具有延長蓋帽過濾器的低溫處理系統的制作方法

專利名稱：具有延長蓋帽過濾器的低溫處理系統的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及例如低溫空氣分離系統的低溫處理系統，并且更 特別是涉及在這種低溫處理系統內低溫流體的處理。
背景技術：
在低溫處理系統中，可以是液體、氣體或氣體和液體的混合相形 式的低溫流體輸送經過來往于處理設備的導管裝置。由于低溫處理系
統操作的冷溫度，在233K以下并且會在150K以下或更低，其中流過 低溫流體的導管位于隔離殼體內。顆粒或其它固體物質會在它經過導 管時存在于低溫流體內，并且由于偶然性，過濾器可在容易堵塞的處 理設備的上游的導管上使用。長時間后，這種過濾器需要清潔或更換， 需要進入隔離殼體，這是成本高的，并且還是危險的。

發明內容
低溫處理系統包括處理設備和將低溫流體輸送到處理設備的導管 裝置，所述導管裝置在隔離殼體內；定位在處理設備上游的導管裝置 上的過濾器，所述過濾器位于具有通過進出法蘭密封的蓋帽的過濾器 殼體內；所述蓋帽具有延伸到隔離殼體外部的長度，使得進出法蘭暴 露于環境空氣。
如這里使用那樣，術語"蓋帽"指的是過濾器殼體的上部。 如這里使用那樣，術語"塔"指的是蒸餾或分餾塔或區域，即接 觸塔或區域，其中例如通過蒸氣和液體相在安裝在塔內的一系列垂直 隔開的塔盤或板和/或例如結構化或隨機填充物的填充元件上接觸，液 體和蒸氣相逆流接觸以便實現流體混合物分離。為了進一步描述蒸餾 塔，見由McGraw-Hill Book Company (New York, Section 13) 的 R.H.Perry和C.H.Chilton編輯的化工手冊(第5版)中的The Continuous Distial lation Process。雙塔包括較高壓力塔，具有與 較低壓力塔的下端形成熱交換關系的上端。
蒸氣和液體接觸分離過程取決于各組分蒸氣壓力的差別。較高蒸 氣壓力(或者更容易揮發或低沸騰)組分將趨于在氣相濃縮，而較低 蒸氣壓力(或者不容易揮發或高沸騰)組分將趨于在液相濃縮。局部
凝結是分離過程，由此蒸氣混合物的冷卻可用來濃縮蒸氣相的揮發組 分，以及濃縮液相的不太揮發組分。精餾或連續蒸餾是將通過蒸氣相 和液相的逆流處理而獲得的連續局部蒸發和凝聚相結合的分離過程。 蒸氣和液相的逆流接觸通常是絕熱的，并且可包括相之間的積分(階 段化)或差分(連續)接觸。采用精餾原理來分離混合物的分離工藝 設備通常互換地稱為精餾塔、蒸餾塔或分餾塔。低溫精餾是至少部分
在150開氏度(K)或以下進行的精餾過程。
如這里使用那樣，術語"間接熱交換"指的是使得兩種流體進行 熱交換而沒有流體的任何實際接觸或者相互混合。
如這里使用那樣，術語"供應空氣"指的是主要包括氧和氮的混 合物，例如環境空氣。
如這里使用那樣，術語塔的"上部"和"下部"指的是分別在塔 的中點之上和之下的塔的部分。
如這里使用那樣，術語"渦輪膨脹"和"渦輪膨脹器"分別指的 是用于高壓流體射流過渦輪以便減小流體的壓力和溫度由此形成制冷 的方法和i殳備。
如這里使用那樣，術語"低溫空氣分離設備"指的是其中供應空 氣通過低溫精餾分離以便形成氮、氧和/或氬的一個或多個塔以及互連 的管道、閥、熱交換器和類似物。
如這里使用那樣，術語"壓縮機"指的是通過作功來增加氣體壓 力的機器。
如這里使用那樣，術語"過濾器"指的是截留流體射流中的固體 和/或凍結材料的裝置。
如這里使用那樣，術語"低溫泵"指的是用于在低溫下增加流體 射流的壓頭的裝置。


圖1是可以得益于本發明的使用的一種低溫處理系統的示意圖，
此實例是低溫空氣分離系統；
圖2是可用于本發明實踐的過濾器系統的一個實施例的簡化截面 視圖3是從隔離殼體外部觀看本發明系統的傾斜蓋帽和進出法蘭的 視圖。
對于相同的元件來說，附圖中的標號是相同的。
具體實施例方式
本發明可用于任何低溫處理系統，該系統采用圍繞低溫流體承載 導管的隔離殼體。隔離殼體的實例包括冷箱填充物、隔離罩、導管或
滑道。低溫處理系統的實例包括低溫空氣分離設備、HYC0設備、LNG 設備和氣體處理設備。
本發明的一個特別有用的應用是與低溫空氣分離處理系統相結 合。 一個這樣的系統在圖1中表示，該系統包括低溫流體承載導管和 通過這種導管將低溫流體輸送其中的處理設備的許多實例。在參考附 圖說明本發明的過程中，過濾器定位在低溫泵的上游，以便過濾從塔 輸送到泵的液體氧。定位過濾器的其它位置包括在主要熱交換器101、 廢物渦輪113的上游以及液體渦輪111上游的泵之后。
本發明將參考附圖更加詳細描述。現在參考圖1，在主要空氣壓縮 機中已經壓縮的壓縮、冷卻、預先純化的供應空氣1分成兩個射流； 射流2進入主要熱交換器101的熱端，并且射流3進入增壓壓縮機109。 在增壓壓縮機109中，供應空氣的此部分的壓力升高到足夠高使其凝 結而不沸騰氧產品。高壓空氣射流4經過冷卻器110，并且冷卻的高壓 空氣射流5進入主要熱交換器的熱端。中間壓力空氣6離開熱交換器 102，冷卻到接近露點。冷空氣6接著進入與較低壓力塔104—起形成 雙塔的較高壓力精餾塔102的底部。高壓空氣射流5在主要熱交換器 內液化，而不沸騰高壓氧，并且作為過冷液體離開主要熱交換器。過 冷液體空氣射流7經過液體渦輪111膨脹，以便為低溫空氣分離設備 的一部分提供制冷需要。液體空氣射流膨脹到塔102的大致操作壓力。 液體空氣射流8分成三個射流；射流9在射流6進入該塔的位置之上 的幾級處進入塔102，射流IO在離開底部幾個級處供應到中間壓力塔 103，并且射流11供應到熱交換器108。在熱交換器108內，射流ll 進一步冷卻，而不加熱氮蒸氣，由此過冷液體空氣射流27在離開頂部 幾級處供應到低壓塔104。
在塔102內，空氣通過低溫精餾分成富含氧和富含氮的部分。富 含氧的液體12從塔的底部去除，引入熱交換器108,被冷卻而不加熱 氮蒸氣，作為過冷液體21離開，并且在射流10的供應點之下并在塔 的底部之上供應到塔103的中間點。氮蒸氣13離開中間壓力塔102的
頂部。蒸氣射流14的一部分作為中間壓力氮產品被去除，并且供應到 主要熱交換器101的冷端。射流14在主要熱交換器101內加熱，而不 冷卻空氣射流，并且作為加熱的中間壓力氮射流39離開熱端。射流13 的其它部分15進入冷凝器/重沸器105的凝結側。射流15被液化，而 不蒸發塔104內的底部液體。離開冷凝器/重沸器105的液體氮16分 成兩個射流；射流17輸送到熱交換器108,并且射流18作為回流返回 到塔102。蒸氣17被過冷，而不加熱氮蒸氣，并且造成過冷液體氮射 流28在頂部或靠近頂部進入低壓塔104。富含氮的蒸氣射流19至少在 塔102的頂部以下一級處去除，并且進入冷凝器/重沸器106的凝結側。 射流19被液化，而不蒸發塔103內的底部液體，并且作為液體射流20 返回到塔102。射流20在射流19的回收點處或以上進入塔102。
中間壓力塔103用來進一步補充輸送到低壓塔104的氮回流。氮 蒸氣23離開中間壓力塔103的頂部，并且進入冷凝器/重沸器107的 凝結側。射流23被液化，而不蒸發塔104中間的液體。離開冷凝器/ 重沸器107的液體氮24分成兩個射流；射流25返回到塔103的頂部， 并且射流26供應到熱交換器108。射流26被過冷，而不加熱氮蒸氣， 并且得到的過冷液體氮射流29在低壓塔104頂部處或附近供應。富含 氧的液體22從塔103的底部去除，并且在冷凝器/重沸器107之上幾 級處供應到低壓蒸餾塔104的中間點。
低壓蒸餾塔104通過低溫精餾將供應射流進一步分離成富含氧液 體和富含氮蒸氣。富含氧的液體射流30從塔104的下部去除，并且經 過過濾器210，其中它被去除顆粒物質。得到的富含氧的液體射流60 接著輸送到低溫氧泵112，并且略微升高到最終氧輸送壓力以上。高壓 液體射流32供應到主要熱交換器101的冷端，其中它被加熱并且沸騰， 而不凝結高壓供應空氣射流。被加熱、高壓氧蒸氣產品42離開熱交換 器101的熱端。富含氮的蒸氣31離開低壓塔104的上部，供應到熱交 換器108，被加熱而不冷卻液體，并且作為過熱氮蒸氣射流33離開。
射流33進入主要熱交換器101的冷端，其中它被部分加熱，而不 冷卻空氣射流，并且分成兩個射流。不需要完成氮產品需要的此射流 的一部分從主要熱交換器101的中間點去除，并且此射流34被供應到 廢物渦輪113，并且膨脹到較低壓力。和液體渦輪lll一起，廢物渦輪 113用來產生低溫空氣分離設備的制冷。低壓氮射流35離開廢物渦輪
膨脹器113，供應到主要熱交換器101，并且作為被加熱、低壓廢物氮 36離開熱端，并且供應到氮壓縮機114的第一級，并且在這些級的級 間冷卻器115內冷卻。被冷卻的壓縮氮射流38與同樣壓力下的氮射流 39混合，以便形成射流40。氮射流40被供應到氮壓縮機116的其它 級，并且在這些級的級間冷卻器117內冷卻。最后，被冷卻的高壓氮 射流41被輸送到終端用戶。
圖2是過濾器系統210的更加詳細的視圖。現在參考圖2,過濾器 210包括位于過濾器殼體211內的過濾器元件216,殼體具有通過進出 法蘭214密封的蓋帽212。過濾器元件216可由任何適當材料制成，例 如40 x 40網格、100 x 100網格的不銹鋼或蒙乃爾合金。蓋帽212具有 足以延伸到隔離殼體外部的長度。在本發明的延長蓋帽過濾器與低溫 空氣分離設備一起使用的情況下，延長的蓋帽具有通常在33-58英寸 的范圍內的長度。
在蓋帽212的外側端處，蓋帽通過進出法蘭214密封。進出法蘭 214暴露于環境空氣。在過濾器元件216需要維護或更換時，進出法蘭 214被拆卸以便接近過濾器元件216。這可以在不需要進入隔離殼體的 情況下接近過濾器元件216。從成本和操作的角度出發，這還具有多種 優點。不需要受限制的空間入口。不需要吹掃氣體供應裝置與容納延 長的蓋帽過濾器210的隔室的脫離和重新連接。此外，同樣不再需要 容納延長蓋帽過濾器的隔離隔室的隔離和進出蓋的拆卸和重新安裝。
最好是，蓋帽212相對于水平的角度在15-90度的范圍內。這形 成防止低溫流體流出到過濾器的暴露部分上的氣體捕集器。經由蓋帽 的上部泄漏的熱量造成過濾器殼體內的液體的一部分蒸發，在進出法 蘭214和液體表面230之間形成氣袋。這防止過濾器的暴露部分內的 液體蒸發。
圖3是從隔離殼體220外部的視圖，表示過濾器210，其中進出法 蘭214暴露于環境空氣，并且傾斜延長的蓋帽212延伸到隔離殼體外 側。
雖然參考某些優選實施例并結合特定低溫處理系統描述了本發 明，本領域普通技術人員將理解到在權利要求的精神和范圍內具有本 發明的其它實施例以及其它低溫處理系統。
權利要求
1.一種低溫處理系統，包括處理設備和用于將低溫流體輸送到處理設備的導管裝置，所述導管裝置位于隔離殼體內；定位在處理設備的上游的導管裝置上的過濾器，所述過濾器位于過濾器殼體內，過濾器殼體具有蓋帽，蓋帽通過進出法蘭密封；所述蓋帽具有延伸到隔離殼體外側的長度，使得進出法蘭暴露于環境空氣。
2. 如權利要求1所述的低溫處理系統，其特征在于，蓋帽相對于 水平的角度在15-90度的范圍內，以便形成防止低溫流體在過濾器內 蒸發的氣體捕集器。
3. 如權利要求1所述的低溫處理系統 括4氐溫泵。
4. 如權利要求1所述的低溫處理系統 氣分離系統。
5. 如權利要求1所述的低溫處理系統 括熱交換器。
6. 如權利要求1所述的低溫處理系統 括渦輪膨脹器。
7. 如權利要求1所述的低溫處理系統 括液體渦輪。
8. 如權利要求1所述的低溫處理系統，其特征在于，包括HYC0 設備。,其特征在于，處理設備包 ，其特征在于，包括低溫空 ，其特征在于，處理設備包 ,其特征在于，處理設備包 ，其特征在于，處理設備包
全文摘要
一種低溫處理系統，其中固體去除過濾器(210)定位在處理設備的上游的導管內。導管位于隔離殼體內，并且過濾器(216)位于過濾器殼體(211)內，殼體具有通過進出法蘭(214)密封的蓋帽(212)。蓋帽延伸到隔離殼體外側，使得進出法蘭暴露于環境空氣。
文檔編號F25J3/04GK101360964SQ200680051226
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月8日 優先權日2005年11月16日
發明者D·H·邁 申請人:普萊克斯技術有限公司