用于冷能回收的方法和设备的制作方法
【专利摘要】一种从流体(例如液化气体或冷气体)回收冷能以用于冷却应用的方法和设备。流体被送入第一热交换器，在第一热交换器中与低温流体接触将冷能传递给传热流体。传热流体被送入第二热交换器，在第二热交换器中与冷却介质接触，冷却介质从传热流体接收冷能。冷却介质被回收并且来自冷却介质的冷能被用于冷却应用。
【专利说明】用于冷能回收的方法和设备
[0001]发明背景
[0002]本发明涉及回收在液化气体蒸发过程中通常损失的冷能的方法，以及相关的设备。这些液化气体通常为氮，氧，氩，二氧化碳，天然气和乙烯。
[0003]工业气体，例如氮气，氧气，二氧化碳，天然气和乙烯广泛应用于许多不同的工业领域中。它们可以被用作惰性介质，净化气体，反应物，冷却介质等等。根据应用和消耗量，这些气体以气相或液相存储和供给。当气体需求大于1000Nm3/hr时，由于经济缘故气体通常在现场供给，同时液化气体被供应/运送并且储存在真空夹套容器中供液化气体用户和小体积气体用户使用。
[0004]除了在现场供给，气体也可以通过蒸发液化气体供给。大气压力下氮气，氧气和二氧化碳的沸点分别为-196°C，_183°C和-78.5°C。然而，众所周知的是对这些气体进行液化是消耗大量能量的过程。这些液化气体在环境空气蒸发器中蒸发时冷能完全损失。为了提供具有环境温度的气体并且使冰的形成最小化，需要非常大型的独立的蒸发器模块。在一些情况下，例如在冬天，需要额外的加热装置。冷能损失还发生在液化气体(例如液氮和液态二氧化碳)被用于冷却目的时。由于较低的换热效率或者其它工艺限制，冷能，尤其是液体的显热不能被有效地利用。
[0005]在蒸发过程中损失的冷能被一些气体用户通过使用额外的机械制冷系统回收以产生用于冷冻和冷却用的冷能。然而，直接在液态气体和水之间进行换热来回收冷能是危险的，因为热交换器中的水可能结冰从而造成损害。
[0006]本发明通过使用可靠的冷能回收单元解决这些问题，冷能回收单元可以用于替代传统的环境空气蒸发器，并且能够在液化气体蒸发过程中或者从冷的废气中直接回收冷倉泛。
[0007]发明概述
[0008]在本发明的一个实施例中，公开了一种从流体中回收冷能的方法，包括如下步骤:
[0009]a)将流体送入第一热交换器并且使流体与传热流体接触；
[0010]b)将传热流体送入第二热交换器并且使传热流体与冷却介质接触；以及；
[0011]c)从冷却介质中回收冷能。
[0012]流体或冷能源从由液化气体和冷却气体(例如液氮或液态二氧化碳)组成的组中选择。
[0013]第一热交换器可以是串联的两个热交换器并且第一和第二热交换器均是低温热交换器，例如翅片管热交换器。流体在第一热交换器中被加热并且将其冷能传递给传热流体。传热流体从由以下项组成的组中选择:具有I到2个碳原子的无水酒精，例如甲醇或乙醇；具有约六个碳原子的碳氢化合物，例如异己烷和甲基环戊烷；以及卤代烃，例如二氯甲烧组。
[0014]冷却介质或冷能载体从由普通水、乙二醇溶液和盐水组成的组中选择，并且从第二热交换器中被提取出用在冷却应用中，例如反应温度控制，空气调节和工艺冷却。[0015]对传热流体的流量进行调节以使其温度维持在冷却介质的凝结点之上，以避免在第二热交换器中使冷却介质凝结的困难。通过使用膨胀箱和控制阀对流量进行控制。
[0016]在本发明的另一个实施例中，公开了一种设备，其包括与第二热交换装置流体连通的第一热交换装置。该设备进一步包括与第一热交换装置流体连通的膨胀箱以及与第一和第二热交换装置流体连通的循环泵。第一热交换装置可以包括两个串联的热交换器并且第一和第二热交换装置均可以是低温热交换器。
[0017]第一和第二热交换装置通过线或管及传热流体流体连通，所述传热流体用于从所述第一热交换装置获得冷能并且将其传递给第二热交换装置。传热流体将与第二热交换装置中的冷却介质接触，冷却介质从传热流体中回收冷能并且此冷能被回收用于冷却目的。
[0018]附图简述
[0019]图1为本发明的冷能回收单元的工艺流程示意图。
[0020]发明详细描述
[0021]本发明为一种在液化气体蒸发过程中或者从非常冷的气体回收冷能的方法。回收的冷能可以用于冷却(例如工艺和设备冷却)并且用于空气调节。
[0022]参见图1，冷能回收单元包括两个热交换器ElOlA / B和E102，循环泵P101，膨胀箱VlOl以及控制阀A10。液化气体或冷气体通过管线30被引入低温热交换器ElOlA / B。在低温热交换器ElOlA / B中，液化气体被蒸发和/或冷气体被加热并且通过管线40排出热交换器。
[0023]在热交换器ElOlA / B中，来自液化气体或冷的气体的冷能被传递给内部传热流体(HTF)，其通过管线50进入ElOlA / B并且通过管线60排出。采用特殊的HTF以最小化在热交换器ElOlA / B中结冰的可能性。HTF应该在低温下具有相对低的粘性用于确保良好的可泵性并且具有低熔点以防止HTF在低温热交换器中产生任何的凝结。本发明所使用的合适的HTF的例子在由以下项组成的组中选择:具有I到2个碳原子的无水酒精，例如甲醇或乙醇；具有大约六个碳原子的碳氢化合物，例如异己烷，甲基环戊烷；卤代烃，例如二氯甲烷；以及其它具有合适的粘性和熔点以用作冷能回收单元的内部HTF的有机化合物。
[0024]来自热交换器ElOlA / B的冷的HTF被泵送进入热交换器E102，在其中HTF与另一种冷却介质(例如普通水，乙二醇溶液或盐水)接触并且交换热。冷却介质通过管线10被引入热交换器E102。经过冷却的冷却介质在管线20中排出，其可以用于任何冷却目的，例如反应温度控制，空气调节和工艺冷却。
[0025]采用控制阀AlO对循环的HTF的流量进行调节，以确保冷的HTF在管线70中的温度TOl不低于冷却介质在管线10中的凝结点。通过改变经过管线70的HTF的流量，可以使热交换器E102中的结冰最小化。
[0026]当所期望的是从液化气体，例如液氮或液态二氧化碳回收冷能，可以在第一步骤中采用两个热交换器。热交换器ElOlA / B可以被分割成两个热交换器，低温热交换器ElOlA可以与低温热交换器ElOlB串联使用。液化气体在热交换器ElOlA中蒸发并且进一步在热交换器ElOlB中被加热。在冷的气体的情况下，根据冷的气体流的温度和流量可以使用一个或两个热交换器。这两个热交换器ElOlA和ElOlB可以整合成单个热交换器，由此在单个低温热交换器中蒸发和加热液化气体。
[0027]膨胀箱VlOl对于平衡HTF关于温度相关的体积变化来说也是必须的。[0028]虽然本发明已经参照其特定实施例进行了描述，明显的是本发明的多种其它形式和改进对于本领域技术人员来说是显而易见的。本发明所附的权利要求总体上应该被解释为覆盖全部的位于本发明的真正精神和范围之内的这些显而易见的形式和改进。
【权利要求】
1.一种从流体回收冷能的方法，包括如下步骤: a)将所述流体送入第一热交换器并且使所述流体与传热流体接触； b)将所述传热流体送入第二热交换器并且使所述传热流体与冷却介质接触；以及 c)从所述冷却介质回收冷能。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体从由液化气体和冷气体组成的组中选择。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一热交换器为低温热交换器。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一热交换器为串联的两个热交换器。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体在所述第一热交换器中被加热。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，冷能被传递给所述第一热交换器中的所述传热流体。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传热流体从由具有I到2个碳原子的无水酒精、具有大约六个碳原子的碳氢化合物以及卤代烃组成的组中选择。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述具有I到2个碳原子的无水酒精从由甲醇和乙醇组成的组中选择。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述具有大约六个碳原子的碳氢化合物从由异己烷和甲基环戊烷组成的组中选择。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述卤代烃为二氯甲烷。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二热交换器为低温热交换器。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却介质从由普通水、乙二醇溶液和盐水组成的组中选择。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述第二热交换器提取所述冷却介质并且用于冷却应用。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述冷却应用从由反应温度控制、空气调节和工艺冷却组成的组中选择。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述传热流体的流量进行调节以使其温度维持在所述冷却介质的凝结点之上。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，通过使用膨胀箱和控制阀进行所述流量调节。
17.一种设备，包括与第二热交换装置流体连通的第一热交换装置。
18.如权利要求17所述的设备，进一步包括与所述第一热交换装置流体连通的膨胀箱。
19.如权利要求17所述的设备，进一步包括与所述第一和第二热交换装置流体连通的循环泵。
20.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述第一热交换装置包括串联的两个热交换器。
21.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述第一和第二热交换装置为低温热交换器。
22.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述第一和第二热交换装置通过传热流体流体连通。
23.如权利要求17所述`的设备，其特征在于，冷能从所述第二热交换装置被回收。
【文档编号】F25J5/00GK103782120SQ201180071827
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2011年6月21日 优先权日:2011年6月21日
【发明者】朱建军 申请人:琳德股份公司