JPH0730996B2 - 凝縮蒸発器 - Google Patents
凝縮蒸発器Info
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- JPH0730996B2 JPH0730996B2 JP63218166A JP21816688A JPH0730996B2 JP H0730996 B2 JPH0730996 B2 JP H0730996B2 JP 63218166 A JP63218166 A JP 63218166A JP 21816688 A JP21816688 A JP 21816688A JP H0730996 B2 JPH0730996 B2 JP H0730996B2
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- gas
- fluid
- chamber
- evaporator
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
- F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
- F25J5/005—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger in a reboiler-condenser, e.g. within a column
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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- F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
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- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、第一流体室の液媒と第二流体室のガス流体と
を熱交換させ、液媒を蒸発気化させるとともにガス流体
を凝縮液化させる凝縮蒸発器に関し、特に空気液化分離
装置に用いられる凝縮蒸発器であって、第一流体室に導
入する液媒、即ち酸素室に導入する液化酸素を効率良く
沸騰蒸発させるとともに、第二流体室に導入するガス流
体は、即ち窒素室に導入する窒素ガスを効率良く凝縮液
化させるのに適した凝縮蒸発器に関する。
を熱交換させ、液媒を蒸発気化させるとともにガス流体
を凝縮液化させる凝縮蒸発器に関し、特に空気液化分離
装置に用いられる凝縮蒸発器であって、第一流体室に導
入する液媒、即ち酸素室に導入する液化酸素を効率良く
沸騰蒸発させるとともに、第二流体室に導入するガス流
体は、即ち窒素室に導入する窒素ガスを効率良く凝縮液
化させるのに適した凝縮蒸発器に関する。
空気液化分離装置の複精留塔等に用いられている凝縮蒸
発器は、特開昭56−56592号公報等に示されるように、
垂直方向を多数の平行な仕切板により仕切り、第一流体
室である酸素室と第二流体室である窒素室の二室を交互
に隣接して積層した、いわゆるプレートフィン式熱交換
器と呼ばれているものが多く用いられている。
発器は、特開昭56−56592号公報等に示されるように、
垂直方向を多数の平行な仕切板により仕切り、第一流体
室である酸素室と第二流体室である窒素室の二室を交互
に隣接して積層した、いわゆるプレートフィン式熱交換
器と呼ばれているものが多く用いられている。
第５図は従来のプレートフィン式の凝縮蒸発器の酸素室
を示し、第６図は同じく窒素室を示している。尚、以下
の各図において、実線矢印の液は流れ方向を、また鎖線
矢印はガスの流れ方向を示している。
を示し、第６図は同じく窒素室を示している。尚、以下
の各図において、実線矢印の液は流れ方向を、また鎖線
矢印はガスの流れ方向を示している。
上記凝縮蒸発器１の酸素室２は、内部に伝熱板を配設し
て上下方向の蒸発流路３を多数形成するとともに、該蒸
発流路３の上下両端部を開口させて下端部を液化酸素LO
の導入口４とし、上端部を酸素ガスGOと液化酸素LOの混
合流の導出口５としている。この酸素室２は、凝縮蒸発
室１が上部塔６の底部空間に溜まる液化酸素LO中に浸漬
されることにより液化酸素LOで満たされており、酸素室
２内の液化酸素LOは、隣接する窒素室７の窒素ガスGNと
熱交換を行い、その一部が蒸発して酸素ガスGOの気泡と
なり蒸発流路３を上昇する。液化酸素LOは、酸素室２内
の液化酸素LOと蒸発した酸素ガスGOとの気液混相と、酸
素室外の液化酸素LOとの密度差により、凝縮蒸発器１の
内外に循環流を形成している。また液化酸素LO及び酸素
ガスGOの一部は、製品等として外部に導出されている。
て上下方向の蒸発流路３を多数形成するとともに、該蒸
発流路３の上下両端部を開口させて下端部を液化酸素LO
の導入口４とし、上端部を酸素ガスGOと液化酸素LOの混
合流の導出口５としている。この酸素室２は、凝縮蒸発
室１が上部塔６の底部空間に溜まる液化酸素LO中に浸漬
されることにより液化酸素LOで満たされており、酸素室
２内の液化酸素LOは、隣接する窒素室７の窒素ガスGNと
熱交換を行い、その一部が蒸発して酸素ガスGOの気泡と
なり蒸発流路３を上昇する。液化酸素LOは、酸素室２内
の液化酸素LOと蒸発した酸素ガスGOとの気液混相と、酸
素室外の液化酸素LOとの密度差により、凝縮蒸発器１の
内外に循環流を形成している。また液化酸素LO及び酸素
ガスGOの一部は、製品等として外部に導出されている。
一方窒素室７は、四周各端部が密閉された室内に上下方
向の凝縮流路８が多数形成されており、該凝縮流路８の
上下両端部が窒素室７の一側端の上下に設けられたヘッ
ダー9,10及び配管11,12を介して下部塔13と接続されて
いる。この窒素室７は、配管11及び上部のヘッダー９を
介して上部塔13上部の窒素ガスGNを凝縮流路８に下降流
として導入し、凝縮流路８で凝縮した液化窒素LNを下部
のヘッダー10及び配管12から導出している。また窒素ガ
スGNに含まれる非凝縮ガスGXは、下部のヘッダー10の上
部に設けられたパージノズル10aから導出される。
向の凝縮流路８が多数形成されており、該凝縮流路８の
上下両端部が窒素室７の一側端の上下に設けられたヘッ
ダー9,10及び配管11,12を介して下部塔13と接続されて
いる。この窒素室７は、配管11及び上部のヘッダー９を
介して上部塔13上部の窒素ガスGNを凝縮流路８に下降流
として導入し、凝縮流路８で凝縮した液化窒素LNを下部
のヘッダー10及び配管12から導出している。また窒素ガ
スGNに含まれる非凝縮ガスGXは、下部のヘッダー10の上
部に設けられたパージノズル10aから導出される。
しかしながら、従来の凝縮蒸発器１の窒素室７は、その
凝縮流路８が垂直方向に形成されており、窒素ガスGNが
凝縮しながら流下するため、該凝縮流路８の下部では液
化窒素量が増加し、厚い液膜となって伝熱面の表面を覆
うので、これが熱抵抗層となり伝熱性能を低下させてい
た。そのため、酸素室２の蒸発流路３の下部を上昇する
液化酸素LOを、十分に加温することができず、凝縮蒸発
器１の伝熱効率を低下させていた。
凝縮流路８が垂直方向に形成されており、窒素ガスGNが
凝縮しながら流下するため、該凝縮流路８の下部では液
化窒素量が増加し、厚い液膜となって伝熱面の表面を覆
うので、これが熱抵抗層となり伝熱性能を低下させてい
た。そのため、酸素室２の蒸発流路３の下部を上昇する
液化酸素LOを、十分に加温することができず、凝縮蒸発
器１の伝熱効率を低下させていた。
そこで本発明は、窒素室（第二流体室）の窒素ガス（ガ
ス流体）が凝縮した凝縮液による伝熱性能の低下を低減
し、酸素室（第一流体室）側の液化酸素（液媒）を効率
よく加温するこのできる凝縮蒸発器を提供することを目
的とする。
ス流体）が凝縮した凝縮液による伝熱性能の低下を低減
し、酸素室（第一流体室）側の液化酸素（液媒）を効率
よく加温するこのできる凝縮蒸発器を提供することを目
的とする。
上記した目的を達成するために本発明は、多数の垂直な
仕切板により複数の第一流体室と第二流体室とを交互に
形成し、前記第一流体室の液媒と、前記第二流体室のガ
ス流体とで熱交換を行なう凝縮蒸発器において、前記第
二流体室の両側端部の略全面を開口させて、一方の開口
をガス流体を導入するガス導入口とし、他方の開口を凝
縮液を導出する凝縮液導出口とするとともに、該ガス導
入口から凝縮液導出口に向けて水平方向に対して下り勾
配を有する凝縮流路を形成したことを特徴とする凝縮蒸
発器を提供するもので、さらに、前記第二流体室は、両
側端部のガス導入口及び凝縮液導出口をそれぞれ入口及
び出口ヘッダーで覆い圧力的に密閉して両ヘッダーをガ
ス流体及び凝縮液側にそれぞれ接続するとともに、前記
第一流体室の上下両端部を開口させ、凝縮蒸発器自体を
蒸発側の液媒中に浸漬して配置したこと、及び前記第一
流体室は、上下両端部をそれぞれ出口及び入口ヘッダー
で覆い圧力的に密閉して両ヘッダーを蒸発ガス及び液媒
側にそれぞれ接続するとともに、前記第二流体室の両側
端部を開口させ、凝縮蒸発器自体を凝縮側のガス流体雰
囲気中に配置したことを特徴としている。またこのよう
に構成した第二流体室の凝縮液導出口の一部に液切り部
を突設したことも含むものである。
仕切板により複数の第一流体室と第二流体室とを交互に
形成し、前記第一流体室の液媒と、前記第二流体室のガ
ス流体とで熱交換を行なう凝縮蒸発器において、前記第
二流体室の両側端部の略全面を開口させて、一方の開口
をガス流体を導入するガス導入口とし、他方の開口を凝
縮液を導出する凝縮液導出口とするとともに、該ガス導
入口から凝縮液導出口に向けて水平方向に対して下り勾
配を有する凝縮流路を形成したことを特徴とする凝縮蒸
発器を提供するもので、さらに、前記第二流体室は、両
側端部のガス導入口及び凝縮液導出口をそれぞれ入口及
び出口ヘッダーで覆い圧力的に密閉して両ヘッダーをガ
ス流体及び凝縮液側にそれぞれ接続するとともに、前記
第一流体室の上下両端部を開口させ、凝縮蒸発器自体を
蒸発側の液媒中に浸漬して配置したこと、及び前記第一
流体室は、上下両端部をそれぞれ出口及び入口ヘッダー
で覆い圧力的に密閉して両ヘッダーを蒸発ガス及び液媒
側にそれぞれ接続するとともに、前記第二流体室の両側
端部を開口させ、凝縮蒸発器自体を凝縮側のガス流体雰
囲気中に配置したことを特徴としている。またこのよう
に構成した第二流体室の凝縮液導出口の一部に液切り部
を突設したことも含むものである。
上記のごとく、第二流体室の凝縮流路を一側端部のガス
導入口から他側端部の凝縮液導出口に向かう下り勾配に
形成することにより、第二流体室の下部にもガス流体を
略均等に導入できるので、第一流体室下部の液媒を効率
よく加温することができる。特に大型の空気液化分離装
置に用いられる背の高い凝縮蒸発器においては、凝縮流
路を短くできるので、各凝縮流路内の凝縮液の量が少な
くなり、発生する液膜を薄くすることができ、伝熱効率
の向上を図れる。また第二流体室の両側開口にヘッダー
を設けてガス流体側に接続することにより、従来の凝縮
蒸発器と同様に液媒中に浸漬して配置することができ
る。一方第一流体室をヘッダーにより液媒側に接続し、
凝縮蒸発器自体をガス流体雰囲気中に配置することによ
り、凝縮蒸発器を液媒中に浸漬して配置するのに比べて
少ない液媒量で運転することができる。また第二流体室
の凝縮液導出口に液切り部を設けることにより、第二流
体室上部の凝縮流路から流下する凝縮液が下部の凝縮流
路の凝縮液導出口を閉塞するのを防止することができ
る。
導入口から他側端部の凝縮液導出口に向かう下り勾配に
形成することにより、第二流体室の下部にもガス流体を
略均等に導入できるので、第一流体室下部の液媒を効率
よく加温することができる。特に大型の空気液化分離装
置に用いられる背の高い凝縮蒸発器においては、凝縮流
路を短くできるので、各凝縮流路内の凝縮液の量が少な
くなり、発生する液膜を薄くすることができ、伝熱効率
の向上を図れる。また第二流体室の両側開口にヘッダー
を設けてガス流体側に接続することにより、従来の凝縮
蒸発器と同様に液媒中に浸漬して配置することができ
る。一方第一流体室をヘッダーにより液媒側に接続し、
凝縮蒸発器自体をガス流体雰囲気中に配置することによ
り、凝縮蒸発器を液媒中に浸漬して配置するのに比べて
少ない液媒量で運転することができる。また第二流体室
の凝縮液導出口に液切り部を設けることにより、第二流
体室上部の凝縮流路から流下する凝縮液が下部の凝縮流
路の凝縮液導出口を閉塞するのを防止することができ
る。
以下、本発明の凝縮蒸発器を複精留塔に用い、第一流体
室を酸素室、第二流体室を窒素室とし、蒸発する液媒を
酸素、凝縮するガス流体を窒素とした例につき、図面に
基づいてさらに詳細に説明する。尚、前記従来例と同一
要素のものには同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。
室を酸素室、第二流体室を窒素室とし、蒸発する液媒を
酸素、凝縮するガス流体を窒素とした例につき、図面に
基づいてさらに詳細に説明する。尚、前記従来例と同一
要素のものには同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。
まず第１図及び第２図は、凝縮蒸発器を複精留塔の上部
塔底部空間内に配置した一実施例を示すもので、第１図
は窒素室を、第２図は酸素室を示している。
塔底部空間内に配置した一実施例を示すもので、第１図
は窒素室を、第２図は酸素室を示している。
凝縮蒸発器20の窒素室21は、垂直方向の仕切板により仕
切られた各室の上端部及び下端部をそれぞれサイドバー
22,22により閉塞するとともに、両側端部の略全面を開
口させて、一方の開口を窒素ガスGN（ガス流体）のガス
導入口23とし、他方の開口を液化窒素LN（凝縮液）の凝
縮液導出口24としている。窒素室21の内部には、両端を
前記ガス導入口23及び凝縮液導出口24に連通させた多数
の凝縮流路25がコルゲーションフィン等の伝熱板により
形成されている。
切られた各室の上端部及び下端部をそれぞれサイドバー
22,22により閉塞するとともに、両側端部の略全面を開
口させて、一方の開口を窒素ガスGN（ガス流体）のガス
導入口23とし、他方の開口を液化窒素LN（凝縮液）の凝
縮液導出口24としている。窒素室21の内部には、両端を
前記ガス導入口23及び凝縮液導出口24に連通させた多数
の凝縮流路25がコルゲーションフィン等の伝熱板により
形成されている。
この凝縮流路25は、凝縮流路25内で凝縮した液化窒素LN
を凝縮液導出口24から導出流下させるために、ガス導入
口23から凝縮液導出口24に向けて水平方向に対して適宜
な下り勾配が設けられている。また凝縮流路25の凝縮液
導出口24には、上下方向の一部に液切り部26を形成して
いる。この液切り部26は、上方の凝縮流路25の凝縮液導
出口24から流下する液化窒素LNを案内するもので、上方
から流下する液化窒素LNが凝縮液導出口24に沿って流下
し、下方の凝縮流路25の凝縮液導出口24を液膜で塞ぐこ
とを防止している。
を凝縮液導出口24から導出流下させるために、ガス導入
口23から凝縮液導出口24に向けて水平方向に対して適宜
な下り勾配が設けられている。また凝縮流路25の凝縮液
導出口24には、上下方向の一部に液切り部26を形成して
いる。この液切り部26は、上方の凝縮流路25の凝縮液導
出口24から流下する液化窒素LNを案内するもので、上方
から流下する液化窒素LNが凝縮液導出口24に沿って流下
し、下方の凝縮流路25の凝縮液導出口24を液膜で塞ぐこ
とを防止している。
また窒素室21の両側端部には、入口ヘッダー27と出口ヘ
ッダー28とが連設されており、外部と圧力的に密閉され
ている。入口ヘッダー27は、下部塔13に接続されてお
り、下部塔13上部に精留分離された窒素ガスGNを窒素室
21に導入する。一方の出口ヘッダー28は、凝縮した液化
窒素LNを上部塔６及び下部塔13の還流液として、あるい
は製品として導出するための適宜な配管29に接続されて
いる。
ッダー28とが連設されており、外部と圧力的に密閉され
ている。入口ヘッダー27は、下部塔13に接続されてお
り、下部塔13上部に精留分離された窒素ガスGNを窒素室
21に導入する。一方の出口ヘッダー28は、凝縮した液化
窒素LNを上部塔６及び下部塔13の還流液として、あるい
は製品として導出するための適宜な配管29に接続されて
いる。
この窒素室21と仕切板を介して隣接する酸素室２は、前
記第５図に示した従来例と同様に形成されており、上下
端部を開口させて導入口４と導出口５とを形成した室内
に伝熱板を配設して上下方向の蒸発流路３を多数形成し
ている。
記第５図に示した従来例と同様に形成されており、上下
端部を開口させて導入口４と導出口５とを形成した室内
に伝熱板を配設して上下方向の蒸発流路３を多数形成し
ている。
この凝縮蒸発器20に導入される窒素ガスGNは、下部塔13
上部から入口ヘッダー27を経て各凝縮流路25に略均等に
導入される。各凝縮流路25内の窒素ガスGNは、隣接する
酸素室２の液化酸素LOと熱交換を行って凝縮しながら、
凝縮流路25の下り勾配により凝縮液導出口24に向かって
流れ、凝縮液導出口24から流下して出口ヘッダー28から
導出される。この時、窒素ガスGNに含まれる非凝縮ガス
GXは、入口ヘッダー27の上部に設けられたパージノズル
27aから導出される。
上部から入口ヘッダー27を経て各凝縮流路25に略均等に
導入される。各凝縮流路25内の窒素ガスGNは、隣接する
酸素室２の液化酸素LOと熱交換を行って凝縮しながら、
凝縮流路25の下り勾配により凝縮液導出口24に向かって
流れ、凝縮液導出口24から流下して出口ヘッダー28から
導出される。この時、窒素ガスGNに含まれる非凝縮ガス
GXは、入口ヘッダー27の上部に設けられたパージノズル
27aから導出される。
一方、上部塔６から流下した液化酸素LOは、従来と同様
に凝縮蒸発器20の内外を循環しながら、その一部が蒸発
して酸素ガスGOとなる。この酸素ガスGOは、一部が製品
として導出され、残部が上部塔６の上昇ガスとなる。ま
た液化酸素LOの一部は、製品として、あるいは保安液酸
としてその一部が導出されている。
に凝縮蒸発器20の内外を循環しながら、その一部が蒸発
して酸素ガスGOとなる。この酸素ガスGOは、一部が製品
として導出され、残部が上部塔６の上昇ガスとなる。ま
た液化酸素LOの一部は、製品として、あるいは保安液酸
としてその一部が導出されている。
この凝縮蒸発器20は、上記のごとく、窒素ガスGNを窒素
室21の一側端部のガス導入口23から各凝縮流路25に導入
し、他側端部の凝縮液導出口24から導出するので、窒素
室21上下方向の境膜伝熱係数を略同一とすることができ
る。従って、酸素室２下部の液化酸素LOとも十分な熱交
換を行わせることができるので、凝縮蒸発による伝熱性
能を最大限に発揮させることができる。特に大型の背の
高い凝縮蒸発器では、従来に比べて凝縮流路25の長さを
短くすることができるので、各凝縮流路25の凝縮液導出
口24近傍に形成される液膜を薄くすることができ、伝熱
性能の低下を最小限とすることができる。さらに凝縮流
路25の断面積が増大し、ガス導入口23及び凝縮液導出口
24の開口面積も増大するため、凝縮流路25断面積当たり
の凝縮量や流動抵抗が減少し、熱交換効率をさらに向上
させることができる。また凝縮液導出口24の上下方向の
一部に庇状の液切り部26を設けることにより、凝縮した
液化窒素LNの導出も円滑に行うことができる。
室21の一側端部のガス導入口23から各凝縮流路25に導入
し、他側端部の凝縮液導出口24から導出するので、窒素
室21上下方向の境膜伝熱係数を略同一とすることができ
る。従って、酸素室２下部の液化酸素LOとも十分な熱交
換を行わせることができるので、凝縮蒸発による伝熱性
能を最大限に発揮させることができる。特に大型の背の
高い凝縮蒸発器では、従来に比べて凝縮流路25の長さを
短くすることができるので、各凝縮流路25の凝縮液導出
口24近傍に形成される液膜を薄くすることができ、伝熱
性能の低下を最小限とすることができる。さらに凝縮流
路25の断面積が増大し、ガス導入口23及び凝縮液導出口
24の開口面積も増大するため、凝縮流路25断面積当たり
の凝縮量や流動抵抗が減少し、熱交換効率をさらに向上
させることができる。また凝縮液導出口24の上下方向の
一部に庇状の液切り部26を設けることにより、凝縮した
液化窒素LNの導出も円滑に行うことができる。
次に、第３図及び第４図は、本発明の凝縮蒸発器を複精
留塔の下部塔上部空間内に配置した一実施例を示すもの
で、第３図は窒素室を、第４図は酸素室を示している。
留塔の下部塔上部空間内に配置した一実施例を示すもの
で、第３図は窒素室を、第４図は酸素室を示している。
まず上記実施例と同様に形成された窒素室21は、下部塔
13上部空間の窒素ガスGNが窒素室21内に自由に流入し，
流出することができるように、両側端部のガス導入口23
及び凝縮液導出口24を下部塔13の上部空間に略完全に開
放させている。窒素室21内に流入した窒素ガスGNは、上
記実施例と同様にその一部が凝縮流路25で凝縮して液化
窒素LNとなり、凝縮流路25の下り勾配を流下して凝縮液
導出口24から下方に流下する。そして凝縮蒸発器20の下
方には、その上端開口縁30aが凝縮蒸発器20の適宜な位
置にまで達する液化窒素溜30が設けられており、液化窒
素LNは、この液化窒素溜30内に流下して前記実施例と同
様の配管29から導出される。
13上部空間の窒素ガスGNが窒素室21内に自由に流入し，
流出することができるように、両側端部のガス導入口23
及び凝縮液導出口24を下部塔13の上部空間に略完全に開
放させている。窒素室21内に流入した窒素ガスGNは、上
記実施例と同様にその一部が凝縮流路25で凝縮して液化
窒素LNとなり、凝縮流路25の下り勾配を流下して凝縮液
導出口24から下方に流下する。そして凝縮蒸発器20の下
方には、その上端開口縁30aが凝縮蒸発器20の適宜な位
置にまで達する液化窒素溜30が設けられており、液化窒
素LNは、この液化窒素溜30内に流下して前記実施例と同
様の配管29から導出される。
一方酸素室２上下両端部の導出口５及び導入口４には、
それぞれ酸素ヘッダー31,32が設けられており、接続管3
3,34を介して上部塔６底部の液化酸素溜6aに接続されて
いる。上部塔６から液化酸素溜6aに流下した液化酸素LO
は、液化酸素溜6aから流下側の接続管34を流下して酸素
室２下部の酸素ヘッダー32を経て状流路３に流入する。
この液化酸素LOは、前記実施例と同様に蒸発流路３でそ
の一部が蒸発して気液混合流となり、上部の酸素ヘッダ
ー31及び接続管33を経て液化酸素溜6aに上昇する。そし
て酸素ガスGOは、液化酸素LOと分離して上昇し、液化酸
素LOは再び流下側の接続管34から酸素室２に循環する。
それぞれ酸素ヘッダー31,32が設けられており、接続管3
3,34を介して上部塔６底部の液化酸素溜6aに接続されて
いる。上部塔６から液化酸素溜6aに流下した液化酸素LO
は、液化酸素溜6aから流下側の接続管34を流下して酸素
室２下部の酸素ヘッダー32を経て状流路３に流入する。
この液化酸素LOは、前記実施例と同様に蒸発流路３でそ
の一部が蒸発して気液混合流となり、上部の酸素ヘッダ
ー31及び接続管33を経て液化酸素溜6aに上昇する。そし
て酸素ガスGOは、液化酸素LOと分離して上昇し、液化酸
素LOは再び流下側の接続管34から酸素室２に循環する。
本実施例においても、上記実施例と同様に、窒素室21上
下方向の境膜伝熱係数を略同一とすることができるの
で、酸素室２下部の液化酸素LOとも十分な熱交換を行う
ことができ、凝縮蒸発による伝熱性能を最大限に発揮さ
せることができるなどの効果を有する。さらに、本実施
例における凝縮蒸発器20の運転制御は、従来の制御方法
に加えて、液化窒素溜30から導出する液化窒素LN量を制
御して、即ち液化窒素溜30内の液化窒素LNの液面高さを
制御して凝縮蒸発器20の下部が液化窒素LN中に浸漬する
量を制御し、窒素室21内の実質的な窒素ガスGN量を増減
させることによっても行うことができる。これにより、
空気液化分離装置の運転状態に対応した幅広い制御が可
能となる。
下方向の境膜伝熱係数を略同一とすることができるの
で、酸素室２下部の液化酸素LOとも十分な熱交換を行う
ことができ、凝縮蒸発による伝熱性能を最大限に発揮さ
せることができるなどの効果を有する。さらに、本実施
例における凝縮蒸発器20の運転制御は、従来の制御方法
に加えて、液化窒素溜30から導出する液化窒素LN量を制
御して、即ち液化窒素溜30内の液化窒素LNの液面高さを
制御して凝縮蒸発器20の下部が液化窒素LN中に浸漬する
量を制御し、窒素室21内の実質的な窒素ガスGN量を増減
させることによっても行うことができる。これにより、
空気液化分離装置の運転状態に対応した幅広い制御が可
能となる。
また本実施例のごとく、凝縮蒸発器20を下部塔13の上部
空間内、即ち窒素ガスGN雰囲気内に配設し、酸素室２と
上部塔６底部の液化酸素溜6aとを酸素ヘッダー31,32を
介して接続することにより、凝縮蒸発器20を液化酸素LO
中に浸漬して配置するのに比べ、少ない液化酸素量で凝
縮蒸発器20の運転を行うことができる。従って、上部塔
６底部に多量の液化酸素LOを溜める必要が無いため、装
置の起動時間を短縮することができ、また装置停止時の
放出液化酸素量も少なくなるので、動力費や冷媒等の損
失を低減することができ、運転コストを低減することが
できる。さらに、液化酸素量が少ないため、万一の場合
の保安上の問題にも容易に対応することができる。
空間内、即ち窒素ガスGN雰囲気内に配設し、酸素室２と
上部塔６底部の液化酸素溜6aとを酸素ヘッダー31,32を
介して接続することにより、凝縮蒸発器20を液化酸素LO
中に浸漬して配置するのに比べ、少ない液化酸素量で凝
縮蒸発器20の運転を行うことができる。従って、上部塔
６底部に多量の液化酸素LOを溜める必要が無いため、装
置の起動時間を短縮することができ、また装置停止時の
放出液化酸素量も少なくなるので、動力費や冷媒等の損
失を低減することができ、運転コストを低減することが
できる。さらに、液化酸素量が少ないため、万一の場合
の保安上の問題にも容易に対応することができる。
尚、本発明の凝縮蒸発器は、空気液化分離における液化
酸素と窒素ガスとの熱交換による蒸発と凝縮以外の、他
の液媒とガス流体との間の熱交換の場合にも同様の作用
効果を得ることができる。
酸素と窒素ガスとの熱交換による蒸発と凝縮以外の、他
の液媒とガス流体との間の熱交換の場合にも同様の作用
効果を得ることができる。
本発明は、以上説明したように、ガス流体を凝縮させる
凝縮流路を水平に対し下り勾配に形成したから、第二流
体室の下部にもガス流体を均等に導入できるので、第一
流体室下部の液媒を効率よく加温することができる。特
に大型の凝縮蒸発器においては、凝縮流路を大幅に短く
できるので、各凝縮流路内の凝縮液による液膜を薄くす
ることができ、伝熱効率の向上を図れる。また凝縮流路
の断面積が従来に比べて増大するとともに、ガス導入口
及び凝縮液導出口の開口面積も増大するため、蒸発流路
断面積当たりの凝縮量や流動抵抗が減少し、熱交換効率
を向上させることができる。
凝縮流路を水平に対し下り勾配に形成したから、第二流
体室の下部にもガス流体を均等に導入できるので、第一
流体室下部の液媒を効率よく加温することができる。特
に大型の凝縮蒸発器においては、凝縮流路を大幅に短く
できるので、各凝縮流路内の凝縮液による液膜を薄くす
ることができ、伝熱効率の向上を図れる。また凝縮流路
の断面積が従来に比べて増大するとともに、ガス導入口
及び凝縮液導出口の開口面積も増大するため、蒸発流路
断面積当たりの凝縮量や流動抵抗が減少し、熱交換効率
を向上させることができる。
また第二流体室の両側開口にヘッダーを設けてガス流体
側に接続することにより、従来の凝縮蒸発器と同様に液
媒中に浸漬して配置することができる。
側に接続することにより、従来の凝縮蒸発器と同様に液
媒中に浸漬して配置することができる。
一方第一流体室をヘッダーにより液媒側に接続し、凝縮
蒸発器自体をガス流体雰囲気中に配置することにより、
少ない液媒量で運転することができ、装置の起動時間が
短縮する等、動力費の低減、その他の効果を得ることが
できる。
蒸発器自体をガス流体雰囲気中に配置することにより、
少ない液媒量で運転することができ、装置の起動時間が
短縮する等、動力費の低減、その他の効果を得ることが
できる。
また第二流体室の凝縮液導出口に液切り部を設けること
により、第二流体室上部の凝縮流路から流下する凝縮液
が下部の凝縮流路の凝縮液導出口を閉塞するのを防止す
ることができる。
により、第二流体室上部の凝縮流路から流下する凝縮液
が下部の凝縮流路の凝縮液導出口を閉塞するのを防止す
ることができる。
従って、本発明の凝縮蒸発器は、処理量の多い大型の空
気液化分離装置の凝縮蒸発器として特に好適なもので、
装置全体の小型化や運転動力費の低減が図れ、製品の動
力単位を低減させることができる。
気液化分離装置の凝縮蒸発器として特に好適なもので、
装置全体の小型化や運転動力費の低減が図れ、製品の動
力単位を低減させることができる。
第１図及び第２図は凝縮蒸発器を複精留塔の上部塔底部
空間内に配置した一実施例を示すもので、第１図は凝縮
蒸発器の窒素室部分を示す縦断面図、第２図は同じく酸
素室部分を示す縦断面図、第３図及び第４図は凝縮蒸発
器を複精留塔の下部塔上部空間内に配置した一実施例を
示すもので、第３図は凝縮蒸発器の窒素室部分を示す縦
断面図、第４図は同じく酸素室部分を示す縦断面図、第
５図及び第６図は従来の凝縮蒸発器の複精留塔の上部塔
底部空間内に配置した例を示すもので、第５図は凝縮蒸
発器の酸素室部分を示す縦断面図、第６図は同じく窒素
室部分を示す縦断面図である。 ２……酸素室、３……蒸発流路、６……上部塔、13……
下部塔、20……凝縮蒸発器、21……窒素室、22……サイ
ドバー、23……ガス導入口、24……凝縮液導出口、25…
…凝縮流路、26……液切り部、27……入口ヘッダー、28
……出口ヘッダー、30……液化窒素溜、GN……窒素ガ
ス、GO……酸素ガス、LN……液化窒素、LO……液化酸素
空間内に配置した一実施例を示すもので、第１図は凝縮
蒸発器の窒素室部分を示す縦断面図、第２図は同じく酸
素室部分を示す縦断面図、第３図及び第４図は凝縮蒸発
器を複精留塔の下部塔上部空間内に配置した一実施例を
示すもので、第３図は凝縮蒸発器の窒素室部分を示す縦
断面図、第４図は同じく酸素室部分を示す縦断面図、第
５図及び第６図は従来の凝縮蒸発器の複精留塔の上部塔
底部空間内に配置した例を示すもので、第５図は凝縮蒸
発器の酸素室部分を示す縦断面図、第６図は同じく窒素
室部分を示す縦断面図である。 ２……酸素室、３……蒸発流路、６……上部塔、13……
下部塔、20……凝縮蒸発器、21……窒素室、22……サイ
ドバー、23……ガス導入口、24……凝縮液導出口、25…
…凝縮流路、26……液切り部、27……入口ヘッダー、28
……出口ヘッダー、30……液化窒素溜、GN……窒素ガ
ス、GO……酸素ガス、LN……液化窒素、LO……液化酸素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−56592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−130201（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−187085（ＪＰ，Ａ) 特公 昭40−18206（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−37027（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平４−14269（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−68434（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭61−42072（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭63−49676（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭63−47831（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (4)
- 【請求項１】多数の垂直な仕切板により複数の第一流体
室と第二流体室とを交互に形成し、前記第一流体室の液
媒と、前記第二流体室のガス流体とで熱交換を行なう凝
縮蒸発器において、前記第二流体室の両側端部の略全面
を開口させて、一方の開口をガス流体を導入するガス導
入口とし、他方の開口を凝縮液を導出する凝縮液導出口
とするとともに、該ガス導入口から凝縮液導出口に向け
て水平方向に対して下り勾配を有する凝縮流路を形成し
たことを特徴とする凝縮蒸発器。 - 【請求項２】前記第二流体室は、両側端部のガス導入口
及び凝縮液導出口をそれぞれ入口及び出口ヘッダーで覆
い圧力的に密閉して両ヘッダーをガス流体及び凝縮液側
にそれぞれ接続するとともに、前記第一流体室の上下両
端部を開口させ、凝縮蒸発器自体を蒸発側の液媒中に浸
漬して配置したことを特徴とする請求項１記載の凝縮蒸
発器。 - 【請求項３】前記第一流体室は、上下両端部をそれぞれ
出口及び入口ヘッダーで覆い圧力的に密閉して両ヘッダ
ーを蒸発ガス及び液媒側にそれぞれ接続するとともに、
前記第二流体室の両側端部を開口させ、凝縮蒸発器自体
を凝縮側のガス流体雰囲気中に配置したことを特徴とす
る請求項１記載の凝縮蒸発器。 - 【請求項４】前記第二流体室の凝縮流路の凝縮液導出口
の一部に液切り部を突設したことを特徴とする請求項1,
2または３記載の凝縮蒸発器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63218166A JPH0730996B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 凝縮蒸発器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63218166A JPH0730996B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 凝縮蒸発器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0268474A JPH0268474A (ja) | 1990-03-07 |
| JPH0730996B2 true JPH0730996B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=16715664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63218166A Expired - Lifetime JPH0730996B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 凝縮蒸発器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0730996B2 (ja) |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63218166A patent/JPH0730996B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0268474A (ja) | 1990-03-07 |
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