Многоступенчатая холодильная установка

9) 5 В 7/00 П:ЛЬСТВУ 54) ИНОГОСТУПЕНЧАТАЯСТАНОВКА57) Изобретение позолодопроизводительнения термодинамичесости и понизить тем ХОЛОДИЛЬНАЯ еличит еский инсти нности и На нститут техностроения ературу о ессоре см жатая в комп тов охлаждае тора, раздел сепараторе 4 ется на охл конденсатор ается в тепл омовцев,тейн я в сек ется на жидкость из которого пар аждение во вторую а жидкость обменнике 8 за5106,блик, 197 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПо ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОЩЕЦТИНМПРИ ГННТ ССО(7 1) Одесский технологитут холодильной промышлучно-исследовательскийнологии криогенного маши(56) Патент, США Р 364кл. Р 25 В 7/00, опу дения.хладагеконденси пар внаправлсекциюподогревФ сть путем повьой эффектив1548 б 22 счет тепла прямого потока и последросселирования направляется в межтрубное пространство теплообменногоагрегата 25 обратным потоком, Смесьхладагентов последовательно разделяется на жидкость и пар в сепараторах5,6 и 7, Из сепаратора 7 пар направляется в ректификационную колонку 23,в которой разделяется на жидкость,обогащенную высококипящим хладагентом, и пар, обогащенный жидкокипящимхладагентом, которыи после охлажденияв теплообменнике 12 ожижается и наИзобретение относится к криогенной 20 технике, а именно к многоступенчатым установкам для предварительного охлаждения потоков сжатого газа.Цель изобретения - увеличение холодопроизводительности и снижение температуры охлаждения.4 На чертеже представлена схема мно-, гоступенчатой холодильной установки,Схема содержит компрессор 1 секции0 2 и 3 конденсатора, сепараторы 4-7, регеративные. теплообменники (РТО) 8-13 дополнительный теплообменник 14,Фдросселирующие устройства 15-20, змеевик 21, дроссель 22, ректификационную колонку 23, ресивер 24, теплообменный агрегат 25, Установка может использовать азеотропные и неазеотроп. ные смеси.Компрессор 1 всасывает пары агента из теплообменного агрегата 25, сжимает и направляет в первую секцию 2 конденсатора, в которой происходит частичная конденсация преимущественно высококипящей фракции. Затем поток 45 направляется в сепаратор 4, в котором происходит разделение потока на жидкую фракцию, преимущественно состоящую из высококипящего агента, и паровую, обогащенную низкокипящим агентом. Жидкость из сепаратора 4 пере- охлаждается во внутритрубном пространстве, РТО 8, дросселируется в устройстве 20 и в виде парожидкостной смеси поступает в межтрубное пространство РТО 9, где, вскипая, конденсиру 55 ет пары агента прямого потока и охлаждает поток газа высокого давления, направляемого в блок разделения или правляется в ресивер 24, а затем через дополнительный теплообменник 14и дроссель 22 - в межтрубное пространство теплообменного агрегата 25 обратным потоком. Снижение разности температур между прямым и обратным потоками повышает термодинамическую эффективность установки, а разделение смеси в колонке 23 с получением болееочищенного низкокипящего компонентапозволяет снизить температуру охлаждения прямого потока, 1 з.п, ф-лы,1 ил,охлаждения. Пар из сепаратора 4 направляется во вторую секцию 3 конденсатора, конденсируется и поступает в сепаратор 5 последующей ступени охлаждения. Из последнего жидкость направляется во внутритрубное пространство РТО 10, переохлаждается и после расширения в дросселирующем устройстве 15 поступает в межтрубное пространство РТО 11.Из сепаратора 5 пар поступает во внутреннее пространство РТО 9, конденсируется, а затем поступает в сепаратор 6, В последнем поток разделяется. Жидкость направляется во внутритрубное пространство РТО 11, переохлаждается, а затем расширяется в дросселирующем устройстве 16 и поступает в межтрубное пространство РТО 12.Пар из сепаратора 6 поступает во внутри- трубное пространство РТО 10, конденсируется, а затем собирается в сепараторе 7. Из последнего жидкость переохлажцается во внутритрубном прост-. ранстве РТО 12 и после дросселирования в устройстве 17 поступает в межтрубное пространство 13.Пар из сепаратора 7 конденсируется во внутритрубном пространстве РТО 11 и направляется в змеевик 21, расположенный в кубовой части ректификационной колонки 23, а затем после дросселирования в устройстве 19 на уровне, не превышающем 80 Е высоты, поступает во внутреннюю полость колонки 23, где происходит разделение смеси на заданные составы, Жидкая фракция, содержащая высококипящий компонент из кубовой части, представляющей собой сборник высококипящей15486 смеси, поступает во внутритрубное пространство РТО 13, переохлаждается и после дросселирования в устройстве 18 попадает в межтрубное пространство РТО. Пар, преимущественно состоящий из низкокипящего агента или смеси заданного состава, из колонки 23 поступает во внутритрубное пространство РТО 12, конденсируется и собирается в ресивере 24, откуда поступает во внутритрубное пространство дополнительного теплообменника 14, затем расширяется в дросселе 22 .и поступает в межтрубное пространство теплообменного агрегата 25,Все регенеративные теплообменники составляют единый теплообменный агрегат 25, через который проходит прямой и обратный потоки разделяемого 20 газа или жидкости, прямой и обратный потоки холодильного агента, На теплом конце теплообменного агрегата обратные потоки смеси объединяются в один и поступают на линию всасывания в 15 компрессор 1. Затем цикл повторяется.Наличие отделителя жидкости при частичной конденсаци позволяет получить смесь с максимальным содержанием высококипящего .компонента, а зна чит максимально приблизить температуру агента к температуре охлаждаемого потока,на входе в теплообменный агрегат. Введение дросселируемого потокаЭ 5 жидкости из сепараторов в последующий теплообменник позволяет .макси.мально утилизировать холод обратного потока и плавно понизить температуру прямого. Использование ректификационной колонки в нижней ступени Охлаждения взамен . сепаратора позволяет произ ,вести наиболее эффективное разделение смеси, а значит.,получить вещество, способное обеспечить максимальное снижение температуры в испарителе нижней ветви. Это.позволяет увеличить глубину охлаждения прямого потока. Если смесь определенного состава имеет наиболее низкую температуру при том же давлении, то использование рек- тификационнОЙ кОлОнки позволяет полу 22 6чить требуемый состав с наибольшейточностью,Таким образом, достигается плавноеизменение состава смеси и температуры,повышается термодинамическая эффективность машины, расширяется диапазонтемператур цикла и увеличивается глубина охлаждения потока газа или жидкости,Формула изобретения 1, Многоступенчатая холодильнаяустановка, содержащая компрессор, соединенный по входу с межтрубным пространством теплообменного агрегатадля охлаждения прямого потока, апо выходу - с конденсатором, и ступени охлаждения, в каждой из которых1по жидкостной линии последовательноустановлены сепаратор, регенеративный теплообменник и дроссельное устройство, а газовая полость каждогопредыдущего сепаратора через свой регенеративный тЕплообменник соединен ссепаратором последующей ступени охлаждения, причем регенеративные теплообменники последовательно размещены в межтрубном пространстве теплообменного агрегата, о т л и ч а ю щ а яся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности, конденсаторвыполнен из двух секций, между которыми установлен сепаратор первой ступени охлажденияа выход каждогодроссельного устройства подключен кмежтрубному пространству теплообменного агрегата,2, Установка по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижениятемпературы охлаждения, она содержитресивер, дроссель и дополнительныйтеплообменник, причем сепаратор концевой ступени охлаждения выполнен ввиде ректификационной колонки со змеевиком в кубовой части, соединеннымпо входу с газовой полостью сепаратора предыдущей ступени и по выходус ректификационной частью колонки,а ресивер по входу соединен с отгонной частью колонки и по выходу черездополнительный теплообменник и дроссель - с межтрубным пространством теплообменного агрегата.