一種氨閃蒸制冷工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氨閃蒸制冷工藝，其特征在于包括下述步驟：用戶使用后循環(huán)回來的氣相氨首先進(jìn)入一段入口分離罐內(nèi)，分離出液相后，從一級入口進(jìn)入氨壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮；從氨壓縮機(jī)出來的氣相氨分為五股，前四股分別送去四個(gè)防喘振管線，第五股送至冷卻器內(nèi)冷卻成液相氨后依次進(jìn)行三級閃蒸，閃蒸得到的氣相氨分別進(jìn)入氨壓縮機(jī)的二至四級入口，液相氨過冷后送去用戶使用。本發(fā)明能夠提高壓縮機(jī)的效率，減小壓縮機(jī)的做功，降低循環(huán)水使用量，同時(shí)避免了閃蒸氣一次性均減壓至低壓所導(dǎo)致的高功耗，提高液相氨出界區(qū)的過冷度，減少制冷系統(tǒng)的氨使用量，從而減少壓縮機(jī)一段入口氣相氨的量，減少壓縮機(jī)的功耗，節(jié)能降耗效果顯著。
【專利說明】一種氨閃蒸制冷工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種氨閃蒸制冷工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 制冷方式主要有三種，壓縮制冷和吸收制冷以及壓縮和吸收混合制冷。工業(yè)上常 見的有丙烯壓縮制冷、氨壓縮制冷等。民用的制冷劑可以采用氟利昂12和氟利昂22作為 制冷劑，用于中央空調(diào)，汽車空調(diào)、冰箱冰柜、冷庫等。
[0003] 在現(xiàn)今的大型煤化工裝置中，一般都使用低溫甲醇洗工藝進(jìn)行氣體的凈化以脫硫 脫碳，而為了滿足低溫甲醇洗單元的冷量需求，需要配置冰機(jī)單元以提供冷量，冰機(jī)單元可 采用的制冷劑有丙烯和氨等。其中以氨為制冷劑的氨壓縮制冷系統(tǒng)與低溫甲醇洗的組合配 置較為普遍。
[0004] 氨壓縮制冷的流程較簡單，普遍存在設(shè)備投資大、運(yùn)行過程中能耗高的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種氨閃蒸制冷工藝，從 而節(jié)省設(shè)備投資、大幅度降低裝置運(yùn)行能耗。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：該氨閃蒸制冷工藝，其特征在于 包括下述步驟：
[0007] 用戶使用后循環(huán)回來的氣相氨首先進(jìn)入一段入口分離罐內(nèi)，分離出液相后，從一 級入口進(jìn)入氨壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮；
[0008] 來自二段入口分離罐的氨從二級入口進(jìn)入氨壓縮機(jī)；
[0009] 來自三段入口分離罐的氨從三級入口進(jìn)入氨壓縮機(jī)；
[0010] 來自四段入口分離罐的氨從四級入口進(jìn)入氨壓縮機(jī)；
[0011] 其中所述一級入口為氨壓縮機(jī)的初始入口，設(shè)置在氨壓縮機(jī)的起始位置；所述二 級入口設(shè)置在氨壓縮機(jī)壓力為〇· 011-0. 7MPaG位置；所述三級入口設(shè)置在氨壓縮機(jī)壓力為 0. 072-1. 2MPaG的位置；所述四級入口設(shè)置在氨壓縮機(jī)壓力為0. 165-1. 5MPaG的位置；并且 下一級入口的壓力大于相鄰上一級入口的壓力；
[0012] 從氨壓縮機(jī)出來的氣相氨分為五股，其中第一股通過第一防喘振管線送至一段入 口分離罐；第二股通過第二防喘振管線送至二段入口分離罐；第三股通過第三防喘振管線 送至三段入口分離罐；第四股通過第四防喘振管線送至四段入口分離罐；進(jìn)入各防喘振線 內(nèi)的氣相氨的量，以保證壓縮機(jī)的各段入口的進(jìn)氣量不低于壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)為準(zhǔn)。
[0013] 當(dāng)各段壓縮機(jī)入口的氣量小于額定工況下的一定比例時(shí)，相應(yīng)的防喘振閥打開， 通過各防喘振線的補(bǔ)充量，使壓縮機(jī)的各段入口氣量至少達(dá)到壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)，以防止壓 縮機(jī)的喘振對機(jī)體的損壞。
[0014] 第五股送至冷卻器內(nèi)冷卻成液相氨后經(jīng)由第一減壓閥減壓至0. 165-1. 5MPaG后 進(jìn)入所述四段入口分離罐；四段入口分離罐內(nèi)分離出的氣相從四段入口分離罐的氣相出口 返回所述四級入口，四段入口分離罐分離出的液相從四段入口分離罐的液相出口經(jīng)由第二 減壓閥減壓至0. 072-1. 2MPaG后進(jìn)入三段入口分離罐內(nèi)；
[0015] 經(jīng)三段入口分離罐分離出的氣相從三段入口分離罐的氣相出口返回至所述三級 入口，三段入口分離罐分離出的液相出三段入口分離罐后被分為兩股，其中第一股經(jīng)由第 三減壓閥減壓至〇. 011-0. 7MPaG后作為制冷介質(zhì)進(jìn)入過冷器內(nèi)，與進(jìn)入過冷器的第二股液 相氨換熱，第二股液相氨換熱至-26?22. 8°C、壓力為0. 052-1. 15MPaG，送去用戶使用，換 熱完畢后返回所述一段入口分離罐；換熱后的第一股進(jìn)入二段入口分離罐內(nèi)，分離出液相 后送入所述二級入口。
[0016] 較好的，所述二級入口的壓力比所述一級入口的壓力高0.04MPa以上，所述三級 入口的壓力比所述二級入口 b的壓力高0· 059MPa以上，所述四級入口的壓力比所述三級入 口的壓力高〇· 〇93MPa以上。
[0017] 所述氨壓縮機(jī)優(yōu)選為蒸汽驅(qū)動(dòng)透平壓縮機(jī)。
[0018] 本發(fā)明在氨壓縮機(jī)的不同的壓力位置設(shè)置了三個(gè)補(bǔ)氣進(jìn)口，采用三級閃蒸三段補(bǔ) 氣，在三個(gè)補(bǔ)氣入口分別補(bǔ)入不同壓力的氣相氨，以提高壓縮機(jī)的效率，減小壓縮機(jī)的做 功，同時(shí)可對壓縮過程產(chǎn)生的溫度升高進(jìn)行緩解，節(jié)省了體積膨脹帶來的功的消耗，提高壓 縮機(jī)的效率，同時(shí)還可降低壓縮機(jī)的出口溫度，減少冷卻水水使用量；利用三級閃蒸將液 相氨逐級降溫，分段減壓，避免了閃蒸氣一次性減壓至低壓所導(dǎo)致的高功耗問題，節(jié)省壓縮 功，并且提高了液相氨出界區(qū)的過冷度，減少了制冷系統(tǒng)的氨使用量，從而減少壓縮機(jī)一段 入口氣相氨的量，減少壓縮機(jī)的功耗，節(jié)能降耗效果顯著。
[0019] 通過上述措施，可使液相低溫氨的循環(huán)量減小，出界區(qū)的氨過冷度更低，從而使氨 的利用率提高，整個(gè)制冷系統(tǒng)更加節(jié)能；同時(shí)氨自冷式換熱器即氨過冷器尺寸隨之減小，氨 自冷式換熱器殼程氨的用量也隨之減小，進(jìn)一步降低了壓縮機(jī)的功耗；并且氨的閃蒸降溫 和分離相結(jié)合，在一個(gè)設(shè)備中完成，節(jié)省了設(shè)備投資。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明若采用循環(huán)水冷卻整體節(jié)省壓縮功9. 4%?22. 9%， 若選用冷凍水冷卻最多可節(jié)省壓縮功46. 8%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023] 實(shí)施例1至實(shí)施例6
[0024] 以配套使用在低溫甲醇洗中來說明該氨閃蒸制冷工藝。
[0025] 如圖1所示，各實(shí)施例的工藝流程如下：
[0026] 與甲醇換熱后的氣相氨即①物流首先進(jìn)入一段入口分離罐1內(nèi)，分離出液相后， 得到②號(hào)物流，②號(hào)物流從一級入口 a進(jìn)入氨壓縮機(jī)3,在氨壓縮機(jī)3 -段進(jìn)行壓縮；一級 入口 a為氨壓縮機(jī)3的初始入口，設(shè)置在氨壓縮機(jī)的起始位置。
[0027] 來自二段入口分離罐7的氣相氨從二級入口 b進(jìn)入氨壓縮機(jī)3,與經(jīng)一段壓縮 的氣相氨混合后一起進(jìn)入氨壓縮機(jī)二段進(jìn)行壓縮，二級入口 b設(shè)置在氨壓縮機(jī)壓力為 0. 011-0. 7MPaG 的位置；
[0028] 來自三段入口分離罐8的氣相氨從三級入口 c進(jìn)入氨壓縮機(jī)3,與經(jīng)壓縮機(jī)二段 壓縮的氣相氨混合后一起進(jìn)入氨壓縮機(jī)三段進(jìn)行壓縮；三級入口設(shè)置在氨壓縮機(jī)壓力為 0. 072-1. 2MPaG 的位置；
[0029] 來自四段入口分離罐7的氣相氨從四級入口 d返回氨壓縮機(jī)，與經(jīng)三段壓縮 的氣相氨混合后一起進(jìn)入氨壓縮機(jī)四段進(jìn)行壓縮，；四級入口 d設(shè)置在氨壓縮機(jī)壓力為 0. 165-1. 5MPaG 的位置。
[0030] 出氨壓縮機(jī)的③物流分為五股，分別為一段防喘振線31、二段防喘振線32,三段 防喘振線33、四段防喘振線34和氨壓縮機(jī)主管線13。
[0031] 從氨壓縮機(jī)出來的氣相氨分為五股，其中第一股通過第一防喘振管線31送至一 段入口分離罐1 ;第二股通過第二防喘振管線32送至二段入口分離罐7 ;第三股通過第三 防喘振管線33送至三段入口分離罐8 ;第四股通過第四防喘振管線34送至四段入口分離 罐5。在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)各段防喘振線關(guān)閉，在壓縮機(jī)各段入口 a、b、c、d氣量低于壓 縮機(jī)的喘振點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)防喘振線的閥門自動(dòng)開啟。進(jìn)入各防喘振線內(nèi)的氣相氨的量，應(yīng)保證 壓縮機(jī)的各段入口 a、b、c、d的進(jìn)氣量不低于壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)，從而避免壓縮機(jī)的喘振對機(jī) 體的損壞。
[0032] 低負(fù)荷時(shí)，來自一段防喘振線的氣相氨經(jīng)減壓后去壓縮機(jī)一段入口分離罐1，減壓 后的氣相氨在一段入口分離罐1內(nèi)與-40 °C的液相氨換熱，液相氨被蒸發(fā)成-40 °C的氣相 氨，然后進(jìn)入壓縮機(jī)一段入口，被蒸發(fā)的液相氨可由來自氨過冷器6的部分氨補(bǔ)充。同樣， 來自二段防喘振線的氣相氨經(jīng)減壓后去壓縮機(jī)二段入口分離罐7,減壓后的氣相氨在壓縮 機(jī)二段入口分離罐7內(nèi)與來自氨過冷器6的的液相氨換熱，液相氨被蒸發(fā)為氣相氨，然后進(jìn) 入壓縮機(jī)二段入口，被蒸發(fā)的液相氨由來自氨過冷器6的部分氨補(bǔ)充。
[0033] 同樣地，來自三段防喘振線的氣相氨經(jīng)減壓后去壓縮機(jī)三段入口分離罐8,減壓后 的氣相氨在壓縮機(jī)三段入口分離罐8內(nèi)與來自壓縮機(jī)四段入口分離罐5經(jīng)減壓的氣液兩相 氨換熱，液相氨被蒸發(fā)為氣相氨，然后進(jìn)入壓縮機(jī)三段入口。
[0034] 來自四段防喘振線的氣相氨經(jīng)減壓后去壓縮機(jī)四段入口分離罐5,與來自循環(huán)水 冷卻器4的經(jīng)減壓的氣液兩相氨換熱，液相氨被蒸發(fā)為氣相氨，然后進(jìn)入壓縮機(jī)四段入口。
[0035] 最后一股即第五股冷卻器4冷卻為液相氨，即物流④，經(jīng)過第一減壓閥減壓為 0. 165-1. 5MPaG的氣液兩相氨，進(jìn)入四段入口分離罐5 ;四段入口分離罐5內(nèi)分離出的氣相 氨即⑤物流從四段入口分離罐的氣相出口返回四級入口 d，作為氨壓縮機(jī)的四段補(bǔ)氣；分 離出的液相經(jīng)第二減壓閥減壓為壓力為〇. 072-1. 2MPaG的氣液兩相后進(jìn)入三段入口分離 罐8。
[0036] 經(jīng)由三段入口分離罐8分離出的氣相氨即⑥物流從三級入口 c返回氨壓縮機(jī)，分 離出的液相出三段入口分離罐8后分為兩股，第二股走氨過冷器的管程，第一股走氨過冷 器的殼程。其中第一股氨經(jīng)第三減壓閥減壓至〇. 011-0. 7MPaG后作為冷卻介質(zhì)進(jìn)入氨過冷 器6的殼程，與管程內(nèi)的第一股氨換熱，為第二股液相氨提供冷量。之后殼程的氣相氨送往 二段分離罐，分離出氣相氨即⑦物流從二級入口 b返回氨壓縮機(jī)，第二股被過冷得到的⑧ 物流送至用戶使用，與甲醇換熱。
[0037] 實(shí)施例1至實(shí)施例6中各物流參數(shù)如表1所示。
[0038] 表 I
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種氨閃蒸制冷工藝，其特征在于包括下述步驟： 用戶使用后循環(huán)回來的氣相氨首先進(jìn)入一段入口分離罐（1)內(nèi)，分離出液相后，從一 級入口（a)進(jìn)入氨壓縮機(jī)（3)進(jìn)行壓縮； 來自二段入口分離罐（7)的氨從二級入口（b)進(jìn)入氨壓縮機(jī)（3); 來自三段入口分離罐（8)的氨從三級入口（c)進(jìn)入氨壓縮機(jī)（3); 來自四段入口分離罐（5)的氨從四級入口⑷進(jìn)入氨壓縮機(jī)（3); 其中所述一級入口（a)為氨壓縮機(jī)（3)的初始入口，設(shè)置在氨壓縮機(jī)的起始位置； 所述二級入口（b)設(shè)置氨壓縮機(jī)壓力為0.011-0. 7MPaG位置；所述三級入口（c)設(shè)置 在氨壓縮機(jī)壓力為0.072-1. 2MPaG的位置；所述四級入口（d)設(shè)置在氨壓縮機(jī)壓力為 0? 165-1. 5MPaG的位置；并且下一級入口的壓力大于相鄰上一級入口的壓力； 從氨壓縮機(jī)出來的氣相氨分為五股，其中第一股通過第一防喘振管線（31)送至一段 入口分離罐（1);第二股通過第二防喘振管線（32)送至二段入口分離罐（7);第三股通過 第三防喘振管線（33)送至三段入口分離罐（8);第四股通過第四防喘振管線（34)送至四 段入口分離罐（5);進(jìn)入各防喘振線內(nèi)的氣相氨的量，以保證壓縮機(jī)的各段入口的進(jìn)氣量 不低于壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)為準(zhǔn)； 第五股送至冷卻器（4)內(nèi)冷卻成液相氨后經(jīng)由第一減壓閥（16)減壓至0. 165-1. 5MPaG 后進(jìn)入所述四段入口分離罐（5);四段入口分離罐（5)內(nèi)分離出的氣相從四段入口分離罐 的氣相出口返回所述四級入口（d)，四段入口分離罐（5)分離出的液相從四段入口分離罐 的液相出口經(jīng)由第二減壓閥（15)減壓至0.072-1. 2MPaG后進(jìn)入三段入口分離罐（8)內(nèi)； 經(jīng)三段入口分離罐（8)分離出的氣相從三段入口分離罐的氣相出口返回至所述三級 入口（c)，三段入口分咼罐⑶分咼出的液相出三段入口分咼罐后被分為兩股，其中第一股 經(jīng)由第三減壓閥（14)減壓至0.011-0. 7MPaG后作為制冷介質(zhì)進(jìn)入過冷器（6)內(nèi)，與進(jìn)入過 冷器的第二股液相氨換熱，第二股液相氨換熱至-26-22. 8°C送去用戶使用，換熱完畢后返 回所述一段入口分離罐（1);換熱后的第一股進(jìn)入二段入口分離罐（7)內(nèi)，分離出液相后送 入所述二級入口（b)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨閃蒸制冷工藝，其特征在于所述二級入口（b)的壓力比所 述一級入口（a)的壓力高0.04MPa以上，所述三級入口（c)的壓力比所述二級入口（b)的 壓力高0.059MPa以上，所述四級入口（d)的壓力比所述三級入口（c)的壓力高0.093MPa 以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨閃蒸制冷工藝，其特征在于所述氨壓縮機(jī)為蒸汽驅(qū)動(dòng)透平 壓縮機(jī)。
【文檔編號(hào)】F25B7/00GK104501443SQ201410757382
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】王同寶, 孫火艷, 邢濤, 孫志剛, 周華輝, 吳妙奇, 劉 文, 余勤鋒, 吳德民, 孟令凱, 陳庚 申請人:中石化寧波工程有限公司, 中石化寧波技術(shù)研究院有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司