ES2289552T3 - Procedimiento de enfriamiento de un producto, particularmente para la licuefaccion de un gas y dispositivo para llevarlo a cabo. - Google Patents

Procedimiento de enfriamiento de un producto, particularmente para la licuefaccion de un gas y dispositivo para llevarlo a cabo. Download PDF

Info

Publication number
ES2289552T3
ES2289552T3 ES04767256T ES04767256T ES2289552T3 ES 2289552 T3 ES2289552 T3 ES 2289552T3 ES 04767256 T ES04767256 T ES 04767256T ES 04767256 T ES04767256 T ES 04767256T ES 2289552 T3 ES2289552 T3 ES 2289552T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
adsorption
cycle
fluid
heat
evaporator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES04767256T
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Michalski
Pierre Gourmelen
Claude Blaizat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gaztransport et Technigaz SA
Original Assignee
Gaztransport et Technigaz SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gaztransport et Technigaz SA filed Critical Gaztransport et Technigaz SA
Application granted granted Critical
Publication of ES2289552T3 publication Critical patent/ES2289552T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • F25B17/086—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt with two or more boiler-sorber/evaporator units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0005—Light or noble gases
    • F25J1/001—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0225—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using other external refrigeration means not provided before, e.g. heat driven absorption chillers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F25J1/0268—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer using a dedicated refrigeration means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/90—Boil-off gas from storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/906—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by heat driven absorption chillers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/908—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by regenerative chillers, i.e. oscillating or dynamic systems, e.g. Stirling refrigerator, thermoelectric ("Peltier") or magnetic refrigeration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/34—Details about subcooling of liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Abstract

Procedimiento de enfriamiento de un producto (P) que comprende N ciclos de adsorción/desorción ordenados (100, 200, 300, 400, 500, 600) bajo vacío de aire, siendo N un número entero superior a 1, comprendiendo cada ciclo las etapas que consisten en: -extraer calor de un fluido refrigerante en fase vapor en un condensador (101, 201, 301, 401, 501, 601) a una primera presión (P2) inferior a la presión crítica de dicho fluido para condensar dicho fluido refrigerante, -introducir dicho fluido refrigerante en fase líquida en un evaporador (103, 203, 303, 403, 503, 603) a una segunda presión (P1) inferior a la primera presión para vaporizar una parte de dicho fluido refrigerante y enfriar la otra parte de dicho fluido refrigerante hasta una temperatura de vaporización (T1) de dicho fluido refrigerante a dicho segunda presión, siendo dicha temperatura de vaporización decreciente de un ciclo al ciclo siguiente, eligiéndose dichas primera y segunda presiones en cada ciclo de manera que dicha temperatura de vaporización (T1) en un ciclo sea cada vez inferior a la temperatura de condensación (T2) de dicho fluido refrigerante en el ciclo siguiente a la primera presión de dicho ciclo siguiente. -aportar calor a la parte líquida de dicho fluido refrigerante a dicha segunda presión en dicho evaporador para evaporar dicho fluido refrigerante, -adsorber dicho fluido refrigerante en fase vapor en al menos un recinto de adsorción/desorción (120, 220, 320, 421-423, 521-523, 621-623) unido a dicho evaporador y que contiene un adsorbente de zeolita (Z), -después de que una cantidad de dicho fluido refrigerante sea adsorbido en dicho adsorbente de zeolita, regenerar dicho adsorbente de zeolita por calentamiento para desorber dicha cantidad de fluido refrigerante en fase vapor, -reenviar dicha cantidad de fluido refrigerante en fase vapor hacia dicho condensador, comprendiendo dicho procedimiento además las etapas siguientes: efectuar N-1 intercambios de calor cada vez entre el fluido refrigerante en el evaporador (103, 203, 403, 503) de un ciclo y el fluido refrigerante en el condensador (201, 301, 501, 601) del ciclo siguiente en el orden de los ciclos para realizar así dicho aporte de calor en dicho evaporador y dicha extracción de calor en dicho condensador, y enfriar dicho producto por intercambio de calor con el fluido refrigerante al menos en el evaporador (303, 603) del último ciclo.

Description

Procedimiento de enfriamiento de un producto, particularmente para la licuefacción de un gas y dispositivo para llevarlo a cabo.
La presente invención se refiere a un procedimiento de enfriamiento de un producto y a un dispositivo para llevarlo a cabo. Tal procedimiento puede llevarse a cabo principalmente para licuar un producto, como gas natural.
Se conoce según el documento FR2489101 un procedimiento de enfriamiento y un dispositivo para llevarlo a cabo que se refieren a las propiedades de la pareja zeolita/agua. Sin embargo, la enseñanza de este documento no permite alcanzar muy bajas temperaturas.
Se conocen procedimientos de licuación de un producto en fase vapor en los que, a partir de un estado inicial en fase vapor cercano a las condiciones normales de temperatura y de presión, se somete el producto a una compresión isoterma hasta algunas decenas de bares véase centenas de bares, luego a un enfriamiento isóbaro, y finalmente una parada isoentálpica para alcanzar un estado final en fase líquida inestable a la presión normal, es decir atmosférica. Tal procedimiento se representa mediante la curva B en la figura 3, indicándose el estado inicial por el punto A. Tales procedimientos, por ejemplo los procedimientos CLAUDE y LINDE, permiten principalmente licuar y separar los constituyentes del aire deshidratado. Para ello, se necesitan grandes compresores, que conllevan un importante gasto de energía eléctrica o mecánica, es decir de energía secundaria. Tal procedimiento de licuación es una transformación abierta aplicada directamente al producto fluido a enfriar y no necesita por lo tanto ningún fluido refrigerante separado. Inconvenientes son el gasto energético necesario en la compresión del producto hasta un estado super-crítico y la baja proporción del producto que participa en el efecto esperado (fase líquida). Tal procedimiento permite grandes intervalos de temperatura por medio de un coste energético elevado.
El documento US5339649 describe un refrigerador criogénico de dos pisos para licuar helio destinado a enfriar un imán superconductor. En el piso más frío, el fluido refrigerante es helio que se desorbe a una presión comprendida entre 14 y 18 atm por calentamiento del adsorbente. Este helio supercrítico no se licua más que corriente abajo de la válvula de estrangulamiento de Joule Thomson. En el otro piso, el fluido refrigerante es hidrógeno y se emplea un absorbente químico como LaNi5. Aquí también, el hidrógeno solo se licua corriente abajo de la válvula de estrangulamiento de Joule Thomson. Cada vez, solamente hay una fracción del líquido que se licua y que participa por lo tanto en el efecto frigorífico. La compresión isométrica del fluido en el recinto de adsorción presenta la ventaja de consumir calor y no energía secundaria. Sin embargo, una compresión isométrica es más costosa de energía que cualquier otra forma de compresión (isoterma, adiabática). La obtención de helio y de hidrógeno supercrítico necesita así un gasto de energía muy importante, globalmente proporcional al intervalo de presión, que pesa sobre el rendimiento energético de esta máquina. Además, el estrangulamiento de Joule Thompson del hidrógeno permite licuar más que con la condición de un enfriamiento previo suficiente. Este enfriamiento previo se obtiene por intercambio de calor con una reserva de nitrógeno líquido. El consumo de nitrógeno líquido pesa también sobre el rendimiento energético de este refrigerador. Este refrigerador es una máquina de baja potencia y de pequeño tamaño concebido con el objetivo de subirse a un vehículo. Su bajo rendimiento, que deriva de la baja fracción de líquido licuado, del coste de la compresión y del consumo de nitrógeno líquido como fuente caliente hacia la que se transfiere el calor, la hacen inadaptada para aplicaciones de mayor potencia.
La invención pretende proporcionar un procedimiento de enfriamiento, aplicable principalmente a la licuación de un gas, que sea menos costoso en energía y que permita obtener una amplia elección de temperaturas finales, principalmente temperaturas muy bajas. Otro objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo aptos para producir frío a fuerte potencia con un buen rendimiento energético, principalmente en el abanico de temperaturas entre -80ºC y -220ºC. Otro objetivo es proponer una instalación que asegure la bajada de temperatura hasta la temperatura deseada respetando las restricciones de masa de la instalación, el coste de energía del enfriamiento, seguridad y fiabilidad de la instalación.
Para ello, la invención proporciona un procedimiento de enfriamiento de un producto que comprende N ciclos de adsorción/desorción ordenados bajo vacío de aire, siendo N un número entero superior a 1, comprendiendo cada ciclo las etapas que consisten en:
-
extraer calor de un fluido refrigerante en fase vapor en un condensador a una primera presión inferior a la presión crítica de dicho fluido para condensar dicho fluido refrigerante,
-
introducir dicho fluido refrigerante en fase líquida en un evaporador a una segunda presión inferior a la primera presión para vaporizar una parte de dicho fluido refrigerante y enfriar la otra parte de dicho fluido refrigerante hasta un temperatura de vaporización de dicho fluido refrigerante a dicha segunda presión, siendo dicha temperatura de vaporización decreciente de un ciclo al ciclo siguiente, eligiéndose dichas primera y segunda presiones en cada ciclo de manera que dicha temperatura de vaporización en un ciclo sea cada vez inferior a la temperatura de condensación del fluido refrigerante en el ciclo siguiente a la primera presión de dicho ciclo siguiente,
-
aportar calor a la parte líquida del fluido refrigerante a dicha segunda presión en dicho vaporizador para evaporar dicho fluido refrigerante,
\global\parskip0.900000\baselineskip
-
adsorber dicho fluido refrigerante en fase vapor en al menos un recinto de adsorción/desorción unido a dicho evaporador y que contiene un adsorbente de zeolita,
-
después de que una cantidad de dicho fluido refrigerante ha sido adsorbido sobre dicho adsorbente de zeolita, regenerar dicho adsorbente de zeolita por calentamiento para desorber dicha cantidad de fluido refrigerante en fase vapor,
-
reenviar dicha cantidad de fluido refrigerante en fase vapor hacia dicho condensador,
comprendiendo dicho procedimiento además las etapas que consisten en:
efectuar N-1 intercambios de calor cada vez entre el fluido refrigerante en el evaporador de un ciclo y el fluido refrigerante en el condensador del ciclo siguiendo el orden de ciclos para realizar así dicho aporte de calor en dicho evaporador y dicha extracción de calor en dicho condensador,
y enfriar dicho producto por intercambio de calor con el fluido refrigerante al menos en el evaporador del último ciclo.
La zeolita es una arcilla adsorbente que tiene el poder de fijar numerosos cuerpos y que está disponible a bajo coste. Por ejemplo, a temperatura normal o ambiente, puede fijar agua hasta más del 25% de su propio peso. La adsorción es exotérmica y la desorción es endotérmica. Durante la adsorción de agua, se desprenden 3500 kJ aproximadamente por kg de agua fijada. La zeolita puede calibrarse también para actuar como un tamiz molecular, de manera a seleccionar los cuerpos adsorbidos sobre el criterio de sus dimensiones moleculares.
En cada ciclo, la adsorción de la fase vapor en el recinto de adsorción/desorción actúa como un bombeo que baja la presión parcial del fluido refrigerante y desplaza así el equilibrio de fases en el evaporador de manera a mantener la vaporización del fluido refrigerante, lo que enfría el evaporador por extracción de calor latente de vaporización. Este bombeo se obtiene de manera físico-química sin proporcionar trabajo mecánico. El procedimiento no utiliza así más que una baja cantidad de energía secundaria, para hacer circular el fluido refrigerante. El calor latente extraído en el evaporador de un ciclo se compensa cada vez por una extracción de calor en el condensador del ciclo siguiente, lo que permite condensar el fluido refrigerante en el condensador. Además, esta extracción de calor latente sirve, por lo menos en el último ciclo, a enfriar el producto pretendido.
La regeneración consiste en calentar el adsorbente para reducir su poder de adsorción y así desorber el fluido. La temperatura de regeneración de la zeolita puede elegirse en cada ciclo de manera a provocar una desorción total o casi total del fluido refrigerante correspondiente. Sin embargo, la zeolita que es muy poco conductora del calor, una desorción total toma un tiempo largo. Preferentemente, la desorción se efectúa por lo tanto parcialmente, por ejemplo hasta un contenido másico del 10%, de manera a acelerar la cinética del procedimiento.
Así, el fluido refrigerante de cada ciclo se recicla y puede circular en circuito cerrado durante un largo período. Lo esencial de la energía consumida para el procedimiento, véase para regenerar el adsorbente, puede proporcionarse en forma de calor, es decir de energía primaria.
Ventajosamente, se utiliza un fluido refrigerante distinto en cada ciclo, eligiéndose cada fluido refrigerante de manera a presentar una temperatura de vaporización a la segunda presión del ciclo correspondiente que sea inferior a la temperatura de condensación a la primera presión del fluido utilizado en el ciclo precedente, de manera que la transferencia de calor desde el fluido a condensar hacia el fluido a evaporar sea posible. Los criterios de selección de los fluidos son a la vez las características intrínsecas del fluido: calor latente de cambio de estado, curva de equilibrio líquido-vapor luego sólido-vapor, temperatura crítica, temperatura del punto triple, compatibilidad con el material del confinamiento, riesgos potenciales (explosión, toxicidad), y las características de la pareja fluido/adsorbente de zeolita: curva de adsorción (tasa de adsorción en función de la temperatura), estabilidad del fluido en presencia de zeolita. Después de la eliminación de los fluidos que pueden presentar riesgos inaceptables, se criban los que permiten asegurar la cascada que sigue el principio según el cual la evaporación en un piso está asegurada por la condensación en el piso siguiente.
Los fluidos refrigerantes se eligen también en función de la capacidad de la zeolita para realizar una adsorción significativa y eficaz y en función del calor de adsorción correspondiente. Las tasas de adsorción esperadas pueden ir hasta 30% (por ejemplo 30% en masa de agua para la zeolita 13X, 20% en masa de agua para la zeolita 4A). Las temperaturas de desorción son variables (250ºC para el agua sobre la zeolita 4A, 70ºC para el nitrógeno sobre la zeolita 4A, 90ºC para el agua sobre la zeolita 13X). En todos los casos, la adsorción es elevada a baja temperatura. Los calores de adsorción son del orden de magnitud de 1,5 veces el calor latente de vaporización del fluido adsorbido.
Según las realizaciones particulares de la invención, dichos fluidos refrigerantes se eligen entre agua (Tb= 100ºC), butano (Tb= -0,5ºC), amoniaco (Tb= -33ºC), dióxido de carbono (Tb= -37ºC), propano (Tb= -42ºC), acetileno
(Tb= -84ºC), etano (Tb= -88ºC), etileno (Tb= -103,9ºC), xenón (Tb= -108ºC), criptón (Tb= -152ºC), metano
(Tb= -161,6ºC), argón (Tb= -185ºC), nitrógeno (Tb= -195,5ºC) y neón (Tb= -245,92ºC), donde Tb designa la temperatura de ebullición a presión normal. Todos estos fluidos o al menos algunos de entre ellos pueden por lo tanto utilizarse, en este orden o en otro orden, en los ciclos sucesivos. Por ejemplo, el fluido refrigerante del primer ciclo es agua.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Ventajosamente, en al menos uno de dichos ciclos, preferentemente en todos los ciclos, dicho fluido refrigerante presenta un calor latente de vaporización superior a 300 kJ/kg, preferentemente superior o igual a aproximadamente 450 kJ/kg. Cuanto más importantes deben ser los intercambios de calor, más conviene utilizar fluidos de calor latente elevado. Un umbral mínimo de 300 kJ/kg para un fluido en la secuencia de fluidos, para un valor general por ejemplo alrededor de 450 kJ/kg es razonable en una instalación de licuación de metano. Para instalaciones más pequeñas que permiten descender a temperaturas más bajas, se puede bajar este umbral.
Ventajosamente, en al menos uno de dichos ciclos, preferentemente en todos los ciclos, la temperatura en el evaporador es superior al punto triple de dicho fluido refrigerante. Así, se obtiene una fase líquida más que sólida en el evaporador, lo que permite intercambios térmicos más eficaces. En otros términos, la presión crítica del fluido debe ser superior a la primera presión (presión alta) del ciclo, y la temperatura del punto triple debe ser si es posible inferior a la temperatura baja del fluido, correspondiente a la segunda presión. Sin embargo, esta última restricción tecnológica puede elevarse en función de la concepción de los intercambiadores.
Preferentemente, en al menos uno de dichos ciclos, preferentemente en todos los ciclos, la primera presión en dicho condensador es inferior a 3 bares, por ejemplo comprendida entre 0,4 y 3 bares y preferentemente cercana a la presión normal. Así, el gasto energético necesario para comprimir el fluido refrigerante hasta la primera presión es reducida.
La temperatura en cada condensador es cada vez la temperatura de condensación del fluido correspondiente a la primera presión reinante en el condensador, que puede ser la presión normal u otra presión. Durante la desorción, es posible comprimir un fluido hasta la presión cómoda por encima de la presión normal, por ejemplo a 2 atm, para incrementar su temperatura de condensación de manera a adaptarla a la temperatura de evaporación del fluido en el evaporador del piso anterior.
Ventajosamente, en al menos uno de dichos ciclos, preferentemente en todos los ciclos, la presión máxima es inferior a 5 bares, preferentemente inferior a 3 bares, y de manera todavía más preferida cercana a la presión normal. La masa de la instalación de puesta en marcha del procedimiento es muy sensible a la presión alta de cada uno de los ciclos. Por razones de resistencia mecánica de los recintos o de inercia térmica de los componentes, conviene limitar al máximo las presiones altas. Así, no es necesario construir una instalación que soporte fuertes intervalos de presión. El coste y la seguridad de la instalación refrigerante son así mejorados.
La fiabilidad de la instalación depende de la estanqueidad de los recintos. Conviene por lo tanto evitar trabajar a presiones bajas muy débiles. Una presión absoluta mínima superior o igual a 0,5 kPa es, por ejemplo, un valor razonable en cada uno de los ciclos.
Preferentemente, en al menos uno de dichos ciclos, dicho fluido refrigerante en fase líquida se introduce en forma atomizada en el evaporador. Así, la evaporación se acelera y la potencia frigorífica por lo tanto se incrementa.
Preferentemente, dicha extracción de calor en el condensador del primer ciclo se realiza por intercambio de calor con un fluido ambiental a temperatura ambiente. Este fluido ambiental hacia el que se evacua el calor de condensación del primer ciclo, y que constituye por lo tanto la fuente caliente respecto de la máquina frigorífica que lleva a cabo el procedimiento anterior, puede ser por ejemplo aire atmosférico o agua de un río, de un lago o del mar.
Ventajosamente, en al menos uno de dichos ciclos, el calentamiento de dicho adsorbente de zeolita a regenerar se realiza por intercambio de calor con un fluido ambiental a temperatura ambiente. Por ejemplo, la regeneración se realiza así en el segundo ciclo y los ciclos siguientes, llegado el caso.
Ventajosamente, el procedimiento según la invención comprende la etapa que consiste en efectuar al menos un intercambio de calor, preferentemente al menos N-1 intercambios de calor, cada vez entre dicho adsorbente de zeolita durante la adsorción en un recinto de adsorción/desorción de un ciclo y dicho adsorbente de zeolita durante la regeneración en un recinto de adsorción/desorción del ciclo siguiente. Así, los intercambios de calor entre el recinto de adsorción/desorción de un ciclo y el recinto de adsorción/desorción del ciclo siguiente permiten realizar la regeneración sin aporte de calor desde el exterior, salvo para la regeneración del primer ciclo. Sin embargo, mismo para el primer ciclo, es decir en el que se alcanza la temperatura alta más elevada, el procedimiento puede adaptarse para funcionar a una temperatura relativamente baja, por ejemplo 250ºC en el caso de la pareja zeolita/agua. Por este hecho, es fácil procurarse una fuente caliente a la temperatura de regeneración del primer ciclo. El procedimiento puede así funcionar en co-generación con una instalación industrial productora de calor como efluente, como un motor térmico.
La adsorción es una reacción exotérmica y el poder de adsorción de la zeolita decrece a medida que su temperatura aumenta. Preferentemente, se prevé en cada ciclo enfriar el adsorbente de zeolita en el recinto de adsorción/desorción en el que se adsorbe dicho fluido refrigerante. De este modo, se puede mantener el adsorbente a una temperatura de funcionamiento correcta.
Preferentemente, se prevé la etapa que consiste en efectuar al menos un intercambio de calor, preferentemente N-1 intercambios de calor, cada vez entre el fluido refrigerante en el evaporador de un ciclo y dicho adsorbente de zeolita en el recinto de adsorción/desorción del ciclo siguiente durante la adsorción, par enfriar dicho adsorbente de zeolita. Así, el enfriamiento de la zeolita durante la adsorción se obtiene sin consumo suplementario de energía.
Ventajosamente, en cada ciclo, se prevén al menos dos recintos de adsorción/desorción para efectuar simultáneamente dicha adsorción del fluido refrigerante en uno de dichos recintos de adsorción/desorción y dicha regeneración del adsorbente de zeolita en otro de dichos recintos de adsorción/desorción.
Preferentemente, en cada ciclo, se prevén al menos tres recintos de adsorción/desorción para efectuar también simultáneamente una etapa de enfriamiento después de regeneración del adsorbente de zeolita también en otro de dichos recintos de adsorción/desorción. Así, cada recinto de adsorción/desorción efectúa sucesivamente tres etapas: una etapa de adsorción, durante la que es preferible enfriar el adsorbente, una etapa de regeneración o desorción, durante la que se calienta el adsorbente, y una etapa de enfriamiento después de regeneración, durante la que se enfría el adsorbente antes de recomenzar la adsorción.
Preferentemente, se prevé la etapa que consiste en efectuar al menos un intercambio de calor, preferentemente N-1 intercambios de calor, cada vez entre el fluido refrigerante en el evaporador de un ciclo y dicho adsorbente de zeolita en el recinto de adsorción/desorción del ciclo siguiente durante el enfriamiento después de regeneración. Así, el enfriamiento de la zeolita después de regeneración puede obtenerse sin consumo suplementario de energía.
Ventajosamente, se prevé la etapa que consiste, en al menos uno de dichos ciclos, preferentemente en cada uno de dichos ciclos, a enfriar dicha cantidad de fluido refrigerante en fase vapor por intercambio de calor con una fuente a temperatura ambiente antes de reintroducir dicha cantidad de fluido refrigerante en el condensador. Así, se puede enfriar el fluido refrigerante en dos etapas para condensarlo: primero por intercambio de calor con una fuente a temperatura ambiente, luego en el condensador por intercambio de calor con el evaporador del ciclo precedente. Esto es particularmente ventajoso cuando la temperatura de condensación pretendida está por debajo de la temperatura ambiente. Cuando la temperatura de condensación pretendida está por encima de la temperatura ambiente, el intercambio de calor con una fuente a temperatura ambiente puede ser suficiente para obtener la condensación deseada.
Según la invención, bajo vacío de aire significa que los ciclos tienen lugar bajo una presión parcial de aire reducida, pudiendo ser el vacío más o menos forzado en función de la velocidad de transferencia que se desea obtener. Ventajosamente, la presión parcial de aire en cada ciclo es inferior a aproximadamente 1 kPa, preferentemente inferior a aproximadamente 0,1 kPa. Por ello, se prevé preferentemente una bomba de vacío en cada piso a causa de la estanqueidad imperfecta. También es ventajoso prever una bomba de vacío unida a dicho o cada recinto de adsorción/desorción, para extraer del recinto el aire y/o eventuales impurezas no adsorbibles que estaban inicialmente disueltas en el fluido refrigerante.
La temperatura baja del último ciclo se elige en función de la aplicación. Por ejemplo, puede estar comprendida entre -40ºC y -220ºC. Una temperatura muy baja conviene principalmente para la licuación de ciertos gases.
Ventajosamente, el producto a enfriar está inicialmente en fase vapor y se enfría dicho producto, principalmente de manera sensiblemente isobara, para licuarlo. Este procedimiento permite licuar un cuerpo, por ejemplo metano o constituyentes del aire, sin utilizar una alta presión, lo que presenta ventajas en términos de coste de equipamiento y de seguridad.
El producto a enfriar puede ser de cualquier naturaleza. Según una realización particular de la invención, dicho producto es un gas con uso de carburante, o de materia prima polimerizable, por ejemplo el gas de petróleo licuado, metano, etano, propano, butano, etileno, propileno, hidrógeno y otros, principalmente para embarcar dicho producto sobre un navío de transporte de gas carburante líquido o para instalaciones en tierra.
Según otra realización particular de la invención, el producto es un gas de uso como materia prima, por ejemplo aire líquido, nitrógeno y oxígeno, que se enfría o se licua entre -80ºC y -220ºC.
En una variante de la realización, se prevé una etapa que consiste en efectuar al menos un intercambio de calor, preferentemente N-1 intercambios de calor, a cada vez entre el fluido refrigerante en el condensador de un ciclo y dicho adsorbente de zeolita a dicha temperatura alta del ciclo siguiente, siendo dicha temperatura intermedia de un ciclo cada vez superior o igual a dicha temperatura alta del ciclo siguiente. En este caso, la temperatura alta y la temperatura intermedia se eligen igualmente decrecientes de un ciclo al ciclo siguiente. Sin embargo, es necesario controlar bien las condiciones de condensación del fluido refrigerante en el condensador, principalmente la temperatura, para poder utilizar el calor de condensación según esta variante.
La invención proporciona también un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento precitado, que comprende N pisos de enfriamiento colocados bajo vacío de aire, siendo N un número entero superior a 1, comprendiendo cada piso:
-
un condensador apto para contener un fluido refrigerante en una fase líquida,
-
un evaporador unido a dicho condensador por un conducto,
-
al menos un recinto de adsorción/desorción que contiene un adsorbente de zeolita y unido a dicho evaporador por medio de una válvula corriente arriba,
-
un conducto dotado de una válvula corriente abajo para reenviar el fluido refrigerante desde dicho recinto adsorción/desorción hacia dicho condensador,
-
un medio de calentamiento en dicho o cada recinto de adsorción/desorción apto para calentar dicho adsorbente de zeolita hasta una temperatura de regeneración,
comprendiendo dicho dispositivo N-1 intercambiadores de calor dispuestos cada vez de manera a intercambiar el calor entre el fluido refrigerante en el evaporador de un piso y el fluido refrigerante en el condensador del piso siguiente en el orden de los ciclos para enfriar este último, y
un intercambiador de calor terminal dispuesto de manera a intercambiar el calor entre un producto a enfriar y el fluido refrigerante en al menos el evaporador del último piso.
Preferentemente, en al menos uno de dichos pisos, un recinto de enfriamiento del fluido refrigerante se dispone entre dicho o cada recinto de adsorción/desorción y dicho condensador está en contacto térmico con una fuente de calor a temperatura ambiente.
Ventajosamente, el dispositivo según la invención comprende, como medios de calentamiento de dichos recintos de adsorción/desorción, al menos un intercambiador de calor, preferentemente al menos N-1 intercambiadores de calor, dispuestos cada vez de manera a intercambiar el calor de dicho adsorbente de zeolita durante la adsorción en dicho o uno de dichos recintos de adsorción/desorción de un piso y dicho adsorbente de zeolita durante la regeneración en dicho o uno de dichos recintos de adsorción/desorción del piso siguiente.
Ventajosamente, se prevé un medio de enfriamiento en dicho o cada recinto de adsorción/desorción para enfriar dicho adsorbente de zeolita durante la adsorción.
Ventajosamente, el dispositivo comprende, como medios de enfriamiento de dichos recintos de adsorción/desor-
ción, al menos N-1 intercambiadores de calor dispuestos cada vez de manera a intercambiar el calor entre el fluido refrigerante en el evaporador de un piso y dicho adsorbente se zeolita en dicho o cada recinto de adsorción/desorción del piso siguiente.
Preferentemente, cada pido comprende al menos dos, preferentemente tres, recintos de adsorción/desorción, estando cada uno unido a dicho evaporador por medio de una válvula corriente arriba respectiva y a dicho condensador por medio de una válvula corriente abajo respectiva. Así el dispositivo puede funcionar en continuo, efectuándose la adsorción en simultáneo y sucesivamente en cada recinto mientras los otros recintos se regeneran respectivamente y se enfrían después de regeneración.
Ventajosamente, el dispositivo comprende un medio de control de dichas válvulas que se programa para abrir y cerrar dichas válvulas corriente arriba y corriente abajo según un ciclo en simultáneo, en el que cada recinto efectúa sucesivamente una etapa de adsorción, para la cual la válvula corriente arriba se abre y la válvula corriente abajo se cierra, una etapa de regeneración o desorción, para la cual la válvula corriente abajo se abre y la válvula corriente arriba se cierra, y una etapa de enfriamiento después de regeneración, para la cual la válvula corriente abajo y la válvula corriente arriba se cierran.
Según una variante de la realización, con la condición de controlar bien las condiciones de condensación del fluido en el condensador, se puede prever, como medios de calentamiento de dichos recintos de adsorción/desorción, al menos un intercambiador de calor, preferentemente al menos N-1 intercambiadores de calor, dispuestos cada vez de manera a intercambiar el calor entre el fluido refrigerante en el condensador de un piso y dicho adsorbente de zeolita en dicho o cada recinto de adsorción/desorción del piso siguiente.
Según una realización particular de la invención, el dispositivo está asociado a un recinto que contiene dicho producto a enfriar, estando soportado dicho intercambiador de calor terminal en el interior de dicho recinto para intercambiar el calor entre el fluido refrigerante en el evaporador del último piso y el producto en fase líquida o vapor contenido en dicho recinto.
La invención proporciona igualmente un navío metanero equipado con una cuba de almacenamiento para gas licuado a la que se asocia un dispositivo según la realización precitada como unidad frigorífica de relicuación.
La invención proporciona igualmente una fábrica de licuación de gas que comprende un recinto de enfriamiento para el gas a licuar que se asocia a un dispositivo según la realización precitada.
La invención se comprenderá mejor, y otros objetivos, detalles, características y ventajas de esta aparecerán más claramente a lo largo de la descripción siguiente de varios modos de realización particulares de la invención dados únicamente a título ilustrativo y no limitativo, en referencia a los dibujos anexados. Sobre estos dibujos:
- la figura 1 es una representación esquemática de una máquina de enfriamiento de múltiples pisos a tres pisos para llevar a acabo el procedimiento según un primer modo de realización de la invención,
- la figura 2 representa con más detalle el primer piso y una parte del segundo piso de la máquina según un segundo modo de realización de la invención,
- la figura 3 es un diagrama termodinámico del nitrógeno N2,
- la figura 4 es un esquema del principio general de una máquina refrigerante
- la figura 5 representa un ejemplo típico de la curva de adsorción de un adsorbente de zeolita en función de la temperatura,
- la figura 6 representa una máquina frigorífica de tres pisos según un tercer modo de realización de la invención,
- la figura 7 representa un ciclo termodinámico seguido del fluido refrigerante en cada etapa de la máquina frigorífica de la figura 6,
- la figura 8 es un diagrama termodinámico que representa las condiciones de temperatura y de presión en los tres pisos de la máquina de la figura 6,
- la figura 9 representa esquemáticamente un intercambiador de calor de placa,
- las figuras 10 a 12 representan modos de realización de un dispositivo de fragmentación de una realización de fragmentación de un chorro líquido.
En referencia a la figura 1, se describe ahora una máquina de enfriamiento de múltiples pisos que comprende tres pisos numerados 100, 200 y 300. Cada piso comprende un circuito de fluido refrigerante de concepción y de funcionamiento similares, en el que se ha creado un vacío de aire y que se va a describir más precisamente en referencia al primer piso 100. En los pisos siguientes, los elementos análogos llevan el mismo número de referencia aumentado de una o dos centenas.
En el primer piso 100, el fluido refrigerante es agua H_{2}O. El circuito de fluido refrigerante comprende un condensador 101 que está unido por un conducto 104 dotado de una bomba de circulación 102 a un evaporador 103. El evaporador 103 está unido por un conducto 110 dotado de una válvula corriente arriba 130 a un recinto de adsorción/desorción 120. El recinto 120 contiene un bloque de zeolita Z como adsorbente. El recinto de adsorción/desorción 120 está unido por un conducto 160 dotado de una válvula corriente abajo 150 al condensador 101. En el condensador 101, el agua se encuentra en fase líquida a 1 atmósfera a una temperatura intermedia inferior a 100ºC, por ejemplo aproximadamente 80ºC. Todo el circuito de fluido refrigerante está a vacío de aire, por ejemplo con una presión parcial de aire inferior a 0,1 milibar (mbar). Para ello, cada recinto de adsorción/desorción está conectado a una bomba de vacío, que se describirá en referencia a la figura 2. Las presiones parciales obtenidas pueden controlarse con ayuda de un analizador de gas de tipo conocido.
Bajo la acción de la bomba de circulación 102, el agua en fase líquida se inyecta a través del conducto 104 en el evaporador 103 en el que cae en forma de lluvia. La bomba de circulación 102 puede reemplazarse por una válvula cuando la corriente puede obtenerse por gravedad. Al estar distendido en el evaporador 103 de manera sensiblemente adiabática, el agua se vaporiza parcialmente. Estando abierta la válvula corriente arriba 130, el vapor de agua pasa del evaporador 103 a través del conducto 110 hasta el recinto de adsorción/desorción 120 en el que el vapor de agua es adsorbido por el bloque de zeolita Z. Esta reacción de adsorción consume el vapor de agua que aparece en el evaporador 103, lo que mantiene permanentemente la vaporización del agua para compensar la cantidad de vapor adsorbida. Esta vaporización continua retira calor del líquido, es decir el agua presente en el evaporador 103, de manera que reina en el evaporador 103 una temperatura baja, por ejemplo entre -10ºC y -30ºC. Se obtiene así una fase de hielo sólido en el fondo del evaporador 103. La temperatura y la presión que reinan en el evaporador 103 pueden regularse a través por una parte del caudal de vapor que sale a través de la válvula corriente arriba 130 y por otra parte la cantidad de agua líquida introducida desde el condensador 101 y la cantidad de calor introducida por el intercambiador de calor 280, que se describirá más adelante. Por el hecho del equilibrio de fases, la temperatura en el evaporador 103 es tan baja que se mantiene una presión baja. En particular, se podría obtener una fase líquida en el evaporador 103 por una elección de temperatura y de presión apropiada.
El recinto de adsorción/desorción 120 está dotado de un medio de enfriamiento que sirve para enfriar el bloque de zeolita Z durante la reacción de adsorción que es exotérmica. Se mantiene así la temperatura en el recinto 120 a menos de 100ºC. Para ello, el medio de enfriamiento es un circuito de fluido portador de calor 140 dotado de una bomba de circulación 194 y que está en comunicación con una fuente fría 108, que puede ser, por ejemplo, agua a temperatura ambiente o también la atmósfera ambiente.
Cuando el bloque de zeolita Z ha adsorbido una cantidad de agua, debe regenerarse. Para ello, se cierra la válvula corriente arriba 130 y se abre la válvula corriente abajo 150. Luego se conmutan válvulas de tres vías 124 con el fin de unir el circuito de fluido portador de calor 140 a una fuente caliente 109 que recibe el calor H desde el exterior. La fuente caliente 109 puede ser cualquier fuente de calor a una temperatura preferentemente superior a 250ºC. Así, el circuito de fluido portador de calor 140 actúa como un medio de calentamiento que calienta el bloque de zeolita Z hasta, por ejemplo, 250ºC. A esta temperatura, el poder de adsorción de la zeolita es muy bajo. Se prolonga la desorción hasta que aproximadamente el 90% del vapor de agua sea desorbido. Como la conductividad térmica de la zeolita baja a medida que su contenido en agua disminuye, desorber más agua requeriría un tiempo importante, lo que ralentizaría el procedimiento y disminuiría por lo tanto el rendimiento horario de la máquina. Bajo el efecto de la presión en el recinto 120, el vapor de agua desorbido se evacua del recinto 120 a través del conducto 160, estando abierta la válvula corriente abajo 150. El vapor de agua se escapa en el condensador 101 en el que se condensa y se enfría hasta la temperatura intermedia de 80 a 100ºC. Para ello, el condensador 101 se enfría permanentemente por un medio de enfriamiento 126, por ejemplo un intercambiador de calor en relación con el aire atmosférico. Está previsto un ventilador 115 para mejorar el enfriamiento del condensador 101.
En el evaporador 103, se utiliza la reacción de vaporización del agua para extraer calor de un serpentín 125 en el que circula un fluido portador de calor. El serpentín 125 pertenece a un intercambiador de calor 280 que comprende igualmente un serpentín 226 dispuesto en el condensador 201 del segundo piso 200 y un serpentín 270 dispuesto en el recinto de adsorción/desorción 220 del segundo piso 200. El intercambiador de calor 280 comprende también una bomba de circulación 227 que hace circular el fluido portador de calor desde el evaporador 103 en el condensador 201 de manera a enfriar el condensador 201 luego en el recinto de adsorción 220 de manera a enfriar el bloque de zeolita Z durante la adsorción. El intercambiador de calor 380 hace la misma función entre el segundo piso 200 y el tercer
piso 300.
En el segundo piso 200, el fluido refrigerante es por ejemplo butano C_{4}H_{10}. La temperatura intermedia en el condensador 201 está comprendida entre -10ºC y -20ºC bajo una presión de 1 ó 2 atmósferas, estando líquido entonces el butano. La temperatura obtenida en el evaporador 203 está comprendida entre -60ºC y -80ºC. Para la regeneración del bloque de zeolita Z en el recinto de adsorción/desorción 220, se sube la temperatura hasta una temperatura alta de 80ºC. Para ello, se utiliza un circuito de fluido portador de calor 240 unido a la fuente caliente 109 y/u otro medio de calentamiento que se describirá en referencia a la figura 2.
A diferencia del piso 100, el piso 200 comprende un reservorio de enfriamiento intermedio 216 entre el conducto 260 que viene del recinto 220 y el condensador 201. Este reservorio 216 está unido al condensador 201 por medio de una válvula 217. El reservorio 216 está calorifugado cuando el fluido desorbido está a una temperatura inferior a la temperatura ambiente, para prevenir un aumento de presión en el reservorio 216. El reservorio 216 está puesto en contacto térmico con la atmósfera ambiente cuando el fluido desorbido está a una temperatura superior a la temperatura ambiente, para obtener un primer enfriamiento del butano en fase vapor después de la desorción y así prevenir un aumento de presión en el reservorio 216. En el segundo caso, se sitúa el reservorio 216, que es por ejemplo una botella de almacenamiento de gas en acero clásico, en el exterior y se prevé un intercambiador de calor 214 ventilado por un ventilador 215.
Durante la regeneración, el bloque de zeolita Z en el recinto 220 se calienta, por ejemplo hasta 80ºC. La desorción del butano provoca una subida de la presión en el recinto 220 y por lo tanto una corriente de butano en fase vapor a través del conducto 260 hasta el reservorio 216. Cuando el butano sufre un enfriamiento, este enfriamiento mantiene la aspiración del butano desde el recinto 220. En esta etapa, la temperatura en el reservorio 216 depende de las condiciones en las que se realiza la desorción, es decir principalmente de la presión en el reservorio 216. Por ejemplo, se puede prever una presión de 15 bares. Cuanto más se deja subir la presión en el reservorio 216, más alta es la temperatura. Desde el reservorio 216, el butano en fase vapor se expande a través de la válvula 217 en el condensador 201 para ser allí más enfriado y licuado a una presión próxima de la presión normal.
El piso 300 es similar al piso 200. En el tercer piso 300, el fluido refrigerante es dióxido de carbono CO_{2}. La temperatura intermedia en el condensador 301 está comprendida entre -60ºC y -70ºC, siendo líquido entonces el dióxido de carbono. La temperatura baja en el evaporador 303 está comprendida entre -120ºC y -130ºC. Para la regeneración del bloque de zeolita Z en el recinto de adsorción/desorción 320, se sube la temperatura hasta una temperatura alta comprendida entre -10 y -20ºC. Para ello, se utilizan medios de calentamiento del mismo tipo que en el segundo piso 200, véase un circuito de fluido portador de calor 340 unido a la fuente caliente 109 o un intercambiador de calor asociado a un recinto de adsorción/desorción del piso precedente, como se explicará en referencia a la figura 2. Durante la regeneración, para que el enfriamiento a temperatura ambiente en el reservorio 316 sea efectivo, por supuesto hace falta que la temperatura en el reservorio 316 sea superior a la temperatura ambiente, lo que supone tener una presión bastante alta en el reservorio 316.
Otra posibilidad es realizar la desorción a más baja presión, de manera a obtener una temperatura de vapor en el reservorio 316 (respectivamente 216) que sea inferior a la temperatura ambiente. En este caso, el intercambiador 314 (respectivamente 214) se suprime. Por el contrario, el reservorio 316 (respectivamente 216) se calorifuga en este caso. Esta variante puede ser preferida, en función de los fluidos refrigerantes utilizados, cada vez que la presión en el reservorio que permitirá obtener una temperatura superior a la temperatura ambiente es tan elevada que conlleva restricciones tecnológicas inaceptables.
El evaporador del último piso, es decir el evaporador 303 del tercer piso 300 en el ejemplo de realización representado sobre la figura 1, está provisto de medios de utilización del frío producido por la máquina de múltiples pisos. Para ello, se dispone un intercambiador de calor terminal 80 entre el evaporador 303 del tercer piso 300 y un recinto 1 que contiene el producto P a enfriar. El intercambiador de calor 80 comprende un circuito de fluido portador de calor con un serpentín 325 en el evaporador 303 en el que el fluido portador de calor se enfría y un serpentín 26 soportado en el recinto 1 y en el que el fluido portador de calor se calienta al enfriar el producto P. Por ejemplo, el recinto 1 es una cuba de almacenamiento de un gas licuado que debe enfriarse para compensar las pérdidas térmicas a través de las paredes del recinto 1. En función de la aplicación, también es posible utilizar frío retirado en los evaporadores de otros pisos de la máquina, previendo intercambiadores de calor correspondientes.
Antes del arranque de la máquina, en el estado inicial, los fluidos refrigerantes son almacenados a temperatura ambiente en los reservorios 101, 216 y 316 respectivamente. Se arrancan sucesivamente los pisos 100, 200 y 300.
Tal como se representa en la figura 1, la máquina de múltiples pisos no puede proporcionar un enfriamiento durante la fase en la que se regeneran los bloques de zeolita Z. Para remediar este inconveniente, en referencia a la figura 2, se describe ahora un segundo modo de realización de la máquina, en la que al menos dos, preferentemente tres, se prevén recintos de adsorción/desorción en cada piso. En la figura 2, los elementos idénticos o similares a los del primer modo de realización se designan con los mismos números de referencia.
En la figura 2, en la representación detallada del primer piso 100, el recinto de adsorción/desorción 120 y las válvulas corriente arriba y corriente abajo correspondientes se reemplazan por tres recintos de adsorción/desorción 121, 122 y 123 que se unen respectivamente al condensador 101 por medio de conductos 161 a 163 dotados de válvulas corriente abajo 151 y 153. Los recintos 121 a 123 son unidos igualmente al evaporador 103 por medio de conductos 111 a 113 dotados de válvulas corriente arriba 131 a 133. Las válvulas 131 a 133 y 151 a 153 son electroválvulas controladas por una unidad de control 105 por medio de líneas de control 107. La unidad de control 105 se programa de manera a efectuar un ciclo en simultáneo, en el que simultáneamente:
-
un recinto, por ejemplo 121, está en adsorción, estando la válvula corriente arriba asociada abierta y estando cerrada la válvula corriente abajo asociada,
-
otro recinto, por ejemplo 123, está en regeneración, estando la válvula corriente arriba cerrada y estando la válvula corriente abajo abierta,
-
y el tercer recinto, por ejemplo 122, está en enfriamiento, estando la válvula corriente arriba y la válvula corriente abajo cerradas.
Las válvulas se conmutan así periódicamente de manera que cada recinto efectúa sucesivamente la etapa de adsorción, la etapa de regeneración y la etapa de enfriamiento después de la regeneración. Las etapas no son necesariamente de la misma duración, de manera que los cambios de etapas no son necesariamente simultáneos en todos los recintos de un piso. Para la realización del ciclo en simultáneo, es preferible realizar la conmutación entre los recintos de manera sincronizada en todos los pisos, por simplicidad.
Si solamente se prevén dos recintos, la etapa de regeneración y la etapa de enfriamiento de un recinto se efectúan durante la etapa de adsorción del otro recinto. De esta manera, en todo momento, hay al menos un recinto que efectúa la adsorción en cada etapa.
Cada recinto 121 a 123 está dotado de un serpentín de enfriamiento 171 a 173 unido a una fuente fría y un serpentín de calentamiento 141 a 143 unido a una fuente caliente. Con las circulaciones de fluidos portador de calor, se asegura así un enfriamiento del bloque de zeolita Z durante la etapa de adsorción así como durante la etapa de enfriamiento después de regeneración, pero se asegura también un calentamiento del bloque de zeolita durante la etapa de regeneración.
En una variante, como se representa en la figura 1, en el número 140, se podría utilizar un único circuito de fluido portador de calor como medio de enfriamiento y como medio de calentamiento al estar unido selectivamente bien a una fuente caliente, bien a una fuente fría. A causa de la inercia térmica que conlleva, tal montaje sin embargo es menos ventajoso.
Una bomba de vacío 106 está unida a cada recinto de adsorción/desorción 121 a 123 de manera a mantener el vacío de aire. La bomba de vacío 106 sirve para compensar los defectos de estanqueidad del circuito de fluido refrigerante así como para aspirar cuerpos no condensables que estaban inicialmente disueltos en el agua, por ejemplo oxígeno y que correrían el riesgo de quedar en el recinto de adsorción ya que no son adsorbibles por la zeolita. Después de uno o dos ciclos de enfriamiento, el agua estará exenta de tales no condensables.
El intercambiador de calor 280 se ha representado en la figura 2 unido al serpentín de enfriamiento 272 del recinto de adsorción/desorción 222. Sin embargo, se debe enfriar cada uno de los recintos de adsorción 221 a 223 durante la etapa de adsorción y durante la etapa de enfriamiento después de regeneración. Para ello, se puede prever un intercambiador de calor distinto para cada uno de los recintos de adsorción/desorción 221 a 223 con el fin de intercambiar el calor con el evaporador 103. En una variante, el intercambiador de calor 280 estará dotado de válvulas con varias vías con el fin de hacer circular el fluido portador de calor de enfriamiento de manera selectiva en uno o varios de los serpentines de enfriamiento 271 a 273. Según también otra variante, es posible prever al menos dos intercambiadores de calor separados para intercambiar el calor, por una parte, entre el evaporador 103 y el condensador 201 y, por otra parte, entre el evaporador 103 y los recintos de adsorción 221 a 223.
\newpage
Como medio de calentamiento de los bloques de zeolita Z en el segundo piso 200, se ha representado un intercambiador de calor 290 que permite hacer circular un fluido portador de calor en un serpentín de enfriamiento 171 del recinto 121 del primer piso, que está efectuando la etapa de adsorción y en la que el fluido portador de calor se calienta hasta 80 a 100ºC, luego en el serpentín de calentamiento 243 del recinto de adsorción/desorción 223, que está efectuando la etapa de regeneración. Así, cada recinto de adsorción/desorción del segundo piso puede calentarse para su regeneración hasta 80ºC. También otra vez, es cada uno de los recintos 221 a 223 que debe, cuando se efectúa su propia etapa de regeneración, intercambiar el calor con el recinto 121 ó 122 ó123 que está efectuando simultáneamente su propia etapa de adsorción. Para ello, se pueden prever varios intercambiadores de calor análogos al intercambiador 290 o bien prever válvulas con varias vías conmutables para unir selectivamente uno u otro de los serpentines de enfriamiento 171 a 173 a uno u otro de los serpentines de calentamiento 241 a 243. La circulación de fluido portador de calor en el intercambiador de calor 290 está asegurada por una bomba 294.
En una variante, o de manera complementaria, se puede prever un intercambiador de calor entre los recintos de adsorción/desorción 221 a 223 del piso 200 y el condensador 101 del piso 100, con el fin de utilizar el calor de condensación del agua para regenerar la zeolita en el piso 200. Sin embargo, es necesario controlar bien la temperatura de condensación en el condensador 101 para poder proceder así.
Se realizan intercambiadores de calor similares a los intercambiadores 280 y 290 representados en la figura 2 entre todos los pisos sucesivos de la máquina, de manera que cada piso produce el frío necesario para realizar la condensación del fluido refrigerante en el piso siguiente, el enfriamiento de la zeolita en fase de adsorción en el piso siguiente, y el calor necesario para realizar la desorción del refrigerante en el piso siguiente, o por lo menos una parte de este calor. Así, en un modo de realización preferido, solamente el piso 100 necesita un aporte de calor exterior H por medio de la fuente caliente 109. Sin embargo, también es posible utilizar calor exterior H para la regeneración en todos los pisos.
En la figura 1, la máquina comprende tres pisos en cascada. Sin embargo, es posible prever menos o más pisos con, en cada piso, una temperatura alta, una temperatura intermedia y una temperatura baja elegida inferior a la temperatura correspondiente en el piso precedente. Por ejemplo, se puede prever un cuarto piso con etileno como fluido refrigerante, un quinto piso con metano como fluido refrigerante, un sexto piso con nitrógeno o argón como fluido refrigerante y un séptimo piso con neón como fluido refrigerante. La temperatura baja en el último piso podría entonces ser próxima a 10 K.
La tabla 1 presenta propiedades termodinámicas de cierto número de cuerpos que pueden servir de fluido refrigerante en la máquina de enfriamiento de múltiples pisos. La temperatura de ebullición de cada uno viene dada para varios valores de presión para ilustrar el abanico de temperaturas que pueden obtenerse en el evaporador de cada piso, en función de la elección del fluido refrigerante. En el primer piso, se puede utilizar igualmente una mezcla agua glicol para obtener una temperatura de fusión más alta. Así, se puede evitar la formación de hielo en el evaporador 103. La zeolita Z en los recintos 121 a 123 se elegirá entonces de un calibre que impida toda adsorción del glicol, de manera que este quede en el evaporador 103.
La zeolita está disponible bajo numerosas formas diferentes las unas de las otras por su estructura cristalina o el tamaño de los poros. De manera general, se elige para cada ciclo la forma de zeolita mejor adaptada en función del fluido refrigerante correspondiente.
En un modo de realización particular, se elige la zeolita que tiene una estructura particular que permite acelerar las reacciones de adsorción y de desorción. Tal estructura está descrita en el documento EP-A-470886. Se deposita zeolita en forma granular, con un diámetro por ejemplo de 3 mm, por inmersión sobre una pieza metálica sobre la que se han labrado huecos que delimitan espacios intersticiales. La zeolita rellena estos espacios y se la fija para fritado. Con tal estructura rápida, se puede hacer funcionar un piso de la máquina, por ejemplo el piso 100, previéndose más que un solo recinto de adsorción/desorción y efectuando las etapas de adsorción y de desorción según una alternancia rápida, por ejemplo todos los minutos.
La máquina de enfriamiento descrita anteriormente presenta numerosas aplicaciones. Por ejemplo, se puede utilizar como unidad de enfriamiento asociada a una cuba de transporte de gas licuado en un navío metanero. Para ello, el serpentín 26 del intercambiador de calor terminal 80 será suspendido en la cuba. Para la realización de tal disposición, nos referiremos a la solicitud de patente FR 2785034A1. La temperatura en el intercambiador de calor terminal 80 deberá ser inferior o igual a -164ºC para licuar metano a presión normal. Para ello, por supuesto hay que prever más pisos que los representados en la figura 1, al añadir por ejemplo un piso con etileno como fluido refrigerante y un piso con metano como fluido refrigerante. Para este tipo de aplicación, se evita utilizar oxígeno como fluido refrigerante, por los riesgos de explosión en caso de fuga.
La máquina en múltiples pisos puede servir igualmente a efectuar el enfriamiento isóbaro de un cuerpo gaseoso que se desea licuar en una fábrica de licuación. Para ello, el recinto 1 se utiliza como recinto de licuación del gas. La máquina en múltiples pisos puede aplicarse a la licuación del aire o de sus constituyentes, incluso los gases raros. La curva C de la figura 3 representa el camino termodinámico seguido por el nitrógeno en tal procedimiento de licuación, a partir del estado inicial representado por el punto A.
\newpage
Se puede trazar un Camino análogo sobre el diagrama termodinámico temperatura-entropía de otro gas, principalmente metano. Tales diagramas están disponibles en la obra de referencia "enciclopedia de los gases" ISBN 0-444-41492-4 (1976-2002). Por ejemplo, se puede obtener un caudal de metano licuado de aproximadamente 20 kg/min con 1 t de zeolita en cada recinto de adsorción/desorción.
Los circuitos de fluido portador de calor descritos anteriormente no constituyen más que un ejemplo ilustrativo de intercambiador de calor. Numerosos otros tipos de intercambiadores pueden utilizarse para llevar a cabo el procedimiento según la invención, principalmente sin utilizar fluido portador de calor intermedio.
En referencia a la figura 6, se describe ahora otro modo de realización de una máquina refrigerante de pisos. Los elementos idénticos o análogos a los del primer modo de realización llevan el mismo número de referencia aumentado en 300.
En cada uno de los pisos, un fluido refrigerante sigue un ciclo termodinámico cuyo principio está representado en la figura 7, que es un diagrama general que puede aplicarse a diferentes fluidos.
En la figura 7, la abscisa representa la entropía másica s y la ordenada representa la temperatura T. La línea 37 representa la curva de intercambio de fase líquido/vapor y la línea 36 representa la curva isobara crítica del fluido.
También hemos representado dos curvas isobaras correspondientes a dos presiones P_{1}< P_{2} elegidas entre el punto triple y la presión crítica del fluido. El ciclo es un ciclo cerrado representado por la curva 38.
El fluido en fase líquida se evapora de manera isobara a la presión P_{1} y la temperatura T_{1} al poner en contacto con un adsorbente de zeolita que se mantiene a una temperatura de adsorción T_{ads} para adsorber la fase vapor. Después de la adsorción, se calienta la zeolita hasta una temperatura de desorción T_{des} < T_{ads}. El vapor desorbido sufre una compresión isométrica hasta la presión P_{2}. El fluido en fase vapor se condensa de manera isobara a la presión P_{2} y la temperatura T_{2}. Finalmente, la presión de la fase líquida se reduce brutalmente de P_{2} a P_{1}, por una pérdida de carga, lo que vaporiza una parte del fluido.
En los pisos sucesivos, los fluidos y las presiones se eligen de manera que la evaporación del fluido en un piso de rango n retira el calor necesario a la condensación del fluido en el piso siguiente de rango n+1. La condición de funcionamiento es por lo tanto T_{1}(n)<T_{2}(n+1).
La figura 5 representa un ejemplo de una curva de adsorción 39 que traduce la tasa de adsorción \tau (en porcentaje másico de fluido adsorbido con respecto a la cantidad de adsorbente) en función de la temperatura T. Por debajo de la temperatura de adsorción T_{ads}, la tasa es sensiblemente igual a la tasa de saturación \tau_{0}. Para reducir la tasa de adsorción hasta un nivel \tau_{1}<\tau_{0}, se debe subir la temperatura del adsorbente hasta una temperatura de desorción correspondiente T_{des}. En la práctica, la curva 39 depende de la pareja fluido/adsorbente. En todos los pisos, la función de los reactores de adsorción es proporcionar dos niveles de presión de vapor correspondientes a dos niveles de temperatura distintos.
Se describen juntos los tres pisos 400, 500 y 600 cuya estructura y el funcionamiento son similares. En el condensador 401 (respectivamente 501, 601), el fluido se condensa a la presión alta del ciclo P_{1} gracias a una extracción del calor de condensación. El fluido condensado cae por gravedad a través de un conducto 404 (respectivamente 504, 604) hasta el evaporador 403 (respectivamente 503, 603) sufriendo una pérdida de carga hasta la presión baja del ciclo P_{2}. La corriente en el evaporador se efectúa cada vez naturalmente. Basta con regular el caudal para adaptar las capacidades de adsorción y de evaporación a las condiciones de temperatura y presión deseadas en el evaporador. El evaporador es calorifugado.
El condensador 501 (respectivamente 601) del piso siguiente se realiza aquí en la forma de placas huecas de intercambiador de calor dispuestas en el evaporador 403 (respectivamente 503) y sobre las que se hace chorrear el líquido introducido en el evaporador, con el fin de realizar simultáneamente la evaporación de este líquido y la condensación del fluido refrigerante en el condensador. La figura 9 representa esquemáticamente tal placa de intercambiador 25 sobre la que una película de líquido 27 está en curso de evaporación.
Para aumentar la cinética de evaporación, se puede difundir igualmente el líquido introducido en el evaporador con ayuda de un dispositivo de fragmentación del chorro 435 (respectivamente 535, 635) dispuesto en el extremo del conducto 404 (respectivamente 504, 604). Se conocen tales dispositivos de varios tipos, por ejemplo con orificio único (Fig. 10), con orificios múltiples (Fig. 11) o con hélice sobre chorro (Fig. 12), que se desarrollan por ejemplo para la alimentación de fuel de los quemadores. Aquí conviene calentarlos con el fin de evitar su obturación.
Un conducto 410 (respectivamente 510, 610) une el evaporador a tres reactores 421-423 (respectivamente 521-523, 621-623) que contienen un adsorbente de zeolita. Se representan válvulas de seccionamiento (por ejemplo válvulas de no retorno) que permiten aislar individualmente los reactores del evaporador y del condensador, de manera que en todo instante uno de los reactores al menos está unido al evaporador y enfriado a una temperatura de adsorción adecuada, T_{ads}, con el fin de realizar la adsorción del vapor (reacción exotérmica) formado en el evaporador, y uno de los reactores al menos está unido al condensador y calentado a una temperatura de desorción adecuada T_{des}>T_{ads}, con el fin de soltar el vapor (reacción endotérmica) a la presión alta del ciclo hacia el condensador.
Se elige preferentemente una presión alta P_{1} poco elevada, por ejemplo inferior a 5 bares absolutos, véase inferior a 3 bares absolutos, con el fin de limitar el dimensionamiento de las paredes y por lo tanto el peso y el coste de la máquina.
En efecto, si se asemeja el condensador a un sobre esférico de radio R, en función del intervalo de presión \DeltaP entre interior y exterior, el espesor e viene dado por la expresión:
e = \frac{\Delta PR}{2\sigma_{adm}}
Para un sobre cilíndrico de radio R, el divisor 2 se suprime. Tomando un recinto esférico de radio 3m, para una restricción máxima admisible \sigma_{adm}= 240 MPa, y sin coeficiente de seguridad, el espesor es:
1
Para este tipo de instalación un coeficiente de seguridad de 5 parece lo más verosímil. La masa aumenta con el mismo factor.
Ejemplo 1
Se realizó una máquina que tenía hasta 5 pisos según la estructura representada en la Fig. 6. La tabla 2 da para cada piso una lista de cuerpo utilizable como fluido refrigerante, la temperatura alta T_{2} alcanzada en el condensador y la temperatura baja T_{1} alcanzada en el evaporador.
Los fluidos se clasifican en función de sus temperaturas de equilibrio a las presiones de 1 bar y 0,5 kPa.
Ejemplo 2
Se realizó una máquina de enfriamiento de tres pisos, según la estructura representada sobre la figura 6. Los parámetros de cada piso figuran en la tabla 3.
La figura 8 representa más en detalle los ciclos de los tres fluidos, en una representación análoga a la figura 7.
Esta máquina puede utilizarse para el enfriamiento de un producto P a -150ºC aproximadamente, por ejemplo al hacer circular este producto en un intercambiador de calor 701 situado en el evaporador 603 del último piso. Para el enfriamiento de los reactores de adsorción 421-423, en fase de adsorción, se prevé un intercambiador de calor 480 que permite evacuar el calor hacia el aire atmosférico o hacia una masa de agua a temperatura ambiente. Para la regeneración de estos reactores, se prevé una fuente de calor a 250ºC, como se ha descrito anteriormente en referencia a la figura 1.
En los pisos de butano y de etano, se efectuó el enfriamiento de los reactores en fase de adsorción gracias a un intercambiador de calor 580 (respectivamente 680) para evacuar el calor hacia el evaporador 403 (respectivamente 503) del piso precedente. A pesar de que los intercambiadores de calor 480, 580 y 680 se representan esquemáticamente, comprenden válvulas y los desvíos necesarios para permitir enfriar selectivamente cada uno de los reactores.
En los pisos de butano y de etano, se prevé igualmente un intercambiador de calor 540 (respectivamente 640) dispuesto para intercambiar el calor entre el aire atmosférico, cuya convección se fuerza preferentemente con ayuda de un ventilador 541 (respectivamente 641), y el adsorbente de zeolita con vista a su regeneración a la temperatura ambiente o a una temperatura ligeramente superior. Si la temperatura de regeneración es superior a la ambiente, se puede efectuar además un intercambio de calor con el condensador 401 del piso de agua para aportar el complemento de calor a la zeolita. Aquí también, se prevén las válvulas y desvíos que permiten calentar selectivamente cada uno de los reactores 521-523 (respectivamente 621-623). De esta manera, el suministro de energía exterior a la máquina no se efectúa más que sobre el primer piso, durante la regeneración de los reactores 421-423.
Ejemplo 3
Una máquina de licuación de metano a presión normal comprende cuatro pisos de los que los tres primeros son similares al ejemplo 2. La tabla 4 da los parámetros de cada piso. Se añade un piso cuyo fluido es metano conforme a la estructura presentada en la figura 6.
Sobre la base de la tasa de adsorción de 10%, de un tiempo de ciclo sobre cada piso de 1 hora, de un calor de adsorción 1 vez y media el calor latente, y de tres reactores por piso, se pueden prever las temperaturas de adsorción y de desorción siguientes:
2
En esta configuración, se pueden modificar los intercambiadores 580 y 680 de manera a enfriar los reactores durante la adsorción de los pisos inferiores al utilizar el frío producido en el evaporador 403 del piso de agua. Si es necesario, se puede utilizar para ello el frío producido en el evaporador 503 del piso de butano.
Se prevén además intercambiadores de calor no representados que permiten regenerar los reactores 521-523, 621-623, etc de los pisos inferiores con ayuda del calor de adsorción producido en los reactores 421-423 del piso de agua, combinado opcionalmente con el calor de condensación del agua que se libera en el condensador 401. Así, solamente los reactores del piso de agua consumen energía exterior para su regeneración, en forma por ejemplo de calor a 250ºC.
Ejemplo 4
La máquina del ejemplo 3 está dimensionada para formar una instalación de re-licuación del gas de evaporación embarcada sobre un metanero.
Para una carga de 125 000 m^{3} de metano líquido y una tasa de evaporación de 0,15%/d, la potencia frigorífica útil requerida se estima aproximadamente 580 kW. Para ello, se prevén los órdenes de tamaño siguientes:
3
La masa total de la instalación es del orden de 200 t y su consumo diario de 2,7 t/d de metano. Estas masas son proporcionales al tiempo de ciclo.
Ejemplo 5
La máquina del ejemplo 3 está dimensionada para asegurar el cargamento de un metanero de gas licuado con fuerte contenido en metano a 24 h a partir de gas a 30ºC, para una carga de 125 000 m^{3}. La potencia frigorífica útil requerida se estima 630 MW. Para ello, se prevén las masas de adsorbentes siguientes:
4
La masa total de la instalación es del orden de 217 800 t y su consumo diario de 2940 t/d de metano.
La figura 4 es un diagrama de principio general de una máquina frigorífica M. En funcionamiento, la máquina frigorífica M transfiere calor Q desde una fuente fría hacia una fuente caliente N cuya temperatura T_{ch} es superior a la de la fuente fría T_{fr}. Para ello, la máquina M consume energía E. El rendimiento de la máquina se define por la relación Q/E. En los modos de realización descritos anteriormente, la fuente fría está constituida por un producto P a enfriar y la fuente caliente está constituida preferentemente por la atmósfera ambiente o el mar.
Una manera de efectuar favorablemente este rendimiento es limitar el trabajo de compresión, al limitar la presión alta de los ciclos, es decir la presión de condensación, a un valor inferior a algunos bares, como en los ejemplos 2 y 3. Además, teniendo en cuenta el intervalo de presión limitado a aproximadamente 1 bar en cada piso, el vapor obtenido durante la regeneración de la zeolita se sobrecalienta ligeramente y no necesita ningún sub-enfriamiento, ya que una compresión isométrica de 1 bar produce un calentamiento de solamente 60ºC aproximadamente.
En las aplicaciones de alta potencia frigorífica, es preferible utilizar fluidos de calor latente de vaporización/conden-
sación elevado, con el fin de limitar los caudales de fluido refrigerante y la masa de los adsorbentes. La tabla 5 presenta características físicas de diferentes cuerpos utilizables como fluidos refrigerantes en los procedimientos según la invención: presión crítica Pc, temperatura crítica Tc, temperatura del punto triple y calor latente L, que sirve de parámetro de clasificación de los fluidos en esta tabla.
TABLA 1 Temperaturas de ebullición (ºC) de varios cuerpos utilizables como fluidos refrigerantes a diferentes presiones
5 
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 2
7
TABLA 3
8 
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 4
9 
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 5
10

Claims (35)

1. Procedimiento de enfriamiento de un producto (P) que comprende N ciclos de adsorción/desorción ordenados (100, 200, 300, 400, 500, 600) bajo vacío de aire, siendo N un número entero superior a 1, comprendiendo cada ciclo las etapas que consisten en:
- extraer calor de un fluido refrigerante en fase vapor en un condensador (101, 201, 301, 401, 501, 601) a una primera presión (P_{2}) inferior a la presión crítica de dicho fluido para condensar dicho fluido refrigerante,
- introducir dicho fluido refrigerante en fase líquida en un evaporador (103, 203, 303, 403, 503, 603) a una segunda presión (P_{1}) inferior a la primera presión para vaporizar una parte de dicho fluido refrigerante y enfriar la otra parte de dicho fluido refrigerante hasta una temperatura de vaporización (T_{1}) de dicho fluido refrigerante a dicho segunda presión, siendo dicha temperatura de vaporización decreciente de un ciclo al ciclo siguiente, eligiéndose dichas primera y segunda presiones en cada ciclo de manera que dicha temperatura de vaporización (T_{1}) en un ciclo sea cada vez inferior a la temperatura de condensación (T_{2}) de dicho fluido refrigerante en el ciclo siguiente a la primera presión de dicho ciclo siguiente.
- aportar calor a la parte líquida de dicho fluido refrigerante a dicha segunda presión en dicho evaporador para evaporar dicho fluido refrigerante,
- adsorber dicho fluido refrigerante en fase vapor en al menos un recinto de adsorción/desorción (120, 220, 320, 421-423, 521-523, 621-623) unido a dicho evaporador y que contiene un adsorbente de zeolita (Z),
- después de que una cantidad de dicho fluido refrigerante sea adsorbido en dicho adsorbente de zeolita, regenerar dicho adsorbente de zeolita por calentamiento para desorber dicha cantidad de fluido refrigerante en fase vapor,
- reenviar dicha cantidad de fluido refrigerante en fase vapor hacia dicho condensador,
comprendiendo dicho procedimiento además las etapas siguientes:
efectuar N-1 intercambios de calor cada vez entre el fluido refrigerante en el evaporador (103, 203, 403, 503) de un ciclo y el fluido refrigerante en el condensador (201, 301, 501, 601) del ciclo siguiente en el orden de los ciclos para realizar así dicho aporte de calor en dicho evaporador y dicha extracción de calor en dicho condensador,
y enfriar dicho producto por intercambio de calor con el fluido refrigerante al menos en el evaporador (303, 603) del último ciclo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha extracción de calor en el condensador del primer ciclo se realiza por intercambio de calor con un fluido ambiental a temperatura ambiente.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, en al menos uno de dichos ciclos, el calentamiento de dicho adsorbente de zeolita (Z) a regenerar se realiza por intercambio de calor con un fluido ambiental a temperatura ambiente.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende la etapa que consiste en efectuar al menos un intercambio de calor, preferentemente al menos N-1 intercambios de calor, cada vez entre dicho adsorbente de zeolita (Z) durante la adsorción en un recinto de adsorción/desorción (121) de un ciclo y dicho adsorbente de zeolita (Z) durante la regeneración en un recinto de adsorción/desorción (223) del ciclo siguiente.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende la etapa que consiste en efectuar al menos un intercambio de calor, preferentemente N-1 intercambios de calor, cada vez entre el fluido refrigerante en el evaporador (103, 203) de un ciclo y dicho adsorbente de zeolita (Z) en el recinto de adsorción/desorción (220, 320) del ciclo siguiente durante la adsorción, para enfriar dicho adsorbente de zeolita.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, en cada ciclo, se prevén al menos dos recintos de adsorción/desorción, para efectuar simultáneamente dicha adsorción del fluido refrigerante en uno (121, 221) de dichos recintos de adsorción/desorción y dicha regeneración del adsorbente de zeolita (Z) en otro (123, 223) de dichos recintos de adsorción/desorción.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque, en cada ciclo, se prevén al menos tres recintos de adsorción/desorción, para efectuar simultáneamente una etapa de enfriamiento después de regeneración del adsorbente de zeolita (Z) en también otro (122, 222) de dichos recintos de adsorción/desorción.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende la etapa que consiste en efectuar al menos un intercambio de calor, preferentemente N-1 intercambios de calor, cada vez entre el fluido refrigerante en el evaporador (103) de un ciclo y dicho adsorbente de zeolita (Z) en el recinto de adsorción/desorción (222) del ciclo siguiente durante el enfriamiento después de regeneración.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por la etapa que consiste, en al menos uno de dichos ciclos, preferentemente en cada uno de dichos ciclos, en enfriar dicha cantidad de fluido refrigerante en fase vapor por intercambio de calor con una fuente a temperatura ambiente antes de reintroducir dicha cantidad de fluido refrigerante en el condensador.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, en al menos uno de dichos ciclos, la primera presión (P_{2}) en dicho condensador (101, 201, 301, 401, 501, 601) es inferior a 3 bares, preferentemente cercana a la presión normal.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque, en al menos uno de dichos ciclos, la presión máxima es inferior a 5 bares, preferentemente próxima a la presión normal.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque, en al menos uno de dichos ciclos, dicho fluido refrigerante en fase líquida se introduce en una forma atomizada en el evaporador (103, 203, 303, 403, 503, 603).
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la presión parcial de aire en cada ciclo es inferior a aproximadamente 1 kPa, preferentemente inferior a aproximadamente 0,1 kPa.
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el fluido refrigerante en el primer ciclo (100, 400) se elige entre el grupo constituido por agua, alcoholes y sus mezclas.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque el fluido refrigerante en el segundo ciclo (200, 500) se elige entre el grupo constituido por butano, butadieno, propadieno, propano y sus mezclas.
16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque comprende un tercer ciclo (300, 600) con un fluido refrigerante elegido entre el grupo constituido por etano, dióxido de carbono, protóxido de nitrógeno y sus mezclas.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque comprende un cuarto ciclo con un fluido refrigerante elegido entre el grupo constituido por metano, criptón y sus mezclas.
18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque comprende un quinto ciclo con un fluido refrigerante elegido entre el grupo constituido por neón, oxígeno, helio, nitrógeno, argón, monóxido de carbono y sus mezclas.
19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque, en al menos uno de dichos ciclos, dicho fluido refrigerante presenta un calor latente de vaporización superior a 300 kJ/kg, preferentemente superior o igual a aproximadamente 450 kJ/kg.
20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque, en al menos uno de dichos ciclos, la temperatura de vaporización (T_{1}) en el evaporador es superior al punto triple de dicho fluido refrigerante.
21. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque dicho producto (P) está inicialmente en fase vapor y porque se enfría dicho producto hasta licuación.
22. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado porque dicho producto (P) es un gas usado como carburante o como materia prima polimerizable.
23. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque dicho producto (P) es un gas usado como materia prima que se enfría o licua entre -80ºC y -220ºC.
24. Dispositivo para llevar a cabo el procedimiento según una de la reivindicaciones 1 a 23, que comprende N pisos de enfriamiento ordenados (100, 200, 300, 400, 500, 600) bajo vacío de aire, siendo N un número entero superior a 1, comprendiendo cada etapa:
-
un condensador (101, 201, 301, 401, 501, 601) que contiene un fluido refrigerante en fase líquida
-
un evaporador (103, 203, 303, 403, 503, 603) unido a dicho condensador por un conducto (104, 204, 304, 404, 504, 604),
-
al menos un recinto de adsorción/desorción (120, 220, 320, 421-423, 521-523, 621-623) que contiene un adsorbente de zeolita (Z) y unido a dicho evaporador por medio de una válvula corriente arriba (130, 230, 330),
-
un conducto (160, 260, 360, 460, 560, 660) dotado de una válvula corriente abajo (150, 250, 350) para reenviar dicho fluido refrigerante desde dicho recinto de adsorción/desorción hacia dicho condensador,
-
un medio de calentamiento (140, 240, 243, 340) en dicho o cada recinto de adsorción/desorción apto para calentar dicho adsorbente de zeolita hasta una temperatura de regeneración,
comprendiendo dicho dispositivo N-1 intercambiadores de calor (280, 380, 501, 601) dispuestos cada vez de manera a intercambiar el calor entre el fluido refrigerante en el evaporador (103, 203, 403, 503) de un piso y el fluido refrigerante en el condensador (201, 301, 501, 601) del piso siguiente en el orden de los ciclos para enfriar este último, y
un intercambiador de calor terminal (80, 701) dispuesto de manera a intercambiar el calor entre un producto a enfriar (P) y el fluido refrigerante en al menos el evaporador del último piso (303, 603).
25. Dispositivo según la reivindicación 24, caracterizado porque comprende un intercambiador de calor (126, 480) dispuesto de manera a intercambiar el calor entre el fluido refrigerante en el condensador (101, 401) del primer piso y un fluido ambiental a temperatura ambiente.
26. Dispositivo según la reivindicación 24 ó 25, caracterizado porque comprende, como medios de calentamiento de al menos uno de dichos recintos de adsorción/desorción (521,-523, 621-623), un intercambiador de calor (540, 640) dispuesto de manera a intercambiar el calor entre dicho adsorbente de zeolita (Z) durante la adsorción y un fluido ambiental a temperatura ambiente.
27. Dispositivo según una de las reivindicaciones 24 a 26, caracterizado porque comprende, en al menos uno de dichos pisos, un dispositivo de atomización del líquido (435, 535, 635) dispuesto de manera a atomizar el fluido refrigerante en fase líquida durante su introducción en el evaporador (403, 503, 603).
28. Dispositivo según una de las reivindicaciones 24 a 27, caracterizado porque, en al menos uno de dichos pisos, se dispone un recinto de enfriamiento (216, 316) del fluido refrigerante entre dicho o cada recinto de adsorción/desorción (220, 320) y dicho condensador (201, 301) y está en contacto térmico con una fuente de calor a temperatura ambiente.
29. Dispositivo según una de las reivindicaciones 24 a 28, caracterizado porque comprende, como medios de calentamiento de dichos recintos de adsorción/desorción, al menos un intercambiador de calor (290), preferentemente al menos N-1 intercambiadores de calor, dispuestos cada vez de manera a intercambiar el calor de dicho adsorbente se zeolita (Z) durante la adsorción en dicho o uno de dichos recintos de adsorción/desorción (121) de un piso y dicho adsorbente se zeolita (Z) durante la regeneración en dicho o uno de dichos recintos de adsorción/desorción (223) del piso siguiente.
30. Dispositivo según una de las reivindicaciones 24 a 29, caracterizado porque comprende, como medios de enfriamiento de dichos recintos de adsorción/desorción, al menos N-1 intercambiadores de calor (280; 380) dispuestos cada vez de manera a intercambiar el calor entre el fluido refrigerante en el evaporador (103; 203) de un piso y dicho adsorbente de zeolita (Z) en dicho o cada recinto de adsorción/desorción (221, 222, 223; 320) del piso siguiente.
31. Dispositivo según una de las reivindicaciones 24 a 30, caracterizado porque cada piso comprende al menos dos recintos de adsorción/desorción (121, 122, 123), estando unido cada uno a dicho evaporador (103) por medio de una válvula corriente arriba respectiva (131, 132, 133) y dicho condensador (101) por medio de una válvula corriente abajo respectiva (151, 152, 153).
32. Dispositivo según la reivindicación 31, caracterizado porque comprende un medio de mando de dichas válvulas (105) programado para abrir y cerrar dichas válvulas corriente arriba y corriente abajo según un ciclo en simultáneo, en el que dicho recinto (121, 122, 123) efectúa sucesivamente una etapa de adsorción, para la que la válvula corriente arriba (131) se abre y la válvula corriente abajo (151) se cierra, una etapa de regeneración o desorción, para la que la válvula corriente abajo (153) se abre y la válvula corriente arriba (133) se cierra, y una etapa de enfriamiento después de regeneración, para la que la válvula corriente abajo (152) y la válvula corriente arriba (132) se cierran.
33. Dispositivo según una de las reivindicaciones 24 a 32, caracterizado porque se asocia a un recinto (1) que contiene dicho producto a enfriar, estando soportado dicho intercambiador de calor terminal (26) en el interior de dicho recinto para intercambiar el calor entre el fluido refrigerante en el evaporador (303) del último piso y el producto (P) en fase líquida o vapor contenido en dicho recinto.
34. Navío metanero equipado con una cuba de almacenamiento (1) para gas licuado (P), a la que se asocia un dispositivo según la reivindicación 33, como unidad frigorífica de re-licuación.
35. Fábrica de licuación de gas que comprende un recinto de enfriamiento (1) para el gas a licuar (P) que se asocia a un dispositivo según la reivindicación 33.
ES04767256T 2003-06-06 2004-06-04 Procedimiento de enfriamiento de un producto, particularmente para la licuefaccion de un gas y dispositivo para llevarlo a cabo. Active ES2289552T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0306839A FR2855869B1 (fr) 2003-06-06 2003-06-06 Procede de refroidissement d'un produit, notamment pour la liquefaction d'un gaz, et dispositif pour sa mise en oeuvre
FR0306839 2003-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2289552T3 true ES2289552T3 (es) 2008-02-01

Family

ID=33443188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES04767256T Active ES2289552T3 (es) 2003-06-06 2004-06-04 Procedimiento de enfriamiento de un producto, particularmente para la licuefaccion de un gas y dispositivo para llevarlo a cabo.

Country Status (13)

Country Link
US (1) US7293421B2 (es)
EP (1) EP1631774B1 (es)
JP (1) JP4102845B2 (es)
KR (1) KR100763072B1 (es)
CN (1) CN100436965C (es)
DE (1) DE602004008461T2 (es)
EG (1) EG23850A (es)
ES (1) ES2289552T3 (es)
FR (1) FR2855869B1 (es)
NO (1) NO335703B1 (es)
OA (1) OA13211A (es)
RU (1) RU2313740C2 (es)
WO (1) WO2004111556A1 (es)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008015608A2 (en) * 2006-08-04 2008-02-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. A domestic beverage dispensing apparatus comprising an adsorbent cooling device
FR2909078B1 (fr) * 2006-11-24 2009-01-09 Inst Francais Du Petrole Installation de stockage de carburants et procede de remplissage et/ou de vidage des cuves de cette installation
TW200837967A (en) * 2007-03-15 2008-09-16 Motech Ind Inc Method for bow reduction of composite sheet
CN101715535B (zh) 2007-04-30 2012-01-11 奥西库尔有限公司 摩托车空气调节系统
US20100043462A1 (en) * 2008-06-10 2010-02-25 Oxicool, Inc. Air Conditioning System
US8425674B2 (en) * 2008-10-24 2013-04-23 Exxonmobil Research And Engineering Company System using unutilized heat for cooling and/or power generation
FR2938003A1 (fr) * 2008-11-05 2010-05-07 Claude Antoine Blaizat Procede et dispositif de production d'electricite en utilisant de l'energie thermique a partir d'une source chaude,d'une source froide et d'un gaz moteur.
WO2011016809A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Oxicool, Inc. Air conditioning system
KR100949946B1 (ko) * 2009-08-24 2010-03-30 주식회사 코스모센추리 태양광을 이용한 열전대차 발전장치
US8707730B2 (en) * 2009-12-07 2014-04-29 Alkane, Llc Conditioning an ethane-rich stream for storage and transportation
US8555642B2 (en) * 2010-03-09 2013-10-15 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods of utilizing waste heat for creating a pressurized working fluid
FR2965335A1 (fr) 2010-09-27 2012-03-30 Gaztransp Et Technigaz Systeme de refrigeration par adsorption
CN102466380A (zh) * 2010-11-15 2012-05-23 中兴电工机械股份有限公司 吸附式空调设备的控制方法
DE102010062869A1 (de) * 2010-12-10 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Klimaanlagenvorrichtung, Klimaanlageneinheit, Verfahren zum Klimatisieren eines Innenraumes und Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlageneinheit
KR101287975B1 (ko) 2010-12-21 2013-07-22 한국과학기술원 Ｌｎｇ-ｆｐｓｏ용 단계형 흡수 및 흡착식 단계형 액화 장치
US9239174B2 (en) 2011-02-17 2016-01-19 Rocky Research Cascade floating intermediate temperature heat pump system
AU2013356460B2 (en) * 2012-12-04 2018-04-05 Conocophillips Company Use of low global-warming potential, low ozone depletion potential, low combustibility hydrofluoro-olefin, xenon or iodo compound refrigerants in LNG processing
DE102013114159A1 (de) 2013-04-12 2014-10-16 Arvid Rauchschwalbe Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzung von thermischer Energie und zur Erzeugung von Temperaturniveaudifferenzen
RU2601670C1 (ru) * 2015-07-22 2016-11-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Холодильная машина
AU2016354095B2 (en) * 2015-11-09 2019-06-13 Bechtel Energy Technologies & Solutions, Inc. Systems and methods for multi-stage refrigeration
US20170217592A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-03 General Electric Company Aircraft Thermal Management System
AT518923A1 (de) * 2016-08-09 2018-02-15 Rep Ip Ag Transportbehälter
FR3059000B1 (fr) * 2016-11-24 2020-01-24 Centre National De La Recherche Scientifique Systeme et procede de purification de liquide par osmose inverse.
JP2018194194A (ja) * 2017-05-12 2018-12-06 カルソニックカンセイ株式会社 吸着式冷凍システム、および吸着式冷凍システムを備える車両用の空調装置
WO2020242401A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-03 Maxeff Teknoloji̇ Anoni̇m Şi̇rketi̇ Absorption heating and cooling system with increased energy efficiency
CN113339905B (zh) * 2021-05-27 2022-09-27 五邑大学 基于分子筛的空气调节器
US11725858B1 (en) 2022-03-08 2023-08-15 Bechtel Energy Technologies & Solutions, Inc. Systems and methods for regenerative ejector-based cooling cycles

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729988A (en) * 1974-11-04 1998-03-24 Tchernev; Dimiter I. Heat pump energized by low-grade heat source
US4827728A (en) * 1986-11-24 1989-05-09 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Seven-effect absorption refrigeration
US5598721A (en) * 1989-03-08 1997-02-04 Rocky Research Heating and air conditioning systems incorporating solid-vapor sorption reactors capable of high reaction rates
US5339649A (en) * 1991-12-09 1994-08-23 Kabushikikaisha Equos Research Cryogenic refrigerator
AU7724096A (en) * 1995-11-01 1997-05-22 John J. Bauer Jr. Balanced adsorbent refrigerator
US5761925A (en) * 1995-12-21 1998-06-09 Ebara Corporation Absorption heat pump and desiccant assisted air conditioner
TW421704B (en) * 1998-11-18 2001-02-11 Shell Internattonale Res Mij B Plant for liquefying natural gas
AT408916B (de) * 1999-12-13 2002-04-25 Vaillant Gmbh Adsorptionswärmepumpe mit mehreren modulen

Also Published As

Publication number Publication date
CN1813161A (zh) 2006-08-02
WO2004111556A1 (fr) 2004-12-23
KR100763072B1 (ko) 2007-10-04
FR2855869A1 (fr) 2004-12-10
EP1631774B1 (fr) 2007-08-22
JP4102845B2 (ja) 2008-06-18
DE602004008461D1 (de) 2007-10-04
US7293421B2 (en) 2007-11-13
EP1631774A1 (fr) 2006-03-08
FR2855869B1 (fr) 2008-01-04
US20060254290A1 (en) 2006-11-16
NO335703B1 (no) 2015-01-26
OA13211A (en) 2006-12-13
NO20060017L (no) 2006-03-06
CN100436965C (zh) 2008-11-26
AU2004247914A1 (en) 2004-12-23
KR20060038942A (ko) 2006-05-04
JP2006527348A (ja) 2006-11-30
EG23850A (en) 2007-10-29
RU2313740C2 (ru) 2007-12-27
RU2005141485A (ru) 2006-08-27
DE602004008461T2 (de) 2008-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2289552T3 (es) Procedimiento de enfriamiento de un producto, particularmente para la licuefaccion de un gas y dispositivo para llevarlo a cabo.
US5161382A (en) Combined cryosorption/auto-refrigerating cascade low temperature system
US7121116B2 (en) Method and device for producing oxygen
US9618238B2 (en) Adsorption refrigerator
KR101585825B1 (ko) 이중관 히트파이프를 이용한 수소 액화 장치
JP4394717B2 (ja) 吸着冷凍システムの作動方法
JP4210568B2 (ja) 冷凍方法及びシステム
JP5017611B2 (ja) 冷凍装置及び多段冷凍装置
KR102282181B1 (ko) 직냉식 액화장치
US20100300124A1 (en) Refrigerating machine comprising different sorption materials
JP2004163089A5 (es)
US20180216854A1 (en) Cool-box comprising a refrigerator attachment, said cool-box operating without power or ice
ES2280811T3 (es) Instalacion y metodo para la produccion de frio mediante un sistema de absorcion reversible.
US10240827B2 (en) Liquid chiller system
JPH1114172A (ja) ドライアイスの蓄熱を利用する二元冷却設備および 二元冷却方法
SU1019188A1 (ru) Абсорбционна холодильна установка периодического действи
WO2014041216A1 (es) Dispositivo refrigerador de alimentos sin fuente de energía ni hielo
MXPA98003466A (es) Refrigerador adsorbente equilibrado