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CN111981249A - 容纳打算在0℃以下的温度下操作的设备的绝热的封壳 - Google Patents

容纳打算在0℃以下的温度下操作的设备的绝热的封壳 Download PDF

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CN111981249A
CN111981249A CN202010435448.1A CN202010435448A CN111981249A CN 111981249 A CN111981249 A CN 111981249A CN 202010435448 A CN202010435448 A CN 202010435448A CN 111981249 A CN111981249 A CN 111981249A
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B·达维迪安
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

本发明涉及一种绝热的封壳(CB1)，其具有至少一个平坦的表面，在该封壳中容纳打算在0℃以下的温度下操作的至少一件设备，该封壳的内部空间打算处于大气压力以下的压力下并且填充绝热件，并且所述绝热件由大量由绝热材料制成的球形珠体构成。本发明还涉及一种用于填充上述的封壳的方法以及一种通过蒸馏和/或洗涤而在0℃以下的温度下进行的分离方法。

Description

容纳打算在0℃以下的温度下操作的设备的绝热的封壳
技术领域
本发明涉及一种容纳打算在0℃以下的温度下操作或甚至在深冷温度/低温下操作的设备的绝热的封壳。
背景技术
这样的封壳用于对低温蒸馏塔进行绝热。通常，该封壳填充有珍珠岩，但为了改善绝热效果，已知实践是向填充有珍珠岩的封壳施加真空，以便改善绝热效果。真空包装的珍珠岩是在低温储存设施中或在低温气体分离单元的冷箱中使用的常规高性能绝热体。
呈大致圆柱形或球形的储存设施的外壳或冷箱的外壳的尺寸被机械地设定成耐受作为背压的真空，从而需要昂贵且笨重的厚壁。
封壳的不带边缘也不带角部的形状取决于对改善对外压的耐受力的需求。如在FR2695714中所述，按照定义，真空绝热的蒸馏塔被放置在圆柱形封壳中。圆柱形封壳一般地具有半球形或半椭圆形的端部。
目前，在绝热体不是处于真空下时通常使用的平行六面体形状提供大量优点，特别是在容器被用于运输时或者在设备(典型地钎焊铝板型的换热器)呈平行六面体形状时，更容易将其保持就位，以方便运输并获得更好的填充水平。
当对平行六面体形状的封壳施加真空时，形成封壳的壁在壁较薄时不能机械地耐受真空。
此外，当使用粉末形式的珍珠岩时，不利的是，当施加真空时珍珠岩沉降。通常用于绝热的封壳的膨胀珍珠岩具有不均匀的形状并且可能在经受过高压力时破裂。
根据现有技术，圆柱形或球形外壳的尺寸被设定成能机械地耐受真空(即耐受施加至其外表面的1bara的大气压力)：由于背压而需要相当大的壁厚，往往还要结合使用加强箍。经由封壳中的孔口实现填充，之后施加真空，而后通过经由孔口引入珍珠岩而破坏真空。因此，进行“施加真空/利用添加珍珠岩而破坏真空”的多次循环，直至珍珠岩被适当地下沉且外壳被适当地填充。最后再施加真空，典型地约10-1至10-3(毫巴)mbara，以确保低温储存设施或冷箱的高性能的绝热。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种绝热封壳，其具有至少一个平坦的表面，优选所有的表面均是平坦的，该绝热的封壳中容纳打算在0℃以下操作或甚至在低温/深冷温度下操作的至少一件设备，该封壳的内部空间打算处于大气压力以下的压力下并且填充有优选完全充满绝热件并且绝热件的至少四分之三的体积由大量/多个球形珠体构成，球形珠体由绝热材料制成并且可能是中空的，具有最大1mm的直径并且其抗压强度使得当由这些珠体构成的实体经受0.1MPa的压力时由这些珠体形成的实体的体积将减小至多10％，或甚至5％，优选至多1％。
根据其他可选方面：
如果绝热件的抗压强度使得当封壳被抽真空至10-1mbara以下的压力时该绝缘件的体积将减少超过10％或甚至5％或者在适当时超过1％，则所述封壳的壁的厚度不足以耐受真空。
该封壳呈平行六面体形状。
所述珠体由玻璃和/或珍珠岩和/或蛭石制成。
所述封壳最小体积为12m3。
该封壳由容器组成，该容器是标准化尺寸的平行六面体金属箱，其被设计用于输送货物，其至少在一个角部处配备有抓持部件，从而允许该容器被扎牢/捆紧和被转运。
该设备包括或者是至少一个换热器和/或至少一个储存设施和/或至少一个相分离器和/或打算执行热交换和/或材料交换的至少一个塔。
该设备是塔或换热器，该设备呈平行六面体形状。
本发明的另一方面提供一种用于填充上述封壳的方法，其中，至少一件设备放置在该封壳中，该封壳填充有大量珠体，该封壳被封闭并且至少部分抽真空，优选地在一个单独的抽真空步骤中进行所述至少部分抽真空。
优选地，经由开口向该封壳中填充珠体，该开口通过移除形成该封壳的壁的一部分的或构成该封壳的壁的板状金属面板而形成。
本发明的另一方面提供一种利用蒸馏和/或洗涤而在0℃以下的温度下进行的分离方法，利用容纳至少一件设备的平行六面体形状的绝热封壳，该封壳的内部空间打算处于大气压力以下的压力下并且填充有绝热件，所述绝热件的至少四分之三的体积由大量球形珠体构成，所述珠体由绝热材料制成并且可能为中空的，具有至多1mm的直径并具有抗压强度，该抗压强度使得在由所述大量珠体构成的实体经受0.1MPa的压力时，由该大量珠体形成的实体的体积减小至多10％，或甚至5％，优选减少至多1％，其中，执行所述分离的设备在0℃以下的温度下，或甚至在深冷温度/低温下并且在优选高于大气压力的压力下操作，并且填充有绝热件的空间被抽真空至大气压力以下的压力，优选10-1mbara以下的压力。
在由该大量珠体构成的实体经受0.1MPa的压力时，由该大量珠体形成的实体的体积将减小至多10％，或甚至5％，优选减小至多1％；意思就是，对于已经处于大气压力下的大量珠体而言，如果它们经受0.1MPa的额外的压力，则观察到的体积的减小将至多是所声称的那样。
除此之外，本发明提供的优点是减少安装绝热封壳的时间和成本、减小封壳的质量以及避免封壳变形的问题。
本发明包括平行六面体形状的封壳，该封壳的绝热件能够在经受真空时耐受大气压力。制造方法包括为外壳完全填充呈球形或近似球形的珠体形式的粉状材料，尤其是利用重力进行填充。该外壳之后被抽真空。
由于呈球形珠体形式的材料仅略微被压缩，该材料能耐受与真空相关联的机械力，同时能在外壳的壁不发生变形的情况下压靠/挤压外壳内的内部设备(内部储存设施、蒸馏塔、换热器、管道、分离器容器、阀等)；以此方式，避免了外壳的变形。该外壳因此可被简化为简单地密封/不透流体地密封包含粉状材料的“外皮”，以在施加真空之前控制绝热距离。
不透流体的外壳的尺寸不被设定为机械地耐受真空(即耐受施加至外表面的1bar的大气压力)。由于使用的不可被压缩或可仅略微压缩的粉状材料(即其机械抗压强度高于待被传递的机械力)，所述压力将穿过该绝热件，该粉状材料典型地为玻璃珠体(例如来自
Figure BDA0002502088510000041
的产品K1)或珍珠岩或蛭石。
所用的珠体的直径小于1mm，或者优选小于800微米或小于600微米，或甚至小于500微米或小于120微米。所用的珠体优选具有大于10微米的直径，或甚至大于100微米的直径。这些珠体可以是中空的。
该封壳通过经由开口倾倒珠体而被填充，可能的是，该封壳是放倒的或直立的。该开口可以通过移除形成为封壳的壁的一部分的或构成该封壳的壁的板状金属面板而形成，形成有该开口的封壳的壁例如是顶部。或者，开口可形成在封壳的外壳中，以允许珠体在其内安装。
外壳基本上是在重力的作用下完全填充珠体。振动或例如使用锤子或棒轻敲壁也可用来帮助珠体流入外壳的所有区域中，即包括不易接近的或“隐蔽的”区域，如支承件或管道的下方，并且限制堆积效应。外壳可通过将其置于不同的位置处而“倾斜”，以使得所有“空”体积均在重力作用下被正确地填充。
厚度薄的外壳可具有一定的刚度，以在填充粉状绝热材料期间维持受控的几何外观，从而确保绝热件相对于内部设备的正确的距离。还可行的是，提供局部支承件或间隔件，以在填充期间在尺寸上包含材料。
一旦该封壳被充满，便关闭该封壳。这可通过将之前提到的被移除的板状金属面板放回来实现。或者，可以是被简单焊接的板状金属面板的罩盖(典型地平坦的罩盖)可以以流体密封的形式被附接在开口的顶部。该板状金属面板或罩盖优选地不能耐受真空(即1bara的大气压力)并且因此将需要靠在珠体上以避免在封壳抽真空期间的任何不可接受的变形，该板状金属面板或罩盖因此形成为外壳的一部分。或者，经由填充孔口执行填充，该填充孔口之后通过堵塞法兰封闭。
一旦封壳被封闭，便可执行施加最终真空典型地约10-1至10-3mbara的真空的单个操作，以确保低温储存设施或冷箱的高性能的绝热，而无需加满绝热产品并且无需害怕厚度薄的壁的变形，压力被绝热件吸收，同时压向外壳内部的内部设备(内部储存设施、蒸馏塔、换热器、管道、分离器容器、阀等)。
填充封壳的球形珠体的聚集体具有抗压强度，该抗压强度使得在珠体经受0.1MPa的压力，即典型地在封壳被抽真空至10-1mbara以下的压力时经历的压力，并且假设外壳未贡献机械强度的情况下，该聚集体的体积减少至多10％，或甚至5％，优选减少至多1％。
为所有应用，存在针对外壳的材料节省(厚度较薄)并且节省了抽真空操作，仅具有一个抽真空的步骤。
对于在至少一个0℃以下的温度下或甚至在低温/深冷温度下发生蒸馏的蒸馏单元而言，涉及容纳在平行六面体冷箱或简单容器例如具有导致流体密封/不透流体的标准化尺寸的容器中的蒸馏塔和/或换热器。
针对低温储存设施，该储存设施的内部处于0℃以下或甚至深冷温度的温度下，其中，气体或液体储器容纳在平行六面体的绝热封壳内，该绝热封壳可以是标准化尺寸的容器。
卡车承载上述低温储存设施。
附图说明
将参考附图更详细地描述本发明，该附图描绘了根据本发明的封壳。
图1示出了采用低温蒸馏的空气分离单元，其包括多个绝热封壳。
具体实施方式
平行六面体形状的第一绝热封壳CB1包含空气蒸馏塔C，空气蒸馏塔C在此情况下是圆柱体，但也可以具有其他几何形状。封壳CB1具有至少12m3的体积并且还容纳再冷却器SR和有助于抽真空的管道D3。塔的设备周围的空间至少四分之三被填充并且优选完全充满有大量球形珠体，所述球形珠体由绝热材料制成，并且其可以是中空的，具有抗压强度，该抗压强度使得在封壳被抽真空至0.1MPa的压力时这些球形珠体的体积将减小至多10％，或甚至5％，优选至多1％。
第一封壳CB1是标准化尺寸的平行六面体金属箱，其被设计用于运输货物、至少在一个角部处配备有抓持部件，从而允许第一封壳被扎牢和转运。
该第一封壳CB1可容纳用于冷却打算用于塔的空气的主换热器和帮助抽真空的分配器D3。
第二绝热封壳CB2容纳冷凝器R和帮助抽真空的分配器D1、D2。
第三绝热封壳CB3容纳过滤器F和分配器D4，该过滤器F过滤来自塔C并朝向泵P行进的液体，该分配器D4有助于抽真空。
该单元可以包括另一绝热封壳，该另一绝热封壳仅容纳主换热器，绝热件呈珠体的形式。
打算在高于大气压的压力下操作的空气蒸馏塔C被放置在平行六面体形状的封壳CB1中，该封壳CB1例如是标准化尺寸的容器。该蒸馏塔C附接至管道系统，该管道系统用于为其提供空气，用于转移可能的液体回流并用于输送蒸馏产品。封壳CB1在一个壁上布置有大的开口。该一个壁甚至可以是完全开口的。该封壳被填充珠体直至其被完全充满，并且该封壳被搅动以便使这些珠体更紧凑靠近在一起。所用的珠体可以例如为由
Figure BDA0002502088510000061
制造的K1玻璃微珠，其密度是0.125g/cm3。该壁例如通过将该壁或该壁的一部分焊接就位而被再度封闭，并且该封壳被抽真空至1bara以下的压力，典型地10-1mbara以下的压力，或甚至10- 3mbara以下的压力。
针对封壳CB1可行的是除了珠体外还包含绝热层。例如，位于该封壳内的仪器或支承件可利用
Figure BDA0002502088510000062
Epoxy EPM203绝热或者罩壳中的设备项可覆盖一层绝热层，所用的绝热层具有至少等于珠体的压缩性能的压缩性能。然而，珠体自身将单独构成绝热件体积的至少四分之三。
在该例子中，封壳具有外壳，该外壳容纳设备，设备例如是塔。还可行的是，该设备由平行六面体箱组成，该平行六面体箱自身包含塔或换热器。在这种情况下，平行六面体箱与外壳之间的空间被填充大量球形珠体，所述大量球形珠体由绝热材料制成并且可能是中空的，具有这样的抗压强度，该抗压强度使得在由所述大量珠体形成的实体经受0.1MPa的压力时该实体的体积将减少至多10％，或甚至5％，优选至多1％。
在平行六面体箱与塔之间的空间不包含绝热件并且不被抽真空。平行六面体箱与外壳之间的空间通过移除形成为封壳的壁的一部分的或构成罩壳的壁例如顶部的板状金属面板而被填充。或者可以使用罩盖，如上方提到的那样。

Claims (11)

1.一种绝热的封壳(CB1)，其具有平坦的至少一个表面，优选所有的表面均是平坦的，所述封壳容纳有用于在0℃以下的温度下操作或甚至在低温温度下操作的至少一件设备(C,SR)，所述封壳的内部空间旨在处于大气压力以下的压力下并且填充有、优选完全充满绝热件，其特征在于，所述绝热件的至少四分之三的体积由大量球形的珠体构成，所述珠体由绝热材料制成并且可能是中空的，所述珠体具有最大1mm的直径并且其抗压强度使得当由所述大量珠体构成的实体经受0.1MPa的压力时由所述大量珠体形成的所述实体的体积将减小至多10％，或甚至5％，优选至多1％。
2.根据权利要求1所述的封壳，其中，如果所述绝热件的抗压强度使得当所述封壳被抽真空至10-1mbara以下的压力时所述绝热件的体积将减小超过10％或甚至5％或者在适当时减小超过1％，则所述封壳的壁的厚度不足以耐受真空。
3.根据权利要求1所述的封壳，其中，所述封壳呈平行六面体形状。
4.根据前述权利要求中任一项所述的封壳，其中，所述珠体由玻璃制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的封壳，其中，该封壳具有12m3的最小体积。
6.根据前述权利要求中任一项所述的封壳，其中，所述封壳由容器(CB1)组成，所述容器是被设计用于输送货物的、具有标准化尺寸的平行六面体金属箱，所述容器至少在一个角部处配备有抓持部件，从而允许所述容器被扎牢和转运。
7.根据前述权利要求中任一项所述的封壳，其中，所述设备包括至少一个换热器(SR)和/或至少一个储存设施和/或至少一个相分离器和/或用于执行热交换和/或材料交换的至少一个塔(C)，或者所述设备是至少一个换热器(SR)和/或至少一个储存设施和/或至少一个相分离器和/或用于执行热交换和/或材料交换的至少一个塔(C)。
8.根据权利要求7所述的封壳，其中，所述设备是塔(C)或换热器(SR)，所述设备呈平行六面体形状。
9.一种用于填充根据权利要求1-8中任一项所述的封壳的方法，其中，至少一件设备放置在所述封壳中，所述封壳(CB1)填充有大量珠体，所述封壳被封闭并且所述封壳内部的空间被至少部分抽真空，优选地在一个单独的抽真空步骤中进行所述至少部分抽真空。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，经由开口向所述封壳(CB1)中填充珠体，所述开口通过移除构成所述封壳的壁的或形成所述封壳的壁的一部分的板状金属面板而形成。
11.一种通过蒸馏和/或洗涤而在0℃以下的温度下进行的分离方法，该分离方法利用平行六面体形状的绝热的封壳(CB1)，所述封壳容纳至少一件设备(C,SR)，所述封壳的内部空间旨在处于大气压力以下的压力下并且填充有绝热件，其特征在于，所述绝热件的至少四分之三的体积由大量球形的珠体构成，所述珠体由绝热材料制成并且可能为中空的，所述珠体具有最大1mm的直径并具有抗压强度，该抗压强度使得在由所述大量珠体构成的实体经受0.1MPa的压力时，由所述大量珠体形成的所述实体的体积将减小至多10％，或甚至5％，优选减少至多1％，其中，执行分离的设备在0℃以下的温度下、或甚至在低温温度下、并且在优选地高于大气压力的压力下操作，填充有绝热件的所述内部空间被抽真空至大气压力以下的压力，优选10-1mbara以下的压力。
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