Насосный бак, ректификационная установка и способ низкотемпературной ректификации
Изобретение относится к разделению компонентов газовых смесей. Ректификационная установка (200) содержит ректификационную колонну (201), имеющую верхнюю часть (202), охлаждающее устройство (203) и сепаратор (206) конденсата, имеющий отверстие (207) для удаления жидкости. Верхняя часть (202) колонны соединена при помощи первого канала (203) с указанным охлаждающим устройством (204), а охлаждающее устройство (204) соединено при помощи второго канала (205) с указанным сепаратором (206) конденсата. Установка содержит криогенный насосный бак (100), имеющий внутреннее пространство (103), проходящее между дном (101) бака и верхом (102) бака, зону (104) подачи жидкости, расположенную на первом расстоянии от дна (101) бака в направлении верха (102) бака, и зону (105) удаления жидкости, расположенную на втором расстоянии от дна (101) бака в направлении верха (102) бака. Указанное второе расстояние больше указанного первого расстояния. В зоне (104) подачи жидкости имеется отверстие (106) для подачи жидкости, при этом внутреннее пространство (103) бака в зоне (104) подачи жидкости по меньшей мере частично разделено перегородкой (107), имеющей по меньшей мере одну поверхность. Указанная перегородка расположена таким образом, что по меньшей мере одна из ее поверхностей (108) ориентирована в направлении отверстия (106) для подачи жидкости. Отверстие (106) для подачи жидкости, имеющееся в баке (100), проточно соединено с указанным отверстием (207) для удаления жидкости. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к насосному баку, ректификационной установке с насосным баком и способу низкотемпературной ректификации согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способы низкотемпературной ректификации применяются в ряде различных областей техники. Одним из примеров является обработка смесей из веществ, полученных в результате процессов парового крекинга, как по существу известно из уровня техники и описано, например, в статье «Этилен» в «Энциклопедии Ульмана по промышленной химии».
Если соответствующие смеси веществ содержат метан и, возможно, компоненты, которые закипают при температуре ниже температуры кипения метана, такие как водород и оксид углерода, обработка указанных смесей для осуществления сепарации может включать использование так называемых деметанизаторов, в которых происходит разделение метана и, возможно, более легких из тех компонентов, которые закипают при температуре выше температуры закипания метана, в частности из более тяжелых углеводородов. В свою очередь, соответствующая подаваемая смесь уже может быть получена в результате операции обработки, например, в так называемом деэтанизаторе. В данном конкретном случае подаваемая смесь в качестве более тяжелых углеводородов содержит только углеводороды, имеющие два атома углерода.
В деметанизаторе используется колонна низкотемпературной ректификации, которая выполнена и работает таким образом, что в ее верхней части образуется верховой газ, содержащий в основном или исключительно метан и, возможно, компоненты, закипающие быстрее метана. С другой стороны, в нижней части колонны низкотемпературной ректификации оседает донная жидкость, которая содержит в основном или исключительно компоненты, закипающие при более высокой температуре, чем метан.
Для обеспечения возможности работы такой колонны низкотемпературной ректификации, как правило, необходимо выводить жидкую, богатую метаном флегму в верхней части колонны. Обычно это достигается путем сжижения по меньшей мере фракции верхового газа из колонны низкотемпературной ректификации в верхнем конденсаторе и его перекачивания обратно в указанную колонну с помощью насоса.
Для отделения сжиженной фракции верхового газа используется сепаратор конденсата, который питает насос, предназначенный для обратной перекачки сжиженной фракции верхового газа. В ходе данной операции важно исключить подачу в насос любого значительного количества газа, что в противном случае может привести к повреждению насоса. Также нежелательно, чтобы в насос попадали твердые компоненты, например остаточный диоксид углерода, который содержится в соответствующем верховом газе и может осаждаться из него в виде твердого вещества в процессе сжижения. Таким образом, подача в насос, как правило, выполняется не напрямую из разделительного резервуара, а с помощью промежуточного насосного бака, который также называют «насосной камерой».
Несмотря на то что выше сделана ссылка на процесс парового крекинга и обработку газовой смеси, полученной в результате указанного процесса, данное изобретение аналогичным образом подходит для других процессов, в частности тех, в которых используются упомянутые деметанизаторы, например, также для обработки природного газа. Изобретение может использоваться и быть подходящим при любом осуществлении низкотемпературной ректификации и/или переноса криогенных жидкостей с помощью насосов.
Данное изобретение направлено на решение проблемы, связанной с обеспечением возможности соответствующей подачи криогенной жидкости к насосу предпочтительно без газообразных компонентов и твердых частиц или лишь с очень незначительными фракциями газообразных компонентов и твердых частиц.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В отличие от описанного уровня техники, в данном изобретении предложен криогенный насосный бак, ректификационная установка с криогенным насосным баком и способ низкотемпературной ректификации, признаки которых изложены в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные модификации соответственно изложены в зависимых пунктах формулы изобретения и нижеприведенном описании.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение основано на установлении того факта, что особенно преимущественным является использование криогенного насосного бака, предназначенного для временного хранения криогенной жидкости, подаваемой в насос, и подача указанной жидкости в насос в соответствующем состоянии. Предложен насосный бак, содержащий перегородку в зоне подаче жидкости. Кроме того, насосный бак предпочтительно имеет сужающееся дно, так что твердые частицы, собирающиеся на дне бака, могут быть выведены со дна при помощи средства для выпуска твердых частиц, которое также имеется в баке.
В этой связи в данном изобретении предложен, в частности, криогенный насосный бак, который предназначен для криогенной жидкости, подаваемой в насос, и внутреннее пространство которого проходит между дном бака и верхом бака. Внутреннее пространство бака имеет зону подачи жидкости, расположенную на первом расстоянии от дна бака в направлении верха бака, и зону удаления жидкости, расположенную на втором расстоянии от дна бака в направлении верха бака. При использовании такого насосного бака способом, обычным для данной области техники, дно бака расположено в его самой нижней точке, а верх бака - в самой верхней точке. Как правило, объем бака окружен цилиндрической стенкой, но также могут иметь место и другие геометрические конфигурации.
В частности, геометрическая ось, вокруг которой отцентрированы оболочка бака и, следовательно, внутреннее пространство бака, может проходить между верхом и дном бака. Насосный бак, относящийся к вышеописанному типу, как правило, может представлять собой удлиненное устройство в виде колонны, которое, тем не менее, в отличие от ректификационных или абсорбционных колонн, используется главным образом не для разделения веществ, а для хранения жидкостей.
Указанное первое расстояние, т.е. расстояние между дном бака и зоной подачи жидкости, меньше указанного второго расстояния, т.е. расстояния между дном бака и зоной удаления жидкости. Другими словами, при использовании соответствующего насосного бака способом, обычным для данной области техники, зона удаления жидкости расположена над зоной подачи жидкости.
В данном случае зона подачи жидкости или зона удаления жидкости образована, с одной стороны, как зона, расположенная вокруг отверстия для подачи жидкости или входа канала для подачи жидкости во внутреннее пространство бака, а с другой стороны, как зона, расположенная вокруг отверстия для удаления жидкости или выхода канала для удаления жидкости из внутреннего пространства бака. Зона подачи жидкости является зоной, которая подвергается непосредственному влиянию со стороны подаваемой жидкости, например зоной повышенной турбулентности или течений. То же самое аналогичным образом относится и к зоне удаления жидкости. Между зоной подачи жидкости и зоной удаления жидкости могут быть расположены другие зоны, в частности просто накопительные зоны, а также зоны сбора газа, описанные ниже. Под зоной подачи жидкости находится дно бака, а над зоной удаления жидкости находится еще одна зона внутреннего пространства бака, которая в зависимости от уровня заполнения насосного бака заполнена, например, жидкостью или испаренным газом.
Таким образом, согласно данному изобретению в зоне подачи жидкости выполнено отверстие для подачи жидкости, и пространство бака по меньшей мере частично разделено в указанной зоне перегородкой, расположенной таким образом, что одна из ее поверхностей ориентирована в направлении указанного отверстия. Кроме того, дно бака предпочтительно сужается в направлении от внутреннего пространства бака и содержит средство для выпуска твердых частиц.
Если в данном документе говорится, что «одна из поверхностей перегородки ориентирована в направлении отверстия для подачи жидкости», это означает наличие конфигурации, при которой соответствующая перегородка или ее поверхность, обращенная к отверстию для подачи жидкости, действует в качестве задерживающего устройства или барьера, на который криогенная жидкость, подаваемая через отверстие для подачи жидкости, наталкивается и, таким образом, изменяет направление своего перемещения. Согласно данному изобретению перегородка действует таким образом, что жидкость, подаваемая через отверстие для подачи жидкости, отклоняется частично в направлении вверх и частично в направлении вниз, так что часть этой жидкости проходит за перегородку, протекая под ней, а другая часть проходит над перегородкой во внутреннее пространство бака в направлении его верха. Благодаря этому может быть исключено образование мертвых зон на дне бака. Это является особенно преимущественным, поскольку таким образом может быть сведено к минимуму осаждение диоксида углерода, вызванное испарением метана.
Одним из факторов, которыми могут быть объяснены преимущественные эффекты перегородки согласно изобретению, является то, что проходящая вниз часть потока криогенной жидкости, подаваемой через отверстие для подачи жидкости, приводит к выравниванию концентрации на дне бака. Для этого дно бака предпочтительно не разделено указанной перегородкой. Зона, расположенная над зоной подачи жидкости, также предпочтительно не разделена перегородкой.
Дно бака, которое предпочтительно выполнено сужающимся и, в частности, может быть разъемным образом присоединено к остальной части бака при помощи фланца, сужается, в частности, коническим образом в направлении средства для выпуска твердых частиц. Таким образом, твердые частицы, которые все-таки выпали в осадок, например диоксид углерода, осевший в виде твердого вещества, могут быть выведены из бака. Соответствующий насосный бак может иметь, например, диаметр один метр и высоту семь метров.
Для достижения описанных эффектов особенно предпочтительно, чтобы ось канала подачи жидкости, соединенного с отверстием для подачи жидкости, проходила на конце указанного канала и чтобы перегородка была размещена с обеспечением прохождения ее поверхности, расположенной или ориентированной в направлении отверстия для подачи жидкости, под углом 80°-100° относительно данной оси. Под «осью канала» в данном случае следует понимать не механическую, а геометрическую ось, относительно которой отцентрирован канал, в частности цилиндрический канал. Если ось канала ориентирована под указанным углом, в частности также под углом, составляющим по существу 90°, т.е. под прямыми углами, к поверхности, которая ориентирована в направлении отверстия для подачи жидкости, то поступающая текучая среда сталкивается с перегородкой и направляется от нее в соответствующих пропорциях вверх и вниз. Однако возможны и другие угловые положения, и перегородка не обязательно должна быть образована в виде плоской поверхности, но может также, в частности, содержать конструкции для направления жидкости.
Предпочтительно поперечное сечение внутреннего пространства бака в зоне подачи жидкости разделено перегородкой на две части. Таким образом, согласно обычной для данной области техники конфигурации соответствующего насосного бака, разделение выполнено перпендикулярно или по существу перпендикулярно. Это предпочтительно предполагает образование двух частей, которые являются по существу одинаковыми, т.е. площади поперечного сечения указанных двух частей отличаются друг от друга не более чем на 20%. В частности, две части поперечного сечения являются одинаковыми.
Особенно предпочтительно, если внутреннее пространство бака между зоной подачи жидкости и зоной удаления жидкости имеет зону сбора газа, в которой расположены газосборные тарелки. В данном случае газосборные тарелки содержат газосборные конструкции, ориентированные в направлении дна бака, и к указанным тарелкам соответствующим образом присоединены газовые каналы, проходящие в направлении верха бака. Под «газосборной конструкцией» в данном документе понимается конструкция, которая присоединена к соответствующей газосборной тарелке или образована в ней и обеспечивает удерживание на указанной тарелке пузырьков газа, поднимающихся во внутреннем пространстве бака. Газосборные тарелки могут проходить по существу перпендикулярно боковым стенкам бака. Газосборные тарелки могут проходить по существу параллельно верхней поверхности верха бака.
В самом простом случае газосборные конструкции могут быть выполнены как конструкции в виде колодцев, открытых в направлении дна бака. Например, при использовании неглубокой газосборной тарелки, имеющей выступ, который проходит в направлении дна бака, соответствующая конструкция удерживает поднимающиеся пузырьки газа. Данные пузырьки могут быть собраны в газосборных конструкциях или соответствующей газосборной тарелке и отведены наверх с помощью соответствующего канала. Соответствующие газосборные тарелки также описаны, например, в патентном документе DE 102012014103 А1. Вместо конструкций в виде колодцев соответствующие газосборные тарелки также могут содержать, в частности, реберные конструкции, в которых пузырьки газа собираются и могут впоследствии выводиться по газовым каналам.
Особенно предпочтительным является наличие в соответствующем насосном баке по меньшей мере двух газосборных тарелок, которые расположены в зоне сбора газа, каждая из которых частично перекрывает поперечное сечение внутреннего пространства бака и которые расположены со смещением относительно друг друга. Если смотреть вертикально сверху, в данном случае каждая зона вертикальной проекции внутреннего пространства бака предпочтительно закрыта одной или более газосборными тарелками. Если отсутствует боковое отклонение и пузырьки газа поднимаются по существу перпендикулярно, то указанные пузырьки, поднимающиеся в соответствующем внутреннем пространстве бака, в данном случае неизбежно встречаются с газосборной тарелкой и, таким образом, выводятся по газосборным каналам.
Например, соответствующие газосборные тарелки могут в каждом случае перекрывать около 80% площади поперечного сечения соответствующего насосного бака. В каждой из газосборных тарелок криогенная жидкость, поднимающаяся в насосном баке, отклоняется по существу на 90°. Расстояние между газосборными тарелками в данном случае предпочтительно выбрано таким образом, что в результате низкой боковой скорости вверх могут увлекаться только самые маленькие пузырьки газа, которые уже не представляют вреда для расположенного ниже по потоку насосу. Более крупные пузырьки газа всегда поднимаются по существу перпендикулярно направлению потока жидкости, захватываются газосборными тарелками и выводятся с помощью имеющихся газовых каналов за пределы средства для выпуска жидкости, т.е. отверстия для удаления жидкости, расположенного в зоне удаления жидкости. Таким образом, «последняя» газосборная тарелка, расположенная под отверстием для удаления жидкости, может, в частности, иметь газовый канал, который оканчивается над указанным отверстием или его входом во внутреннее пространство бака.
Как указано выше, в зоне удаления жидкости предпочтительно образовано отверстие для удаления жидкости, которое, в частности, может содержать гаситель вихрей и может, таким образом, выводить жидкость из внутреннего пространства бака. Наличие гасителя вихрей является особенно предпочтительным в рамках объема данного изобретения для того, чтобы, с одной стороны, исключить отклонение пузырьков газа вследствие турбулентности, а с другой стороны, предотвратить дополнительное выделение газа.
Данное изобретения также относится к ректификационной установке, содержащей ректификационную колонну, верхняя часть которой при помощи первого канала соединена с охлаждающим устройством, а указанное устройство при помощи второго канала соединено с сепаратором конденсата, имеющим отверстие для удаления жидкости. В этом отношении соответствующая ректификационная установка сходна с известными ректификационными установками, содержащими так называемые верхние конденсаторы или верхние конденсационные устройства. Соответствующее охлаждающее устройство, как правило, охлаждается с использованием охладителя, выбранного в соответствии с составом и давлением верхового газа, выводимого из верхней части колонны. В случае конденсации метана соответствующим охладителем является, в частности, расширенный в турбодетандере метан, с помощью которого может быть осуществлена частичная конденсация соответствующего верхового газа. В частности, охлаждающее устройство может представлять собой теплообменник или другие известные охлаждающие устройства. Если в данном документе сказано, что сепаратор конденсата имеет отверстие для удаления жидкости, это не исключает возможности наличия других отверстий для удаления жидкости, которые могут быть выполнены, в частности, для удаления фракции верхового конденсата, которая не используется в качестве флегмы, возвращаемой в ректификационную колонну, или для удаления фракции верхового газа, которая остается газообразной.
Предложенная ректификационная установка отличается наличием насосного бака, который описан выше, при этом отверстие для подачи жидкости, имеющееся в указанном баке, соединено с отверстием для удаления жидкости, выполненным в сепараторе конденсата. В том, что касается особенностей и преимуществ соответствующего насосного бака, преимущества которого также относятся к ректификационной установке согласно изобретению, сделана прямая ссылка на вышеприведенные пояснения.
Предпочтительно насос, используемый в соответствующей ректификационной установке, предназначен для возврата криогенной жидкости из зоны удаления жидкости в насосном баке в верхнюю часть ректификационной колонны. Соответствующий насосный бак в такой ректификационной установке может содержать, в частности, средство для выпуска газа, которое соединено со средством для впуска газа, имеющимся в сепараторе конденсата. Таким образом, выпаренные фракции соответствующей криогенной жидкости могут быть возвращены обратно в сепаратор конденсата и, соответственно, выведены оттуда, например, в газообразном виде.
Данное изобретение также относится к способу низкотемпературной ректификации, отличающемуся тем, что в нем используют насосный бак, описанный выше, или ректификационную установку, описанную выше. Вышеприведенные пояснения преимуществ также соответствующим образом применимы к указанному способу.
Предпочтительно в таком способе криогенную жидкость подают в насосный бак с помощью отверстия для подачи жидкости, при этом криогенная жидкость содержит метан и частично испаряется в насосном баке, а одно или более твердых веществ из криогенной жидкости осаждаются и, соответственно, выводятся со дна бака при помощи средства для выпуска твердых частиц. Как указано выше, соответствующий насосный бак подходит, в частности, для использования в ректификационной установке и, следовательно, также в соответствующем способе, в котором используют так называемый деметанизатор.
Криогенная жидкость предпочтительно имеет температуру от -90° до -110°, а насосный бак работает при уровне давления, составляющем от 19 до 25 бар (абс.) (от 1,9 до 2,5 МПа).
Ниже приведено более подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены варианты выполнения данного изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 изображает схематический вид ректификационной установки согласно одному варианту выполнения изобретения.
Фиг. 2 изображает схематический вид насосного бака согласно одному варианту выполнения изобретения.
Фиг. 3 изображает схематический вид частей ректификационной установки согласно одному варианту выполнения изобретения.
Фиг. 4А-С изображают фрагменты насосного бака согласно одному варианту выполнения изобретения.
На чертежах соответствующие элементы обозначены одинаковыми номерами позиций, и для ясности их повторное описание не приводится.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 изображен схематический вид ректификационной установки, выполненной согласно особенно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения и обозначенной в целом номером 200 позиции.
Ректификационная установка 200 содержит ректификационную колонну 201, показанную в очень упрощенном виде. Как изложено выше, указанная колонна предназначена для отделения метана или газовой смеси, содержащей метан, от вводимой смеси. Для этого ректификационная колонна 201 содержит расположенный вверху конденсатор по существу известного типа, который обозначен в целом номером 210 позиции.
В конденсаторе 210 верхняя часть ректификационной колонны 201, обозначенная номером 202 позиции, соединена при помощи канала 203, который выше также назван «первым каналом», с соответствующим охлаждающим устройством 204. В частности, охлаждающее устройство 204 может содержать один или более теплообменников, которые работают с использованием соответствующего охладителя, например расширенного метана. Ректификационная колонна 201 может содержать расположенный внизу испаритель 220, который может быть выполнен известным образом и потому для ясности подробно не описан.
В охлаждающем устройстве 204 или ниже по потоку от него образуется двухфазовая смесь, которая проходит из ректификационной колонны 201 через первый канал 203 и подается в сепаратор 206 конденсата по каналу 205, также названному выше «вторым каналом». В сепараторе 206 происходит отделение конденсата, который может быть выведен из указанного сепаратора с помощью отверстия 207 для удаления жидкости.
В частности, целью отделения конденсата является получение жидкой флегмы, которая может быть возвращена с помощью насоса 208 в верхнюю часть 202 колонны 201. Однако, как изложено выше, в данном случае может возникнуть ситуация, при которой происходит выделение газа из соответствующего конденсата и/или осаждение твердых частиц. Для предотвращения этого используется насосный бак 100, показанный в очень упрощенном виде и обозначенный в целом номером 100 позиции. Бак 100, который может использоваться согласно одному варианту выполнения изобретения, описан ниже более подробно со ссылкой на фиг.2.
По меньшей мере часть конденсата из сепаратора 206 в данном случае подается в бак 100 через отверстие 106 для подачи жидкости, которое также показано более подробно на фиг. 2. В частности, из сепаратора 206 по соответствующим каналам могут быть удалены один или более дополнительных потоков жидкости или газа, что не показано подробно в данном документе. Фракция конденсата, испарившаяся в баке 100, может быть возвращена с помощью средства 116 для выпуска газа в сепаратор 206 через средство 209 для впуска газа. Осаждающиеся твердые частицы могут быть выведены из бака 100 с помощью средства 109 для выпуска твердых частиц. Таким образом, может быть обеспечена подача в насос только криогенной жидкости, без газообразных и твердых фракций. Данная подача осуществляется через отверстие 114 для удаления жидкости.
Как указано выше, соответствующий насосный бак согласно одному варианту выполнения изобретения схематически изображен более подробно на фиг. 2 и обозначен в целом номером 100 позиции.
Бак 100 имеет внутреннее пространство 103, проходящее между его дном 101 и верхом 102. В частности, как показано пунктирной линией, дно 101 бака при помощи соответствующего фланца может быть разъемным образом соединено с оболочкой, которая ограничивает внутреннее пространства бака и отдельно не обозначена. Внутреннее пространство бака имеет зону 104 подачи жидкости, расположенную на первом расстоянии от дна 101 бака в направлении верха 102 бака, и зону 105 удаления жидкости, расположенную на втором расстоянии от дна бака в направлении верха бака. В данном случае второе расстояние больше первого расстояния, т.е. зона 105 удаления жидкости расположена над зоной 104 подачи жидкости во время работы бака 100. В зоне 104 подачи жидкости расположено отверстие 106 для подачи жидкости, упомянутое выше со ссылкой на фиг. 1.
В зоне 104 подачи жидкости внутреннее пространство 103 бака по меньшей мере частично разделено с помощью перегородки 107, которая расположена таким образом, что одна из ее поверхностей, обозначенная номером 108 позиции, ориентирована в направлении отверстия 106 для подачи жидкости. Кроме того, в приведенном примере дно 101 бака сужается в направлении от внутреннего пространства 103 и содержит средство 109 для выпуска твердых частиц, также упомянутое выше и показанное на фиг. 1.
Как проиллюстрировано в виде потока жидкости, показанного пунктиром, жидкость, подаваемая через отверстие 106, задерживается поверхностью 108 перегородки 107, которая ориентирована в направлении отверстия 106. Часть жидкости проходит под перегородкой 108 назад в направлении дна 101 бака и оттуда - в его внутреннее пространство 103. Другая часть проходит непосредственно в направлении верха бака во внутреннее пространство 103. Таким образом, как указано выше, может быть исключено образование мертвых объемов на дне 101 бака. Как указано выше, отсутствие соответствующих мертвых объемов или мертвых зон является предпочтительным, в частности, поскольку при этом может быть уменьшено осаждение диоксида углерода, вызванное испарением метана. Тем не менее, осадок диоксида углерода в твердом состоянии собирается на дне 101 бака, которое, в частности, выполнено коническим, и может быть выведен оттуда с помощью средства 109 для выпуска твердых частиц. Очевидно, что дно бака по меньшей мере частично не разделено перегородкой 107.
Кроме того, как указано выше, с отверстием 106 соединен канал подачи жидкости, ось которого показана на чертеже пунктирной линией. Как отмечено выше, выражение «ось канала» в данном случае следует понимать в геометрическом, а не механическом смысле. Ось канала проходит, в частности, через центр поперечного сечения канала, которое обычно имеет круглую форму. В данном случае перегородка 107 ориентирована, в частности, перпендикулярно оси канала подачи жидкости или его части, которая открыта в насосный бак, т.е. поверхность 108 перегородки 107, ориентированная в направлении отверстия 106, расположена, в частности, под углом от 80° до 100°, в частности перпендикулярно оси канала. Другими словами, поверхность 108 перегородки 107 обращена к отверстию 106 для подачи жидкости. Как указано выше, перегородка 107 расположена, в частности, по центру во внутреннем пространстве бака в зоне подачи жидкости, т.е. внутреннее пространство бака, которое имеет определенное поперечное сечение в зоне жидкости, например круглое поперечное сечение, разделено на две половины, площадь которых предпочтительно является одинаковой, но в частности отличается не более чем на 20%.
В баке 100 или его внутреннем пространстве 103, между зоной 104 подачи жидкости и зоной 105 удаления жидкости образована зона 110 сбора газа, которая предназначена, в частности, для обеспечения возможности удаления жидкости, не содержащей газа, из зоны удаления жидкости. Для этого во внутреннем пространстве 103 бака имеются газосборные тарелки 111, расположенные в зоне 110 сбора газа. Указанные газосборные тарелки соответствующим образом снабжены газосборными конструкциями 112, которые ориентированы в направлении дна 101 бака. Газосборные тарелки 111 также имеют соответствующие газовые каналы 113, проходящие в направлении верха бака. В изображенном примере газосборные конструкции 112, присоединенные к тарелкам 111, имеют вид выступающих элементов, в результате чего газосборные тарелки вместе с указанными конструкциями выполнены в виде колодцев, открытых в направлении дна 101 бака.
Пузырьки газа, поднимающиеся в жидкости во внутреннем пространстве 103 бака, собираются в указанных колодцах и в каждом случае могут быть перенесены вверх с помощью каналов 113. Как подробно объяснено ниже, расположение газосборных тарелок 111 с конструкциями 112 и каналами 113 в данном случае, в частности, таково, что соответствующие пузырьки газа могут быть проведены через зону 105 удаления жидкости без их выведения через отверстие 114 для удаления жидкости и без повреждения, таким образом, насоса 218.
Указанное отверстие 114, на входе которого, в частности, может быть расположен гаситель 115 вихрей, открыто в зону 105 удаления жидкости.
Как показано разными уровнями L1-L5 жидкости, жидкость может находиться на разной высоте во внутреннем пространстве бака. Данные уровни зависят от соответствующего уровня заполнения в сепараторе 206 конденсата. Минимальный уровень заполнения обозначен как L1, а максимальный - как L5. Газовые каналы газосборных тарелок в данном случае открыты в местоположение над зоной 105 удаления жидкости, которая находится ниже минимального уровня L1 жидкости, и ниже или выше соответствующих уровней жидкости. Газ может быть удален из газового пространства над уровнями L1-L5 жидкости с помощью указанного средства 116 для выпуска газа.
На фиг. 3 еще раз изображены вышеописанные уровни жидкости. На фиг. 3 показан частичный вид фиг. 1, и вышеприведенные пояснения соответствующим образом относятся к данному чертежу.
На фиг. 4А-4С изображены внутренние элементы колонны, показанные на фиг.2, в виде поперечных сечений, выполненных в зоне 104 подачи жидкости (фиг. 4А) и зоне 110 сбора газа (фиг. 4 В и 4С).
Как видно из фиг. 4А, поперечное сечение внутреннего пространства 103 бака в зоне 104 подачи жидкости является по существу круглым. В данном случае внутреннее пространство разделено на две половины перегородкой 107, которая расположена таким образом, что ее поверхность 108, ориентированная в направлении отверстия 106 для подачи жидкости, проходит перпендикулярно оси указанного отверстия 106. Несмотря на то что в приведенном примере показано круглое поперечное сечение внутреннего пространства 103 бака, очевидно, что данное поперечное сечение также может иметь форму, отличную от круглой, в рамках заявленного объема. Разумеется, то же самое соответствующим образом применимо и к ориентации перегородки 107.
На фиг. 4В и 4С в каждом случае показанные поперечные сечения выполнены в зоне 110 сбора газа соответственно над газосборной тарелкой 111. Как можно видеть, при этом газосборные тарелки 111 перекрывают поперечное сечение бака в каждом случае более чем на половину, причем тарелки 111 расположены в разных положениях, смещенных относительно друг друга. Таким образом, обеспечена возможность сбора поднимающихся пузырьков газа и их проведения за пределы зоны 105 удаления жидкости с помощью соответствующих газовых каналов 113 по всему поперечному сечению насосного бака 111.
1. Ректификационная установка (200), содержащая ректификационную колонну (201), имеющую верхнюю часть (202), охлаждающее устройство (203) и сепаратор (206) конденсата, имеющий отверстие (207) для удаления жидкости,
причем верхняя часть (202) колонны соединена при помощи первого канала (203) с указанным охлаждающим устройством (204), а охлаждающее устройство (204) соединено при помощи второго канала (205) с указанным сепаратором (206) конденсата,
при этом установка содержит криогенный насосный бак (100), имеющий внутреннее пространство (103), проходящее между дном (101) бака и верхом (102) бака, зону (104) подачи жидкости, расположенную на первом расстоянии от дна (101) бака в направлении верха (102) бака, и зону (105) удаления жидкости, расположенную на втором расстоянии от дна (101) бака в направлении верха (102) бака, при этом указанное второе расстояние больше указанного первого расстояния, причем в зоне (104) подачи жидкости имеется отверстие (106) для подачи жидкости, при этом внутреннее пространство (103) бака в зоне (104) подачи жидкости по меньшей мере частично разделено перегородкой (107), имеющей по меньшей мере одну поверхность, причем указанная перегородка расположена таким образом, что указанная по меньшей мере одна из ее поверхностей (108) ориентирована в направлении отверстия (106) для подачи жидкости,
причем отверстие (106) для подачи жидкости, имеющееся в баке (100), проточно соединено с указанным отверстием (207) для удаления жидкости.
2. Ректификационная установка (200) по п. 1, содержащая насос (208), предназначенный для возврата криогенной жидкости из зоны (105) удаления жидкости в насосном баке (100) в верхнюю часть (202) ректификационной колонны (201).
3. Ректификационная установка (200) по п. 1 или 2, в которой насосный бак (100) содержит средство (116) для выпуска газа, соединенное со средством (209) для впуска газа, имеющимся в сепараторе (206) конденсата.
4. Способ низкотемпературной ректификации, включающий использование ректификационной установки (200) по любому из пп. 1-3.
5. Способ по п. 4, в котором подают криогенную жидкость, находящуюся при температуре от -90° до -110°, и обеспечивают работу насосного бака (100) при уровне давления, составляющем от 19 до 25 бар (абс.) (от 1,9 до 2,5 МПа).
