DE188871T1 - Verfahren und einrichtung fuer die duerchfuehrung eines thermodynamischen zyklus, durch gebrauch einer konzentrationsveraenderlichen fluessigkeit. - Google Patents

Verfahren und einrichtung fuer die duerchfuehrung eines thermodynamischen zyklus, durch gebrauch einer konzentrationsveraenderlichen fluessigkeit.

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DE188871T1 DE198585307359T DE85307359T DE188871T1 DE 188871 T1 DE188871 T1 DE 188871T1 DE 198585307359 T DE198585307359 T DE 198585307359T DE 85307359 T DE85307359 T DE 85307359T DE 188871 T1 DE188871 T1 DE 188871T1
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  1. PRINZ, LEISER, EIiNKE". ^PARTNER
    Patentanwälte* *"·"" European Patent "Attorneys 0188871
    Manzingerweg 7 · 8000 München 60
    EP 85307359.1 / 0 188 871 31* Jul1 1986
    Alexander I. KALINA
    12214 Clearfork Drive
    Houston, Texas 77077 / V.St.A.
    Unser Zeichen: K 1241 EP
    Patentansprüche
    1. Verfahren zur Erzeugung von Nutzenergie, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    Bei einem oberen Zwischendruck wird nur ein Teil eines anfänglich mehrere Komponenten mit niedrigeren und höheren Siedetemperaturen enthaltenden Arbeitsfluidstroms zur Bildung einer ersten Dampffraktion verdampft, wobei die erste Dampffraktion mit der die niedrigere Siedetemperatur aufweisenden Komponente angereichert ist.
    Die erste Dampffraktion wird mit einem Teil des anfänglichen Arbeitsfluidstroms vermischt und darin absorbiert, damit eine in bezug auf den anfänglichen Arbeitsfluidstrom mit der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur angereicherte fette Lösung erzeugt wird; der verbleibende Teil des anfänglichen Arbeitsfluidstroms wird als eine magere Lösung benutzt, die relativ zu der fetten Lösung an der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur verarmt ist.
    Schw/Ma
    Der Druck der fetten Lösung wird auf einen aufgeladenen hohen Druckwert angehoben, und die fette Lösung wird verdampft, damit ein aufgeladenes gasförmiges Hauptarbeitsfluid erzeugt wird.
    Das aufgeladene gasförmige Hauptarbeitsfluid wird auf einen niedrigen Verbrauchsdruckwert expandiert, damit seine Energie in eine verwertbare Form verwandelt wird.
    Das verwertete Hauptarbeitsfluid wird gekühlt und kondensiert, indem es in einer mageren Lösung bei dem niedrigen Verbrauchsdruckwert zur Bildung eines Destillationsfluids absorbert wird.
    Der Druck des kondensierten Fluids wird auf einen niedrigeren Zwischendruck angehoben.
    Aus einem Teil der mageren Lösung wird eine zweite Dampffraktion gebildet, die in bezug aiif das kondensierte Fluid mit der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur angereichert ist.
    Die zweite Dampffraktion wird mit dem Destillationsfluid zur Bildung eines Gemischs vermischt. 25
    Der Druck des Gemischs wird auf den oberen Zwischendruck angehoben, damit der anfängliche, mehrere Komponenten enthaltende Arbeitsfluidstrom erzeugt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, enthaltend den Schritt der Trennung eines Teils der mageren Lösung in die zweite Dampffraktion und eine zweite magere Lösung.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Kühlschritt den Schritt des Absorbierens des verwerteten Hauptarbeitsfluids in der zweiten mageren Lösung enthält
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, enthaltend den Schritt des Absenkens des Drucks eines Teils der mageren Lösung, damit die zweite magere Lösung und die zweite Dampffraktion von der mageren Lösung getrennt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein beträchtlicher Prozentanteil der Komponente mit der'höheren Siedetemperatur in der fetten Lösung vor der Verdampfung erhalten wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fette Lösung wenigstens etwa 20 Gew.% der Komponente mit der höheren Siedetemperatur enthält.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein Teil der mageren Lösung in das gasförmige Hauptarbeitsfluid zur Herabsetzung der Temperatur dieses Fluids eingespritzt wird, wenn dieses Fluid überhitzt ist.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die magere Lösung eingespritzt wird, bis das expandierte verwertete Hauptarbeitsfluid ein gesättigter Dampf wird.
  9. 9. Verfahren zur Erzeugung von Nutzenergie, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
    Durch Verdampfen nur eines Teils eines anfänglich mehrere Komponenten mit niedrigeren und höheren Siedetemperaturen enthaltenden Arbeitsfluidstroms wird eine Dampffraktion erzeugt, die mit der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur angereichert ist.
    Die Dampffraktion wird mit einem Teil des anfänglichen Arbeitsfluidstroms gemischt und darin absorbiert, damit OJ eine bezogen auf den Arbeitsfluidstrom mit der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur angereichterte fette Lösung entsteht, wobei ein verbleibender Teil des anfäng-
    lichen Arbeitsfluidstroms als magere Lösung benutzt wird, die in bezug auf die fette Lösung an der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur verarmt ist.
    Der Druck der fetten Lösung wird auf einen aufgeladenen hohen Druckwert angehoben, und die fette Lösung wird zur Erzeugung eines aufgeladenen, überhitzten, gasförmigen Hauptarbeitsfluids verdampft.
    Das aufgeladene gasförmige Hauptarbeitsfluid wird auf einen verwerteten niedrigen Druckwert expandiert, damit Energie in eine nutzbare Form umgewandelt wird.
    Das verwertete Hauptarbeitsfluid wird gekühlt und kondensiert, indem es in einem Teil der mageren Lösung aufgelöst wird.
    Ein Teil der mageren Lösung wird in das aufgeladene gasförmige Arbeitsfluid eingespritzt, damit die Temperatur des überhitzten gasförmigen Arbeitsfluids gesenkt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem der Teil der mageren Lösung in das aufgeladene gasförmige Hauptarbeitsfluid eingespritzt wird, während dieses sich weiterhin ausdehnt.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die magere Lösung in das gasförmige Hauptarbeitsfluid eingespritzt
    wird, nachdem dieses sich vollständig ausgedehnt hat. 30
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem der Druck des eingespritzten Teils der mageren Lösung mit dem Druck des Fluids, in das die magere Lösung eingespritzt wird,
    ausgeglichen wird.
    35
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die magere Lösung derart eingespritzt wird, daß das verwertete
    ] Arbeitsfluid nach dem Einspritzen der mageren Lösung und der vollständigen Ausdehnung ein gesättigter Dampf ist.
  14. 14. Vorrichtung zur Erzeugung von Nutzenergie unter Verwendung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Arbeitsfluids mit einer Turbine, die einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß aufweist, gekennzeichnet durch eine mit dem Gasauslaß der Turbine in Verbindung stehende Destillationsvorrichtung, die eine Komponente des Arbeitsfluids mit niedrigerer Siedetemperatur von einer Komponente des Arbeitsfluids mit höherer Siedetemperatur unter Ausnutzung ;der Wärme des aus der Turbine strömenden Gases trennen kann, wobei die Destillationsvorrichtung einen Mischabschnitt enthält, der so ausgebildet ist, daß er die Fraktion mit der niedrigeren Siedetemperatur zur Bildung einer fetten Lösung mit dem Arbeitsfluid mischt, einen Kondensator zum Kondensieren der fetten Lösung, einen mit dem Kondensator und dem Gaseinlaß der Turbine in Verbindung stehenden Verdampfer und eine Einspritzvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie magere Lösung aus der Destillationsvorrichtung in das überhitzte Fluid nahe des Auslasses der Turbine einspritzt.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, enthaltend eine Vorrichtung zum Ausgleichen des Drucks der durch die Einspritzvorrichtung vermischten Fluidströme.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsvorrichtung derart ausgebildet ist, daß das Gas am Auslaß der Turbine ein gesättigter Dampf wird.
  17. 17. Vorrichtung zur Erzeugung verwertbarer Energie unter Verwendung eines mehrere Komponenten enthaltenden Arbeitsfluids, mit einer Turbine, die einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß aufweist, und einem Kondensator, der so angeschlossen ist, daß er das verwertete Fluid aus der
    —&ogr;-&Igr; Turbine kondensiert, gekennzeichnet durch eine erste Destillationsvorrichtung, die mit dem Gasauslaß der Turbine in Verbindung steht und eine Komponente des Arbeitsfluids mit niedrigerer Siedetemperatur von einer Komponente des Arbeitsfluids mit höherer Siedetemperatur trennen kann, wobei die Destillationsvorrichtung einen Mischabschnitt enthält, der die abgetrennte Fraktion mit der niedrigeren Siedetemperatur zur Bildung einer fetten Lösung mit dem Arbeitsfluid vermischt, eine zweite Destillationsvorrichtung, die aus dem Fluid, das nach der Abtrennung der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur in der ersten Destillationsvorrichtung übrigbleibt, eine Fraktion mit niedrigerer Siedetemperatur abtrennt, wobei die zweite Destillationsvorrichtung einen Mischabschnitt enthält, der die von der zweiten Destillationsvorrichtung abgetrennte Fraktion mit der niedrigen Siedetemperatur zu dem verwerteten Fluid aus dem Kondensator hinzumischt, und einen mit dem Kondensator und dem Einlaß der Turbine in Verbindung stehenden Verdampfer.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher die zweite Destxllisationsvorrichtung Mittel zum Absenken des Drucks des Strömungsmittels aus der ersten Destillationsvorrichtung enthält, damit die Abtrennung der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur in der zweiten Destillationsvorrichtung erleichtert wird.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher die zweite Destillsationsvorrichtung Mittel enthält, die die
    ■30 Fraktion mit der höheren Siedetemperatur, die nach dem Abtrennen der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur übrigbleibt, zum Arbeitsfluidstrom zurückleiten.
  20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei welcher die Mittel zum Zurückleiten einen Wärmeaustauscher enthalten, der derart ausgebildet ist, daß das Fluid Wärme auf das Arbeitsfluid übertragen kann, und ferner eine Druckabsen-
    kundseinheit enthalten, die den Druck des Fluids vor dem Mischen mit dem Arbeitsfluid absenkt.
  21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher eine
    Einspritzvorrichtung so angeordnet ist, daß sie die magere Lösung aus der ersten Destillationsvorrichtung in das überhitzte Fluid nahe dem Auslaß der Turbine einspritzt.
  22. 22. Regenerator für ein verwertetes, mehrere Komponenten enthaltendes Arbeitsfluid, dessen Temperatur und Druck für eine Kondensation mit Hilfe von herkömmlichen Mitteln mit einem verfügbaren Kühlmedium zu niedrig sind, wobei der Regenerator eine erste Pumpe zum Erhöhen des Drucks des verwerteten Fluids aufweist, gekennzeichnet durch einen Konzentrator zum Erhöhen der Konzentration der Komponente des Arbeitsfluids mit der niedrigeren Siedetemperatur, eine zweite Pumpe zum Erhöhen des Drucks des konzentrierten Fluids, einen Wärmeaustauscher, der mit dem Konzentrator in Verbindung steht und so angeordnet ist, daß er Wärme von dem nicht konzentrierten verwerteten Fluid zu dem konzentrierten verwerteten Fluid überträgt, einen ersten, mit dem Wärmeaustauscher in Verbindung stehenden Separator zum Abtrennen eines Teils der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur von dem konzentrierten Fluid und zum Vereinigen des abgetrennten Teils der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur mit einem Teil des Rests des konzentrierten Fluids, so daß ein regeneriertes Arbeitsfluid entsteht, das durch das verfügbare Kühlmedium kondensiert werden
    1^ kann, und einen zweiten Separator zum Abtrennen einer Komponente mit niedrigerer Siedetemperatur aus einem Teil des Rests des konzentrierten Fluids, wobei der zweite Separator so angeordnet ist, daß er die Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur an den Konzentrator
    liefert.
    1
  23. 23. Regenerator nach Anspruch 22, bei welchem der zweite Separator eine erste Fluiddruckabsenkungsvorrichtung zum Abtrennen der Komponente mit der niedrigeren Siedetemperatur enthält.
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