专利名称：改进的三效吸收设备与方法
背景技术：
US专利5,335,515和5,390,509公开了三效吸收循环设备与系统，该系统含有适于含水吸收流体进入接连高温下运转的第一、第二和第三发生器的一个或多个吸收器。这些三效设备包括三个在接连较高温度下运转并与发生器相通的三个冷凝器。这三个冷凝器相互连接借此冷凝的致冷剂接连地从第三冷凝器流向第二冷凝器，再流入第一冷凝器，之后再进入一个或多个蒸发器。冷凝器产生的热量被用于驱动较低的发生器。在应用整个系统中都使用单一致冷剂如水的这种设备时，能达到显著的改进，超过了依赖于热交换器与非通用质量流量相配合的传热的现有技术系统。
象上述那样的三效设备的优点是，高温下吸收溶液的蒸汽压，第三发生器一般是在约25psig以上，通常在约40-约80psig，典型的是约60psig下运转。在许多领域内，现行的锅炉规定要求在15psig以上操作的吸收循环设备锅炉或发生器，在其操作过程中必须由操作员一直在监测。这样的要求条件在经济上很明显是不利的，当成本和操作花费是很重要的时候，使用高发生器压力条件的设备是不利的。消除上述三效设备和系统的所述缺点是本发明的目的。
发明概述本发明是指向采用在降低压力，优选低于15psig下操作的高温第三发生器使三效吸收循环设备运转的方法。用于本发明的三效设备公开在美国专利5,335,515、5,390,509和5,205,136中，所有这些专利的公开内容都被引入本发明作为参考。按本发明，通过在第三段发生器中的吸收流体内使用高浓度金属盐，可以实现高温第三段发生器的低压操作。与现有技术系统所用浓度对比，通过使用较低吸收流体进入最高温度发生器、放出水蒸汽而使盐浓度显著升高，可以实现第三段发生器中的浓溶液有高浓度。
附图简述
图1和图2以图示说明按本发明使用和操作的三效吸收循环设备。
最佳实施方案的详细说明图1和2以图示说明三效循环设备，其说明与US专利5,390,509中相应图1和2基本相同。在图示的三效各系统中，使用单个的吸收器和蒸发器。但是，本发明并不限于使用单一的吸收器装置，和也可以使用两个或三个吸收器以及两个或三个蒸发器。因此，上述US专利5,335,515和5,390,509中所示与公开的全部设备都可以用本发明中。若液体结晶极限启及安全操作液体溶液区域的循环，多吸收器和蒸发器单元是有利的。然而，就描述本发明来说，展示单个蒸发器吸收器系统是为了比较简单。本发明的基本特征在于高段发生器G3是在低于按规定要求操作员观测的压力下的内吸收流体蒸汽压下运转。例如，发生器的压力在15psig时，按当地法规必须有操作员，而按本发明，高段发生器G3则在15psig以下运转。当然，低段发生器G2和G1也在低于法规规定操作员的要求以下的压力下运转。低压操作通过显著提高第三段发生器的吸收液体中的盐浓度就能实现。典型的是，在使用按上述专利所述的现有技术系统时，高段发生器G3中的吸收流体的盐浓度。经水的解吸，相对供给该发生器低浓度、可提高约4％-约6％。这样，在这种典型的现有技术系统中，离开高段发生器G3的吸收流体的盐浓度，对比从吸收器，或从低段发生器加到高级发生器的吸收流体中的盐浓度，高约4％-约6％。在本发明中，第三发生器中的浓溶液的盐浓度能基本上被提高到能够和足以为发生器提供低于25psig的操作压力。来自输入发生器稀溶液中的盐浓度，具体地盐浓度提高在约10％和约25％之间，优选在约12％和约20％之间(按重量计)。这样的盐浓度提高可通过利用较低流速的吸收流体进入发生器实现。
发生器内的温度，尤其是高段发生器G3，基本上与上述专利所说明的相同。典型的第三段发生器的操作温度介于约380°F和约500°F，优选操作温度介于约400°F和约450°F。出于经济原因第三段发生器G3优选直接燃烧，采用燃烧器和燃烧空气预加热的效能部件，这是本领域一般技术人员众所熟知的。但是，在适当的地方，在发生相变或有泵送流体环路装置情况下，可以使用间接加热高温发生器G3。低于加热高温发生器所必须的剩余能量或显热可送至一个或两个低段发生器。这样，在直接燃烧第三段发生器时，反可把得到的燃烧热气体直接用于加热一个或多个低段发生器。
正如图1和图2所示，以及上述US专利5,335,515和5,309,509重要细节所述，其公开内容引入本文作为参考，就在一个或多个吸收器和三个发生器之间引导含水吸收流体的流体循环可以是串联的、平行的和逆流的，以及这些不同流动中的两种或更多种组合。就这样，任何一个或多个吸收器可把同一流体供给不只一个发生器，而流量大小或计量应符合热平衡。通常从不同的吸收器到不同的发生器，其质量或体积流量是不同的，乃至当使用混合流体的会合点时，对具体的发生器按要求也要选择和控制具体的流动方式。尤其是，按照本发明，为了能达到低流速并且能使吸收流体内的盐浓度显著提高。因此调节，控制或计量进入第三段发生器G3的流量是重要的。从图1可以看出，流体组合会合点13和15，优选含有适当的管径节流或计量阀，为的是选择流入低段发生器G2和G1以及流向高温发生器G3的流体质量或体积。同样，在图2中，会合点27和28，以及26和29都装有合适尺寸的管道、节流或计量阀，归根结底是为了选择进入发生器G3的合适吸收流体流量，以便实现本发明。
按本发明优选的三效系统利用平行流循环装置，如图1所示，吸收器和/或蒸发器的数目不限于所示单一吸收器系统。所述平行流系统也可以与引导流体环路的串联和/或逆流形式结合，如在上述和引入的专利申请所进一步说明的。优选方案是，进入第三段发生器G3的流量低于该系统稀溶液总流量的20％左右(质量或体积)，即来自单一吸收器系统中的吸收器进入G3的流体部分，或从稀溶液吸收器，在三吸收器系统中定为A3，或A2或在两个吸收器系统中来自A2进入G3的部分流体。更好的是，流入第三段发生器的稀溶液流量低于该系统总的稀溶液流量的15％左右。
配制本发明系统中吸收流体的溶液是金属盐水溶液，该盐可以是碱、碱金属或过渡金属卤化物或碱金属氢氧化物。卤化物中优选的是化物或氯化物，优选的金属是锂。由此，优选盐是溴化锂或氯化锂，或其混合物，具有溴化锂的是最好的。按最高段发生器G3的重量计，这种锂的卤化物盐被浓缩至至少66.5％，以达到本发明所要求的低蒸汽压。第三段发生器中的优选浓溶液卤化锂的浓度介于约67％和约76％(按重量计)之间。在上述列出范围内的其他金属卤化物在相同蒸汽压控制范围内的也可以使用。但是，有待使用的任何特定盐或盐混合物的特定浓度都可通过在预定的低压下测量第三发生器出口的液流的浓度加以确定。
其它金属盐包括碱金属氢氧化物或所述氢氧化物的混合物，以氢氧化钠和/或氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化铷及其混合物为最好。为了能达到高段发生器中所要求的低溶液蒸汽压，氢氧化物浓溶液的浓度在约70％-约88％之间，按重量计。然而，为了实现第三段所要求的低压操作，具体浓度很容易被确定。
当使用金属卤化物盐的时候，为了减轻腐蚀问题，加入适于流体pH控制的氢氧化物，例如碱金属氢氧化物如氢氧化锂或氢氧化钠是有利的。因为溶液的温度在高段发生器中使用缓冲剂尤其重要，可以使用钼酸盐，硅酸盐、钨酸盐、硼酸盐、硝酸盐或其两种或更多种所述缓蚀剂的混合物。使用这样的缓蚀剂是本领域一般技术人员所熟知的。当使用卤化锂含水吸收流体时，使用结晶抑制添加剂同样是理想的。所述添加剂包括乙醇胺和乙二胺，其使用为本领域一般技术人员所知。
借助于实施例，示于图1中的三效吸收系统是使用含水溴化锂吸收流体运转的进入第三段发生器G3的稀吸收溶液的温度为312.0°F且溴化锂的浓度为54.36％(按重量计)。离开发生器G3的溶液温度为426.4℃且溴化锂的浓度为71.75％(按重量计)。在工艺过程中，发生器G3中的最高压力为11.73psig。在所述系统中，来自发生器G2的溴化锂的浓度为57.35％而来自发生器G3为57.19％。
在图2的逆流循环装置运行中，进入发生器G3的含水吸收溶液中的化锂浓度为58.37％而在致冷剂解吸之后，从发生器流出的流体浓缩溴化锂为70.93％(按重量计)。流入发生器G3的稀溶液操作温度为352.7°F而从发生器流出的浓缩溶液的温度为424.5°F。在三效循环运行过程中，在高段发生器G3中的最高吸收流体的蒸气压为13.60psig。进入发生器G2的溶液中的溴化锂浓度为56.27％而离开该发生器的浓度为58.37％(按重量计)。进入发生器G1的吸收溶液盐浓度为55.13％，离开该发生器的浓度为56.27％(按重量计)。
如前所述，本发明是在低于25psig压力下运转三效吸收循环装置的高段发生器G3，优选压力为20psig以下，更好的是15psig以下。然而，目的在于避免按照发生器压力法规所要求的(在或超过该规定要求)在本系统运转过程中必须有操作员或观测人员观测的要求。
权利要求
1.三效吸收设备，包括一个或多个吸收器，一个或多个蒸发器和第一、第二和第三段发生器，各含有含金属盐水溶液的吸收流体，金属盐包括碱金属、碱土金属或过渡金属的卤化物，或碱金属氢氧化物，以及第一、第二和第三冷凝器运转时分别与所述第一、第二和第三段发生器连接并分别在接连高温下运转，其中所述金属盐在第三段发生器中的所述水溶液内的浓度是足以提供低于25psig操作蒸汽压的浓溶液的浓度。
2.按权利要求1所述设备，其中所述金属盐是卤化锂。
3.按权利要求1所述设备，其中所述金属盐是溴化锂。
4.按权利要求1所述设备，其中所述水溶液是卤化锂的混合物。
5.按权利要求4所述设备，其中所述水溶液含溴化锂和氯化锂的混合物。
6.按权利要求2、3或4所述设备，其中在所述第三段发生器中的所述卤化锂的所述浓溶液度至少为66.5％(按重量计)。
7.按权利要求2、3或4所述设备，其中所述第三段发生器中所述卤化锂的所述浓溶液浓度在约67％-约76％(按重量计)之间。
8.按权利要求1所述设备，其中所述吸收流体中的所述金属盐浓度足以提供低于15psig的所述第三段发生器中的操作蒸汽压。
9.按权利要求1所述设备，其中所述金属盐是碱金属氢氧化物或碱金属氢氧化物的混合物。
10.按权利要求1所述设备，其中所述金属盐是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化铷或其混合物。
11.按权利要求10所述设备，其中在所述第三段发生器中所述金属盐的所述浓溶液浓度在约70％-约88％(按重量计)之间。
12.按权利要求1所述设备，包括来自至少一个所述吸收器的所述含水吸收流体以平等流形式进入多个所述发生器的一个或多个流体环路。
13.按权利要求1或12所述设备，其中流入所述第三发生器的流体流量低于进入所述三个发生器总的含水吸收流体量的20％。
14.按权利要求1或12所述设备，其中流入所述第三发生器的流体流量低于进入所述三个发生器的含水吸收流体总量的15％。
15.按权利要求1或12所述设备，其中一个或多个所述流体环路包含至少一个液流分流汇合点，用于来自所述发生器之一的第一部分含水吸收液体进入一个或一个以上其它所述发生器。
16.按权利要求13所述设备，包括为来自所述吸收器中至少一个的所述含水吸收流体以平行流形式进入多个所述发生器的一个或多个流体环路。
17.按权利要求14所述设备，包括为来自所述吸收器中至少一个的所述含水吸收流体以平行流进入多个所述发生器的一个或多个流体环路。
18.按权利要求15所述设备，其中来自流体分流汇合点的含水吸收流体第一和第二部分的质量或体积流量是不一样的。
19.按权利要求1所述设备，包括来自所述吸收器中至少一个的所述含水吸收流体以串联流动进入多个所述发生器的一个或多个流体环路。
20.按权利要求19所述设备，其中一个或多个所述流体环路包括来自所述发生器之一的第一部分含水吸收流体进入一个或多个别的所述发生器的至少一个流体分流汇合点。
21.按权利要求12所述设备，包括来自所述吸收器中至少一个所述含水吸收流体串联流动进入多个所述发生器的一个或多个流体环路。
22.按权利要求21所述设备，其中一个或多个所述流体环路包括来自所述发生器之一的第一部分含水吸收流体进入一个或多个其他所述发生器的至少一个流体分流汇合点。
23.按权利要求1所述设备，其中所述第三段发生器直接点火。
24.按权利要求23所述设备，其中所述第三发生器包括燃烧空气预热装置。
25.按权利要求23所述设备，其中来自第三段发生器的燃烧气体用于加热一个或多个低段发生器。
26.按权利要求1所述设备，其中在所述第三发生器中的所述水溶液含有金属卤化物并包括碱或碱土金属氢氧化物pH控制添加剂。
27.按权利要求1所述设备，其中在所述第三发生器中的所述水溶液包含缓蚀剂添加剂，它包括钼酸盐、硅酸盐、钨酸盐、硼酸盐、铬酸盐或硝酸盐，或其两种或更多种的混合物。
28.按权利要求1所述设备，其中在所述第三发生器中的所述水溶液包含卤化锂并包括结晶抑制剂添加剂，它包括乙醇胺或乙二胺。
29.使具有第一、第二和第三段发生器的三效吸收循环设备运行的方法，所述发生器含有含金属盐水溶液的吸收流体，所述盐包括碱金属、碱土金属或过渡金属的卤化物，或碱金属氢氧化物，且分别在接连高温下运转，所述方法包括在低于25psig蒸汽压下操作第三段发生器。
30.按权利要求29所述的方法，其中所述金属盐包括卤化锂且其中第三段发生器中的所述卤化钾的浓度增至至少66.5％(按重量计)。
31.按权利要求29所述方法，其中所述第三段发生器中的所述卤化锂浓度增至约67％-76％(按重量计)之间。
32.按权利要求29所述方法，其中第三段发生器含有一种或多种碱金属氢氧化物的水溶液，所述方法包括提高所述第三段发生器中其浓度至约70％-约88％(按重量计)之间。
全文摘要
三效吸收设备的第三段发生器(G
文档编号C09K5/04GK1259197SQ98805727
公开日2000年7月5日 申请日期1998年3月25日 优先权日1997年4月3日
发明者P·萨基西安, U·罗肯菲勒 申请人:罗基研究公司