CN201555392U - 一种复叠式制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种复叠式制冷系统，包括高温级制冷系统和低温级制冷系统，所述高温级制冷系统和低温级制冷系统分别连接蒸发冷凝器；其特征在于，所述低温级制冷系统包括有低温二氯甲烷储罐及反应釜，设有相互密封隔离的内腔和外腔；所述低温二氯甲烷储罐通过低温液管回路与所述反应釜的外腔导通以将载冷剂通入所述反应釜的外腔；所述低温二氯甲烷储罐的出口处设有截止阀；所述低温液管回路上设有增压泵。本实用新型能够采用复叠式制冷系统对反应釜进行制冷从而在内腔形成-73℃甚至更低的温度。本实用新型相比较现有的向反应釜内直接加入液氮，可以降低对物料的污染以及对外界环境的污染，同时能够极大的降低成本。

Description

一种复叠式制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种制药企业生产过程中的制冷设备，尤其是涉及一种复叠式制冷系统。

背景技术

随着中国制药业的蓬勃发展，制药工艺的不断提高，对设备的设计、选型、安装要求都不断提高。既要求能够降低生产的成本，又要求能够提高产品的质量与生产效率，能防止人为差错、降低能耗、减少排放。

头孢丙烯在合成过程中需要-65℃或更低温度的反应。为保证反应条件，常将反应釜降温到-73℃甚至更低。现有常用的深度低温制冷方式为液氮蒸发制冷。向反应物料中直接通入液氮也能达到降温的目的.但液氮降温过程中存在以下缺陷：

1、在降温过程中液氮与物料直接接触，因液氮在常压下的沸点为-196℃，当液氮目分布器喷出后瞬间温差高达160℃～-200℃，反应物料局部远远偏离工艺控制温度，造成强烈过冷区。局部工艺控制点的偏离必定造成反应过程不均衡，最终造成产品质量的下降；

2、液氮在使用过程中吸热汽化，以气态的形式排入大气，在激烈的排放过程中会携带部分物料，因此造成产品收率的下降及溶媒消耗量的增加；

3、液氮降温与其它物料加入不易同时进行。因为在使用液氮降温过程中，由于液氮汽化膨胀，反应容器内为正压且压力难以控制，此时要投加其它物料参与反应，必须先停止液氮降温，这样会造成反应温度控制中断，工艺控制出现偏差；

4、液氮使用后不可回收，造成生产成本的增加；

5、降温过程不稳定，可控性差.操作要求高。液氮的膨胀比高达600，蒸发温度低，在使用过程中容易发生因操作不当而引发爆炸、跑料、物料凝固堵塞管道甚至人身事故。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的是提供一种复叠式制冷系统，能够应用于制药企业，相比较现有的液氮方式工作更稳定且费用更低。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种复叠式制冷系统，包括高温级制冷系统和低温级制冷系统，所述高温级制冷系统和低温级制冷系统分别连接蒸发冷凝器；其特征在于，所述低温级制冷系统包括有低温二氯甲烷储罐及反应釜，设有相互密封隔离的内腔和外腔；所述低温二氯甲烷储罐通过低温液管回路与所述反应釜的外腔导通以将载冷剂通入所述反应釜的外腔；所述低温二氯甲烷储罐的出口处设有截止阀；所述低温液管回路上设有增压泵。

其中，所述低温级制冷系统包括：

低温级喷油螺杆压缩机，所述低温级喷油螺杆压缩机设有低温制冷剂入口，以及将所述低温制冷剂压缩为高温高压气体的压缩机；

油气分离器，所述油气分离器的入口通过高温气管回路连接所述低温级喷油螺杆压缩机的出口，所述油气分离器具有机油出口及气体出口；所述气体出口连接所述蒸发冷凝器以将低温气体由气态变成液态；

冷冻机油冷却器，所述冷冻机油冷却器的入口通过低温液管回路连接所述油气分离器的机油出口，且所述冷冻机油冷却器的出口连接所述低温级喷油螺杆压缩机的机油入口；

低温级膨胀阀，所述低温膨胀阀连接所述蒸发冷凝器的低温出口以将液体节流后汽化成低压气体；

蒸发器，所述蒸发器的分别连接低温级膨胀阀及低温级喷油螺杆压缩机的入口，且所述蒸发器还设有载冷剂出口和载冷剂入口以与所述低温二氯甲烷储罐导通形成回路。

其中，所述高温级制冷系统包括：

高温级喷油螺杆压缩机，所述高温级喷油螺杆压缩机设有中温制冷剂入口，以及将所述中温制冷剂压缩为高温高压气体的压缩机；

油气分离器，所述油气分离器的入口通过高温气管回路连接所述高温级喷油螺杆压缩机的出口，所述油气分离器具有机油出口及气体出口；

冷冻机油冷却器，所述冷冻机油冷却器的入口通过高温液管回路连接所述油气分离器的机油出口，且所述冷冻机油冷却器的出口连接所述高温级喷油螺杆压缩机的机油入口；

冷凝器，所述冷凝器的入口连接所述油气分离器的气体出口以将高温高压气体液化；

高温级膨胀阀，所述高温级膨胀阀入口连接所述冷凝器的出口以将液体节流后汽化成低压气体；高温级膨胀阀的出口连接蒸发冷凝器。

上述技术方案具有如下优点：本实用新型应用复叠式制冷系统，通过低温二氯甲烷储罐连接反应釜的外腔，从而在内腔形成-73℃甚至更低的温度。本实用新型相比较现有的向反应釜内直接加入液氮，可以降低对物料的污染以及对外界环境的污染，同时能够极大的降低成本。

附图说明

图1是本实用新型提出的复叠式制冷系统的优选实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

本实用新型提出了一种复叠式制冷系统，其结构如图1所示，包括高温级制冷系统和低温级制冷系统，所述高温级制冷系统和低温级制冷系统分别连接蒸发冷凝器1；其特征在于，所述低温级制冷系统包括有低温二氯甲烷储罐3及反应釜2，所述反应釜2设有相互密封隔离的内腔和外腔；所述低温二氯甲烷储罐3通过低温液管回路4与所述反应釜2的外腔导通以将制冷剂通入所述反应釜2的外腔；所述低温二氯甲烷3储罐的出口处设有截止阀31；所述低温液管回路上设有增压泵32。

本实用新型的第一实施例，可以通过复叠式制冷系统对制药企业的反应釜进行降温，以达到到-73℃甚至更低。同时，又能解决现有采用液氮的方式造成的物料的污染以及对外界环境的污染，同时能够极大的降低成本。

以下对采用液氮方式和采用复叠式制冷系统所产生的成本进行比较：

(1)液氮提供每万千卡冷量费用计算：

液氨参考市场价：1.0元/kg(1000元/吨)

Q1(潜热)＝47.58×1＝47.58kcal/kg

Q2(显热)＝0.25×1×[-100-(-195.787)]＝23.95kcal/kg

(2)两种不同方式下液氮提供每万千卡冷量分别产生的费用：

a.液氮直接通入反应罐溶液中

Q＝Q1+Q2＝47.58+23.95＝71.53kcal/kg

费用＝1/71.53＝0.01398元/kcal＝139.8元/万kcal

b.液氮通过反应釜夹层降温

Q＝Q1＝47.58kcal/kg

费用＝1/47.58＝0.021元/kcal＝210元/万Kcal

液氮的来源主要有两种方式，一种是到液氮生产厂商处直接购买，除上述费用外还需用专门设各运输和存储；还有一种是自建液氮发生站，但工程巨大，费用非常高，一般厂家都不会选择这种方式。由于液氮是消耗品，使用是非可逆的。因此采用液氮的方式供冷所产生的运行费用是很高的。

采用复叠式深冷机组的工作方式及成本

购买了1套深冷机组系统，为方便进行比较，以一台5.5万kcal/h的深冷机组为例，深冷机组在运行过程中牵涉到的成本主要是电和设备折旧。

(1)每万千卡冷量电耗费用：

200kw×1×80％×1(电费)÷5.5＝29.09元/万kcal(200kw为装机功率，实际运行低温工况消耗按80％计算)

(2)每万千卡冷量冷却水循环泵电耗费用：

4KW×1(电费)÷5.5＝0.73元/万kcal

(3)每万千卡冷量设备折旧费：

(一台5.5万kcal/h深冷机组价格约200万元，每日运行16小时，每年330天，10年折旧)

3000000÷10÷(5.5×16×330)＝6.89元/万kcal

(4)合计：

29.09+0.73+6.89＝36.71元/万kcal

从以上比较中可以发现，采用深冷机组与采用液氮比较，运行成本可以降低80％左右，同时生产过程更简单方便，易于操作和控制。

实施例2

本实用新型第二优选实施例是在上述第一优选实施例的基础上改进而来，即：

所述低温级制冷系统包括：

低温级喷油螺杆压缩机64，所述低温级喷油螺杆压缩机64设有低温制冷剂入口，以及将所述低温制冷剂压缩为高温高压气体的压缩机；

油气分离器65，所述油气分离器65的入口通过高温气管回路连接所述低温级喷油螺杆压缩机64的出口，所述油气分离器65具有机油出口及气体出口；所述气体出口连接所述蒸发冷凝器1以将低温气体由气态变成液态；

冷冻机油冷却器67，所述冷冻机油冷却器67的入口通过低温液管回路连接所述油气分离器65的机油出口，且所述冷冻机油冷却器67的出口连接所述低温级喷油螺杆压缩机64的机油入口；

低温级膨胀阀62，所述低温膨胀阀62连接所述蒸发冷凝器1的低温出口以将液体节流后汽化成低压气体；

蒸发器63，所述蒸发器63的分别连接低温级膨胀阀62及低温级喷油螺杆压缩机64的入口，且所述蒸发器63还设有载冷剂出口和载冷剂入口以与所述低温二氯甲烷储罐3导通形成回路。

本实用新型的低温级制冷系统，将制冷剂R23经过低温级喷油螺杆压缩机64压缩后形成高温高压气体，该高温高压气体内含有冷冻机油。经过油气分离器65进行油气分离之后，高温冷冻机油从油气分离器65的底部排出，在经过冷冻机油冷却器67降温后回到低温级喷油螺杆压缩机64。高温高压气体经过蒸发冷凝器1后由气态变成液态，然后经过干燥过滤器61到低温级膨胀阀62，低温级膨胀阀62节流后汽化成低压气体。将气体通向蒸发器63，再回到低温级喷油螺杆压缩机64。其中蒸发器63连接有低温二氯甲烷储罐3。

实施例3

本实用新型第三优选实施例是在前述第一或第二优选实施例基础上改进而来，即：

所述高温级制冷系统包括：

高温级喷油螺杆压缩机53，所述高温级喷油螺杆压缩机53设有中温制冷剂入口，以及将所述中温制冷液压缩为高温高压气体的压缩机；

油气分离器52，所述油气分离器52的入口通过高温气管回路连接所述高温级喷油螺杆压缩机53的出口，所述油气分离器52具有机油出口及气体出口；

冷冻机油冷却器54，所述冷冻机油冷却器54的入口通过高温液管回路连接所述油气分离器52的机油出口，且所述冷冻机油冷却器54的出口连接所述高温级喷油螺杆压缩机53的机油入口；

冷凝器51，所述冷凝器51的入口连接所述油气分离器52的气体出口以将高温高压气体液化；

高温级膨胀阀55，所述高温级膨胀阀55入口连接所述冷凝器51的出口以将液体节流后汽化成低压气体；高温级膨胀阀55的出口连接蒸发冷凝器1。

在高温级制冷系统，中温制冷剂R22经过高温级喷油螺杆压缩机53后形成高温高压气体，所述高温高压气体中含有冷冻机油。该高温高压气体经过油气分离器52进行油气分离后，冷冻机油经过冷冻机油冷却器54降温后，回到高温级喷油螺杆压缩机53。气体则经过冷凝器51进行液化。然后在经过干燥器56后进入高温级膨胀阀55，高温级膨胀阀55将液体节流后汽化成低压气体，然后通过蒸发冷凝器1返回高温级喷油螺杆压缩机53。

以上所述仅是本实用新型的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种复叠式制冷系统，包括高温级制冷系统和低温级制冷系统，所述高温级制冷系统和低温级制冷系统分别连接蒸发冷凝器；其特征在于，所述低温级制冷系统包括有低温二氯甲烷储罐及反应釜，设有相互密封隔离的内腔和外腔；所述低温二氯甲烷储罐通过低温液管回路与所述反应釜的外腔导通以将载冷剂通入所述反应釜的外腔；所述低温二氯甲烷储罐的出口处设有截止阀；所述低温液管回路上设有增压泵。

2.根据权利要求1所述的复叠式制冷系统，其特征在于，所述低温级制冷系统包括：

低温级喷油螺杆压缩机，所述低温级喷油螺杆压缩机设有低温制冷剂入口，以及将所述低温制冷剂压缩为高温高压气体的压缩机；

油气分离器，所述油气分离器的入口通过低温液管回路连接所述低温级喷油螺杆压缩机的出口，所述油气分离器具有机油出口及气体出口；所述气体出口连接所述蒸发冷凝器以将低温气体由气态变成液态；

冷冻机油冷却器，所述冷冻机油冷却器的入口通过高温气管回路连接所述油气分离器的机油出口，且所述冷冻机油冷却器的出口连接所述低温级喷油螺杆压缩机的机油入口；

低温级膨胀阀，所述低温膨胀阀连接所述蒸发冷凝器的低温出口以将液体节流后汽化成低压气体；

蒸发器，所述蒸发器的分别连接低温级膨胀阀及低温级喷油螺杆压缩机的入口，且所述蒸发器还设有载冷剂出口和载冷剂入口以与所述低温二氯甲烷储罐导通形成回路。

3.根据权利要求1或2所述的复叠式制冷系统，其特征在于，所述高温级制冷系统包括：

高温级喷油螺杆压缩机，所述高温级喷油螺杆压缩机设有中温制冷剂入口，以及将所述中温制冷剂压缩为高温高压气体的压缩机；

油气分离器，所述油气分离器的入口通过高温气管回路连接所述高温级喷油螺杆压缩机的出口，所述油气分离器具有机油出口及气体出口；

冷冻机油冷却器，所述冷冻机油冷却器的入口通过高温液管回路连接所述油气分离器的机油出口，且所述冷冻机油冷却器的出口连接所述高温级喷油螺杆压缩机的机油入口；

冷凝器，所述冷凝器的入口连接所述油气分离器的气体出口以将高温高压气体液化；

高温级膨胀阀，所述高温级膨胀阀入口连接所述冷凝器的出口以将液体节流后汽化成低压气体；高温级膨胀阀的出口连接蒸发冷凝器。

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