[发明专利]热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及通过使用竖板型热交换器与第二流体换热来使液体气化。本发明尤其适用于空气蒸馏设备。

背景技术

在双塔型空气蒸馏设备中，低压塔的罐中的液氧通过与从中压塔顶部流出的气态氮换热而气化。对于低压塔的给定操作压力而言，由于热交换器的结构而必然存在的氧与氮之间的温差决定了中压塔的操作压力，因此，希望这种温差尽可能小，以便使与压缩喷入中压塔内的待处理空气相关的支出最小化。

通常用于这些相变交换器的技术是可以获得提供大的换热面积的高紧凑构件的铝钎焊板翅式热交换器。这些交换器由板组成，所述板之间插入有波纹板（ondes）或翅片，从而形成一叠气化“通路”和冷凝“通路”。存在各种波纹板，诸如平直波纹板、穿孔波纹板或部分偏移的波纹板（“锯齿状波纹板”）。

在于降膜模式下操作的气化器的情形中，设备的一部分用于将液体分配到气化通路中和换热波纹板的通道之间。

这种针对每个气化器的分配通常根据文献FR-A-2547898中描述的原理来执行：气化通路从冷凝通路的顶部被供给。氧然后经过一行孔，所述孔将氧主要分配（初次分配）到气化通路中。氧然后流经一批水平母线的波纹板，其执行称为二次分配（次级分配）的更精确的分配（将液体摊开到由波纹板形成的通道之间的通路内）。气态氮在平行于“气化”通路的“冷凝”通路中循环。两种流体在所述通路的全长上循环，以便使热接触最大化。

气化的液氧包含呈溶解形式的杂质。主杂质为一氧化二氮（N₂O）、二氧化碳（CO₂）、烃（C2、C3等）。视操作状况而定，这些杂质可呈固体形式或者呈液体形式沉淀在气化通路中。在工业规模上，重要的是控制这些固体或液体沉淀物的形成，以便避免任何爆炸风险。

每通道或每米待润湿的周界的液体流速是与沉淀物的形成有关的重要参数之一。这是因为，当每通道的液体流速不够高以润湿壁时，沉淀物由气化至干燥而形成。

在这种（薄膜）气化器中，液氧的分配在其操作中起到重要作用（性能和安全）。因此，需要在所有情况下确保液体被正确地分配到每个通道内。为此，液体分配在通道之间必须充分均匀。不均匀的液体分配可能导致尤其是交换器的下部中的波纹板的不良润湿，并因此导致气化至干燥而形成沉淀物。困难在于在每本体和每通路（550通道/通路，55000通道/本体）的通道数量一定的情况下确保全部通道中保持相等的液体流速。

这种液体分配的品质取决于分配器的良好设计和良好的尺寸确定。

液体的主要分配（在通路之间的摊开）通过使液体经过位于定位在通道上方的液池底部中的孔来获得。称为二次分配的分配（在每个通路内摊开）通常使用一批具有水平母线和部分偏移的波纹板获得。

然而，在最终分析中，液体并非始终在通道内充分均匀地摊开，并且依然存在蒸干的风险。

因此，要解决的问题是确保液体更好地分配到一个且相同的通路的通道之间并降低该风险。

发明内容

为此，本发明的方案涉及一种用于通过与流体换热来使液体气化的热交换器，该热交换器包括：

-本体，其包括平行于确定的方向的板组件，所述板之间限定有大量通路，包括用于所述液体流动的第一组通路和用于所述流体流动的第二组通路；

-用来接收所述液体的保持盘；

-主要分配元件，其用于所述液体，能够且设计成将所述液体从所述保持盘分配到所述第一组通路；以及

-位于与所述保持盘相同的一侧的、用于封闭所述第二组的每个通路的封闭元件，和位于所述第一组通路中的用于所述液体的二次分配元件，并且能够且设计成将所述液体分配到所述第一组的每个通路内；

-所述第二组的通路的至少80%、优选所述第二组的非周边通路的100%包括能够防止所述流体在所述第二组的所述通路的区域内流动的装置，所述区域从所述板中的一个延伸到所述板中的另一个并且介于所述装置与所述封闭元件之间，所述区域中的每一个都至少部分地对向属于所述第一组中最接近所讨论的所述区域的两个通路的所述二次分配元件中的两个，所述热交换器的特征在于，所述热交换器包括能够且设计成确立所述区域与位于所述交换器外侧的储气器之间的流体连接的开口，以便允许所述储器与所述区域之间的压力均衡。

这可以避免由于“死”区与为液体保留的通路的对向“死”区定位的各部分之间的潜在压力差而引起的损坏。

在蒸馏的情形中，用于均衡的储器是气态氧的储器。