[發明專利]一種節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統

有效

• 申請號: 201811221895.6
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109157944B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 凌祥;黃鈺喆;李鑫;李文宇
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00;B01D5/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

1.一種節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：包含冷箱和四個子系統：制冷系統、一級預冷系統、二級預冷除霜系統、VOCs主換熱系統；

所述制冷系統包含一號壓縮機、二號壓縮機、三號壓縮機、膨脹機、一號冷卻器、二號冷卻器、混合器、一號預冷換熱器、二號預冷換熱器、膨脹閥、一號氣液分離器、一號儲罐、二號儲罐；一號壓縮機出口通道依次連接一號冷卻器、一號預冷換熱器、二號預冷換熱器、膨脹閥、一號氣液分離器；一號氣液分離器的液體出口依次連接VOCs主換熱系統中的主換熱器、制冷系統的一號預冷換熱器和混合器，氣體出口進入二號預冷換熱器后連接至混合器；混合器將兩股流體混合后輸送至一號儲罐，由一號儲罐返回一號壓縮機；二號壓縮機出口通道依次連接二號冷卻器、二號預冷換熱器、膨脹機；膨脹機出口通入二號預冷換熱器后連接至三號壓縮機，壓縮后輸送至二號儲罐，由二號儲罐返回二號壓縮機。

2.根據權利要求1所述的節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：所述制冷系統中，由膨脹機膨脹后得到的低溫制冷工質和一號氣液分離器氣體出口的由膨脹閥節流膨脹后得到的低溫制冷工質提供冷量，使一號壓縮機輸出并由一號冷卻器冷卻至常溫的高壓制冷工質和二號壓縮機輸出并由二號冷卻器冷卻至常溫的高壓制冷工質在二號預冷換熱器內預冷降溫；一號儲罐和二號儲罐內設置壓力檢測裝置和流量控制裝置，調控輸入一號壓縮機和二號壓縮機的氣流參數，并在系統開機和系統內氣體流通壓力減小時，由補充工質管道向系統內補充制冷工質。

3.根據權利要求1所述的節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：所述一級預冷系統包含風機、三號預冷換熱器、二號氣液分離器；含VOCs氣體經風機抽送后進入三號預冷換熱器，與低溫返流氣換熱后進入二號氣液分離器，將氣體組分中的水冷凝分離排出，其余氣體輸入二級預冷除霜系統。

4.根據權利要求1所述的節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：所述二級預冷除霜系統包含兩臺預冷換熱器，由電動閥門控制切換通氣管道，保證有一臺預冷換熱器處于運行狀態；兩臺預冷換熱器接口處均連接有熱空氣輸入管道和排空管道，便于對設備進行除霜和維護。

5.根據權利要求4所述的節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：所述二級預冷除霜系統在正常工作時，僅在一臺預冷換熱器內將上一級預冷處理后的含VOCs氣體與低溫返流氣進行換熱，并輸送至VOCs主換熱系統；在運行中因通道內部結霜使壓降增大時，達到設置臨界壓力后電動閥門自動切換管道通路，將含VOCs氣體通入另一臺預冷換熱器中進行換熱預冷，在停止氣流輸送的結霜預冷換熱器內通入熱空氣進行吹掃除霜。

6.根據權利要求1所述的節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：所述VOCs主換熱系統包含主換熱器、三號氣液分離器、低溫泵；主換熱器出口連接三號氣液分離器進口，三號氣液分離器的氣體出口與二級預冷除霜系統內兩臺預冷換熱器的返流氣進口相連，三號氣液分離器的液體出口與低溫泵連接，并向系統外輸出VOCs冷凝液。

7.根據權利要求1所述的節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：所述冷箱內部包含制冷系統中的膨脹機、二號預冷換熱器、膨脹閥、一號氣液分離器和VOCs主換熱系統的主換熱器、三號氣液分離器、低溫泵及相應的保溫管道閥門；冷箱外殼夾層內填充有珠光砂并抽真空以減少冷損。

8.根據權利要求1所述的節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：所述一級預冷系統、二級預冷除霜系統和VOCs主換熱系統由一股VOCs氣體通道依次連接，氣體經分級冷卻脫除VOCs后返流送入二級預冷除霜系統和一級預冷系統，利用自身冷量對新輸入系統的氣體進行預冷；所有預冷換熱器和主換熱器中，冷熱流體均為逆流流動。

9.根據權利要求1至8之一所述的節流膨脹制冷的VOCs分級深冷回收系統，其特征在于：所述制冷系統、一級預冷系統和二級預冷除霜系統中，三臺氣液分離器內上部為氣體流通層，有管道接通至下一環節的預冷換熱器；下部為冷凝液儲存層，有管道接通并由控制閥調節冷凝液輸出流量；氣液分離器內氣體出口附近增設絲網，防止因氣流帶走液滴或氣流中冷凝液無法及時分離的情況。