[發明專利]一種帶預冷的精餾型自復疊制冷系統

有效

• 申請號: 201911418446.5
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111043785B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 王勤;趙朕;張靖鵬;宋琦;羅介霖;劉軼倫;陳光明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F25B7/00
• 分類號: F25B7/00;F25B33/00;F25B40/06;F25B41/37;F25B43/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明涉及制冷技術領域，公開了一種帶預冷的精餾型自復疊制冷系統，包括精餾型自復疊制冷回路和預冷回路；預冷回路通過與精餾型自復疊制冷回路中的塔頂過冷器、塔頂換熱器和釜底過冷器與精餾型自復疊制冷回路耦合呈一體，為精餾過程提供冷量，能夠保證精餾裝置塔頂溫度穩定并處于目標溫度，保證了精餾過程的分離效果和除油效果，增強了系統應對惡劣工況的能力，并同時為塔頂與釜底兩部分工質提供過冷度，降低了壓縮機的吸氣溫度，改善了壓縮機的運行工況，保證了系統運行可靠穩定，還提高了系統的制冷性能系數，降低了運行成本。

技術領域

本發明涉及制冷技術領域，具體涉及一種帶預冷的精餾型自復疊制冷系統。

背景技術

隨著社會的不斷發展，實際應用對制冷技術提出越來越高的要求。為滿足較低制冷溫度的需求，各種結構、各種形式的制冷系統不斷被提出，用于深低溫制冷、氣體液化等領域。

在深低溫制冷領域，混合工質自復疊制冷得到廣泛應用。專利CN102494467A公開了一種帶二級分凝分離回熱式混合工質節流制冷的冷凍貯存箱，其采用的制冷系統中使用了兩個氣液分離器來實現混合工質高、低沸點組分分離。但隨著制冷溫度的下降，此類制冷系統需要更多的氣液分離器來分離高、低沸點的組分，使系統結構變得復雜，導致系統環境適應性和運行穩定性變差。

專利CN 1152218C公開了一種深度制冷裝置，其主要發明點是通過精餾裝置的精餾過程來實現混合工質高、低沸點組分的高效分離，即使用精餾裝置代替多級氣液分離器，簡化了系統，改善了系統的運行穩定性。

專利CN 101776358A公開了一種變濃度混合工質自復疊制冷機，其采用的制冷系統中的精餾裝置是前述專利的改進與簡化，即精餾裝置中精餾過程所需冷量僅由塔頂換熱器提供。

上述兩個專利均存在一些問題，即當環境溫度升高時，會使冷凝條件惡化，導致進入精餾裝置的工質溫度升高，進而導致塔頂溫度升高。若塔頂溫度過高，則會導致精餾效果變差，不能有效分離混合工質高、低沸點組分，也不能有效分離混合工質夾帶的潤滑油，而潤滑油若進入制冷系統低溫部分，容易凝固，造成堵塞。同時，當環境溫度較高時，進入精餾裝置的混合工質溫度升高，反流的工質無法為精餾裝置塔頂換熱器提供足夠的冷量，會導致壓縮機吸氣口工質的過熱度增大，進而導致壓縮機排氣溫度上升，使壓縮機運行工況惡化。

為增大系統的制冷量，現有技術中常用的方法是使用深井水過冷或采用部分復疊式制冷系統，其目的是增大工質的過冷度，獲取更低的過冷器出口溫度，提升系統制冷性能系數。

專利CN 110057124 A提出了一種部分復疊式商超用CO₂跨臨界雙級壓縮制冷系統，該發明通過增加一個單級壓縮循環來過冷CO₂的跨臨界雙級壓縮制冷系統，增大制冷量，提高系統性能，從而提高能源的利用效率。

專利CN 110057124 A的部分復疊式制冷系統與常規的過冷或其他部分復疊式制冷系統考慮的對象均是冷凝器出口的工質，目的是通過增大過冷度來提高系統制冷量和制冷性能系數。但對于精餾型自復疊制冷系統，若采用上述做法，會降低進入精餾裝置的混合工質的干度，導致主流率降低，進而導致制冷量不足，帶來系統性能下降等一系列問題。

因此如何在保證系統運行穩定性的情況下，解決精餾型自復疊制冷系統受外界環境影響大的問題，同時不對該系統本身的制冷性能產生不利影響，成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中精餾型自復疊制冷系統受外界環境影響較大，運行不穩定的問題，同時避免對其本身的制冷性能產生不利影響，提供了一種帶預冷的精餾型自復疊制冷系統，該系統能為精餾裝置塔頂換熱器提供足夠且穩定的冷量，從而達到穩定塔頂溫度并處于目標值的效果，同時整個系統運行穩定，系統的制冷性能系數還有所提高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：