DE2624714A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von kaelte - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von kaelte

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Alexandre Rojey
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von.-Kälte durch Verdampfen eines Kühlmittels bei tiefer Temperatur, das von einem gasförmigen in einen flüssigen Zustand und zurück übergeht, und eine Vorrichtung hierzu.
Die Hauptanwendung von Kälte in der Industrie betrifft die Verflüssigung und die Fraktionierung von leichten Gasen. Diese Verfahren werden mit bedeutenden Aufwendungen an Energie durchgeführt. So hat die Verflüssigung von Naturgas für den Transport mittels eines Methaniers (Methanier) einen Selbstverbrauch
Ausy „ von 15 7> zur Folge. Die Kältefraktionierung von leichten^Tlussen
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aus einem Dampfkracker macht ebenfalls erhöhte Kompressionskräfte notwendig. Es ist deshalb wichtig, die Verflüssigungsund Fraktxonierungskältetechniken weniger energiekostspielig auszurichten.
Die am häufigsten angewendete Methode innerhalb dieses Anwendungstyps besteht darin, gemäß dem Kaskadenprinzip zu verfahren. Seine Anwendung beruht auf der Tatsache, daß zur Erhaltung von Temperaturen der Größenordnung von -1oo C und darunter es notwendig ist, einen flüssigen Bestandteil zu entspannen, dessen Siedetemperatur geringer ist als die Temperatur, die man zu erhalten wünscht und dessen kritische Temperatur in diesem Fall gewöhnlich geringer als die Umgebungstemperatur ist. Um so einen Methantrenner zu betreiben verwirklicht man zum Beispiel eine Propylen, Äthylen-Kaskade. Um das Naturgas zu verflüssigen kann man eine Propan, Äthylen, Methan-Kaskade verwirklichen. Die Kaskade hat eine Vielzahl von Ausrüstungsgegenständen zur Folge wie: Verdichter und Austauscher, die bedeutende Investitionen notwendig machen.
Ein bedeutender Fortschritt wurde durch die Anwendung eines Kältezyklusses mit nicht mehr reinen Bestandteilen verwirklicht, aber mit einer Mischung von mehreren Bestandteilen. Es ist so möglich, mit Hilfe eines einzigen Kreislaufes, der nur einen einzigen Kompressor zur Verflüssigung enthält, ein Naturgas unterhalb einer Temperatur zwischen -i6c und -17° C abzukühlen.
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Ein solches System heißt eingebaute Kaskade. Es erlaubt die Anzahl der Ausrüstungsgegenstände und die Höhe der Investitionen zu reduzieren. Doch vermeidet man so nicht die aufeinanderfo^nden Wärmeaustauscher, die dem Kaskadenprinzip auferlegt sind. Andererseits vird die Kondensation der Mischung innerhalb eines großen Temperaturintervalls durchgeführt, was für die Ausbeute des Zyklusses ungünstig ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung
vizur Erzeugung von Kälte zu entwickeln, welches diese Unzulänglichkeiten weitestgehend vermeidet, in dem eine einfachere Anordnung gänzlich realisiert werden soll, die es gestattet, die Investitionen zu reduzieren.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß das Verfahren zur Erzeugung von Kälte aus folgenden Schritten besteht :
a) komprimieren einer gasförmigen Phase eines Kältefluids innerhalb einer Kompressionszone
b) lösen der komprimierten gasförmigen Phase, zumindestens zum Teil, in einer Lösungsphase, um eine Lösung zu erhalten
c) ableiten mindestens eines Teils der Kompressionswärme und der Lösungswärme an ein außerhalb befindliches Kältefluid,
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d) abkühlen der Lösung um zwei flüssige Phasen aufgrund Mischungslücken zu erhalten
e) trennen der leichten flüssigen Phase von der schweren flüssigen Phase,
f) zurückkehren zur Etappe (b) mit der schweren flüssigen Phase, die reich an Lösungsstoffen ist, um eine neue Menge von gasförmiger Phase zu lösen
g) entspannen der leichteren flüssigen Phase bis zur Verdampfung um so Kälte zu erzeugen
h) zurückführen der verdampften Phase aus der Etappe (g) zur Kompressionszone.
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß zur Kondensierung eines gasförmigen leichten Bestandteils oder einer Mischung von gasförmigen leichten Bestandteilen aus einem Kältefluid mit einem reduzierten thermischen Energieverbrauch bei tiefer Temperatur, es möglich ist, diesen Bestandteil unter Druck bei der Umgebungstemperatur in einem Lösungsmittel zu lösen, wobei dieses Lösungsmittel vorzugsweise ein polares Lösungsmittel ist. Das nachträgliche Absenken der Temperatur erzeugt in allgemeiner Regel eine Verminderung der Löslichkeit des leichten Bestandteiles und man beobachtet ein
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Phänomen einer Lösungslücke. Rs ist so möglich, den leichten Bestandteil in flüssigem Zustand bei tiefer Temperatur zu erhalten und ihn dann bei tiefer Temperatur zu verdampfen, um Kälte zu erzeugen. Nach Verdampfung wird der leichte gasförmige Bestandteil rekomprimiert und in Lösung innerhalb des Lösungsmittels gegeben.
In Figur 1 ist eines der Schemas zur Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung gezeigt.
In der Leitung 1 ist die Kühlmischung im wesentlichen in flüssiger Phase enthalten bei einer Temperatur nahe der Temperatur der äußeren Umgebung der Abkühlung, gewöhnlich Luft oder Wasser und bei einem Druck, der vorzugsweise zwischen 12 und 7o atm beträgt.
Die Kühlmischung enthält mindestens einen leichten Bestandteil und mindestens einen schweren Bestandteil. Der leichte Bestandteil, der innerhalb von normalen Temperatur- und Druckbedingungen gasförmig ist, kann zum Beispiel ein Kohlenwasserstoff sein, der vorzugsweise 1 bis k Kohlenstoffatome besitzt, zum Beispiel Methan, Äthan oder Propan und/oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff, der vorzugsweise ein oder zwei Kohlenstoffatome besitzt, zum Beispiel ein fluorierter und/oder chlorierter Kohlenwasserstoff, namentlich vom Typ der " Freone" und/oder ein oder mehrere Gase, die für gewöhnlich in den Kälteverfahren
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benutzt werden, wie Stickstoff, Helium, Wasserstoff, Ammoniac, Kohlenoxid.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft ( zum Erhalt von besonders tiefen Temperaturen ) und unerwartet in dem Fall, wo das Kühlfluid ein Gas enthält, das durch, einfache Kompression bei gewöhnlichen Arbeitstemperaturen ( Umgebungstemperatur ), die 5c C erreichen können, nicht kondensierbar ist, -wie Methan, Äthan, Äthylen, Chlortrifluormethan und Tetrafluormethan.
Der schwere Bestandteil ist ein Bestandteil, der bei Umgebungst_-:::3eratur, kondensierbar ist und der bei den normalen Temperat r- und Druckbedingungen vorzugsweise flüssig ist, wobei dieser Bestandteil die Rolle des vorzugsweise polaren Lösungsmittels s lelt, das zum Beispiel ein Alkohol, ein Keton, ein Amin oder ei..; liitril sein kann.
Oc,s. Lösungsmittel kann zum Beispiel R-OH, R-CO-R', R-CN, Ε-ΪΤΙΙ^., R-KH-R1, sein, wobei R und R! A^lkylradikale bedeuten, die 1 bis 3 Kohlenstoffatome einschließen, vorzugsweise Methanol; Äthanol, Azeton, Azeto^-nitril, Äthylamin, Birne thy lamin ui'-a. Propionitril.
Das Lösungsmitti kann auch ein Amid sein R1- CO
— N^ Λ
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wo R1 bis R Wasserstoff und/oder Alkylradikale sind, zum Beispiel Dimethylformamid. Mischungen von Lösungsmitteln können gleichermaßen benützt werden .
Unter dem Ausdruck Umgebungstemperatur versteht man eine Temperatur, die zwischen 0 und 5o°C liegt, gewöhnlich 2o°C. Die in jedem Fall zu wählende Temperatur ist bevorzugt derjenigen der verfügbaren Kältequellen benachbart ( Luft und Wasser zum Beispiel ) .
Ebenso entsprechen die Normalbedingungen der Temperatur und des Druckes normalerweise 2o C und einer Atmosphäre, aber vielleicht hier in einem merklich größeren Sinn. Diese Bedingungen betreffen nicht das außerhalb befindliche Milieu, sondern die Fluide, die im inneren der Leitungsanlage zirkulieren ( zum Beispiel Leitungsnetze 15 und 1 der Figur 1 ).
Die Zonen des Wärmeaustausche E1 und E2 der Figur 1 sind Wandaustauscher, um die Mischung der Fluide zu vermeiden und um ihre Zirkulation unter verschiedenen Drücken auf jeder Seite der Wand zu erlauben.
Folgt man dem Verlauf von 1 bis 2, so wird die erhaltene Lösung im Wärmeaustauscher E1 abgekühlt durch Austausch mit der rezirkulierten schweren Phase ( Linie 1o bis "\k ) und der leichten, entspannten Phase ( Linie k bis 6 ). Diese Abkühlung erlaubt,
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in dem Behälter B1 eine flüssige schwere Phase, die zurückgeführt wird ( Linie 8 - 1o - 1*f), von einer leichten flüssigen Phase zu trennen, die nach Abkühlung innerhalb des Austauschers E3, bei Weiterverfolgung des Verlaufs 3 - 5 in Kontakt mit der entspannten leichten Phase ( Linie 16 - Ί ) durch das Ventil V1bis auf einen Druck von 1 bis 1o Atmosphären entspannt wird und bevorzugter Weise in der Nähe des Atmosphärendruckes wonach die leichte Phase im Austauscher E2 verdampft, bei Weiterverfolgung des Verlaufs 9 - 16 unter Abgabe von Lälte dem abzukühlenden Fluid, das durch die Leitung 12 eintritt und durch die Leitung 13 austritt. Nach Durchlauf innerhalb des Austauschers E3 und danach des Austauschers E1, wird die leichte, entspannte Phase durch die Leitung 6 zum Kompressor K1 geschickt, danach durch die Linie 7 i-n den Austauscher C1 geleitet, um durch das äußere Kühlmilieu ( Luft, Wasser ) abgekühlt zu werden, wonach die leichte Phase in Linie (Linie 11 ) mit der schweren, mit Hilfe der Rückförderpumpe P1 wieder zugeführten Phase gemischt wird, wobei die Lösungswärme zum äußeren Kühlmilieu mittels des Austauschers C2 weitergeleitet wird. Die Mischung tritt in diesen Austauscher durch die Leitung 15 ein und verläßt diesen durch die Leitung 1.
Die Anzahl und die Anordnung der Ausrüstungsgegenstände wie die Wärmeaustauscheinrichtungen, die Verdichter, die Entspanneinrichtungen, die Leitungen und die Auffangbehälter können variieren unter der Bedingung, daß das allgemeine Prinzip der Erfindung erhalten bleibt.
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Die Mischung, die über die Linie 1 in den Austauscher E1 geschickt wird, ist vorzugsweise im wesentlichen flüssig; es kann jedoch vorkommen, daß eine kleine Fraktion von Gas in gasförmigem Zustand weiterbesteht, aber dieses, wenn man auch versucht, es zu vermeiden, ist nicht zu störend, denn diese gasförmige Fraktion kondensiert im Verlauf der Abkühlung inner halb des Austauschers E1 (diese Kondensation entsteht bei tiefer Temperatur, folglich unter weniger vorteilhaften ökonomischen Bedingungen, als die des Restgases).
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:
Beispiel 1
In diesem Beispiel verfährt man gemäß dem in Figur 1 gezeigten Schema. Bei 1 am Eingang des 'Austauschers C2, hat die Kühlmischung folgende Zusammensetzung in molaren Fraktionen: Äthan: o,4 - Methanol: o,6.
Die Mischung befindet sich auf einer Temperatur von 3o C und unter einem Druck von 3^»5 atm. Der Durchfluß beträgt 2tkk t/h.
Diese Mischung wird in den Austauscher E1 geleitet, von wo sie mit einer Temperatur von -6o°C austritt. Infolge der Absenkung der Temperatur ist eine Mischungslücke eingetreten und die Mi-
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-loschung wird durch die Leitung 2 in den Reinigungsbehälter B1 geleitet.
Die leichte Phase besteht aus 92 $ Äthan und aus 8 % Methanol. Sie wird durch die Leitung 3 evakuiert und über das Ventil V1 bis auf einen Druck von 1,6 atm entspannt. Am Ausgang des Austauschers E2 ist das Äthan vollständig verdampft und befindet sich auf einer Temperatur von -82 C. Die Menge der angefallenen Kälte beträgt 22 χ Io 6>ramm-Kalorien und dient zum Abkühlen eines Fluids, das bei 12 eintritt und bei 13 austritt. Die leichte Fraktion wird über die Leitung 16 in den Austauscher E3 geleite^ von wo sie mit einer Temperatur von -7o C austritt, danach wird sie über die Leitung h in den Austauscher El geleitet, den sie über die Leitung 6 bei einer Temperatur von 23 C verläßt, um danach dem Kompressor K1 zugeführt zu werden. Im Kompressor K1 wird die leichte Fraktion bis auf einen Druck von 36 atm komprimiert. Die Kompression wird in drei Stufen mit zwischengeschalteter Abkühlung durchgeführt. Am Ausgang der letzten Stufe befindet sich das Gas auf einer Temperatur von 92OC. Es wird danach über die Leitung 7 zum Kältetauscher C1 geleitet, den es bei einer Temperatur von 32°C verläßt. Die aus dem Reinigungsbehälter B1 herstammende schwere Fraktion wird über die Leitung 8 evakuiert und dem Austauscher E1 zugeführt, von wo sie mit einer Temperatur von 25 C austritt. Sie wird durch die Pumpe P1 aufgenommen und in Linie mit der aus dem Austauscher C1 stammenden und durch die Leitung 11 geführten
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gasförmigen Fraktion gemischt. Es entsteht so eine Lösung von gasförmigem Äthan in flüssigem Methanol und die Mischung wird in den Kältetauscher C2 eingegeben, so daß die Mischungswärme entzogen wird.
Beispiel_2
In diesem Beispiel benutzt man eine Mischung aus Äthan und Propan als Kühlfluid und man verfährt gemäß dem in Figur 2 gezeigten Schema. In der Leitung 1, am Ausgang des KondenSers hat die Kältemischung die folgende Zusammensetzung in molaren Fraktionen:
Äthanι o,3 - Propan: ο,2 - Methanol: ο,5·
Die Mischung befindet sich auf einer Temperatur von 3o C und unter einem Druck von 3o atm. Der Durchfluß beträgt 3,17 t/h.
Diese Mischung wird in den Austauscher E1 geleitet, von wo sie bei einer Temperatur von -55 C austritt. Als Folge des Absenkens der Temperatur hat sich eine Mischungslücke ereignet und die Mischung wird über die Leitung 2 in das Reinigungsgefäß B1 geleitet. Die flüssige leichte Phase wird über die Leitung 3 dem Austauscher E2 zugeführt, von wo sie bei einer Temperatur von -73°C über die Linie 5 austritt. Sie wird über das Ventil V1 bis auf einen Druck von 1,6 atm entspannt, danach wird sie in den Austauscher E2 geleitet, in welchem sie bei einer Temperatur von -780C zu verdampfen beginnt. Die Menge der gewonnenen
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Kälte beträgt 2o χ 1o CUramm-Kalorien und dient zum Abkühlen eines Fluids, das bei 12 eintritt und bei 13 austritt. Die innerhalb des Gefäßes B1 erhaltene schwere Fraktion wird bis auf einen Druck von 1,4 atm über das Entspannungsventil V2 entspannt,danach wird sie in Linie mit der leichten Fraktion
dem gemischt, die über die Leitung h ausv Austauscher E2 austritt.
Die Mischung wird über die Leitung 1o dem Austauscher E1 zugeführt und verläßt diesen über die Leitung 18 bei einer Temperatur von 2k C, wobei sie 5o χ 1o (jramm-Kalorien abgegeben hat, die zur Abkühlung eines Fluids dienen, das bei 19 eintritt und bei 17 austritt. Die Mischung wird über die Leitung 18 dem Trenngefäß B2 zugeführt. Die innerhalb des Gefäßes B2 erhaltene gasförmige Phase wird über die Linie 2o zum Kompressor K1 geleitet, in welchem sie bis auf einen Druck von 3o atm komprimiert wird. Die Kompression wird in drei Stufen mit zwischengeschalteter Abkühlung durchgeführt. Am Ausgang der letzten Stufe befindet sich das Gas auf einer Temperatur von 85 C. Es wird über die Leitung 7 dem Kältetauscher C1 zugeführt, den es bei einer Temperatur von 32°C ( Linie 11 ) verläßt. Die im Gefäß B2 erhaltene flüssige Fraktion wird von der Pumpe P1 ( Linie Ik ) aufgenommen und in Linie mit der über die Leitung 11 zugeführten gasförmigen Fraktion gemischt. Die gasförmige Mischung löst sich in dem flüssigen Methanol und die Mischung wird über die Leitung 15 in den Kältetauscher C2 zugeführt, um die Mischungswärme abzuführen.
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In diesem Beispiel haben der Gebrauch einer Mischung von zwei Bestandteilen in gasförmiger Phase und die Entspannung der durch die Mischungslücke erhaltenen schweren Phase es erlaubt, Kälte auf zwei verschiedenen Temperaturniveaus zu erzeugen.
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Claims (1)

  1. 26247H
    Patentansprüche
    Verfahren zur Erzeugung von Kälte durch Verdampfung eines Kühlmittels bei tiefer Temperatur, das von einem gasförmigen in einen flüssigen Zustand und zurück übergeht, gekennzeichnet durch die nachstehenden Etappen:
    a) man komprimiert eine gasförmige Phase des Kühlmittels in einer Kompressionszone, um eine komprimierte gasförmige Phase zu erhalten, man mischt, zumindestens zum Teil, die komprimierte gasförmige Phase mit einer flüssigen Lösungsmittelphase, um eine Lösung zu erhalten und man überführt mindestens einen Teil der Kompressions- und der Lösungswärme an ein außerhalb befindliches Kältefluid
    b) man kühlt die Lösung der Etappe (a) ab wie in den Etappen (d) und (f) angezeigt, um zwei flüssige Phasen durch Mischungslücke zu erhalten
    c) man trennt die leichte flüssige Phase von der schweren flüssigen Phase
    d) man kontaktiert die schwere flüssige Phase, die aus der Etappe (c) herkommt, mit der zu.kühlenden Lösung der Etappe (b) in einer Wärmeaustauschzone, danach schickt man diese schwere flüssige Phase als Lösungsmittelphase
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    Patentansprüche
    zurück zur Etappe (a), um eine neue Menge von gasförmiger komprimierter Phase zu lösen
    e) man entspannt die leichte»flüssige Phase und man läßt sie verdampfen, um Kälte zu erzeugen
    f) man kontaktiert die leichte verdampfte Phase, die aus der Etappe (e) herrührt, mit der zu kühlenden Lösung der Etappe (b) in einer Wärmeaustauschzone und man leitet danach diese leichte verdampfte Phase als gasförmige Phase des Kühlmittels, zu der Kompressionszone zurück.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel ein bei der Umgebungstemperatur nicht kondensierbares Gas ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel mindestens einen Bestandteil enthält, der in die Klasse der Kohlenwasserstoffe gehört.
    k. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel mindestens einen chlorierten und/oder fluorierten Kohlenwasserstoff enthält.
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    Patentansprüche
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel Methan, Äthylen, Äthan, Tetrafluormethan und/oder Chlortrifluormethan enthält.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein polares Lösungsmittel ist, das in die Klasse der Alkohole, Ketone, Amine oder Nitrile gehört.
    7« Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Methanol ist.
    8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Azeto^nitril ist.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel auf einen Druck zwischen 12 und 7o Atmosphären komprimiert wird.
    1o. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die getrennte leichte Phase, die bei der Etappe (e) erhalten wird, bis auf einen Druck zwisduen 1 und 1 ο Atmosphären entspannt wird.
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    Patentansprüche
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die leichte flüssige Phase, die bei der Etappe (c) erhalten und getrennt wird, einer Unter-Abkühlung vor der Entspannung in der Etappe (e) unterworfen wird.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die gasförmige Phase in einer Kompressionszone komprimiert , das man die mit einem flüssigen Lösungsmittel mischt, in welchem man mindestens einen Teil der gasförmigen Phase löst, wobei die Kompressionswärmen und die Lösungswärmen mindestens zum Teil auf ein außerhalb befindliches Kühlmittel in mindestens einer Austauschzone übertragen werden, die resultierende Lösung läßt man in einer Wärmeaustauschzone A zirkulieren, um so zwei flüssige Phasen zu erhalten, beziehungsweise eine leichte Phase und eine schwere Phase, die man sich absetzen läßt, man gibt sie schwere Phase in die Austauschzone A zurück, dann benützt man diese Phase wiederum als Lösungsmittel und man gibt die leichte Phase in eine Austauschzone B zurück, danach entspannt man diese und man läßt sie verdampfen unter Abgabe von Kälte und schließlich leitet man sie weiter in gasförmigem Zustand nach der Kompressionszone beim Passieren der Austauschzone B und dann der Austauschzone A.
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    Patentansprüche
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel mindestens zwei Bestandteile enthält, mit verschiedenen Siedetemperaturen und daß man das genannte Kühlmittel in einer Kompressionszone komprimiert, man mischt es mit einem flüssigen Lösungsmittel in welchem man mindestens einen Teil desselben löst, wobei mindestens ein Teil der Kompressions- und Lösungswärme auf ein außerhalb befindliches Kältefluid in mindestens einer Austauschzone übertragen werden, man läßt die Mischung in einem Wärmeaustauscher A zirkulieren, man erhält eine leichte flüssige Phase und eine schwere flüssige Pha.se, die man dekantiert, wobei die nicht entspannte leichte Phase in eine Wärmeaustauschzone B geleitet wird, danach entspannt, unter Kälteabgabe verdampft und in gasförmigem Zustand durch eine Wärmeaustauschzone B geleitet und die schwere Phase entspannt wird und mit der gasförmigen leichten Phase gemischt, die aus der Austauschzone B herstammt, wobei die resultierende Mischung über die Austauschzone A geleitet wird, danach in eine gasförmige und in eine flüssige Fraktion getrennt, die gasförmige Fraktion nach der Kompressionszone zurückgeführt wird, und die flüssige Fraktion, die im wesentlichen durch das Lösungsmittel gebildet v:ird, über eine Pumpe wieder aufgenommen wird, und viedsr mit der aus der Kompressionssone herrührenden gasförmigen Phase ge-
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    Patentansprüche
    mischt.
    1*4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Etappe (f) die verdampfte leichte Phase im Verhältnis des Wärmeaustausche zuerst mit der leichten flüssigen und nicht entspannten Phase umgesetzt wird, die bei der Etappe (c) erhalten wurde vor der Aufgabe der genannten leichten Phase auf die Entspannungs-und Verdamfpungsetappen (e), und danach mdTf^Sbzukühlenden Lösung der Etappe (b) vor Abgabe der genannten leichten Phase an der Kompressionszone .
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    Leerseite
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0021205A2 (de) * 1979-06-08 1981-01-07 Energiagazdalkodasi Intezet Hybrides Kompressions-Absorphionsverfahren für das Betreiben von Wärmepumpen oder Kältemaschinen

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2495293A1 (fr) * 1980-12-01 1982-06-04 Inst Francais Du Petrole Perfectionnement au procede de production de froid mettant en oeuvre un cycle a demixtion
US4707996A (en) * 1983-09-29 1987-11-24 Vobach Arnold R Chemically assisted mechanical refrigeration process
US4763486A (en) * 1987-05-06 1988-08-16 Marin Tek, Inc. Condensate diversion in a refrigeration system
JPH01127631U (de) * 1988-02-10 1989-08-31
IT1242518B (it) * 1990-08-10 1994-05-16 Roberto Gianfrancesco Procedimento e macchina di condizionamento dell' aria ad assorbimento
US6073454A (en) * 1998-07-10 2000-06-13 Spauschus Associates, Inc. Reduced pressure carbon dioxide-based refrigeration system
US6112547A (en) * 1998-07-10 2000-09-05 Spauschus Associates, Inc. Reduced pressure carbon dioxide-based refrigeration system
FR2922557A1 (fr) * 2007-10-19 2009-04-24 Denis Jean Christian Chretien Composition de refrigerant et cycle frigorifique associe pour air conditionne et surgeles
JP6415989B2 (ja) * 2015-01-05 2018-10-31 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 液化ガス用冷却装置
KR102655619B1 (ko) * 2017-12-18 2024-04-09 다이킨 고교 가부시키가이샤 냉동 사이클 장치
JP6733814B2 (ja) 2018-03-30 2020-08-05 株式会社Ihi 冷却システム
CN110500688B (zh) * 2019-09-24 2024-04-16 华北理工大学 利用稀释热进行空气调节的稀释式制冷热泵系统
CN111912130A (zh) * 2020-06-17 2020-11-10 西安交通大学 一种基于co2复叠制冷两次节流制备固-气流态干冰的系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1125956B (de) * 1961-05-25 1962-03-22 Giovanni Novaro Verfahren und Vorrichtung zur Kaelteerzeugung mit einer Absorptionskaeltemaschine und einem Verdichter fuer das Kaeltemittel zwischen Verdampfer und Absorber

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3158010A (en) * 1963-10-07 1964-11-24 Phillips Petroleum Co Two phase fluid heat exchanger
US3300991A (en) * 1964-07-07 1967-01-31 Union Carbide Corp Thermal reset liquid level control system for the liquefaction of low boiling gases
NL147249B (nl) * 1964-12-19 1975-09-15 Philips Nv Inrichting voor het verwekken van koude en/of voor het vloeibaar maken van gassen.
US3964891A (en) * 1972-09-01 1976-06-22 Heinrich Krieger Process and arrangement for cooling fluids
FR2201444B1 (de) * 1972-09-22 1977-01-14 Teal Procedes Air Liquide Tech

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1125956B (de) * 1961-05-25 1962-03-22 Giovanni Novaro Verfahren und Vorrichtung zur Kaelteerzeugung mit einer Absorptionskaeltemaschine und einem Verdichter fuer das Kaeltemittel zwischen Verdampfer und Absorber

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0021205A2 (de) * 1979-06-08 1981-01-07 Energiagazdalkodasi Intezet Hybrides Kompressions-Absorphionsverfahren für das Betreiben von Wärmepumpen oder Kältemaschinen
EP0021205A3 (en) * 1979-06-08 1981-03-18 Energiagazdalkodasi Intezet Hybrid refrigeration machine or heat pump
US4481783A (en) * 1979-06-08 1984-11-13 Energiagazdalkodasi Intezet Hybrid heat pump

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CA1045392A (fr) 1979-01-02
NL7606128A (nl) 1976-12-13
JPS6038633B2 (ja) 1985-09-02
BE842590A (fr) 1976-12-06
IT1064624B (it) 1985-02-25

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