专利名称：用于氨水吸收系统的改进的多柱发生器的制作方法
背景技术：
氨水吸收系统组合了作为主要部件的吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器。这些系统是本领域所公知的，例如，在美国专利5367884、5548971和5490393中就公开了这样的系统。这些氨水吸收系统可设计并作为热泵、冷藏设备、冷却器、加热器、以及冷却-加热器。
氨水吸收系统的发生器用作蒸馏柱，其部件包括锅炉、汽提部分或汽提塔、以及精馏部分。供应给发生器的组合物包括来自系统吸收器的富氨液体，可在一个或多个供料点或进料点将它们导入发生器。将锅炉设计成能产生与热量输入相符的液气对流。在锅炉的有限长度或高度方向上引入初始热量，这将导致热量输入区域内氨浓度显著变化。在某些系统中，可用重沸器代替锅炉，重沸器中，是由初始能源输入热量，但其除了从柱子底部附近的液体中平衡地分离出蒸气外，不会产生实质氨分离。
汽提部分包括发生器柱子中位于最高(最冷)进料点以下的所有部分。在汽提部分中，由离开蒸馏柱底部的溶液回收热量，回收热量返回到锅炉上方的那部分柱子中。汽提部分包括三个部分热溶液解吸塔(SHD)、绝热解吸塔或发生器-吸收器热交换(GAX)解吸塔、以及锅炉。SHD是在稀溶液进入吸收器之前从稀溶液、即位于发生器柱子底部的溶液中提取热量的那一部分汽提部分。汽提部分的绝热解吸塔没有热量输入，其一般位于最冷供料点与SHD之间。GAX解吸塔通过利用来自发生器柱子底部的稀液或二次流体进行热传递，从而从吸收器接收热量。一般而言，GAX氨水吸收系统中的发生器具有GAX解吸塔或绝热解吸塔，但不是两个都具备。当系统使用强碱液GAX时，要使用绝热部分，但是要将GAX解吸塔用于稀液GAX或二次流体GAX。发生器的附加部件是精馏器，该精馏器是位于最高(最冷)供料点上方的那部分发生器。上述发生器已示于附图中，后面将对它作进一步详细描述。
由系统吸收器供给发生器柱子的供料是浓液，它包含氨含量相对高的溶液。该浓液一般含有40％和50％的氨，但在某些操作条件下，氨含量约低至20％。该浓液与从发生器导入吸收器的稀液相反，所述稀液包括富水组合物，在额定条件下具有介于约1％到约15％之间的氨，一般含介于约3％到约5％之间的氨。在传统强碱液GAX吸收周期中，通过让一部分强碱液通过GAX吸收器中的热交换器，将溶液加热到它的始沸点温度以上，使其变为两相混合物，从而实现热量回收。在始沸点温度或者低于该温度的条件下，将该部分不通过GAX热交换器的强碱液作为单相液体引入位于精馏器底部或在其附近的发生器中。供给发生器的第二原料流是通过GAX吸收器的那部分强碱液。在低于第一单相液体供料的位置，将包含液体和蒸气的第二原料流引入发生器。前述氨水吸收系统中使用的传统发生器已将精馏器下方的所有发生器部分放入一个壳体或一个摞一个定位的多个壳体中，由此它们的工作方式是通过重力驱动液流沿柱子向下从一个部分流到另一部分。某些情况下，精馏器也位于发生器余部的上方(或者在一个独立的壳体中，或者在同一个壳体中)。在精馏器被放置成并不完全高于发生器余部的传统系统中，已采用气泡泵将液体从精馏器底部泵送到发生器余部的顶部，其中所述气泡泵还被称为蒸气提升泵(vapor-liftpump)。
发明概述本发明的改进的发生器可分成多个柱子，将它们布置成使低温柱子的底部低于高温柱子的顶部。利用供料流驱动的喷射器将液体从一个柱子底部泵送到下一级柱子的顶部。在本发明的另一实施例中，可使用独立的精馏器部分柱子，它将来自精馏器的液体导入吸收系统的溶液泵入口，利用溶液泵将其泵送到汽提段柱子顶部。
附图的简要说明
图1是本发明发生器组件的示意图，所述发生器组件包括多个柱子和供料流驱动的喷射器；以及图2表示本发明的另一实施例，其中，精馏器位于独立柱子中，其利用系统溶液泵将液体从精馏器部分的底部泵送到另一发生器部分中。
优选实施例的详细描述在本发明中，改进的氨水吸收系统发生器利用了多根柱子，每根柱子由一个或多个发生器部分组成，一般将柱子等高布置，这样一个柱子的最下端低于另一柱子的上端。
在图1所示的氨水吸收系统中，吸收器10包括冷溶液吸收器(SCA)热交换部分11和发生器-吸收器热交换(GAX)部分14。由吸收器流入发生器的浓液被分离，由此仅有一部分流体通过GAX吸收器部分中的热交换器。图1表示流体在SCA之前的流体分离器15中被分离，但是也可以象图2中那样，流体在SCA之后被分离。来自溶液泵12的强碱液还可在进入SCA之前通过冷溶液精馏器的热交换盘管。引导不通过GAX热交换器的溶液通过管21，进入喷射器27，而后进入绝热发生器部分26。通过管13将通过GAX热交换器14的那部分流体导入喷射器25，然后导入发生器的热溶液解吸塔部分24。在所示实施例中，精馏器28和绝热部分26位于分开的柱子中，而锅炉22和SHD部分24则位于第三柱子20中。这三根柱子可这样排列使温度最低柱子28的底部低于下一级较热柱子26的顶部，柱子26的底部低于最热柱子20的顶部。由此，就必需将液体从较冷柱子的底部泵送到下一级较暖柱子的顶部，于是液体连续从最冷部分流到最热部分。也可以使用不同的柱子组合。例如，可使用两根发生器柱子，将绝热解吸塔和精馏器部分置于单个柱子中，而锅炉和SHD置于分开的柱子中。在另一可选择的方案中，可将分开的柱子用于锅炉和SHD部分，而将第二根柱子用于绝热部分或GAX解吸塔部分。在所示实施例中，第二根柱子26可以是绝热部分或是GAX解吸塔部分，这取决于所想要的装置的功能。正如所说明的，可将几根柱子方便地安装起来，或者将它们设置得近乎等高，即大体上彼此水平。可在供料点、即沿发生器长度方向引入供料流的位置将这些柱子分开或分离。如果不要求较短柱子，就不需要在两个供料点将柱子断开，而是利用一次断开就能实现。
必需将液体从每个柱子底部泵送到下一级柱子的顶部，由此液体连续沿柱子“向下”流，从最冷部分到达最热部分。过去建成的某些住宅用和商用氨水设备已经利用气泡泵(也称为蒸气提升泵)进行这种泵送。但是，依照本发明，可利用喷射器、有时也为喷射泵、射流泵或吸气泵，将液体从一个柱子泵送到下一级柱子顶部，其利用供料液体作为动力。GAX的强碱液体供给有两股供料流进入发生器，这允许在利用三个柱子的发生器中有两个喷射器和两个断点。在诸如稀液和二次流体热传递的其它GAX方法以及不使用GAX的氨水系统中，有一股供料流进入使用两根柱子的发生器，其允许有一个喷射器和一个断点。在上述两种情况下，供料流本身就用于为泵送液体提供动力。用于驱动每个喷射器的供料流在将发生器分隔开的柱子末端或与其相邻的位置进入柱子。
利用喷射器还要求在将供料引入柱子的位置将各柱子分开。于是，每根柱子的长度和末端是由各柱子部分的理想供料点来决定的。另外，每个喷射器都要位于柱子部分的下方，于是来自柱子部分的液体将因重力作用而流入喷射器中，在此这些液体随液体供料流一起被送走。正如所示出的，未经过GAX处理的供料驱动着喷射器27，将来自吸收器10的供料流随来自精馏柱28的液体一起导入绝热或GAX部分柱子26的顶部。喷射器25由来自吸收器10的GAX部分且经过GAX处理的溶液供料流驱动，所述溶液借助管17随来自部分26底部的液体供料一起进入位于柱子20顶部的SHD部分顶部。
在图2所示的本发明实施例中，精馏器是独立部分，来自精馏柱底部的液体进入系统溶液泵12，在此它们又被泵送到下一级柱子顶部。如图2所示，来自精馏柱28底部的液体被输送到溶液泵12的入口，在此借助流体分离器15和管路系统23将它们随来自吸收器的溶液一起泵送到柱子30顶部。此外，发生器部分的余部可位于一个或多个独立的柱子中。
柱子分离点可介于所示的精馏器和绝热或GAX部分之间，发生器部分的余部、绝热或GAX部分36、SHD部分31、以及锅炉部分32容纳在第二柱子30中，或者例如在图1所示的绝热和SHD部分之间有一个分离点。在任何一种结构中，可利用系统已有的溶液泵将精馏器液体和吸收器溶液泵送到下一级较热部分的顶部。如上面所述和图1所示的，在使用三根柱子的情况下，由通过GAX热交换器的两相供料流驱动的喷射器25将来自第二根柱子、即绝热或GAX部分的液体泵送到第三根柱子顶部、即SHD部分。图2还示出了在从精馏器28到溶液泵12的管路系统35中有一个降压装置33。在将较高的精馏器压力降到溶液泵入口压力的线路中需要这种降压装置。适宜的降压装置可以是喷管、毛细管、阀等等。
利用多根柱子缩短了发生器的总长度，由此改善了装配，并提供了具有空间(高度)优点的多种系统设计方案。另外，利用由液体供料驱动的喷射器来代替气泡泵消除了产生蒸气必需驱动气泡泵所需的能量损失。本发明的这些以及其它优点对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种氨水吸收装置，它包括吸收器组件(10)、发生器组件、冷凝器和蒸发器，所述吸收器组件包括锅炉部分(22)、热溶液解吸塔部分(24)、绝热解吸塔或GAX解吸塔部分、以及精馏器部分，其中所述发生器组件的特征在于有多根柱子(20，26，28，30)，每根柱子包括一个或多个所述的部分，所述柱子排列成能使第一柱子(28)的最下端低于第二柱子(26)的顶端；泵送装置，它包括一个或多个由来自吸收器的供料流驱动的喷射器或者泵送其中的液体溶液的溶液泵(12)，所述喷射器可将液体制冷剂从低温柱子(28)的底部泵送到下一级较热柱子(26)的顶部；第一管路系统(35)，用以将液体从第一柱子底部导入溶液泵入口；以及第二管路系统(13)，用以将液体溶液从溶液泵泵送到第二柱子顶部。
2.根据权利要求1所述的装置，其包括容纳着所述锅炉(22)、热溶液解吸塔(24)、绝热或GAX解吸塔部分的第二柱子(30)，和容纳着所述精馏器部分的第一柱子(28)。
3.根据权利要求1所述的装置，其包括容纳着所述锅炉(22)和热溶液解吸塔部分(24)的第二柱子(20)，和容纳着所述绝热或GAX解吸塔和精馏器部分的第一柱子。
4.根据权利要求1所述的装置，其包括容纳着所述锅炉(22)和热溶液解吸塔部分(24)的第三柱子(20)，和容纳着所述绝热或GAX解吸塔部分的第二柱子(26)，以及容纳所述精馏器部分的第一柱子(28)。
5.根据权利要求1、2、3或4的装置，其中所述泵送装置包括所述喷射器，并包括将液体供料流从吸收器组件(10)泵送到所述一个或多个喷射器的泵(12)。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述吸收器组件(10)包括吸收器和GAX吸收器热交换器(14)，所述装置包括第三管路系统，用以将液体溶液从溶液泵泵送到GAX吸收器热交换器，然后到热溶液解吸塔。
7.根据权利要求6所述的装置，其包括流体分离器(15)，它与所述第二和第三管路系统协同作用，在所述第二或所述第三供料系统之间对来自所述溶液泵的液体进行分配。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其包括减压装置(33)，它与所述第一管路系统(35)协同作用，用以降低所述精馏器(28)和所述溶液泵(12)之间的压力。
9.根据权利要求4所述的装置，其中所述泵送装置包括溶液泵和喷射器(25)，所述溶液泵将来自精馏器的液体致冷剂和吸收器溶液泵送到第二柱子(26)的顶部，所述喷射器将来自第二柱子(26)的液体致冷剂泵送到第三柱子(20)的顶部。
全文摘要
一种氨水吸收装置发生器组件，该发生器组件包括锅炉部分(22)、热溶液解吸塔部分(24)、绝热解吸塔或GAX解吸塔部分和精馏器部分，它将多根柱子(20，26，28，30)组合在一起，每根柱子都包括一个或多个上述部分，将柱子布置成能使第一柱子(28)的最下端低于第二柱子(26，30)的顶端，它利用一个或多个可由来自吸收器的供料流驱动的喷射器(25，27)，将来自低温柱子(28)底部的液体致冷剂泵送到下一级较热柱子(26)的顶部。
文档编号F25B33/00GK1444715SQ01813633
公开日2003年9月24日 申请日期2001年7月30日 优先权日2000年8月3日
发明者L·D·基罗尔, P·萨基相, U·罗肯费勒, W·T·多利 申请人:罗基研究公司