АБСОРБЦИОННАЯ УГЛЕВОДОРОДНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯМАШИНА Советский патент 1972 года по МПК F25B15/00 

Изобретение относится к холодильной технике и касается абсорбционных холодильных машин для получения плавнопеременных температур, которые могут быть использованы для осуи1ествления технологических процессов иа предприятиях химической и нефтехимической промышленности.

Известны одноступенчатые и многоступенчатые абсорбционные холодильные машины, работающие на двухкомпонентных смесях по принципу каскада. При применении этого принципа в абсорбционной холодильной машине холод, получаемый в испарителе абсорбционной машины, работаюш,ей в верхнем каскаде, используется для отвода тепла конденсации и абсорбции в нижнем каскаде. При этом отмечается ограниченный интервал получаемых переменных температур кипения (5-10°С) и усложнение схемы машин, работаюш,их в области низких температур.

Цель изобретения - получение непрерывной плавно-переменной температуры кипения в широком диапазоне в абсорбционных холодильных машинах. Это достигается тем, что абсорбционная углеводородная холодильная машина, включаюш,ая генератор, дефлегматор, конденсаторы, испаритель с газовым теплообменником, абсорбер и теплообменник растворов, содержит испаритель, который состоит из нескольких последовательно соединенных секций, снабженных на входе противоточными регенеративными теплообменниками, количество которых равно заданному количеству интервалов температур кипения, а

абсорбер выполнен секционным, число секций которого равно или больше числа секций испарителя.

На фиг. 1 представлена схема с нспо.пьзованием предложенной машины, для случая,

когда имеется внешняя охлаждающая среда для отвода тепла абсорбции и конденсации; иа фиг. 2 - то же, для случая, когда отсутствует внешняя охлаждаюшая среда с низкой температурой, необходимая для отвода тепла

конденсации или абсорбции части хладагентов смеси.

Абсорбционная углеводородная холодильная машина состоит из генератора /, ректификатора 2, конденсаторов 3 } 4, теплообменНИКОВ крепкого раствора 5, 6, 7 и 8, испарителей 9, 10, //и 12, абсорбера 13, который имеет секционную конструкцию, причем число секций равно числу интервалов температур, на которое разбит общий дианазон изменения

температуры кипения машин, теплообменника слабого раствора 14, насосов 15, 16, 17, 18 и 19 для лерекачки жидкости и регулирующих вентилей 20-25.

В генераторе / за счет подвода тепла кипятят смесь, состоящую из п - компонентов. Легкокипящие компоненты, используемые в качестве холодильных агентов (п-/), выкипают из раствора, проходят через ректификатор 2, где отделяется абсорбент, и поступают в конденсатор 3. Тепло конденсации удаляют внещней охлаждающей средой, например водой. Сконденсировавшуюся смесь холодильных агентов охлаждают в теплообменниках 5 и 6 (число теплообменников равно числу испарителей, работающих в разных интервалах температур кипения), дросселируют регулируюн1,им вентилем 22 и подают в испаритель //. Непрерывное изменеине температуры кипения осуП-1.естБЛяют во всем требуемом интервале температур в одном испарителе.

Приведенная схема выполнена для случая, когда общий диапазон изменения температуры кипения разбивают на две части, т. е. в схему включают два испарителя, работаюии1Х в разных интервалах переменных температур кипеиия.

Когда концентрация легкокипящих компонентов в смеси холодильных агентов понизится и ее температура кипения достигнет верхнего предела интервала кипения в испарителе и, то оставшуюся смесь перекачивают насосом 18 в испаритель J2, где и кипятят во втором интервале температур. Пары, выходящие из испарителей 11 и 12, подают соответственно через теплообменники 5 и 6, где их нагревают за счет охлаждения жидкого хладагента и направляют в абсорбер 13. Слабый раствор, образующийся в генераторе при выкипании летучих компонентов, охлаждают в теплообменнике слабого раствора 14, дросселируют вентилем 23 и подают в абсорбер 13. Пар из испарителя 12 идет в верхнюю секцию абсорбера и обсор-бируется слабым раствором, поступающим в эту секцию через вентиль 23. Несколько обогащенный раствор переливают в нижнюю секцию абсорбера и абсорбируют пары, поступающие из испарителя ЛВ случае необходимости в нижнюю секцию подают дополнительно слабый раствор через вентиль 24. Тепло, выделяющееся при абсорбции в верхией и нижней секциях, удаляют внешней охлаждающей средой, например водой. Крепкий раствор из нижней секции абсорбера 8 забирают насосом 19 и подают в генератор /, предварительно подогревая в теплообменнике слабого раствора 14.

По схеме, нзображенной на фиг. 2, холодильная мащниа работает следующнм образом.

В генераторе / за счет .подвода тепла кипятят смесь, состояп1ую из компонентов (п-3, 4, 5 и более). Легкокииящие компоиеиты, используемые в качестве холодильных агентов (п-1), выкипают из раствора, проходят через ректификатор 2, в котором производят отделение абсорбента, « поступают в конденсатор 3. Здесь конденсируют те из них, тепло конденсации которых отводят внешней охлаждающей средой, например водой. Сконденсиро вавщуюся смесь охлаждают в теплообменниках 5, 6 и 7, дросселируют вентилем 21 и подают в испаритель 10. В приведенной схеме диапазон температуры кипения холодильных агентов разбивают на три части.

Когда концентрация легкокипящих компонентов в смеси холодильных агентов поннзится и темлература кипения достигнет верхнего пределах интервала кипения в испарителе 0, то обедненную смесь перекачивают сначала насосом 17 в испаритель 11. Компоненты, нескондеисировавщиеся в конденсаторе 3, идут

в конденсатор 4, где тепло их конденсации отводят рассолом, охлаждаемым в испарителе 10. Возможен отвод тепла конденсации с применением непосредственного испарения. Из конденсатора 4 смесь хладагентов направляют в испаритель 9 через теплообменник 8 и регулирующий вентиль 20. После того, как температуру кипеиия в испарителе 9 повысят и достигнут нижнего предела температуры кипения в испарителе W эту смесь перекачивают в последний насосом 15. Следует отметить то обстоятельство, что в частном случае, когда испарители расположены по вертикали друг под другом (сверху вниз по мере возрастания температуры кипения) насосы для перекачки обедненной смеси могут отсутствовать.

Пары, выходящие из испарителей 9, W, 11 ii 12, подают соотв етственно через теплообменНики 5, 6, 7 а 8, где нагреваются, охлаждая

жидкий хладагент, в абсорбер 13.

Слабый раствор, образующийся в генераторе / при выкипании летучих компонентов, охла кдают в теплообменнике слабого раствора 14, дросселируют вентилем 23 и подают в абсорбер 13. Из испарителя 12 пары идут в верхнюю секцию абсорбера и абсорбируются слабым раствором, поступающим в эту секцию через вентиль 23. Несколько обогащенный раствор переливают последовательно во

вторую, а затем в третью секцию и абсорбируют пары хладагентов, идущие из испарителей 11 « 10. В случае необходимости подают дополнительно слабый раствор через вентили 24 и 25. Тепло, выделяющееся при абсорбции

в трех секциях, отводят внещней о.хлаждающей средой. Из третьей секции абсорбера раствор переливают в нижнюю секцию и абсорбируют пары, поступающие из испарителя 9. Для отвода тепла абсорбции из нижней секции, так же как и для отвода тепла конденсации из конденсатора 4 используют часть холода, получаемого в испарителях 10, 11 и 12. Часть хладоносителя, охлаждаемого в испарителе 10, подают насосом 16 в нижнюю секцню абсорбера 13 и в конденсатор 4, где его нагревают и возвращают в нспаритель.

Пример. Требуется обеспечить непрерывное изменение температуры кипения от минус (-)25 до +15°С, причем в одном испарителе необходима температура от минус (-)25 до 0°С, а в другом от 0°С до Н-15°С. Эти условия могут быть обеспечены при кипении в, качестве хладагента смеси бутана (C4Hio) и нропана (CsHg) при давлении Ро 2,0 атм. В качестве абсорбента может быть использован гексан (СеНи). Смесь из этих трех компонентов кипит в генераторе / при давлении конденсации атм (см. фиг. 1). При наивысшей температуре в генераторе t2 129°C из смеси выкипает бутан и пропан. Пары бутана и пропана конденсируются в конденсаторе S. Тепло конденсации отводят охлаждающей водой (температура конденсации 1к 35°С). Сконденсировавшуюся смесь бутана и пропана подают через теплообменники 5 6, охлаждают, дросселируют в вентиле 22 до давления кипения Ро 2,0 атм и направляют в испаритель 11. По мере кипения в испарителе 11 пропан выкипает и температуру кипения смесй повышают от начальной температуры минус (-)25 до 0°С. После этого оставшуюся обедненную смесь хладагентов забирают насосом 18 и подают в испаритель 12, где температура кипения изменяется от: О до 15°С. Пары хладагентов из испарителя поступают в верхнюю секцию абсорбера 13, где абсорбируются раствором, идущим из генератора /, а пары «з испарителя //в нижнюю секцию, где абсорбируются обогащенным раствором, переливающимся из верхней секции в нижнюю. Теплоту абсорбции отводят из верхней и нижне секции охлаждающей водой (низшая температура абсорбции t,, 30°С). Из абсорбера 13 крепкий раствор из смеси СзНв; и CyHig направляют насосом 19 через теплообменник слабого раствора 14 в генератор /.

Предмет изобретения

Абсорбционная углеводородная холодильная ман1ина, включающая генератор, дефлегматор, конденсаторы, испаритель с газовым теплообменником, абсорбер и теплообменник растворов, отличающаяся тем, что, с целью

получения заданного количества интервалов плавнопеременных температур кипения, испаритель состоит из нескольких последовательно соединенных секций, снабженных на входе противоточными регенеративными теплообменниками, количество которых равно заданному количеству интервалов температур кипения, а абсорбер выполнен секционным, число секций которого равно или больше числа секций испарителя.

Фиг /