ES2204380T3 - Dispositivo y procedimiento para descomponer una mezcla gaseosa a baja temperatura. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento para descomponer una mezcla gaseosa a baja temperatura.Info
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Abstract
Dispositivo para descomponer una mezcla gaseosa a baja temperatura, que comprende una columna de separación (3), un bloque intercambiador de calor (50) que presenta un segmento de intercambiador de calor principal (51) y un segmento de condensador-evaporador (52), en donde el segmento de condensador-evaporador (52) presenta pasajes de evaporación (55) y pasajes de condensación (54), una primera tubería (1) de gas de alimentación para aportar gas de alimentación al segmento de intercambiador de calor principal (51), una segunda tubería (2) de gas de alimentación para introducir gas de alimentación enfriado en la columna de separación (3), una primera tubería de líquido (7, 9, 312) que conduce de la zona inferior de la columna de separación (3) a la entrada de los pasajes de evaporación (55), una tubería de gas (4) que conduce de la zona superior de la columna de separación (3) a los pasajes de condensación (54) y una tubería de retorno (5) para introducir condensado - formado en los pasajesde condensación en la zona superior de la columna de separación (3), caracterizado por un equipo de separación de fases (56, 56a, 56b) que está unido con la salida de los pasajes de evaporación (55), y una segunda tubería de líquido (58, 58a, 58b, 316a, 316b) que conduce del equipo de separación de fases (56, 56a, 56b) a la entrada de los pasajes de evaporación (55) y que, además, está unida con una tubería de barrido (317a, 317b, 61).
Description
Dispositivo y procedimiento para descomponer una
mezcla gaseosa a baja temperatura.
La invención concierne a un dispositivo para
descomponer una mezcla gaseosa a baja temperatura, que comprende
una columna de separación, un bloque intercambiador de calor que
presenta un segmento de intercambiador de calor principal y un
segmento de condensador-evaporador, en donde el
segmento de condensador-evaporador presenta pasajes
de evaporación y pasajes de condensación, una primera tubería de
gas de alimentación para aportar gas de alimentación al segmento de
intercambiador de calor principal, una segunda tubería de gas de
alimentación para aportar gas de alimentación enfriado a la columna
de separación, una primera tubería de líquido que conduce desde la
zona inferior de la columna de separación hasta la entrada de los
pasajes de evaporación, una tubería de gas que conduce desde la
zona superior de la columna de separación hasta los pasajes de
condensación, y una tubería de retorno para introducir condensado -
formado en los pasajes de condensación - en la zona superior de la
columna de separación.
El campo de aplicación más importante de la
invención es la descomposición a baja temperatura de aire en
procedimientos de una sola columna o de varias columnas,
especialmente la obtención de nitrógeno del aire en un proceso de
una sola columna.
Se entiende aquí por "columna de separación"
una columna de intercambio de materia usual que contiene platos
rectificadores, cuerpos de relleno (empaquetamiento desordenado)
y/o un empaquetamiento ordenado como elementos de intercambio de
materia, especialmente una columna de rectificación o de
destilación.
Un dispositivo de la clase citada al principio es
conocido por los documentos FR-A-22
38 132 y JP-A-10206012 (figura 3).
En estos documentos el intercambiador de calor principal y el
condensador-evaporador no están formados, como es
en general usual, por bloques intercambiadores de calor separados,
sino que están integrados en un bloque intercambiador de calor que
presenta un segmento de intercambiador de calor principal para
enfriar aire contra corrientes de reflujo y un segmento de
condensador-evaporador para obtener líquido de
retorno por evaporación del líquido del pozo de la columna de
separación. Este modo de construcción integrado tiene la ventaja de
menores costes de la instalación en comparación con instalaciones
convencionales.
El líquido que se evapora en el bloque
intercambiador de calor de la instalación según los documentos
antes citados contiene, aparte de los componentes principales
oxígeno, nitrógeno y argón, aquellos componentes del aire que son
menos volátiles que el oxígeno y que no se han retirado del aire de
alimentación durante la depuración del aire aguas arriba del
segmento de intercambiador de calor principal. En la evaporación
del líquido del pozo enriquecido en oxígeno desde la columna de
separación en el bloque intercambiador de calor según los
documentos antes citados existe el riesgo de que una parte de estos
componentes menos volátiles no se evapore por completo, sino que se
acumule en el líquido que se encuentra dentro del segmento de
condensador-evaporador. En tales acumulaciones, por
ejemplo de hidrocarburos, cabría esperar un gran riesgo para la
seguridad. Debido a interrupciones del funciona- miento para retirar
los componentes menos volátiles del segmento de
condensador-evaporador no sería posible un
funcionamiento permanente continuo de la instalación. Esto
significaría un alto coste técnico de explotación y apreciables
mermas de producción. Por tanto, hasta ahora, se ha desistido en la
práctica del uso de tales intercambiadores de calor integrados.
La invención se basa en el problema de indicar un
dispositivo de la clase citada al principio y un procedimiento
correspondiente que puedan explotarse en forma más favorable, en
particular de una manera especialmente segura y rentable.
Este problema se resuelve por el hecho de que
está previsto un dispositivo o equipo de separación de fases que
está unido, por un lado, con la salida de los pasajes de
evaporación y, por otro lado, con una segunda tubería de líquido
que conduce del dispositivo de separación de fases a la entrada de
los pasajes de evaporación y que presenta, además, una unión con
una tubería de barrido.
El dispositivo según la invención hace posible un
funcionamiento seguro del bloque intercambiador de calor integrado
sin interrupción del funcionamiento. El líquido se evapora aquí
sólo parcialmente en el segmento de
condensador-evaporador y el vapor entonces obtenido
es separado, en el dispositivo de separación de fases, de la
fracción que se mantiene líquida. Esta última es realimentada en
una primera parte, a través de la segunda tubería de líquido, a la
entrada de los pasajes de evaporación del segmento de
condensador-evaporador y, en una segunda parte, es
desechada continua o discontinuamente a través de una tubería de
barrido.
Debido a la división de la fracción que se
mantiene líquida proveniente del dispositivo de separación de
fases, la cual, en el caso de la descomposición del aire, está
enriquecida con componentes menos volátiles, se impide una
reconcentración no deseada. Es así posible descargar impurezas
menos volátiles y mantener su contenido en los pasajes de
evaporación por debajo de un valor límite no peligroso (por
ejemplo, menor que 500 ppm de equivalente de CH_{4}). Por
ejemplo, la proporción del líquido hecho circular por la tubería de
líquido representa 7 a 15 veces, preferiblemente 8 a 10 veces la
cantidad evaporada en los pasajes de evaporación (los datos
cuantitativos relativos se refieren aquí y en lo que sigue a
cantidades molares). Como cantidad de barrido a través de la
tubería de barrido se desechan, por ejemplo, 0,05 a 0,5%,
preferiblemente 0,1 a 0,2% de la cantidad total de mezcla gaseosa a
descomponer.
El bloque intercambiador de calor está formado en
la invención preferiblemente por un intercambiador de calor de
placas, especialmente por un intercambiador de placas de aluminio
soldadas. El segmento de intercambiador de calor principal se
encuentra aquí preferiblemente por encima del segmento de
condensador-evaporador.
En general, en el dispositivo según la invención
se puede utilizar solamente un único bloque intercambiador de
calor. Este puede estar fabricado, por ejemplo, en una sola pieza o
bien puede fabricarse ensamblando (por ejemplo, por medio de
bridas) dos o más segmentos. Sin embargo, la invención puede
aplicarse también a instalaciones de mayor tamaño conectando en
paralelo dos o más de tales bloques intercambiadores de calor. Cada
uno de estos bloques intercambiadores de calor presenta entonces un
segmento de intercambiador de calor principal y un segmento de
condensador-evaporador.
El campo de aplicación principal de la invención
reside en las instalaciones de una sola columna, en las que el
segmento de condensador-evaporador representa
preferiblemente el condensador de cabeza de la columna de
separación única. Sin embargo, la invención se puede aplicar en
principio también a otros procesos con dos o más columnas; por
ejemplo, el condensador principal de una instalación de doble
columna puede estar formado por el segmento de
condensador-evaporador.
El dispositivo de separación de fases puede
materializarse de maneras diferentes. Por un lado, puede estar
formado por una vasija dispuesta por fuera del bloque
intercambiador de calor, que está unida a través de una tubería con
la salida de los pasajes de evaporación. En un segundo ejemplo el
dispositivo de separación de fases está formado por un colector en
forma de un múltiple dispuesto lateralmente en el bloque
intercambiador de calor; como alternativa, en ambos lados del
bloque intercambiador de calor puede estar dispuesto un múltiple
correspondiente. (Por "múltiple" se entenderá un dispositivo
distribuidor o colector que está en unión de flujo con un grupo
determinado de pasajes de un bloque intercambiador de calor y sirve
para la alimentación o la extracción de fluido circulante por estos
pasajes. Los múltiples aquí mencionados pueden estar configurados,
por ejemplo, en forma de semitubos.) En una tercera variante el
dispositivo de separación de fases está formado por una zona
dispuesta dentro del bloque intercambiador de calor en la
transición entre el segmento de
condensador-evaporador y el segmento de
intercambiador de calor principal.
Para la construcción de la tubería de líquido
existen también diferentes alternativas. Esta puede estar dispuesta
por fuera del bloque intercambiador de calor o bien formada por
pasajes dentro del bloque intercambiador de calor. La segunda
variante se ofrece sobre todo cuando la separación de fases se
realiza dentro del bloque intercambiador de calor; a este fin, por
ejemplo, las prolongaciones de los pasajes, no utilizadas en otros
casos, pueden utilizarse para el enfriamiento de la mezcla gaseosa
a descomponer y están interrumpidas en el extremo inferior del
segmento de intercambiador de calor principal.
El vapor del dispositivo de separación de fases
es aportado preferiblemente al segmento de intercambiador de calor
principal en su extremo frío.
El bloque intercambiador de calor empleado en la
invención puede utilizarse en todo proceso y en toda instalación en
los que se enfría un primer fluido en un segmento de intercambiador
de calor principal y se evapora un segundo fluido en un segmento de
condensador-evaporador contra un tercer fluido que
se está condensando.
Los pasajes para el gas de la zona superior de la
columna de separación (nitrógeno en el caso de la descomposición
del aire) pueden extenderse continuos sin interrupción por toda la
longitud del bloque intercambiador de calor. El gas es introducido
aquí en el bloque intercambiador de calor a través de la tubería de
gas en la zona de transición entre el segmento de intercambiador de
calor principal y el segmento de
condensador-evaporador, entrando una parte hacia
arriba en el segmento de intercambiador de calor principal,
calentándose inicialmente y retirándose como producto, fluyendo
otra parte hacia abajo hasta los pasajes de condensación del
segmento de condensador-evaporador y licuándose
allí.
Los pasajes para la fracción que proviene de la
zona inferior de la columna de separación pueden estar construidos
también continuos de manera semejante. En particular, cuando el
dispositivo de separación de fases está dispuesto dentro del bloque
intercambiador de calor, el vapor formado en los pasajes de
evaporación puede, permaneciendo en los mismos pasos, circular por
el segmento de intercambiador de calor principal.
Preferiblemente, al menos un grupo de pasajes del
bloque intercambiador de calor está interrumpido entre el segmento
de intercambiador de calor principal y el segmento de
condensador-evaporador. Cuando el bloque
intercambiador de calor está materializado como un intercambiador
de calor de placas de aluminio soldadas, la interrupción de pasajes
se realiza por medio de paredes horizontales u oblicuas (listones
de remate, barras laterales) que están dispuestas en la zona de
transición entre el segmento de intercambiador de calor principal y
el segmento de condensador-evaporador. Tales
paredes pueden estar enrasadas, por ejemplo, con los pasajes para
el enfriamiento de la mezcla gaseosa a descomponer en su lado
inferior y/o con los pasajes de evaporación en su lado superior. En
la prolongación de los pasajes de evaporación cerrados por arriba
puede introducirse el vapor del dispositivo de separación de fases
para que se caliente inicialmente en el segmento de intercambiador
de calor principal contra gas de alimentación a enfriar.
Las reivindicaciones 4 y 5 conciernen a
ejecuciones del dispositivo según la invención que son
especialmente ventajosas respecto de la conducción del flujo en los
pasajes de evaporación.
Preferiblemente, el gas a condensar es aportado
al extremo superior del segmento de condensador y fluye hacia
abajo en isocorriente con el condensado formado dentro de los
pasajes de condensación.
La invención concierne, además, a un
procedimiento según las reivindicaciones 7 a 9 y a un uso del
dispositivo y/o del procedimiento según la reivindicación 10.
La invención y otros detalles de la misma se
explican con más pormenor a continuación haciendo referencia a dos
ejemplos de ejecución representados esquemáticamente en los
dibujos. Los ejemplos se refieren a la obtención de nitrógeno
gaseoso mediante descomposición a baja temperatura de aire en una
instalación de una sola columna. Muestran aquí:
la figura 1, un primer ejemplo de ejecución de la
invención con aportación de frío por medio de un líquido
externo,
la figura 2, un segundo ejemplo de ejecución con
generación de frío por medio de una turbina y
la figura 3, el bloque intercambiador de calor
principal de la figura 1 en detalle.
Aire de alimentación comprimido y depurado 1
penetra en el ejemplo de la figura 1, como mezcla gaseosa a
descomponer (gas de alimentación), en el segmento de intercambiador
de calor principal 51 de un bloque intercambiador de calor 50 que
presenta, además, un segmento de
condensador-evaporador 52. En el segmento de
intercambiador de calor principal 51 se enfría el aire de
alimentación hasta aproximadamente el punto de rocío y seguidamente
se carga en la columna de separación 3 a través de la tubería
2.
Nitrógeno 4 (la "primera fracción") es
retirado en forma gaseosa por la cabeza de la columna de separación
3 y pasa al bloque intercambiador de calor 50 en la zona de
transición entre el segmento de intercambiador de calor principal
51 y el segmento de condensador-evaporador 52. Una
primera parte del nitrógeno gaseoso es conducida aquí hacia arriba
y hacia dentro de los pasajes 53 del segmento de intercambiador de
calor principal y finalmente es retirada por una tubería de
producto 62. Otra parte del nitrógeno 4 fluye hacia abajo en los
pasajes de condensación 54 del segmento de
condensador-evaporador y se condensa entonces al
menos en parte, preferiblemente de forma sustancialmente completa o
bien enteramente completa. El condensado es realimentado a la
cabeza de la columna de separación 3 a través de la tubería de
retorno 5. En caso necesario, una parte puede ser extraída como
producto líquido (no representado).
Una ("segunda") fracción 7 enriquecida en
oxígeno es retirada en forma líquida del pozo de la columna de
separación 3, expansionada (8) y transportada por la tubería 9
hasta el extremo inferior del segmento de
condensador-evaporador 52. (Las tuberías 7 y 9
forman la "primera tubería de líquido".) En los pasajes de
evaporación 55 del segmento de
condensador-evaporador 52 del bloque intercambiador
de calor 50 se evapora parcialmente la fracción enriquecida en
oxígeno. Los pasajes de evaporación 55 están cerrados en su extremo
superior. Se acumula allí la mezcla bifásica de los pasos de
evaporación 52 en dos múltiples lateralmente dispuestos 56, de los
cuales solamente se ha representado uno en la figura 1. El múltiple
56 actúa como dispositivo de separación de fases. La fracción en
forma de vapor es reconducida al bloque intercambiador de calor
(hasta el extremo inferior del segmento de intercambiador de calor
principal) y es retirada como gas residual 63 en el extremo
caliente, utilizándose las prolongaciones 57 de los pasajes de
evaporación 55 para el calentamiento inicial. La fracción que ha
permanecido líquida es retirada a través de una tubería de líquido
58 por fuera del bloque intercambiador de calor 50 y reconducida al
menos en una parte 59 al extremo inferior de los pasajes de
evaporación 55. Otra parte es desechada continua o discontinuamente
a través de la tubería de barrido 61.
Se puede aportar frío a la instalación para
compensar las pérdidas de aislamiento introduciendo nitrógeno
líquido a través de la tubería 6 y/o una mezcla licuada de gases
del aire y/u oxígeno líquido a través de la tubería 10 en la
columna de separación 3 y/o en los pasajes de evaporación 55 del
segmento de condensador-evaporador 52. En el
ejemplo de ejecución de la figura 1 se prescinde completamente de
una generación de frío interna por medio de la expansión productora
de trabajo de una turbina.
Como alternativa, el frío del procedimiento puede
ser obtenido total o parcialmente mediante una expansión
productora de trabajo de un gas de proceso, tal como se representa
en la figura 2. Una parte 201 del gas residual obtenido en la
evaporación 55 es retirada, a una temperatura intermedia, de los
pasajes de calentamiento inicial 57 del segmento de intercambiador
de calor 51 y expansionada, produciendo trabajo, en una turbina
202. El gas residual expansionado 203 es aportado de nuevo al
segmento de intercambiador de calor principal 51, concretamente en
las proximidades de su extremo frío. Por último, en los pasajes
adicionales 204 se calienta inicialmente a temperatura ambiente el
gas residual expansionado y se evacua (205).
La estructura interna del bloque intercambiador
de calor 50 de los dos ejemplos de ejecución puede ser apreciada
en la figura 3. La relación con la figura 1 se pone claramente de
manifiesto, entre otras cosas, por medio de los símbolos de
referencia que se emplean en común en ambas figuras. La figura 3
muestra las tres secciones transversales A, B y C de las cuales
está compuesto el bloque intercambiador de calor 50:
\bullet la sección transversal A contiene
arriba un pasaje 303 para enfriar aire de alimentación 1 y abajo un
pasaje de condensación 54.
\bullet B representa arriba un pasaje 53 para
el calentamiento inicial de nitrógeno 4.
\bullet C presenta en la zona inferior un
pasaje de evaporación 55 y arriba un pasaje 57 para el
calentamiento inicial de gas residual.
Según el modo de construcción usual de
intercambiadores de calor de placas, en el bloque intercambiador de
calor están dispuestas alternándose una tras otra (en el sentido
del plano del dibujo de la figura 3) varias secciones transversales
de los tipos A, B y C. Todos los pasajes del tipo correspondiente
se comunican en sus extremos superior e inferior a través de
múltiples montados por fuera. (En los dibujos de la figura 3 se han
dibujado solamente los múltiples que están en unión de flujo con la
sección transversal representada.)
La representación de la figura 3 no es a escala.
La altura del segmento de intercambiador de calor principal 51 es
en realidad de, por ejemplo, 2 a 5 m, preferiblemente alrededor de
3,5 m; el segmento de condensador 52 tiene una altura de, por
ejemplo, 1 a 2 m, preferiblemente alrededor de 3,5 m. Las líneas
dobles significan en la figura 3 unos listones de remate (barras
laterales) que cierran herméticamente un pasaje representado en un
lado, arriba o abajo. La dirección preferente de las chapas
onduladas (aletas) dispuestas dentro de los pasajes se ha indicado
cada vez mediante un triplete de líneas cortas.
El aire de alimentación 1 entra en el múltiple
301, que está representado sólo en el segmento izquierdo de la
figura 3 (sección transversal A). Por medio de las aletas oblicuas
302 se distribuye el gas introducido por toda la superficie del
pasaje 303. En su lado inferior los pasajes de aire 303 están
cerrados por dos barras laterales oblicuas 304. El aire enfriado es
retirado a través de un múltiple 305 y circula por la tubería 2
hacia la columna de separación. En el otro lado de la barra lateral
doble 304 se introduce nitrógeno de la tubería de gas 4 en los
pasajes de condensación 54 a través de otro múltiple 306. El
condensado se retira en el extremo inferior a través de un múltiple
307 y se conduce a la cabeza de la columna de separación a través
de la tubería de retorno 5.
El múltiple 306 de nitrógeno unido con los
pasajes de condensación de la sección transversal A está
representado también en el segmento central de la figura 3, que
muestra una sección transversal de tipo B. En efecto, el múltiple
306 se comunica también con los pasajes 53 allí representados. La
parte del nitrógeno aproximada por la tubería 4, la cual no entra
en los pasajes de condensación 54, se dirige a los pasajes 53 del.
segmento de intercambiador de calor principal y se calienta allí
inicialmente. El nitrógeno gaseoso caliente es conducido a la
tubería de producto 62 a través de un múltiple 308. La prolongación
inferior 309 de los pasajes 53, que es parte del segmento de
condensador, no tiene ninguna función en el ejemplo de ejecución en
el marco del proceso de intercambio de calor. El múltiple 310 y la
tubería 311 sirven únicamente para purgar de aire el segmento
inferior de los pasajes B.
Las secciones transversales C sirven
exclusivamente para tratar la ("segunda") fracción 9
enriquecida en oxígeno, la cual proviene del pozo de la columna de
separación. Esta se introduce centralmente como mezcla bifásica, a
través de un racor de conexión 312, en un múltiple 313 que cubre
todo el lado inferior del bloque intercambiador de calor 50. Una
placa perforada 314 discurre por toda la sección transversal
horizontal del múltiple 313. Sirve para distribuir las burbujas de
vapor contenidas en la mezcla bifásica sobre toda la superficie
horizontal. Dentro de los pasajes de evaporación 55 la mezcla de
líquido-vapor se dirige hacia arriba por el efecto
de termosifón y sale por debajo de las barras laterales 315 hacia
la izquierda o hacia la derecha, yendo a los dos múltiples 56a,
56b, que actúan como dispositivo de separación de fases. La
fracción de vapor circula hacia arriba hasta el segmento de
intercambiador de calor principal 52, más exactamente hasta la
prolongación 57 de los pasajes de evaporación 55 por encima de la
barra lateral 315. El gas caliente es retirado a través de un
múltiple 318 hacia la tubería 63 de gas residual. El líquido
restante vuelve a los tubos 58a, 58b, que forman la "segunda
tubería de líquido", y sigue hacia abajo y en gran parte a
través de racores 316a, 316b hasta el múltiple 313. Una parte más
pequeña puede circular a través de los racores 317a, 317b hasta la
tubería de barrido representada en la figura 1.
En el bloque intercambiador de calor representado
son constructivamente interesantes en particular las medidas
siguientes:
\bullet la construcción simétrica de la
introducción de la fracción enriquecida en oxígeno en los pasajes
de evaporación a través del múltiple 313,
\bullet la retirada simétrica de la mezcla de
líquido-vapor por debajo de la barra lateral 315
hacia los múltiples 56a, 56b,
\bullet la utilización de la placa perforada
314 para la distribución de burbujas y
\bullet la introducción de la mezcla bifásica 7
por encima del líquido procedente de las tuberías de líquido 58a,
58b (el canto superior del racor central 312 está por encima de
los cantos superiores de los racores laterales 316a, 316b).
Cada una de estas medidas produce por sí sola una
circulación especialmente uniforme a través de los pasajes de
evaporación 55. Especialmente ventajosa es la aplicación simultánea
de varias o todas estas medidas. La circulación uniforme mejora la
transmisión de calor y aumenta la seguridad de funcionamiento del
segmento de condensador.
Claims (10)
1. Dispositivo para descomponer una mezcla
gaseosa a baja temperatura, que comprende
\bullet una columna de separación (3),
\bullet un bloque intercambiador de calor (50)
que presenta un segmento de intercambiador de calor principal (51)
y un segmento de condensador-evaporador (52),
\bullet en donde el segmento de
condensador-evaporador (52) presenta pasajes de
evaporación (55) y pasajes de condensación (54),
\bullet una primera tubería (1) de gas de
alimentación para aportar gas de alimentación al segmento de
intercambiador de calor principal (51),
\bullet una segunda tubería (2) de gas de
alimentación para introducir gas de alimentación enfriado en la
columna de separación (3),
\bullet una primera tubería de líquido (7, 9,
312) que conduce de la zona inferior de la columna de separación
(3) a la entrada de los pasajes de evaporación (55),
\bullet una tubería de gas (4) que conduce de
la zona superior de la columna de separación (3) a los pasajes de
condensación (54) y
\bullet una tubería de retorno (5) para
introducir condensado - formado en los pasajes de condensación - en
la zona superior de la columna de separación (3),
caracterizado por
\bullet un equipo de separación de fases (56,
56a, 56b) que está unido con la salida de los pasajes de
evaporación (55), y
\bullet una segunda tubería de líquido (58,
58a, 58b, 316a, 316b) que conduce del equipo de separación de fases
(56, 56a, 56b) a la entrada de los pasajes de evaporación (55) y
que, además, está unida con una tubería de barrido (317a, 317b,
61).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el bloque intercambiador de calor (50)
presenta al menos un grupo de pasajes (53, 309) que se extienden
sin interrupción a través del segmento de intercambiador de calor
principal (51) y el segmento de
condensador-evaporador (52).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el bloque intercambiador de calor (50)
presenta al menos un grupo de pasajes (54, 303, 55, 57) que están
interrumpidos entre el segmento de intercambiador de calor
principal (51) y el segmento de
condensador-evaporador (52).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el equipo de separación de fases
está formado por un par (56a, 56b) de múltiples lateralmente
dispuestos.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque la primera tubería de líquido (9,
312) desemboca en el centro de un equipo distribuidor (313) que
presenta especialmente un distribuidor de burbujas (314).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque la tubería de gas (4) está unida
(306) con la zona superior de los pasajes de condensación (54).
7. Procedimiento para descomponer una mezcla
gaseosa (1, 2) a baja temperatura, en el que
\bullet se enfría gas de alimentación (1) en un
segmento de intercambiador de calor principal (51) hasta
aproximadamente el punto de rocío y se le aporta (2) a una columna
de separación (3),
\bullet una primera fracción (4) es retirada en
forma gaseosa de la zona superior de la columna de separación (3)
y condensada (54) en un segmento de
condensador-evaporador (52),
\bullet al menos una parte del condensado (5)
formado en el segmento de condensador-evaporador
(52) es devuelta a la columna de separación (3),
\bullet una segunda fracción (7, 9) es retirada
en forma líquida de la zona inferior de la columna de separación
(3) y evaporada (55) en el segmento de
condensador-evaporador (52) contra la primera
fracción (54) que se está condensando,
\bullet estando formados el segmento de
intercambiador de calor principal (51) y el segmento de
condensador-evaporador (52) por segmentos parciales
de un bloque intercambiador de calor integrado (50),
caracterizado porque
\bullet se evapora sólo parcialmente (55) la
segunda fracción (9) en el segmento de
condensador-evaporador (52),
\bullet la porción (58, 58a, 58b) que se
mantiene líquida es separada (56, 56a, 56b) de la porción evaporada
(57) de la segunda fracción aguas abajo de la evaporación parcial
(54) en el segmento de condensador-evaporador (52)
y
\bullet es devuelta al menos en una primera
parte (316a, 316b) al segmento de
condensador-evaporador (52).
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque una segunda parte (317a, 317b) de la
porción (58, 58a, 58b) de la segunda fracción que permanece líquida
es evacuada como líquido de barrido (61).
9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8,
caracterizado porque la porción evaporada (57) de la segunda
fracción parcialmente evaporada en el segmento de
condensador-evaporador (52) es calentada
inicialmente en el segmento de intercambiador de calor principal
(51).
10. Uso del dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 6 y/o del procedimiento según una de las
reivindicaciones 7 a 9 para la descomposición de aire a baja
temperatura.
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