專利名稱：帶有防火設備的蒸餾塔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶有防火設備的蒸餾塔，尤其涉及具有此種i殳備的空氣蒸背景技術在Ender等人于2003年9月發(fā)表在Chemical Engineering Program (CEP )上的文章"Minimize the Risk of Fire During Column Maintenance"中指出，蒸餾塔中的大部分火災是由于規(guī)整填料(有一定 結構的填料，garnissages structures )尤其是鋁制規(guī)整填料的使用引起的。在空氣分離單元的塔中，碳氫化合物的局部堆積引起帶波紋的鋁的局 部燃燒，從而使塔中的鋁蒸發(fā)器產生熱點。位于蒸發(fā)器上方的鋁制填料可能會被引燃，這被認為是嚴重的狀況。為減小蒸發(fā)器中的火災蔓延至填料的危險性，在實踐中通常在蒸發(fā)器 和填料之間使用雙絕熱壁，在塔的外部加以昂貴的連接管道?；蛘?，塔可在蒸發(fā)器的正上方容納有銅填料模塊，這也是一種昂貴的解決方案。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種蒸餾塔，該蒸憤塔包括i) 用于將至少一種待蒸餾的混合物送入塔中的裝置；ii) 用于從塔中抽取至少一種富含混合物的組分的流體的裝置；iii) 在塔的內部，包括冷凝器-蒸發(fā)器和用于向該冷凝器-蒸發(fā)器輸送待 冷凝的氣體和待蒸發(fā)的液體的裝置，以及用于抽取冷凝的氣體和蒸發(fā)的液 體的裝置；以及 iv)至少一個位于冷凝器-蒸發(fā)器上方的填料模塊；其特征在于，該蒸餾塔包括至少一個置于冷凝器-蒸發(fā)器和填料模塊之 間的防火阻擋件，以及用于使流體在塔中的填料模塊和冷凝器-蒸發(fā)器之間 流動的裝置。根據本發(fā)明的其它方面，該蒸餾塔包括-阻隔塔區(qū)段的第一部分的第一阻擋件和阻隔塔區(qū)段的第二部分的第 二阻擋件，所述第一部分等于該區(qū)段的至少一半，所述第二部分等于該區(qū) 段的至少一半并至多部分地覆蓋該塔區(qū)段的第一部分，該第一阻擋件和第 二阻擋件位于冷凝器-蒸發(fā)器和該冷凝器-蒸發(fā)器上方的第一填料模塊之 間，第一阻擋件在第二阻擋件的下方；-在第二阻擋件上方和第一填料模塊下方包括至少一第三阻擋件，該 第三阻擋件阻隔塔區(qū)段的第二部分，該第二部分等于該區(qū)段的至少一半并 至多部分地覆蓋該塔區(qū)段的第二部分；國該區(qū)段的第二部分覆蓋該區(qū)段的第三部分的10-90。/。；-該區(qū)段的第一部分覆蓋該區(qū)段的第二部分的10-90%;-所迷(或第一)阻擋件和可選地第三阻擋件由與塔同軸并阻隔第一 區(qū)段的圓盤組成，所述第一區(qū)段的半徑等于塔在蒸發(fā)器處的半徑的 50%-100%;-第二阻擋件是環(huán)形阻擋件，其外部半徑基本上等于塔在蒸發(fā)器處的 半徑，內部半徑大于i荅在蒸發(fā)器處的半徑的20%; -所述阻擋件至少部分地由銅或銅合金制成；-至少一個阻擋件、優(yōu)選為最低的并由此最靠近蒸發(fā)器的阻擋件填充 有陶瓷、石英或玻璃珠粒；-至少一個阻擋件是圓形的，并且/或者至少一個阻擋件是環(huán)形的；以及-至少一個阻擋件定中心于塔的垂直軸線上。本發(fā)明還包括具有至少 一個如上所述的塔的空氣蒸餾單元。所述填料優(yōu)選由交叉波紋類型的鋁或銅制成，填料邊纟彖經過或不經過 修正以減小對氣流的阻力。


下面將結合附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明，在附圖中 圖1示出結合有根據本發(fā)明的防火設備的蒸餾塔； 圖2詳細示出根據本發(fā)明的阻擋件中的一個；以及 圖3示出液體下降管。
具體實施方式
空氣分離雙塔的低壓塔l具有由來自中壓塔的氮25加熱的貯槽再沸器 (sumpreboiler) 3。該再沸器用于使塔的P&槽液體蒸發(fā)，該液體為富氧液 體。該再沸器3可以是任何已知的類型，但通常優(yōu)選為浴式蒸發(fā)器類型的 再沸器。向塔中供給回流(包括富液21的流)，并可選地供給氣態(tài)空氣流。 經由至少 一個規(guī)整填料模塊在塔內進行物質和熱量交換。這些填料優(yōu)選由 鋁制成并且為交叉波紋類型，但是，它們可以是適于進行空氣分離的任何 類型，例如由銅制成。最低的模塊5位于富液21的進口的上方。含氧80-99.9 mol。/。的富氧液體流23作為塔底液^皮抽出。在貯槽再沸器3和最低的填料模塊5之間設有防火設備，該防火設備 由三個互相疊置的阻擋件組成。低壓塔1的直徑通常為4.5米。最靠近再沸器3的阻擋件為阻擋件7A，其為支承具有多層陶瓷珠粒的 床層的格柵，所述陶瓷珠粒的優(yōu)點在于完全惰性(既非燃料也非氧化劑)， 并且在蒸發(fā)器火焰穿透格柵時依靠重力朝向火焰流動。這些陶瓷珠粒的尺 寸將不會造成交換器通道被阻塞的危險(例如為12.7 mm)。位于阻擋件7A上方的是用于使液態(tài)氧還原(r&up6rer )的阻擋件7B。 阻擋件7B由一環(huán)形金屬板構成，其外徑大致等于塔的直徑，內徑通常為 1.5 m。阻擋件7B的材料可以是銅或鎳或其合金(銅鎳合金或Monel )， 但也可以是覆有陶瓷或上述金屬的不銹鋼。阻擋件7B通過焊接固定在塔1 的殼體上。阻擋件7B在其內邊緣處包括一翻轉部27以防止液體流至阻擋 件7A上。有8個徑向加強角撐板15從翻轉邊緣27延伸至塔1的殼體。 這些角撐板15使得阻擋件7B更加牢固，并使阻擋件7B與阻擋件7A和 阻擋件7C相連，從而使阻擋件7A和阻擋件7C保持在適當的位置。圍繞 阻擋件7B的周界形成有8個開孔13。通過阻擋件7B的中心落下的液體 流向該阻擋件的外側，并被導入開孔13。用陶資珠粒填充阻擋件7B以減 少存在于阻擋件7B上的液態(tài)氧的質量?？蛇x地，阻擋件7B可以是圓錐形 的，從而可省略翻轉部27。阻擋件7C具有與阻擋件7A相同的形狀、相同的尺寸和相同的材料， 但是，在阻擋件7C的中央處一直徑通常為2.5 m的金屬板防止液體滴落 到阻擋件7A上。阻擋件7C是最后的阻擋件，陶瓷珠粒層的數量可少于阻 擋件7A中的陶瓷珠粒層的數量。應當理解，本發(fā)明適用于任何使用貯槽再沸器且在該再沸器的上方具 有至少一個規(guī)整填料模塊的蒸餾塔。本發(fā)明特別適用于其中貯槽中容納有 液態(tài)氧化劑的塔。由于已經知道只有當燃燒產物的溫度高于1500。C時才能發(fā)生火災蔓 延，因此，阻擋件的數量優(yōu)選限制為3個。在圖2中，用虛線示出位于阻擋件7B下方的阻擋件7A和位于阻擋件 7B上方的阻擋件7C的外邊緣。該自由環(huán)形空間使得可進一步減小工作壓降。圖3所示的液體下降管19使下落到阻擋件7B上的液體流過開孔3。 該下降管19引導液體進入液體浴25。該下降管具有在三個不同部位彎曲 卯°角的彎曲形狀，因此液體沿水平方向離開(該下降管)。按照這種方 式，阻止了火災經由液體下降管的蔓延。所述阻擋件可由銅或鎳或其合金(銅鎳合金或Monef)制成，以確保 安全性最大。另一種方案可以是用銅合金或陶瓷涂覆奧氏體鋼支承件。圖4示出根據本發(fā)明的另一種塔。在該示例中，防火設備由單個阻擋 件組成，該單個阻擋件具有塔的直徑，由通過格柵保持在適當位置的陶資 珠粒形成。也可使用玻璃珠?；蚴⒅榱?。由于這些材料具有很高的熔點(陶瓷珠粒的熔點高于2000'C)，因此，如果(材料)層的數量較多時將 形成防止火災蔓延的屏蔽裝置。形成厚度為幾厘米的屏蔽裝置的珠粒容許通過塔流動的液體和氣體穿 過，但這些珠粒保持惰性。在開始過度加熱的情況下，格柵熔化，從而釋 放珠粒，珠粒落入火中。這些珠粒的尺寸將不會造成交換器通道被阻塞的 危險(例3o為12.7 mm)?？稍谔沾芍榱Ｗ钃跫吞盍夏K之間設置其它系統一一例如布置在兩 個不同高度上的倒瓦形扇面，以在容許氣體通過的同時收集液態(tài)氧。
權利要求
1.一種蒸餾塔，包括i)用于向塔中輸送至少一種待蒸餾的混合物的裝置(21)；ii)用于從塔中抽取至少一種富含混合物的組分的流體的裝置(23)；iii)在塔的內部，包括冷凝器-蒸發(fā)器(3)、用于向該冷凝器-蒸發(fā)器輸送待冷凝的氣體和待蒸發(fā)的液體的裝置(25)以及用于抽取冷凝的氣體和蒸發(fā)的液體的裝置；以及iv)至少一個位于該冷凝器-蒸發(fā)器上方的填料模塊(5)，該蒸餾塔的特征在于，該蒸餾塔包括至少一個置于冷凝器-蒸發(fā)器和填料模塊之間的防火阻擋件(7，7A，7B，7C)，以及用于使流體在塔中的填料模塊和冷凝器-蒸發(fā)器之間流動的裝置。
2. 根據權利要求l所述的蒸餾塔，其特征在于，該蒸餾塔包括阻隔 塔區(qū)段的第一部分的第一阻擋件(7A， 7B)和阻隔塔區(qū)段的第二部分的第 二阻擋件(7B， 7C)，所述第一部分等于該區(qū)段的至少一半，所述第二部 分等于該區(qū)段的至少一半并至多部分地覆蓋該塔區(qū)段的第一部分，該第一 阻擋件和第二阻擋件位于冷凝器-蒸發(fā)器(3)和該冷凝器-蒸發(fā)器上方的第 一填料模塊(5)之間，第一阻擋件在第二阻擋件的下方。
3. 根據權利要求2所述的蒸餾塔，其特征在于，該蒸餾塔在第二阻 擋件(7B)上方和第一填料^=莫塊(5)下方包括至少一第三阻擋件(7C)， 該第三阻擋件(7C)阻隔塔區(qū)段的第二部分，該第二部分等于該區(qū)段的至 少一半并至多部分地覆蓋塔區(qū)段的第二部分。
4. 根據權利要求3所述的蒸餾塔，其特征在于，所述區(qū)段的第二部 分覆蓋該區(qū)段的第三部分的10-90%。
5. 根據權利要求2、 3或4所述的蒸餾塔，其特征在于，所述區(qū)段 的第一部分覆蓋該區(qū)段的第二部分的10-90%。
6. 根據權利要求1至4所述的蒸餾塔，其特征在于，所述(或第一 ) 阻擋件(7A)和可選地第三阻擋件(7C)由與塔同軸并阻隔第一區(qū)段的圓 盤組成，該第一區(qū)段的半徑等于塔在蒸發(fā)器處的半徑的50%-100%。
7. 根據權利要求6所述的蒸餾塔，其特征在于，所述第二阻擋件 (7B)是環(huán)形阻擋件，其外部半徑基本上等于塔在蒸發(fā)器(3)處的半徑， 內部半徑基本上大于塔在該蒸發(fā)器處的半徑的20%。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的蒸餾塔，其特征在于，所述阻 擋件(7， 7A， 7B， 7C)至少部分地由銅或銅合金制成。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的蒸餾塔，其特征在于，至少一 個阻擋件、優(yōu)選地最低的并由此最靠近蒸發(fā)器的阻擋件(7， 7A)填充有 陶瓷、石英或玻璃珠粒。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的蒸餾塔，其特征在于，至少一 個阻擋件(7， 7A， 7C)是圓形的，并且/或者至少一個阻擋件是環(huán)形的。
11. 根據權利要求10所述的蒸餾塔，其特征在于，至少一個阻擋件 (7, 7A， 7B， 7C)定中心于塔的垂直軸線上。
12. 包含至少一個根據權利要求1至11中任一項所述的塔(1)的空 氣蒸餾單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蒸餾塔(1)，包括用于向塔中輸送至少一種待蒸餾的混合物的裝置(21)；用于從塔中抽取至少一種富含混合物的一種組分的流體的裝置(23)；在塔的內部，包括冷凝器-蒸發(fā)器(3)和用于向該冷凝器-蒸發(fā)器輸送待冷凝的氣體和待蒸發(fā)的液體的裝置(25)，以及用于抽取冷凝的氣體和蒸發(fā)的液體的裝置；至少一個位于冷凝器-蒸發(fā)器上方的填料模塊(5)，以及至少一個位于冷凝器-蒸發(fā)器和填料模塊之間的防火阻擋件(7A，7B，7C)。
文檔編號B01D3/32GK101155622SQ200680011599
公開日2008年4月2日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權日2005年4月13日
發(fā)明者E·法諾, J-M·伯恩哈特, M·瓦格納, P·格里格萊托 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司