JPH0633911B2 - Absorption refrigeration - Google Patents

Absorption refrigeration

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JPH0633911B2
JPH0633911B2 JP59503733A JP50373384A JPH0633911B2 JP H0633911 B2 JPH0633911 B2 JP H0633911B2 JP 59503733 A JP59503733 A JP 59503733A JP 50373384 A JP50373384 A JP 50373384A JP H0633911 B2 JPH0633911 B2 JP H0633911B2
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refrigerant
pressure
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temperature
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ラゼアー,レオン
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ザ,パラク,カンパニ−
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Publication date
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Publication of JPH0633911B2 publication Critical patent/JPH0633911B2/en
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    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/047Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for absorption-type refrigeration systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B15/006Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type with cascade operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、低品位熱によって駆動されかつ大気圧よりも
実質上低い圧力で操作され、約−10℃程度の低い温度
の冷却を与える高度に効率良い冷凍システムおよび方法
に関する。実質上異なる沸点を有する常態で液体の、相
互に可溶性の成分の溶液が、冷媒および吸収剤として使
用される。典型的には、吸収剤は、高沸点成分約65〜
約95モル%を含有する蒸留ボトムス留分からなり、そ
して冷媒は、低沸点成分約93〜約99モル%を含有す
る蒸留オーバーヘッド留分からなる。多重効果形態が使
用され得る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention is a highly efficient refrigeration system driven by low grade heat and operated at pressures substantially below atmospheric pressure to provide cooling at temperatures as low as about −10 ° C. And about the method. Solutions of normally liquid, mutually soluble components having substantially different boiling points are used as refrigerant and absorbent. Typically, the absorbent will have a high boiling point component of about 65-65.
The distillation bottoms fraction comprises about 95 mol% and the refrigerant comprises a distillation overhead fraction containing about 93 to about 99 mol% low boiling components. Multiple effect forms can be used.

背景技術 吸収冷却法は、一般に、熱エネルギーを冷却効果に直接
変換させることを可能にし、そしてこのように経済的方
法の基準を与える。しかしながら、実際には、多くの成
分がそれらのそれぞれの物性および吸収サイクルの理論
的考慮に基づいて示唆されているが、吸収サイクルは、
小数の吸収剤−冷媒の組み合わせの場合にのみ使用され
ている。このサイクルにおいては、冷媒は、先ず蒸発さ
れて冷却効果を与え、次いで冷媒蒸気は、吸収剤に吸収
されて熱を発生し、そして最後に富んだ吸収剤溶液は、
分別に付されて、冷媒を凝縮用オーバーヘッド流として
再生しかつ蒸発工程に再循環する。
BACKGROUND ART Absorption cooling methods generally allow the thermal energy to be directly converted into a cooling effect, and thus provide the basis for an economical method. However, in practice, although many ingredients have been suggested based on theoretical considerations of their respective physical properties and absorption cycles, the absorption cycle is
Only used in the case of a small number of absorbent-refrigerant combinations. In this cycle, the refrigerant is first vaporized to provide a cooling effect, then the refrigerant vapor is absorbed by the absorbent to generate heat, and finally the rich absorbent solution:
Fractionated to regenerate the refrigerant as a condensing overhead stream and recycle to the evaporation process.

吸収冷却法は、通常、大気圧または大気圧付近で操作さ
れる。理想的冷媒は、約5〜10℃での沸騰および約3
8℃以上での吸収を可能にするものと規定されている。
理想的吸収剤は、比較的高い沸点を有する液体であるべ
きである。好適な冷媒−吸収剤の組み合わせは、理想溶
液からの蒸気圧の有意の負の偏差を示すべきである。商
業的利用は、一般に2つの系に限定されており、一方は
吸収剤としての臭化リチウムブラインとともに冷媒とし
て水を使用し、そして他方は吸収剤としてのアンモニア
水とともに冷媒としてアンモニアを使用する。
Absorption cooling methods are usually operated at or near atmospheric pressure. An ideal refrigerant would be boiling at about 5-10 ° C and about 3
It is specified to allow absorption above 8 ° C.
The ideal absorbent should be a liquid with a relatively high boiling point. A suitable refrigerant-absorbent combination should exhibit a significant negative deviation in vapor pressure from the ideal solution. Commercial use is generally limited to two systems, one using water as the refrigerant with lithium bromide brine as the absorbent and the other using ammonia as the refrigerant with aqueous ammonia as the absorbent.

理論上、吸収サイクルの効率は、サイクルの蒸発器、吸
収器、再生器および凝縮器部分で達成される温度水準の
みに依存する。しかしながら、これらの部分用の許容可
能な操作温度は、システムの有効性能を限定するのに役
立つ相互依存を示す。例えば、吸収器内での冷媒の分圧
は、蒸発器内での操作温度を決定するであろう。同様
に、再生器内の冷媒の分圧は、凝縮器内での温度を決定
するであろう。蒸発器および凝縮器内での操作温度は、
吸収器および再生器で維持される温度および濃度によっ
て固定される。
Theoretically, the efficiency of the absorption cycle depends only on the temperature levels achieved in the evaporator, absorber, regenerator and condenser parts of the cycle. However, acceptable operating temperatures for these parts exhibit interdependencies that help limit the effective performance of the system. For example, the partial pressure of the refrigerant in the absorber will determine the operating temperature in the evaporator. Similarly, the partial pressure of the refrigerant in the regenerator will determine the temperature in the condenser. The operating temperature in the evaporator and condenser is
Fixed by the temperature and concentration maintained in the absorber and regenerator.

現存の冷媒−吸収剤系は、それらの物性により、または
実現される比較的低い熱効率により限定されている。例
えば、臭化リチウム−水系は、温度が余りに低く設定さ
れるならば塩相の結晶化を受けやすく;そして蒸発器部
分においては、サイクルでの最低温度で、この温度が0
℃程度に達するならば着氷が生ずることがある。アンモ
ニア−アンモニア水系は、それらの一般に低い成績係数
にも拘らず、しばしば使用される。これらの系は、操作
条件の選択においてより大きい融通性を有し、そして結
晶化および着氷の可能性を受けやすくはない。電気駆動
またはスチームタービン駆動機械的冷凍の代わりとして
の吸収冷凍の選択においては、選択は、一般に、別のも
のよりむしろ特定の形態のエネルギーの選択的使用を包
含する経済的考慮によって限定されている。
Existing refrigerant-absorbent systems are limited by their physical properties or by the relatively low thermal efficiencies achieved. For example, the lithium bromide-water system is susceptible to crystallization of the salt phase if the temperature is set too low; and in the evaporator section, at the lowest temperature in the cycle, this temperature is zero.
If it reaches around ℃, icing may occur. Ammonia-aqueous ammonia systems are often used despite their generally low coefficient of performance. These systems have greater flexibility in choosing operating conditions and are not susceptible to crystallization and ice accretion potential. In the choice of absorption refrigeration as an alternative to electric drive or steam turbine driven mechanical refrigeration, the choice is generally limited by economic considerations involving the selective use of a particular form of energy rather than another. .

適切な従来技術は、1957年までの文献の広範囲の検
討を与えるインスティテュート・オブ・ガス・テクノロ
ジー・リサーチ・ブレティンNo.14「吸収冷却法」を
包含する。冷媒−吸収組み合わせが、完全に論じられ、
かつ実用的および理論的考慮の点から評価される。この
ような組み合わせは、アンモニア−アンモニア水、水−
水性臭化リチウム、ジクロロメタン−ジメトキシテトラ
エチレングリコールを包含する。
Suitable prior art includes the Institute of Gas Technology Research Bulletin No. 14 "Absorption Cooling", which gives an extensive review of the literature until 1957. Refrigerant-absorption combinations are fully discussed,
And it is evaluated in terms of practical and theoretical considerations. Such combinations include ammonia-ammonia water, water-
Includes aqueous lithium bromide, dichloromethane-dimethoxytetraethylene glycol.

2つの論文、すなわち、W.R.ハインスワース「冷媒
および吸収剤」、パートI、RefrigEng.,
48,97−100(1944);パートII、ibi
48,201205(1944)においては、分野
の広範囲の検討が提示され、そしてそれは各成分におい
て望ましいと記載される性質に徴して発展を約束するも
のとしての系水−ジエチレントリアミンに沸点が合って
いる。また、ハンスワースは、R.S.テイラー,Re
frigEng.,17,135−143,149
(1929)に帰着し、標準沸点を上げる順序で二酸化
炭素からグリセリンまで若干66種の化合物を表示して
いる円形チャートを提示している。このリストは、水お
よびエチレングリコールの両方を包含する。冷媒−吸収
剤の組み合わせの付録表中、エチレングリコールは、し
ばしば吸収剤として表示され(例えば、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、n−プロピルアルコール−エチ
レンジアミン、n−アミルアミン、モルホリン、および
N−メチルモルホリンとともに)、そして冷媒としての
水との組み合わせで吸収剤として提案される若干27種
の化合物の1つである。
Two papers, W. R. Hynsworth "Refrigerants and Absorbents", Part I, Refrig . Eng . ,
48 , 97-100 (1944); Part II, ibi.
d , 48 , 201205 (1944), a comprehensive review of the field is presented, which is based on the properties described as desirable in each component, and the boiling point of the system water-diethylenetriamine as a promise of development. There is. In addition, Hansworth, R. S. Taylor, Re
frig . Eng . , 17, 135-143, 149
(1929) and presents a circular chart displaying some 66 compounds from carbon dioxide to glycerin in the order of increasing the normal boiling point. This list includes both water and ethylene glycol. In the appendix table of refrigerant-absorbent combinations, ethylene glycol is often designated as the absorbent (eg, with methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol-ethylenediamine, n-amylamine, morpholine, and N-methylmorpholine). , And one of the only 27 compounds proposed as an absorbent in combination with water as a refrigerant.

同時代の刊行物においてはR.S.テイラーは、「加熱
操作吸収ユニット)、ReftigEng49,1
88−193,207(1945)において吸収冷凍シ
ステムのデザインの進歩の詳細な検分を提示している。
水は、しばしば冷媒として記載されているが、冷媒とし
ての水との組み合わせでの吸収剤としてのエチレングリ
コールは、そこには記載されていない。
In publications of the same period R. S. Taylor, "Heating Operation Absorption Unit), Reftig . Eng . 49 , 1
88-193, 207 (1945) presents a detailed review of advances in absorption refrigeration system design.
Water is often mentioned as a refrigerant, but ethylene glycol as an absorbent in combination with water as a refrigerant is not mentioned there.

米国特許第1,734,278号明細書は、アンモニア
−水吸収系以上の改良として、特にカルシウム、バリウ
ムまたはリチウムの金属塩が溶解されている時に冷媒と
してメチルアミンを使用し、吸収剤としてグリセリンな
どのアルコールを使用することを開示している。米国特
許第1,914,222号明細書は、冷媒としてのメチ
ルアミンと併用される吸収剤としてのエチレングリコー
ル単独または水との混合物を開示している。水素は補助
ガスとして存在する。米国特許第1,953,329号
明細書は、蒸発帯で微量の吸収剤と混合することによっ
て冷媒の凍結を回避する手段を開示している。米国特許
第1,955,345号明細書は、アンモニア−水系の
場合の問題、例えばアンモニアとともに水の蒸発および
その結果として起る効率の損失を論じている。
U.S. Pat. No. 1,734,278 discloses an improvement over the ammonia-water absorption system, in which methylamine is used as the refrigerant and glycerin is used as the absorbent, especially when metal salts of calcium, barium or lithium are dissolved. The use of alcohols such as is disclosed. U.S. Pat. No. 1,914,222 discloses ethylene glycol alone or as a mixture with water as an absorbent in combination with methylamine as a refrigerant. Hydrogen is present as an auxiliary gas. U.S. Pat. No. 1,953,329 discloses means for avoiding freezing of the refrigerant by mixing it with a trace amount of absorbent in the evaporation zone. U.S. Pat. No. 1,955,345 discusses problems with ammonia-water systems, such as evaporation of water with ammonia and the resulting loss of efficiency.

米国特許第1,961,297号明細書は、大気圧より
も低い圧力で水−グリセリン混合物の場合に使用される
装置を開示している。米国特許第2,308,665号
明細書は、冷媒としての水または低沸点アルコール、吸
収剤としてのポリアミンまたはポリアミドを開示してお
り、そしてメチルアミン−エチレングリコール系を引用
している。米国特許第2,963,875号明細書は、
トリエチルアミン−水などの高温で混和性の液体を使用
する熱ポンプシステムを開示している。水およびグリコ
ールは、同様に高沸点液体の例とみなされる。
U.S. Pat. No. 1,961,297 discloses a device used for water-glycerin mixtures at pressures below atmospheric pressure. U.S. Pat. No. 2,308,665 discloses water or low boiling alcohols as refrigerants, polyamines or polyamides as absorbents, and cites the methylamine-ethylene glycol system. U.S. Pat. No. 2,963,875 describes
Disclosed is a heat pump system that uses a high temperature miscible liquid such as triethylamine-water. Water and glycols are also considered examples of high boiling liquids.

米国特許第3,296,814号明細書は、吸収剤とし
てリチウム塩溶液、典型的にはエチレングリコール−水
中の臭化リチウムを使用している。米国特許第3,38
8,557号明細書は、吸収剤としてエチレングリコー
ル−水中のヨウ化リチウムの溶液を請求している。米国
特許第3,524,815号明細書は、臭化リチウム、
ヨウ化リチウム、水およびエチレングリコールまたはグ
リセリンから吸収剤とともに冷媒として水を開示してい
る。米国特許第3,643,555号明細書は、特定割
合のリチウム塩を請求している。
U.S. Pat. No. 3,296,814 uses a lithium salt solution as absorbent, typically lithium bromide in ethylene glycol-water. U.S. Pat. No. 3,38
No. 8,557 claims a solution of lithium iodide in ethylene glycol-water as an absorbent. U.S. Pat. No. 3,524,815 describes lithium bromide,
Water is disclosed as a refrigerant together with an absorbent from lithium iodide, water and ethylene glycol or glycerin. U.S. Pat. No. 3,643,555 claims a specific proportion of lithium salt.

米国特許第4,127,010号明細書は、吸収剤液が
蒸発器への通過時に有効内部流との熱交換によって予熱
されて有効熱の利用を最大限にする熱ポンプ装置を開示
している。米国特許第4,193,268号明細書は、
内部差圧に応答して制御された蒸発速度を可能にする蒸
発装置を開示している。熱媒体は、微量のエチレングリ
コールを含有する水からなることができる。好ましい冷
媒は、各種のクロロフルオロメタンおよびアンモニアを
包含する。さもなければ吸収器に通過されるべき冷媒を
含有する予冷器への蒸発器ボトムスの注入の規定が、設
けられる。
U.S. Pat. No. 4,127,010 discloses a heat pump device which maximizes utilization of the available heat by preheating the absorbent liquid by heat exchange with the effective internal flow as it passes through the evaporator. There is. U.S. Pat. No. 4,193,268 describes
Disclosed is an evaporation device that allows a controlled evaporation rate in response to an internal differential pressure. The heat carrier can consist of water containing traces of ethylene glycol. Preferred refrigerants include various chlorofluoromethanes and ammonia. Provisions for the injection of evaporator bottoms into the precooler, which otherwise contains the refrigerant to be passed to the absorber, are provided.

現在の経済状況は、有効エネルギー源の更に効率良くか
つ更に完全な使用を要求する。更に効率良い吸収冷凍サ
イクル成分の真実の必要がある。その駆動力として廃熱
を利用できる冷凍システムに固有の経済性の同様の必要
がある。
Current economic conditions call for more efficient and more complete use of available energy sources. There is a real need for more efficient absorption refrigeration cycle components. There is a similar need for the economics inherent in refrigeration systems that can utilize waste heat as their driving force.

発明の開示 本発明のシステムは、相互に可溶性の、常態で液体の化
合物を吸収剤および冷媒成分の各々において使用する循
環吸収冷凍システムであって、 (a)第一の低い大気圧以下の圧力で操作する蒸発帯、 (b)第一の低い大気圧以上の圧力で操作する吸収帯、
および (c)第二のより高い大気圧以下の圧力で操作し、少な
くとも約2の理論段に等価の分離効率を有する分別帯 を具備し;液体化合物は少なくとも約50℃だけ異なる
標準沸点を有し;吸収剤成分は高沸点化合物約65〜約
95モル%からなり;そして冷媒成分は低沸点化合物約
93〜約99モル%からなることを特徴とする循環吸収
冷凍システムに関する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The system of the present invention is a circulating absorption refrigeration system that uses mutually soluble, normally liquid compounds in each of the absorbent and refrigerant components, comprising: (a) a first low subatmospheric pressure. An evaporation zone operating at (b) an absorption zone operating at a pressure above the first low atmospheric pressure,
And (c) operating at a second, subatmospheric pressure, with a fractionation zone having an equivalent separation efficiency of at least about 2 theoretical plates; the liquid compound has a normal boiling point that differs by at least about 50 ° C. A sorbent component comprising about 65 to about 95 mol% of high boiling point compounds; and a refrigerant component comprising about 93 to about 99 mol% of low boiling point compounds.

本発明は、追加的に、二重効果分別帯の包含に関し、各
効果は少なくとも2つの理論段を有し(前記サブパラグ
ラフ(c)のように)、そして第一効果の操作圧力は、
第一効果の塔頂留出物凝縮器で放出される凝縮の潜熱が
第二効果のボトムスを再沸騰するのに使用されるように
十分な程第二効果の操作圧力よりも高い。
The present invention additionally relates to the inclusion of dual effect fractionation zones, each effect having at least two theoretical plates (as in subparagraph (c) above), and the operating pressure of the first effect is
The latent heat of condensation released in the first-effect overhead distillate condenser is sufficiently higher than the second-effect operating pressure to be used to reboil the second-effect bottoms.

蒸発帯および吸収帯は、好ましくは約2〜約13mmHg絶
対圧で操作でき、それ故蒸発帯は、望ましくは約−12
℃〜約+15℃の範囲内の温度に維持され得る。分別帯
のリボイラー部分は、望ましくは、廃熱流、例えば低圧
スチームまたは温プロセス流で熱交換表面を通して加熱
される。
The vaporization and absorption zones are preferably operable at about 2 to about 13 mm Hg absolute pressure, therefore the vaporization zone is desirably about -12.
Temperatures in the range of 0 ° C to about + 15 ° C can be maintained. The reboiler portion of the fractionation zone is desirably heated through a heat exchange surface with a waste heat stream, such as low pressure steam or a warm process stream.

本発明で使用される低沸点化合物は、水、メタノール、
およびアセトンを包含する。好適な高沸点化合物は、エ
チレングリコール、プロピレングリコール、エタノール
アミン、ジエチレングリコール、ブチロラクトン、およ
びジメチルホルムアミドを包含する。
The low boiling point compound used in the present invention is water, methanol,
And acetone. Suitable high boiling compounds include ethylene glycol, propylene glycol, ethanolamine, diethylene glycol, butyrolactone, and dimethylformamide.

本発明は、追加的に、冷凍法に関し、そして前に略述し
たシステムをアンモニア−アンモニア水冷凍法との連続
的操作で使用する修正法に関する。
The invention additionally relates to a refrigeration process and to a modified process using the system outlined above in continuous operation with an ammonia-ammonia water refrigeration process.

本発明の更に他の特徴および利点は、限定せずに本発明
の方法およびシステムの操作形態特性を図示する添付図
面と一緒にとられる好ましい態様の以下の説明から明ら
かであろう。
Still other features and advantages of the present invention will be apparent from the following description of preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings which illustrate, without limitation, the operating mode characteristics of the methods and systems of the present invention.

図面の簡単な説明 第1図は、1つの分別効果を使用する本発明の変形で使
用する装置および配管の単純化略図を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 shows a simplified schematic of the equipment and tubing used in a variant of the invention which uses one sorting effect.

第2図は2つの分別効果を使用する同様の図を示す。FIG. 2 shows a similar diagram using two fractionation effects.

発明を実施するための最良の形態 第1図は、本発明の方法またはシステムの一変形を図示
する単純化フローシートを概略的に示す。容器1内には
蒸発帯2および吸収帯3が含まれる。第二主要容器4
は、分別帯からなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION FIG. 1 schematically illustrates a simplified flow sheet illustrating one variation of the method or system of the present invention. The container 1 contains an evaporation zone 2 and an absorption zone 3. Second main container 4
Consists of a segregation zone.

冷却された液体冷媒成分は、蒸発帯2からライン21,
22および23を通して熱交換器6に流れ、そこでライ
ン75および76を通過する外部流体は、間接的に冷却
される。このように数度だけ加温される液体冷媒成分
は、ライン24および25を通して蒸発帯2の上部に返
送され、そこで流れの一部分は、蒸発帯2の平衡温度お
よび圧力でフラッシュ蒸発される。このプロセスで分離
された蒸気は、その後、吸収帯3に流入されて、この中
に存在する吸収剤成分と混合される。
The cooled liquid refrigerant component is transferred from the evaporation zone 2 to the line 21,
The external fluid flowing through 22 and 23 to the heat exchanger 6 where it passes through lines 75 and 76 is indirectly cooled. The liquid refrigerant component thus warmed by a few degrees is returned to the upper part of the evaporation zone 2 through lines 24 and 25, where a part of the stream is flash evaporated at the equilibrium temperature and pressure of the evaporation zone 2. The vapor separated in this process then flows into the absorption zone 3 where it is mixed with the absorbent components present therein.

吸収帯3内の冷媒成分に富んだ吸収剤成分は、ライン3
9、ポンプP−1、およびライン39aを通過され、そ
してライン57、熱交換器8、およびライン58,5
5,56、絞り弁V−1、およびライン56a通過後、
一部分吸収帯3に再循環される。残りの部分は、ライン
40、熱交換器10、およびライン41,42および4
3を通して分別帯4に向けられる。精留塔ボトムスの一
部分は、ライン33,34,35、熱交換器8、および
36および37を通過させることによって再沸騰され、
再沸騰は、ライン70を通して入りかつライン71を通
して凝縮物として出る廃スチームで交換器7において間
接的に行なわれる。廃スチームの代わりに、ライン70
を通して入りかつライン71を通してより低い温度で去
る如何なる温流も使用できる。冷媒成分の一部分は、ラ
イン21,22,26,27、ポンプP−2、ライン2
7aおよび28、熱交換器11、およびライン29,3
0,31、および32を通して還流として分別帯4の上
部に向けられる。
The absorbent component rich in the refrigerant component in the absorption zone 3 is the line 3
9, pump P-1, and line 39a, and line 57, heat exchanger 8, and lines 58,5.
5, 56, the throttle valve V-1, and after passing through the line 56a,
It is partially recycled to the absorption band 3. The remaining portion is line 40, heat exchanger 10, and lines 41, 42 and 4
It is directed to the sorting zone 4 through 3. A portion of the rectification tower bottoms is reboiled by passing through lines 33, 34, 35, heat exchangers 8 and 36 and 37,
The reboil is performed indirectly in exchanger 7 with the waste steam entering through line 70 and exiting as condensate through line 71. Instead of waste steam, line 70
Any warm stream entering through and leaving at a lower temperature through line 71 can be used. A part of the refrigerant component is lines 21, 22, 26, 27, pump P-2, line 2
7a and 28, heat exchanger 11, and lines 29, 3
It is directed to the top of the fractionation zone 4 as reflux through 0, 31, and 32.

吸収剤成分からなる分別帯4からのボトムスは、順次ラ
イン50,51および52、熱交換器10、およびライ
ン53,54,55,56、弁V−1、およびライン5
6aを通過させることによって吸収帯3に返送される。
The bottoms from the separation zone 4 consisting of the absorbent component are sequentially lines 50, 51 and 52, the heat exchanger 10, and lines 53, 54, 55, 56, valve V-1, and line 5.
It is returned to the absorption band 3 by passing 6a.

冷媒成分からなる分別帯4からのオーバーヘッドは、順
次ライン44,45、および46、熱交換器9、ライン
47および48、熱交換器11、ライン49、絞り弁V
−2、およびライン49aを通過させることによって蒸
発帯2に返送される。冷却は、ライン61、交換器8、
ライン62、交換器9、および流出液ライン63を通過
する源60からの水流での間接冷却によって熱交換器8
および9において行なわれる。
The overhead from the separation zone 4 composed of the refrigerant component is sequentially supplied to the lines 44, 45 and 46, the heat exchanger 9, the lines 47 and 48, the heat exchanger 11, the line 49 and the throttle valve V.
-2, and is returned to the evaporation zone 2 by passing through the line 49a. Cooling is performed by line 61, exchanger 8,
Heat exchanger 8 by indirect cooling with water flow from source 60 through line 62, exchanger 9 and effluent line 63.
And 9 are performed.

必要ならば、装置の各種の部材の相対位置により、そし
て装置およびラインを通しての流れの通過に必要な駆動
力により、ポンプ(図示せず)がライン34および51
において使用され得る。
If desired, the pump (not shown) may cause lines 34 and 51 to move due to the relative positions of the various components of the device and due to the driving force required to pass flow through the device and lines.
Can be used in.

第2図は、2つの分別効果、または段階を使用する本発
明の方法またはシステムの変形を図示する単純化フロー
シートを概略的に示す。容器101内には蒸発帯102
および吸収帯103が含まれる。他の主要容器は、第一
分別効果104および第二分別効果105を包含する。
FIG. 2 schematically illustrates a simplified flowsheet illustrating a variation of the method or system of the present invention that uses two fractionation effects, or steps. The evaporation zone 102 is in the container 101.
And an absorption band 103. Another primary container contains a first fractionation effect 104 and a second fractionation effect 105.

冷却された液体冷媒成分は、蒸発帯102からライン1
21,122および123を通して熱交換器106、ラ
イン123aおよび熱交換器106aに流れ、そこでラ
イン175および176、またはライン175aおよび
176aを通過する外部流体は、間接的に冷却される。
冷媒成分は、追加的にライン124および125を通過
して蒸発帯102の上部に返送して容器101内を上が
る蒸気と混合し、その後吸収帯103に流入されて、そ
の中に存在する吸収剤成分と混合する。
The cooled liquid refrigerant component is transferred from the evaporation zone 102 to line 1
External fluids flowing through 21, 122 and 123 to heat exchanger 106, line 123a and heat exchanger 106a, where they pass through lines 175 and 176, or lines 175a and 176a, are indirectly cooled.
The refrigerant component additionally passes through lines 124 and 125 back to the top of the evaporation zone 102 to mix with the vapor rising in the vessel 101 and then into the absorption zone 103 where the absorbent present therein. Mix with the ingredients.

吸収帯103内の冷媒成分に富んだ吸収剤成分は、ライ
ン139、ポンプP−101、およびライン139aを
通過され、そしてライン157、熱交換器108、およ
びライン158,155,156、絞り弁V−101、
およびライン156a通過後、吸収帯103に一部分再
循環される。残りの部分は、ライン140、熱交換器1
10、およびライン141,142、および143、熱
交換器113、およびライン143aを通して分別帯1
04に向けられる。分別帯4からの精留塔ボトムスの一
部分は、ライン133,134,135、熱交換器10
7、およびライン136および137を通過させること
によって再沸騰され、再沸騰は、ライン170を通して
入りかつライン171を通して凝縮物として出る廃スチ
ーム、或いはライン170におけるよりも低い温度でラ
イン171を通して出る温プロセス流で交換器107に
おいて間接的に行なわれる。冷媒成分の一部分は、ライ
ン121,122,126,127、ポンプP−10
2、ライン127aおよび128、熱交換器111、お
よびライン129,130,131、および132を通
して還流として分別帯104の上部に向けられる。
The refrigerant-rich absorbent component in absorption zone 103 is passed through line 139, pump P-101, and line 139a, and line 157, heat exchanger 108, and lines 158, 155, 156, throttle valve V. -101,
And after passing through the line 156a, it is partially recycled to the absorption band 103. The rest is line 140, heat exchanger 1
10 and the lines 141, 142, and 143, the heat exchanger 113, and the line 143a through the separation zone 1
Turned to 04. A part of the rectification tower bottoms from the separation zone 4 is connected to the lines 133, 134, 135 and the heat exchanger 10.
7, and re-boiling by passing through lines 136 and 137, the re-boiling entering waste steam through line 170 and exiting as condensate through line 171 or a warm process exiting through line 171 at a lower temperature than in line 170. Flow is performed indirectly in exchanger 107. A part of the refrigerant component is the lines 121, 122, 126, 127 and the pump P-10.
2, through lines 127a and 128, heat exchanger 111, and lines 129, 130, 131, and 132 as reflux to the top of fractionation zone 104.

分別帯104からのボトムスは、順次ライン150,1
51、および152、熱交換器113、およびライン1
91および191aを通過させることによって第二分別
帯105に向けられる。
Bottoms from the separation zone 104 are sequentially line 150,1
51 and 152, heat exchanger 113, and line 1
It is directed to the second sorting zone 105 by passing through 91 and 191a.

分別帯105からの精留塔ボトムスの一部分は、ライン
195,196,197、熱交換器112、およびライ
ン198および198aを通過させることによって再沸
騰され、再沸騰はライン138および138aを通して
交換器112に入りかつライン138b,144および
145を通して出る第一精留塔104からのオーバーヘ
ッド蒸気で交換器112において間接的に行なわれる。
A portion of the fractionator bottoms from fractionation zone 105 is reboiled by passing lines 195, 196, 197, heat exchanger 112, and lines 198 and 198a, which reboil through lines 138 and 138a. The overhead vapor from the first rectification column 104 entering and exiting through lines 138b, 144 and 145 is done indirectly in exchanger 112.

吸収剤成分からなる分別帯105からのボトムスは、順
次ライン192,193,194、熱交換器110、お
よびライン153,154,155,156、絞り弁V
−101、およびライン156aを通過させることによ
って吸収帯103に返送される。
Bottoms from the separation zone 105 composed of an absorbent component are sequentially line 192, 193, 194, heat exchanger 110, and lines 153, 154, 155, 156, throttle valve V.
It is returned to absorption band 103 by passing through -101 and line 156a.

分別帯105からのオーバーヘッド蒸気流は、ライン1
81を通して出、ライン145を通して交換器112か
らの液体流と合同し、そして冷媒成分からなる合流は、
順次ライ145a,146、熱交換器109、ライン1
47,182,183、熱交換器114、ライン14
8,148a、熱交換器111、ライン149、絞り弁
V−102、およびライン149aを通過させることに
よって蒸発帯103に返送される。
Overhead vapor flow from fractionation zone 105 is line 1
81, through line 145, conjoining with the liquid stream from exchanger 112, and the confluence of refrigerant components
Sequential lie 145a, 146, heat exchanger 109, line 1
47,182,183, heat exchanger 114, line 14
8, 148a, the heat exchanger 111, the line 149, the throttle valve V-102, and the line 149a to be returned to the evaporation zone 103.

冷却は、ライン161、交換器108、ライン162お
よび162a、交換器109、および水流出液ライン1
63を通過する水源160からの水流での間接冷却によ
って熱交換器108および109において行なわれる。
水流の一部分は、ライン164および165、交換器1
14、およびライン166および167を通してそらさ
れ、最後にライン162において主流と合同し、そして
ライン162aを通して流れ続ける。
Cooling is provided by line 161, exchanger 108, lines 162 and 162a, exchanger 109, and water effluent line 1
Performed in heat exchangers 108 and 109 by indirect cooling with a water stream from a water source 160 passing through 63.
A portion of the water flow is in lines 164 and 165, exchanger 1
14, and through lines 166 and 167, finally confluent with mainstream in line 162, and continue to flow through line 162a.

第1図におけるように、必要ならば操作条件および装備
品の相対位置によって、ポンプは、ライン134,15
1,193および196のいずれかまたはすべてにおい
て使用され得る。
As in FIG. 1, depending on the operating conditions and the relative position of the equipment, if necessary, the pump may be operated in lines 134,15.
1, 193 and 196 can be used in all or all.

本発明は、低品位熱によって駆動されかつ大気圧よりも
実質上低い圧力で操作される循環吸収冷凍システム、お
よび前記システムを使用する冷凍法に関する。約−10
℃程度の低い温度への冷却が、実現でき、一方約−5℃
の温度は容易に達成される。広い表現で、本発明は、相
互に可溶性の、常態で液体の化合物を吸収剤および冷媒
成分の各々において使用する循環吸収冷凍システムであ
って、 (a)第一の低い大気圧以下の圧力で操作する蒸発帯 (b)第一の低い大気圧以下の圧力で操作する吸収帯、
および (c)第二のより高い大気圧以下の圧力で操作し、少な
くとも約2の理論段に等価の分離効率を有する分別帯 を具備し;液体化合物は少なくとも約50℃だけ異なる
標準沸点を有し;吸収剤成分は高沸点化合物約65〜約
95モル%からなり;そして冷媒成分は低沸点化合物約
93〜約99モル%からなる循環吸収冷凍システムに関
する。ここで、理論段(theoretical plate)とは、一
般に蒸留システムにおいて使用される用語であり、段塔
の所要段数や充填塔の高さを計算するにあたって、便宜
上用いられる仮想的な段をいう。理論段ではその段から
下降する液の組成に平衡な組成を有する蒸気が発生する
と仮定される。段塔の実際の段数を求めるには、まず必
要な理論段の数を求め、それを塔効率で割ることで得ら
れる。
The present invention relates to a circulating absorption refrigeration system driven by low grade heat and operated at a pressure substantially below atmospheric pressure, and a refrigeration process using said system. About -10
Cooling to temperatures as low as ℃ can be realized, while about -5 ℃
The temperature of is easily reached. Broadly speaking, the present invention is a circulating absorption refrigeration system that uses mutually soluble, normally liquid compounds in each of the absorbent and refrigerant components, comprising: (a) a first lower subatmospheric pressure. Evaporation zone operated (b) absorption zone operated at a pressure below the first low atmospheric pressure,
And (c) operating at a second, subatmospheric pressure, with a fractionation zone having an equivalent separation efficiency of at least about 2 theoretical plates; the liquid compound has a normal boiling point that differs by at least about 50 ° C. A sorbent component comprising about 65 to about 95 mole% of high boiling point compound; and a refrigerant component comprising about 93 to about 99 mole% of low boiling point compound. Here, the theoretical plate (theoretical plate) is a term generally used in a distillation system, and refers to a virtual plate used for convenience in calculating the required number of plate columns and the height of a packed column. The theoretical stage is assumed to produce vapor with a composition that is in equilibrium with the composition of the liquid descending from that stage. To find the actual number of plate columns, first find the number of theoretical plates required and divide by the column efficiency.

本発明は、吸収冷凍をエネルギー保存用の道具として使
用することを可能にし、それによって廃熱が利用可能な
冷凍に変換される。追加的に、エネルギーコストの現在
の著しい増大は、本発明のシステムおよび方法を石油の
処理および石油化学製品の製造への組み込みに特に魅力
的にさせる。
The invention makes it possible to use absorption refrigeration as a tool for energy storage, whereby waste heat is converted into usable refrigeration. Additionally, the current significant increase in energy costs makes the systems and methods of the present invention particularly attractive for petroleum processing and incorporation into petrochemical manufacturing.

本発明のシステムにおいては、蒸発帯および吸収帯は、
一般に、約2〜約13mmHg絶対圧の範囲内、好ましくは
約3〜約9mmHg絶対圧の範囲内の低い大気圧以下の圧力
に維持される。これらの帯と一致して、分別帯は、一般
に約30〜約150mmHg絶対圧の範囲内、好ましくは約
30〜約100mmHg絶対圧の範囲内のより高い大気圧以
下の圧力に維持される。
In the system of the present invention, the evaporation and absorption zones are
Generally, low subatmospheric pressures within the range of about 2 to about 13 mmHg absolute pressure, and preferably within the range of about 3 to about 9 mmHg absolute pressure are maintained. Consistent with these zones, the fractionation zone is maintained at a higher subatmospheric pressure, generally within the range of about 30 to about 150 mmHg absolute pressure, and preferably within the range of about 30 to about 100 mmHg absolute pressure.

システムに対するこのような圧力拘束を使用して、約−
12℃〜約+15℃の範囲内、好ましくは約−5℃〜約
+10℃の吸収帯内の温度維持(フラッシュ冷凍水準)
を可能にする吸収剤および冷媒成分組成が、達成され得
る。吸収帯内の対応温度は、一般に約20〜約60℃の
範囲内、好ましくは約30℃〜約40℃に維持される。
所望の吸収剤および冷媒成分組成を与えるために、分別
帯リボイラー部分は、外部熱源との間接熱交換によって
約65〜約110℃の範囲内、好ましくは約75〜約9
5℃の温度に維持される。
Using such a pressure constraint on the system, about −
Maintaining temperature within the absorption band of 12 ° C to about + 15 ° C, preferably about -5 ° C to about + 10 ° C (flash refrigeration level)
An absorbent and refrigerant component composition that allows for can be achieved. The corresponding temperature in the absorption band is generally maintained in the range of about 20 to about 60 ° C, preferably about 30 ° C to about 40 ° C.
To provide the desired absorbent and refrigerant component composition, the fractionated zone reboiler portion is in the range of about 65 to about 110 ° C, preferably about 75 to about 9 by indirect heat exchange with an external heat source.
Maintained at a temperature of 5 ° C.

高純度は、本発明における吸収剤および冷媒成分に必須
ではないので、分別帯は高度に効率的である必要はな
く、約3または4の理論段の分離効率で十分である。若
干の還流が、蒸発帯から取られるバージ流で精留塔の上
部において与えられる。
Since high purity is not essential for the absorbent and refrigerant components in the present invention, the fractionation zone need not be highly efficient, a separation efficiency of about 3 or 4 theoretical plates is sufficient. Some reflux is provided at the top of the rectification column with a barge stream taken from the evaporation zone.

所望の場合には、改善された粒度の有効性が、第二分別
帯の組み込みによって達成され得る。このことが行なわ
れる時には、富んだ吸収剤成分が、より高い圧力、通常
約250〜約760mmHg絶対圧の範囲内、好ましくは約
300〜約650mmHg絶対圧で操作する第一精留塔に向
けられる。第一精留塔からのボトムスは、そのリボイラ
ーデューティーが第一精留塔からのオーバーヘッド蒸気
との熱交換によって与えられる以外は実質上前記のよう
に操作する第二精留塔に送給される。前のように、第一
精留塔は、外部熱源との間接熱交換によって一般に約1
10〜約150℃の範囲内、好ましくは約120〜約1
40℃の温度に今や維持されたリボイラーシステムから
熱を得る。2つで十分であるであろうが、所望ならば、
なお更に他の分別効果が、使用され得る。
If desired, improved particle size effectiveness may be achieved by the incorporation of a second fractionation zone. When this is done, the rich absorbent component is directed to a first rectification column operating at a higher pressure, usually in the range of about 250 to about 760 mm Hg absolute, preferably about 300 to about 650 mm Hg absolute. . Bottoms from the first rectification column are fed to a second rectification column operating substantially as described above except that its reboiler duty is provided by heat exchange with overhead vapor from the first rectification column. . As before, the first rectification column typically has about 1 unit due to indirect heat exchange with an external heat source.
Within the range of 10 to about 150 ° C., preferably about 120 to about 1.
Heat is obtained from the reboiler system, which is now maintained at a temperature of 40 ° C. Two would be sufficient, but if desired,
Still other sorting effects may be used.

1または2の効果精留塔配置においては、蒸発帯で達成
される温度水準は、冷却液体冷媒成分との間接熱交換に
よって外部流を好ましくは約−8℃〜約+20℃の範囲
内、最も好ましくは約−3℃−約+15℃の温度に冷凍
させる。実際には、このような外部流は、アンモニア、
ブライン、石油化学または石油プロセス流などを包含で
きる。
Effect 1 or 2 In the rectification column arrangement, the temperature level achieved in the evaporation zone is such that the indirect heat exchange with the cooling liquid refrigerant component allows the external flow to be in the range of about -8 ° C to about + 20 ° C, It is preferably frozen to a temperature of about -3 ° C-about + 15 ° C. In practice, such an external stream is ammonia,
It may include brine, petrochemical or petroleum process streams and the like.

限定数の常態で液体の化合物は、一般に、本発明のシス
テムおよび方向で使用するのに好適である。すべては、
安定であり、腐食性ではなく、かつ互いに完全に混和性
でなければならない。本発明の冷凍サイクルの好適な操
作のためには、選択される対の低沸点化合物および高沸
点化合物の標準沸点は、少なくとも約50℃だけ異なる
べきである。アセトン、メタノール、またはこれらのい
ずれかの混合物が使用され得るが、低沸点化合物は、好
ましくは水である。1,3−プロピレングリコール、
1,2−プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、モノエタ
ノールアミンなどの化合物またはこれらのいずれかの混
合物も使用できるが、高沸点化合物は、好ましくはエチ
レングリコールである。水−エチレングリコール系に加
えて、他の有望な系は、アセトン−ブチロラクトン、メ
タノール−1,2−プロピレングリコール、およびメタ
ノール−1,3−プロピレングリコールを包含する。
A limited number of normally liquid compounds are generally suitable for use in the systems and orientations of the present invention. All are
It must be stable, not corrosive, and fully miscible with each other. For the preferred operation of the refrigeration cycle of the present invention, the normal boiling points of the selected low boiling and high boiling compounds should differ by at least about 50 ° C. The low boiling point compound is preferably water, although acetone, methanol, or a mixture of any of these can be used. 1,3-propylene glycol,
The high boiling point compound is preferably ethylene glycol, although compounds such as 1,2-propylene glycol, diethylene glycol, butyrolactone, dimethylformamide, monoethanolamine and the like or mixtures thereof can be used. In addition to the water-ethylene glycol system, other promising systems include acetone-butyrolactone, methanol-1,2-propylene glycol, and methanol-1,3-propylene glycol.

この冷凍システムの魅力的実用性は、一部分、所定の吸
収剤および冷媒成分のいずれも実質上純水な化合物から
なることを必要とせず、このように分別要件を限定しか
つ従来効率良くかつ経済的な利用に有効な手段の識別な
しに推測のみを引き起している化合物組み合わせの選択
を可能にさせるという発見に由来する。本発明によれ
ば、冷媒成分が、低沸点化合物約93〜約99モル%、
好ましくは約96モル%からなることのみを必要とす
る。同様に、吸収剤成分が、高沸点化合物約65〜約9
5モル%、好ましくは約75〜約90モル%からなるこ
とのみを必要とする。
The attractive practicality of this refrigeration system does not, in part, require that both the given absorbent and refrigerant components consist of compounds that are substantially pure water, thus limiting fractionation requirements and traditionally efficient and economical. It stems from the discovery that it allows the selection of compound combinations that are only speculative without the identification of effective means for successful utilization. According to the present invention, the refrigerant component comprises about 93 to about 99 mol% of the low boiling point compound,
Preferably, it need only consist of about 96 mol%. Similarly, the absorbent component may comprise about 65 to about 9 high boiling compounds.
It need only consist of 5 mol%, preferably about 75 to about 90 mol%.

再沸騰用に廃熱を使用することに加えて、常温の冷却水
は、分別帯からのオーバーヘッド蒸気から、または再循
環吸収剤成分から熱を除去するのにも使用される(それ
ぞれ第1図に記載のような熱交換器9および8参照)。
In addition to using waste heat for reboil, ambient temperature cooling water is also used to remove heat from overhead vapors from the fractionation zone or from the recirculating absorbent component (Figure 1, respectively). Heat exchangers 9 and 8 as described in 1).

吸収サイクルの熱効率、もしくは成績係数(C.O.
P.)は、冷却効果対このような効果を保証するために
入力されるエネルギーの比率と定義される。換言すれ
ば、C.O.P.は、蒸発器による冷凍対発生器または
精留塔に入力されるエネルギーの比率である。
Thermal efficiency of absorption cycle, or coefficient of performance (C.O.
P. ) Is defined as the ratio of the cooling effect to the energy input to ensure such effect. In other words, C.I. O. P. Is the ratio of the refrigeration by the evaporator to the energy input to the generator or rectification column.

本発明の1つの好ましい態様においては、エチレングリ
コールと水との組み合わせが使用される。この態様の意
図される実施においては、水約98モル%およびエチレ
ングリコール約2モル%を含有する冷媒成分は、蒸発帯
において約3mmHg絶対圧でフラッシュされて約−5℃の
フラッシュ冷凍水準を生ずる。蒸発帯ボトムスにおける
この温度水準において、外部流は、間接熱交換によって
約−3℃の温度に冷却され得る。ボトムス中の水の可能
な凍結は、エチレングリコールの存在によって好都合に
回避される。フラッシュされた蒸気、主として水は、吸
収帯に流入され、そして同一の圧力で水約15モル%お
よびエチレングリコール約85モル%を含有する吸収剤
成分に吸収される。水に富んだ吸収剤成分の温度は、約
35℃である。富んだ吸収剤成分の一部分は、吸収熱を
約32℃の冷却水に取り除いた後に吸収帯に再循環され
る。
In one preferred embodiment of the invention a combination of ethylene glycol and water is used. In the contemplated practice of this embodiment, a refrigerant component containing about 98 mol% water and about 2 mol% ethylene glycol is flashed in the evaporation zone at about 3 mm Hg absolute pressure to produce a flash refrigeration level of about -5 ° C. . At this temperature level in the evaporation zone bottoms, the external stream can be cooled to a temperature of about -3 ° C by indirect heat exchange. The possible freezing of water in the bottoms is advantageously avoided by the presence of ethylene glycol. The flashed vapor, primarily water, is admitted to the absorption zone and is absorbed at the same pressure by an absorbent component containing about 15 mol% water and about 85 mol% ethylene glycol. The temperature of the water-rich absorbent component is about 35 ° C. A portion of the rich absorbent component is recycled to the absorption zone after removing the heat of absorption to cooling water at about 32 ° C.

水に富んだ吸収剤成分の大部分は、1つの理論ストリッ
ピング段および2つの理論精留段からなる分別帯におい
て約52mmHgの圧力および約81℃のリボイラー温度で
再濃縮され、水約98モル%とエチレングリコール約2
モル%とからなる冷媒成分は、塔頂留出物として回収さ
れ、そして蒸発帯に返送される。分別帯への還流は、蒸
発帯ボトムスからのスリップ流を精留塔の上部に向ける
ことによって与えられる。オーバーヘッドの凝縮熱は、
約34℃の冷却水に取り除かれる。リボイラーへの熱
は、約110℃で入手できる低圧スチームとの熱交換に
よって与えられる。エチレングリコール約85モル%と
水約15モル%とからなる精留塔ボトムスもしくは吸収
剤成分は、吸収帯からの水に富んだ流出液との熱交換後
に吸収帯に返送される。
The majority of the water-rich absorbent component was reconcentrated in a fractionation zone consisting of one theoretical stripping stage and two theoretical rectification stages at a pressure of about 52 mmHg and a reboiler temperature of about 81 ° C to give about 98 moles of water. % And ethylene glycol about 2
The refrigerant component consisting of mol% is recovered as overhead distillate and returned to the evaporation zone. Reflux to the fractionation zone is provided by directing the slip stream from the evaporation zone bottoms to the top of the rectification column. The heat of condensation of overhead is
It is removed by cooling water at about 34 ° C. The heat to the reboiler is provided by heat exchange with low pressure steam available at about 110 ° C. A rectification column bottoms or absorbent component consisting of about 85 mol% ethylene glycol and about 15 mol% water is returned to the absorption zone after heat exchange with the water-rich effluent from the absorption zone.

第二の好ましい態様においては、第二分別段階または効
果が付加され、1つの段階は前記条件で操作する。この
態様においては、付加精留塔は、約440mmHgのより高
い圧力で操作され、そしてオーバーヘッド蒸気は、第一
精留塔を再沸騰することによって冷却される。第二精留
塔からのボトムスは、約131℃の温度である。リボイ
ラーデューティーは、約135℃で入手できる高品質廃
スチームによって与えられる。2つの分別帯からのオー
バーヘッド蒸気は、合流されて蒸留帯に返送される。
In a second preferred embodiment, a second fractionation step or effect is added, one step operating at the above conditions. In this embodiment, the additional rectification column is operated at a higher pressure of about 440 mm Hg and the overhead vapor is cooled by reboiling the first rectification column. Bottoms from the second rectification column are at a temperature of about 131 ° C. The reboiler duty is provided by high quality waste steam available at about 135 ° C. The overhead vapors from the two fractionation zones are combined and returned to the distillation zone.

この第二の好ましい態様においては、精留塔の一方のみ
が外部熱源、例えば低圧スチームで再沸騰され、それ故
再生熱量は、少なくとも約40%だけ減少される。
In this second preferred embodiment, only one of the rectification columns is reboiled with an external heat source, such as low pressure steam, and therefore the heat of regeneration is reduced by at least about 40%.

実質上前記のように行なわれる操作用のプロセス計算
は、後述のように極めて高い成績係数を示す。
The process calculations for operations performed substantially as described above exhibit extremely high coefficient of performance, as described below.

二重効果操作の驚異的利点は、約3.5〜4.0気圧で
背圧スチームタービンに由来するかこのような圧力で全
凝縮スチームタービンから抽出される低圧スチームを使
用して再生が許容可能であることである。このような再
生においては、C.O.P.1.47は、非常に高いの
で、タービンシステムにおいて(約0.10〜0.15
気圧)再生スチームを全くは凝縮しないことによって喪
失される機械的エネルギーは、機械的冷凍ユニットを使
用した時に−4℃で1,000,000BTU/hrの冷凍負
荷を与えるのに必要であろう機械的エネルギーの半分未
満である。
The astonishing advantage of the dual effect operation is that regeneration is acceptable using low pressure steam derived from the back pressure steam turbine at about 3.5-4.0 atmospheres or extracted from a fully condensing steam turbine at such pressure. It is possible. In such reproduction, C.I. O. P. 1.47 is so high that in turbine systems (about 0.10 to 0.15
(Atmospheric pressure) The mechanical energy lost by not condensing any of the regenerated steam would be the machine that would be needed to provide a refrigeration load of 1,000,000 BTU / hr at -4 ° C when using a mechanical refrigeration unit. Less than half the target energy.

広く使用される吸収冷却サイクルは、冷媒としてのアン
モニアおよび吸収剤としてのアンモニア水からなり、時
々水素ガスが第三相として存在する。工業エアコンディ
ショニングにおけるような有効な用途のためには、水
は、発生器または精留塔帯からオーバーヘッド蒸気とし
て回収される冷媒成分から除去されなければならない。
典型的アンモニアサイクルにおいて、アンモニアは、約
140℃および約175p.s.i.aにおいて溶液から沸騰
される。アンモニアは、約35℃で凝縮され、そして約
760mmHg絶対圧に絞った後に蒸発帯に移される。これ
らの条件下で達成されるフラッシュ蒸発温度は、約−3
3℃である。蒸気の吸収後、今や約35℃の吸収剤溶液
は、精留塔にポンプで戻され、そして再循環される。熱
は、冷却水との間接熱交換によって分別帯凝縮器および
吸収帯流出液の両方から除去される。典型的ユニットに
おいては、成績係数(C.O.P.)は、約0.1〜約
0.3の範囲内である。
The widely used absorption cooling cycle consists of ammonia as a refrigerant and aqueous ammonia as an absorbent, with hydrogen gas sometimes present as a third phase. For effective applications such as in industrial air conditioning, water must be removed from the refrigerant components recovered as overhead vapors from the generator or rectification tower zone.
In a typical ammonia cycle, ammonia is boiled from solution at about 140 ° C. and about 175 p.sia. Ammonia is condensed at about 35 ° C. and squeezed to about 760 mm Hg absolute pressure before being transferred to the evaporation zone. The flash evaporation temperature achieved under these conditions is about -3.
It is 3 ° C. After absorbing the vapor, the absorbent solution, now about 35 ° C., is pumped back to the rectification column and recycled. Heat is removed from both the fractionation zone condenser and the absorption zone effluent by indirect heat exchange with cooling water. In a typical unit, the coefficient of performance (COP) is in the range of about 0.1 to about 0.3.

本発明の混成法は、新規法の冷却冷媒成分を使用して熱
をアンモニアプロセス分別帯オーバーヘッドおよび吸収
帯流出液から引き出すことによって前に詳述の新規法を
アンモニア−アンモニア水法と有効に組み合わせる。こ
のことは、冷媒成分(アンモニア)の凝縮熱および吸収
剤成分(アンモニア水)中での溶解熱を有効に除去す
る。例えば、アンモニア−アンモニア水を使用する方法
に適用されるような第1図を参照すると、冷却源60で
供給される冷却剤は、例えば、冷却水流よりもむしろエ
チレングリコール−水法からの冷凍帯ボトムスである。
このように、冷却剤温度は、例えば約35℃から約5℃
に下げることができる。
The hybrid process of the present invention effectively combines the novel process detailed above with the ammonia-ammonia water process by drawing heat from the ammonia process fractionation zone overhead and absorption zone effluent using the novel process cooling refrigerant component. . This effectively removes the heat of condensation of the refrigerant component (ammonia) and the heat of solution in the absorbent component (ammonia water). For example, referring to FIG. 1 as applied to a process that uses ammonia-ammonia water, the coolant supplied by the cooling source 60 may be, for example, a refrigeration zone from the ethylene glycol-water process rather than a cooling water stream. Bottoms.
Thus, the coolant temperature may be, for example, about 35 ° C to about 5 ° C.
Can be lowered to

この熱交換温度低下は、より低い分別帯または発生器、
温度よび圧力を可能にする。このことは、必要とされる
リボイラーデューティーを限定する傾向がある。改良冷
凍デューティー、並びに冷凍品質と結合される時に、大
幅に増大された成績係数が実現される。
This heat exchange temperature drop is due to the lower sorting zone or generator,
Allows temperature and pressure. This tends to limit the reboiler duty required. When combined with improved refrigeration duty, as well as refrigeration quality, a significantly increased coefficient of performance is achieved.

熱を本発明の混成法によってアンモニア−水系から引き
出すためのプロセス計算は、通常のアンモニア、アンモ
ニア水法で実現される成績係数に比較して成績係数の著
しい改良を示す。このことは、2つの低い冷凍水準の場
合の例AおよびBで示される。
The process calculations for extracting heat from the ammonia-water system by the hybrid method of the present invention show a significant improvement in the coefficient of performance compared to that achieved with the conventional ammonia, ammonia water method. This is shown in Examples A and B for two low refrigeration levels.

本発明の実施の議論および例は、外部熱源としての低圧
廃スチームの使用および吸収熱および凝縮熱の除去用周
囲冷却水を論じているが、低価値の加熱および冷却の如
何なる源も使用できることが強調されるべきである。本
発明は、高度に望ましくかつ利用できる水準の冷凍を与
える際に廃エネルギーの使用を有効にさせる。
Although the discussion and examples of practice of the invention discuss the use of low pressure waste steam as an external heat source and ambient cooling water for removal of heat of absorption and condensation, any source of low value heating and cooling can be used. It should be emphasized. The present invention makes efficient use of waste energy in providing highly desirable and accessible levels of refrigeration.

また、本発明の冷凍システムは、異常に低い温度を達成
する経済的にかつ技術的に魅力的な手段を与えるために
如何なる好適な機械的冷凍システムとも連続的に使用さ
れ得る。
Also, the refrigeration system of the present invention can be continuously used with any suitable mechanical refrigeration system to provide an economically and technically attractive means of achieving abnormally low temperatures.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】相互に可溶性で、常態で液体の化合物であ
り、標準沸点が少なくとも約50℃相違する化合物を吸
収剤成分および冷媒成分の各々に利用する循環吸収冷凍
システムであって、第一の大気圧以下の圧力で操作する
蒸発帯(2,102)、第一の大気圧以下の圧力で操作
する吸収帯(3,103)、および、第二の高い大気圧
以下の圧力で操作する分別帯(4,104)を具備し、
分別帯(4,104)はこの底部において結合するリボ
イラー帯(7、107)を有し、 その分別帯が少なくとも約二つの理論段に相当する分離
効率を有し、分別帯が低沸点化合物約65〜約95モル
%からなる吸収剤成分および低沸点化合物約93〜約9
9モル%からなる冷媒成分を分別することによりシステ
ムの分別条件を軽くし、第一の大気圧以下の圧力が実質
的に大気圧より低い圧力であり、分別帯(4,104)
のリボイラー部分(7,107)が、低圧スチームを含
む低品質のいかなる外部の熱源で間接熱交換により継続
的に温められることを特徴とするシステム。
1. A circulating absorption refrigeration system which utilizes compounds that are mutually soluble and normally liquid and that differ in normal boiling point by at least about 50 ° C. for each of the absorbent component and the refrigerant component. Evaporation zone (2,102) operating at a pressure below atmospheric pressure, an absorption zone (3,103) operating at a pressure below a first atmospheric pressure, and a second high pressure below atmospheric pressure. Equipped with a separation zone (4, 104),
The fractionation zone (4, 104) has a reboiler zone (7, 107) bound at this bottom, the fractionation zone having a separation efficiency corresponding to at least about two theoretical plates, and the fractionation zone containing about 60 65 to about 95 mol% absorbent component and low boiling point compound about 93 to about 9
The separation condition of the system is lightened by separating the refrigerant component consisting of 9 mol%, and the pressure below the first atmospheric pressure is substantially lower than the atmospheric pressure, and the separation zone (4, 104)
The system, wherein the reboiler portion (7,107) of is continuously warmed by indirect heat exchange with any low quality external heat source, including low pressure steam.
【請求項2】前記循環吸収システムが、第二循環吸収冷
凍システムと連続的に使用され、前記第二システムが冷
媒として実質上無水のアンモニア、そして吸収剤として
アンモニア約30〜60重量%および水約40〜70重
量%を含有するアンモニア水を有することを特徴とし、
更に熱が前記第二アンモニア−アンモニア水システムか
ら最初に述べた循環吸収冷凍システムに除去され、それ
によって、熱が最初に述べたシステムの実質上冷媒冷却
温度において第二システムから取り出されることを特徴
とする、請求の範囲第1項に記載のシステム。
2. The circulating absorption system is used continuously with a second circulating absorption refrigeration system, the second system comprising substantially anhydrous ammonia as a refrigerant and about 30-60% by weight ammonia as an absorbent and water. Characterized by having aqueous ammonia containing about 40-70% by weight,
Further, heat is removed from the second ammonia-ammonia water system to the first mentioned circulating absorption refrigeration system, whereby heat is extracted from the second system at substantially the refrigerant cooling temperature of the first mentioned system. The system according to claim 1.
【請求項3】第一の低い、大気圧以下の圧力が約267
Pa(2mm)〜約1733Pa(13mmHg絶対圧)の範囲内
に維持され、第二の高い、大気圧以下の圧力が約400
0Pa(30mm)〜約20000Pa(150mmHg絶対圧)
の範囲内に維持されることを特徴とする、請求の範囲第
1項または第2項に記載のシステム。
3. The first low, subatmospheric pressure is about 267.
It is maintained within the range of Pa (2mm) to about 1733Pa (13mmHg absolute pressure), and the second high, subatmospheric pressure is about 400.
0Pa (30mm) ~ 20,000Pa (150mmHg absolute pressure)
The system according to claim 1 or 2, characterized in that it is maintained within the range.
【請求項4】蒸発帯(2,102)からのパージ流が、
還流(32,132,132a)として分別帯(4,1
04,105)の還流部に連続的に導入されることを特
徴とする、請求の範囲第1項または第2項に記載のシス
テム。
4. The purge flow from the evaporation zone (2,102) comprises:
The separation zone (4, 1) as the reflux (32, 132, 132a)
04,105) is introduced continuously into the reflux section of the system according to claim 1 or 2.
【請求項5】蒸発帯(2,102)が約−10℃〜約1
2℃の範囲の温度に維持され、吸収帯(3,103)が
約20℃〜約60℃の範囲の温度に維持され、リボイラ
ー部分(7,107)を含む分別帯(4,104)が約
65℃〜約110℃の範囲の温度に維持されることを特
徴とする、請求の範囲第1項または第2項に記載のシス
テム。
5. The evaporation zone (2,102) is from about -10 ° C. to about 1.
The absorption zone (3,103) is maintained at a temperature in the range of 2 ° C, the absorption zone (3,103) is maintained at a temperature in the range of about 20 ° C to about 60 ° C, and the separation zone (4,104) containing the reboiler portion (7,107) is System according to claim 1 or 2, characterized in that it is maintained at a temperature in the range of about 65 ° C to about 110 ° C.
【請求項6】外部流体が蒸発帯(4,104)からの冷
媒成分との間接熱交換によって、約−8℃〜約+20℃
の範囲の温度に連続的に冷却されることを特徴とする、
請求の範囲第5項に記載のシステム。
6. The external fluid is indirect heat exchange with the refrigerant components from the evaporation zone (4,104) to about -8 ° C to about + 20 ° C.
Characterized by being continuously cooled to a temperature in the range of
The system according to claim 5.
【請求項7】高沸点化合物が、エチレングリコール、
1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレング
リコール、ジエチレングリコール、ブチロラクトン、ジ
メチルホルムアミド、モノエタノールアミンおよびそれ
らの混合物からなるクラスから選択されたものであり、
他方、低沸点化合物が水、メタノール、アセトンおよび
それらの混合物からなるクラスから選択されたものであ
ることを特徴とする、請求の範囲第1項または第2項に
記載のシステム。
7. The high boiling point compound is ethylene glycol,
Selected from the class consisting of 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, diethylene glycol, butyrolactone, dimethylformamide, monoethanolamine and mixtures thereof,
On the other hand, the system according to claim 1 or 2, characterized in that the low-boiling compound is selected from the class consisting of water, methanol, acetone and mixtures thereof.
【請求項8】分別帯(4,104)が、連続的配置で、
第三の最も高い、大気圧以下の圧力で操作する第一精溜
塔(104)、および第二のより高い大気圧以下の圧力
で操作する第二精溜塔(105)からなり、第一精溜塔
(104)からのオーバーヘッド流(138)が間接熱
交換によって、第二精溜塔(105)の操作に必要なリ
ボイラー熱デューティーを与えることを特徴とする、請
求の範囲第1項または第2項に記載のシステム。
8. The sorting belts (4, 104) are arranged continuously,
A third highest, sub-atmospheric pressure operating first rectification column (104), and a second, higher, sub-atmospheric pressure operating second rectification column (105), An overhead stream (138) from the rectification column (104) by indirect heat exchange to provide the reboiler heat duty required for operation of the second rectification column (105). The system according to item 2.
【請求項9】第三の最も高い、大気圧以下の圧力が約3
3,331Pa(250mm)〜約101,325Pa(76
0mmHg絶対圧)の範囲内に維持され、第一精溜塔(10
4)のリボイラー部(107)が外部熱源との間接熱交
換によって約110℃〜約150℃の範囲の温度に維持
されることを特徴とする、請求の範囲第8項に記載のシ
ステム。
9. A third highest, subatmospheric pressure of about 3
3,331 Pa (250 mm) to about 101,325 Pa (76
Maintained within the range of 0 mmHg absolute pressure, and the first rectification column (10
The system according to claim 8, characterized in that the reboiler section (107) of 4) is maintained at a temperature in the range of about 110 ° C to about 150 ° C by indirect heat exchange with an external heat source.
【請求項10】相互に可溶性で、常態で液体の化合物で
あり、標準沸点が少なくとも約50℃相違する化合物を
吸収剤成分および冷媒成分に利用する循環吸収冷凍方法
であって、 少なくとも約二つの理論段に相当する分離効率を有する
分別帯(4,104)において、分別帯(4,104)
はこの頂部で結合した還流帯(32,132,132
a)とこの底部で結合したリボイラー帯(7、107)
を有し、 冷媒に富んだ吸収剤成分を精溜して、オーバーヘッド冷
媒成分流およびボトム吸収剤成分流を供給する工程、 水または空気を含むいかなる外部冷却剤流との間接熱交
換によってオーバーヘッド冷媒成分流を冷却する工程、 冷却したオーバーヘッド冷媒成分流を蒸発帯(2,10
2)に移す工程、 冷媒に富んだ吸収剤成分流との間接熱交換によってボト
ム吸収剤成分流を冷却する工程、 冷却したボトム吸収剤成分流を吸収帯(3,103)に
移す工程、 蒸発帯(2,102)において冷媒成分の実質的部分を
蒸発する工程、 冷媒に富んだ吸収剤成分を供給するのに冷媒成分の蒸発
部分をそこで吸収剤成分と混合するために吸収帯(3,
103)に導く工程、 冷媒に富んだ吸収剤成分を分別帯(4,104,10
5)に返送する工程、 および冷媒成分の微量部分を蒸発帯(2,102)から
連続的に導出し、前記冷媒成分を還流帯(32,13
2,132a)に注入する工程からなり、 約4,000Pa(30mm)〜約22,000Pa(150
mmHg絶対圧)の範囲内の還流帯圧力および約65℃〜約
110℃の範囲のリボイラー帯温度(リボイラー帯
(7,107)には間接熱交換によって、低圧スチーム
を包含するいかなる外部の低品位熱源からの熱される)
で、オーバーヘッド冷媒成分流が、低沸点化合物約93
〜約99モル%および高沸点化合物約1〜約7モル%か
らなり、およびボトム吸収剤成分流が、高沸点化合物約
65〜約95モル%および低沸点化合物約5〜約35モ
ル%からなるように分別帯を操作し、 蒸発帯を約267Pa(2mm)〜約1733Pa(13mmHg
絶対圧)の範囲内に維持して、冷媒成分の残留部分の温
度を約−12℃〜約+15℃の範囲に達成し、 冷媒成分の残留部分を冷凍帯(6,106)に循環し、
それによって、間接熱交換により、外部冷凍熱交換流体
を約−8℃〜約20℃の範囲の温度に冷却し、 外部冷却剤流との間接熱交換において冷媒に富んだ吸収
剤成分の一部を連続的に冷却することによって、前記吸
収帯(3,103)を蒸発帯(2,102)と同じ圧力
および約20℃〜約60℃の範囲の温度に維持すること
を特徴とする方法。
10. A circulating absorption refrigeration method which utilizes compounds which are mutually soluble and normally liquid and which differ in normal boiling point by at least about 50 ° C. for the absorbent component and the refrigerant component. In the separation zone (4,104) having the separation efficiency equivalent to the theoretical stage, the separation zone (4,104)
Is a reflux zone (32, 132, 132
Reboiler band bound to a) at this bottom (7,107)
And rectifying the refrigerant-rich absorbent component to provide an overhead refrigerant component stream and a bottom absorbent component stream, an overhead refrigerant by indirect heat exchange with any external coolant stream containing water or air. Cooling the component stream, cooling the cooled overhead refrigerant component stream to the evaporation zone (2,10
2), cooling the bottom absorbent component stream by indirect heat exchange with a refrigerant-rich absorbent component stream, transferring the cooled bottom absorbent component stream to the absorption zone (3, 103), evaporation Evaporating a substantial portion of the refrigerant component in the zone (2, 102), an absorption zone (3, 102) for mixing the evaporated portion of the refrigerant component with the absorbent component to provide the refrigerant rich absorbent component.
103), the step of separating the absorbent component rich in refrigerant into the separation zone (4, 104, 10
5), and a small amount of the refrigerant component is continuously led out from the evaporation zone (2, 102), and the refrigerant component is returned to the reflux zone (32, 13).
2,132a) and about 4,000 Pa (30 mm) to about 22,000 Pa (150
mmHg absolute pressure) and a reboiler zone temperature in the range of about 65 ° C to about 110 ° C (reboiler zone (7,107) by indirect heat exchange by any low external grade including low pressure steam). Heated from a heat source)
And the overhead refrigerant component stream is about 93
To about 99 mol% and about 1 to about 7 mol% of high boiling compounds and the bottom absorbent component stream comprises about 65 to about 95 mol% of high boiling compounds and about 5 to about 35 mol% of low boiling compounds. Operate the separation zone in the following manner to set the evaporation zone to about 267 Pa (2 mm) to about 1733 Pa (13 mmHg
Absolute pressure) to achieve a temperature of the residual portion of the refrigerant component in the range of about −12 ° C. to about + 15 ° C. and circulate the residual portion of the refrigerant component to the refrigeration zone (6, 106),
Thereby, by indirect heat exchange, the external refrigeration heat exchange fluid is cooled to a temperature in the range of about -8 ° C to about 20 ° C, and a portion of the refrigerant rich absorbent component in indirect heat exchange with the external coolant stream. By maintaining the absorption zone (3, 103) at the same pressure as the evaporation zone (2, 102) and at a temperature in the range of about 20 ° C. to about 60 ° C.
【請求項11】冷媒成分として実質上無水のアンモニ
ア、吸収剤として水約40〜約70重量%を包含するア
ンモニア水をそれぞれ採用し、そのアンモニア−水流出
液混合物を第二サイクル吸収帯から富んだ吸収剤として
捕集し、かつ、アンモニア−水混合物が第二サイクル分
別帯(105)において精溜して、実質的に無水のアン
モニアからなるオーバーヘッド冷媒成分流(138)、
およびアンモニア水からなるボトム吸収剤成分流を与え
る、第二吸収冷凍サイクルを包含する請求の範囲第10
項に記載の方法であって、 冷媒成分の残りの部分を第一サイクル冷凍帯(105)
に循環し、そこで間接熱交換することによって、第二サ
イクルアンモニアオーバーヘッドを凝集し、かつ、アン
モニア−水流出液混合物を約−8℃〜約+20℃の範囲
内の温度で冷却する工程、 第二サイクル蒸発帯(104)において無水アンモニア
の実質的部分を蒸発して残りの液体アンモニアの温度約
−15℃〜約−60℃を達成する工程、 および残りの液体アンモニアを第二サイクル冷凍帯に循
環し、そこで間接熱交換によって、外部熱交換流体を約
−10℃〜約−55℃の範囲内に冷却する工程を含むこ
とを特徴とする方法。
11. Adopting substantially anhydrous ammonia as the refrigerant component and ammonia water containing about 40 to about 70% by weight of water as the absorbent, respectively, and enriching the ammonia-water effluent mixture from the second cycle absorption zone. An overhead refrigerant component stream (138) consisting of substantially anhydrous ammonia, which is collected as a sorbent and the ammonia-water mixture is rectified in the second cycle fractionation zone (105).
Claim 10 including a second absorption refrigeration cycle providing a bottom absorbent component stream consisting of
The method according to paragraph 1, wherein the remaining portion of the refrigerant component is transferred to the first cycle refrigeration zone (105).
Cooling the ammonia-water effluent mixture at a temperature in the range of about -8 ° C to about + 20 ° C, by circulating the solution to an indirect heat exchange therethrough to condense the second cycle ammonia overhead, and Evaporating a substantial portion of anhydrous ammonia in the cycle evaporation zone (104) to achieve a temperature of the remaining liquid ammonia of about -15 ° C to about -60 ° C, and circulating the remaining liquid ammonia to the second cycle refrigeration zone. And then cooling the external heat exchange fluid to within the range of about −10 ° C. to about −55 ° C. by indirect heat exchange.
【請求項12】低沸点化合物が、水、メタノール、アセ
トンおよびそれらの混合物からなるクラスから選択され
たものであり、かつ、高沸点化合物が、エチレングリコ
ール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピ
レングリコール、ジエチレングリコール、ブチロラクト
ン、ジメチルホルムアミド、モノエタノールアミンおよ
びそれらの混合物からなるクラスから選択されたもので
あることを特徴とする、請求の範囲第10項または第1
1項に記載の方法。
12. The low boiling point compound is selected from the class consisting of water, methanol, acetone and mixtures thereof, and the high boiling point compound is ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2. -Claim 10 or 1 characterized in that it is selected from the class consisting of propylene glycol, diethylene glycol, butyrolactone, dimethylformamide, monoethanolamine and mixtures thereof.
The method according to item 1.
【請求項13】蒸発帯(2,102)を約400Pa(3
mm)〜約1200Pa(9mmHg絶対圧)の範囲内の圧力に
維持することを特徴とする、請求の範囲第10項または
第11項に記載の方法。
13. The evaporation zone (2, 102) is about 400 Pa (3
mm) to about 1200 Pa (9 mmHg absolute pressure). The method according to claim 10 or 11, characterized in that the pressure is maintained.
【請求項14】分別帯(4,104,105)が、複数
の効果または段階からなり、追加の効果を順次より高い
リボイラー温度で操作し、最高圧力効果のリボイラーデ
ューティー外部の低品位熱源によって与えられ、前記最
高圧力効果が吸収帯(3,103)からの冷媒に富んだ
吸収剤を処理し、各々の順次のより低い圧力効果に対す
るリボイラーデューティー(112)が前の効果からの
オーバーヘッド冷媒成分流(138)によって与えら
れ、各効果からのオーバーヘッド流を捕集して蒸発帯
(2,102)に移し、最低圧力効果からのボトム流を
吸収帯(3,103)に移すことを特徴とする、請求の
範囲第10項または第11項に記載の方法。
14. A fractionation zone (4, 104, 105) consisting of a plurality of effects or stages, operating sequentially at higher reboiler temperatures, with additional effects provided by a low-grade heat source external to the reboiler duty of maximum pressure effect. And the highest pressure effect treats the refrigerant rich absorbent from the absorption zone (3, 103) and the reboiler duty (112) for each successive lower pressure effect is the overhead refrigerant component flow from the previous effect. (138) characterized by collecting the overhead stream from each effect and transferring it to the evaporation zone (2,102) and the bottom stream from the lowest pressure effect to the absorption zone (3,103). The method according to claim 10 or 11.
【請求項15】分別帯における冷媒に富んだボトム成分
が水−エチレングリコール混合物であり、約6666Pa
(50mmHg絶対圧)の還流圧力および約85℃のリボイ
ラー温度において、オーバーヘッド冷媒成分が水約95
モル%およびエチレングリコール約2モル%からなり、
かつ、ボトム吸収剤成分がエチレングリコール約85モ
ル%および水約15モル%からなることを特徴とする、
請求の範囲第10項または第11項に記載の方法であっ
て、 約400Pa(3mmHg絶対圧)の圧力で、蒸発帯(2,1
02)に冷媒成分を維持する工程、 外部の冷却熱交換流体を冷却して、その流体に約−3℃
の温度を供給する工程、 吸収帯(3,103)を約400Pa(3mmHg絶対圧)の
圧力および約35℃の温度に維持する工程、 蒸発後に吸収帯(3,103)の水−エチレングリコー
ル生成物を分別帯(4,104,105)に返す工程、 および冷却後に冷媒成分の熱交換した残留部分を分別帯
(4,104,105)の還流帯(3,132,132
a)に注入する工程の各工程を更に含むことを特徴とす
る方法。
15. The refrigerant rich bottom component in the fractionation zone is a water-ethylene glycol mixture, at about 6666 Pa.
At a reflux pressure of (50 mmHg absolute) and a reboiler temperature of about 85 ° C, the overhead refrigerant component is about 95% water.
Mol% and about 2 mol% ethylene glycol,
And wherein the bottom absorbent component comprises about 85 mol% ethylene glycol and about 15 mol% water.
The method according to claim 10 or 11, wherein the evaporation zone (2,1) is applied at a pressure of about 400 Pa (3 mmHg absolute pressure).
02) the step of maintaining the refrigerant component, cooling the external cooling heat exchange fluid to about -3 ° C.
The temperature of the absorption zone (3,103) is maintained at a pressure of about 400 Pa (3 mmHg absolute pressure) and a temperature of about 35 ° C. Water-ethylene glycol production of the absorption zone (3,103) after evaporation The step of returning the substances to the separation zone (4, 104, 105), and the residual portion of the refrigerant component that has undergone heat exchange after cooling is returned to the reflux zone (3, 132, 132) of the separation zone (4, 104, 105).
The method further comprising the steps of injecting into a).
【請求項16】約6666Pa(50mmHg絶対圧)の還流
圧力および約85℃のリボイラー温度で、 第一サイクルオーバーヘッド冷媒成分が水約98モル%
およびエチレングリコール約2モル%からなり、第一サ
イクルボトム吸収剤成分がエチレングリコール約85モ
ル%および水約15モル%からなっていて、 約57,000Pa(75p.s.i.a)の還流圧力および約
60℃のリボイラー温度で、 第二サイクルオーバーヘッド冷媒成分が実質的に無水ア
ンモニアからなり、第二サイクルボトム冷媒成分がアン
モニア約38モル%および水約62モル%からなってい
て、 第一サイクル蒸発帯(2,102)を約400Pa(3mm
Hg絶対圧)の圧力に維持し、約−5℃の第一サイクル蒸
発帯の残留部分において温度水準を付与し、 第一サイクル吸収帯(3,103)を約667Pa(5mm
Hg絶対圧)の圧力および約35℃の温度に維持し、 第二サイクルアンモニアオーバーヘッド冷媒を約0℃の
温度に冷却し、 第二サイクル蒸発帯(2,102)を約101,325
Pa(760mmHg絶対圧)の圧力に維持して、約−33℃
の第二サイクル蒸発帯の残留部分に第二サイクルの冷凍
温度を付与し、 第二サイクル吸収帯を約101,325Pa(760mmHg
絶対圧)の圧力に維持し、かつ、第一サイクル蒸発帯の
残留冷媒成分に富んだ吸収剤成分の間接熱交換によって
0℃に維持することを特徴とする、請求の範囲第11項
に記載の方法。
16. At a reflux pressure of about 6666 Pa (50 mmHg absolute pressure) and a reboiler temperature of about 85 ° C., the first cycle overhead refrigerant component is about 98 mol% water.
And about 2 mol% ethylene glycol, the first cycle bottom absorbent component comprises about 85 mol% ethylene glycol and about 15 mol% water, a reflux pressure of about 57,000 Pa (75 p.sia) and about 60 mol. At a reboiler temperature of ° C, the second cycle overhead refrigerant component consists essentially of anhydrous ammonia, the second cycle bottom refrigerant component consists of about 38 mol% ammonia and about 62 mol% water, and the first cycle evaporation zone ( 2,102) is about 400Pa (3mm
Hg absolute pressure) is maintained and a temperature level is given in the residual portion of the first cycle evaporation zone at about -5 ° C, and the first cycle absorption zone (3,103) is set at about 667 Pa (5 mm
Hg absolute pressure) and a temperature of about 35 ° C., the second cycle ammonia overhead refrigerant is cooled to a temperature of about 0 ° C., and the second cycle evaporation zone (2,102) is about 101,325.
Maintaining a pressure of Pa (760 mmHg absolute pressure), approx.
The freezing temperature of the second cycle is applied to the remaining portion of the second cycle evaporation zone of, and the second cycle absorption zone is about 101,325 Pa (760 mmHg
12. Absolute pressure) and is maintained at 0 ° C. by indirect heat exchange of the absorbent component rich in the residual refrigerant component of the first cycle evaporation zone. the method of.
【請求項17】約−15℃〜約−40℃の範囲内に第二
サイクル冷凍温度が設けられていることを特徴とする、
請求の範囲第15項に記載の方法。
17. A second cycle freezing temperature is provided within the range of about -15 ° C to about -40 ° C.
16. The method according to claim 15.
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