(57)【要約】本発明は、蒸留される少なくとも１つの混合物を塔に運ぶための手段（２１）と、この混合物の一成分に富んだ少なくとも１つの流体を前記塔から取出すための手段（２３）と、この塔の内部に、凝縮器−蒸発器（３）、凝縮される気体と気化される液体とをこの凝縮器−蒸発器に送るための手段（２５）、及び凝縮された気体と気化された液体とを取出すための手段と、この凝縮器−蒸発器の上方に位置しているパッキング材料の少なくとも１つのモジュールと、この凝縮器−蒸発器とパッキング材料のモジュールとの間に少なくとも１つの防火用障壁（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ）とを有する蒸留塔（１）に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）蒸留される少なくとも１つの混合物を塔に運ぶための手段（２１）と、  
ｉｉ）前記混合物の一成分に富んだ少なくとも１つの流体を前記塔から取出すための手段（２３）と、  
ｉｉｉ）前記塔の内部に、凝縮器−蒸発器と、凝縮される気体と気化される液体とを前記凝縮器−蒸発器に送るための手段（２５）と、凝縮された気体と気化された液体とを取出すための手段と、  
ｉｖ）前記凝縮器−蒸発器の上方に位置している少なくとも１つのパッキングモジュールとを具備する蒸留塔において、  
前記凝縮器−蒸発器とパッキングモジュールとの間に少なくとも１つの防火用障壁（７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ）と、流体を前記塔の内部で前記モジュールと凝縮器−蒸発器との間に流すための手段とをさらに具備することを特徴とする塔。
【請求項２】
前記塔の断面の、この断面の少なくとも半分に等しい第１の部分を遮る第１の障壁（７Ａ、７Ｂ）と、前記塔の断面のこの断面の少なくとも半分に等しく、前記塔の断面の第１の部分を多くとも部分的に覆う第２の部分を遮る第２の障壁（７Ｂ、７Ｃ）とをさらに具備し、これら第１及び第２の障壁は、前記凝縮器−蒸発器（３）と、この凝縮器−蒸発器の上方の第１の前記パッキングモジュール（５）との間に位置し、前記第１の障壁は、前記第２の障壁の下方である請求項１に記載の塔。
【請求項３】
前記塔は、前記第２の障壁（７Ｃ）の上方で、前記第１のパッキングモジュール（５）の下方に、前記塔の断面のこの断面の少なくとも半分に等しい第２の部分を遮り、前記塔の断面の前記第２の部分を多くとも部分的に覆う、少なくとも１つの第３の障壁をさらに具備する請求項２に記載の塔。
【請求項４】
前記断面の第２の部分は、前記断面の第３の部分の１０乃至９０％を覆う請求項３に記載の塔。
【請求項５】
前記断面の第１の部分は、前記断面の第２の部分の１０乃至９０％を覆う請求項２乃至４のいずれか１に記載の塔。
【請求項６】
前記障壁（又は前記第１の障壁）（７Ａ）と、場合に応じて前記第３の障壁（７Ｃ）とは、前記塔と同心状であり、前記蒸発器のところの前記塔の半径の５０乃至１００％に等しい半径を有する第１の断面を遮るディスクからなる請求項１乃至４のいずれか１に記載の塔。
【請求項７】
前記第２の障壁（７Ｂ）は、前記蒸発器（３）のところの前記塔の半径にほぼ等しい外側半径を有し、前記蒸発器のところの前記塔の半径の２０％より実質的に大きい内側半径を有する環状の障壁である請求項６に記載の塔。
【請求項８】
複数の前記障壁（７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ）は、少なくとも部分的に銅、又は銅合金で形成されている前記全ての請求項のいずれか１に記載の塔。
【請求項９】
少なくとも１つの障壁、好ましくは最も下方のしたがって前記蒸発器に最も近い障壁（７、７Ａ）は、セラミック、石英、又はガラスの複数の小球で充填されている前記全ての請求項のいずれか１に記載の塔。
【請求項１０】
前記複数の障壁（７、７Ａ、７Ｃ）の少なくとも１つは、円形であり、並びに／もしくは、これら障壁の少なくとも１つは環状である前記全ての請求項のいずれか１に記載の塔。
【請求項１１】
前記複数の障壁（７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ）の少なくとも１つは、前記塔の垂直軸に中心が合わせられている請求項１０に記載の塔。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１に記載の塔（１）を少なくとも１つ具備する空気分離ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防火装置を備えた蒸留塔に、特に、このような装置を備えた空気蒸留塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｅｎｄｅｒらによる記事「Ｍｉｎｉｍｉｚｅ  ｔｈｅ  Ｒｉｓｋ  ｏｆ  Ｆｉｒｅ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｃｏｌｕｍｎ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ（塔のメインテナンス中の火災の危険性を最小限にする）」、ＣＥＰ、２００３年９月、は、蒸留塔のほとんどの火災は、特にアルミニウムで形成された、構造化されたパッキングを使用するためであることを説明している。
【０００３】
空気分離ユニットの塔内のアルミニウムの蒸発器により、炭化水素が局所的に蓄積することにより開始される、コルゲーションのアルミニウムの局所的な燃焼による複数のホットスポットが生じうる。
【０００４】
蒸発器の上方に位置する複数のパッキングのアルミニウムの燃焼が開始する可能性は、深刻な状況であると考えられる。
【０００５】
蒸発器内の火災が、これらのパッキングに広がる危険性を低減するために、蒸発器とパッキングとの間で、塔の外部で高価な接続用配管が必要となる２重の断熱壁を用いることが慣行である。そうでない場合、この塔は、蒸発器の直上に銅のパッキングモジュールを有してもよい。これも費用のかかる解決方法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、  
ｉ）蒸留される少なくとも１つの混合物を塔に運ぶための手段と、  
ｉｉ）前記混合物の一成分に富んだ少なくとも１つの流体を前記塔から取出すための手段と、  
ｉｉｉ）前記塔の内部に、凝縮器−蒸発器と、凝縮される気体と気化される液体とをこの凝縮器−蒸発器に送るための手段と、凝縮された気体と気化された液体とを取出すための手段と、  
ｉｖ）前記凝縮器−蒸発器の上方に位置している少なくとも１つのパッキングモジュールとを有する蒸留塔において、  
前記凝縮器−蒸発器とパッキングモジュールとの間に少なくとも１つの防火用障壁と、流体を前記塔の内部で前記モジュールと凝縮器−蒸発器との間に流すための手段とをさらに有することを特徴とする蒸留塔を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の複数の他の態様によれば、前記塔は、  
前記塔の断面のこの断面の少なくとも半分に等しい第１の部分を遮る第１の障壁と、前記塔の断面のこの断面の少なくとも半分に等しく、前記塔の断面の第１の部分を多くとも部分的に覆う第２の部分を遮る第２の障壁とを有し、これら第１及び第２の障壁は、前記凝縮器−蒸発器と、この凝縮器−蒸発器の上方の第１の前記パッキングモジュールとの間に位置し、前記第１の障壁は、前記第２の障壁の下方である。
【０００８】
前記塔は、前記第２の障壁の上方で前記第１のパッキングモジュールの下方に、前記塔の断面のこの断面の少なくとも半分に等しい第２の部分を遮り、前記塔の断面の前記第２の部分を多くとも部分的に覆う、少なくとも１つの第３の障壁を有する。
【０００９】
前記断面の第２の部分は、前記断面の第３の部分の１０乃至９０％を覆う。
【００１０】
前記断面の第１の部分は、前記断面の第２の部分の１０乃至９０％を覆う。
【００１１】
前記障壁（又は前記第１の障壁）と、場合に応じて前記第３の障壁とは、前記塔と同軸状であり、前記蒸発器のところの前記塔の半径の５０乃至１００％に等しい半径を有する第１の断面を遮るディスクからなる。
【００１２】
前記第２の障壁は、前記蒸発器のところの前記塔の半径にほぼ等しい外側半径を有し、前記蒸発器のところの前記塔の半径の２０％より大きい内側半径を有する環状の障壁である。
【００１３】
複数の前記障壁は、少なくとも部分的に銅、又は銅合金で形成されている。
【００１４】
少なくとも１つの障壁、好ましくは最も下方のしたがって前記蒸発器に最も近い障壁は、セラミック、石英、又はガラスの複数の小球で充填されている。
【００１５】
前記複数の障壁の少なくとも１つは、円形であり、並びに／もしくは、これら障壁の少なくとも１つは環状である。
【００１６】
前記複数の障壁の少なくとも１つは、前記塔の垂直軸に中心が合わせられている。
【００１７】
本発明は、上述のような少なくとも１つの塔を備えている空気分離ユニットも有している。
【００１８】
複数の前記パッキングモジュールは、アルミニウム又は銅で形成され、気体の流れへの抵抗を低減するために、端部の変更を伴い、又は伴っていないクロスコルゲーテッドタイプ(type ondule’-croise’)であることが好ましい。
【００１９】
本発明は、以下の図面を参照してより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
複式空気分離塔(double colonne de se’paration d’air)の低圧塔１は、中圧塔から来る窒素２５により温められる排液リボイラ(rebouilleur de cuve)３を備えている。このリボイラは、富酸素である、塔の排液の液体を気化させる役割を果たす。このリボイラ３は、既知のいずれのタイプでもよいが、浴式蒸発器(vaporiseur a` bain)がしばしば好まれる。この塔には、富んだ液体(liquide riche)２１の流れを含む還流が供給され、場合に応じて、気体状の空気流が供給される。前記塔の内部での質量と熱との交換は、少なくとも１つの構造化されたパッキングモジュールを介して生じる。これらのパッキングは、アルミニウムで形成され、クロスコルゲーテッドタイプであることが好ましいが、これらのパッキングは、例えば銅で形成された空気の分離に適したいかなるタイプであってもよい。最も下方のモジュール５は、富んだ液体２１のための注入口の上方に位置している。
【００２１】
８０乃至９９．９モル％の酸素を含む富酸素液体の流れ２３が、塔の缶出液（ボトム）として取り出される。
【００２２】
互いに上下に積重ねられた３つの障壁からなる防火装置が、排液のリボイラ３と最も下方のパッキングモジュール５との間に位置している。
【００２３】
低圧塔の直径は、一般に４．５ｍである。
【００２４】
リボイラ３に最も近い障壁は、障壁７Ａであり、この障壁７Ａは、複数のセラミックの小球の複数の層からなるベッドを支持しているグリッドである。これらのセラミックの小球は、完全に不活性（燃料でも酸化剤でもない）であり、また、蒸発器の火(un feu de vaporiseur)が前記グリッドを貫通する場合に、重力によりこの火に向かって流れるという好都合な点を有する。これらの小球は、交換器の通路をふさぐ危険性がないような十分な寸法（例えば、１２．７ｍｍ）である。
【００２５】
液体酸素を取出す役割を果たす障壁７Ｂが、障壁７Ａの上方に位置している。この障壁７Ｂは、前記塔の直径、一般に１．５ｍの内径、にほぼ等しい外径を有し、環形状の金属シートからなる。素材は、銅又はニッケルもしくは銅とニッケルとの合金（キュプロニッケル、又はモネル（Ｍｏｎｅｌ（商標））でよいが、セラミックで又は上述の金属で被覆されたステンレス鋼であってもよい。この障壁は、溶接により塔１の鏡板(virole)に固定されている。この障壁７Ｂは、液体が障壁７Ａに流れることを防止するために、内側の端部に上向きの持上がり(releve’)２７を有している。８つの径方向の補強用ガセット板が、この上向きの持上がり２７から塔１の鏡板に延びている。これらのガセット板１５により、この障壁は、より頑丈になり、障壁７Ａ、７Ｃに接続され、これらの障壁を所定の位置に維持するようにする。８つの開口部１３が、障壁７Ｂの周囲に形成されている。この障壁７Ｂの中央を通って落下する液体は、この障壁の外側に向かって流れ、これらの開口部１３内へと導かれる。この障壁７Ｂにある液体酸素の質量を減少させるために、この障壁７Ｂは、セラミックの小球で充填されている。場合に応じて、この障壁は、円錐形状であってもよく、この場合、上向きの持上がり２７を省くことができるだろう。
【００２６】
障壁７Ｃは、障壁７Ａと同一の形状で、同一の寸法で、同一の素材からなるが、一般に直径が２．５ｍの硬い金属のシートは、中央で液体が障壁７Ａに滴下するのを防止する。この障壁７Ｃは、最終的な障壁であり、セラミックの小球の層の数は、障壁７Ａにおけるよりも少なくてもよい。
【００２７】
本発明は、排液リボリラと、このリボイラの上方の少なくとも１つの構造化されたパッキングモジュールとを用いるどんな蒸留塔にも適用されることが理解されるだろう。特に、本発明は、排液が液状の酸化剤を含む塔に適用される。
【００２８】
燃焼生成物の温度が１５００℃より高い場合だけ伝播が起こりうることが知られているため、前記障壁の数は、３つに制限することが好ましい。
【００２９】
図２では、障壁７Ｂの下方の障壁７Ａと障壁７Ｂの上方の障壁７Ｃとの外端が、点線により示されている。この環状の空きスペースがある結果、動作の際の圧力低下をさらに低減することができる。
【００３０】
図３は、障壁７Ｂに落下する液体を複数の開口部３を介して流させる液体流下パイプ１９を示している。この流下パイプ１９により、前記液体は、液体槽２５内に向けられる。この流下パイプは、エルボの形状を有し、９０°の角度で３つの異なる位置で曲げられており、この結果、液体は水平方向に出て行く。このように、この液体流下パイプを介して火が伝播することは防止される。
【００３１】
これらの障壁を、安全性を確実に最大限にするために、銅、又はニッケルもしくは銅とニッケルとの合金（キュプロニッケル、モネル（Ｍｏｎｅｌ（商標）））で形成することができる。他の解決方法では、オーステナイト鋼の支持部を銅合金で、又はセラミックでコーティングしてもよい。
【００３２】
図４は、本発明による他の塔を示している。ここでは、防火装置は、この場合前記塔の直径を有し、グリッドにより所定の位置に保持されるセラミックの複数の小球から形成されている単一の障壁からなる。ガラス又は石英の小球も用いることができる。これらの素材は非常に高い融点（セラミックの場合は、２０００℃より高い）を有するため、もし、層の数がより多いならば、この防火装置は、火が伝播することを防止するシールドを形成するだろう。
【００３３】
厚さが数センチのシールドを形成する複数の小球により、前記塔を通って流れる液体と気体とはこれらの小球を通過させられるが、これらの小球は不活性のままである。過熱が開始する場合には、前記グリッドは溶融し、この結果、前記複数の小球を解放し、これらの小球は火の中へと落下する。これらの小球は、交換器の通路をふさぐ危険性がないような十分なサイズである（例えば、１２．７ｍｍ）。
【００３４】
他のシステム、例えば、２つの異なる高さに位置する逆さまにされたタイル(tuile)の形状の領域を、セラミックの小球の障壁とパッキングモジュールとの間に位置させ、液体酸素を集めるようにする一方で、気体を通過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による防火装置を組みこんだ蒸留塔を示す図である。
【図２】本発明による複数の障壁の１つを詳細に示す図である。
【図３】液体流下パイプを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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