專利名稱：用于回收工作流體的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種回收工作流體的方法，特別是從在從工作流體回收熱量期間產(chǎn)生 的泄漏氣流中回收工作流體的方法，并且涉及一種用于實施這種方法的設備。
背景技術：
在許多化學過程中，由于原材料的放熱反應會釋放大量熱量。使用低沸點的熱量 載體來回收這些熱量。然而在熱量大時，需要使用較大循環(huán)量的吸熱工作流體。這導致由 于膨脹渦輪機區(qū)域中受結構限制的不密封性而形成了由蒸氣狀工作流體和密封氣體組成 的泄漏氣流。為了降低工作流體的損失，根據(jù)DE 10 2005 061 328 Al提出了一種用于回收處 理氣流中的熱量的方法，其中熱量間接地傳遞給在閉合回路中流動的吸熱工作流體。通過 冷凝處理氣流，壓力升高的液態(tài)工作流體氣化，之后在膨脹渦輪機中膨脹，然后被冷凝和壓 力重新升高。為了回收由于膨脹渦輪機區(qū)域中的不密封性而產(chǎn)生的、由工作流體和密封氣 體組成的工作流體的主要損失，泄漏氣流被分成包含工作流體的相和包含密封氣體的相， 所述包含工作流體的相返回到回路中。為了回收泄漏氣流中的低沸點成分，采用以機械方 式驅動的制冷設備或壓縮設備。這些設備需要相當大的投資，從而只有在適合的工作時期 內(nèi)由于回收低沸點組分而實現(xiàn)的節(jié)約補償了附加的投資成本時才是經(jīng)濟的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是實現(xiàn)工作流體的需要較少投資成本的、更經(jīng)濟的回收。在上述方法中，所述目的基本上通過從在從工作流體回收熱量期間形成的泄漏氣 流中回收工作流體來實現(xiàn)，所述泄漏氣流含有工作流體的低沸點液態(tài)和/或氣態(tài)組分，具 體方式是氣化作為制冷劑/冷卻劑的液化氣，并且所述泄漏氣流以與制冷劑逆流的方式 首先流經(jīng)溫度較高的預冷凝器，然后流經(jīng)溫度較低的主冷凝器，以便從所述泄漏氣流冷凝 出工作流體。因此根據(jù)本發(fā)明，為了防止低沸點組分的排放或者回收氣流中的低沸點組分，通 過液化氣的氣化來提供所需的冷量。由于新方法不采用壓縮機或者其它旋轉的設備部件， 所以投資成本較低。例如，用于本發(fā)明的低溫制冷設備的投資成本比用于旋轉設備的投資 成本少多達三分之二，另外，這種設備不需要維護花費。在本發(fā)明的方法的實施方式中，制 冷劑以與泄漏氣流逆流的方式首先流經(jīng)溫度較低的主冷凝器，然后流經(jīng)溫度較高的預冷凝 器。在此過程中，工作流體通過冷凝轉變成液態(tài)。制冷劑還可以間斷的方法交替地通過至少兩個并聯(lián)的冷凝器中的一個，以使工作 流體冷凝和凝結，而不是通過單一主冷凝器。為了避免工作流體在主冷凝器中凝結，可使制冷劑在進入主冷凝器之前達到相應 的給定溫度。為了確保使包含在泄漏氣流中的水的至少一部分在預冷凝器中冷凝，從而使盡可能少量的水進入溫度較低的主冷凝器中，可使制冷劑在進入預冷凝器之前達到給定溫度。 這樣，能夠防止主冷凝器的凝結。通過使部分制冷劑流被引導經(jīng)過預冷凝器，泄漏氣流離開預冷凝器時的溫度可被 調節(jié)至給定值。在冷凝器由于水的凝結而阻塞的情況下，優(yōu)選至少一部分泄漏氣流被引導經(jīng)過主 冷凝器。從而將帶來相應的效率下降。為了防止用于實施本發(fā)明的方法的設備凝結，可在本方法開始前干燥泄漏氣體。有利地，預冷凝器和/或主冷凝器中的工作流體冷凝物可進入工作流體所源自的 工作過程中再循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明，借助分離器從工作流體分離出水。經(jīng)釋放的制冷劑可進入該制冷劑所源自的制冷劑網(wǎng)或制冷劑容器中再循環(huán)，以便 實現(xiàn)特別經(jīng)濟的工作。特別采用液態(tài)氮作為制冷劑，因為液態(tài)氮本就存在于多種處理設備中。還可以使 用例如二氧化碳、空氣、氦、LPG、H2或&作為制冷劑。根據(jù)本發(fā)明的方法尤其適合于主要包括正戊烷、丙烷、異丙烷、丁烷、異丁烷、異戊 烷和/或鹵代烴的工作流體的回收。正戊烷例如是在festman對苯二甲酸設備(EPTAS 備)中的優(yōu)選工作介質，其中大量的放熱熱量通過Rankine循環(huán)工藝回收。在此，作為工作 介質的正戊烷在膨脹器軸密封裝置中作為泄漏氣體部分地流失。在本發(fā)明的方法中，用于冷量的液態(tài)氮在氣化后可被提供給氮消耗器。氮在進入主冷凝器之前優(yōu)選地被加熱至約-120°C，以便防止正戊烷凝結(凝結 點-130°C )。此外，氮在進入預冷凝器之前還可被加熱至0°C以上，以便防止水在預冷凝器中凝結。泄漏氣體離開預冷凝器時的溫度優(yōu)選被調節(jié)至約5°C。液態(tài)氮優(yōu)選在8bar(g)的壓力下使用，以便可從EPTA設備的現(xiàn)有設備網(wǎng)獲取所述 液態(tài)氮。用于實施前述方法的本發(fā)明的設備包括至少一個冷凝器，所述冷凝器設計成借助 制冷劑冷凝工作流體。在本發(fā)明的設備的一種改進方案中，所述設備包括至少兩個冷凝器，所述冷凝器 關于制冷劑流和泄漏氣流串聯(lián)或并聯(lián)。兩個串聯(lián)的冷凝器中的一個優(yōu)選地設計成作為泄漏氣流的預冷凝器，而另一冷凝 器設計成作為溫度較低的主冷凝器，從而獲得作為冷凝物的工作流體?？稍谥评鋭┚W(wǎng)或制冷劑容器與主冷凝器之間設置用于制冷劑流的加熱裝置，以便 防止水在主冷凝器中凝結。此外，可在主冷凝器和預冷凝器之間設置(另外的)用于制冷劑流的加熱裝置，以 便防止包含在泄漏氣流中的水凝結。特別是，冷凝器可配設有用于制冷劑流的至少一優(yōu)選地可調節(jié)部分的旁路。這樣， 泄漏氣流離開預冷凝器時的溫度可被調節(jié)到期望值。主冷凝器還可具有配設的用于泄漏氣流的旁路，如果主冷凝器被凝結，則所述旁 路開始工作。
預冷凝器和/或主冷凝器優(yōu)選配設有用于從工作流體冷凝物分離出水的分離器。 這樣，被回收的工作流體可被再次供應給所述工作流體所源自的工作過程。此外，冷凝器可配設有差壓指示器，以檢測主冷凝器由于水的凝結所形成的阻塞。本發(fā)明的設備在被結合在總設備中時工作特別經(jīng)濟，在總設備中，化學過程伴隨 有放熱反應，并且放熱熱量例如通過Rankine循環(huán)工藝回收，例如以EPTA技術。此外，將所述設備結合在總設備中時特別經(jīng)濟，其中，液態(tài)氮網(wǎng)或液態(tài)氮容器可用 于各種氮消耗器，例如用在EPTA設備中。本發(fā)明的其它目的、特征、優(yōu)點和可能的應用可從下面對實施例和附圖的描述得 出。本發(fā)明的主題由所描述和/或示出的全部特征本身或其任何組合形成，而不取決于它 們在權利要求中的概括或對它們的引用。


唯一示圖示意性地示出用于實施本發(fā)明的方法的設備。
具體實施例方式下面參照從EPTA設備(對苯二甲酸設備)的泄漏氣流回收正戊烷的示例詳細闡 述本發(fā)明的方法和設備，其中，大量的放熱熱量通過Rankine循環(huán)工藝回收。在EPTA設備的 Rankine循環(huán)工藝中，利用正戊烷作為工作流體，該工作流體在膨脹器軸密封裝置的區(qū)域中 部分地流失。采用所示出的本發(fā)明的制冷設備來回收正戊烷，其中，用于冷卻的液態(tài)氮在氣 化后可被再次提供給EPTA內(nèi)部的氮消耗器。源自儲存容器1(處于8bar (g)和_170°C )的氮在預熱器2中氣化并被預熱至 約-120°C，以防止正戊烷在-130°C時凝結。被預熱的氮氣以與泄漏氣體逆流的方式首先流 經(jīng)主冷凝器3，然后流經(jīng)預冷凝器4。如果需要，在氮進入預冷凝器4前，氮在加熱裝置5中 被加熱至0°C以上，以防止泄漏氣流中的水凝結。在離開預冷凝器4后，形成的氣態(tài)氮可用 在設備的氮網(wǎng)6中或復合設備中。主冷凝器3中的非常低的冷凝溫度(_120°C )產(chǎn)生極好 的高于99. 99%的分離效果。因此，假設正戊烷的泄漏氣流為M^g/h，則獲得的正戊烷的 泄漏氣體損失小于0. 024kg/h。預冷凝器4冷凝大約三分之一的正戊烷，此外還用于冷凝可包含在泄漏氣流中的 水。約25%的水在預冷凝器2中被冷凝。這樣，應至少部分地防止水在溫度明顯更低的主 冷凝器3中凝結和阻塞。泄漏氣體在預冷凝器4的出口處的溫度應處于約5°C，這可以通過 繞過預冷凝器4的用于氮的旁路7來確保。在預冷凝器4和主冷凝器3中收集的冷凝物通 過分離器8輸出，在該分離器8中，從液態(tài)正戊烷分離出水。如果盡管存在預冷凝器4但仍由于水的凝結而阻塞主冷凝器3，則可以通過配設 的差壓指示器9來檢測。在這種情況下，泄漏氣流繞過主冷凝器3，主冷凝器中的凝結的水 通過加熱到高于凝結點的溫度而被去除。在此期間，僅預冷凝器4以相應較低的正戊烷分 離效率工作。氮側的壓力被調節(jié)至8bar (g)，以便為使用在7bar (g)下工作的設備的氮網(wǎng)6中的 氮作準備。通過優(yōu)化，液態(tài)氮的消耗可與工藝的工作介質的需要相適應。當所產(chǎn)生的氮可就地應用在EPTA設備(用于膨脹密封、濾餅的干燥、輸送系統(tǒng)等)中或者應用在設備的其它部件中時，所示出的制冷設備的工作成本較低。避免水在工作期間在系統(tǒng)中凝結的另一方式可通過在循環(huán)開始前干燥整個正戊 烷容器來實現(xiàn)。在附圖中示出的設備基于下述假定，即正戊烷應以液態(tài)從泄漏氣流分離出。然而 還可以使正戊烷在冷凝器中凝結并且以間斷的方式利用兩個或多個冷凝器(轉換冷凝器) 來驅動所述系統(tǒng)。這能夠利用氣化的液態(tài)氮的熱量并導致較低的氮消耗。然而，借助預冷凝器或分離器從回收的正戊烷中分離出水仍然必要。附圖標記列表1制冷劑容器
2預熱器
3主冷凝器
4預冷凝器
5加熱裝置
6制冷劑網(wǎng)
7旁路
8分離器
9差壓指示器
NC常閉閥
TIC溫度控制裝置
權利要求
1.一種用于回收工作流體的方法，特別是從在從所述工作流體回收熱量期間產(chǎn)生的泄 漏氣流中回收工作流體的方法，所述泄漏氣流含有所述工作流體的低沸點的液態(tài)和/或氣 態(tài)組分，其中使作為制冷劑的液化氣氣化，其中所述泄漏氣流以與制冷劑逆流的方式首先 流經(jīng)溫度較高的預冷凝器，然后流經(jīng)溫度較低的主冷凝器，以便從所述泄漏氣流冷凝出所 述工作流體。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述制冷劑以間斷的方法交替地通過至 少兩個并聯(lián)的、用于冷凝工作流體的冷凝器中的一個。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述制冷劑在進入所述主冷凝器之 前達到給定溫度，以防止工作流體在所述主冷凝器中凝結。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使所述制冷劑在進入所述預 冷凝器之前達到給定溫度，以確保包含在所述泄漏氣流中的至少一部分水冷凝。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述制冷劑流的一部分被引 導經(jīng)過所述預冷凝器。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述泄漏氣流的一部分被引 導經(jīng)過所述主冷凝器。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述泄漏氣體在進入所述冷 凝器之前被干燥。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，來自所述預冷凝器和/或所 述主冷凝器的所述工作流體冷凝物進入所述工作流體所源自的所述工作過程中再循環(huán)。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，從待被再循環(huán)的所述工作流體分離出水。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，經(jīng)釋放的所述制冷劑進入所 述制冷劑所源自的所述制冷劑網(wǎng)或所述制冷劑容器中再循環(huán)。
11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述制冷劑是氮、二氧化碳、 空氣、氦、1^6、吐或02。
12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述工作流體主要包括正戊 烷、丙烷、異丙烷、丁烷、異丁烷、異戊烷和/或鹵代烴。
13.根據(jù)權利要求11和12所述的方法，其特征在于，在氮作為制冷劑且正戊烷作為工 作流體的情況下，所述氮在進入所述主冷凝器之前被預熱至約-120°C。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述氮在進入所述預冷凝器之前被加 熱至約0°C。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述泄漏氣體離開所述預冷凝器 時的溫度被調節(jié)至約5 °C。
16.根據(jù)權利要求11至15中任一項所述的方法，其特征在于，所述氮在8bar(g)的壓 力下使用。
17.一種用于實施根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法的設備，所述設備具有至少 兩個冷凝器(3，4)，所述冷凝器關于所述制冷劑流和所述泄漏氣流串聯(lián)連接。
18.根據(jù)權利要求17所述的設備，其特征在于，在制冷劑容器(1)和主冷凝器C3)之間 設置有用于所述制冷劑流的加熱裝置O)。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的設備，其特征在于，在主冷凝器C3)和預冷凝器(4)之間設置有用于所述制冷劑流的加熱裝置(5)。
20.根據(jù)權利要求17至19中任一項所述的設備，其特征在于，繞過預冷凝器(4)設置 有旁路(7)，所述旁路用于所述制冷劑流的至少一優(yōu)選地可調節(jié)部分。
21.根據(jù)權利要求17至20中任一項所述的設備，其特征在于，繞過主冷凝器C3)設置 有用于所述泄漏氣流的旁路。
22.根據(jù)權利要求17至21中任一項所述的設備，其特征在于，所述預冷凝器(4)和/ 或所述主冷凝器(3)配設有用于從所述工作流體冷凝物分離出水的分離器(8)。
23.根據(jù)權利要求17至22中任一項所述的設備，其特征在于，所述主冷凝器C3)配設 有用于檢測所述主冷凝器(3)由于水的凝結而阻塞的差壓指示器(9)。
24.根據(jù)權利要求17至23中任一項所述的設備，其特征在于，所述設備結合在總設備 中，在所述總設備中，化學過程伴隨有放熱反應，并且例如通過Rankine循環(huán)工藝回收放熱 熱量。
25.根據(jù)權利要求17至M中任一項所述的設備，其特征在于，所述設備結合在總設備 中，在所述總設備中，液態(tài)氮網(wǎng)或液態(tài)氮容器適用于各種氮消耗器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于回收工作流體的方法，特別是從在從工作流體回收熱量期間產(chǎn)生的泄漏氣流中回收工作流體的方法，所述泄漏氣流含有所述工作流體的低沸點的液態(tài)和/或氣態(tài)組分，本發(fā)明還公開了一種用于實施所述方法的設備。根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)工作流體的需要較少投資成本的、經(jīng)濟的回收，其中使作為制冷劑的液化氣氣化，并且泄漏氣流以與制冷劑逆流的方式首先流經(jīng)溫度較高的預冷凝器，然后流經(jīng)溫度較低的主冷凝器，以便從泄漏氣流冷凝出工作流體。
文檔編號F01K25/10GK102132013SQ200980118141
公開日2011年7月20日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權日2008年5月20日
發(fā)明者D·伯格哈特, F·卡斯蒂羅-韋爾特 申請人:盧爾吉有限公司