專利名稱：工業(yè)氣體的多回路低溫液化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及工業(yè)氣體的液化，其中使氣體從環(huán)境溫度降至低溫以實現(xiàn)所述的液化。
工業(yè)氣體的液化是一項動力消耗較大的操作。通常工業(yè)氣體是通過與制冷劑進行間接熱交換而得以液化的。這樣的系統(tǒng)雖然在從環(huán)境溫度開始的較小溫度范圍內(nèi)提供制冷方面能運作良好，但當(dāng)需要在較大溫度范圍內(nèi)，如從環(huán)境溫度至低溫實現(xiàn)制冷時卻效率不高。通過使用一個以上的制冷回路可以改善這種低效以得到必要的低溫冷凝溫度。然而為了實現(xiàn)所需的結(jié)果這種系統(tǒng)將需要巨大的動力輸入。
因此，本發(fā)明的目標(biāo)之一是提供一種多回路裝置，籍此可將工業(yè)氣體從環(huán)境溫度降至較冷的溫度、特別是低溫液化溫度，該裝置操作起來比以往的各種多回路系統(tǒng)要有效得多。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀該公開的內(nèi)容后將顯而易見以上以及其他目標(biāo)可通過以下的本發(fā)明來得以實現(xiàn)一種用于冷卻工業(yè)氣體的方法，它包括(A)壓縮包含至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物(hydrofluorocarbon)和氟代醚的組分以及至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物、氟代醚和大氣氣體的組分的第一多組分制冷劑流體；(B)冷卻壓縮后的第一多組分制冷劑流體并使冷卻后的壓縮第一多組分制冷劑流體膨脹以產(chǎn)生制冷作用；(C)通過與壓縮后的第一多組分制冷劑流體進行間接熱交換使膨脹后的第一種多組分制冷劑流體得到加熱，以實現(xiàn)所述壓縮后的第一多組分制冷劑流體的冷卻；(D)壓縮包含至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分以及至少一種大氣氣體的第二多組分制冷劑流體；(E)通過與壓縮后的第二多組分制冷劑流體進行間接熱交換使膨脹后的第一多組分制冷劑流體得到加熱，以冷卻壓縮后的第二多組分制冷劑流體；(F)進一步冷卻經(jīng)冷卻后的壓縮第二多組分制冷劑流體并膨脹經(jīng)進一步冷卻后的第二多組分制冷劑流體以產(chǎn)生制冷作用；(G)通過與壓縮后的第二多組分制冷劑流體進行間接熱交換來加熱膨脹后的第二多組分制冷劑流體以實現(xiàn)所述壓縮后的第二多組分制冷劑流體的進一步冷卻；和(H)通過與工業(yè)氣體進行間接熱交換來加熱膨脹后的第二多組分制冷劑流體以冷卻所述工業(yè)氣體。
此處所用的術(shù)語“無毒的”意指當(dāng)根據(jù)可接受的暴露極限進行處理時不會發(fā)生急性或慢性中毒的危險。
此處所用的術(shù)語“不易燃的”意指沒有閃點或至少600K的很高閃點。
此處所用的術(shù)語“無臭氧消耗的”意指具有零臭氧消耗的可能性，即沒有氯、溴或碘原子。
此處所用的術(shù)語“正常沸點”意指在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓即14.696磅/英寸2(絕對)下的沸點溫度。
此處所用的術(shù)語“間接熱交換”意指各種流體之間在沒有任何物理接觸或混合的情況下將各種流體帶入熱交換關(guān)系。
此處所用的術(shù)語“可變載荷制冷劑”意指兩種或兩種以上成比例的組分的混合物，這些組分的液相經(jīng)歷在混合物的始沸點和露點之間連續(xù)和遞增的溫度變化。所述混合物的始沸點是在給定壓力下的溫度，此時混合物全部處于液相，但如加入熱量則將開始形成與該液相平衡的汽相。混合物的露點是在給定壓力下的溫度，此時混合物全部處于汽相，但如從中取出熱量將開始形成與該汽相平衡的液相。因此，混合物在始沸點和露點之間的溫度區(qū)即為液相與汽相共存平衡的區(qū)域。在本發(fā)明的實施中，對于可變載荷制冷劑而言始沸點和露點之間的溫度差至少為10°K、優(yōu)選至少為20°K、最優(yōu)選至少為50°K。
此處所用的術(shù)語“碳氟化合物”意指以下化合物中的一種四氟甲烷(CF4)、全氟乙烷(C2F6)、全氟丙烷(C3F8)、全氟丁烷(C4F10)、全氟戊烷(C5F12)、全氟乙烯(C2F4)、全氟丙烯(C3F6)、全氟丁烯(C4F8)、全氟戊烯(C5F10)、六氟環(huán)丙烷(環(huán)-C3F6)和八氟環(huán)丁烷(環(huán)-C4F8)。
此處所用的術(shù)語“氫碳氟化合物”意指以下化合物中的一種氟仿(CHF3)、五氟乙烷(C2HF5)、四氟乙烷(C2H2F4)、七氟丙烷(C3HF7)、六氟丙烷(C3H2F6)、五氟丙烷(C3H3F5)、四氟丙烷(C3H4F4)、九氟丁烷(C4HF9)、八氟丁烷(C4H2F8)、十一氟戊烷(C5HF11)、氟代甲烷(CH3F)、二氟甲烷(CH2F2)、氟代乙烷(C2H5F)、二氟乙烷(C2H4F2)、三氟乙烷(C2H3F3)、二氟乙烯(C2H2F2)、三氟乙烯(C2HF3)、氟代乙烯(C2H3F)、五氟丙烯(C3HF5)、四氟丙烯(C3H2F4)、三氟丙烯(C3H3F3)、二氟丙烯(C3H4F2)、七氟丁烯(C4HF7)、六氟丁烯(C4H2F6)和九氟戊烯(C5HF9)。
此處所用的術(shù)語“氟代醚”意指以下化合物中的一種三氟甲氧基-全氟甲烷(CF3-O-CF3)、二氟甲氧基-全氟甲烷(CHF2-O-CF3)、一氟甲氧基-全氟甲烷(CH2F-O-CF3)、二氟甲氧基-二氟甲烷(CHF2-O-CHF2)、二氟甲氧基-全氟乙烷(CHF2-O-C2F5)、二氟甲氧基-1，2，2，2-四氟乙烷(CHF2-O-C2HF4)、二氟甲氧基-1，1，2，2-四氟乙烷(CHF2-O-C2HF4)、全氟乙氧基-一氟甲烷(C2F5-O-CH2F)、全氟甲氧基-1，1，2-三氟乙烷(CF3-O-C2H2F3)、全氟甲氧基-1，2，2-三氟乙烷(CF3O-C2H2F3)、環(huán)-1，1，2，2-四氟丙基醚(環(huán)-C3H2F4-O-)、環(huán)-1，1，3，3-四氟丙基醚(環(huán)-C3H2F4-O-)、全氟甲氧基-1，1，2，2-四氟乙烷(CF3-O-C2HF4)、環(huán)-1，1，2，3，3-五氟丙基醚(環(huán)-C3H5-O-)、全氟甲氧基-全氟丙酮(CF3-O-CF2-O-CF3)、全氟甲氧基-全氟乙烷(CF3-O-C2F5)、全氟甲氧基-1，2，2，2-四氟乙烷(CF3-O-C2HF4)、全氟甲氧基-2，2，2-三氟乙烷(CF3-O-C2H2F3)、環(huán)-全氟甲氧基-全氟丙酮(環(huán)-CF2-O-CF2O-CF2-)和環(huán)-全氟丙基醚(環(huán)-C3F6-O)。
此處所用的術(shù)語“大氣氣體”意指以下氣體中的一種氮(N2)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氖(Ne)、二氧化碳(CO2)、氧(O2)和氦(He)。
此處所用的術(shù)語“低臭氧消耗的”意指臭氧消耗的可能性小于0.15(由Montreal Protocol大會所定義，其中二氯氟甲烷(CCl2F2)的臭氧消耗可能性為1.0)。
此處所用的術(shù)語“膨脹”意指減壓。
此處所用的術(shù)語“渦輪膨脹”和“渦輪膨脹機”分別意指高壓流體流經(jīng)渦輪機以降低流體的壓力和溫度籍此產(chǎn)生制冷作用的方法與裝置。
此處所用的術(shù)語“工業(yè)氣體”意指氮氣、氧氣、氬氣、氫氣、氦氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷以及含有兩種或兩種以上的上述氣體的流體混合物。
此處所用的術(shù)語“低溫”意指不高于150°K的溫度。
此處所用的術(shù)語“制冷作用”意指排斥熱從低溫系統(tǒng)到周圍大氣的能力。


圖1是本發(fā)明多回路工業(yè)氣體液化系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施方案的示意流程圖，其中通過與兩種混合的制冷劑進行間接熱交換使工業(yè)氣體得到冷卻。
圖2是本發(fā)明多回路工業(yè)氣體液化系統(tǒng)的另一個優(yōu)選實施方案的示意流程圖，它還采用析相作用及混合制冷劑的渦輪膨脹。
總的來說，本發(fā)明包括使用至少兩種限定的混合制冷劑以在很大的溫度范圍內(nèi)有效地提供制冷作用。
多組分制冷劑流體可在所需的溫度范圍內(nèi)提供可變量的制冷作用。為了有效地液化各種工業(yè)氣體，本發(fā)明限定的多組分制冷劑流體在相當(dāng)廣的溫度范圍內(nèi)能高效地提供制冷作用。在實施本發(fā)明中有用的第一或溫度較高的多組分制冷劑流體包含至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分以及至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物、氟代醚和大氣氣體的組分。在實施本發(fā)明中有用的優(yōu)選第一多組分制冷劑流體包含至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分及至少一種大氣氣體。在實施本發(fā)明中有用的另一種優(yōu)選的第一多組分制冷劑流體包含至少一種氟代醚以及至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物、氟代醚及大氣氣體的組分。在實施本發(fā)明中有用的第二或溫度較低的多組分制冷劑流體包含至少一種、優(yōu)選至少兩種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分以及至少一種大氣氣體。在實施本發(fā)明中有用的優(yōu)選第二多組分制冷劑流體包含至少兩種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分及至少兩種大氣氣體。在實施本發(fā)明中有用的另一種優(yōu)選的第二多組分制冷劑流體包含至少一種氟代醚以及至少一種大氣氣體。
第一和第二多組分制冷劑混合物的每一種除了高效外，其另外一個好處是這些混合物的每一種都是無毒、不易燃和無臭氧消耗的。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，每一種第一和第二多組分制冷劑混合物的兩種或兩種以上組分的每一種其標(biāo)準(zhǔn)沸點與該制冷劑混合物中每一其他組分的標(biāo)準(zhǔn)沸點相差至少5°K。這為在廣域的溫度范圍內(nèi)(包括低溫)提供制冷作用提高了有效性。在本發(fā)明另一個優(yōu)選實施方案中，第一和第二多組分制冷劑混合物的每一種的最高沸點組分的標(biāo)準(zhǔn)沸點比該多組分制冷劑混合物的最低沸點組分的標(biāo)準(zhǔn)沸點至少高50°K。
本發(fā)明將參照附圖進行進一步的描述?，F(xiàn)參照圖1，第一多組分制冷劑流體19通過流經(jīng)壓縮機30被壓縮至絕對壓力一般為100-600磅/英寸2(psia)。管線20中被壓縮后的第一多組分制冷劑流體在后冷卻器31中其壓縮熱被冷卻(其中優(yōu)選被部分冷凝)，所得第一多組分制冷劑流體21流經(jīng)換熱器130，在其中得到進一步的冷卻，并優(yōu)選完全被冷凝。所得第一多組分制冷劑液體22經(jīng)閥32節(jié)流，在其中被膨脹至壓力一般在15-50psia的范圍內(nèi)以產(chǎn)生制冷作用。該流體經(jīng)閥32的壓力膨脹，通過Joule-Thomson效應(yīng)提供了制冷作用，即由于壓力以恒定焓減少而降低了流體的溫度。通常膨脹后的第一多組分制冷劑流體23的溫度將在200-250°K的范圍內(nèi)。第一多組分制冷劑流體經(jīng)閥32進行膨脹通常也會引起一部分該流體蒸發(fā)。
然后，在流23中具有制冷作用的第一多組分制冷劑流體通過換熱器130，在其中被加熱并完全蒸發(fā)，因而通過間接熱交換用來冷卻壓縮后的第一多組分制冷劑流體21。將蒸汽流19中溫度通常在280-320°K范圍內(nèi)的所得加熱后的第一多組分制冷劑流體循環(huán)至壓縮機30，又重新開始較高溫度的制冷循環(huán)。
第二多組分制冷劑流體8經(jīng)過壓縮機33被壓縮至壓力通常為100-600psia。壓縮后的第二多組分制冷劑流體9在后冷卻器34中其壓縮熱被冷卻。來自后冷卻器34的第二多組分制冷劑流體1通過換熱器130，在其中通過與上述加熱的膨脹后第一多組分制冷劑流體進行間接熱交換而得到冷卻。所得冷卻后的壓縮第二多組分制冷劑流體3(可部分被冷凝)經(jīng)流過換熱器150得到進一步的冷卻，并優(yōu)選全部被冷凝。然后所得第二多組分制冷劑流體4經(jīng)閥35節(jié)流，在其中被膨脹至壓力通常為15-100psia的范圍以通過Joule-Thomson效應(yīng)產(chǎn)生制冷作用。通常膨脹后的第二多組分制冷劑流體5的溫度將在80-120°K的范圍內(nèi)。第二多組分制冷劑流體經(jīng)閥35膨脹通常也引起一部分該流體蒸發(fā)。
然后，具有制冷作用的第二多組分制冷劑流體5通過換熱器150，在其中通過與冷卻的、優(yōu)選液化的工業(yè)氣體進行間接熱交換得到加熱，并且在其中通過與冷卻后的壓縮第二多組分制冷劑流體進行間接熱交換而得到加熱以實現(xiàn)其進一步的冷卻。所得第二多組分制冷劑流體在流6中從換熱器150流經(jīng)換熱器130，在其中通過與冷卻的壓縮第二多組分制冷劑流體進行間接熱交換，同時也與冷卻的工業(yè)氣體進行間接熱交換而得到加熱。將蒸汽流8中溫度通常在280-320°K范圍內(nèi)的所得加熱后的第二多組分制冷劑流體再循環(huán)至壓縮機33，又重新開始較低溫度的制冷循環(huán)。
使流10中的工業(yè)氣體，如氮氣或氧氣流經(jīng)換熱器130，在其中通過與加熱的第一多組分制冷劑流體以及加熱的第二多組分制冷劑流體進行間接熱交換而得到冷卻。然后使流111中的所得工業(yè)氣體從換熱器130流經(jīng)換熱器150，在其中通過與加熱的膨脹后第二多組分制冷劑流體進行間接熱交換而得到冷卻(優(yōu)選得到液化)，以獲得冷卻(優(yōu)選液化)后的工業(yè)氣體12。雖然圖中未示出，但應(yīng)理解的是液化氣體12可處于高壓下。因此，其后可對其進行膨脹及析相作用使低壓的液體可送往貯存處或使用點，其中通過換熱器150和130可對低壓氣體重新進行加熱并在加熱端處與進料氣體10重新組合。如在本領(lǐng)域中所眾所周知的那樣，此低壓氣體將需要進行一定程度的壓縮以便將其加入到進料氣體10中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可采用比附圖中所示的兩個制冷回路更多的回路實施本發(fā)明。例如，可采用三個或三個以上制冷回路的系統(tǒng)實施本發(fā)明。在這些情況中，本發(fā)明的第一和第二多組分制冷劑回路可以是兩個高溫回路，兩個低溫回路或兩個中間溫度回路。
在圖1中采用了具有兩部分130和150的單芯黃銅鋁換熱器100。高溫或較高溫度部分130具有5個通道，而低溫或較低溫度部分150具有3個通道。加熱的膨脹后第一多組分制冷劑流體除了冷卻與單芯換熱器100的高溫部分130相連接的壓縮后的第一多組分制冷劑流體及壓縮后的第二多組分制冷劑流體外還起著直接冷卻工業(yè)氣體的作用。
圖2說明了本發(fā)明采用5個換熱器，同時還包括通過與加熱的膨脹后第一多組分制冷劑流體進行間接熱交換冷卻工業(yè)氣體的另一個實施方案。將這5個換熱器編為45、46、47、48和49號。在示于圖2的實施方案中，工業(yè)氣體首先在低于換熱器的最高溫度溫度下進行冷卻，即在換熱器46中以流23通過，形成流24，同時以流5通過，形成流107。通過換熱器46的還有第二多組分制冷劑流體流2，從中形成流3。該實施方案表示各流體流和其他設(shè)備的數(shù)字與圖1中所示的實施方案的公共單元的數(shù)字相同，在下面將不再詳述。
示于圖2中的本發(fā)明實施方案采用了液體膨脹代替或補充壓縮后冷卻的第二多組分制冷劑流體的節(jié)流以產(chǎn)生制冷作用?，F(xiàn)參照圖2，進一步冷卻后的第二多組分制冷劑流體4是一種兩相流，被送入相分離器50中。將來自相分離器50的蒸汽51經(jīng)閥52進行節(jié)流以通過Joule-Thomson效應(yīng)產(chǎn)生制冷作用。將來自相分離器50的液體53經(jīng)液體渦輪機54進行渦輪膨脹以產(chǎn)生制冷作用。使兩種所得的流55和56組合形成具有制冷作用的膨脹的第二多組分制冷劑流體57，將其加熱以實現(xiàn)壓縮后的第二多組分制冷劑流體的冷卻，而工業(yè)氣體以類似于上述的方式進行冷卻(優(yōu)選液化)。
在一個優(yōu)選的實施方案中，第一多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物所組成。在另一個優(yōu)選的實施方案中，第一多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物和氫碳氟化合物所組成。在另一個優(yōu)選的實施方案中，第一多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物和大氣氣體所組成。在另一個優(yōu)選的實施方案中，第一多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚所組成。在另一個優(yōu)選的實施方案中，第一多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物、氟代醚和大氣氣體所組成。
雖然用于本發(fā)明實施中的第一多組分制冷劑流體可含有其他組分，如氫氯碳氟化合物(hydrochlorofluorocarbon)和/或烴，但優(yōu)選第一多組分制冷劑流體不含氫氯碳氟化合物。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，第一多組分制冷劑流體不含烴，最優(yōu)選第一多組分制冷劑流體既不含氫氯碳氟化合物，又不含烴。最優(yōu)選第一多組分制冷劑流體為無毒、不易燃和無臭氧消耗的，并最優(yōu)選第一多組分制冷劑流體的每一種組分為碳氟化合物、氫碳氟化合物、氟代醚或大氣氣體。
在一個優(yōu)選的實施方案中，第二多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物和大氣氣體所組成。在另一個優(yōu)選的實施方案中，第二多組分制冷劑流體僅由碳氟化合物、氟代醚和大氣氣體所組成。
雖然用于本發(fā)明實施中的第二多組分制冷劑流體可含有其他組分，如氫氯碳氟化合物和/或烴，但優(yōu)選第二多組分制冷劑流體不含氫氯碳氟化合物。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，第二多組分制冷劑流體不含烴，最優(yōu)選第二多組分制冷劑流體既不含氫氯碳氟化合物，又不含烴。最優(yōu)選第二多組分制冷劑流體為無毒、不易燃和無臭氧消耗的，并最優(yōu)選第二多組分制冷劑流體的每一種組分為碳氟化合物、氫碳氟化合物、氟代醚或大氣氣體。
本發(fā)明特別適用于高效地從環(huán)境溫度中獲取低溫。表1-4列舉了可用于本發(fā)明實施中的第一多組分制冷劑流體混合物的優(yōu)選實施例。表1-4中所給的濃度范圍為摩爾百分?jǐn)?shù)。
表1組分濃度范圍C5F125-45C4F100-25C3F810-80C2F60-40CF40-25表2組分濃度范圍C5F125-45C3H3F60-25C3F810-80CHF30-40CF40-25表3組分濃度范圍
CHF2-O-C2HF45-45C4F100-25CF3-O-CHF20-20CF3-O-CF310-80C2F60-40CF40-25表4組分 濃度范圍C3H3F55-45C3H2F60-25CF3-O-CHF210-80CHF30-40CF40-25表5-10列舉了可用于本發(fā)明實施中的第二多組分制冷劑流體混合物的優(yōu)選實施例。表5-10中所給的濃度范圍為摩爾百分?jǐn)?shù)。
表5組分 濃度范圍C5F120-25C4F100-15C3F80-40C2F60-30CF410-50Ar0-40N210-80表6組分 濃度范圍C5F120-25C4F100-15
C3F80-40CHF30-30CF410-50Ar 0-40N210-80表7組分 濃度范圍CHF2-O-C2HF40-25C4F100-15CF3-O-CHF20-40CF3-O-CF30-20C2F60-30CF410-50Ar 0-40N210-80表8組分 濃度范圍C3H3F50-25C3H2F60-15CF3-O-CHF20-40CHF30-50CF410-50Ar 0-40N210-80表9組分 濃度范圍C3H3F50-25C3H2F60-15
C2H2F40-20C2HF50-20C2F60-30CF410-50Ar 0-40N210-80Ne 0-10He 1-10表10組分 濃度范圍C3H3F50-25C3H2F60-15CF3-O-CHF20-40CHF30-30CF410-50Ar 0-40N210-80Ne 0-10He 1-10本發(fā)明特別適用于在寬的溫度范圍內(nèi)、尤其是在包括低溫的范圍內(nèi)提供制冷作用。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，第一和第二多組分制冷劑混合物其中之一或兩者的兩種或兩種以上組分的每一種的標(biāo)準(zhǔn)沸點與該制冷劑混合物中的每一種其他組分的標(biāo)準(zhǔn)沸點相差至少5°K、更優(yōu)選至少10°K、最優(yōu)選至少20°K。這樣做提高了在寬的溫度范圍內(nèi)、特別是在包括低溫的范圍內(nèi)提供制冷作用的有效性。在本發(fā)明一個特別優(yōu)選的實施方案中，第一和/或第二多組分制冷劑流體的最高沸點組分的標(biāo)準(zhǔn)沸點比該多組分制冷劑流體的最低沸點組分的標(biāo)準(zhǔn)沸點高至少50°K、優(yōu)選至少100°K、最優(yōu)選至少200°K。
組成可用于本發(fā)明實施中的第一和第二多組分制冷劑流體的各種組分及其濃度使得可形成一種可變載荷多組分制冷劑流體，并優(yōu)選在本發(fā)明方法的整個溫度范圍內(nèi)保持這種可變載荷的特性。這樣做顯著提高了效率，采用該方法可在如此寬的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生和利用這種制冷作用。所定義的各種優(yōu)選組分還有一個好處是，它們可用來形成無毒、不易燃和低或無臭氧消耗的流體混合物。這樣做提供了優(yōu)于常規(guī)通常為有毒、易燃和/或消耗臭氧的制冷劑另外的各種優(yōu)點。
可用作本發(fā)明實施中的第一和/或第二多組分制冷劑流體的一種優(yōu)選可變載荷多組分制冷劑流體(無毒、不易燃和無臭氧消耗)包含兩種或兩種以上以下的組分C5F12、CHF2-O-C2HF4、C4HF9、C3H3F5、C2F5-O-CH2F、C3H2F6、CHF2-O-CHF2、C4F10、CF3-O-C2H2F3、C3HF7、CH2F-O-CF3、C2H2F4、CHF2-O-CF3、C3F8、C2HF5、CF3-O-CF3、C2F6、CHF3、CF4、O2、Ar、N2、Ne和He。
雖然本發(fā)明參照某些優(yōu)選實施方案進行了詳述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到在權(quán)利要求書的精神和范疇內(nèi)還有本發(fā)明的其他實施方案。例如，本發(fā)明可用來冷卻或冷卻并液化兩種或兩種以上工業(yè)氣流，而不僅僅是附圖中所示的單一工業(yè)氣流。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻工業(yè)氣體的方法，它包括(A)壓縮包含至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分以及至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物、氟代醚和大氣氣體的組分的第一多組分制冷劑流體；(B)冷卻壓縮后的第一多組分制冷劑流體并使冷卻后的壓縮第一多組分制冷劑流體膨脹以產(chǎn)生制冷作用；(C)通過與壓縮后的第一多組分制冷劑流體進行間接熱交換使膨脹后的第一多組分制冷劑流體得到加熱，以實現(xiàn)所述壓縮后的第一多組分制冷劑流體的冷卻；(D)壓縮包含至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分以及至少一種大氣氣體的第二多組分制冷劑流體；(E)通過與壓縮后的第二多組分制冷劑流體進行間接熱交換使膨脹后的第一多組分制冷劑流體得到加熱，以冷卻壓縮后的第二多組分制冷劑流體；(F)進一步冷卻經(jīng)冷卻后的壓縮第二多組分制冷劑流體并膨脹經(jīng)進一步冷卻后的第二多組分制冷劑流體以產(chǎn)生制冷作用；(G)通過與壓縮后的第二多組分制冷劑流體進行間接熱交換來加熱膨脹后的第二多組分制冷劑流體以實現(xiàn)所述壓縮后的第二多組分制冷劑流體的進一步冷卻；和(H)通過與工業(yè)氣體進行間接熱交換來加熱膨脹后的第二多組分制冷劑流體以冷卻所述工業(yè)氣體。
2.權(quán)利要求1的方法，其中冷卻后的工業(yè)氣體為液體。
3.權(quán)利要求1的方法，還包括通過與膨脹后的第一多組分制冷劑流體進行間接熱交換來冷卻工業(yè)氣體。
4.權(quán)利要求1的方法，其中進一步冷卻后的第二多組分制冷劑流體的膨脹是Joule-Thomson膨脹。
5.權(quán)利要求1的方法，其中進一步冷卻后的第二多組分制冷劑流體的膨脹是(至少部分是)渦輪膨脹。
6.權(quán)利要求1的方法，其中第一多組分制冷劑流體包含至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分及至少一種大氣氣體。
7.權(quán)利要求1的方法，其中第一多組分制冷劑流體包含至少一種氟代醚以及至少一種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物、氟代醚及大氣氣體的組分。
8.權(quán)利要求1的方法，其中第二多組分制冷劑流體包含至少兩種來自碳氟化合物、氫碳氟化合物和氟代醚的組分以及至少兩種大氣氣體。
9.權(quán)利要求1的方法，其中至少一種第一和第二多組分制冷劑流體包含至少兩種以下組分C5F12、CHF2-O-C2HF4、C4HF9、C3H3F5、C2F5-O-CH2F、C3H2F6、CHF2-O-CHF2、C4F10、CF3-O-C2H2F3、C3HF7、CH2F-O-CF3、C2H2F4、CHF2-O-CF3、C3F8、C2HF5、CF3-O-CF3、C2F6、CHF3、CF4、O2、Ar、N2、Ne和He。
10.權(quán)利要求1的方法，其中至少一種第一和第二多組分制冷劑流體在本方法的整個溫度范圍內(nèi)是一種可變載荷的多組分制冷劑流體。
全文摘要
一種用于更加高效地冷卻和液化工業(yè)氣體的方法,其中采用不同制冷回路中的第一和第二所定義的多組分制冷劑流體來產(chǎn)生包括從環(huán)境溫度到低溫的寬的溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)冷卻和液化所需的制冷作用。
文檔編號F25J1/02GK1261654SQ9912747
公開日2000年8月2日 申請日期1999年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月30日
發(fā)明者A·阿查亞, B·阿曼, J·A·韋伯, V·斯里尼瓦桑, J·J·諾沃比爾斯基, J·斯默拉雷克, N·T·尼諾夫 申請人:普拉塞爾技術(shù)有限公司