用于空气分馏设备的管道模块制造技术

本发明专利技术提出了一种管道模块(10)，通过该管道模块使得构造用于空气分馏设备(100)的至少一个主热交换器(1a，1b)的至少两个流体连接件(10a′，10b′)能够连接到在空气分馏设备(100)的温暖部分的至少两个流体管线，其中，管道模块(10)包括在主压缩机侧的至少两个连接件，其可与在空气分馏设备(100)的温暖部分中的至少两个流体管线结合，和在主热交换器侧的至少两个连接件(10a，10b)，其可与至少一个主热交换器(1a，1b)的至少两个流体连接件(10a′，10b′)结合，以及至少两个流体管线，其连接主压缩机侧的至少两个连接件和主热交换器侧的至少两个连接件(10a，10b)。本发明专利技术也提供了相应的空气分馏设备(100)和装配这样的空气分馏设备(100)的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于空气分馏设备的管道模块本专利技术涉及用于空气分馏设备(airfractionationplant)的至少一个主热交换器的管道模块，涉及具有这样的管道模块的空气分馏设备，并涉及装配空气分馏设备的方法。
技术介绍
大气是气体混合物，其基本上由氮气(78％)、氧气(21％)和氩气(0.9％)组成。剩余的0.1％主要包括二氧化碳与惰性气体氦气、氪气和氙气作为其余组分。采用精馏的用于空气分馏的设备(以下简称″空气分馏设备″)是公知的。其被用于生产气态氧和氮和任选的液态氧、液态氮以及所述的惰性气体。空气分馏包括基本的步骤：压缩、预冷、净化、冷却和精馏。例如在带有中间冷却和后冷却的多级涡轮压缩机中压缩至约6巴或更高的压力。在压缩之前，可在″强化的″过滤器中除去尘粒。随后的预冷可在水操作的直接接触冷却器中进行，其中水溶性的杂质可部分地洗去。使用的水可例如在蒸发的阶式冷却器(tricklecooler)中被来自精馏的剩余的气态氮(下文还表示为″冷却的氮″)再冷却。通常在分子筛吸附器中净化预冷空气，在吸附器中除去水分、二氧化碳和碳氢化合物。采用这种方式净化的空气通过在一个或多个主热交换器中冷却至约-175℃而液化。采用与设备中产生的冷气体流逆流的内部热交换进行冷却。在这种情况下，也通常至少使用来自精馏的剩余气态氮。在随后的膨胀中，空气由于焦耳-汤姆逊效应而进一步地冷却并液化。在分离塔系统的分离塔(精馏塔)中进行空气的实际分馏(精馏)，开始产生富氧的塔底馏分和富氮的塔顶馏分。取决于最后产品和/或待产生的气体需要的纯度，分离塔系统可采用不同的塔构造。例如，两个分离塔可用作″中压″和″低压″塔形式的双塔。惰性气体，例如氩气和/或氖气可由下游的分离塔和方法步骤产生。精馏也可例如包括液化纯氮气而蒸发氧气并将它们再循环进入分离塔系统。相应的设备还可包括其他装置，例如附加的或后压缩机、膨胀涡轮、高压热交换器、内压缩泵和/或液体分离器。因此空气分馏设备由″温暖″部分、″冷却″部分和分离塔系统组成，其中″温暖″部分含有用于压缩、预冷和净化的部件，″冷却″部分具有主热交换器和任选的其他热交换器，例如逆流过冷器。冷却部分中的部件可设置在一个或多个″冷箱″中。这些是夹套的钢框架，其充满隔热材料，例如珍珠岩以减少来自环境的热量输入。冷箱内部理想地免维护。需要维护的部件可为此用隔离壁与隔热材料隔离，并设置为从外部可触及。阀可朝外部延伸以便例如使其驱动可触及。通过氮冲洗可防止水分渗透。取决于设备的尺寸，多个部件可集成在共同的冷箱中。在相对小的设备中，例如，主热交换器和分离塔系统可合并在一个冷箱中，而在较大的设备中，这些部件分布于多个冷箱之间。大的设备可还包括多个主热交换器，它们容纳于分离的冷箱中。也可提供另外的冷箱，例如多个塔箱和/或″氩箱″(在设备中以获得氩气)。空气分馏设备中获得的气态氧和氮可送入管道系统并直接输送到消费者。液态的氧、氮和氩保存在中间存储器，例如储罐中，并在罐车中运输到使用地点。相应的空气分馏设备应优选在相应的气体使用的地点，因而例如在精炼厂或石油矿床附近，以保持所述流体的运输距离尽可能短。这里空气分馏设备通常由预制部件组装。然而，常见的问题是没有足够熟练的组装人员或者成本很高。对于连接主热交换器特别是如此。因而需要改进，实现空气分馏设备更可靠和简单的装配。
技术实现思路
相对于
技术介绍
，本专利技术提出一种管道模块，用于空气分馏设备的至少一个主热交换器，具有这样的管道模块的空气分馏设备以及装配具有独立权利要求特征的空气分馏设备的方法。优选的改进分别在从属权利要求的主题和以下的描述中。专利技术优点本专利技术提出了一种管道模块，通过该管道模块使得构造用于空气分馏设备中的至少一个主热交换器的至少两个流体连接件能够连接到在空气分馏设备的温暖部分的至少两个流体管线。所述管道模块包括在主压缩机侧的至少两个连接件，其可与在空气分馏设备的温暖部分的至少两个流体管线结合，和在主热交换器侧的至少两个连接件，其可与至少一个主热交换器的至少两个流体连接件结合，以及至少两个流体管线，其与主压缩机侧的至少两个连接件和主热交换器侧的至少两个连接件相连。本专利技术提出的管道模块使得可以替代″集管管路(headerpiping)″，通常在空气分馏设备中的主热交换器需要所述集管管路。集管管路通常用来将主热交换器与设备的所述温暖部分连接，并且设置在主热交换器的上侧。空气分馏设备的主热交换器至少用来冷却向空气分馏设备的分离塔提供的用来分馏的进料空气，其与从进料空气产生的至少一种空气产物逆流。因而主热交换器被设置用于通过与来自分离塔系统的回流间接热交换而冷却空气，并具有相应设置的构件，其包括例如合适构造的管线。空气分馏设备也可设置用于″内部″压缩，其中液流从一个或多个分离塔排出，作为液体调整压力，并在主热交换器中被传热介质蒸发以产生气态的压缩产物，传热介质通常是压缩空气流。如果相应的液流为超临界压力，其并不蒸发，而是出现伪蒸发。用于蒸发或伪蒸发的传热介质，因此例如适当的压缩空气流，由于热力学的原因被压缩至通常明显高于分离塔系统中使用的工作压力的压力。其在主热交换器中液化(或者如果超临界压力占优势时，任选地伪液化)。主热交换器因而也用于提供相应的气态压缩产物。由于空间原因或结构考虑，特别使用多个主热交换器，例如当空气分馏设备需要的主热交换器不能设置在单独的冷箱中和/或建造和/或运输时，将另外造成不能容忍的费用。在各情况中，空气分馏设备的主热交换器可由并联和/或串联的一个或多个主热交换器区或主热交换器段构成，例如一个或多个板式热交换器区。以下所述的提供多个主热交换器，这应理解为表示多个分离单元，但各自原则上执行相同的功能。例如，全部的主热交换器由相同数量的流体管线通过，并且将它们冷却或加热到基本上相同的温度。因此这些包括多个单元，可并联连接，从而能够执行较大主热交换器的功能。另一方面，以下所述的多个主热交换器区应理解为表示多个独立单元，但是各自执行不同的功能。例如，它们可为多个分离的板式热交换器区，各自由不同的流体通过。例如，为了所述的内压缩目的，待液化(或伪液化)的传热介质和待蒸发(或伪蒸发)的内压缩流(或多个流)可在分离的板式热交换器中彼此相反引导而间接热交换。必须设计成低压的分离的板式热交换器区可用于待冷却和待加热的剩余流。多个主热交换器区共同执行主热交换器的功能。多个主热交换器可分别包括相同的类型的主热交换器区。单独的主热交换器区也可设置在不同的冷箱。主热交换器自身是空气分馏设备的上述″冷却″部分(任选地带有它它们的分离主热交换器区)的部分，但构造用以连接其温暖的部分。在任何情况下主热交换器基本上不同于设置在空气分馏设备温暖部分的热交换器或冷却器(例如一个或多个压缩机的后冷却器)，因为向它们提供和/或从其排出冷却到深冷温度的至少一个流体。例如低于-50℃的低温温度，特别是低于-100℃。主热交换器因而设置为在相应的低温操作，通过例如包括或由能够承受低温的材料制造。因而以建造为目的设置它们的结构并且具有至少冷却用于在空气分馏设备的分离塔中分馏的进料空气的功能，其中进料空气与由该进料空气产生的至少一种空气产物逆向流动。相反，主热交换器的上游，即设备的温暖部分，通常仅由热交换器或冷却器本文档来自技高网...

【技术保护点】
管道模块(10)，通过该管道模块使得构造用于空气分馏设备(100)的至少一个主热交换器(1a，1b)的至少两个流体连接件(10a′，10b′)能够连接到在空气分馏设备(100)的温暖部分的至少两个流体管线，其中，管道模块(10)包括在主压缩机侧的至少两个连接件，其可与在空气分馏设备(100)的温暖部分中的至少两个流体管线结合，和在主热交换器侧的至少两个连接件(10a，10b)，其可与至少一个主热交换器(1a，1b)的至少两个流体连接件(10a′，10b′)结合，以及至少两个流体管线，其连接主压缩机侧的至少两个连接件和主热交换器侧的至少两个连接件(10a，10b)。

【技术特征摘要】
2012.04.27 DE 10201200841611.管道模块(10)，通过该管道模块使得构造用于空气分馏设备(100)的至少一个主热交换器(1a，1b)的至少两个流体连接件(10a'，10b')能够连接到在空气分馏设备(100)的温暖部分的至少两个流体管线，其中，管道模块(10)包括在主压缩机侧的至少两个连接件，其可与在空气分馏设备(100)的温暖部分中的至少两个流体管线结合，和在主热交换器侧的至少两个连接件(10a，10b)，其可与至少一个主热交换器(1a，1b)的至少两个流体连接件(10a'，10b')结合，以及至少两个流体管线，其连接主压缩机侧的至少两个连接件和主热交换器侧的至少两个连接件(10a，10b)。2.如权利要求1所述的管道模块(10)，其构造为垂直设置在至少一个主热交换器(1a，1b)旁边，其中主热交换器侧的连接件(10a，10b)设置在管道模块(10)的上部。3.如权利要求1或2所述的管道模块(10)，其设置为将至少一个主热交换器(1a，1b)的至少两个流体连接件(10a'，10b')与空气分馏设备(100)的温暖部分中的公共的流体管线相连接。4.如权利要求3所述的管道模块(10)，其包括至少一个流体歧管(12)，其设置为将至少一个主热交换器(1a，1b)的至少两个连接件(10a'，10b')与空气分馏设备的温暖部分中的公共的流体管线连接，并且分别使主热交换器侧的至少两个连接件(10a，10b)与主压缩机侧的连接件结合。5.如权利要求4所述的管道模块(10)，其中至少一个流体歧管构造为流体歧管模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·兰普，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：