蒸 發 器 跑 出 。液 體 被 收 集到 配 置 在凝 縮 器 下 方 之 收 集 空 間 中 而 氣 體 餾分則 向 上 通過 〇 成對 照 地 ， 在含 浸 式 凝縮 器 中 5 凝 縮 器 塊 直 .、r. 在 液 體 浸 浴 中， 液 體 從 此浸 浴 中 被蒸 發 〇 液 體 從 下 方 進 入 凝 縮 器 塊 之 蒸發 通 道 並且 局 部 地對 著 -3- 流 經 液 化 通 道 之 加 熱 媒 體 而

531431 五、發明說明（2) 蒸發。由於虹吸效應，在蒸發通道中蒸發之加熱媒體的密 度低於周遭液體浸浴之密度’故液體流出液體浸浴而進入 蒸發通道中。凝縮器塊浸入液體浸浴中之深度越深時，在 蒸發通道中之平均靜態液壓越高’而液體之蒸發就越少’ 因爲液體之沸騰溫度隨著蒸氣壓力曲線成比例地升高。 故含浸式凝縮器之效率可由將凝縮器塊區分成多段而增 加，在下列稱爲循環部’配置在彼此之頂部。此配置型式 之優點爲，具有多個循環部之浸入深度在每一個情況下均 比單一高的凝縮器塊要低。故，蒸發通道中之靜態液壓會 降低，並且液體會更快地蒸發。 美國專利US 5，775, 1 29號揭示一種相鄰之落下式薄膜/ 含浸式凝縮器。在上方區域中，液態氧向下流動並且以落 下式薄膜蒸發器之方式局部蒸發。在此之下方有一個含浸 式凝縮器，它被區分成兩個循環部。兩個循環部之上方在 其整個外圍被一種通道型式所圍住，做爲此循環部之儲液 器。此通道之壁被拉成稍微比對應之循環部頂緣更上方， 則在頂端從循環部跑出之氣體並不立即離開通道，而是起 初在頂部打開之通道中上升。在此狀態下，一些被氣體所 移動之液體被分開並且被收集在通道底部之液體浸浴中。 但是具有分離區域之通道僅在循環部上方沒有另外之循環 部時可達到。否則上方循環部之入口會被通道蓋住。 發明之扼要說明 故，本發明之目的在發展出一種多層之含浸式凝縮器 531431 五、發明說明（3) 其中隨著被抽出氣體移動之液體儘可能地少。 此目的可由本文中所述之含浸式凝縮器所達成，其中氣 體排出管之入口並非位於凝縮器塊鄰近，以配置有出口的 循環部之側邊、垂直於側邊並且每一個含有一個邊緣之半 平面爲界限的半開放空間中。 此名詞「循環部」意指凝縮器塊之部份，其中含浸式凝 縮器或循環式蒸發器之功能可被達成。 依照本發明，含浸式凝縮器包括有至少兩個循環部，它 們彼此被配置成一個在另一個之上方，並且每一個均從專 用儲液器進給液體。含浸式凝縮器之垂直區分使相關循環 部之儲液器中之液體位準，與單一連續式凝縮器塊中之位 準比較時，可大大地減少。 經由循環部下端之入口進入蒸發通道而向上流動的液 體，局部被蒸發，並且經由適宜之出口離開。從通道跑出 之液-氣混合物中之液體餾分在一方面流回此循環部之入 口，並且在另一方面，視循環部之儲液器中之液體位準而 定，流到它下方之循環部入口，而再度通過蒸發通道。 依照本發明，氣體排出管之入口及從循環部之出口被隔 開成，使從循環部跑出之液-氣混合物並不直接進入氣體 排出管，而是起初通過一個分離區域。在其最簡單之設計 中，分離區域可爲局部被蓋住之空間，或者可設置有強迫 氣流形成多個方向之元件。 依照本發明，氣體排出管之入口不可配置在設置有出口 531431 五、 發明說明 ( 4 ) 的 循 部 之 側 邊 刖 面 之半 開放空間中。此半開放 空 間 是 以 設 置 有出 □ 的 循 部 之側 邊、以及通常由兩個垂 直 及 兩 個 水 平 並 且 每 —* 個 含有 循環 部一個邊緣之半平面爲 界 限 0 換 言 之 ， 氣 體 排 :出管之入口不可配置在具有出口 的 側 邊 八 刖 方 循 環 部 之 厂 陰 影 」之 中。 故 從 循 rsa 部 出 來 的液 ί -氣混合物之直接流到 氣 體 排 出 管 中 可 被 避 免 〇 在 進 入氣 ，體排出管之前，液-氣 混 合 物 被 轉 向 其 產 生 之 結 果 爲氣 體速度從而蒸發氣體中 夾 帶 之 液 體 量 被 減 少 Ο 在 氣 體 進入 氣體排出管之前，可使 氣 流 中 夾 帶 之 液 體 被 達 成 有 效 的分 離。而儲液器中之液面 仍有足 夠 高 度 可 確 保 循 部 之 正確 操作。足夠高度之液面 水 位 可 排 除 蒸 發 通 道 中 之 液 體 被全 部，此在蒸發處理上特 別 重 要 否則 它 可使 蒸 發 通 道 中'變 成被高沸騰成分所塞住 〇 若 氣 體 排 出 管 之 入 口被 配置在對應循環部之蒸 發 通 道 之 出 □ 上 方 時 被 夾 帶 之液 體產生之風險因而可有 效 地 被 減 少 〇 在 進 入 氣 體 排 出 管之 前，已在循環部中蒸發 之 氣 體 必 須 轉 向 上 方 5 並 且 上 升到 某一距離。從循環部之 出 □ 與 進 入 氣 體 排 出 管 入 □ 之 間的 空間可做爲額外之分離 空 間 9 其 中 已 被 氣 體 所夾 帶 之 液體 可從氣流中被分離。 儲 液 器 最 好 由 一 個 傾斜 向上之基部所形成，它 被 連 到 循 環 部 之 下 端 5 並 且 以 適當 之側壁爲界限，因而形 成 — 個 楔 狀 之 空 間 0 傾 斜 向 上 之基 部延伸到循環部之上端 並 且 到 循 環 部 之 上 方 它 有 一個 出口連到氣體排出管。 -6- 循 U：四 部 上 531431 五、 發明說明 ( 5 ) 方 之 空 間 可 做 爲 分 離空間之用。 取 代 該 傾 斜 基 部 ，可使用金屬板被彎成階梯形式而被 :配 置 在 循 m四 部 之 底 緣 時特別有利。從循環部之下端開始， 金 屬 板 起 初 爲 水平 ， 然後垂直向上，然後再成水平，最後 彎 成 垂 直 狀 〇 以 此 方式被彎曲之兩個金屬板形成第一袋， 它 直 接 連 到 循 rea 部 ， 並且做爲儲液器。金屬板最好被彎成 使其成 爲 儲 液 器 界 限的垂直部份延伸到循環部之排出口 之 局 度 〇 已 被 彎 曲 成 階 梯 狀之金屬板的兩個「階梯」之間的空 間 形成 額 外 之 袋 子 它對儲液器爲偏向上方，可做爲分離 空 間 之用 並 且 經 由 間隙狀開口而被連到儲液器。 在 另 —* 個 優 異 之 實施例中，氣體排出管之入口並不配 置 在 設 置 有 蒸 發 通 道 之出口的凝縮器塊之側邊上。可使氣 體 排出 管 之 入 □ 被 設 置在與氣體排出管成對向的側邊之前 方 域 中 或 者 最 好 設置在相鄰到氣體出口側之側邊之前 方 區 域 中 0 在 這 配 置中，液-氣混合物在進入氣體排出 管 之 刖 被 轉 向 故 液 體更容易從氣體中分離。 最 好 氣 體 出 □ 被 配置成對出口成橫向及向上地偏向。 最 好 凝 縮 器 塊 最多只有兩個側邊設置有入口及/或 出 □ 〇 在 此 情 況 下 > 氣體排出管之入口最佳爲設置在循環 部 之 上 方 〇 則 凝 縮 器 塊另外兩個垂直側邊前面之區域可保 持 沒 有 管 線 及 其 他 元 件，故含浸式凝縮器可被做成很精巧 的 結 構 〇 -7- 531431 五、 發明說明 ( 6 : ) 在特 別 較 佳 之 實 施 例 中 通 到 蒸 發 通 道 之 入 □ 及 開 □ 位 於 凝 縮 器 塊 兩 個 對 向 側 邊 之 每 — 個 上 〇 在 此 情 況 下 若 凝 縮 器 塊 對 於 追 兩 個 側 邊 之 間 的 中 心 平 面 爲 鏡 對 稱 的 話 ， 則 最 適 當 不 cm m 〇 —* 種 更 小 型 化 設 計之含 浸 式 凝 縮 器 可 被 兀 成 若所有 的 入 □ 及 出 □ 均位於 凝 縮 器 塊 之相 同 側 邊 上 〇 使 入 □ 及出 □ 彼 此 連 接 及 連 到 儲 液 器 用 之 管 線 僅 在 凝 縮 器 塊 之 —* 個 外 側 邊 上 有 須 要 〇 但 是 爲 了 製 造 原 因 若 通 到 一 個 循 TES. 部 之 蒸 發 通 道 的 入 □ 及位於其 下 方 之 循 環 部 之 葱 / \ w 發 通 道 的 出 □ 被 設 置 在 凝 縮 器 塊 之 對 向 側 邊 的 話 則 最 有 利 〇 若在 凝 縮 器 塊 中 ， 入 □ 或出 □ 到 各 個 蒸 發 通 道 之 連 接 是 由 斜 線 地 移 動 之 板 子 所 形成 的 話 5 可 使 凝 縮 器 塊 之 一 個 部 份 沿 著 對 角 線 被 區 分 成 從 入 □ 到 上 循 res. 部 之 蒸 發 通 道 的 m 渡 區 及從 通 道 通 到 下 循 rm 壞 部 之 出 □ 的 過 渡 區 〇 依 此 方 式 5 則 凝 縮 播 塊 之 整 體 局 度 可 減 少 〇 若 氣 體 排 出 管 之 入 P 位於 循 TESL 土我 部 之 上 方 時 ϊ 最 好 循 TES 部 上 設 置 有 入 □ 及 /或出1 Z1 f 的1 測: 邊: 裝i 設 具 有 液 體 進 給 管 線 及 氣 體 排 出 管 線 之 多 歧 管 〇 循 環 部 通 常 具 有矩形 之 側 壁 〇 多 歧 管 至 少 蓋 住 循 xm 部 之 側 壁 入 □ 及 出 □ y 但 是 最 好 蓋 住 凝 縮 器 塊 之 整 個 側 邊 Ο 以 此 方 式 多歧 管 壁 及 循 環 部 之 側 壁 形 成 一 個 可 與 外 界 rm 境 隔 離 之 空 間 ? 並 且 形成 與 進 給 管 線 及 排出 管 線 隔 離 之 氣 密 性及 液 -8. 密 性 0 531431 五、發明說明（7) 在此變化例中，含浸式凝縮器橫向以凝縮器塊之側壁， 及/或設置有入口及/或出口之側邊，多歧管之外壁爲界 限。在含浸式凝縮器外周沒有須要另外之容器，故凝縮器 很精巧。此可節省容器壁之材料，並且大大地減少製造時 所需之焊接縫整個長度，因而簡化了生產。再者，多歧管 可選擇較少之壁厚，比在需要容器之壁厚小，因爲多歧管 之直徑不必像凝縮器塊周圍之容器那樣大。 若在每一個情況下，氣體排出管之入口位於循環部之上 方時，已被證明對多個循環部之側邊特別有利，特別是凝 縮器塊設置有入口及/或出口之整個側邊被具有液體進給 管線及氣體排出管線之多歧管蓋住時。在此多歧管中，每 一個循環部裝設有適當之儲液器。 凝縮器塊之橫剖面最好爲矩形，並且通到圓形容器中。 圓形容器包括有儲液器及使液體從一個循環部通到相鄰之 循環部之管線，以及所須之氣體排出管。氣體排出管或氣 體排出管之入口及液體管線最好配置在凝縮器塊與凝縮器 塊側邊，靠近具有出口之凝縮器塊側邊前方的的容器壁之 間的環狀區域周圍。離開循環部之液-氣混合物必須沿著 凝縮器塊周圍之環狀空間轉向，在移動時液體從混合物中 被分離出來。 最好，在兩個循環部交界之多歧管或容器在每一個情況 下，被區分成多個位準，兩個相鄰位準彼此經由液體管線 及氣體管線中之流動而相連。延伸超過多個循環部高度， 531431 五、發明說明（8) 最好超過凝縮器塊整個高度之多歧管或容器，被區分成對 應到循環部之位準。這些位準最好彼此由平板或彎板形成 界限。最好，若各個位準彼此以氣密性及液密性形成交 界’而與具體上爲此目的而設置之連接管隔開時較佳，則 一個位準之空間可做爲相鄰循環部之儲液器。 最好液體經由一個溢流管而從一個位準流到下方之位 準。溢流管通過一個位準之基部，並且其開口位於基部上 方。從循環部流出進入位準之液體被收集在位準之底部， 並且當液面到達溢流管開口之高度時，僅流入下方之位準 中。當液面較低時，液體只進入兩個位準之上方。 已被證明，若氣體管線被設置在遠離蒸發通道之出口的 側邊時，是最適當的。然後從出口跑出之氣體在進入氣體 管線之前，再度在此位準中轉向，而使液體更容易從氣流 中分離。 使兩個位準彼此連接之液體或氣體管線，或從一個位準 之排出氣體最好在多歧管內側或容器內側中移動。最好兩 個液體及氣體管線均被容納在多歧管內側。以此方式時， 含浸式凝縮器仍保持很精巧。 最好使氣體管線可延伸到所有之位準（1 eve 1 )，並且在 每一個位準具有一個氣體入口。 本發明之含浸式凝縮器最適於被特別做爲低溫空氣分餾 工廠之主凝縮器。 附圖之簡單說明 -10- 531431 五、發明說明（9) 本發明及其進一步之細節將以圖中顯示之實施例而更詳 細說明如下，其中： 弟1圖是顯不沿著第2圖中B - B線通過之本發明含浸式 凝縮器的剖面圖； 第2圖是顯示沿著第1圖中A-A線通過之同一含浸式 凝縮器的剖面圖； 第3圖是顯示通過本發明另一個實施例之剖面圖； 第4到7圖是顯示通過本發明固一個具有圓形容器之 含浸式凝縮器的剖面圖； 第8到1 1圖顯示另一個具有圓形容器含浸式凝縮器之 實施例； 第1 2到1 4圖顯示另一個具有圓形容器含浸式凝縮器 之改變。 本發明較佳實施例之詳細說明 第1及2圖顯示兩個通過本發明被做爲空氣分餾工廠 雙塔之主凝縮器用之含浸式凝縮器的剖面圖。主凝縮器 可被配置在雙塔之低壓塔，或者最好在雙塔之外側。第1 圖顯示第2圖中B _ B線之剖面，並且第2圖顯示第1圖 中A-A線之剖面。含浸式凝縮器包括有一個凝縮器塊1 ’ 它含有多個平行之熱交換通道2，8，其中氣態氮由與液 態氧之熱交換而被凝縮，而氧被蒸發。 氮氣通道2延伸超過凝縮器塊1。氣態氮經由進給管線 4被進給到氮氣通道2中，並且在凝縮器塊1之下端以液 -11- 531431 五、發明說明（1〇) 體而經由管線5被抽出。氣態氮經由被連到凝縮器塊1 之多歧管/分配器6而被分配到氮氣通道2。從凝縮器塊 1之熱交換通道跑出之液態氮以相同方式在抽出管5中結 合。 不同於氮氣通道2,氧氣通道8並不延伸超過凝縮器塊 1之整個長度，而是被區分成5個循環部7 a到7 e。每一 個循環部7a〜e被構成爲對凝縮器塊之垂直移動之中心平 面爲鏡對稱。這兩個對稱之半邊之每一個包括有熱交換 通道8，它與通道9，10相鄰，它們在循環部7之上端及 下端水平移動，並且被用來供應液體及氣體到氧氣通道 8，或從氧氣通道8移除液體及氣體。循環部7兩個對稱 之半邊之入口及出口通道9，10，其每一個均止於凝縮器 塊1之同側邊上。 循環部7a SJ 7e所有均爲相同構造。凝縮器塊1因而 有兩個側邊，它在每一個情況下，由金屬封閉板11及每 一個循環部7 a到7 e之兩個對向側邊1 2所封閉，有一個 液態氧之入口 9及局部蒸發氧氣之出口 10。 蓋住整個側面1 2之半圓筒外殼1 3被連到凝縮器塊1 上設置有入口及出口通道9，1 0之兩側邊1 2上。半圓筒 外殼1 3末端與立方體凝縮器塊1之垂直邊緣齊平。位於 凝縮器塊1之對向側邊並且以側邊1 2及半圓筒外殼1 3 爲界限的兩個空間1 4，在凝縮器塊1之高度上彼此不連 接。兩個空間1 4之間的唯一連接是在凝縮器塊1之上 -12- 531431 五、發明說明（11) 方，因爲半圓筒外殼1 3比凝縮器塊1高，並且彼此在凝 縮器塊1之上方的區域中連到。因而含浸式凝縮器包括 有凝縮器塊1，它在兩側邊1 2上與兩個半圓筒外殼1 3相 鄰，以及一個頂部2 1 a，它橫跨凝縮器塊1及兩個半圓筒 外殼1 3。 以半圓筒外殼13爲界之空間14由金屬板16而被區分 成多個位準1 5 a到1 5 e。金屬板1 6從兩個循環部7之交 界延伸到配置在凝縮器塊1之此側邊上之半圓筒外殼13 上。在金屬板1 6中有出口 1 7，液態氧可從一個位準例如 15b通過此出口 17流下到下方之位準例如15c中。再 者，從一個金屬板1 6延伸到其上方之金屬板1 6的剛好 下方的氣體通道18，被連到金屬板16。 氣體通道1 8被配置在一條線上，並且以此方式實際上 形成一個共同之氣體多歧管線，除了有一個間隙1 9位於 每一個氣體通道1 8上端與其上方之金屬板1 6之間，使 從適當位準1 5之氣體進入氣體多歧管線中。金屬板！ 6 至少局部地延伸而向上升，以此方式一個環狀間隙1 9位 於討論中之位準1 5之出口 1 〇上方。 在第1圖顯示之例子中，金屬板16以直角被折彎兩 次，因而包含有兩個彼此連接之空間20，2 1被形成於兩 個金屬板16之間。空間20c位於相關之循環部7c之高 度上，並且做爲儲液器之用。成對照地，第二空間2 1 c 差不多位於與下一個循環部7 b之相同高度，並且形成一 -13- 531431 五、發明說明（12) 種額外袋子之型式，它被配置成對儲液器20c成橫向及 向上地偏向。 當含浸式凝縮器在操作時，液態氧經由管線2 2而被導 入兩個頂部位準1 5 a。氧起初收集在儲液器20a中，然後 經由入口通道9進入氧氣通道8中，與氮做間接熱交換 而局部蒸發，並且以液-氣混合物型態經由出口通道i 〇 而離開凝縮器塊1 ’而再度被收集在儲液器20a中。當儲 液器中之液面上升到出口通道1 〇之高度時，液態氧可流 經連接間隙而進入做爲分離空間用之第二空間2 1 a中。 在其基部中’分離空間21a有出口 17，可使過多之液 態氧從位準1 5 a流入下方之位準1 5 b中。兩個相鄰位準 1 5之出口 1 7被配置對彼此成偏心，因而例如從位準i 5b 滴落之氧並不直接流到位準1 5 d上，而是暫時停留在位 準15c上。 出口 1 7最好配置在至少與相關位準1 5之出口 1 0的相 同高度上。這是因爲它已被證明，含浸式凝縮器之各個 循環部7被浸在液體浸浴中至少足夠深，使儲液器20之 液面位於至少在出口通道1 0之底部邊緣剛好下方之處時 很有利。此排除了在蒸發通道8中全部蒸發之可能性， 並且防止蒸發通道8被高沸騰點成分所阻塞。 流出而進入位準15b而再度被收集在儲液器20b中之 氧，在循環部7 b中循環，並且局部蒸發。儲液器2 0 b中 過多之氧從出口 17溢出而進入位準15c。在循環部7中 -14- 531431 五、發明說明（13) 蒸發時形成的氣態氧，與液態氧一起從出口通道1 0流 出，並且經由氣體通道1 8排出。這些操作在每一個位準 1 5中反覆進行。 由於分離空間21及爲環狀間隙形式且爲進入氣體通道 1 8氣體入口 1 9的橫向及向上偏心配置之故，氣態氧在從 位準1 5排出之前轉向多次。在這些轉向中，氣態氧之流 動速度大大地減少，因而僅少量或沒有夾帶液態氧。 故’在分離空間2 1中可以達成很好的液/氣分離。上升 通過氣體通道1 8之氣態氧經由圖中未顯示之氧抽出管線 而在含浸式凝縮器之上端排出。 第3圖顯示本發明含浸式凝縮器之另一實施例，其中 氧氣通道8僅在凝縮器塊1之一個側邊上具有入口及出 口通道9，10。氮氣通道（圖中未顯示）與第2圖中所顯示 之通道2相同，並且同樣地延伸超過凝縮器塊之整個高 度。做爲熱傳遞媒體並且待被凝縮之氣態氮經由多歧管/ 分配器6而被分配到氮氣通道，並且被結合而且以液體 被抽到在凝縮器塊1下端之多歧管5中。 在氧氣側，凝縮器塊1被區分成5個循環部7 a - e，其 每一個均有一個入口區9及出口區10，及水平移動板， 以及具有垂直通道之實際熱交換區8。所有的入口區9及 出口區1 0位於凝縮器塊1之相同側。 儲液器2 0及分離空間2 1同樣地被設置在凝縮益塊1 之開放側1 2。位準1 5之間的液體排出是經由溢流管30 -15- 531431 五、發明說明（14) 而流出。溢流管3 0之頂緣位於與相關循環部7相同之位 準上。故，氧氣通道8及對應之入口及出口通道9，10 永遠地完全位於液體浸浴中。蒸發通道8永遠充滿液 體’故蒸發通道8絕不可能被高沸騰點成分所阻塞。試 驗上已證實，即使液面水位剛好在入口 9之下方時，亦 可確實地防止蒸發通道8被阻塞。 第4到7圖顯示做爲空氣分餾工廠之精鍊塔之主凝縮 器用之多層含浸式凝縮器。在含浸式凝縮器中，壓力塔 頂部之氣態氮及低壓塔底部之液態氧彼此進行間接熱交 換，使氮被凝縮並且氧被蒸發。 含浸式凝縮器具有立方體凝縮器塊1，它被圓形容器 50所圍住。氣態氮經由進給管4而被進給到含浸式凝縮 器之頂部。多歧管/分配器6將氣態氮均勻地分布到液化 通道2，它延伸在凝縮器塊1之整個高度上。被凝縮之氮 經由凝縮器塊1之下端的管線5而被抽出。 待蒸發之液態氧經由管線22被進給到含浸式凝縮器。 氧氣通道8被區分成多個循環部7，氧在每一個循環部中 局部蒸發。過多的氧經由溢流管30向下進入下一個循環 部中，而且產生之氣態氧則由氣體多歧管1 8所抽出。在 此範圍內，凝縮器塊1之操作的結構及方法精確地與參 照第1及2圖所解釋之含浸式凝縮器的結構及方法一 致。 在此實施例中，容器50取代半圓筒外殼13而被設置 -16- 531431 五、發明說明（15) 在凝縮器塊1之周圍。容器50在兩個循環部7之間的每 一個介面處，由平面金屬板51而被區分成多個位準15。 每一個中間位準1 5b - e在相關循環部7b - e上形成環狀空 間。僅頂部位準15a及底部位準15f稍微比相關循環部 7a，7f之高度高。 不同於第1到3圖所顯示之含浸式凝縮器，溢流管30 及氣體排出管18並不配置在設置有蒸發通道8之入口及 出口通道9，1 0的凝縮器塊側邊1 2中之一上，而是配置 在與封閉之塊側邊11成對向之環狀空間1 5中。各個位 準1 5之氣體多歧管1 8被配置在一條直線上，使在每一 個位準1 5中產生之氧氣可經由共同之直線被排出。進入 氣體多歧管1 8在每一個情況中均經由環狀間隙開口 1 9 而爲之。 氣態氧可向下流到氣體多歧管1 8中，並且然後在底部 經由管線5 2從含浸式凝縮器被移除。在循環部7中不蒸 發之過多的液體可與氣態氧一起經由氣體多歧管線52從 底部位準1 5 f流出。 但是，氣態氧亦可在氣體多歧管1 8中向上流動。當圓 柱形容器50以及接收蒸發之氧的精鍊塔形成結構單元時 特別有利。在此情況下，在含浸式凝縮器中不蒸發之過 多的液體最好以液體產物從底部位準1 5 f大量地抽出， 使底部位準1 5 f之液面經常地被保持恆定。 將液體從一個位準1 5轉移到其下方之位準1 5用的溢 -17- 531431 五、發明說明（16) 流管30被配置成與氣體多歧管18相鄰，氣體多歧管18 配置在凝縮器塊側邊1 1前方之中心處。每一個位準之溢 流管30彼此成偏心配置，即它們在氣體多歧管18之右 方及左方交錯配置。故，液態氧不可直接地從一個溢流 管30流入次一個溢流管30中。 第8到1 1圖顯示本發明含浸式凝縮器另二實施例之許 多視圖。蒸發通道再次被區分成多個循環部7，並且儲液 器2 0在每一個情況中在與循環部7 a - e相同的高度處被 固定到凝縮器塊1。儲液器20橫向並且向上地與分離空 間21成偏心且相鄰。在液體側，每一個情況中，兩個相 鄰之循環部7由溢流管30相連。關於此方面，含浸式凝 縮器之構造實質上與第3圖中所顯示之含浸式凝縮器之 構造一致，除了蒸發通道8之入口及出口通道9，10被 設置在凝縮器塊1之兩個對向之側邊，而非所有之入口 及出口通道9，1 0被設置在凝縮器塊1之同一側邊上。 由弟9及11圖中可知’凝縮器塊1與儲液器20 —起 及分離空間21從平面看去時形成一個六角形，最好爲等 邊六角形。凝縮器塊1之橫剖面爲矩形，其平行於將蒸 發通道8與液化通道隔開之金屬板的側邊60，比垂直於 金屬板之側邊61短很多。較長邊6 1因而等於金屬板之 堆積高度。爲了達到所須之堆積高度，使凝縮器塊1被 設計成多個單獨凝縮器塊之結合時非常有利。 在每一個循環部7之高度上，儲液器2 0被連到凝縮器 -18- 531431 五、發明說明（17) 塊1。僅底部循環部7 f不須要儲液器，因爲它被設置在 相關分離塔或分離容器50之底部浸浴中。儲液器20最 好被設計成小的立方體袋，它橫向地被固定到相關循環 部7，並且蓋住至少循環部7之入口 9。儲液器2 0之小 尺寸意味著其在充滿狀態下之重量保持很低，故不須特 別保持儲液器20之穩定度之須要。再者，此可確保更多 之空間留用做爲分離空間2 1。 分離空間2 1橫向且向上地對儲液器20成偏心。平面 看去時，分離空間21之橫剖面大約爲等腰三角形。其兩 邊與上述等邊六角形有相同長度。此種設計之優點爲， 容器5 0之圓形剖面的最佳利用’其中凝縮器塊1之構造 費用很低。 六角體之間由凝縮器塊1及分離空間2 1所形成的空間 18，及圓柱形容器50做爲氣體排出管18。從第8圖中可 看出，氣體排出管1 8之進入口位於對應循環部7之出口 10之上方。 在參照下列第1 2到1 4圖解釋的本發明之另一實施例 中，四個相同的凝縮器塊70及其相關儲液器20及相關 分離空間2 1 —起形成一個八角形，其外形差不多爲等 邊。各凝縮器塊70之堆積高度61再次高於其寬度60。 在每一個情況中，兩個凝縮器塊彼此成對向且由具有寬 度60之金屬板隔開，故平面看去時，凝縮器塊70形成 一個十字，其中心有一種正方形，其邊長與具有寬度6 0 -19- 531431 五、發明說明（18) 之金屬板者相同。 在十字每一個外側且剖面爲L型之四個儲液器7 1，將待 蒸發之液體供應到位於相同高度之四個循環部7，每一個 儲液器7 1被連到兩個凝縮器塊7 0。成對照地，底部循環 部7 f從塔之底部或設置有含浸式凝縮器之容器中進給液 體。 相關之分離空間72的橫剖面大致爲三角形，其側邊爲 由L型之儲液器7 1的外邊所形成，其基部由八角形之一 個側邊所形成。此配置之一個優點爲，可達成圓形剖面 的最佳利用，而且構造費用很低。 液體再次從一個循環部7經由溢流管30而進入配置在 其下方之循環部7。八角體與容器50之圓柱形壁之間設置 有含浸式凝縮器的空間可做爲氣體排出管1 8之用。 元件符號之說明 1 凝縮器塊 2 液化通道 4 管線 5 管線 6 多歧管/分配器 7 a 〜7 e 循環部 8 蒸發通道 10 出口通道 11 金屬封閉板 -20- 531431 五、發明說明（19) 12 側 邊 13 半 圓 筒 外 殼 14 空 間 15a 〜1 5e 位 準 16 金 屬 板 17 出 □ 18 氣 體 通 道 9, 10 通 道 19 間 隙 20c 儲 液 器 21 第 二 空 間 21a 第 二 空 間 22 液 體 進 給 管 線 22 液 體 進 給 管 線 30 溢 流 管 20 , 21 空 間 50 圓 形 容 器 51 平面 金 屬 板 52 管 線 70 凝 縮 器 塊 71 儲 液 器 72 分 離 空 間 60 , 61 側 邊 -21 -

Claims (1)

1. 531431 六、申請專利範圍 第901 13024號「多層含浸式凝縮器」專利案（91年8月修正） 六申請專利範圍 1. 一種含浸式凝縮器，其具有：一個凝縮器塊，此凝縮器 塊有多個液體之蒸發通道以及多個加熱媒體之液化通 道，以及至少兩個循環部彼此垂直地配置成一個在另一 個之上方，每一個蒸發通道在循環部之下端具有至少一 個液體之入口，及在循環部上端至少一個出口； 一個儲 液器，它在流動上與循環部之入口及出口相連，並且具 有一個氣體排出管，提供與每一循環部，其特徵爲氣體 排出管（18)之進入口並非位於與凝縮器塊（1)相鄰之半開 放空間中，它是以配置有出口（10)的循環部（7)之側邊 (12)，以及垂直於側邊（12)並且每一個含有一個邊緣之半 平面爲界限。 2. 如申請專利範圍第1項之含浸式凝縮器，其中氣體排出 管（18)之進入口是位於半開放空間之上方。 3. 如申請專利範圍第2項之含浸式凝縮器，其中氣體排出 管（18)之進入口是位於配置在它上方之循環部（7)的位準 上。 4. 如申請專利範圍第1到3項中任一項之含浸式凝縮器， 其中氣體排出管（18)之進入口是位於凝縮器塊（1)鄰近的 半開放空間中，它是以和配置有出口（10)的循環部（7)之 側邊（12)相鄰的凝縮器塊（1)之側邊（11)，以及兩個垂直於 相鄰的側邊（11)並且每一個含有相鄰的側邊（11)之垂直邊 緣之半平面爲界限。 531431 P/(A _ 六、申請專利範圍 5·如申請專利範圍第1到3項中任一項之含浸式凝縮器， 其中氣體排出管（18)之進入口是位於與凝縮器塊（1)相鄰 的半開放空間中，它是以和配置有出口（10)的循環部（7) 之側邊（12)成對向的凝縮器塊（1)之側邊，以及垂直於成 對向的側邊並且每一個含有成對向的側邊之垂直邊緣之 兩個半平面爲界限。 6. 如申請專利範圍第1項之含浸式凝縮器，其中凝縮器塊（1) 最多只有兩個側邊（12)設置有入口（9)及/或出口（10)。 7. 如申請專利範圍第1項之含浸式凝縮器，其中所有的入 口（9)及出口（10)均位於凝縮器塊（1)之相同側邊（12)上。 8·如申請專利範圍第6或7項之含浸式凝縮器，其中用來 蓋住多個循環部（7)之側邊，最好蓋住凝縮器塊（1)之整個 側邊（12)而具有液體進給管（22)及氣體進給管（18)之多歧 管（13)，被配置在設置有入口（9)及/或出口（10)之凝縮器 塊（1)的該側邊（12)上。 9·如申請專利範圍第8項之含浸式凝縮器，其中多歧管（13) 沿著兩個循環部（7)之境界，在每一個情況中被區分成多 個位準（15)，兩個位準（15)彼此經由液體管線（17，30)及 氣體管線（18)中之流動而相連。 10.如申請專利範圍第9項之含浸式凝縮器，其中兩個相鄰 之位準（15)彼此經由用來通過液體之溢流管（30)而相連。 11·如申請專利範圍第1到3項中任一項之含浸式凝縮器， 其中凝縮器塊之剖面爲矩形，並且被配置在圓形容器中。 12.如申請專利範圍第1到3項中任一項之含浸式凝縮器， -2- 531431 _ 六、申請專利範圍 其中凝縮器塊（1)、儲液器（20)及連到儲液器（20)之隔開空 間（21)之平面視圖形成一個六角形。 13·如申請專利範圍第1到3項中任一項之含浸式凝縮器， 其中凝縮器塊（1)、儲液器（20)及連到儲液器（20)之隔開空 間（21)之平面視圖形成一個八角形。 > K 一種以如申請專利範圍第1到3項中任&襲之含浸式凝 '\5良讀 縮器做爲低溫空氣分餾工廠之主凝縮器念。