集成至少一种热交换功能和一种蒸馏功能的基体的制作方法

集成至少一种热交换功能和一种蒸馏功能的基体
1.本发明涉及一种集成至少热交换功能和蒸馏功能的基体。
2.本发明涉及旨在形成蒸馏分离单元(例如低温空气
‑
气体分离设备)的至少一部分的基体。优选地为钎焊式铝基体的基体集成至少热交换功能和蒸馏功能。
3.在现有技术中，低温空气分离单元通常包括钎焊板式热交换器，这些钎焊板式热交换器特别地形成低温空气分离单元的主热交换管线和蒸发器
‑
冷凝器，该蒸发器
‑
冷凝器将中压塔和低压塔置于热交换关系。在进行材料转移的这两个蒸馏塔没有被集成到构成这些钎焊板式热交换器的钎焊基体中。
4.ep 0767352提出了在这些钎焊基体中集成分凝功能，即同时进行热交换和材料转移的区。
5.us 6295839提出了将蒸馏功能和热交换功能集成到钎焊基体中，但是其没有描述如何设计这种钎焊基体(也称为“芯”)以便具有可以钎焊的、且具有承受操作压力的必需机械强度的解决方案。
6.钎焊基体包括界定流体通路的平行板堆、以及限定这些流体的通道的热交换波纹或隔离物。外围侧栏密封流体通路。
7.科学出版物“the structured heat integrated distillation column[结构化热集成蒸馏塔]”，bruinsma o.s.l.等人，chem eng res des(2012年)比较了alpema文件“the standards of the brazed aluminium plate
‑
fin heat exchanger manufacturers
′
association[钎焊铝板翅式换热器制造商协会标准]”中描述的钎焊铝制成的换热器的传统波纹与基体中的钎焊交叉波纹填料的性能。
[0008]
在交叉波纹填料的情况下，为了确保机械强度，在两个波纹片材之间钎焊之前插入1mm的穿孔分隔片材，以便整体上钎焊。传统波纹的效率非常差，hetp(等理论板高度)约为1.4米。交叉波纹填料的效率更好，hetp在0.2米与0.4米之间。然而，如果期望提高填料的效率，则需要提高其密度，通常超过1000m2/m3或甚至1500m2/m3，以便使hetp小于100mm。为此，波纹的高度将从8
‑
9mm到3
‑
4mm变化，并且将需要将分隔片材的数量加倍。
[0009]
us 5144809描述了一种在由板堆组成的本体中带有热交换功能和蒸馏功能的、具有较小截面的基体。专用于蒸馏的通路通过通路彼此分开，这些通路的上部部分用于蒸发富液，而这些通路的下部部分是空的。
[0010]
本发明的目的是提出一种高效的材料转移设备(例如，使得有可能具有小于100mm的hetp)，该材料转移设备能够承受压力、易于低成本制造并且有可能在其中结合间接热交换。
[0011]
根据本发明，第二区的即使不是全部、也有大部分通路具有相同的功能。
[0012]
以本身已知的方式，这种钎焊基体具有长方体的整体形状。基体的长度通常为4m至8m、宽度为1m至1.5m、以及高度为1m至2m。按照惯例，钎焊基体的长度是界定流体通路的平行板的最大尺寸。热交换器的宽度垂直于长度测量。热交换器的高度沿其板堆方向进行测量。在这个专利中，基体的高度也将被称为基体或基体堆的厚度。
[0013]
本发明尤其旨在克服钎焊和钎焊基体的机械强度的问题，同时提供这种基体的过
程功能。
[0014]
为此，本发明的一个主题是一种基体，该基体旨在形成材料转移分离单元的至少一部分，例如与用于在初级流体与次级流体之间进行间接热转移的单元相结合用于使用蒸馏将空气分离成富氮馏分和富氧馏分，例如以便使富氮馏分作为初级流体冷凝，以交换富氧馏分或从作为次级流体的富氧馏分得到的富氧流体的蒸发，
[0015]
·
所述基体包括数个板的堆，这些板沿被称为堆叠方向的方向彼此平行地布置，从而限定通路，该基体具有长度、宽度和厚度，该基体的长度是平行板的最大尺寸，该基体的宽度垂直于该长度测量，以及该基体的厚度沿其板的堆叠方向测量，
[0016]
·
每个板具有与该基体相同的长度和相同的宽度，
[0017]
·
该基体包括至少两个区，包括：由该基体的长度的第一部分、该基体的总宽度的至少一半和该基体的总厚度的至少一半限定的被称为间接热转移区的第一区，以及由该基体的长度的第二部分、该基体的总宽度的至少一半和该基体的总厚度的至少一半限定的被称为蒸馏分离区的第二区，
[0018]
·
该第一区和该第二区连接，并且该基体被构造为允许来自该第一区的通路中的仅仅一些通路的流体与该第二区的通路连通，并且允许来自该第二区的通路的流体与该第一区的通路中的仅仅一些通路连通，
[0019]
·
该第一区的通路集合具有是该基体的长度的第一部分的尺寸、至少是该基体的总宽度的至少一半的尺寸、以及至少是该基体的厚度的至少一半的尺寸，
[0020]
·
该第一区的通路包含促进间接热转移和可能的材料转移的装置，以及该第二区的通路包含促进材料在液相与气相之间的转移的装置，
[0021]
·
该第一区的通路由以下组成：引导至少一种制冷或加热流体的第一系列通路，这些第一系列的通路不与该第二区处于流体连通；以及用于引导由该第二区中的蒸馏产生的流体的第二系列通通路，这些第二系列的通路与该第二区处于流体连通，该第一区的通路被关闭，以便防止由该材料转移产生的流体进入这些第一系列并且以便防止该制冷或加热流体进入这些第二系列，
[0022]
·
该第二区的通路集合具有是该基体的长度的第二部分的尺寸、是该基体的总宽度的至少一半的尺寸、以及是该基体的厚度的至少一半的尺寸，每个通路被限定在两个相继板之间并且平行于纵向轴线延伸，
[0023]
·
该第一区中的通路的数量严格大于蒸馏第二区中的通路的数量，优选地是该第二区中的通路的数量的倍数。
[0024]
根据其它可选的方面：
[0025]
·
该第一区中的通路的数量是该第二区中的通路的数量的至少两倍，或甚至至少三倍，或甚至至少八倍，
[0026]
·
该第一区中的通路包含用于促进热的间接转移的装置，并且该装置选自下组：直波纹、穿孔波纹、锯齿状(部分偏移)波纹、百叶窗式波纹和人字形波纹，
[0027]
·
该第二区的通路包含用于促进材料在液相与气相之间的转移的装置，并且该装置选自下组：规整填料、随机填充填料，这些规整填料由叠置的波纹带组成、可能包含在一排多边形截面塔内，这些随机填充填料可能包含在一排多边形截面塔内，
[0028]
·
该基体至少包括第三区，该第三区被称为邻接该第一区的材料转移区，该基体
被构造为使得在整个截面内，允许来自该第一区的通路的流体与该第三区的通路连通、并且来自该第三区的通路的流体与该第一区的通路连通，该第三区被称为第二材料转移区，由该基体的长度的第三部分、该基体的总宽度的至少一半、以及该基体的总厚度的至少一半限定，
[0029]
·
该第三区的通路具有是该基体的长度的第三部分的尺寸、是该基体的总宽度的至少一半的尺寸、以及是该基体的厚度的至少一半的尺寸，
[0030]
·
该第三区的通路包含促进材料转移的装置，该第一区中的通路数量严格大于蒸馏第三区中的通路的数量，优选地是该第三区中的通路的数量的倍数，
[0031]
·
该基体至少包括第三区，该第三区被称为邻接该第二区的间接热转移区，该基体被构造为使得在整个截面中，允许来自该第二区的通路的流体与该第三区的通路连通、和/或来自该第三区的通路的流体与该第二区的通路连通，该第三区被称为第二间接热转移区，由该基体的长度的第三部分、该基体的总宽度的至少一半、以及该基体的总厚度的至少一半限定，
[0032]
·
该第三区的通路具有是该基体的长度的第三部分的尺寸、是该基体的总宽度的至少一半的尺寸、以及是该基体的厚度的至少一半的尺寸，
[0033]
·
该第三区的通路包含用于促进间接热转移和可能的材料转移的装置，
[0034]
·
该第三区中的通路的数量严格大于材料转移第二区中的通路的数量，优选地是该第二区中的通路的数量的倍数，
[0035]
·
该第一区由该基体的总宽度的至少四分之三、或者甚至整个宽度限定，
[0036]
·
该第一区由该基体的总厚度的至少四分之三、或者甚至整个厚度限定，
[0037]
·
该第二区由该基体的总宽度的至少四分之三、或者甚至整个宽度限定，
[0038]
·
该第二区由该基体的总厚度的至少四分之三、或者甚至整个厚度限定，
[0039]
·
该第三区中的通路的数量等于该第二区中的通路的数量，
[0040]
·
该第三区中的通路的数量等于该第一区中的通路的数量，
[0041]
·
该第一区或该第二区的通路连接到蒸馏塔，该蒸馏塔包括圆柱形壳环和在壳环内部的交叉波纹填料模块，
[0042]
·
该第二区的通路连接到热交换器，该热交换器可能由基体的一个区组成，
[0043]
·
这些板由铝制成，
[0044]
·
在该第二区的通路中的用于促进材料在液相与气相之间的转移的装置没有被钎焊到每个通路的板，
[0045]
·
在该第一区的通路中的用于促进热的交换的装置被钎焊到每个通路的这些板，
[0046]
·
该第二区的通路均被限定在该基体的两个相邻板之间，
[0047]
·
至少一个平面元件被布置在每对相邻板之间，该平面元件平行于这些板并且划分该第一区中两个板之间的空间以限定该第一区的通路，
[0048]
·
该第一区的第一系列和第二系列的通路具有的最短尺寸是第二区的通路的最短尺寸的至少二分之一，
[0049]
·
该第一区的通路位于平行于这些板的至少一个平面壁与i)这些板中的一个板或ii)平行于这些板的另一个平面壁之间，
[0050]
·
这些第一系列的通路均位于这些第二系列的两个通路之间，以及这些第二系列
的通路均位于这些第一系列的两个通路之间，在该基体的边缘处的通路除外，
[0051]
·
第一区、第二区或第三区的一部分具有的功能可以不同于同一区的另一部分的功能，
[0052]
·
在该第一区中，至少一个平面壁被布置在一对相邻板之间并且平行于该对相邻板，
[0053]
·
该基体包括用于向该第二区的所有通路供应相同流体的装置，
[0054]
·
该基体包括用于将气体从该第二区的每个通路穿过整个截面送到该第一区的通路中的仅仅一些通路的装置，
[0055]
·
该第二区包括多个彼此相邻的通路、或甚至由该多个彼此相邻的通路组成，
[0056]
·
该第二区由该基体的长度的第二部分、该基体的总宽度的至少一半、以及该基体的总厚度(也就是堆叠)限定。
[0057]
本发明的另一方面设想了一种使用如前述权利要求中一项所述的基体分离具有至少两种组分的气体混合物的设备，该第一区的通路均具有第一端和第二端，该第二区的通路均具有第一端和第二端，该第一区的通路的第二端与该第二区的通路的第一端并置，该设备包括：用于将经冷却和经净化的气体混合物送到该第二区的至少大部分通路、优选地所有通路的第二端中的装置，用于从这些通路、优选地所有这些通路的第二端中提取富含该气体混合物的一种组分的液体的装置，以及：
[0058]
i)用于将制冷流体输送到该第一区的第一系列通路中的装置，以及用于将待冷凝的气体送到该第一区的第二系列通路中的装置，和/或
[0059]
ii)用于将加热流体送到该第一区的第一系列通路中的装置，以及用于将待蒸发的液体送到该第一区的第二系列通路中的装置。
[0060]
本发明的另一个主题提供了一种用于通过低温蒸馏分离气体混合物的方法，其中，该蒸馏通过如上文所述的基体或如上文所述的设备进行，并且其中：
[0061]
i)通过该气体混合物在该第二区中的蒸馏产生的气体在该第一区中通过与制冷流体的热交换而冷凝，和/或
[0062]
ii)通过该气体混合物的蒸馏产生的液体在该第二区中通过与加热流体的热交换而蒸发。
[0063]
上文提到的本发明的实施例和本发明的变型可以单独考虑或者根据任何技术上可能的组合来考虑。
[0064]
根据下面的描述，本发明将被清楚地理解并且其优点也将变得显而易见，下面的描述仅通过非限制性示例并且参考附图给出，在附图中：
[0065]
‑
图1由图1a、图1b和图1c组成；图1a是根据本发明的第一实施例的钎焊铝基体的示意性立体图；
[0066]
‑
图1b和图1c展示了图1a的细节的变型；
[0067]
‑
图2是将根据本发明的基体与常规蒸馏塔结合的示意图；
[0068]
‑
图3和图4是本发明的其它实施例的示意性立体图，其中，形成了用于材料转移和/或用于可能与材料转移相关联的间接热转移的多个区；由图5a、图5b、图5c和图5d组成的图5描述了通路布局和本发明变型的侧视图；由图6a、图6b和图6c组成的图6、以及由图7a、图7b和图7c组成的图7描绘了两种另外的变型。
[0069]
在说明书的以下部分中，术语“材料的转移”或“材料转移”将表征至少两种流体之间存在直接接触的区。这两种流体优选地是气体和液体，但也可以是两种液体或两种气体。蒸馏属于采用材料转移的方法。注意，也可以存在“直接热转移”，这意味着与材料转移相关联的接触。
[0070]
术语“间接热转移”或“热的间接转移”将表征在两种流体(初级流体和次级流体)之间没有直接接触的情况下存在热交换。如果入口与出口之间的初级流体和次级流体的组成没有变化，那么交换就是最严格意义上的热交换。在入口与出口之间的初级流体和/或次级流体的组成发生变化的情况下，则这被称为分凝。例如，在分离空气气体的情况下，中压塔中的富氮馏分可以在冷凝器
‑
分凝器中继续变得富含氮，流体从该冷凝器
‑
分凝器在底部处以不富含氮的液体馏分形式离开，并且在顶部处作为富氮气体离开。
[0071]
图1a展示了旨在形成蒸馏分离单元的至少一部分、或者甚至本身形成蒸馏分离单元的基体1。该基体可以用于将空气分离成富氮馏分和富氧馏分。
[0072]
因此，空气将在基体的第一部分中被分离，并且基体的另一部分将用于允许在初级流体与次级流体之间进行间接热转移，例如以便使富氮馏分作为初级流体冷凝，以交换富氧馏分或从作为次级流体的富氧馏分得到的富氧流体的蒸发。
[0073]
初级流体和/或次级流体可以通过基体的材料转移部分中的混合物的蒸馏而产生。
[0074]
基体1包括数个矩形板4的堆，这些矩形板沿被称为堆叠方向的方向彼此平行地布置，基体具有长度、宽度和高度，基体的长度是平行板的最大尺寸，基体的宽度垂直于长度测量，以及基体的高度沿其板的堆叠方向测量。每个板4具有与基体1相同的长度和相同的宽度，并且可以由铝制成。正是这些板4提供了赋予钎焊基体的机械强度的框架。
[0075]
基体包括至少两个区，包括由基体的长度的第一部分、基体的总宽度、以及基体的总厚度限定的被称为间接热转移区的第一区2，以及由基体的长度的第二部分、基体的总宽度、以及基体的总厚度限定的被称为材料转移区的第二区3。
[0076]
线6展示了两个区2、3之间的划分，但是不对应于分隔这些区的装置。
[0077]
在这个示例中，区2被布置在区3上，但是相反的情况也是可能的。
[0078]
第一区2和第二区3连接，并且基体被构造为在整个截面上，允许来自第一区的通路中的仅仅一些通路的流体与第二区的通路连通，并且允许来自第二区的通路的流体与第一区的通路中的仅仅一些通路连通。第一系列的通路不与第二区2处于流体连通，以及第二系列的通路与第二区3处于流体连通。
[0079]
第一区2包括多个彼此相邻的通路24、优选地由该多个彼此相邻的通路组成。
[0080]
第二区3包括多个彼此相邻的通路22、优选地由该多个彼此相邻的通路组成。
[0081]
第一区2的通路24具有是基体的长度的第一部分的尺寸、是基体的总宽度的尺寸、以及是基体的高度的一部分的尺寸。
[0082]
第一区2的通路24包含用于促进间接热交换以及可能的材料转移的装置，用于促进热交换的装置选自下组：直波纹、穿孔波纹、锯齿状(部分偏移)波纹、百叶窗式波纹、人字形波纹、规整填料、随机填充填料。
[0083]
第二区3的通路22包含用于促进材料在液相与气相之间的转移的装置，并且该装置选自下组：规整填料、随机填充填料，这些规整填料由叠置的波纹带组成，这些随机填充
填料可能包含在一排多边形截面塔内。
[0084]
第一区2的通路24由第一系列通路54、62、72和第二系列通路53、55、60、61、70组成，该第一系列通路用于引导至少一种制冷流体或加热流体，该第二系列通路用于引导在第二区中通过蒸馏产生的流体，这些通路是封闭的，以便防止通过蒸馏产生的流体进入第一系列并且以便防止制冷流体或加热流体进入第二系列。
[0085]
第二区3的通路22具有是基体的长度的第二部分的尺寸、是基体的总宽度的尺寸、以及是基体的高度的一部分的尺寸，每个通路被限定在两个相继板之间并且平行于纵向轴线延伸。
[0086]
第一区2中的通路的数量严格大于第二区3中的通路的数量，优选地是第二区中的通路的数量的倍数。
[0087]
第二区3、7、8、9的通路22全部被供应待蒸馏的相同气体，并且在通路的顶部处产生富含轻组分的气体，而在通路的底部处产生富含重组分的液体。
[0088]
气体从第二区3、7、8、9的每个通路22被送到第一区2的通路中的仅仅一些通路。
[0089]
因此，第二区的所有通路22具有相同的功能。
[0090]
在该示例中，空气被送到第二区的大多数通路22，或者甚至送到所有通路。在那里，空气被分离以在通路22的顶部处形成富氮气体，而富氧液体朝向通路22的底部下降。富氮气体进入第一区2的两个通路中的一个通路24。
[0091]
与被送到第一区2的通路中的一个通路24中的制冷流体存在热交换，使得通过由第一区的板5形成的平面壁加热氮气。
[0092]
板5(平面元件)具有第一区的高度和基体的宽度。这些板平行于板4布置在两个板4之间的空间中，以便将两个板4之间的通路再分成多个通路24。
[0093]
通过装配单个板5，获得了两个通路24，具有通路22的宽度的一半。
[0094]
通过装配三个板5，获得了四个通路24，具有通路22的宽度的四分之一。
[0095]
例如，间接热转移区中的通路的数量至少是材料转移分离区中的通路的数量的两倍、或甚至三倍、或甚至四倍或八倍。
[0096]
优选地，第二区3中的通路22的数量乘以偶数，以便获得第一区2中的通路24的数量，例如以便具有制冷通路和加热通路的交替。
[0097]
本发明的另一个优选实施例是选择区3中的通路22的数量，该数量乘以是3的倍数(优选3、6或9)的数量，以便在1个制冷通路的侧面具有2个加热通路(或者可能相反)。在那种情况下，加热通路可以作为冷凝器
‑
分凝器操作，以便为区3提供回流(没有特定的液体分配装置)。从这个通路顶部处离开的气体进送到加热第二通路中，该加热第二通路是传统冷凝器，以便产生将为低压塔提供回流的液体。在上述偶数通路的示例中，冷凝器
‑
分凝器和常规冷凝器可以与用于气体的侧向出口叠置。
[0098]
否则，可能只有传统的冷凝器被从上面供应气体。在那种情况下，有必要在区2的底部处具有用于供应低压塔的液体提取装置和用于将液体分配在区3中的装置。
[0099]
可以设想将两个板4之间的空间再分的其它方式。不是添加至少一个板5、或者除了添加至少一个板5之外，还可以添加塔。
[0100]
区2、3连接，使得氮气不能进入旨在用于制冷流体的通路，并且使得制冷流体不能进入第二区。
[0101]
因此，氮气在通路24的一部分中冷凝，并且以液体形式朝向第二区3回落。制冷流体至少被加热，并且如果制冷流体是液体，则其优选地至少部分地在通路24中蒸发。
[0102]
基体1可能包括用于在第二区3的通路22的顶部处提取气态氮的装置(未示出)。
[0103]
应当理解，板的细节仅在图1a的右侧部分展示，但是整个基体以右侧所示的方式被配置。
[0104]
在图1b中，单个板5被定位在每对板4之间，以形成两个通路24。分隔件将一个通路24的端部一分为二。
[0105]
在图1c中，三个板5被定位在每对板4之间，以形成四个通路24。分隔件将一个通路24的端部一分为二。
[0106]
图2示出了基体与具有圆柱形壳11的蒸馏塔相关联的实例。在第一区3的通路24中蒸发的制冷流体是液体作为制冷流体从塔11中落下的结果。
[0107]
这个塔可以例如分离来自第二区3的通路22的富氧液体。在塔的底部处形成的富氧液体被供应到第一区2中基体1的通路中的一些通路。
[0108]
图3展示了基体，该基体包括数个板的堆，这些板沿被称为堆叠方向的方向彼此平行地布置，基体具有长度、宽度和高度，基体的长度是平行板的最大尺寸，基体的宽度垂直于长度测量，以及基体的高度沿其板的堆叠方向测量，每个板具有与基体相同的长度和相同的宽度，如图1a中所示。
[0109]
基体包括五个区，这些区是布置在四个其他区之间的第一区2、在第一区2上方的两个区、以及在第一区2下方的两个区。被称为间接热交换区的区2由基体的长度的第一部分、基体的总宽度、以及基体的总厚度限定。
[0110]
该区位于第二区3的正上方，该第二区被称为蒸馏分离区，由基体的长度的第二部分、基体的总宽度、以及基体的总厚度限定。
[0111]
第一区2和第二区3连接，且基体被构造为在整个截面上，允许来自第一区的通路中的仅仅一些通路的流体与第二区的通路连通，并且允许来自第二区的通路的流体与第一区的通路中的仅仅一些通路连通。
[0112]
区2和3已经结合图1a进行了描述并且将不再进行描述。
[0113]
在第二区3下方存在区7，该区是间接热交换区。
[0114]
在第一区2上方存在两个区8、9，这两个区是蒸馏区。
[0115]
在区7中，不同的通路被分配给不同的流体，使得在通路之间或在区的通路内不存在材料转移。
[0116]
这个区7用于例如通过与至少一种蒸馏产物进行间接热交换而将待分离的空气冷却至低温温度，该至少一种蒸馏产物在区7的其它通路中被升温至接近环境温度的温度。
[0117]
区7中的通路的数量严格大于第二区3中的通路的数量，优选地是第二区中的通路的数量的倍数。区7中的通路的数量可以等于、或小于、或大于第一区2中的通路的数量。区7中的通路的数量是第二区3中的通路的数量的至少两倍，或甚至至少三倍，或甚至至少八倍。
[0118]
通路数量的增加是通过平行于板4定位板5来实现的，板5比板4短并且具有对应于区7的长度的长度。
[0119]
区7中的通路包含用于促进热交换的装置，并且该装置选自下组：直波纹、穿孔波
纹、锯齿状(部分偏移)波纹、百叶窗式波纹和人字形波纹。
[0120]
区8和9优选地具有类似于第二区的通路的多个通路，这些区也专用于蒸馏。
[0121]
作为基体如何工作以实现与双塔空气分离设备所执行的那些功能相对应的冷却和蒸馏的快速描述，步骤如下：
[0122]
空气在区7的专用通路中被冷却到低温温度，并且至少部分经冷却的空气然后被分配到区3的所有或至少大部分通路中，在此空气被分离成富氮气体和富氧液体。富氮气体进入区2的某些通路，在这些通路中冷凝，并且回落到区3的所有通路。
[0123]
区3的富氧液体和在区2中冷凝的一些氮气分别被送到区8和区9，在此它们在低于区3的压力的压力下分离。
[0124]
富氧液体落到区8的基部，并且进入区2中没有从区3供应氮气的通路。
[0125]
区2的氮气供应通路与区2的氧气供应通路之间的热交换产生已经提到的冷凝氮气、以及上升到区8中并用作在区7中与空气交换而被升温的产品的汽化氧气。从区9取得的至少一种富氮气体也在那里被升温。
[0126]
图4展示了基体，该基体包括数个板的堆，这些板沿被称为堆叠方向的方向彼此平行地布置，基体具有长度、宽度和高度，基体的长度是平行板的最大尺寸，基体的宽度垂直于长度测量，以及基体的高度沿其板的堆叠方向测量，每个板具有与基体相同的长度和相同的宽度，如图1a中所示。
[0127]
基体包括七个区，这些区是布置在四个其他区之间的第一区2、在第一区2上方的两个区、在第一区2下方的两个区。被称为间接热交换区的区2由基体的长度的第一部分、基体的总宽度、以及基体的总厚度的至少一半限定。区7、区3、区8和区9对应于与结合图3描述的功能相同的功能。区7、区8和区9占据基体的总宽度和总厚度。像区2一样，区3仅占据堆的至少一半，并且均占据基体的总宽度。面向区2和区3的堆叠的其余部分用于间接热交换区21和20。在分离空气气体的情况下，这可以是在区21的情况下富液体的过冷和在区20的情况下贫液体的过冷。
[0128]
也可设想到通过使用基体的宽度的一小部分来形成旨在用于富液体和贫液体的过冷的这些间接交换区。
[0129]
通常，在分离空气气体的情况下，堆的小部分和/或宽度的小部分可以用于以下功能：混合塔、艾蒂安塔(etienne column)、过冷器、辅助蒸发器、用于在基体的两个区中循环流体的管道系统(例如正方形或矩形)、带有冷凝器的氩混合塔、带有冷凝器和再沸器的用于从氩气中除去氮气的塔。
[0130]
图5a、图5b、图5c和图5d描述了本发明的另一个优选实施例，其中区2中的通路的选定数量乘以是3的倍数(优选为3、6或9)的数量，以便在1个制冷通路的侧面具有2个加热通路(或者可能相反)。图5a描绘了区2的制冷通路布局。图5b描绘了作为冷凝器
‑
分凝器操作的第一加热器的通路布局，也就是说，来自区3的气体将在相对于冷凝液体以逆流方式流动时冷凝。在这种情况下，存在与相邻制冷通路的间接热转移，以及材料在上升的气体与在通路内下降的液体之间的转移。离开这些通路的液体直接在区3中提供回流。图5c描绘了作为冷凝器操作的第二加热器的通路布局；气体相对于冷凝的液体以平行流的方式向下循环。图5d描绘了三个通路的侧视图(或截面视图)，其中图5a的通路在图5b的通路与图5c的通路之间。元件50代表封闭这些通路的侧栏。像图1b和图1c中的通路22一样，元件51(对角
交叉影线)代表用于促进材料在液相与气相之间的转移的装置。元件52代表交换或分布波纹，阴影线决定波纹的方向。为了防止制冷通路与加热通路之间的泄漏，在制冷通路的底部处和加热通路的顶部处采用了双栏50系统。两个栏之间的区的压力低于制冷通路和加热通路的压力。旁边的盒可以收集泄漏物。
[0131]
图5d示出了由两个板5分开以形成三个通路的一对板4，加热第二通路55由字母c和箭头指示，以指示冷凝并向下流动的液体。作为分凝通路的第一通路53由字母d指示。
[0132]
图d中的板组被定位在另外两组相同的板之间，使得第二通路55位于相邻组的第一通路53旁边。同样，第一通路53紧邻相邻组的第三通路55。这样，来自第一通路的气体可以进入第三通路。
[0133]
这种气体转移在图5b、图5c中用56表示。
[0134]
区3中的上升气体进入加热第一通路53，在此该气体部分地冷凝。未冷凝的部分在通路的顶部处被提取，以分配到加热第二通路55，在此该部分将几乎完全冷凝。
[0135]
图6a、图6b和图6c描述了本发明的另一个优选实施例，其中区2中的通路的选定数量乘以是4的倍数的数量。图6a描绘了区2的制冷通路62的布局。图6b描绘了加热通路的布局，该加热通路在其下部部分61中作为冷凝器
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分凝器d操作，而在其上部部分60中作为冷凝器c操作。图6c描绘了形成在一对板4之间的通路的侧视图(或截面视图)，这对板被三个板5分开以形成四个通路，其中两个62是制冷通路，以及两个通路是加热通路。
[0136]
区3中的上升气体进入加热通路61的底部区段，在此该气体部分地冷凝。未冷凝的部分64在该区段61的顶部处被提取，以分配到加热通路60的顶部区段，在此该部分将几乎完全冷凝。
[0137]
图7a、图7b和图7c描述了本发明的另一个优选实施例，其中区2中的通路的选定数量乘以是2的倍数的数量。在这种情况下，一对板4被一个板5分开。图7a描绘了区2的制冷通路布局。图7b描绘了作为冷凝器
‑
分凝器d操作的加热通路的布局。图7c描绘了两个通路70、72的侧视图(或截面视图)。
[0138]
为了防止区3中的上升气体遇到收集在区73中的液体，制冷通路72的底部区段71用作气体通过的通路。分隔片材5中的一个开口(或多个开口)允许气体进入作为冷凝器
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分凝器操作的区段70。为了形成这个开口，分隔片材5可以例如是两片，两片之间具有空间。气体进入加热通路的底部区段70，在此该气体部分地冷凝。在区段70的顶部处，潜在可能的是不冷凝物或一些气体经由开口74被提取。从区段70下落的液体被收集在区段73中，以便：
[0139]
·
能够经由开口75提取其一部分，并且例如为区9提供回流，如图3所述。
[0140]
·
能够经校准孔口76分配液体，以便为区3提供回流。
[0141]
这种装置也可以被应用于除分离空气气体之外的方法。
[0142]
流体从一个区传送到另一个区的分配可以如us 5144809中所展示的，通过使用集液箱从一个区提取流体并将这些流体转移到另一个区来进行。
[0143]
对于所有的图，第一区2的通路23的集合具有是基体的长度的第一部分的尺寸、是基体的总宽度的至少一半的尺寸、以及至少是基体的厚度的至少一半的尺寸。第二区3、7、8、9的通路22的集合具有是基体的长度的第二部分的尺寸、至少是基体的总宽度的至少一半的尺寸、以及是基体的厚度的至少一半的尺寸，每个通路被限定在两个相继板之间并且平行于纵向轴线延伸。
[0144]
可设想到将用于将加热流体送到第一区2的第一系列通路中的装置和用于将待蒸发的液体送到第一区2的第二系列通路中的装置结合到基体中。