專利名稱：用于從甲烷致冷劑回收冷量的致冷方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于回收非常低的溫度的冷量的領(lǐng)域，所述冷量的源是處于壓力下的液體甲烷，例如從甲烷罐轉(zhuǎn)移液化天然氣時所獲得的液體甲烷。
背景技術(shù)：
應(yīng)當(dāng)想到，通常在大氣壓力下在罐中運送甲烷，熱量損失由在大氣壓力下沸騰的甲烷補償。在罐到達其卸載港口時，通過泵抽取甲烷，該泵將液體甲烷壓縮至6兆帕(MPa)的典型壓力。該液相壓縮將消耗壓縮氣相所需要的能量的大約三十分之一的能量，這是需要的以便在主要網(wǎng)絡(luò)中分布天然氣；其用于補償與幾百公里范圍內(nèi)的氣體流相關(guān)的壓頭損失。實際上，液化甲烷在浸沒在海中的熱交換器中被加熱升高約15°C的溫度之后，在壓力之下轉(zhuǎn)移至分布網(wǎng)絡(luò)?？苫厥盏睦淞抗β士傆嫈?shù)十兆瓦。當(dāng)前，非常小地利用所述冷量。在優(yōu)選的但是非限制性的實施例中，本發(fā)明提出使用從甲烷回收的冷量通過冷凍來捕獲包含在廢氣中的(X)2或更通常地包含在任何氣體中的co2。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解假定甲烷的流量和運輸(X)2的氣體的流量是獨立的，這一使用強加了特殊的限制。因此，本發(fā)明尋求提供一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于從液相壓縮所獲得的甲烷回收冷量并適合于通過冷凍捕獲CO2，其中甲烷的流量和運輸(X)2的氣體的流量被認為是完全不相關(guān)的。文件US 2007/0186563和WO 02/060561分別描述了從甲烷回收冷量的方法，和從
能量產(chǎn)生單元的廢氣捕獲(X)2的致冷方法。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明提供了一種致冷系統(tǒng)，包括在級聯(lián)中的多個熱交換器，所述熱交換器中的每一個熱交換器包括·產(chǎn)生冷量的液化甲烷流；·致冷劑流體的兩相混合物的高壓流，其放出其的熱量并包括具有低的正常沸騰溫度的致冷劑流體；和·所述致冷劑流體的產(chǎn)生冷量的兩相混合物的低壓流。在本發(fā)明的特定實施例中，上述的特征溫度沸騰溫度典型地處于-80°C至_160°C 的范圍內(nèi)。因此本發(fā)明使得可以從級聯(lián)中的熱交換器中的液化甲烷回收冷量，所述級聯(lián)被包含在利用致冷劑流體的混合物的致冷系統(tǒng)中。
其的特征在于這種的下述事實，所述液體甲烷通過蒸發(fā)或通過在熱交換器中轉(zhuǎn)移其的液體或氣體的熱焓放出其的冷量，至少三種不同的流穿過熱交換器甲烷流、致冷劑流體的混合物的冷凝流和致冷劑流體的混合物的蒸發(fā)流。其的特征還在于，從液化甲烷回收冷量的本發(fā)明的系統(tǒng)包括熱交換器，所述熱交換器處理兩種產(chǎn)生冷量(或者說吸收熱量)的流的熱交換器，和一種熱量供給流。甲烷可以處于超臨界壓力或處于次臨界壓力。其流過熱交換器，作為相對于冷凝或過冷的致冷劑流體的兩相混合物的逆流。甲烷在超臨界區(qū)域中升溫，或在甲烷處于次臨界壓力時其在兩相范圍內(nèi)蒸發(fā)。在該上冷卻的同時和在同一熱交換器中，冷凝的致冷劑流體的混合物的流還通過被致冷劑流體的混合物流的一部分部分地冷卻。在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)包括用于獲得所述致冷劑流體的混合物的加壓液相的至少一個分離器、適合使所述液相的壓力降低的膨脹器以及將所述膨脹的液相的至少一部分改向至產(chǎn)生冷量的致冷劑流體的混合物的所述低壓流中的裝置。這一特點使得能夠調(diào)節(jié)級聯(lián)的熱交換器中的低壓流，引起使得可以調(diào)節(jié)冷凝的水平和所述熱交換器中的高壓流的溫度。在本發(fā)明的特定實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)包括在所述級聯(lián)的出口處膨脹所述冷卻的高壓流和用于引導(dǎo)其的至少一部分至用于穿過通過包括CO2的氣體的至少一個致冷熱交換器的裝置，所述熱交換器在冷凍循環(huán)中操作。在特定的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)包括·用于從所述高壓流獲得液相用于冷卻的裝置；和 用于膨脹所述液相和引導(dǎo)其的至少一部分到所述至少一個致冷熱交換器中的裝置，所述熱交換器在解凍循環(huán)中操作。從在解凍循環(huán)中操作的所述致冷熱交換器的所述出口處獲得的致冷劑流體的混合物的至少一部分可能有利的是，用于加滿至所述級聯(lián)中的至少一個熱交換器的所述進口處的致冷劑流體的混合物的所述低壓流。在特定的實施例中，熱交換器被控制用于以交替地在冷凍循環(huán)和在解凍循環(huán)匯中操作。因此本發(fā)明使得能夠通過在致冷熱交換器上的反升華來捕獲CO2,所述致冷熱交換器交替地在冷凍模式和解凍模式中操作。引起因此其構(gòu)成了對在文獻WO 02/060561中所描述的集成級聯(lián)系統(tǒng)的改進。在特定的實施例中，所述被引入到所述級聯(lián)中的低壓流被由在其操作處于冷凍循環(huán)中時在所述致冷熱交換器的所述出口處的致冷劑流體的混合物的流獲得。在特定實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)包括用于回收來自所述致冷熱交換器的在所述出口處的致冷劑流體的混合物的低壓流的液相的一部分的裝置。這一特點構(gòu)成了用于調(diào)節(jié)的另外的元件，在甲烷的流量(其需要被從-158°C升溫至+15°C )相對于系統(tǒng)的致冷需要而言是過量的時所需要所述元件的用于調(diào)節(jié)的另外的元件。在特定實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)包括
·用于壓縮所述高壓液相(101)的裝置(81)；·適合于用于蒸發(fā)如以這種方式獲得的所述高壓液相的至少一個蒸發(fā)器；和·適合于膨脹如以這種方式獲得的所述高壓蒸汽的渦輪，用于產(chǎn)生機械能。在特定的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)包括·適合用于在所述級聯(lián)的所述出口壓縮來自所述級聯(lián)的所述低壓流的變頻壓縮機；和·適合用于冷凝通過由所述壓縮機壓縮的致冷劑流體的混合物的部分冷凝器，用于再次產(chǎn)生用于引導(dǎo)至所述級聯(lián)中的所述高壓流。在特定的實施例中，該部分冷凝器是用于在渦輪中膨脹之前蒸發(fā)高壓液相的蒸發(fā)器/冷凝器。以最有利的方式，冷量回收可以被調(diào)制成(X)2捕獲系統(tǒng)的操作和甲烷冷量流量的可利用性的函數(shù)。本發(fā)明的致冷系統(tǒng)尤其適于操作·在全負載的CO2捕獲系統(tǒng)下，用于以便處理氣體或廢氣的名義流量，具有并從甲烷名義標稱回收冷量；·在全負載的(X)2捕獲系統(tǒng)下，具有并從甲烷減小的回收冷量的(X)2捕獲系統(tǒng)的全負載下；或·在減小負載的(X)2捕獲系統(tǒng)下，具有并從甲烷名義標稱回收冷量的(X)2捕獲系統(tǒng)的減小的負載下。以最有利的方式，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)總是能夠加熱甲烷，而不管甲烷的流量和不管被(X)2捕獲致冷系統(tǒng)處理的氣體或廢氣的流量。更具體地，如果甲烷的流量被減小至零，那么熱交換器單獨地在蒸發(fā)的混合物的一部分流和冷凝的一部分混合物之間操作。相比，甲烷流量一旦大于零，就立即調(diào)整致冷劑流體的混合物的蒸發(fā)率，但是混合物繼續(xù)流動，如果來自甲烷的冷量相對于致冷系統(tǒng)的需要是過量的，然而甲烷仍然升溫且過量的冷量被轉(zhuǎn)換成由致冷劑流體的混合物所產(chǎn)生的機械能。應(yīng)當(dāng)想到，為了在甲烷已經(jīng)被從底層抽取之后運輸甲烷，利用管線進行運輸或利用甲烷管罐運輸。第一方案需要花費大量的能量來通過壓縮站的方式在數(shù)百千米范圍內(nèi)壓縮成氣相的甲烷。對于第二方案，需要花費能量，用于通過以便借助于致冷系統(tǒng)的方式將甲烷冷卻到-ierc，該致冷系統(tǒng)消耗大量的能量。在轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移甲烷時，可以繼續(xù)利用這一冷量。通過從在集成的級聯(lián)的熱交換器中的甲烷回收冷量，本發(fā)明使得能夠節(jié)省大量的能量，其這些能量不再需要由壓縮機產(chǎn)生。本發(fā)明還提供了一種用于從液化甲烷流回收冷量的方法，其中所述流被使得流過多個熱交換器，所述熱交換器還具有流過其的致冷劑流體的兩相混合物的高壓流，所述高壓流放出其的熱量且包括具有低的正常沸騰溫度的致冷劑流體，和具有穿過其的所述致冷劑流體的兩相混合物的低壓流，且產(chǎn)生冷量。這種從液化甲烷流回收冷量的所述方法的特定優(yōu)點和特點與本發(fā)明的致冷系統(tǒng)的優(yōu)點和特點一致相同，故不在此處重述。


參考圖1、2，從下述描述呈現(xiàn)出本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點，其中圖1顯示在本發(fā)明的特定實施例中的致冷系統(tǒng)；和圖2是顯示在本發(fā)明的特定實施方式中的從液化甲烷流回收冷量的方法的主要步驟的流程圖。
具體實施例方式圖1顯示在本發(fā)明的特定實施例中的致冷系統(tǒng)。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的特殊實施方式的從液化甲烷流回收冷量的方法。在此處描述的實施例中，致冷系統(tǒng)1包括成級聯(lián)的三個熱交換器E1、E2和E3。根據(jù)本發(fā)明，這些熱交換器中的每個熱交換器通過三個流，即 供給的冷甲烷流150，其經(jīng)由進口 1進入熱交換器E1，E2，E3且經(jīng)由出口 2離開；·致冷劑流體的混合物的高壓流122，其僅由進口 3進入熱交換器El，E2，E3，部分地或完全地冷凝，以及經(jīng)由出口 4離開；和·同一的致冷劑流體的混合物的低壓流100，其經(jīng)由進口 5進入熱交換器El，E2， E3，蒸發(fā)以及經(jīng)由出口 6離開。在此處描述的實施例中，致冷劑流體的混合物的高壓流122流經(jīng)每一熱交換器 El, E2，E3，作為甲烷流150和致冷劑流體的混合物的低壓流100的逆流。通過級聯(lián)的這三個流的通路在圖2被給出標記S10。甲烷可能處于比其臨界壓力(4. 56MPa)高的壓力，或處于次臨界壓力。在甲烷處于超臨界壓力時，其處于過冷液體狀態(tài)中或處于密集的氣體狀態(tài)中。由泵系統(tǒng)吸入的處于_161°C和0. IMPa的壓力的甲烷被在甲烷罐的出口處壓縮至典型地比臨界壓力6高的MPa至SMPa的壓力。與這種液相中的壓縮相關(guān)的溫度升高被極大程度地限制，典型地3開爾文(K)。在被壓縮之后，因此甲烷在約_158°C的溫度和6MPa至8MPa的壓力是可以得到的。在此處描述的實施例中，超臨界甲烷的流150穿過處于級聯(lián)中的熱交換器E3，E2， E1，且以所述順序穿過。超臨界甲烷的流150和致冷劑流體的混合物的低壓流100被加熱，而致冷劑流體的高壓流112被冷卻，從而從另外兩個流150和100吸收冷量。甲烷150和致冷劑流體的混合物的高壓流122之間的熱交換可以是如下·超臨界甲烷和致冷劑流體的兩相混合物冷凝；·或者超臨界甲烷和液體致冷劑流體的混合物過冷。在此處描述的實施例中，甲烷的流150從約_158°C (至熱交換器E3的進口溫度) 升溫至約+15°C (從熱交換器El的出口溫度)。在從-158°C穿過至約15°C時，甲烷放出(give up)約每千克800千焦(kj/kg)。因此，甲烷的冷量可以在甲烷作為燃料被注射到渦輪中時在次臨界壓力(例如 3. 2MPa)被回收(步驟S60)。在本實施例中，甲烷放出約
·從-153°C至_94°C為250kJ/kg(加熱過冷的液體甲烷升溫至飽和的液體點)；·在 _94°C 蒸發(fā)，為 250kJ/kg ；禾口·從-94°C至 +15°C為 190kJ/kg。在任何情況中，重要的是不要忘記在大多數(shù)應(yīng)用中，為了控制的目的，可以利用的甲烷流150的流量是不可變化的。致冷劑流體的混合物的高壓流122包括具有低的正常沸騰溫度的致冷劑流體，諸如甲烷、乙烷或乙烯。在此處描述的實施例中，混合物122包括15%的甲烷、30%的乙烷、15%的丙烷和
40%的丁烷。在此處描述的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1包括在熱交換器El的上游的部分冷凝器200，其適于產(chǎn)生處于兩相狀態(tài)的致冷劑流體120的混合物，例如在20°C的溫度和在 2MPa至2. 5MPa的數(shù)量級的致冷系統(tǒng)1的高壓下。在此處描述的實施例中，冷凝器200使用水流201來冷卻和部分地冷凝致冷劑流體120的混合物。在此處描述的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1包括在部分冷凝器200的出口處且適合于分開兩相混合物120的蒸汽相122和液體相121 (步驟S12)的分離器21。僅蒸汽相122經(jīng)由其進口 3進入熱交換器E1。根據(jù)本發(fā)明，通過熱交換器El的蒸汽流122流過甲烷流150和致冷劑流體的混合物的低壓流100。蒸汽的高壓流122在熱交換器El中部分地冷凝，且經(jīng)由出口 4以兩相狀態(tài)離開熱交換器El。在此處描述的實施例中，蒸汽流122進入熱交換器El且處于約20°C的溫度，而離開其時處于典型地_45°C的溫度。在此處描述的實施例中，致冷系統(tǒng)1包括適合于在熱交換器El的出口 4處分開兩相混合物的蒸汽相122和液體相123(步驟SU)的另一分離器31。在分離器31的出口處的蒸汽流122經(jīng)由其進口 3進入到熱交換器E3中。蒸汽的高壓流122在遇到甲烷流150和致冷劑流體的混合物的低壓流100時在熱交換器E2中冷凝。在此處描述的實施例中，該冷凝是部分冷凝。在此處描述的實施例中，蒸汽流122進入到熱交換器E2中且處于約_45°C的溫度， 在從甲烷流150和蒸發(fā)的致冷劑流體的混合物的低壓流100吸收冷量之后，離開熱交換器 E2時處于兩相狀態(tài)和典型地_80°C的溫度。在此處描述的實施例中，熱交換器E2的出口 4直接連接至熱交換器E3的進口 3。 不需要在熱交換器E2和E3之間使用分離器，來自流100和150可利用的冷量足以完成對流122的冷凝。在此處描述的實施例中，兩相流122進入到熱交換器E3中且處于約-80°C的溫度， 在接觸甲烷流150和致冷劑流體的混合物的低壓流100而被冷卻之后，以液體狀態(tài)離開熱交換器E3 (步驟S16)，在完全冷凝之后，典型地處于-100°C的溫度。如上文所述，在此處描述的實施例中，低壓流100穿過級聯(lián)的熱交換器，作為致冷劑流體的混合物的高壓流122的逆流。該流因此連續(xù)地穿過熱交換器E3，E2，和E1，且以該順序穿過。在此處描述的實施例中，在冷凍循環(huán)(步驟S24)的操作中，低壓流100交替地從熱交換器61或62進入，如下文所述。在此處描述的實施例中，一組4個閥Vl用于連接熱交換器61或62中的一個或另一個的出口至熱交換器E3的進口 5，以便將低壓流100引入到級聯(lián)中(步驟S32)。在此處描述的實施例中，致冷劑流體的低壓混合物的流100進入熱交換器E3中， 成氣相或具有少量的液體。根據(jù)本發(fā)明，低壓混合物的流100在熱交換器E3中與致冷劑流體的混合物的高壓流122接觸而被加熱。在此處描述的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1包括用于在熱交換器E2和E3的進口 5處調(diào)節(jié)低壓流100的裝置。更具體地，在此處描述的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1包括用于將由分離器31 獲得的液體相123的至少一部分分流至在進口 5處進入到熱交換器E2中的低壓流100(步驟S15)的裝置。根據(jù)本發(fā)明，由分離器31所獲得的液相123處于高壓(在2MPa至2. 5MPa的范圍內(nèi))，忽略壓頭損失，與來自壓縮機的輸出壓力一致。在此處描述的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1因此包括用于在被引入到熱交換器 E2中之前使所述液相123的壓力降低(步驟S14)的膨脹器-調(diào)節(jié)器49。調(diào)節(jié)器49因此用于改變通過熱交換器E2的低壓流100，由此使得可以調(diào)節(jié)高壓流 122的部分冷凝的水平，且保持其溫度在所述熱交換器的出口 4處處于期望的值-80°C。以相同的方式，在該實施例中的本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1還包括膨脹器-調(diào)節(jié)器39，其適于膨脹由分離器21所獲得的高壓液相121的一部分(步驟S14)；和管子，用于將以這種方式獲得的低壓液相引導(dǎo)到被引入到熱交換器El的低壓流100中(步驟S15)。因此，該膨脹器-調(diào)節(jié)器39用于改變通過熱交換器El的低壓流100，以調(diào)節(jié)高壓流122的冷凝的水平且保持其溫度在熱交換器的出口 4處處于期望的值_45°C。在此處描述的實施例中，在級聯(lián)E3、E2、E1的出口處獲得的(步驟S50)的低壓流 100被壓縮機10壓縮(步驟S5》，且被部分地冷凝(步驟S54)，以便再次生成上述的部分冷凝器200的上游的致冷劑流體的高壓混合物120。在此處描述的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1包括變頻電路12，其改變電機11的轉(zhuǎn)速，所述電機驅(qū)動致冷系統(tǒng)1的壓縮機10。該變頻電路12用于調(diào)節(jié)通過級聯(lián)El，E2，E3的致冷劑流體的混合物的流120。應(yīng)當(dāng)想到，在此處描述的實施例中，在至級聯(lián)E3，E2，El的進口處的低壓流100通過在冷凍循環(huán)中操作的熱交換器61和62獲得(步驟S24)，其操作在下文進行了描述。在此處描述的實施例中，甲烷的冷量被間接地使用以捕獲C02。在此處描述的實施例中，(X)2被致冷熱交換器61，62上的反升華 (antisublimation)捕獲，其在冷凍模式和在解凍模式中交替操作，應(yīng)用在文獻WO 02/060561中闡述的原理。在此處描述的實施例中，為了冷凍CO2,在級聯(lián)的出口處且處于典型的溫度-100°C的致冷劑流體的混合物的流122被使得流經(jīng)致冷熱交換器61 (或62)，該流122之前被放置在級聯(lián)的出口處的膨脹器60壓力偏壓(步驟S22)。另外，為了解凍沉積在致冷熱交換器61 (或62)上的CO2,從分離器21的出口獲取的(步驟SM)的液相121的一部分125被使得在被上述的膨脹器-調(diào)節(jié)器39膨脹(步驟 S14)之后流過所述熱交換器。如上文所述，在分離器21的出口處的液相121的溫度是約20°C。在此處描述的實施例中，假設(shè)高濃度的致冷劑流體具有低的正常的沸騰溫度(乙烷、甲烷)和蒸汽含量是相對高的(大于30% )，在膨脹器39的出口處的解凍流125的溫度是約_40°C。在此處描述的實施例中，閥V2允許使得下述流交替地循環(huán)(具體地每隔10分鐘) 通過每一熱交換器61，62 ·高壓流122，其通過蒸發(fā)產(chǎn)生冷量OD2冷凍循環(huán))；和·從熱產(chǎn)生器獲得的高壓流125 (CO2解凍循環(huán))。如上文所述，在此處描述的實施例中，在冷凍循環(huán)中在熱交換器61，62的出口處獲得的高壓流122構(gòu)成被引入到熱交換器El的進口 5中的低壓流100。在此處描述的實施例中，在解凍循環(huán)中在熱交換器61，62的出口處獲得的液相中的低壓流經(jīng)由結(jié)點83穿過，且被再次包含到熱交換器El的進口 5中。它的溫度是可變的， 且典型地處于_80°C至_50°C的范圍內(nèi)。在此處描述的實施例中，本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1包括補充的調(diào)節(jié)元件，在甲烷流(其需要被從-158°C加熱至+15°C )相對于系統(tǒng)1的致冷需要是過量的時，所述調(diào)節(jié)元件是需要的。在此處描述的實施例中，致冷系統(tǒng)1包括用于測量在熱交換器El的出口 6處的低壓流100的溫度的溫度探針，以檢測這樣的過量。如果在冷凍循環(huán)中進入到致冷熱交換器 61，62中的高壓流122的致冷功率也高于冷凍要求，那么在穿過所述熱交換器61，62之后被再次插入到熱交換器El中的兩相低壓流100將呈現(xiàn)出高的液相含量。其將在熱交換器E3 中蒸發(fā)，而它的出口溫度(如由上述的溫度計測量的)將遠低于通常值。在此處描述的實施例中，過量的液體101被在熱交換器E3的出口 6處的分離器51 分離(步驟S40)，被泵81壓縮(步驟S4》和在高壓下發(fā)送至蒸發(fā)器系統(tǒng)210，220，在那里其蒸發(fā)(步驟S44)、膨脹通過(步驟S46)傳輸機械能或電能的渦輪82，之后除了來自熱交換器E2的出口 6的低壓流100之外，經(jīng)由在熱交換器El的進5處的結(jié)點83被再次包含。在此處描述的實施例中，高壓流101的蒸發(fā)在兩個階段中發(fā)生。更具體地，第一蒸發(fā)階段有利地是在壓縮機10的出口和部分冷凝器200的進口之間串聯(lián)連接的部分蒸發(fā)器/冷凝器210中進行，使得高壓流101的第一蒸發(fā)允許通過壓縮機10部分冷凝(步驟S54)致冷劑流體120的壓縮混合物(S52)。在此處描述的實施例中，高壓流101通過在蒸發(fā)器220中蒸發(fā)而終止，其中加熱器流體221是空氣和水或被處理的流體。在此處描述的實施例中，流101處于不低于致冷系統(tǒng)1的高壓的高壓。這一調(diào)節(jié)使得本發(fā)明的致冷系統(tǒng)1能夠在操作范圍中操作，其中系統(tǒng)外部的流改變，所述系統(tǒng)外部的流即用于處理的處理氣體或煙氣流和需要被加熱的甲烷流。
權(quán)利要求
1.一種致冷系統(tǒng)(1)，包括級聯(lián)的多個熱交換器(El，E2，E3)，所述熱交換器中的每一個熱交換器包括 產(chǎn)生冷量的液化甲烷流(150)； 致冷劑流體的兩相混合物的高壓流(122)，放出其熱量并包括具有低的正常沸騰溫度的致冷劑流體；和 所述致冷劑流體的兩相混合物的產(chǎn)生冷量的低壓流(100)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于，它包括用于獲得所述致冷劑流體 (122)的所述混合物的加壓液相(121，12 的至少一個分離器01，31)、適合使所述液相的壓力降低的膨脹器(39，49)以及將所述膨脹的液相的至少一部分改向至產(chǎn)生冷量的致冷劑流體的混合物的所述低壓流(100)中的裝置(39，49)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于，它包括在所述級聯(lián)熱交換器 (E3，E2，El)的所述出口處膨脹所述冷卻的高壓流(122)和用于引導(dǎo)其至少一部分(122) 至用于通過包括CO2的氣體(161,16 的至少一個致冷熱交換器(61，62)的裝置(60)，所述熱交換器(61，62)在冷凍循環(huán)中操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于，其包括 用于從所述高壓流(122)獲得液相用于冷卻的裝置；和 用于膨脹所述液相(122)和引導(dǎo)其至少一部分(125)到所述至少一個致冷熱交換器 (61,62)中的裝置(39)，所述熱交換器(61,6 在解凍循環(huán)中操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的致冷循環(huán)，其特征在于，從在解凍循環(huán)中操作的所述致冷熱交換器(61，62)的所述出口處獲得的致冷劑流體的混合物的至少一部分(125)被用于將在所述級聯(lián)熱交換器中的至少一個熱交換器(El)的所述進口處的致冷劑流體的混合物的所述低壓流(100)加滿。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于，被引入到所述級聯(lián)熱交換器(E1，E2， E3)中的所述低壓流(100)是從在冷凍循環(huán)中操作的所述致冷熱交換器(61，62)的所述出口處的致冷劑流體的混合物的流(12 獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，其包括用于回收在所述致冷熱交換器的所述出口處的致冷劑流體的混合物的低壓流(100)的液相的一部分(101)的裝置(51)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，其包括 用于壓縮所述高壓液相(101)的裝置(81)； 適于蒸發(fā)以這種方式獲得的所述高壓液相的至少一個蒸發(fā)器Ο10，220)；和 渦輪(82)，其適于膨脹以這種方式獲得的所述高壓蒸汽以便產(chǎn)生機械能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于，其包括 適合用于壓縮在所述級聯(lián)熱交換器(E3，E2，El)的所述出口處的所述低壓流(100) 的變頻壓縮機(10)；和 適合用于冷凝由所述壓縮機(10)壓縮的致冷劑流體的混合物的部分冷凝器010)， 以便再次產(chǎn)生用于引入至所述級聯(lián)熱交換器(E1，E2，E3)中的所述高壓流(122)。
10.一種用于從液化甲烷流(150)回收冷量的方法，其中使所述流(150)流經(jīng)(SlO)多個熱交換器(E1，E2，E3)，所述熱交換器還具有流過其的致冷劑流體的兩相混合物的高壓流 (122)和所述兩相致冷劑流體的混合物的產(chǎn)生冷量的低壓流(100)，所述高壓流放出它的熱量且包括具有低的正常沸騰溫度的致冷劑流體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括以下步驟 分離(SU)所述致冷劑流體(12 的混合物，以獲得所述致冷劑流體混合物的加壓的液相(121，123)； 膨脹(S14)以這種方式獲得的所述液相；和 在膨脹之后從其獲取(SK)至少一部分并且改向它至致冷劑流體的混合物的所述產(chǎn)生冷量的低壓流(100)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，包括以下步驟 膨脹(S2》在所述級聯(lián)熱交換器(E3，E2，El)的出口處獲得的所述冷卻的高壓流 (122)；和 使用(S24)其至少一部分，以便通過冷凍捕獲C02。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括以下步驟 從所述高壓流(12 獲得(Si》液相，所述高壓流放出其熱量；和 膨脹(S14)其至少一部分，用于(S17)解凍所述C02。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括獲取(S30)用于所述解凍步驟(S17)的致冷劑流體的混合物的至少一部分(125)，以便加滿被引入到至少一個熱交換器中的所述低壓流 (100)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述被引入(SlO)到所述級聯(lián)熱交換器中的低壓流(100)是由已經(jīng)用于所述冷凍步驟(S24)的致冷劑流體的混合物的流(12 獲得。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括獲取(S40)被引入到所述級聯(lián)熱交換器中的所述高壓流(100)的液相的一部分(101)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括以下步驟 在高壓下壓縮(S4》所述液相(101)； 蒸發(fā)(S44)以這種方式獲得的所述高壓液相；和 在渦輪(82)中膨脹(S46)它以便產(chǎn)生機械能。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項所述的方法，包括以下步驟 以變化的頻率壓縮(S5》在所述級聯(lián)熱交換器(E3，E2，El)的出口處獲得(S50)的所述低壓流(100)；和 部分地冷凝(SM)以這種方式壓縮的致冷劑流體的混合物，以便再次產(chǎn)生被引導(dǎo) (SlO)到所述級聯(lián)熱交換器(E1，E2，E3)中的所述高壓流(122)。
全文摘要
一種致冷系統(tǒng)，包括在級聯(lián)中的多個熱交換器(E1，E2，E3)，所述熱交換器中的每一個熱交換器包括產(chǎn)生冷量的液化甲烷流(150)；致冷劑流體的兩相混合物的高壓流(122)，其放出其熱量和包括具有低的正常沸騰溫度的致冷劑流體；和所述致冷劑流體的產(chǎn)生冷量的兩相混合物的低壓流(100)。
文檔編號F25J1/02GK102414528SQ201080017707
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者優(yōu)素福·里亞基, 德尼·克洛迪克, 穆拉德·尤尼斯 申請人:工業(yè)加工方法研究和發(fā)展協(xié)會“阿美尼斯”