[发明专利]工业气体的多回路低温液化

说明书

工业气体的多回路低温液化。一种用于更加高效地冷却和液化工业气体的方法，其中采用不同制冷回路中的第一和第二所定义的多组分制冷剂流体来产生包括从环境温度到低温的宽的温度范围内实现冷却和液化所需的制冷作用。

本发明一般涉及工业气体的液化，其中使气体从环境温度降至低温以实现所述的液化。

工业气体的液化是一项动力消耗较大的操作。通常工业气体是通过与制冷剂进行间接热交换而得以液化的。这样的系统虽然在从环境温度开始的较小温度范围内提供制冷方面能运作良好，但当需要在较大温度范围内，如从环境温度至低温实现制冷时却效率不高。通过使用一个以上的制冷回路可以改善这种低效以得到必要的低温冷凝温度。然而为了实现所需的结果这种系统将需要巨大的动力输入。

因此，本发明的目标之一是提供一种多回路装置，籍此可将工业气体从环境温度降至较冷的温度、特别是低温液化温度，该装置操作起来比以往的各种多回路系统要有效得多。

本领域技术人员在阅读该公开的内容后将显而易见以上以及其他目标可通过以下的本发明来得以实现：

一种用于冷却工业气体的方法，它包括：

(A)压缩包含至少一种来自碳氟化合物、氢碳氟化合物(hydrofluorocarbon)和氟代醚的组分以及至少一种来自碳氟化合物、氢碳氟化合物、氟代醚和大气气体的组分的第一多组分制冷剂流体；

(B)冷却压缩后的第一多组分制冷剂流体并使冷却后的压缩第一多组分制冷剂流体膨胀以产生制冷作用；

(C)通过与压缩后的第一多组分制冷剂流体进行间接热交换使膨胀后的第一种多组分制冷剂流体得到加热，以实现所述压缩后的第一多组分制冷剂流体的冷却；

(D)压缩包含至少一种来自碳氟化合物、氢碳氟化合物和氟代醚的组分以及至少一种大气气体的第二多组分制冷剂流体；

(E)通过与压缩后的第二多组分制冷剂流体进行间接热交换使膨胀后的第一多组分制冷剂流体得到加热，以冷却压缩后的第二多组分制冷剂流体；

(F)进一步冷却经冷却后的压缩第二多组分制冷剂流体并膨胀经进一步冷却后的第二多组分制冷剂流体以产生制冷作用；

(G)通过与压缩后的第二多组分制冷剂流体进行间接热交换来加热膨胀后的第二多组分制冷剂流体以实现所述压缩后的第二多组分制冷剂流体的进一步冷却；和

(H)通过与工业气体进行间接热交换来加热膨胀后的第二多组分制冷剂流体以冷却所述工业气体。

此处所用的术语“无毒的”意指当根据可接受的暴露极限进行处理时不会发生急性或慢性中毒的危险。

此处所用的术语“不易燃的”意指没有闪点或至少600K的很高闪点。

此处所用的术语“无臭氧消耗的”意指具有零臭氧消耗的可能性，即没有氯、溴或碘原子。

此处所用的术语“正常沸点”意指在1个标准大气压即14.696磅/英寸2(绝对)下的沸点温度。

此处所用的术语“间接热交换”意指各种流体之间在没有任何物理接触或混合的情况下将各种流体带入热交换关系。

此处所用的术语“可变载荷制冷剂”意指两种或两种以上成比例的组分的混合物，这些组分的液相经历在混合物的始沸点和露点之间连续和递增的温度变化。所述混合物的始沸点是在给定压力下的温度，此时混合物全部处于液相，但如加入热量则将开始形成与该液相平衡的汽相。混合物的露点是在给定压力下的温度，此时混合物全部处于汽相，但如从中取出热量将开始形成与该汽相平衡的液相。因此，混合物在始沸点和露点之间的温度区即为液相与汽相共存平衡的区域。在本发明的实施中，对于可变载荷制冷剂而言始沸点和露点之间的温度差至少为10°K、优选至少为20°K、最优选至少为50°K。