[发明专利]集成液体存储器

说明书

背景技术

氮气液化器在本领域中为熟知的并且通常链接到氮气生成器，例如，或者空气分离单元(ASU)。例如，液化器可用来液化来自ASU的低压气态氮气。液化器还可在更高压力处和/或低温温度处获取来自ASU的它们的供应的至少一部分用于液化目的。

在传统液化工艺中，高压氮气被冷却到低温温度，以形成密相流体(即低于它的临界温度并且高于它的临界压力的流体)并且然后通常通过阀或密流体膨胀器的使用在压力方面减小，使得它主要形成具有某些闪蒸蒸气(flash vapor)的液体。该两相混合物然后被供应到分离器。冷膨胀器还典型地排出蒸气或轻微液化流到分离器内。例如，来自分离器的蒸气被重新加温到环境温度并且然后在工艺中再循环，同时液体在被供应到隔离液体存储容器之前过冷却。该过冷却可在更低压力处通过在第二分离器中的压力减小、或间接地在过冷却器中在低压处通过相对沸腾液体的换热而发生。例如，过冷却器的使用允许足够的压力被维持在液体中，以将它传递到存储器，而不使用泵。

例如，在液化器中产生的液体的部分可被存储例如在隔离液体存储容器中用于未来使用或者通过公路容器车输出，同时液体的其它部分可返回到ASU以提供制冷。

如果第二分离器被使用，则当额外的泵的使用被避免时第二分离器必须被提高在存储容器的水平之上。

在隔离液体存储容器中的液体的存储然而不是简单的办法。例如，热由于不完善的隔离而从环境最终泄漏到隔离液体存储容器中。另外，在隔离液体存储容器中存储的液体的部分蒸发并且要求额外液体的产生，以补偿这种损失。传统地，作为在隔离液体存储容器中蒸发的液体的结果形成的冷蒸气排放到大气，以避免隔离液体存储容器的压力升高，然而制冷然后在工艺中丧失了。

先前公开的链接到ASU设备的氮气液化器因此由于若干原因而为有问题的。第一，从隔离液体氮气容器回收闪蒸或冷沸腾蒸气要求冷送风机的使用。冷送风机用来为来自容器的闪蒸或冷沸腾蒸气增压，使得它处于足够的压力，以被送回到液化器或ASU，以允许它的制冷恢复。然而，制冷的仅仅部分当送风机被使用时可恢复，这是因为送风机的功率作为热最终增加到沸腾蒸气的冷流。另外，送风机对安装和维护为不方便的并且昂贵的，并且还增加这些系统和工艺的复杂性，因而使送风机的使用不经济。

第二，冷端液体氮气分离器的使用增加工艺的复杂性，并且使它成本更高地执行，这是因为它们必须被包围在隔离冷箱内。当安排运输路径时大以及复杂的冷箱难以处理，这是因为对于这种大的预隔离负载(即冷箱负载)某些目的地位置可难以或甚至不能达到。

第三，液化工艺典型地包括过冷却器，以减少在容器中形成的闪蒸气体。这种过冷却器还增加工艺的不期望的成本和复杂性。

另外，尽管早期液化器(即在现在传统地使用的液化器之前使用的液化器)采用单一膨胀器并且利用仅仅单一分离器装置，但是这些早期液化器相对效率低。为了增加液化器的效率，后期液化器设计使用多个膨胀器和多个分离器以在中压处回收闪蒸蒸气。在中压处闪蒸蒸气的回收对于这么多年到这些天，被认为是必须的，这是因为作为进入液体存储容器的液体产品的结果形成的闪蒸蒸气为不期望的并且因而将排放到大气，以控制存储容器的压力。这种排放将当然导致来自闪蒸蒸气的珍贵的制冷的丧失。

因而，在工业气体行业中需要简单并且低成本液化工艺，其具有容器闪蒸和沸腾蒸气回收的效率优点，而不具有冷送风机、冷端分离器或过冷却器的复杂性。

发明内容

描述的实施例通过提供简化和有效的液化器而满足本领域中的要求，该液化器使用液体存储容器作为闪蒸分离器并且通过液化器从存储器回收闪蒸和沸腾蒸气。分离器和过冷却器可从液化器设计和工艺中消除。因为液化器的冷部基本上为仅仅换热器和管道系统，所以它可被直接地隔离并且分离冷箱结构被消除。描述的实施例利用相反于传统知识的设计和工艺用于有效的液化器设计和工艺的构建。

在分离液化器中而不是在ASU设备中产生液体具有操作性优点，诸如易于根据需要打开和关闭，但是具有与分离工艺单元相关的高资本成本和更低的效率的显著缺点。总体上，增加工艺效率将增加资本成本，并且资本成本必须增加以改善效率。该描述的工艺和系统允许该资本成本减小同时改善效率。