JP4991561B2 - 深冷分離装置 - Google Patents

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Description

本発明は熱交換器のアセンブリ、これを組み込んでいる深冷蒸留装置、およびこれを用いる深冷蒸留方法に関する。
空気を蒸留するために、空気を非常に低い温度まで冷却する。外部環境との熱交換を制限するために、空気のガスから生じる流体の種々な段階の分離／液化が起こる種々のカラムおよび熱交換器は、１つ以上の断熱材（パーライト、ロックウール、など）によって断熱され、この断熱材は機械的な理由から通常コールドボックスと呼ばれる大きな構造体内に収容される。
これらのコールドボックスの寸法は、カラムの数、熱交換器の数、これらのサイズ、種々の配管および二次的な低温要素、ならびに全てのこれらの低温要素と断熱材を収容する外部構造体との断熱距離に依存する。
多くの場合に、この空気分離装置にとって、品質および制御の理由のために、「貴重な」部品、すなわちカラムおよび全てのまたは実質的に全ての二次的な低温要素および低温配管、ならびに熱交換器を含むこれらの構造体を、専門の作業場で予め組み立てることが有利である。これらの「コールドボックスパッケージ」の実現可能性の限界は、製造場所と最終設置場所との間の輸送のための形態となる。
空気分離装置に送る空気の冷却に２つの異なる熱交換器本体を使用することは既知である。ＦＲ−Ａ−２ ８４６ ０７７、ＵＳ−Ａ−４ ５５５ ２５６、ＥＰ−Ａ−０ ０４４ ６７９およびＥＰ−Ａ−０ ０４２ ６７６は高圧下で流体の冷却および加熱に用いる第１の熱交換器本体ならびに中圧下で流体の冷却および加熱に用いる第２の熱交換器本体を記載している。
本発明は、検討される分離のタイプおよびユニットの空気処理容量にかかわらず、断熱材を収容する外部構造体の寸法の実質的な制限に適切であり、コールドボックスパッケージの場合には工場で予め組み立てた分離装置の容量限界の拡張に適切である。
本発明の１つの目的によれば、熱交換器アセンブリが提供され、熱交換器アセンブリは、少なくとも１つの第１および少なくとも１つの第２の熱交換器本体を含み、各々の本体はプレート熱交換器タイプであり、第１の寸法すなわち長さおよび第２の寸法すなわち幅に沿って広がる実質的に似通った外形で、第３の寸法すなわち厚さに沿って互いから離間し互いに対して平行な列をなして配置された複数の金属プレートと、前記プレートとともに扁平流路を制限して少なくとも１つの第１のタイプの流路および少なくとも１つの第２の流路を形成するシール手段（前記シール手段は１つの流体入口および１つの流体出口を開放する各々の流路に割り当てられている）を含み、第１の本体の１つの入口は冷却される流体の第１の配給ラインに接続され、第１の本体の１つの出口は冷却された流体の第１の収集ラインに接続され、第１の本体の他の入口は加熱される流体の第１の配給ラインに接続され、第１の本体の他の出口は加熱された流体の第１の収集ラインに接続され、第２の本体の１つの入口は冷却される流体の配給ラインに接続され、第２の本体の１つの出口は冷却された流体の収集ラインに接続され、第２の本体の他の入口は加熱される流体の配給ラインに接続され、第２の本体の他の出口は加熱された流体の収集ラインに接続されており、少なくとも１つの第１の熱交換器本体の幅および厚さによって制限される１つの面が、少なくとも１つの第２の熱交換器本体の幅および厚さによって制限される１つの面に少なくとも部分的に対向して配置され、２つの面は断熱材によって分離されていることを特徴とする。
他の任意の態様によれば、
−第２の系列の少なくとも１つの本体は第１の系列のいかなる本体とも接続されていない少なくとも１つの流体配給ラインに接続され、任意に、第２の系列の少なくとも１つの本体は第１の系列のいかなる本体とも接続されていない流体収集ラインに接続されている。
−第１の熱交換器本体は少なくとも３つの実質的に整列された熱交換器本体からなる第１の系列の一部を形成し、第１の系列の少なくとも２つの第１の本体は冷却される流体の少なくとも１つの第１の配給ライン、加熱される流体の少なくとも１つの第１の配給ライン、加熱された流体の少なくとも１つの第１の収集ライン、および冷却された流体の少なくとも１つの第１の収集ラインに並列に接続され、および／または、第２の熱交換器本体は少なくとも３つの実質的に整列された熱交換器本体からなる第２の系列の一部を形成し、第２の系列の少なくとも２つの第２の本体は冷却される流体の少なくとも１つの配給ライン、加熱される流体の少なくとも１つの配給ライン、加熱された流体の少なくとも１つの収集ライン、および冷却された流体の少なくとも１つの収集ラインに並列に接続されている。
−第２の熱交換器本体の１つの入口は、冷却される流体の第１の配給ラインおよび／または加熱される流体の第１の配給ラインに接続されている。
−第２の本体の１つの入口は、冷却される流体の第１の配給ライン以外の冷却される流体の１つの配給ラインに接続されている、および／または第２の本体の１つの他の入口は、加熱される流体の第１の配給ライン以外の加熱される流体の１つの配給ラインに接続されている。
−アセンブリは第２の本体の流路に接続された少なくとも１つの第２の熱交換器本体に液体を運ぶ液体配給ラインを含み、前記流路は冷却されるガスの１つの入口の近くに配置された、気化された液体の１つの出口に接続されている。
−（第１の系列の）少なくとも１つの第１の本体は少なくとも１つのガス配給ラインおよび／または冷却される液体の少なくとも１つのラインにのみ接続されている。
−互いに対向して配置された第１および第２の本体の面の間に少なくとも１つの熱交換器本体が設けられている。
「整列された」熱交換器は長い方向に並んで配置されている。
「液体」という用語は擬液体すなわち臨界圧を超える液体を含む。
「液体注入」とは熱を抽出する目的で低温液体をカラムのシステムに注入することを意味する。
本発明のさらなる目的によれば、ガス混合物の深冷分離のための装置が提供され、装置は、回収ユニットと、請求項１ないし８の１項によるアセンブリと、カラムのシステムと、ガス混合物を回収ユニットに運ぶ手段と、第１および第２の熱交換器本体の少なくとも１つで少なくとも１つの圧力まで冷却される回収ガス混合物を熱交換器アセンブリに運ぶ手段と、第１および第２の熱交換器本体の少なくとも１つで冷却された少なくともいくつかのガス混合物をカラムのシステムに運ぶ手段と、カラムのシステムからの少なくとも１つの生成物を第１および第２の系列の熱交換器本体の各々に運ぶ手段とを含む。
本発明の他の任意の態様によれば、装置は、
−ガス混合物の１つの成分で富化された加圧液体流を（第２の系列の）少なくとも１つの第２の熱交換器本体に運ぶ手段と、ガス混合物のうちの１つの成分で富化されたガスを（第１の系列の）１つの第１の熱交換器本体に運ぶ手段とを含む。
−第１の系列の熱交換器本体の下、好ましくは第２の系列の熱交換器本体の下に設置されたサブクーラーを構成する少なくとも１つの熱交換器本体を含む。
−リボイラ−コンデンサと、カラムのシステムからの凝縮されるガスおよびカラムのシステムからの気化される液体をリボイラ−コンデンサに送る手段とを含み、リボイラ−コンデンサはシステムのあらゆるカラムの外側で、かつ第２の系列の熱交換器本体の上、好ましくは第１の系列の熱交換器本体の上に配置されている。
本発明のさらなる目的によれば、ガス混合物の深冷分離のための装置が提供され、装置は、回収ユニットと、少なくとも１つの第１の熱交換器および少なくとも１つの第２の熱交換器のアセンブリと、カラムのシステムと、ガス混合物を回収ユニットに運ぶ手段と、第１および第２の熱交換器本体の少なくとも１つで少なくとも１つの圧力まで冷却される回収ガス混合物を熱交換器のアセンブリに運ぶ手段と、第１および第２の熱交換器本体の少なくとも１つで冷却された少なくともいくつかのガス混合物をカラムのシステムに運ぶ手段と、カラムのシステムからの少なくとも１つの生成物を第１および第２の熱交換器本体の各々に運ぶ手段とを含み、第１の熱交換器は第２の熱交換器の上、好ましくは第２の熱交換器の真上に配置されることを特徴とする。
任意の態様によれば、装置は、カラムのシステムのあるカラムからの液体を、液体が気化される第２の熱交換器に送る手段と、第２の熱交換器からの気化された液体を収集する手段とを含み、第１の熱交換器からの気化された液体を収集する手段を含まない。
本発明のさらなる態様によれば、回収ユニットと、請求項１ないし８の１項によるアセンブリと、カラムのシステムとを含む装置におけるガス混合物の深冷分離のための方法が提供され、この方法においては、ガス混合物を回収ユニットに運び、回収ガス混合物をその中で少なくとも１つの圧力まで冷却される少なくとも１つの第１の熱交換器本体に運び、回収ガス混合物をその中で少なくとも１つの圧力まで冷却される少なくとも１つの第２の熱交換器本体に運び、第１の熱交換器本体で冷却された混合物をカラムのシステムに運び、第２の熱交換器本体で冷却された混合物をカラムのシステムに運び、少なくとも１つの流体をカラムのシステムから少なくとも１つの第１の熱交換器本体に運び、少なくとも１つの流体をカラムのシステムから少なくとも１つの第２の熱交換器本体に運ぶものであって、第１の本体（第１の本体の少なくとも１つ）は循環流体を収容し、その少なくとも１つは閾値を超える圧力にあり、第２の本体（第２の本体の少なくとも１つ）はこの閾値を下回る圧力しかない循環流体を収容することを特徴とする。
少なくとも１つの熱交換器本体は１つの第２の熱交換器本体の上に配置される。好ましくは第１の系列の全ての本体は第２の系列の全ての本体の上に配置される。
本発明のさらなる態様によれば、回収ユニットと、請求項１ないし８の１項によるアセンブリと、カラムのシステムとを含む装置におけるガス混合物の深冷分離のための方法が提供され、この方法においては、ガス混合物を回収ユニットに運び、回収ガス混合物をその中で少なくとも１つの圧力まで冷却される少なくとも１つの第１の熱交換器本体に運び、回収ガス混合物をその中で少なくとも１つの圧力まで冷却される少なくとも１つの第２の熱交換器本体に運び、第１の熱交換器本体で冷却された混合物をカラムのシステムに運び、第２の熱交換器本体で冷却された混合物をカラムのシステムに運び、少なくとも１つの流体をカラムのシステムからその中で加熱される少なくとも１つの第１の熱交換器本体に運び、少なくとも１つの流体をカラムのシステムからその中で加熱される少なくとも１つの第２の熱交換器本体に運ぶものであって、第１の本体（第１の本体の少なくとも１つ）は循環ガスのみ、および／または少なくとも１つの冷却する循環液体を収容し、第２の本体（第２の本体の少なくとも１つ）は、カラムのシステムから生じ、その中で気化される少なくとも１つの循環液体を収容することを特徴とする。
少なくとも１つの熱交換器本体は１つの第２の熱交換器本体の上に配置される。好ましくは第１の系列の全ての本体は第２の系列の全ての本体の上に配置される。
本発明のさらなる態様によれば、回収ユニットと、１つの第１の熱交換器および１つの第２の熱交換器を含む熱交換器アセンブリと、カラムのシステムとを含む装置におけるガス混合物の深冷分離のための方法が提供され、この方法においては、ガス混合物を回収ユニットに運び、回収ガス混合物をその中で少なくとも１つの圧力まで冷却される少なくとも１つの第１の熱交換器本体に運び、回収ガス混合物をその中で少なくとも１つの圧力まで冷却される少なくとも１つの第２の熱交換器本体に運び、第１の熱交換器本体で冷却された混合物をカラムのシステムに運び、第２の熱交換器本体で冷却された混合物をカラムのシステムに運び、少なくとも１つの流体をカラムのシステムからその中で加熱される少なくとも１つの第１の熱交換器本体に運び、少なくとも１つの流体をカラムのシステムからその中で加熱される少なくとも１つの第２の熱交換器本体に運ぶものであって、第１の熱交換器（第１の本体の少なくとも１つ）は循環流体を収容し、その少なくとも１つは閾値を超える圧力にあり、第２の熱交換器（第２の本体の少なくとも１つ）はもっぱらこの閾値を下回る圧力にある循環流体を収容し、第１の熱交換器は第２の熱交換器の上に配置されていることを特徴とする。
本発明のさらなる態様によれば、回収ユニットと、１つの第１の熱交換器および１つの第２の熱交換器を含む熱交換器アセンブリと、カラムのシステムとを含む装置におけるガス混合物の深冷分離のための方法が提供され、この方法においては、ガス混合物を回収ユニットに運び、回収ガス混合物をその中で少なくとも１つの圧力まで冷却される少なくとも１つの第１の熱交換器本体に運び、回収ガス混合物をその中で少なくとも１つの圧力まで冷却される少なくとも１つの第２の熱交換器本体に運び、第１の熱交換器で冷却された混合物をカラムのシステムに運び、第２の熱交換器で冷却された混合物をカラムのシステムに運び、少なくとも１つの流体をカラムのシステムからその中で加熱される少なくとも１つの第１の熱交換器に運び、少なくとも１つの流体をカラムのシステムからその中で加熱される少なくとも１つの第２の熱交換器に運ぶものであって、
第１の熱交換器（第１の熱交換器の少なくとも１つ）は循環ガスのみ（および／または冷却される少なくとも１つの循環液体）を収容し、第２の熱交換器（第２の熱交換器の少なくとも１つ）は、カラムのシステムから生じ、その中で気化される少なくとも１つの循環液体を収容し、第１の熱交換器は第２の熱交換器の上に配置されていることを特徴とする。
他の任意の態様によれば、
−ガス混合物は空気または空気の１つのガスまたは主な成分として水素および／または一酸化炭素および／またはメタンおよび／または窒素を有するガス混合物である。
−ガス混合物は空気であり、カラムのシステムはともに熱的に結合した少なくとも１つの中圧カラムおよび少なくとも１つの低圧カラムを含み、液体酸素を気化して少なくとも１つの第２の熱交換器本体で酸素ガスを生成し、任意に、いずれの第１の本体でも気化しない。
−液体酸素を少なくとも１つの第１の本体で冷却し、任意に、いずれの第２の本体でも気化しない。
−第１および／または第２の本体または複数の本体における液体流動方向は実質的に垂直であるが、液体は代わりに水平に流れてもよい。
熱交換器は一般にカラム一式よりも大きい床面積を占める。「パッケージ」アプローチを妨げるこの面積を制限するための１つの解決策は、蒸留を妨害することなく収容することができる熱交換器、典型的にはガス熱交換器を、収容することができない熱交換器、典型的には液体または液体の気化を伴う熱交換器の上に設置することである。床領域は大きく削減される。
カラムと熱交換器を含む単独のパッケージアプローチを実施することができない場合には、積層された熱交換器の独立のパッケージが有利だろう。
このアプローチはこのパッケージの概念が無くとも踏襲され、単純に空気またはＨ２／ＣＯのようなガスの深冷分離ユニットの床面積を減じる。
本発明を図１ないし図６を参照して詳細に記述する。
図１ないし図３は本発明によるアセンブリを種々の角度から示す。
図１ないし図３は本発明による熱交換器アセンブリを示し、前記熱交換器アセンブリは２つの系列の熱交換器１、２を含み、第１の系列１は地上少なくとも１０ｍまたは１５ｍに設置され、第２の系列２は第１の系列の下に設置される。
第１の系列の熱交換器１はステンレス鋼フレーム３上に設置され、その脚部はコールドボックスパッケージの底に載っており、第２の系列の熱交換器はフレームの内部すなわち第１の系列の下に設置され、一方でこれを支持している。それらが互いからより効果的に断熱されているならば、第１の系列の熱交換器から形成される熱交換器のブロックを第２の系列から形成されるブロックの上に設置してもよい。なぜならば第１の系列の熱交換器の最も冷たい部分が第２の系列の最も熱い部分と対向して設置され、稼動中において一方がおよそ室温であり、他方が極低温だからである。コールドボックスパッケージは断熱材Ｉで充填される。
２つの熱交換器本体５が整列した熱交換器本体からなる第１の系列１を構成する。２つの実質的に同一な本体５はプレート熱交換器タイプであり、第１の寸法すなわち長さおよび第２の寸法すなわち幅に沿って広がる実質的に似通った外形で、第３の寸法すなわち厚さに沿って互いから離間し互いに対して平行な列をなして配置された複数の金属プレートを含む。シール手段がプレートとともに扁平流路を制限して、４種類の流路を形成し、これらの流路は本体の全長に沿って広がってはいない。各々のタイプの流路について、各々の流路に割り当てられたシール手段はその２つの末端において１つの流体入口および１つの流体出口を開放している。各々の第１の本体５の高温端における第１の入口Ｅ１は冷却される中圧空気の配給ラインＤ ＡＩＲ ＭＰに接続され、各々の第１の本体の中間位置における第１の出口Ｓ１は冷却された中圧空気の収集ラインＣ ＡＩＲＭＰに接続されている。各々の第１の本体５の中間位置における第２の入口Ｅ２は加熱される廃窒素の配給ラインＤＮＲに接続され、各々の第１の本体５の高温端における第２の出口Ｓ２は加熱された廃窒素の収集ラインＣＮＲに接続されている。
この系列の熱交換器１の各々の本体５はサブクーラーの機能も果たすので、特に各々の本体５の最も冷たい部分すなわち各々の第１の本体５の低温端における第３の入口Ｅ３は冷却される液体酸素の配給ラインＤＯＬに接続され、第１の本体の第３の出口Ｓ３は冷却された液体酸素の収集ラインＣＯＬに接続され、各々の第１の本体５の低温端における第４の入口Ｅ４は冷却される窒素富化液体の供給ラインＤＬＬに接続され、第１の本体の第４の出口Ｓ４は冷却された窒素富化液体の収集ラインＣＬＬに接続されている。
第１の系列の少なくとも１つの本体はサブクーラーの機能を果たし、それによってアセンブリをより小型にできることは容易に理解できる。事実、第１の系列の本体がこの機能を果たさない場合、サブクーラーは好ましくは第１と第２の系列の間に設置される少なくとも１つの独立した熱交換器からなるであろう。装置がサブクーラーを含まないことも可能である。
第１の系列の本体は必ずしも同一である必要はなく、特に全てが同じ流体を受ける必要はないことも理解されるであろう。
４つの第２の熱交換器本体７が配列した熱交換器本体の第２の系列を構成し、これらはフレーム３によってコールドボックスの底のわずか上に支持されている。４つの実質的に同一の本体７は各々プレート熱交換器タイプであり、第１の寸法すなわち長さおよび第２の寸法すなわち幅に沿って広がる実質的に似通った外形で、第３の寸法すなわち厚さに沿って互いから離間し互いに対して平行な列をなして配置された複数の金属プレートを含む。シール手段がプレートとともに扁平流路を制限して、本体の全長沿って広がる５種類の流路を形成する。各々のタイプの流路について、各々の流路に割り当てられたシール手段はその２つの末端において１つの流体入口および１つの流体出口を開放している。各々の第２の本体７の高温端における１つの第１の入口Ｅ１’は第１の高圧まで冷却される空気の配給ラインＤ１ ＡＩＲ ＨＰに接続され、各々の第２の本体７の低温端における第１の出口Ｓ１’は冷却された高圧空気の収集ラインＣ２ ＡＩＲ ＨＰに接続されている。各々の第２の本体７の高温端における第２の入口Ｅ２’は第２の高圧まで冷却される空気の配給ラインＤ２ ＡＩＲ ＨＰに接続され、各々の第２の本体の低温端における第２の出口Ｓ２’は冷却された高圧空気の収集ラインＣ１ ＡＩＲ ＨＰに接続されている。各々の第２の本体７の低温端の第３の入口Ｅ３’は加熱される廃窒素の配給ラインＤＮＲ’に接続され、各々の第２の本体７の高温端における第３の出口Ｓ３’は加熱された廃窒素の収集ラインＣＮＲ’に接続されている。
第１の系列と異なり、第２の系列の本体７は窒素ガス配給ラインおよび液体酸素ラインに接続されている。各々の第２の本体７の低温端における第４の入口Ｅ４’は加熱される窒素の配給ラインＤＮに接続され、各々の第２の本体７の高温端における第４の出口Ｓ４’は加熱された廃窒素の収集ラインＣＮに接続されている。各々の第２の本体７の低温端の第５の入口Ｅ５’は気化される液体酸素の配給ラインＤＯＬに接続され、各々の第２の本体７の高温端における第５の出口Ｓ５’は気化された酸素の収集ラインＣＯＧに接続されている。
第２の系列の本体は必ずしも同一である必要はなく、特に全てが同じ流体を受ける必要はないことも理解されるであろう。
第１の系列の熱交換器本体と第２の系列の熱交換器本体との間の２つの主な違いを確認することができる。
第一に、気化されるあらゆる液体は、第２の系列の本体の少なくとも１つ、好ましくは全てに送られる。したがって第１の系列の本体は、液体酸素を例えばいくつかの圧力まで気化させるための少なくとも１つのタイプの流路を含んでいるであろう。これらは液体窒素を気化させるための流路を含んでいるであろう。
第二に、与えられた閾値を上回る圧力にある冷却または加熱されるあらゆる流体は第２の系列に送られる。この第２の系列は明らかにより低い圧力にある流体を受けることもできるが、本体は高圧での使用を意図されている。閾値は３０ｂａｒ ａｂｓ、２０ｂａｒ ａｂｓもしくは１５ｂａｒ ａｂｓでもよい。
熱交換器１および２の系列について、熱交換器本体５、７ならびに配給および収集ラインはパーライトまたはロックウールＩで断熱されなければならない。各々の系列を熱交換器およびいくつかの配給および収集ラインのみを含む個々のコールドボックス４内に設置してもよいし、２つの系列を熱交換器本体およびそれらの収集および配給ラインを含む共通のコールドボックス内に設置してもよいし、両方の系列を空気分離カラムのシステムとともに共通のコールドボックス内に設置してもよい。
図４および５はアセンブリの下部をより詳細に示す。
ＥＰ Ａ １ ２３０ ５２２に記載されているように、低圧の酸素に対して中圧の窒素を気化させるために用いられるダブル空気分離カラムのリボイラ−コンデンサはカラムの外側に設置してもよい。この場合、リボイラ−コンデンサは、系列１の上または２つの系列の間の熱交換器の系列１、２として同じコールドボックス４内に設置してもよい。このように、同じ製造者によって供給される全ての要素（熱交換器、リボイラ−コンデンサ）は、現場に直接供給できる１つのパッケージ内に設置される。各々の要素（上部の熱交換器、下部の熱交換器、および任意にリボイラ）は、独立のコールドボックス内で断熱されてもよいし、これらの要素のいくつかは共通のコールドボックス内に設置されてもよいことが理解されるだろう。
先行する図面に示したようなアセンブリは、図６による深冷蒸留空気分離装置への組み込みに適している。ここで、熱交換器アセンブリは熱交換器の系列１、２を含む単独の要素１２として示されている。
図６は本発明による空気分離装置、特にダブルカラムを用いた深冷蒸留空気分離装置における先に記載したようなアセンブリの組み込みを示す。本発明はダブルカラム装置に限定されず、シングルカラム装置、トリプルカラム装置およびアルゴンカラムおよび混合物カラムのような他のタイプのカラムを用いる装置に適用されることが理解されるべきである。
図６はかなり模式的であり、特に２つの交換器ブロックとして示されるアセンブリ１、２における流体入口および出口を正確に示しているわけではない。部分１は少なくとも１つの熱交換器本体を含み、部分２は少なくとも１つの熱交換器本体を含む。この例について、各々の部分は一連の実質的に同一の本体を含むことが考えられる。
分離される空気をメインコンプレッサＭＡＣにおいて中圧まで圧縮し、中圧の空気ＡＩＲ ＭＰを形成する。残りの空気の圧力を最初に昇圧コンプレッサＳ１において第１の高圧まで昇圧して高圧流１ ＡＩＲ ＨＰを形成し、残りの空気の圧力を昇圧コンプレッサＳ２において第２の高圧まで昇圧して高圧流２ ＡＩＲ ＨＰを形成する。中圧流ＡＩＲ ＭＰを少なくとも地上数十ｍに設置された熱交換器アセンブリの部分１に送り、一方で高圧流１ ＡＩＲ ＨＰおよび２ ＡＩＲ ＨＰを少なくとも地上１ｍの下部部分２に送る。中圧空気流の一部を下部部分２に送ってもよい。
中圧空気を第１の系列１の本体において中間点まで冷却し、それからダブル空気分離カラムの中圧カラムＭＰのチャンバーに送る。
熱を抽出するための手段は図の簡略化のために示していないことが理解されるだろう。これは空気分離カラム内に放出する中圧エアタービンまたは窒素タービンでよく、これらは必要ならば液体注入によって補われる。
高圧空気を第２の系列の本体内で液化し、それからダブルカラムの一方または両方のカラムに送る。
液体酸素を低圧カラムのチャンバーから取り出し、２つの流れに分ける。１つの部分ＯＬを系列１の本体の最も冷たい部分に送り、ストレージＳに送る前にサブクールする。残りを送出し、少なくとも２０ｂａｒ ａｂｓまたは少なくとも３０ｂａｒ ａｂｓ下の流れＯＬＰを形成する。この流ＯＬＰを第２の系列の本体において気化し、流れＯＧを生成する。
中圧の窒素Ｎを中圧カラムの上部で取り出し、第２の系列の本体に送り、その中で加熱して製品Ｎを形成する。
低圧カラムの上部で取り出された廃窒素を２つの流れに分け、一部ＮＲを系列１に送り、残りＮＲ’を系列２に送る。２つの流れを加熱し、再生に送るかまたは大気に送る。
中圧の窒素富化液体ＬＬの流れを系列１で本体の最も冷たい部分でサブクールし、低圧カラムの上部に送り、還流として役立つようにする。
図１はアセンブリの前面を示す。 図２は異なる角度に回転させた図１のアセンブリを示す。 図３は図１と同じアセンブリの背面を示す。 図４は図１のアセンブリの下部正面の、より詳細なバージョンを示す。 図５は図４の背面を示す。 図６は本発明による、空気分離装置への先行する図面に示されたアセンブリの組み込みを示す。

Claims (9)

  1. ガス混合物の深冷分離のための装置において、
    該装置は、回収ユニットと、熱交換器アセンブリと、カラムのシステムと、ガス混合物を回収ユニットに運ぶ手段と、第１および第２の熱交換器本体（５、７）の少なくとも１つで少なくとも１つの圧力まで冷却される回収ガス混合物を熱交換器のアセンブリに運ぶ手段と、第１および第２の熱交換器本体（５、７）の少なくとも１つで冷却された少なくともいくつかのガス混合物をカラムのシステムに運ぶ手段と、カラムのシステムからの少なくとも１つの生成物を第１および第２の系列の熱交換器本体の各々に運ぶ手段（ＤＮＲ、ＤＮＲ’）とを含んでなり、
    前記熱交換器アセンブリは、少なくとも１つの第１および少なくとも１つの第２の熱交換器本体（５、７）を含み、各々の本体はプレート熱交換器タイプであり、第１の寸法すなわち長さおよび第２の寸法すなわち幅に沿って広がる実質的に似通った外形で、第３の寸法すなわち厚さに沿って互いから離間し互いに対して平行な列をなして配置された複数の金属プレートと、前記プレートとともに扁平流路を制限して少なくとも１つの第１のタイプの流路および少なくとも１つの第２の流路を形成するシール手段を含み、該シール手段は１つの流体入口および１つの流体出口を開放する各々の流路に割り当てられており、
    第１の本体の１つの入口（Ｅ１）は冷却される流体の第１の配給ライン（Ｄ ＡＩＲ ＭＰ）に接続され、第１の本体の１つの出口（Ｓ１）は冷却された流体の第１の収集ライン（Ｃ ＡＩＲ ＭＰ）に接続され、
    第１の本体の他の入口は加熱される流体の第１の配給ライン（ＤＮＲ）に接続され、第１の本体の他の出口は加熱された流体の第１の収集ライン（ＣＮＲ）に接続され、
    第２の本体の１つの入口は冷却される流体の配給ライン（Ｄ１ ＡＩＲ ＨＰ、Ｄ２ ＡＩＲ ＨＰ）に接続され、第２の本体の１つの出口は冷却された流体の収集ライン（Ｃ１ ＡＩＲ ＨＰ、Ｃ２ ＡＩＲ ＨＰ）に接続され、
    第２の本体の他の入口は加熱される流体の配給ライン（ＤＮＲ’）に接続され、第２の本体の他の出口は加熱された流体の収集ライン（ＣＮＲ’）に接続されており、
    少なくとも１つの第１の熱交換器本体の幅および厚さによって制限される１つの面が、少なくとも１つの第２の熱交換器本体の幅および厚さによって制限される１つの面に少なくとも部分的に対向して配置され、２つの面は断熱材（Ｉ）によって分離されており、
    前記カラムのシステムのあるカラムからの液体を、液体が気化される前記第２の熱交換器に送る手段と、前記第２の熱交換器からの気化された液体を収集する手段とを含み、前記第１の熱交換器からの気化された液体を収集する手段を含まない
    ことを特徴とする深冷分離装置。
  2. 前記熱交換器アセンブリは、第２の系列（７）の少なくとも１つの本体は第１の系列のいかなる本体とも接続されていない少なくとも１つの流体配給ライン（Ｄ１ ＡＩＲ ＨＰ、Ｄ２ ＡＩＲ ＨＰ）に接続され、任意に、第２の系列の少なくとも１つの本体は第１の系列のいかなる本体とも接続されていない流体収集ライン（Ｃ１ ＡＩＲ ＨＰ、Ｃ２ ＡＩＲ ＨＰ）に接続されている請求項１記載の深冷分離装置。
  3. 前記熱交換器アセンブリは、第１の熱交換器本体（５）は少なくとも３つの実質的に整列された熱交換器本体からなる第１の系列（１）の一部を形成し、第１の系列の少なくとも２つの第１の本体は冷却される流体の少なくとも１つの第１の配給ライン、加熱される流体の少なくとも１つの第１の配給ライン、加熱された流体の少なくとも１つの第１の収集ライン、および冷却された流体の少なくとも１つの第１の収集ラインに並列に接続され、および／または、第２の熱交換器本体（７）は少なくとも３つの実質的に整列された熱交換器本体からなる第２の系列（２）の一部を形成し、第２の系列の少なくとも２つの第２の本体は冷却される流体の少なくとも１つの配給ライン、加熱される流体の少なくとも１つの配給ライン、加熱された流体の少なくとも１つの収集ライン、および冷却された流体の少なくとも１つの収集ラインに並列に接続されている請求項１又は２に記載の深冷分離装置。
  4. 前記熱交換器アセンブリは、少なくとも１つの第２の熱交換器本体（７）の１つの入口は、冷却される流体の第１の配給ラインおよび／または加熱される流体の第１の配給ラインに接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の深冷分離装置。
  5. 前記熱交換器アセンブリは、少なくとも１つの第２の本体（７）の１つの入口は、冷却される流体の第１の配給ライン以外の冷却される流体の１つの配給ラインに接続されている、および／または第２の本体の１つの他の入口は、加熱される流体の第１の配給ライン以外の加熱される流体の１つの配給ラインに接続されている請求項１〜４のいずれかに記載の深冷分離装置。
  6. 前記熱交換器アセンブリは、第２の本体の流路に接続された少なくとも１つの第２の熱交換器本体（７）に液体を運ぶ液体配給ラインを含み、前記流路は冷却されるガスの１つの入口の近くに配置された、気化された液体の１つの出口に接続されている請求項１〜５のいずれかに記載の深冷分離装置。
  7. 前記熱交換器アセンブリは、第１の系列の少なくとも１つの第１の本体（５）は少なくとも１つのガス配給ラインおよび／または冷却される液体の少なくとも１つのラインにのみ接続されている請求項１〜６のいずれかに記載の深冷分離装置。
  8. 前記熱交換器アセンブリは、互いに対向して配置された第１および第２の本体の面の間に設けられた少なくとも１つの熱交換器本体を含む請求項１〜７のいずれかに記載の深冷分離装置。
  9. 請求項１〜８のいずれかの深冷分離装置であって、ガス混合物の１つの成分で富化された加圧液体流を第２の系列（２）の少なくとも１つの第２の熱交換器本体（７）に運ぶ手段と、ガス混合物のうちの１つの成分で富化されたガスを（第１の系列（１）の）少なくとも１つの第１の熱交換器本体（７）に運ぶ手段とを含む深冷分離装置。
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