[發明專利]一種化工反應低溫熱制冷系統和方法

在審

• 申請號: 201910783721.7
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110513906A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 孫曉彤;李奎;仇艷華;劉戈;劉偉;聶平英;李冰潔;袁琳紅;單超
• 申請（專利權）人: 北京石油化工工程有限公司
• 主分類號: F25B15/06
• 分類號: F25B15/06;F25B27/02;F25B49/04
• 代理公司: 11127 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 姚亮;張德斌<國際申請>=<國際公布>=

本發明公開了一種化工反應低溫熱制冷系統和方法。該化工反應低溫熱制冷系統包括：反應系統、循環水系統和吸收式制冷系統；所述循環水系統利用循環水將反應系統的低溫熱吸收并導出，將吸熱后的循環水引入所述吸收式制冷系統中作為熱源放熱用以制冷；放熱后的循環水再次循環進入反應系統中。本發明使用循環水將化工反應中的低溫熱導出，并作為吸收式制冷系統的熱源用以制冷，所制取的冷量可用于供給該化工反應需要制冷的單元使用，以替代原有的壓縮制冷；也可以用以供給第三方冷負荷用戶。本發明一方面將原為廢熱的化工反應低溫熱加以利用，另一方面解決了制冷系統的熱源問題。

技術領域

本發明涉及化工低溫熱利用領域，或者化工裝置節能領域；具體涉及一種化工反應低溫熱制冷系統和方法。

背景技術

為踐行國家的節能減排號召，同時執行“節約成本就是創造利潤”的經營理念，充分挖掘化工裝置的節約潛能。

硫酸二甲酯合成反應中的低溫熱一般會被視作廢熱，用循環水冷卻將熱量移出。硫酸二甲酯毒性很高，對其合成過程中的低溫熱利用存在安全風險，此部分低溫熱一直未能得到利用，造成一種能源的浪費。

吸收式制冷是利用某些具有特殊性質的工質對，通過一種物質對另一種物質的吸收和釋放，產生物質的狀態變化，從而伴隨吸熱和放熱過程。吸收式制冷裝置由發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、循環泵、節流閥等部件組成，工作介質包括制取冷量的制冷劑和吸收、解吸制冷劑的吸收劑，二者組成工質對。較為常用的吸收式制冷為溴化鋰吸收式制冷機

溴化鋰吸收式制冷機是以溴化鋰溶液為吸收劑，以水為制冷劑，利用水在高真空下蒸發吸熱達到制冷的目的。為使制冷過程能連續不斷地進行下去，蒸發后的冷劑水蒸氣被溴化鋰溶液所吸收，溶液變稀，這一過程是在吸收器中發生的，然后以熱能為動力，將溶液加熱使其水份分離出來，而溶液變濃，這一過程是在發生器中進行的。發生器中充有溴化鋰溶液，且壓力較低，稍加熱時，水便從溴化鋰溶液中蒸發由來(水比溴化鋰易蒸發)。蒸發出來的水蒸汽在冷凝器中冷凝，成為制冷劑水，經節流閥在蒸發器中蒸發。帶走箱內的熱量，蒸發出的水氣又被吸收器中的溴化鋰溶液吸收(溴化鋰溶液特易吸收水氣)，此溶液再在發生器中加熱蒸發，就這樣不斷循環，實現制冷循環。發生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝結成水，經節流后再送至蒸發器中蒸發。如此循環達到連續制冷的目的。

可見溴化鋰吸收式制冷機主要是由吸收器、發生器、冷凝器和蒸發器四部分組成的。從吸收器出來的溴化鋰稀溶液，由溶液泵(即發生器泵)，升壓經溶液熱交換器，被發生器出來的高溫濃溶液加熱溫度提高后，進入發生器。在發生器中受到傳熱管內熱源蒸汽加熱，溶液溫度提高直至沸騰，溶液中的水份逐漸蒸發出來，而溶液濃度不斷增大。單效溴化鋰吸收式制冷機的熱源蒸汽壓力一般為0.098MPa(表壓)。發生器中蒸發出來的冷劑水蒸氣向上經擋液板進入冷凝器，擋液板起汽液分離作用，防止液滴隨蒸汽進入冷凝器。冷凝器的傳熱管內通入冷卻水，所以管外冷劑水蒸氣被冷卻水冷卻，冷凝成水，此即冷劑水。

溴化鋰吸收式制冷機除了上述冷劑水和溴化鋰溶液兩個內部循環外，還有三個系統與外部相聯，這就是：①熱源系統；②冷卻水系統；③冷凍水系統。

熱源蒸汽(或熱水)通入發生器，在管內流過，加熱管外溶液使其沸騰并蒸發出冷劑蒸汽，而熱源蒸汽放出汽化潛熱后凝結成水排出。一般情況下，應將該凝結水回收并送回鍋爐加以利用。

本發明考慮充分利用硫酸二甲酯合成反應中的低溫熱來制取裝置所需冷負荷，如此可以實現“變廢為寶”。本法明的思路是將該部分“廢熱”作為吸收式制冷的熱源加以利用。從理論上實現了“廢熱”的再利用，從經濟上實現了“廢物”處理支出變成了“熱源”的經濟收入，以往被忽略的化工反應“廢熱”被回收利用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種化工反應低溫熱制冷系統和方法。本發明針對現有化工行業工藝裝置低溫熱源負荷小和熱負荷用處難找等缺點，提出首先選擇低溫熱制冷，再尋找冷負荷用戶的思路和方案，或者選擇低溫熱制冷替代既定存在的壓縮制冷的思路和辦法。