專利名稱：多效率吸收冷凍方法及其所使用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的方法和裝置，用于吸收冷凍系統(tǒng)中，它使用揮發(fā)性溶劑，如水，及非揮發(fā)性溶質，如溴化鋰、氯化鋰及氯化鈣，以便能達到高水平冷凍效率。
傳統(tǒng)的吸收冷凍系統(tǒng)利用溴化鋰水溶液進行單一步驟的蒸氣吸收，而其溫度的上升度是有限的。本發(fā)明的系統(tǒng)則利用多重吸收蒸氣步驟來使溫度大為上升。
本發(fā)明的系統(tǒng)可使用低等級的熱源(如廢熱)來達到高度升溫效果。多效率吸收冷凍系統(tǒng)可認為一種多效率蒸發(fā)系統(tǒng)的逆系統(tǒng)。
此種方法及裝置，可用于下列系統(tǒng)(1)執(zhí)行固-液-氣(S/L/V)多相轉換程序，如真空冷凍程序，蒸餾冷凍程序及真空冷凍共融程序。
(2)執(zhí)行兩相部分結晶程序，如潤滑油和結晶塔的去臘作用。
(3)化學程序處理，如氣體的凝結成分回收，或天然氣中的凝結碳氫化合物回收。
(4)執(zhí)行冷凍干燥的系統(tǒng)。
(5)冰或冰淇淋的制造系統(tǒng)。
(6)冷度(熱度)儲存系統(tǒng)。
(7)肉類等制品的冷藏系統(tǒng)。
(8)果汁、啤酒或酒等液體的冷藏系統(tǒng)。
一商業(yè)化吸收冷凍單元具有(a)蒸發(fā)區(qū)，(b)吸收區(qū)，(c)再生區(qū)，(d)凝結區(qū)。
吸收冷凍單元在高度真空下以水為冷凍劑。其操作原理很簡單，即在相當?shù)蛪?真空)下，水在低溫下氣化并帶走熱量。例如，在0.25in.Hg的絕對壓力下，水在40°F沸騰并氣化，帶走熱量，并使另一液體(通常是水)被冷卻。冷卻后的水乃可用于其它的冷卻操作。此種操作在單元的蒸發(fā)區(qū)內進行。
為使冷卻程序持續(xù)進行，被氣化的冷凍劑(水)被吸收液所吸收，而此吸收液通常是溴化鋰溶液。冷凍劑蒸氣被吸收，使蒸發(fā)區(qū)的壓力保持相當?shù)停瑥亩拐舭l(fā)步驟能持續(xù)進行。吸收所釋放的熱量由熱交換管路內的冷水帶走，吸收液因而被稀釋。此操作是在單元的吸收區(qū)進行的。
被稀釋的吸收液送至再生區(qū)中，在此區(qū)中，水分在壓力略高于蒸發(fā)區(qū)壓力的狀況下氣化，以產生高壓水蒸氣及濃縮吸收液。此操作在單元的產生區(qū)進行。濃縮后的吸收液稀釋吸收液，進行熱交換后回流到吸收區(qū)。
高壓蒸氣冷卻水進行熱交換而凝結成液體，而此液體可再回流至蒸發(fā)區(qū)。
根據(jù)這種傳統(tǒng)的單效率吸收冷凍法所制造的冷卻水，溫度限制在40°F。該限制是由于使用冷卻水及溴化鋰結晶的緣故。
在本發(fā)明的方法中，第一水蒸氣是在第一壓力下被吸收液吸收的，而此吸收液含有水以及其它非揮發(fā)性溶質，如溴化鋰，氯化鋰或氯化鈣，其壓力實質上相同，但溫度略高于純水的飽和溫度。在吸收操作過程中所釋放的熱量被傳送到純水，從而在第二壓力下產生第二蒸氣，其壓力高于第一蒸氣的壓力。吸收操作后，吸收液被稀釋。第一蒸氣的吸收，第二蒸氣的產生及吸收液的稀釋，可統(tǒng)稱為根據(jù)吸收液稀釋所造成的蒸氣加壓操作。該蒸氣加壓單元有兩種形式，即A式單元及B式單元。本發(fā)明的方法及裝置，也可進行非水溶液溶劑的蒸氣加壓。
在A式系統(tǒng)中，蒸氣的加壓是依靠垂直熱交換板兩側的液膜而形成的。一側(第一區(qū))的液膜由吸收液形成，而另一側(第2區(qū))的液膜為純水。當?shù)谝徽魵庠诘谝粔毫Φ牟僮鳁l件下與第一區(qū)的吸收液相接觸時，第一蒸氣被吸收液吸收，而其吸收溫度是純水在吸收壓力時的飽和溫度。吸收操作所釋放出的熱經(jīng)垂直熱交換板傳送到純水所形成的液膜，以氣化純水，而在第二壓力下產生第二蒸氣，且該第二壓力高于第一壓力。因此，第二蒸氣的純水飽和溫度高于第一蒸氣的純水飽和溫度。結果，第一蒸氣被吸收液所吸收，而吸收液則被稀釋，產生壓力比第一蒸氣高的第二蒸氣。A式單元可稱為雙重液膜單元。
B式系統(tǒng)具有第一程序區(qū)(第1區(qū))及第二程序區(qū)(第2區(qū))。熱交換線圈置于第一區(qū)中，而另一熱交換線圈則置于第二區(qū)中。第一蒸氣是在第1區(qū)中被吸收，在第2區(qū)中產生第二蒸氣。兩熱交換線圈相互連接而構成一回路。而一泵用于在兩線圈中循環(huán)流動熱交換介質。此介質帶走吸收的熱而釋放熱量以氣化純水。B式系統(tǒng)可稱為回路線圈單元。
在本發(fā)明的多效率吸收冷凍系統(tǒng)中，有多重的蒸氣加壓單元。第一蒸氣是在第一區(qū)中被第一吸收液所吸收，第一壓力則轉換成第二壓力;第二蒸氣在第二增壓單元中，通過第二吸收液加壓成為第三蒸氣壓。如此進行下去，可達到很高的溫度，從而可避免由于單效率吸收冷凍所升溫度所造成吸收液濃度過濃，并有結晶產生的情形。因此，該冷凍系統(tǒng)可執(zhí)行低溫操作，如真空冷凍操作、蒸餾冷凍操作、制冰、結晶塔、共融冷凍以及低溫凝結操作等。注意，該多效率吸收冷凍操作，可使用低級的熱源。
本發(fā)明是一種蒸氣加壓新方法，通過稀釋吸收液的操作來達到增壓的效果。此種系統(tǒng)有A式增壓單元和B式增壓單元。A式增壓單元所執(zhí)行的操作稱為A式增壓操作;B式增壓單元所執(zhí)行的操作稱為B式增壓操作。


圖1是執(zhí)行蒸氣加壓操作的A式單元。由圖可知，吸收液與溶劑分別在直立的熱交換板的兩側形成液膜。第一蒸氣，由吸收液的液膜所吸收，而在溶劑液膜產生第二蒸氣。圖2為溴化鋰-水系統(tǒng)的平衡相圖。蒸氣加壓的操作條件由圖2表示。
圖3為蒸氣加壓操作的B式系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括第一程序區(qū)Z-1，其中，第一吸收液吸收第一蒸氣而形成為第二吸收液，第二蒸氣產生在第二程序區(qū)Z-2中。一循環(huán)熱交換介質在兩程序區(qū)間循環(huán)，以便帶走吸收操作所釋放的熱量和供給氣化操作所需要的熱量。B式操作的操作條件則表示在圖4中。
圖5為傳統(tǒng)的吸收冷凍系統(tǒng)，其吸收液由水與非揮發(fā)溶質如溴化鋰溶液構成。圖6為其操作條件。該圖可用來表示傳統(tǒng)系統(tǒng)的性能極限。
圖7及圖9為A式蒸氣加壓操作的組合系統(tǒng)。此系統(tǒng)中，第一蒸氣經(jīng)A式增壓操作成為第二蒸氣，第二蒸氣被第二吸收液所吸收，且釋放的熱由一冷卻介質，如水，在適當溫度帶走。稀釋后的吸收液被再生，經(jīng)熱交換后回流，以便重復使用。兩吸收液可串聯(lián)、并聯(lián)或單獨使用。圖7系統(tǒng)是以串聯(lián)方式來使用;圖9系統(tǒng)為并聯(lián)方式。圖8及圖10為溴化鋰水溶液的相圖。圖7及圖9的操作條件分別表示在圖8和圖10中。
圖11是另一種A式系統(tǒng)，它有兩次蒸氣加壓操作，而稀釋后的吸收液分別被再生。此系統(tǒng)中，第一蒸氣經(jīng)第一次A式操作，產生第二蒸氣，第二蒸氣經(jīng)第二次A式操作后產生第三蒸氣。第三蒸氣的壓力相當高，使其能直接冷凝成液體。此系統(tǒng)的操作條件表示在圖12中。
圖13為B式組合系統(tǒng)，第一蒸氣經(jīng)B式操作由第一吸收液所吸收，以便產生第二蒸氣。第二蒸氣再被第二吸收液所吸收。吸收操作所釋放的熱由適當溫度的冷卻介質所帶走。稀釋后的吸收液再生后可回流(循環(huán))使用。
圖14為一包含蒸氣吸收及結晶融解操作的多相轉換程序。在此系統(tǒng)中，由固-液-氣多相轉換操作所形成的第一蒸氣，經(jīng)A式蒸氣加壓操作，由第一吸收液所吸收后產生第二蒸氣。其壓力高于固相溶劑結晶的三相點壓力。第二蒸氣直接與溶劑結晶相接觸，使第二蒸氣凝結，而溶劑結晶融解成為液體。在此系統(tǒng)中為了維持操作，需要輔助冷卻系統(tǒng)。該輔助系統(tǒng)通過吸收一部分第二蒸氣成為(到)第二吸收液來完成的，而吸收釋放的熱量可由適當溫度的冷卻介質帶走。第一吸收液和第二吸收液可為相同的溶液。
(實施例)本發(fā)明所提供的方法是將低壓的第一蒸氣由吸收液所吸收后產生等量的高壓第二蒸氣，而操作時造成吸收液的稀釋。此增壓系統(tǒng)有兩種形式單元即A式單元和B式單元。A式單元可稱為雙液膜單元;B式單元可稱為回路線圈單元。A式單元所執(zhí)行的操作稱為A式增壓操作;B式單元所執(zhí)行的操作稱為B式增壓操作。
圖1為執(zhí)行A式操作的A式單元。此單元包括真空槽1，分隔板區(qū)2，它由多重垂直熱交換板所構成，以使分隔成第一程序區(qū)3(第1區(qū))與第二程序區(qū)4(第2區(qū))。此單元有一組第一噴霧器5，它以噴霧方式使吸收液在垂直板的一側形成液膜6;此單元也含有一組第二噴霧器7，它以噴霧方式在第2區(qū)垂直板上形成水膜8。吸收液J01進入噴霧器5，在P1壓力下吸收第一蒸氣，其溫度高于純水的飽和溫度。稀釋后的吸收液被排放為J10。水液L02被噴到垂直板上。吸收所釋放的熱量經(jīng)垂直板傳遞到水膜，以產生第二蒸氣V20，其壓力為P2。過量的水L20與L02匯流后，回流于單元中。第二蒸氣的壓力P2高于第一壓力P1。因此，此操作為A式蒸氣加壓操作。
圖2為溴化鋰溶液在不同濃度溫度下的蒸氣壓。不同壓力下的純水飽和溫度表示在Y軸上。圖上也顯示無水溴化鋰及含水溴化鋰的飽和線。
A式蒸氣加壓操作況狀況也表示在圖2上。第一蒸氣在第一壓力P1下進入(上述單元)，如水平線9所示。吸收液J01的起始濃度及起始溫度為點10。當吸收操作(過程)進行時，吸收液的濃度降低。最后吸收液J10的濃度及溫度為點11。兩液膜有溫度差以便熱量傳遞。因此，水膜的溫度點12表示。第二蒸氣由點13表示。由圖可知，點13所示的第二蒸氣壓力P2高于點9所述代表的第一蒸氣壓力。此增壓操作可稱為蒸氣加壓操作，并伴隨著吸收液的稀釋來完成。
圖3為B式增壓單元，它包括真空槽14，垂直分隔區(qū)15以及分割單元為第一程序區(qū)16(第1區(qū))及第二程序區(qū)17(第2區(qū))。第一噴霧裝置18將吸收液J01噴成霧狀，第二噴霧裝置19將水L02噴成霧狀。兩程序區(qū)間用熱交換回路線圈相連接，由泵20循環(huán)線圈內的熱傳介質。熱傳介質M21進入第一區(qū)后吸收其熱量而離開此區(qū)作為M12。M12進入第二區(qū)后釋放熱量以產生壓力為P2的第二蒸氣V20。M12冷卻成M21。一部分水乃進入第二區(qū)，氣化成第二蒸氣;其余部分L20與補充水匯流后成為L02可再使用。
圖4為溴化鋰水溶液的相圖，用來顯示B式增壓操作的操作狀況。第一蒸氣V01在第一壓力下進入水平線21。起始吸收狀況是點22。吸收液被稀釋而吸收溫度降低。因此，最后狀況為點23。因為熱傳介質在第1區(qū)中被加熱，而在第2區(qū)中溫度被降低，故所產生的第二蒸氣其溫度24低于最終吸收溫度23。注意，在B式系統(tǒng)中，23與24間的溫度差大于A式系統(tǒng)中11與12間的溫度差。因此，第二蒸氣壓25低于A式單元中的點13，雖然其進料狀況相同。注意，B式單元的某些部分可由已商業(yè)化的傳統(tǒng)吸收冷凍系統(tǒng)獲得。
圖5為傳統(tǒng)的單效率吸收冷凍系統(tǒng)，而圖6為其操作狀況。此系統(tǒng)包括第一真空槽26和第二真空槽27。第一真空槽內含有分隔板28，將該槽分成第一程序區(qū)29(第1區(qū))及第二程序區(qū)30(第2區(qū))。在此二區(qū)內有熱交換線圈31、32以及兩噴霧器33、34。第二真空槽內含有分隔板，將槽內分成為第三程序區(qū)37和第四程序區(qū)36。此二區(qū)也有熱交換線圈39、38。第二區(qū)的線圈32和第四區(qū)的線圈36互相連接成一回路。
第1區(qū)為蒸氣區(qū)，在此區(qū)中水L11及L41被噴霧而快速氣化以形成第一蒸氣V12，并冷卻線圈31。在一般的操作中，線圈內的熱交換介質M通常是約60°F的水，經(jīng)線圈冷卻成40°F的冷水。第2區(qū)為吸收區(qū)。第一蒸氣由噴霧的吸收液J32吸收。吸收操作所放出的熱由熱交換介質M02帶走。被加熱的介質M34離開此區(qū)。稀釋吸收液J23，由泵40送到第3區(qū)以便再生。加熱介質H03供給吸收液再生所需的熱量后，被冷卻成H30而離開。在此步驟中，產生蒸氣V34和原始高濃度的吸收液。濃縮液與稀釋吸收液進行熱交換(未示出)，并由泵40A送回到第2區(qū)，成為J32。蒸氣V34由冷卻介質凝結。凝結液體L41被泵41A送回至第1區(qū)。冷卻介質M02帶走第2區(qū)的吸收熱后變成M34，再被用來吸收第4區(qū)的凝結熱，并被排放出系統(tǒng)M40。在第1區(qū)所噴出的一部分水被氣化。其余的水分L11由泵41循環(huán)(回流)到第1區(qū)。第一蒸氣V12的壓力為圖6中的水平線42。第2區(qū)的起始吸收條件和最終吸收條件分別由點43和44所示。稀釋吸收液經(jīng)熱交換后，進入再生區(qū)(第3區(qū))。再生區(qū)的起始及最終操作條件分別由點45和點46所示。
單效率吸收冷凍的升溫度有限是因其受溴化鋰結晶及冷卻水的限制。為能將熱量排放到90°F的冷凍水中，吸收溫度必須約為110°F。然而，為能在1.81torrs下吸收第一蒸氣，吸收溫度必須小于60°F，以避免水合溴化鋰結晶的產生。使用本發(fā)明的多效率吸收冷凍系統(tǒng)，即可避免此種問題。
圖7為A式增壓的雙效率吸收冷凍系統(tǒng)。由圖1，5，7可知，圖7的系統(tǒng)為圖1的A式增壓裝置與圖5的傳統(tǒng)吸收冷凍系統(tǒng)的結合。此系統(tǒng)包括第一真空槽47及第二真空槽48。在第一空槽內，有兩個主垂直分隔板49、50以及多重垂直分隔板51，并有第一程序區(qū)52、第二程序區(qū)53、第三程序區(qū)54以及第四程序區(qū)55。第1區(qū)是第一蒸氣產生區(qū);第2區(qū)為吸收第一蒸氣的第一吸收區(qū);第3區(qū)為第二蒸氣產生區(qū);第4區(qū)為吸收第二蒸氣的第二吸收區(qū)。在第二真空槽中，有主分隔板56，將槽分成第五程序區(qū)57(第5區(qū))和第六程序區(qū)58(第6區(qū));第五區(qū)為產生區(qū);第六區(qū)為凝結區(qū)。在第2區(qū)中有第一噴霧裝置59，第3區(qū)中有第二噴霧裝置60，第四區(qū)中有第三噴霧裝置61。熱交換線圈62、63及64分別安置在第4區(qū)、第5區(qū)及第6區(qū)。泵65、66、67、68、69及70則用來循環(huán)各種流體。第2區(qū)有窄垂直分隔區(qū)71，而第3區(qū)也有窄垂直分隔區(qū)72。
第2區(qū)和第4區(qū)中有兩(種)吸收操作。因此，在此系統(tǒng)中的升溫度比傳統(tǒng)的單效率系統(tǒng)高出很多。操作時，進料溶液L01進入管第1區(qū)中，經(jīng)固-液-氣多相轉換操作而在第一壓力P1下產生第一蒸氣V12和固-液混合液K10。第一蒸氣被吸收液J42所吸收，而所釋放的熱量用來加熱水流L63+L33，并在第二壓力P2下產生第二水蒸氣。此增壓操作即為A式增壓操作。第二蒸氣V34被吸收液J54所吸收，而所釋放的熱由熱傳介質M04帶走。稀釋后的吸收液73(J25)由泵65送到再生區(qū)(第5區(qū))，該溶液經(jīng)過加熱介質H05蒸發(fā)后產生濃縮吸收液77(J54)，它與溶液J25進行熱交換后由泵66送至第4區(qū)。稀釋吸收液76(J42)由泵67送至第2區(qū)。水液L63+L33的一部分氣化成第二蒸氣V34，其余的液體L33由泵68循環(huán)(送回)至第3區(qū)。再生器所產生的蒸氣V56被冷凝;凝結液L60的一部分由泵69排放出系統(tǒng)。其余的凝結液L63由泵70送回到第3區(qū)。
在此系統(tǒng)中有兩個吸收操作，且吸收液稀釋后經(jīng)過再生而濃縮。圖7為該串聯(lián)裝置，濃縮吸收液J54進入第4區(qū)，由吸收第二蒸氣V34稀釋為J42，再進入第2區(qū)吸收第一蒸氣V12，再被稀釋成J25，然后進入再生區(qū)中以便再生。
兩次吸收操作和再生操作的操作狀況如圖8所示。第一蒸氣V12的壓力為水平線81。第2區(qū)內起始和最終吸收狀況分別由點82和83所表示。第二蒸氣在83A溫度下產生，而第二蒸氣的狀況由點84所示。第二蒸氣在第二吸收操作吸收。第二吸收操作的起始及最終吸收狀況，由點85及86所表示。二度稀釋的吸收液83經(jīng)過熱交換后在再生區(qū)中再生。其起始及最終操作狀況由點87及88所表示。吸收液的操作狀況，是由再生區(qū)的點87到88的第一步、在第4區(qū)85到86的吸收操作的第二步、以及在第2區(qū)82到83的吸收操作的第三步構成一回路。
圖9的系統(tǒng)與圖7相似，它也包括兩槽47和48。圖上相對應的部分用相同數(shù)字表示。因此，圖9的操作程序可參照圖7，其中唯一的差別為吸收液流程的安排。圖9的系統(tǒng)中吸收液為并聯(lián)操作。濃縮后的吸收液分成J54和J52，它們分別進入第4區(qū)和第2區(qū)。稀釋吸收液J45和J25經(jīng)熱交換后循環(huán)(回流)到再生區(qū)以便再濃縮。
圖9的兩吸收操作及濃縮操作狀況，如圖10所示。第一蒸氣的壓力為水平線89。第2區(qū)吸收操作的起始及最終狀況由點90和91所表示。第二蒸氣在溫度點91A產生。第二蒸氣的狀況如點92所示。第4區(qū)中的起始及最終吸收狀況由點93及94所表示。稀釋的吸收液91及94被回流到再生區(qū)。再生區(qū)的起始及最終狀況由點95及96所表示。
注意，在并聯(lián)裝置中，吸收液回流到再生區(qū)，則此串聯(lián)裝置的操作為低(濃度)的。因此，并聯(lián)裝置中的再生區(qū)的操作負荷較為溫和。人們可使用多效率蒸發(fā)器實現(xiàn)再濃縮該吸收液。
圖11表示兩A式增壓單元系統(tǒng)，它也具有兩吸收區(qū)。兩稀釋吸收液在各個再生區(qū)被濃縮。此系統(tǒng)包括第一槽97、第二槽98及第三槽99。第一槽內有產生第一蒸氣的第一程序區(qū)100(Z-1)，吸收第一蒸氣的第二程序區(qū)101(Z-2)，產生第二蒸氣的第三區(qū)102(Z-3)，吸收第二蒸氣的第四區(qū)103(Z-4)，產生第三蒸氣的第五區(qū)104(Z-5)，以及第三蒸氣凝結區(qū)105(Z-6)。第二槽內有產生第一蒸氣的第七區(qū)106(Z-7)和第一蒸氣凝結區(qū)107(Z-8)。第三槽內有產生第二蒸氣的第九區(qū)108(-9)和第二蒸氣凝結區(qū)(Z-10)。
操作時，第一蒸氣V12產生于第1區(qū)中;第一蒸氣經(jīng)第一次A式增壓操作，產生第二蒸氣V34;第二蒸氣經(jīng)第二次A式增壓操作，產生第三蒸氣V56;第三蒸氣由冷卻水在第6區(qū)冷凝。第一稀釋吸收液J27在第7區(qū)再生，并表示為J72;稀釋的第二吸收液J49在第9區(qū)再生并表示為J94。再生區(qū)所產生的蒸氣V78及V91。分別在第8區(qū)及第10區(qū)被凝結。
蒸氣的產生、吸收操作、以及吸收液的再生操作的操作狀況，表示在圖12。第一蒸氣V12的壓力為水平線110;第二區(qū)的起始和最終吸收操作狀況為點111和112;第二蒸氣的產生溫度為點113;第二蒸氣的狀況為點114;第四區(qū)的起始和最終吸收狀況分別為點115點116;第三蒸氣的產生溫度為117;第三蒸氣的狀況為118。第一稀釋吸收液的起始和最終再生狀況分別為點119和120;第二稀釋吸收液的起始和最終操作狀況分別為121和122。
圖13為B式增壓系統(tǒng)。此系統(tǒng)與圖7相似，只是將其A式操作改為B式操作，而其操作相類似。
此系統(tǒng)具有第一槽123及第二槽124。第一槽包括第一區(qū)125(Z-1)以產生第一蒸氣，第二區(qū)126(Z-2)以吸收第一蒸氣，第三區(qū)127以產生第二蒸氣，第四區(qū)128以吸收第二蒸氣。第二槽內有第五區(qū)130，是一再生區(qū)，第六區(qū)129為一凝結區(qū)在第2區(qū)、第3區(qū)以及第4區(qū)內，分別有噴霧器131、132、133;此區(qū)域內也有熱交換線圈134、135、136、137及138。泵139、140、141、142及143，且還流(循環(huán))其中的流體。由于此系統(tǒng)操作與圖七系統(tǒng)相類似，故不再對其作詳細說明。
圖14為伴隨有蒸氣吸收和結晶融解操作的多相轉換程序。系統(tǒng)中，由固-液-氣多相轉換操作所形成的第一蒸氣，經(jīng)A式蒸氣加壓操作，并由第一吸收液吸收而產生第二蒸氣，其壓力高于溶劑結晶的三相點壓力。第二蒸氣乃直接與固相溶劑結晶相接觸而凝結，同時結晶融解。此系統(tǒng)尚需要輔助冷凍系統(tǒng)，以吸收未完全凝結的第二蒸氣。此第二吸收液可與第一吸收液的溶液相同。
此系統(tǒng)包括第一槽145、第二槽146、以及第三槽147。第一槽為A式蒸氣加壓裝置，它含有產生第一蒸氣的第一區(qū)148(Z-1)、垂直板分隔區(qū)149、吸收第一蒸氣的第二區(qū)150(Z-2)、產生第二蒸氣的第三區(qū)151(Z-3)、結晶融解的第四區(qū)152(Z-4)以及吸收過量第二蒸氣的第五區(qū)153。第二槽包括吸收液再生的第六區(qū)154以及蒸氣凝結的第七區(qū)155。第三槽為清洗結晶的第八區(qū)(Z-8)。
此系統(tǒng)可執(zhí)行固-液-氣多相轉換程序。進料溶液L01進入第一區(qū)后，經(jīng)多相轉換操作而產生第一蒸氣V12以及固-液混合液K18。第一蒸氣經(jīng)A式增壓后，產生第二蒸氣V34。固-液混合液K18的結晶在第八區(qū)中清洗，而形成較濃的清洗溶液L80以及化的固-液混合物K84。第二蒸氣及K84在第四區(qū)中相接觸而凝結，同時結晶也融解以形成純化產物L40。由于系統(tǒng)絕熱的不完全或熱交換的不完全，所產生的第二蒸氣常無法凝結。因此，過量的第二蒸氣V45必須由第二吸收液加以吸收，由冷卻介質M05帶走所釋放的熱量，它用M05及M50標示。稀釋的吸收液J26及由第五區(qū)所排放的吸收液J56在第六區(qū)中加熱介質H06加熱再生，并用H06及H60表示。濃縮后的再生液分成兩部分J62及J65，分別進入第2區(qū)及第5區(qū)以使再使用。蒸氣V67離開再生區(qū)后，進入第7區(qū)而由冷卻介質冷凝，表示為M07及M70。
綜合，可如下結論
(1)吸收熱或凝結熱必須由冷卻介質所移去。重要的是內部冷卻介質與外部冷卻介質有差別。內部冷卻介質在系統(tǒng)中再生并循環(huán)使用。例如，圖7中的L63及L33，吸收第2區(qū)的吸收熱而氣化，產生的第二蒸氣在第4區(qū)被吸收后，在第5區(qū)被再生，在第六區(qū)凝結而回流(循環(huán))使用。外部冷卻介質經(jīng)使用后不經(jīng)再生而回流排出系統(tǒng)之外，如(a)周圍空氣，(b)井水、湖水及河水，(c)從冷卻塔所循環(huán)的冷卻水等，它們的熱被排放到周圍空氣中。
(3)外部冷卻介質可使用的溫度約在80°F至90°F之間，甚至可從，110°F至120°F。
(4)傳統(tǒng)的吸收冷凍系統(tǒng)可在40°F吸收熱量，而產生40°F的冷水，但無法制冰。本發(fā)明的系統(tǒng)可達到更低的溫度，因此，可制冰。
(5)“多效率”或“單效率”操作可同時蒸氣吸收操作和蒸氣加壓操作。圖3及圖1為單效率增壓操作。圖7及圖9為單效率增壓，但為雙效率蒸氣吸收。圖11的系統(tǒng)為雙效率增壓和雙效率蒸氣吸收操作。圖13為單效率增壓和雙效率蒸氣吸收操作。
權利要求
1.一種多效率吸收冷凍方法，其特征在于將溶劑蒸氣在第一壓力P1(具有對應第一純溶劑飽和溫度T1)下，通過溫度為TM的外冷卻介質轉換成液體，而溫度TM高于第一蒸氣飽和溫度T1，且通過第一蒸氣的單效率或多效率增壓操作來達到，最終效率稱為N一次效率，一般效率稱為n一次效率，而離開最終增壓操作的蒸氣被外冷卻介質冷卻成液體，進入以及離開n一次效率的蒸氣稱為n一次蒸氣及(n+1)一次蒸氣，而n一次效率增壓操作所執(zhí)行的操作包括(a)第一步由含有溶劑及一種或多種低揮發(fā)性溶質的吸收液，在(Ta)n的溫度下，以吸收壓力Pn、飽和溫度Tn的n一次蒸氣予以吸收，而(Ta)n實質上高于n一次飽和溫度Tn。(b)第二步將n一次程序區(qū)的吸收操作所釋放的熱量傳送至(n+1)一次程序區(qū)，以產生壓力為Pn+1的(n+1)一次蒸氣，而Pn+1實質上高于Pn壓力。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，其中n-次效率的增壓操作是進行在n-次程序區(qū)及(n+1)-次程序區(qū)內，而此二區(qū)由垂直熱傳分隔板隔開，其分隔板一側的n-次吸收液液膜吸收n-次蒸氣，而在另一側的溶劑液膜上產生(n+1)-次蒸氣。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于其中n-次效率的增壓操作是發(fā)生在n-次程序區(qū)及(n+1)-次程序區(qū)內，而n-次程序區(qū)內，有熱傳線圈，而(n+1)-次程序區(qū)內也含有另一熱傳線圈，而這兩線圈相連接成一回路，而內部熱傳介質在其內部循環(huán)流動，并將n-次區(qū)吸收n-次蒸氣所釋放的熱量傳送到(n+1)一次區(qū)者。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將最終效率(N一次效率)所產生的(N+1)-次蒸氣轉換成液體溶劑，而其步驟包括用N-次吸收液吸收(N+1)-次蒸氣，吸收熱釋放給外冷卻介質。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將其最終效率(N-次效率)所產生的(N+1)-次蒸氣直接進行冷凝操作，凝結成液體溶劑，而冷凝釋放的熱量由外冷卻介質吸收。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該溶劑為水。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于，該溶劑為水。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，該溶劑為水。
9.如權利要求4所述的方法，其特征在于，該溶劑為水，而增壓次數(shù)(N)為一。
全文摘要
本發(fā)明的方法中，第一水蒸氣被含有水及非揮發(fā)性溶質(如溴化鋰)，的溶液所吸收，而吸收液的溫度高于同壓力下的純水飽和溫度。由吸收所放出的熱量，傳遞到純水以產生第二蒸氣，而其第二壓力高于第一蒸氣壓，由此稀釋該吸收液。第一蒸氣的吸收，第二蒸氣的產生及吸收液的稀釋，可統(tǒng)認為稀釋吸收液所達到的蒸氣壓補強操作。本發(fā)明的方法及裝置也可以執(zhí)行非水溶液溶劑的蒸氣加壓。
文檔編號B01D9/04GK1056564SQ91102888
公開日1991年11月27日 申請日期1991年4月30日 優(yōu)先權日1990年5月1日
發(fā)明者鄭建炎 申請人:鄭建炎