本发明涉及用于液化在低温下液化的气体如氮气、氢气和天然气的液化装置和方法。
背景技术:
1、fr2706025描述了一种通过低温蒸馏分离空气的设备,该设备包括框架,该框架容纳热交换器、过冷器、阀、低温泵、涡轮机以及将它们连接在一起的管道。蒸馏塔放置在该框架之外。
2、由us20220404094得知氮液化装置。
3、bryan trocquet的“marinized liquefaction and gas conditioning forfloating lng(用于浮式lng的海洋化液化和气体调节)”,gastech 2009公开了一种在一端具有热交换器的框架。
技术实现思路
1、本发明的一个目的是减少液化装置的占地面积并有利于任何设备的后期安装,例如框架中的涡轮机,即使后者交付较晚。
2、事实上,涡轮机经常在其他元件到达之后交付,并且希望找到用于以减少数量的必要操作来安装涡轮机的手段,特别是不必在车间中使用起重机,桥式起重机或简易物料升降机可用于设备现场安装。
3、使用用于液化装置的热交换器的支承装置是有利的,该支承装置还充当模块组件的框架。因此,该框架容纳液化装置的其他元件,使组件能够由有资格的工作人员在车间内安装,交换器与框架的其他元件如连接盒、管道、仪表和电气设备之间的连接也是在生产车间完成的。
4、除了减少占地面积之外,将交换器定位于距地面至少4m的高度处可以产生液体,从而形成静水压力,可用于输送气体或减小用于给液体加压的泵的尺寸。
5、根据本发明的一个方面,提供了一种用于在低温下液化的气体的液化装置,其包括具有框架的组件,该框架具有基本上细长的平行六面体形状并且具有与其长度相对应的主轴线以及两个端部,该框架不容纳蒸馏塔,并且在框架内部容纳有:
6、i)在框架的一个端部处的至少一个板翅式换热器,每个板都具有长度和宽度,并且板被布置成其长度平行于框架的轴线,
7、ii)用于将待液化的气体发送到至少一个热交换器的管线,
8、iii)用于从至少一个热交换器去除冷却或液化气体的管线,
9、iv)安装在框架内部的支承件,
10、v)至少一个涡轮机,该涡轮机被紧固到支承件并且被布置成驱动布置在框架外部的压缩机,该涡轮机连接到所述至少一个交换器以发送在至少一个热交换器中冷却或加热的气体以在涡轮机中膨胀和/或将在涡轮机中膨胀的气体从涡轮机发送到所述至少一个热交换器,
11、vi)至少一个冷却器,其连接成冷却在压缩机中压缩的气体,
12、vii)用于将制冷剂输送到冷却器的装置,并且
13、viii)a)涡轮机位于框架的另一端部处并且冷却器位于涡轮机与所述至少一个热交换器之间,或者b)冷却器位于框架的另一端部处并且涡轮机位于冷却器与至少一个热交换器之间,
14、框架定位成其主轴线是竖直的,所述至少一个热交换器位于所述至少一个涡轮机和所述至少一个冷却器、用于将待液化的气体发送到框架中的热交换器的装置以及连接到热交换器以从框架中除去液化气体的装置上方。
15、根据可以以与科学和逻辑兼容的任何方式组合在一起的其他任选方面:
16、框架包括将框架分成至少两个部分的至少一个隔板,该隔板具有垂直于框架的轴线布置的矩形板的形状,如果冷却器位于框架的另一端部处,则该隔板用于支承涡轮机,或者如果涡轮机位于框架的另一端部处,则该隔板用于支承冷却器,涡轮机和冷却器通过隔板彼此分开,
17、框架包括将框架分成至少三个部分的至少两个隔板,所述隔板具有垂直于框架的轴线布置的矩形板的形状,如果冷却器位于框架的另一端部处,则其中一个隔板用于支承涡轮机,或者如果涡轮机位于框架的另一端部处,则其中一个隔板用于支承冷却器,涡轮机和冷却器通过用做支承件的隔板彼此分开,
18、框架包括连接到框架的另一端部以将框架放置在地基上的紧固支脚,
19、框架包括用于将交换器流体连接到压缩机以将在交换器中冷却的气体输送到压缩机的装置,
20、框架包括用于将交换器流体连接到涡轮机以将在涡轮机中膨胀的气体输送到所述至少一个交换器的装置,
21、框架被分成至少三个隔室,每个隔室的尺寸为框架长度的一部分,所述至少一个热交换器位于所述至少三个隔室中的一个隔室中,涡轮机位于所述至少三个隔室中的另一个隔室中,并且所述至少一个冷却器位于所述至少三个隔室中的另一个隔室中,
22、框架包括第四隔室,该第四隔室既不容纳热交换器也不容纳涡轮机,而是容纳热交换器与另一元件之间的连接管线,该另一元件可以是所述至少一个涡轮机,
23、涡轮机位于框架的另一端部处,并经由与容纳冷却器的隔室并排布置的隔室连接到第四隔室,
24、框架的长度为至少10m,冷却器和涡轮机占据框架长度的等于至少4m的一部分,
25、涡轮机被连接成向所述至少一个热交换器提供冷量,
26、框架形成为单一构件,
27、所述至少一个热交换器是绝热/隔热的。
28、根据本发明的另一方面,提供了一种用于在低温下液化气体的方法,该方法使用包括框架的组件,该框架具有基本上细长的平行六面体形状并且具有与其长度相对应的主轴线和两个端部,该框架不容纳蒸馏塔,并且在框架内部容纳有:
29、i)在框架的一个端部处的至少一个板翅式热交换器(e),每个板都具有长度和宽度,并且板被布置成其长度平行于框架的轴线,
30、ii)用于将待液化的气体发送到所述至少一个热交换器的管线(c),
31、iii)用于从所述至少一个热交换器去除冷却或液化气体的管线,
32、iv)安装在框架内部的支承件,
33、v)至少一个涡轮机(m),该涡轮机紧固到支承件并被布置为驱动布置在框架外部的压缩机,该涡轮机连接到所述至少一个交换器以发送在所述至少一个热交换器中冷却或加热的气体以在涡轮机中膨胀和/或将在涡轮机中膨胀的气体从涡轮机发送到所述至少一个热交换器,
34、vi)至少一个冷却器(r),其被连接成冷却在压缩机中压缩的气体,
35、a)涡轮机位于框架的另一端部处,并且冷却器位于涡轮机与所述至少一个热交换器之间,或者b)冷却器位于框架的另一端部处,并且涡轮机位于冷却器与所述至少一个热交换器之间,
36、viii)框架定位成其主轴线是竖直的,所述至少一个热交换器(e)位于所述至少一个涡轮机(m)和所述至少一个冷却器(r)上方,
37、其中,将待液化的气体发送到框架中的热交换器,并从热交换器中除去液化气体,将制冷剂输送到冷却器,并通过使已经在所述至少一个热交换器中冷却或加热的气体在所述至少一个涡轮机内膨胀和/或将在涡轮机中膨胀的气体发送到所述至少一个热交换器,来为液化提供冷量。
38、根据本发明的另一方面,提供了一种包括框架的组件,该框架具有基本上细长的平行六面体形状并具有与其长度相对应的主轴线以及两个端部,该框架不容纳蒸馏塔,并且在框架内部容纳有:
39、i)在框架的一个端部处的至少一个板翅式热交换器,每个板都具有长度和宽度,并且板被布置为其长度平行于框架的轴线,
40、ii)用于将待液化的气体发送到所述至少一个热交换器的管线,
41、iii)用于从所述至少一个热交换器除去冷却或液化气体的管线,
42、iv)安装在框架内部的支承件,
43、v)至少一个涡轮机,该涡轮机被紧固到支承件并且被布置为驱动布置在框架外部的压缩机,该涡轮机连接到所述至少一个交换器以发送在所述至少一个热交换器中冷却或加热的气体以在涡轮机中膨胀和/或将在涡轮机中膨胀的气体从涡轮机输送到所述至少一个热交换器,
44、vi)至少一个冷却器,其被连接成冷却在压缩机中压缩的气体,
45、vii)用于将制冷剂输送至冷却器的装置,并且
46、a)涡轮机位于框架的另一端部处,并且冷却器位于涡轮机与所述至少一个热交换器之间,或者b)冷却器位于框架的另一端部处,并且涡轮机位于冷却器与至少一个热交换器之间,
47、所述至少一个涡轮机和所述至少一个冷却器被支承在框架中,以便如果框架被定位成其主轴线(即其长度)是竖直的则能够运行,所述至少一个热交换器被支承在框架中以便在定位于至少一个涡轮机和至少一个冷却器上方时运行。
48、支承件特别是可以是位于框架的两个端部之间、垂直于框架的长度的平坦表面。
49、支承件可以是框架的隔板。
50、根据本发明的另一方面,提供了一种用于通过低温蒸馏来分离空气的设备,该设备包括塔系统、如上所述的液化装置和用于将富氮气体作为待液化气体从塔系统发送到液化装置的装置,以及可能的用于将在液化装置中液化的气体发送到塔系统的装置。
1.一种用于在低温下液化的气体的液化装置,包括包含框架(o)的组件,所述框架具有基本上细长的平行六面体形状并具有与其长度相对应的主轴线以及两个端部,所述框架不容纳蒸馏塔,并且在所述框架内部容纳有:
2.根据权利要求1所述的液化装置,包括至少一个将所述框架分成至少两个部分(1,2,3,4,5)的隔板,所述隔板具有垂直于所述框架(o)的轴线布置的矩形板的形状,如果冷却器(r)位于所述框架的另一端部处,则所述隔板用于支承所述涡轮机(m),或者如果所述涡轮机位于所述框架的另一端部处,则所述隔板用于支承所述冷却器,所述涡轮机和所述冷却器由所述隔板彼此分开。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的液化装置,包括连接到所述框架(o)的另一端部以将所述框架放置在地基上的紧固支脚(p)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的液化装置,包括用于将所述交换器流体连接到所述压缩机以将在所述交换器中冷却的气体输送到所述压缩机的装置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的液化装置,包括用于将所述交换器流体连接到所述涡轮机以将在所述涡轮机中膨胀的气体输送到所述交换器的装置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的液化装置,其中,所述框架被分成至少三个隔室(1,2,3),每个隔室的尺寸为所述框架的长度的一部分,所述至少一个热交换器(e)位于所述至少三个隔室(1)中的一个隔室中,所述涡轮机(m)位于所述至少三个隔室(3)中的另一个隔室中,并且所述至少一个冷却器(r)位于所述至少三个隔室(1)中的另一个隔室(2)中,容纳所述涡轮机和所述至少一个冷却器的隔室形成比容纳所述热交换器的隔室形成的平行六面体宽的平行六面体。
7.根据权利要求6所述的液化装置,包括第四隔室(4),其既不容纳热交换器也不容纳涡轮机,而是容纳所述至少一个热交换器(e)与另一元件之间的连接管线,所述另一元件可以是所述至少一个涡轮机(m)。
8.根据权利要求7所述的液化装置,其中,所述涡轮机(m)位于所述框架(o)的另一端部处并经由与容纳所述冷却器(r)的隔室(2)并排布置的隔室(5)连接到所述第四隔室(4)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的液化装置,其中,所述框架(o)的长度为至少10m,所述冷却器(r)和所述涡轮机(m)占据所述框架的长度的等于至少4m的一部分。
10.根据前述权利要求中任一项所述的液化装置,其中,所述至少一个热交换器是绝热的。
11.一种用于使用包括框架(o)的组件在低温下液化气体的方法,所述框架具有基本上细长的平行六面体形状并具有与其长度相对应的主轴线以及两个端部,所述框架不容纳蒸馏塔,并且在所述框架内部容纳有:
12.一种组件,包括框架(o),所述框架具有基本上细长的平行六面体形状并具有与其长度相对应的主轴线以及两个端部,所述框架不容纳蒸馏塔,并且在所述框架内部容纳有:
13.一种用于通过低温蒸馏来分离空气的设备,包括塔系统、根据上述权利要求1至10中任一项所述的液化装置和用于将富氮气体作为待液化的气体从所述塔系统发送到所述液化装置的装置(c)。
14.根据权利要求13所述的设备,包括用于将在所述液化装置中液化的气体发送到所述塔系统的装置。