本发明专利技术涉及一种用于使用热交换管路进行流体的低温分离、制冷或液化的方法，该方法包括：从所述热交换管路提取至少一种两相流体(11)，在分相器(40)中将所述两相流体分离成至少一个蒸汽部分(4)和一个液体部分(5)，通过第一膨胀装置(60，90)使所述液体部分(5)的至少一份膨胀，将所述膨胀的液体部分再次注入所述热交换管路并使其在该热交换管路中被再加热和至少部分蒸发，所述第一膨胀装置是阀，其中在所述热交换管路冷却期间，从所述热交换管路和/或从分相器(40)中提取出的流体的至少一部分(2，4或5)在与第一膨胀装置(60)并行的第二膨胀装置(61，71，81，91)中膨胀，而在正常操作期间，第二膨胀装置基本被关闭。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种热交换管路，并涉及一种冷却这种热交换管路的方法。已知使用低温技术将气流分馏成至少两种包括不同成分的流体，通常分馏成所谓 的轻流体和所谓的重流体，该轻流体也就是一种主要包括较易挥发组分的流体，该重流体 主要包括较易凝结的组分。为此，待分馏的混合物在称为热交换管路的一个热交换器或多 个热交换器中冷却，直到获得从所述热交换管路提取的并在液体/蒸汽分离器中分离的液 体/蒸汽两相混合物为止。蒸汽可进一步被冷却，直到新的两相状态被获得和再次分馏为 止。列举示例，烃/碳氢化合物(Cp C2.....Ci, Ci+1, ... Cn)流被分馏成主要包含较轻的烃(甲烧C1、乙烧C2、... Ci)的流体和主要包含较重的烃(cw、...cn)的第二流体。术语 “主要”用于表示通常在重的馏分中会出现小部分较轻的化合物，相反，通常在蒸汽馏分中 会出现小部分较重的化合物。可通过在两相分离系统中插入塔板，和通过添加再沸塔段和/或汽提塔段以便从 液体馏分去除轻的成分和/或冷凝器，和/或通过增加回流以便从蒸气馏分去除重的成分 来改进这种分离。这些方法对于本领域技术人员来说是已知的，在本专利技术中不再讨论。在 下文中，表达“液体/蒸汽分离器”将用于覆盖从至少一种两相原料中生产至少一种液态输 出和至少一种气态输出的所有设备。此设备可以是装有或不装有除雾装置(d6v6SiCUleUr) 的水平或竖直重力式分离器类型，可以是旋流器或蒸馏塔类型等。液态输出可包括被液体的速度(Vitesse)夹带的少量气泡，同样，蒸汽输出可包 括液体悬浮颗粒(Mrosol liquide)或液滴而不会脱离本专利技术的范围。其它的应用包括从富含各种烃的源中回收富含甲烷的流体和贫含甲烷的流体。从 而还可获得多种流体，例如富含甲烷的馏分、富含乙烷或富含乙烯的馏分和C3+馏分。这种 类型的方法特别能够从包括氢和烃的混合物中回收纯度约为95%的氢，以及去除富含烃的 气体中包含的一部分氮。还能够回收高度富含(X)2的馏分以及包含诸如队、氩、O2等的较轻 的成分的废气。这种分馏本身可能并不是目的，而仅仅是一种输送用于使例如天然气的其它流体 液化的制冷功率(puissance frigorifique)的方法/手段。在这种情况下，各种分离的流 体在被加热后重新组合，重新压缩并再次喷射至热交换管路。这从而称为制冷循环。这些应用已导致在工艺和技术上的许多改进。特别地，热交换器可以是卷绕类型 的，例如管/壳式热交换器，或优选地可以是板式热交换器类型。在后一种情况下，已经在 热交换波纹和将流体特别是两相流体喷射至这些热交换器方面进行了许多改进以便使得 热传导最佳。下文中提及的所有百分数是摩尔百分数。下面结合附图说明图1描述这些单元的一个示例。此示例涉及从包含约70%的氢、18%的 甲烷和12%的重烃的加压气体混合物中生产纯度为95%的加压氢。待分离的混合物1以环境温度和40bar的绝对压力喷射至板式热交换器10中以 便通过热交换通道11在板式热交换器中冷却。在取决于最重的烃的成分和取决于压力的第一温度水平(通常在-40°C和_120°C之间)下，将流体1——此时为两相流体——从该热 交换器中提取出，且在液体/气体分离器30中分离成其蒸汽部分2和其液体部分3。液体 部分3通过膨胀阀50膨胀至低压，并通过热交换通道13在热交换管路中再蒸发。富含氢和甲烷的蒸气相2通过通道22在热交换器20中再次冷却，部分地冷凝且 在约-160°C下被提取出。来自分离器40的蒸汽部分4形成氢含量为95mol%的产物。然 后该产物在热交换器20的通道M中然后在热交换器10的通道14中被加热。主要包括甲烷的液体部分5在阀60中膨胀至低压，在热交换器20 (通道24)中再 次蒸发，并在热交换器10(通道14)中被加热。分别和热交换器20和10相关联的流体6和7可选地用作补充制冷。该流体可以 是外部流体，例如来自储罐或相邻的空气分离单元的液氮，或者是该方法内部的流体，例如 产生的一部分氢，该氢被部分加热，然后在膨胀涡轮机中膨胀并再次喷射进热交换器20的 冷端。也可以通过注入小部分氢产品而促进甲烷5的蒸发。这由包括膨胀阀70的可选 的回路表示。应当注意膨胀阀50和60用于使液体从高压(在此为40bar abs)膨胀至低压。因 此它们是小型阀。当提到阀的尺寸时通常使用HP(马力)的概念。许多研究或文献一方面给出计算 方法，另一方面给出商业上可获得的阀的HP。在后一种情况下，通常表示处于完全打开位置 的HP，这使得能够确定在给定的操作条件下能够通过阀的流体的最大流率。作为举例，但不 希望进行计算，对于量级为10000Nm3/h的气体供给流率，这些阀的HP将小于1。这同样适用于使得所产生的氢的很小一部分(至多几个百分数)膨胀的可选的阀 70。通常，这种分离单元通过待处理的气体的自由膨胀或更一般地使用外部补充制冷 而冷却。此处所说的热交换管路的冷却是用于获得正常操作条件(这里是指热交换器10 和20之间的第一截止温度(temp6rature de coupure)，例如-80°C，以及_160°C的冷端处 的温度)的过程，以便在热交换管路没有时间达到环境温度时从在低温/低于室温的环境 中运行的设备中获得期望的纯度。仅使用待处理气体在膨胀阀50、60和可选的70中的自由膨胀来冷却的问题是总 的膨胀流量非常小且因此获得的制冷功率本身非常低。但是，此制冷功率用于冷却热交换 管路和辅助设备，例如分离器，以及用于补偿热损失，例如与外部介质的热交换。这种冷却 过程可花费数十小时且可能甚至达不到期望的操作点/操作温度。特别在冷端处达到的某一温度水平下，如果热损失等于自由膨胀产生的制冷功率 时会发生这种情况。在这一点处，冷却停止且不能够进一步冷却。为此，通常使用例如补充制冷回路6和7以便加速冷却。通道沈和17可持久使 用或仅在冷却阶段期间临时使用。如上所述，常规使用低压或优选地中压液氮加速该过程 以用于获得需要的温度水平。但是，明显的是在工艺膨胀阀(在这里是50、60以及可能为70)中仅有简单的自 由膨胀，使用外部制冷补充不是令人满意的方案。这是因为进入仍然较热且其中特别是很少的流体在通常大量使用的通道，即液体 再蒸发通道(在此特别是通道13和25)中流动的热交换管路的制冷补充，导致热交换通道 之间和进口/出口箱中的热冲击和高应力。这些冲击和应力易于在热交换器的构成部件之 间的钎焊或焊接连接处迅速弓I发机械问题。这对于钎焊铝板式热交换器来说尤其是这样——目前用于低温分离或气体液化 单元的大多数热交换管路都使用这种技术。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于通过热交换管路进行流体的低温分离、制 冷或液化的方法，该方法包括·从所述热交换管路提取至少一种两相流体；·在分相器/相分离器中将所述两相流体分离成至少一蒸汽部分和一液体部分；·通过第一膨胀装置使所述液体部分的至少一份膨胀；和 将所述膨胀的液体部分再次注入所述热交换管路并使其在该热交换管路中被加 热和至少部分蒸发，其特征在于·第一膨胀装置是阀；·当所述热交换管路被冷却时，从所述热交换管路和/或从所述分相器中提取出 的流体的至少一部分在与第一膨胀装置并行的第二膨胀装置中膨胀；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种借助于热交换管路进行流体的低温分离、制冷或液化的方法，该方法包括： ·从所述热交换管路提取至少一种两相流体； ·在分相器（４０）中将所述两相流体分离成至少蒸汽部分（４）和液体部分（５）； ·通过第一膨胀装置（６０，９０）使所述液体部分（５）的至少一份膨胀；和 ·将所述膨胀的液体部分再次注入所述热交换管路并使其在该热交换管路中被加热和至少部分蒸发， 其特征在于： ·所述第一膨胀装置是阀； ·当所述热交换管路被冷却时，从所述热交换管路和／或从所述分相器（４０）中提取出的流体的至少一部分（２，４或５）在与所述第一膨胀装置（６０）并行的第二膨胀装置（６１，７１，８１，９１）中膨胀；且 ·在正常操作中，所述第二膨胀装置基本被关闭。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.04.13 FR 07544621.一种借助于热交换管路进行流体的低温分离、制冷或液化的方法，该方法包括 从所述热交换管路提取至少一种两相流体； 在分相器00)中将所述两相流体分离成至少蒸汽部分(4)和液体部分(5)； 通过第一膨胀装置(60，90)使所述液体部分(5)的至少一份膨胀；和 将所述膨胀的液体部分再次注入所述热交换管路并使其在该热交换管路中被加热和 至少部分蒸发，其特征在于 所述第一膨胀装置是阀； 当所述热交换管路被冷却时，从所述热交换管路和/或从所述分相器GO)中提取出 的流体的至少一部分0，4或5)在与所述第一膨胀装置(60)并行的第二膨胀装置(61，71， 81,91)中膨胀；且 在正常操作中，所述第二膨胀装置基本被关闭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二膨胀装置(60，61，71，81， 90，91)中的至少一个是阀。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一和第二膨胀装置(60，61， 71,81,90,91)并行安装。4.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其特征在于，将...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·科特，A·埃尔南德斯，C·莫内罗，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：FR
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