KR20130142120A - 증기 흡수성 냉각 - Google Patents

Abstract

증기 흡수성 냉각은, 응축 스테이지(98)에서, 더 높은 온도 매체(29)에 의해 열 전달을 겪게 됨으로써, 냉매 중 적어도 일부가 증발하는, 팽창/증발 스테이지(16)내로 패스되는, 응축된 냉매를 얻도록 냉매를 증기 형태로 응축하는 것에 의해 수행된다. 기화된 냉매가 증발 스테이지로부터 흡수 스테이지(30)로 패스되며, 거기서 그 일부가 제1 압력에서 흡수제내로 흡수되며, 그에 의해 부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻는다. 이러한 흡수제는, 제1 압력보다 높은 제2 압력에서 압축 흡수 스테이지(58)에서, 접촉되어 압축 흡수 스테이지로부터 냉매 재생 스테이지(62)로 패스되는 렌더링 냉매-풍부 흡수제를 마들고, 냉매 재생 스테이지(62)에서 냉매가 증기 형태로 복구되어, 냉매-결핍 흡수제를 만든다. 복구된 냉매는 응축 스테이지로 재순환되고 냉매-결핍 흡수제는 흡수 스테이지로 재순환되어 흡수제를 구성한다.

Description

증기 흡수성 냉각{VAPOUR ABSORPTION REFRIGERATION}

본 발명은 냉각에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은, 증기 흡수성 냉각(vapour absorption refrigeration)에 관한 것이다. 본 발명은 증기 흡수성 냉각을 실행하는 방법, 및 증기 흡수성 냉각 장치를 제공한다. 본 발명은 또한, 증기 흡수성 냉각 시스템의 흡수 스테이지를 작동시키기 위한 방법 및 증기 흡수성 냉각 장치용 흡수 스테이지 장치를 제공한다.

2개의 메인 전열 상태(heat transfer regime) 중 하나가 일반적으로, 냉각, 즉, 증기 압축 또는 증기 흡수에 채용된다. 본 발명은 후자에 관한 것이다.

양쪽의 증기 압축 및 증기 흡수성 냉각 사이클은, 일반적으로 말해서, 인버스 랭킨(inverse Rankine) 또는 인버스 카르노(inverse Carnot) 사이클에 기초하여 작동한다. 이것은, (i) 압축 스테이지에서 가스상의 냉매의 압력을 증가시키는 것, (ii) 냉매를 액화시키도록 냉매를 일정한 압력에서 응축시키고, 그에 의해 냉매의 열용량을 감소시키는 것, (iii) 부분적 기화된 냉매를 얻도록, 밸브를 횡단하거나 팽창 터빈을 통해서 압력을 감소시키는 것, 그리고 (iv) 냉매를, 더 높은 온도에 있고 그리고 따라서 냉매와의 열 교환을 통해 냉각되는, 공기, 물 또는 다른 유체와 같은, 열 전달 매체와의 열 전달 관계로 오게 함으로써 냉매를 더욱 증기화시키는 것을 순서대로 수반한다. 그 후에 기화된 냉매는 압축 스테이지로 되돌아 패스되고 사이클이 반복된다. 열 전달 매체는 냉각되거나 차가워진다.

증기 압축과 증기 흡수 사이클들 사이의 주된 차이는 냉매의 압력이 증가되는 방식이다. 증기 압축 냉각 사이클에서, 압축은 진공 압축 냉각 시스템으로의 메인 작업 입력 요구를 구성하는 컴프레서에 의해 기계적으로 달성된다. 증기 흡수성 냉각 사이클에 있어서는 하지만, 컴프레서가, (i) 기화된 냉매가 액체인 흡수제와 접촉되는 흡수기, (ii) 흡수기로부터 냉매-풍부 흡수제(refrigerant-enriched absorbent)를 패스하는 펌프, (iii) 상기 냉매-풍부 흡수제가 패스되는 재생기 또는 재생기 컬럼 - 그 내부에 냉매가 냉매-풍부 흡수제의 밖으로 분류되고, 그로부터 냉매-풍부 증기가 그다음으로 응축기내에서 응축될 충분히 높은 압력에서 오버헤드 생성물(overhead product)로서 나감 - 로 대체된다.

상기한 간단한 설명으로부터, 증기 흡수성 냉각 사이클 또는 시스템으로의 작업 입력이, 펌프(들)를 작동시키는 데 필요한 작업 및 냉매-풍부 흡수제로부터 냉매를 기화시키고 따라서 복구하는데 필요한 작업 또는 가열을 포함한다는 것이 뒤 따른다. 증기 흡수성 냉각 시스템에 있어서, 따라서, 특정 냉각 효과를 제공하기 위해 시스템에 대한 요구되는 작업 입력을 감소시키고 그것에 의해 성능 계수를 증가시키는 것이 소망된다.

증기 흡수성 냉각 시스템에 의해 달성될 수 있는 성능 계수상에 다수의 인자들이 악영향을 준다. 그러한 하나의 인자는 달성 가능한 재생기 오버헤드 온도, 즉, 재생기를 떠나는 냉매의 온도이다. 이러한 온도가 시스템의 작동 압력을 결정하고, 냉각 듀티(chilling duty)의 더 큰 부분이 냉매를 소망하는 증기 온도를 냉각하는데 소비될 것이라는 증가되는 온도 요구로서, 성능 계수에 현저한 앙역향을 갖는다.

효율에 영향을 미치는 다른 인자는 재생기 오버헤드 생성물에서 복구되는 냉매의 순도이다. 이것은 증발기의 효율에 특별히 악영향을 줄 것이다. 보다 상세하게는, 오버헤드 생성물에 포함된 임의의 흡수제는 냉매보다는 흡수제를 냉각시키는데 소비될 냉각 듀티의 일부를 요구할 것이다.

여전히, 진공 흡수성 냉각 시스템의 효율적인 동작에 대한 추가적인 제한은 흡수기의 바닥 평형 온도, 즉, 냉매-풍부 흡수제의 온도이다. 이러한 온도는, 흡수제를 나가는 온도에서의 냉매-풍부 흡수제의 증기 압력을 고려하여, 생성가기 작동되어야하는 온도에 영향을 미친다. 보다 상세하게, 더 높은 흡수기 출구 온도는 냉매에 대해 더 높은 흡수율을 요구하고, 따라서 재생기에 대해 요구되는 열 입력을 증가시킬 것이다.

또한 주목할 만한 것은, 흡수 냉각 시스템이 일반적으로, 용제, 예컨대 물에서 낮은 압력에서, 증발기에서 기화되는 냉매, 예컨대 암모니아를 녹이는(즉, 흡수하는) 것에 의해 그리고 그 다음으로 냉매, 예컨대, 암모니아를 증류에 의해 물로부터 분리하는 것에 의해, 작동된다. 증류압은, 분류된 냉매가 가용한 냉각 매체로 달성될 수 있는 온도에서 응축기에서 응축될 수 있기에 충분히 높게 되어야 한다. 이러한 원리의 결과는, 다량의 용제, 예컨대 물이 이러한 열 입력이 복구될 수 없고, 예컨대, 물이 증기의 높은 잠열을 갖기 때문에 열방출이 높아지는 경향을 갖는 온도에서 냉각되고 가열된다는 것이다. 압축 냉각 시스템에 있어서, 순환하는 유체만이 냉매, 예컨대 암모니아임으로써, 흡수 냉각 시스템에서의 경우인 시스템을 통하는 순환하는 용제, 예컨대 물과 관련되는 열 부하가 회피된다.

본 발명은 따라서, 증기 흡수성 냉각을 실행하는데 요구되는 열 입력의 양을 감소시키고 상기한 처리 제한들을 처리하며, 그에 의해 그 성능 계수를 증가시키는 것을 추구한다.

본 발명에 일 양태에 따르면, 증기 흡수성 냉각을 실행하는 방법이 제공되며, 상기 방법은,

응축 스테이지에서, 응축된 또는 액화된 냉매를 얻기 위해 냉매를 증기 형태로 응축하는 단계;

이러한 액화된 냉매를 팽창/증발 스테이지(expansion/evaporation stage)내로 패스하는 단계;

상기 팽창/증발 스테이지에서, 상기 냉매를 더 높은 온도 매체에 의한 열 전달을 겪게 함으로써, 열이 상기 더 높은 온도 매체로부터 상기 냉매로 전달되는데, 상기 더 높은 온도 매체가 희망하는 냉각 온도로 냉각되고 상기 냉매가 가열됨으로써, 상기 액화된 냉매의 적어도 일부가 증발되고, 그에 의해 기화된 냉매를 얻는 단계;

상기 기화된 냉매를 상기 증발 스테이지로부터 흡수 스테이지로 패스하는 단계;

상기 흡수 스테이지에서, 상기 기화된 냉매의 일부를 제1 압력에서 흡수제내로 흡수시키고, 그에 의해 부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻는 단계;

압축 흡수 스테이지에서, 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제를 상기 제1 압력보다 큰 제1 압력에서의 압축하에서 기화된 냉매와 접촉시키고, 그에 의해 기화된 냉매를 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제내로 흡수시켜 냉매-풍부 흡수제를 얻는 단계;

냉매-풍부 흡수제를 상기 압축 흡수 스테이지로부터 냉각 재생 스테이지내로 패스하는 단계;

상기 재생 스테이지에서, 상기 냉매-풍부 흡수제로부터, 냉매를 증기 형태로 복구하고, 그에 의해 냉매-결핍 흡수제를 얻는 단계;

복구된 기화된 냉매를 상기 재셍 스테이지로부터 상기 응축 스테이지로 재순환시키는 단계; 및

냉매-결핍 흡수제를 상기 재생 스테이지로부터 상기 흡수 스테이지로 재순환시켜, 재순환된 냉매-결핍 흡수제가 상기 흡수 스테이지에서 상기 흡수제를 구성하는 단계를 포함한다.

“더 높은 온도 매체”에 의해서는, 냉매가 증발기에 들어갈 때 냉가게보다 더 높은 온도에서인 매치를 의미한다. 냉매는, 따라서, 팽장/증발 스테이지를 온도 T1에 들어가고, 온도 T2에서 더 높은 온도 매체와의 열 전달 관계가 되며, T1이 T2보다 더 큰 것으로 간주된다.

압축 흡수 스테이지에서, 추가적인 기화된 냉매가, 흡수 스테이지에서 흡수제내로 흡수된 (부분적 냉매-풍부 흡수제를 형성하는) 기화된 냉매로 흡수제(부분적 냉각-풍부 흡수제에 의해 구성됨)내로 흡수된다는 것이 또한 주목된다.

상기 기화된 냉매를 상기 흡수 스테이지에서 상기 냉매-결핍 냉매내로 흡수시키는 단계는,

사전-접촉 스테이지에서, 기화된 냉매를 상기 냉매-결핍 흡수제와 접촉시켜 부분적 냉매-포화 흡수제를 얻는 단계; 및

메인 접촉 스테이지에서, 기화된 냉매를 상기 부분적 냉매-포화 흡수제와 접촉시키고, 그에 의해 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻는 단계를 포함할 수 있다.

보다 상세하게, 상기 사전-접촉 스테이지는 사전-포화 스테이지일 수 있고 상기 메인 접촉 스테이지는 사전-흡수 스테이지일 수 있다. 그러면, 상기 프로세스는,

기화된 냉매를 상기 증발 스테이지로부터 상기 사전-흡수 스테이지로 패스하는 단계;

상기 사전-흡수 스테이지에서, 기화된 냉매를 상기 사전-포화 스테이지로부터 흡수액내로 흡수시키는 단계;

흡수되지 않은 기화된 냉매를 상기 사전-흡수 스테이지로부터 회수시키고 회수된 흡수되지 않은 기화된 냉매를 상기 재생 스테이지로부터의 냉매-결핍 흡수제와 함께 사전-포화 스테이지로 패스하여, 상기 냉매-결핍 흡수제가 따라서 사전-접촉되고 상기 사전-포화 스테이지에서 상기 기화된 냉매와 부분적으로 포화되며, 그것에 의해 상기 부분적 냉매-포화 흡수제를 얻는 단계; 및

상기 사전-포화 스테이지로부터 상기 부분 냉매-포화 흡수제를 회수하고 회수된 부분 냉매-포화 흡수제를 상기 사전-흡수 스테이지로 패스함으로써, 상기 회수된 부분 냉매-포화 흡수제가 상기 사전-흡수 스테이지에서 상기 흡수액을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 사전-포화 스테이지에서, 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉각-결핍 흡수제를 냉각하는 것을 포함할 수 있다.

상기 사전-포화 스테이지와 상기 사전-흡수 스테이지는, 약 1.3 바(bar)(abs)와 약 4.5 바(abs) 사이의 제1 압력인 압력에서 작동될 수 있다.

상기 부분적 냉매-풍부 흡수제와 기화된 냉매를 압축 흡수 스테이지에서 압축 흡수를 겪게 하는 것은,

잔여의 기화된 냉매를 상기 사전-포화 스테이지로부터 회수하는 단계;

부분적 냉매-풍부 흡수제를 상기 사전-흡수 스테이지로부터 회수하는 단계;

상기 잔여의 기화된 냉매를 상기 사전-포화 스테이지로부터 그리고 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제를 상기 사전-흡수 스테이지로부터 상기 압축 흡수 스테이지로 패스하고, 상기 잔여의 기화된 냉매를 제1의 압력인 증가된 압력 하에서 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제와 접촉시켜서, 상기 냉각 재생 스테이지로 패스되는 냉매-풍부 흡수제를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 부분적 냉매-풍부 흡수제와 잔여의 기화된 냉매를 압축 흡수 스테이지에서 압축 흡수를 겪게 하는 것은, 특히, 컴프레서에 의해 달성될 수 있다. 그러한 컴프레서는, 특히, 액체 링 펌프를 포함할 수 있고, 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제 및 잔여의 기화된 흡수제는 상기 액체 링 펌프의 흡입 측으로 패스되고, 상기 냉각-풍부 흡수제는 상기 액체 링 펌프의 압력 측으로부터 회수 또는 방출된다. 그럼에도, 아르키메데스(Archimedes) 스크류형 컴프레서 및 베인-리스 임펠러(vane-less impeller) 컴프레서를 포함하지만 이에 한정되지 않고, 다른 유형의 컴프레서들이 또한 압축 흡수 스테이지에서 압축 흡수를 실행하는데 적절할 것이다. 본 발명은 따라서 액체 링 펌프의 채용에 한정되지 않는다.

상기 잔여의 기화된 냉매가 약 3.5 바(abs) 및 약 10 바(abs)인, 압력에서 압축 흡수 스테이지에서 상기 부분 냉매-풍부 흡수제와 재접촉될 수 있다.

상기 냉매-결핍 흡수제를 상기 사전-포화 스테이지에서 상기 흡수되지 않은 기화된 냉매와 접촉시키는 단계는, 상기 그렇게 접촉된 냉매-결핍 흡수제와 흡수되지 않은 기화된 냉매를 냉각 열전달(cooling heat transfer)을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 냉매-결핍 흡수제와 상기 흡수되지 않은 기화된 냉매를 접촉시키는 것과 그렇게 접촉된 냉매-결핍 흡수제 및 흡수되지 않은 기화된 냉매를 냉각 열전달을 겪게 하는 것이 동시에 실행됨으로써, 흡수되지 않은 기화된 냉매의 냉매-결핍 흡수제로의 동시의 물질 이동(mass transfer) 및 냉각 열전달이 발생한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 약 5℃와 약 -30℃ 사이의 소망하는 냉각 온도에 대해서, 냉매는, 응축 스테이지에서, 복구된 기화된 냉매를 재생 스테이지로부터 냉각 매체에 대하여 열 교환에 의해 5.5 바(abs)와 25 바(abs) 사이의 재생 스테이지 작동 압력과 실질적으로 동등한 응축 압력에서 5℃와 60℃ 사이의 응축된 온도로 응축될 수 있다. 그러면, 응축된 냉매는 6 바(abs)와 26 바(abs) 사이의 제1 압력에서 팽창/증발 스테이지로 공급되고, 그 다음으로, 소망하는 냉각 온도에 대해서 냉각의 기화 압력과 실질적으로 동등한, 4.5 바(abs)와 1.3 바(abs) 사이의 제2 압력으로 팽창/증발 스테이지에서 팽창되거나 스로틀(throttle)될 수 있다. 응축된 냉매는, 응축된 냉매가 팽창/증발 스테이지로 공급되기 전에 팽창/증발 스테이지로부터 기화되는 냉매에 대해 응축된 냉매를 열교환하는 것에 의해, 34℃와 0℃ 사이의 온도로 선택적으로 냉각될 수 있다. 기화된 냉매는 사전-흡수 스테이지로 제공될 수 있고, 흡수되지 않은 기화된 냉매는 제2 압력에서 그리고 30℃와 5℃ 사이의 온도에서 사전-포화 스테이지로 공급될 수 있다. 재생 스테이지로부터의 냉매 결핍 흡수제는 10℃와 60℃ 사이의 온도 및 2.0 바(abs)와 5 바(abs) 사이의 압력에서 사전-포화 스테이지로 공급될 수 있다. 잔여의 기화된 냉매는, 3.5 바(abs)와 10.0 바(abs) 사이의, 제2 압력인, 방출 압력에서 부분적 냉매 풍부 흡수제내로의 압축 흡수를 겪을 수 있다. 냉매 풍부 흡수제는 5℃와 70℃ 사이의 온도에서 재생 스테이지로 공급될 수 있다. 최종적으로, 냉매는, 135℃와 220℃ 사이의 재생기의 하부에서의 온도에서 그리고 5.5 바(abs)와 25 바(abs) 사이의 압력에서, 재생 스테이지에서, 흡수제의 밖으로 기화되어 따라서 흡수제로부터 복구될 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 상기 방법은, 팽창/증발 스테이지에서, 그리고 냉매가 더 높은 온도 매체와의 열 전달을 겪기 전에, 팽창 밸브 또는 기계적인 터빈을 횡단하여 응축된 냉매를 팽창시키고, 그에 의해 냉매가 더 높은 온도 매체에 대하여 열 전달을 겪기 전에 액화된 냉매와 기화된 냉매의 혼합물을 얻을 수 있는 단계를 포함할 수 있다. 냉매 혼합물은 그 다음으로, 냉매일 수 있는 다른 더 높은 온도 매체에 대하여 열 전달을 겪을 수 있다.

냉매는, 특히, 암모니아일 수 있다. 냉매가, 하지만, 대신에, 흡수될 수 있고 열적으로 재생될 수 있는 적절한 냉매들의 범위로부터 선택될 수 있다는 것이 예견된다.

흡수제는 냉매보다 더 높은 끓는점을 갖는 액체일 수 있다. 흡수제가, 특히, 물일 수 있다. 흡수제가, 하지만, 대신에, 냉매를 흡수할 수 있고 열적으로 재생될 수 있는 적절한 흡수제들의 범위로부터 선택될 수 있다는 것이 예견된다.

또한, 앞서 표시된 바와 같이, 냉매는 재생 스테이지 동작 압력과 실질적으로 동등한 압력에서 응축 스테이지로 공급될 수 있다.

상기 방법은 냉각 매치, 일반적으로 공기 및/또는 냉각수를 응축 스테이지로 공급하여 냉매 증기를 응축시키는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 방법은 냉각 매체를, 응축 스테이지 열 전달 듀티를 달성하는데 적절한 온도 및 유속에서 응축 스테이지로 공급하는 것을 포함하고, 상기 응축 스테이지 열 전달 듀티는, 결국, 복구된 냉매 재생 스테이지 출구 온도로부터 출구 압력에 대해 소망하는 응축 온도로, 실질적으로 일정한 압력에서, 냉각하는 것에 의해, 재생 스테이지로부터 응축 스테이지로 패스되는 실질적으로 모든 냉매를 응축하기에 충분하며, 상기 소망하는 응축 온도는 일반적으로 약 35℃이다.

상기 방법은 응축된 냉매 축적 스테이지에서 응축된 냉매를 더 축적할 수 있다. 일반적으로, 축적 스테이지는 대기 온도에 그리고 냉매를 액체상으로 유지하기에 충분히 높은 압력에 있을 수 있다. 그러한 일 실시예에 있어서, 상기 방법은 응축된 냉매를 축적 스테이지로부터 팽창/증발 스테이지로, 보다 구체적으로는, 응축된 냉매 축적 스테이지 펌프에 의해 선택된 압력 헤드를 생성하는 것에 일반적으로, 선택된 압력에서 팽창 밸브 또는 팽창 터빈으로 공급하는 것을 포함할 수 있다. 선택된 압력은, 특히, 팽창 스테이지를 가로지르는 응축된 냉매의 팽창 후에 냉매의 팽창 압력이, 앞서 양을 정한대로의, 소망하는 냉각 온도에 대해 냉매의 증기압에 실질적으로 동등할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 응축된 냉각 스트림은 축적 스테이지로부터 회수되고 재생 스테이지로 재유출된다.

상기 방법은 또한, 응축된 냉매를 패스하고 응축된 냉매를 팽창 스테이지, 따라서 팽창 스테이지의 상류로 패스하기 전에, 응축된 냉매로 하여금 냉각 열전달을 겪게하는 것을 포함할 수 있다. 바람직하게, 응축된 냉매가, 증발기를 나가는 기화된 냉매로 냉각 열전달을 겪게된다.

증발 스테이지에서, 냉매는, 증발 스테이지 작동 온도, 즉, 증발 스테이지 작동 압력에서의 냉각 포화 온도에 근사하거나 근접하게 냉각될 것이 소망되는 더 높은 온도 매체에 대하여 열 교환될 수 있다. 열 형태의 에너지는 따라서, 일반적으로 냉매 포화 온도에서, 더 높온 온도 매체와 냉매 사이에서, 증발 스테이지에서 열교환되어, 실질적으로 모든 냉매를 기화시키고 증발기를 실질적으로 앞서 정량화된 바와 같은 냉매 포화 온도로 가져올 수 있다.

상기 방법은 따라서, 소망하는 냉각 온도에서 냉매의 증기 압력과 실질적으로 동등한 압력에서 증발 스테이지를 작동하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 기화된 냉매는, 온도, 압력 및 엔트로피(entropy)에 관하여 실질적으로 포화되는 조건에서 증발 스테이지로부터 회수될 수 있다.

기화된 냉매를 흡수 스테이지 그리고 더욱 상세하게는 사전-흡수 스테이지로 패스하는 것은, 따라서 증발기 작동 압력과 실질적으로 동등하거나 일반적으로 약간 더 낮은 압력에서 실행될 수 있다. 상기 방법은, 따라서, 증발 스테이지 냉매 작동 압력과 실질적으로 동등하거나 약간 더 낮은 제1 흡수 스테이지 압력에서, 사전-흡수 스테이지를 작동시키는 것을 포함할 수 있고, 어쩌면 사전-포화 스테이지를 포함할 수 있다. 기화된 냉매가 상기 설명된 바와 같이 증발 스테이지의 상류에 응축된 냉매에 대하여 열 교환되고, 기화된 냉매가 더 이상 증발기 작동 온도에 있지 않을 것이라는 것이 이해될 것이다.

사전-흡수 스테이지에서 흡수액내로 흡수시키는 것은, 사전-포화 스테이지로부터의 흡수액이 플래시 베슬(flash vessel)의 상부로부터 작용적으로 인도되고, 기화된 냉매가 플래시 베슬의 하부로부터 작용적으로 인도되는 사전-흡수 스테이지 플래시 베슬에 의해 일반적으로, 역류 방식(counter-current fashion)으로 실행될 수 있다. 부분적 냉매-풍부 흡수액은 따라서, 플래시 베슬의 하부에서 얻어지고, 흡수되지 않은 기화된 냉매는 플래시 베슬의 상부에서 얻어진다. 플래시 베슬은 프로세스에 의해 요구되는 바와 같이 액체 및 증기의 이탈에 대해 적절한 내부 부품들을 가질 수 있다.

기화된 냉매, 일반적으로 사전-흡수 스테이지로부터 흡수되지 않은 기화된 냉매를 흡수시키는 것은 또한, 부분적으로, 프로세스에 의해 요구되는 바와 같이 액체 및 증기의 이탈에 대해 적절한 내부 부품들을 또한 가진, 플래시 베슬내에서, 실행될 수 있다.

앞서 언급되는 바와 같이, 상기 방법은, 냉각 열전달에 의해, 흡수 스테이지로부터, 보다 이상적으로는 사전-포화 스테이지로부터 열을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 방법은, 사전-포화 열전달 동작에서, 사전-흡수 스테이지로부터 얻은 흡수되지 않은 기화된 냉매와 재생 스테이지로부터 얻은 냉매-결핍 흡수제를, 일반적으로 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매-결핍 흡수제가 접촉 또는 혼합되었거나 그렇게 접촉 또는 혼합되고 있는 후에, 사전-포화 스테이지 열 교환기에서, 사전-포화 스테이지 냉각 매체에 대하여 냉각 열전달을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 접촉 또는 혼합은 따라서, 부분적으로, 열 교환기에서 일어날 수 있고 또는 그로부터 상류에서 일어날 수 있다. 상기 방법은, 사전-포화 스테이지 냉각 매체를, 흡수되지 않은 기화된 냉매 및 냉매-결핍 흡수제, 보다 상세하게는 그것들의 혼합물을 소망하는 사전-포화기 입구 온도, 일반적으로 약 35℃로 냉각하기에 충분한 열전달을 달성하기 위한 온도 및 압력에서 사전-포화 열전달 동작으로 공급하는 것을 포함한다. 사전-포화기 열전달 동작은 사전-포화기 플래시 베슬로부터, 일반적으로 그 상류로부터 분리하여 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매-결핍 흡수제가 접촉되거나 혼합되는 혼합점에서 또는 그 하류에서 실행될 수 있다. 앞서 예견된 바와 같이, 혼합점은 따라서 사전-포화기 열전달 동작에 있을 수 있다. 대안적으로, 사전-포화기 열전달 동작은 사전-포화기 플래시 베슬의 부분을 형성함으로써, 재생 스테이지로부터의 냉매-결핍 흡수제와 사전-흡수 스테이지로부터의 흡수되지 않은 기화된 냉매의 사전-포화가 사전-포화 스테이지 플래시 베슬에서 동시의 냉각 열교환 및 흡수(즉, 물질 이동(mass transfer))와 더불어 실행된다. 전체적으로 보면, 사전-포화 스테이지는 따라서, 동시의, 냉매-결핍 흡수제에서의 냉매의 흡수(즉, 물질 이동) 및 냉각(즉, 열전달)을 수반한다.

사전-포화 스테이지로부터의 잔여의 기화된 냉매를 사전-흡수 스테이지로부터의 부분적 풍부 흡수제를 압축 흡수 스테이지에서 접촉시키는 것은, 앞서 표시된 바와 같이, 압축 흡수 스테이지와 액체 링 펌프의 사용을 포함할 수 있고, 따라서 소위 ‘액체 링’ 펌프 스테이지를 포함한다. 상기 방법은 따라서, 부분적 풍부 흡수제를 액체 링 펌프 또는 액체 링 스테이지내의 액체링으로서 사전-흡수 스테이지로부터 중앙 분산시키는 것과, 상기 사전-포화 스테이지로부터 액체 링의 눈내로 잔여의 기화된 냉매를 도입하는 것과, 잔여의 기화된 냉매가 그에 의해 액체 링 펌프의 임펠러의 베인들 사이의, 이러한 베인들이 액체 링내로 인도됨에 따라, 증가되는 압력하에서 부분적 풍부 흡수제내로 흡수되는 것을 포함할 수 있다. 흡수가 압축 흡수 스테이지에서 실행되는 압력이 사전-흡수 및 사전-포화 스테이지들의 작동 압력보다 높고, 따라서 증발 스테이지의 작동 압력보다 또한 높다. 이러한 압력은 이미 앞서 정량화되었다. 앞서 이미 또한 언급된 바와 같이, 액체 링 펌프가, 바람직할지라도, 본 발명에 관하여 독점적으로 간주되지는 않는 데, 그것은 다른 유형의 컴프레서가 또한 가능성 있게 채용될 수 있다는 것이 기대되기 때문이다.

상기 방법은, 냉각 스테이지의 상류에 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지에서 냉각-풍부 흡수제를 축적하는 것을 더 포함한다. 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지에서의 냉매-풍부 흡수제의 축적이 대기 온도에서 그리고 액체상으로 냉매-풍부 흡수제를 유지하기에 충분히 높은 압력에서 실행될 수 있다. 그러한 일 실시예에 있어서, 상기 방법은, 냉매-풍부 흡수제를, 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지의 상류에, 그 흡수 스테이지 출군 온도로부터 냉매-풍부 흡수제의 온도를 일반적으로 약 35℃로 감소시키도록, 물과 같은 냉각 유체에 의해 일반적으로, 냉각 열전달을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법이 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지에서 냉매-풍부 흡수제를 축적하는 것을 포함할 때, 상기 방법은 또한, 축적 스테이지로부터 냉매-풍부 흡수제를 회수하는 것과, 앞서 이미 정량화된 바와 같이, 냉각 스테이지의 작동 압력과 실질적으로 동등한 압력에서 회수된 냉매-풍부 흡수제를 재생 스테이지를 패스하는 것을 포함한다. 일반적으로, 그러한 경우에, 냉매-풍부 흡수제가, 냉매-풍부 흡수제를 실질적으로 재생기 작동 압력에서 재생기내로 인도하기에 충분한 압력 헤드를 생성하는 펌프에 의해 재생 스테이지로 패스된다.

또한, 또 일반적으로, 상기 방법이 축적 스테이지에서 압력을 제어하는 것으로서, 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지에서 냉매-풍부 흡수제를 축적하는 것을 포함할 때, 상기 방법은 잔여의 냉매 증기를 압축 흡수 스테이지로부터 흡수 스테이지, 보다 구체적으로 흡수스테이지의 사전-흡수 스테이지의 상류에 기화된 냉매내로 인도하는 것을 또 포함한다. 보다 상세하게, 상기 방법은, 상기 재생 스테이지의 상류의 포인트로부터, 일반적으로 상기 냉매-풍부 흡수 축적 스테이지로부터 잔여의 냉매 증기를 회수하는 것, 그리고 회수된 잔여의 냉매 증기를 증발기 스테이지로부터 기화된 냉매와 결합하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은 또한, 일반적으로, 압축 흡수 스테이지를 나가는 냉매-풍부 흡수제가 냉각 및 축적을 겪게 되었을 때, 냉매-풍부 흡수제를 재생기 스테이지로 공급하기 전에 냉매-풍부 흡수제 중 적어도 일부를 사전-가열하는 것을 포함할 수 있다.

냉매-풍부 흡수제를 사전-가열하는 것은, 바람직하게 본 발명의 방법, 즉 본 발명의 방법을 실행하는 것에 의해 초래될 수 있는 프로세스 스트림들에 대하여 실행하는 것에 의해 생성되는 가용한 열에 의해, 냉매-풍부 흡수제 중 적어도 일부를 열전달을 겪게 하는 것에 의해 실행될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 방법은, 제1 냉매-풍부 흡수제 열전달 스테이지에서, 적어도 일부의 하류 냉매-풍부 흡수제를 상류의 냉매-풍부 흡수제와의 열전달을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 방법이 상기한 바와 같은 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지내의 냉매-풍부 흡수제를 축적하는 것을 포함할 때, 상기 방법은, 축적 스테이지의 하류를 제외하고 재생 스테이지의 상류에서, 축적 스테이지로부터 회수되는 적어도 일부의 축적된 냉매-풍부 흡수제를, 흡수 스테이지로부터 축적 스테이지로 공급되는 냉매-풍부 흡수제에 대하여 열 전달을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다.

대안적으로, 또는 더욱 바람직하게 추가적으로, 상기 방법은, 제2 냉매-풍부 흡수제 열전달 스테이지에서, 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지로부터 회수되는 적어도 일부의 냉매-풍부 흡수제를 재생 스테이지로부터 얻어진 냉각-결핍 흡수제와 열전달을 격게하는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 방법은, 냉매-풍부 흡수제가 상기한 바와 같이 축적 스테이지에 축적될 때, 상기 냉각 스테이지의 상류에, 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지로부터 회수되고 재생 스테이지로부터 냉매-결핍 흡수제와 열전달하도록 재생 스테이지로 패스되는 축적된 냉매-풍부 흡수제 중 적어도 일부를 겪게 하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 방법은, 냉매-풍부 흡수 축적 스테이지로부터 회수되는 냉매-풍부 흡수제를 제1 및 제2 스트림 부분들로 분할하는 것을 포함하고, 재생 스테이지의 상류에, 제1 스트림 부분을 상류의 냉매-풍부 흡수제와 열전달을 겪게 하는 것과 제2 스트림 부분을 재생 스테이지로부터 재생-결핍 흡수제와 열전달을 겪게 하는 것을 포함한다. 상기 방법은 그러면, 열전달을 각각 겪게 한 후에, 제1 및 제2 냉매-풍부 흡수제 부분들의 양쪽을 재생 스테이지로 공급하는 것을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 방법은 제1 및 제2 냉각-풍부 흡수제 스트림 부분들을 재생 스테이지의 상류에서 결합하는 것과, 1 및 제2 냉각-풍부 흡수제 스트림 부분들의 결합을 재생 스테이지로 공급하는 것을 포함한다. 하지만, 제1 및 제2 냉각-풍부 흡수제 스트림 부분들은 또한, 독립적으로 재생 스테이지로 공급될 수 있다.

냉매를, 증기 형태로, 재생 스테이지에서 복구하는 것은, 냉매-풍부 흡수제를 분별 증류를 겪게 하는 것을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 방법은, 재생 스테이지에서, 냉매-풍부 흡수제를 가열하고 그에 의해 냉매-풍부 흡수제 밖으로 냉매를 기화시키며, 그에 의해 액체 형태의 냉매-결핍 흡수제와, 증기 형태의 복구된 냉매를 얻는 것을 포함할 수 있다.

냉매-풍부 흡수제를 냉각 스테이지에서 가열하는 것은, 냉매-풍부 흡수제를 냉매-풍부 흡수제를 재생 스테이지 열전달 매체와의 열전달을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방법은 재생 스테이지와의 그리고 더욱 구체적으로 재생 스테이지의 냉매-풍부 흡수제와의 열전달 관계의 재생 스테이지 열전달 매체를 패스하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방법은, 재생 스테이지에서, 재생 스테이지와, 그리고 더욱 구체적으로 재생 스테이지의 냉매-풍부 흡수제와의 열전달 관계의 적어도 2개의 분리된 재생 스테이지 열전달 매체 스트림들을 패스하는 것을 포함할 수 있다. 재생 스테이지 열전달 매체는 바람직하게 가열된 오일 또는 스팀(steam)일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 방법은, 컬럼의 하부에 위치되는 메인 재생기 리-보일러(re-boiler)에 더하여 측부 리-보일러로서 구성되는 적어도 2개의 재생 가열 스테이지들을 포함한다.

상기 방법은 또한, 하나 이상의 재생 가열 스테이지들에 대해 추가적으로, 재생 스테이지를 재생 스테이지로부터 회수되는 냉매-결핍 흡수제와 열교환을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은 또한, 재생 스테이지에서, 적어도 일부의 냉매-결핍 흡수제를 재유출하는 것과 그것을 가열 매체와 열교환을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다.

가열 매체는 일반적으로 오일 또는 스팀일 수 있고, 약 125℃와 약 275℃ 사이의 온도에 있을 수 있다.

냉각 매체는 일반적으로 물 또는 대기중의 공기일 수 있고 약 1℃와 약 50℃ 사이의 온도에 있을 수 있다.

냉매 증발 온도, 및 따라서 소망하는 냉각 온도는 일반적으로 약 -30℃와 약 5℃ 사이일 수 있다.

본 출원인은, 본 발명의 방법, 및 특히 기화된 냉매를 냉매-결핍 흡수제로 흡수시키도록 제안하는 접근법이, 흡수된 냉매에 의해 구성되는 냉매-풍부 흡수제의 더 큰 부분을 초래하는 더 높은 흡수율을 달성한다고 생각한다. 결국, 증발기에서 달성되는 냉각 효과를 증가시키는 것에 의해 달성 가능한 성능 계수에 긍정적으로 영향을 주는 더 순수한 재생기 스테이지 오버헤드 생성물이 따라서 생성된다. 또한, 본 출원인은, 본 발명의 방법이 프로세스 가열 이용을 관리하는 방식이, 특히 시스템으로의 요구되는 에너지 입력을 감소시키는 것에 의해, 상기 방법을 구현하는 증기 흡수성 냉각 시스템 또는 장치의 에너지-효율적 동작을 가능케 한다고 생각한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면,

응축되거나 액화된 냉매를 얻기 위해, 냉매가 증기 형태로 응축될 수 있는 응축기;

냉매가 더 높은 온도 매체에 의해 열 전달을 겪을 수 있음으로써, 열 형태의 에너지가 상기 더 높은 온도 매체로부터 상기 냉매로 전달되는 팽창기/증발기 스테이지로서, 상기 응축기로부터 상기 팽창/증발기 스테이지로 인도하는 응축 냉매 전송 라인에 의해, 상기 더 높은 온도 매체는 희망하는 냉각 온도로 냉각되거나 차가워지며 상기 냉매는 기화되는, 팽창기/증발기 스테이지;

부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻기 위해, 상기 증발기 스테이지로부터 상기 흡수 스테이지로 인도하는 기화 냉매 전송 라인에 의해, 상기 기화된 냉매가 제1 압력에서 흡수제내로 흡수될 수 있는, 흡수 스테이지;

냉매-풍부 흡수제를 얻기 위해서, 상기 제1 압력보다 더 높은 제2 압력에서, 부분적 냉매-풍부 흡수제가 흡수되지 않은 기화된 냉매와 접촉될 수 있는 압축 흡수 스테이지;

재생기 스테이지로서, 상기 재생기 스테이지내로 인도하는 냉매-풍부 흡수제 전송 라인에 의해, 냉매-풍부 흡수제로부터, 냉매가 증기 형태로 복구될 수 있고 그에 의해 냉매-결핍 흡수제를 얻는 재생기 스테이지;

상기 재생기 스테이지로부터 상기 응축기로 인도하는 복구된 기화된 냉매 전송 라인으로서, 상기 복구된 기화된 냉매 전송 라인을 따라 복구된 냉매가 상기 재생기로부터 회수되어 상기 응축기로 패스될 수 있는, 복구된 기화된 냉매 전송 라인; 및

상기 재생기로부터 인도하는 냉매-결핍 흡수제 전송 라인으로서, 상기 냉매-결핍 흡수제 전송 라인을 따라, 상기 흡수 스테이지내로 인도하는 이러한 전송 라인에 의해, 상기 재생기로부터 냉매-결핍 흡수제가 회수될 수 있음으로써, 상기 냉매-결핍 흡수제가 흡수 스테이지에서 상기 흡수제를 구성하는, 냉매-결핍 흡수제 전송 라인을 포함하는, 흡수 냉각 장치가 제공된다.

상기 흡수 스테이지는,

냉매-결핍 흡수제가 기화된 냉매와 사전-접촉되어 부분적 냉매-포화 흡수제를 얻을 수 있는 사전-접촉 스테이지; 및

상기 부분적 냉매-포화 흡수제가 기화된 냉매와 접촉되어 부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻을 수 있는 메인 접촉 스테이지를 포함할 수 있다.

보다 상세하게, 상기 사전-접촉 스테이지는 사전-포화기를 포함할 수 있고 상기 메인 접촉 스테이지는 사전-흡수기 스테이지를 포함할 수 있다. 상기 흡수 스테이지는, 그러면,

상기 사전-흡수기로서, 상기 사전-포화기로부터 상기 사전-흡수기로 인도하는 흡수액 전송 라인에 의해, 기화된 냉매가 상기 기화된 냉매 전송 라인을 따라 상기 증발기로부터 상기 사전-흡수기로 공급될 수 있고, 상기 사전-흡수기내에서 상기 기화된 냉매가 상기 사전-포화기로부터 흡수액과 접촉될 수 있으며, 상기 사전-흡수기내로 상기 기화된 냉매가 흡수되어 부분적 풍부 흡수제를 얻을 수 있는, 사전-흡수기;

상기 사전-포화기로서, 상기 사전-흡수기로부터 상기 사전-포화기로 인도하는 흡수되지 않은 기화된 냉매 전송 라인에 의해, 냉매-결핍 흡수제가 상기 재생기로부터 상기 냉매-결핍 흡수제 전송 라인을 따라 상기 사전-포화기로 공급될 수 있고, 상기 사전-포화기내에서 상기 냉매-결핍 흡수제가 상기 사전-흡수 스테이지로부터 흡수되지 않은 기화된 냉매와 접촉되어 그에 의해 상기 냉매-결핍 흡수제를 사전-포화시킬 수 있는, 사전-포화기를 포함할 수 있다.

부분적 냉매-풍부 흡수제와 잔여의 기화된 냉매 라인은 각각 사전-흡수기로부터 그리고 사전-포화기로부너 압축 흡수 스테이지로 인도할 수 있다. 압축 흡수 스테이지는 컴프레서를 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 컴프레서는 소위 ‘액체 링’ 펌프일 수 있다. 액체 링 펌프에 있어서, 따라서, 흡입 측 공급은 (i) 부분적 냉매-풍부 흡수제 전송 라인을 따라 사전-흡수기로부터 그것에 공급되는 부분적 냉매-풍부 흡수제 및 (ii) 잔여의 기화된 냉매 전송 라인을 따라 사전-포화기로부터 그것에 공급되는 잔여의 기화된 냉매를 포함할 수 있다. 컴프레서는, 하지만, 액체 링 펌프에 한정되지 않고, 대신에, 소망하는 압축 흡수 효과를 달성하기에 적절한 임의의 다른 유형의 컴프레서, 예컨대, 아르키메데스 스크류-형 컴프레서 또는 베인-리스 임펠러 컴프레서를 포함할 수 있다.

따라서, 사용시에, 사전-포화기로부터의 잔여의 기화된 냉매가, 압축 흡수 스테이지에서 증가되는 압력하에서 사전-흡수기로부터 부분적 냉매-풍부 흡수제와 접촉되고, 그에 의해 냉매 재생 스테이지로 패스되는 냉매-풍부 흡수제를 형성할 수 있다.

팽창기/증발기 스테이지는 냉매가 더 높은 온도 매체와 열전달을 겪을 수 있음으로써, 열 형태의 에너지가 더 높은 온도 매체로부터 냉매로 전달될 수 있는 증발기를 포함할 수 있다.

팽창기(expander)/증발기(evaporator) 스테이지는 통상 팽창 밸브나 기계 터빈의 형태로 팽창 디바이스를 포함할 수 있으며, 이러한 밸브나 터빈을 거쳐서, 응축된 냉매가 액화 냉매 및 기화 냉매의 혼합물을 얻도록 팽창될 수 있다. 그러한 실시예에서, 응축된 냉매 전달 라인은 응축기로부터 팽창 디바이스로 이어질 수 있으며, 냉매 혼합물 전달 라인은 팽창 디바이스로부터 증발기로 이어질 수 있다.

냉매와 흡수제에 대해 이후 기술할 것이다.

장치는 냉각 매체 소스를 포함할 수 있고, 이 소스로부터 냉각 매체가, 냉각 매체 소스로부터 응축기로 이어지는 냉각 매체 라인을 따라 응축기에 공급될 수 있다. 냉각 매체는 통상 물이나 공기일 것이다.

장치는 또한 응축된 냉매가 축적될 수 있는 응축된 냉매 축적 베슬, 즉 탱크를 포함할 수 있으며, 이때 응축된 냉매 라인은 응축기로부터 축적 베슬로 이어지며, 이 라인을 따라 응축된 냉매는 응축기로부터 축적 베슬로 전달될 수 있다.

장치는 또한, 응축된 냉매를 통상 응축된 냉매 축적 베슬로부터 팽창기/증발기 스테이지, 더 상세하게는 팽창 스테이지로 펌핑하기 위한 응축된 냉매 펌프를 포함할 수 있다. 펌프는, 팽창 밸브를 거친 팽창 이후의 냉매의 압력이 원하는 증발기 스테이지 동작 온도에서 냉매의 증발 압력과 실질적으로 동일하게 되도록 충분한 압력 헤드(pressure head)를 생성할 수도 있다.

장치는 또한 팽창 밸브의 상류에 응축된 냉매 열 교환기를 포함할 수 있으며, 이때 응축된 냉매 전달 라인은 냉매 열 교환기를 통해 팽창 밸브로 이어진다. 기화된 냉매 전달 라인은 흡수기 스테이지로 이어지고 또한 응축된 냉매 열 교환기를 통과할 수 있어서, 열은, 응축된 냉매 열 교환기에서 증발기로부터의 기화된 냉매와 응축기로부터의 응축된 냉매 사이에서 교환될 수 있다.

장치는, 증발기 스테이지에서 냉매의 기화를 통해 냉각되게 될 더 고온의 매체를 나를 수 있는 더 고온의 매체 이송 라인을 포함할 수 있다. 더 고온의 매체 이송 라인은 그러므로 냉매 혼합 전달 라인과 열 전달 관계로 증발기 스테이지를 통과할 수 있다. 장치는 따라서, 열을 매체에 전달할 수 있어서, 더 고온의 매체 이송 라인에서 더 고온의 매체를 생성할 수 있는 열 소스와 냉각 관계로 설치될 수 있다.

사전-흡수기는 사전-흡수기 베슬/컬럼을 포함할 수 있다. 기화된 냉매 전달 라인은 이때 증발기 스테이지로부터 사전-흡수기 컬럼의 하부로 이어질 수 있으며, 흡수 액체 전달 라인은 사전-포화기로부터 사전-흡수기 컬럼의 상부로 이어진다. 사용 시, 흡수 액체가 그러므로 사전-흡수기에서 역류 방식으로 기화된 냉매와 접촉한다는 점과, 부분적으로 냉매 풍부된 흡수제가 그에 따라 사전-흡수기 컬럼의 하부에서 축적될 것이며, 흡수되지 않은 기화된 냉매는 사전-흡수기 컬럼의 상부로 전달됨을 이해해야 할 것이다. 따라서, 부분적으로 냉매 풍부된 흡수제 전달 라인은 사전-흡수기 컬럼의 하부로부터 이어질 수 있으며, 흡수되지 않은 기화된 냉매 전달 라인은 사전-흡수기 컬럼의 상부로부터 이어질 수 있다.

사전-포화기는 사전-포화기 베슬, 바람직하게는 사전-포화기 플래시 베슬(pre-saturator flash vessel)를 포함할 수 있으며, 이 베슬에서 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매 결핍 흡수제의 접촉이 적어도 부분적으로 실현된다. 사전-포화기는 또한, 냉매 결핍 흡수제와 흡수되지 않은 기화된 냉매가 공급되는 사전-포화기 열 교환기를 포함할 수 있어, 이들 흡수제와 냉매는 열 교환기에서 서로와 접촉하며, 사전-포화기 열 교환기는 흡수되지 않은 기화된 냉매의 냉매 결핍 흡수제로의 흡수를 위해 냉각 열 전달(cooling heat transfer)을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매 결핍 흡수제 전달 라인은 사전-포화기 플래시 베슬 상류, 바람직하게는 사전-포화기 열 교환기의 또한 상류나 더 바람직하게는 사전-포화기 열 교환기에서의 혼합 지점에서 서로 만날 수 있다. 냉매의 냉매 결핍 흡수제로의 일부 흡수는 그에 따라 사전-포화기 플래시 베슬의 상류, 열 교환기의 상류 또는 열 교환기에서 이미 발생한다. 따라서 사용 시, 사전-포화기로의 유입 증기는 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매 결핍 흡수제의 혼합물을 포함하며, 그 중 흡수되지 않은 기화된 냉매 중 일부는 이미 냉매-결핍 흡수제에 흡수되었다. 택일적으로, 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매-결핍 흡수제 전달 라인은 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매 결핍 흡수제를 위해 사전-포화기 베슬로 개별적으로 이어질 수 있어서, 사전-포화기 베슬에서 서로 접촉할 수 있으며, 이 경우, 사전-포화기 열 교환기는 사전-포화기 플래시 베슬에 병합될 수 있다.

흡수기 스테이지에서는, 냉각 열 교환에 의해 흡수기 스테이지에서 생성된 열을 제거할 수 있는 냉각 열 전달 장치가 제공될 수 있다. 통상, 흡수기 스테이지 냉각 열 전달 장치는 흡수기 스테이지 냉각 매체 라인을 포함할 수 있고, 이 라인을 따라, 냉각 매체가 냉각 매체 소스로부터 냉각 열 전달 장치로 공급될 수 있다.

바람직하게는, 전술한 바와 같이, 흡수기 스테이지 냉각 열 전달 장치는 사전-포화기와 열 전달 관계에서 배치될 수 있다. 흡수기 스테이지 냉각 열 전달 장치는 이때 통상, 사용 시, 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매 결핍 흡수제의 혼합물에 대해 열을 교환하도록 배치될 수 있다.

장치는, 통상 냉매-풍부 흡수제 축적 베슬, 즉 탱크를 포함하는 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지를 더 포함할 수 있다. 냉매-풍부 흡수제 전달 라인은 따라서 재생 스테이지 대신 냉매-풍부 흡수제 축적 베슬에 이어질 수 있다. 그러한 경우, 장치는, 냉매-풍부 흡수제 축적 베슬로부터 재생기 스테이지로 이어지는 축적된 냉매-풍부 흡수제 전달 라인을 포함할 수 있다.

또한, 통상 장치가 냉매-풍부 흡수제 축적 베슬를 포함할 경우, 장치는 또한, 냉매-풍부 흡수제를 통상 냉매-풍부 흡수제 축적 베슬로부터 재생기 스테이지로 펌핑할 수 있는 냉매-풍부 흡수제 펌프를 포함할 수 있다. 냉매-풍부 흡수제 펌프는, 냉매-풍부 흡수제가 재생기 스테이지 동작 압력에서 재생기 스테이지에 들어갈 수 있기에 충분한 압력 헤드를 생성할 수 있다.

장치는 또한 냉매-풍부 흡수제 냉각 열 교환기를 포함할 수 있으며, 이 교환기에서, 냉매-풍부 흡수제 전달 라인을 따라 흡수 스테이지를 빠져나온 냉매-풍부 흡수제는 냉각 매체에 대해 열 교환될 수 있다. 장치는 따라서 또한, 냉각 매체 소스로부터 냉매-풍부 흡수제 열 교환기로 이어지는 냉매-풍부 흡수제 열 교환기 냉각 매체 공급 라인을 포함할 수 있다.

장치는, 냉매-풍부 흡수제 축적 베슬로부터, 증발기로부터 흡수기 스테이지, 더 구체적으로는 사전-흡수기로 이어지는 기화된 냉매 전달 라인으로 이어지는 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지 잔여의 기화된 냉매 전달 라인을 더 포함할 수 있다. 사용 시, 냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지로부터의 잔여의 기화된 냉매와 증발기로부터의 기화된 냉매의 혼합물이 그에 따라 사전-흡수기에 공급될 수 있다.

장치는, 냉매-풍부 흡수제가 재생기 스테이지에 들어가기 전에 냉매-풍부 흡수제를 사전-가열하기 위한 다수의 냉매-풍부 흡수제 사전-가열 열 교환기를 통상 포함하는 적어도 하나의 냉매-풍부 흡수제 사전-가열 스테이지를 또한 포함할 수 있다. 더 상세하게는, 장치는, 냉매-풍부 흡수제 전달 라인이나 축적된 냉매-풍부 흡수제 전달 라인이, 경우에 따라 이어질 수 있는 제1 냉매-풍부 흡수제 사전-가열 열 교환기를 포함할 수 있고, 여기서 냉매-풍부 흡수제 전달 라인이나 축적된 냉매-풍부 흡수제 전달 라인은 냉매-풍부 흡수제 전달 라인의 상류 부분과 열-전달 관계로 제공된다.

장치는, 택일적으로, 그러나 더 바람직하게는 추가로, 냉매-풍부 흡수제 전달 라인이나 축적된 냉매-풍부 흡수제 전달 라인이 경우에 따라서 이어지는 제2 냉매-풍부 흡수제 사전-가열 열 교환기를 또한 포함할 수 있으며, 여기서, 냉매-풍부 흡수제 전달 라인이나 축적된 냉매-풍부 흡수제 전달 라인은, 재생기 스테이지로부터 흡수기 스테이지로 이어지는 냉매-결핍 흡수제 전달 라인과 열-전달 관계로 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 냉매-풍부 흡수제 전달 라인이나 축적된 냉매-풍부 흡수제 전달 라인은, 경우에 따라서, 제1 및 제2 냉매-풍부 흡수제 사전-가열 열 교환기 사이에서 분리되며, 그 후, 재생기에 들어가기 전에 재결합한다. 택일적으로, 분리된 라인이 독립적으로 재생기에 이어진다.

재생기는 재생기 컬럼, 더 상세하게는 분류 컬럼을 포함할 수 있으며, 가열이 컬럼의 하부에 제공되어, 사용 시 냉매-풍부 흡수제를 분류하여 이로부터 분류 기화를 통해 냉매를 회복한다. 사용 시, 회복된 기화된 냉매는 컬럼의 상부에 축적될 것이고, 냉매-결핍 흡수제는 컬럼의 하부에 축적될 것임을 이해하게 될 것이다. 따라서, 냉매-풍부 흡수제 전달 라인이나 축적된 냉매-풍부 흡수제 전달 라인은, 경우에 따라, 실질적으로 재생기 컬럼의 상단부에서 이 컬럼에 들어갈 수 있고, 이때 회복된 기화된 냉매 라인은 재생기 컬럼의 상부로부터 이어지며, 냉매-결핍 흡수제 라인은 반응기의 하부로부터 이어진다.

장치는 재생기 스테이지 가열 열 전달 장치를 더 포함할 수 있다. 재생기 스테이지 가열 열 전달 장치는 적어도 하나의 가열 열 전달 매체 라인을 포함할 수 있고, 이 라인을 따라서, 가열 열 전달 매체가 재생기 컬럼과 열 전달 관계로 전달될 수 있어서, 사용 시, 재생기 컬럼과 그에 따라 냉매-풍부 흡수제를 가열할 수 있어서, 이로부터 냉매를 기화하여 회복할 수 있다. 바람직하게, 장치는 재생기 스테이지 가열 열 전달 장치에서 2개의 가열 열 전달 매체 라인을 포함한다.

장치는, 또한 재생기 스테이지 가열 열 전달 장치에서, 재생기 컬럼과 열 전달 관계로 통과하는 재생기-결핍 흡수제 가열 전달 라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라, 증기 흡수 냉각 시스템의 흡수 스테이지를 동작하는 방법으로서,

부분적으로 냉매가 포화된 흡수제를 얻기 위해, 사전-접촉 스테이지에서, 기화 스테이지로부터 발생한 기화된 냉매를 냉매-결핍 흡수제와 접촉시키는 단계; 및

부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻기 위해, 주 접촉 스테이지에서, 기화된 냉매를 부분적으로 냉매가 포화된 흡수제와 접촉시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

사전-접촉 스테이지는, 특히, 사전-포화 스테이지일 수 있고, 주 접촉 스테이지는 사전-흡수 스테이지일 수 있다. 방법은, 시스템의 기화 스테이지로부터 사전-흡수 스테이지로 기화된 냉매를 전달하는 단계;

사전-흡수 스테이지에서, 기화된 냉매를 사전-포화 스테이지로부터의 흡수 액체에 흡수시키는 단계;

사전-흡수 스테이지로부터 흡수되지 않은 기화된 냉매를 회수하여, 재생 스테이지로부터의 냉매-결핍 흡수제와 함께 사전-포화 스테이지에 전달하는 단계로서, 상기 냉매-결핍 흡수제는 그에 따라 사전-포화 스테이지에서 기화된 냉매와 사전-접촉하여 부분적으로 포화되어, 부분적으로 포화된 냉매를 얻게 되는, 단계; 및

사전-포화 스테이지로부터 부분적으로 포화된 흡수제를 회수하여 사전-흡수 스테이지에 전달하여, 사전-흡수 스테이지에서 흡수 액체를 구성하게 하는 단계를 포함할 수 있다.

방법은 부분적으로 냉매 풍부된 흡수제와 잔여의 기화된 냉매를 압축 흡수 스테이지에서 압축 흡수되게 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 사전-포화된 스테이지로부터 잔여의 기화된 냉매를 회수하는 단계;

사전-흡수 스테이지로부터 부분적으로 냉매-풍부 흡수제를 회수하는 단계;

사전-포화 스테이지로부터의 잔여의 기화된 냉매와 사전-흡수 스테이지로부터의 흡수제를 압축 흡수 스테이지에 전달하는 단계로서, 이 압축 흡수 스테이지에서, 잔여의 기화된 냉매는 압력 하에서 흡수제와 접촉하여, 냉매 재생 스테이지로 전달되는 냉매-풍부된 흡수제를 형성하는, 단계를 포함한다.

사전-포화 스테이지, 사전-흡수 스테이지 및 압축 흡수 스테이지는 후술할 바와 같이 각각 존재하여 실행될 것이다.

본 발명의 다른 양상에 따라, 증기 흡수 냉각 장치를 위한 흡수 스테이지 장치가 제공되며, 이 흡수 스테이지 장치는, 냉매-결핍 흡수제가 부분적으로 냉매가 포화된 흡수제를 얻기 위해 증발기로부터 발생한 기화된 냉매와 사전-접촉할 수 있는 사전-접촉 스테이지; 및

부분적으로 냉매가 포화된 흡수제가 부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻기 위해 기화된 냉매와 접촉할 수 있는 주 접촉 스테이지를 포함한다.

더 상세하게, 사전-접촉 스테이지는 사전-포화기를 포함할 수 있는 반면, 주 접촉 스테이지는 사전-흡수기를 포함할 수 있다. 흡수 스테이지 장치는 이때, 가열된 냉매 전달 라인을 따라 증발기로부터 가열된 냉매가 공급될 수 있는 사전-흡수기로서, 가열된 냉매는 사전-포화기로부터의 흡수 액체와 접촉할 수 있고, 사전-포화기로부터 사전-흡수기로 이어지는 흡수 액체 전달 라인을 통해, 부분적으로 냉매 풍부된 흡수제를 얻기 위해 가열된 냉매가 흡수될 수 있는 사전-흡수기;

냉매-결핍 흡수제 전달 라인을 따라 냉매-결핍 흡수제가 재생기로부터 공급될 수 있는 사전-포화기로서, 냉매-결핍 흡수제는 사전-흡수 스테이지로부터의 흡수되지 않은 기화된 냉매와 접촉할 수 있어서, 사전-흡수기로부터 사전-포화기로 이어지는 흡수되지 않은 기화된 냉매 전달 라인을 통해 냉매-결핍 흡수제를 사전-포화시키는 사전-포화기를 포함할 수 있다.

흡수 스테이지 장치는 압축 흡수기를 포함하는 압축 흡수 스테이지를 더 포함할 수 있고, 압축 흡수 스테이지에서, 사전-포화기로부터의 잔여의 기화된 냉매는, 압축 또는 압력 하에서, 사전-흡수기로부터의 부분적 냉매-풍부 흡수제와 접촉할 수 있다.

사전-포화기, 사전-흡수기 및 압축 흡수 스테이지, 즉 압축 흡수기는 각각 후술될 바와 같이 존재할 수 있다.

본 발명은, 증기 흡수성 냉각을 실행하는데 요구되는 열 입력의 양을 감소시키고 상기한 처리 제한들을 처리하며, 그에 의해 그 성능 계수를 증가시킬 수 있다.

본 발명은 이제, 증기 흡수 냉각 장치의 처리 흐름도를 도시하는 수반하는 개략도를 참조하여 단지 예시적인 예를 통해 기술될 것이다.
도 1은 증기 흡수 냉각 장치의 처리 흐름도를 도시하는 개략도이다.

도면에서, 참조번호(10)는 일반적으로 본 발명에 따른 증기 흡수 장치를 나타낸다.

장치(10)는 응축된 냉매 축적 베슬(12)를 포함하며, 이 베슬(12)에서, 예시된 실시예에서는 암모니아를 포함하는 응축된 냉매가 암모니아를 액체 상태로 유지하기에 충분한 압력과 응축기 배출 온도로 축적된다.

암모니아를 암모니아 축적 베슬(12)로부터 회수될 수 있게 하는 암모니아 냉매 전달 라인(14)이 축적 베슬(12)로부터 팽창기/증발기 스테이지 또는 시스템(일반적으로 참조번호(16)로 나타냄)으로 이어진다.

펌프(18)가, 냉매를 축적 베슬(12)로부터 전달 라인(14)을 따라 팽창기/증발기 시스템(16)으로 전달하도록 압력 헤드를 생성하기 위해 전달 라인(14)에 제공되어, 냉매는, 냉매가 축적 베슬(12)에서 축적되었던 압력보다 더 높은 압력으로 증발 시스템(16)에 운반된다.

팽창기/증발기 시스템(16)은 직렬로 연결되는 팽창 디바이스(20)와 증발기(22)를 포함하며, 팽창 디바이스(20)는 증발기(22)의 상류에 제공된다.

냉매 냉각 열 교환기(24)가 팽창 디바이스(20)의 상류에 제공되며, 전달 라인(14)은 따라서 열 교환기(24)를 통해 팽창기/증발기 시스템(16)으로 이어진다.

열 교환기(24)로부터, 냉매 전달 라인(14)은 팽창 디바이스(20)로 이어진다.

팽창 디바이스(20)로부터, 혼합된 상태의 냉매 전달 라인(26)이 증발기(22)에 이어진다.

증발기(22)에서, 혼합된 상태의 냉매 전달 라인(26)은 냉각하기 원하는 더 고온의 매체와 열 전달 관계로 통과한다. 가열 매체는, 예시된 실시예에서, 일반적으로 참조번호(29)로 나타낸 더 고온의 매체 순환 라인을 따라, 흐른다.

증발기(22)로부터, 기화된 냉매 전달 라인(28)이, 일반적으로 참조번호(30)로 나타낸 흡수기 시스템 또는 스테이지로 이어진다.

흡수기 시스템(30)의 상류에서, 냉매 전달 라인(28)은 냉매 전달 라인(14)과 열 전달 관계로 냉매 냉각 가열 교환기(24)를 통과한다.

흡수기 시스템(30)은, 사전-포화기 시스템(32)을 포함하는 사전-접촉 스테이지와, 사전-흡수기(34)를 포함하는 주 접촉 스테이지를 포함한다. 흡수기 스테이지 냉매 공급 라인(36)이 사전-접촉 스테이지(34)로 이어진다. 냉매-결핍 흡수제 전달 라인(37)이 사전-포화기 시스템(32)으로 이어진다. 흡수되지 않은 냉매 증기 전달 라인(38)이 사전-흡수기(34)로부터 사전-포화기 시스템(32)으로 이어지며, 사전-포화된 흡수제 액체 전달 라인(40)이 사전-포화기 시스템(32)으로부터 사전-흡수기(34)로 이어진다.

사전-포화기 시스템(32)은 사전-포화기 열 교환기(42)와 사전-포화기 플래시 베슬(44)를 포함하며, 열 교환기(42)는 플래시 베슬(44)의 상류에 제공된다. 예시한 실시예에서, 흡수되지 않은 기화된 냉매 라인(38)은 냉매-결핍 전달 라인(37)과 결합되며, 흡수되지 않은 기화된 냉매는 따라서 열 교환기(42) 상류의 냉매-결핍 흡수제와 접촉한다. 결합된 냉매/흡수제 공급 라인(46)은 그리하여 열 교환기(42)에 이어지며, 열 교환기(42)에서, 냉각 매체 순환 라인(48)과 열 전달 관계로 통과한다.

냉각된 냉매/흡수제 전달 라인(50)은 열 교환기(42)로부터 플래시 베슬(44)로 이어진다.

본 발명에 따라서, 현재 예시한 실시예와는 다른 사전-포화기 구성이 가능할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 예컨대, 사전-포화기 플래시 베슬(44)와 열 교환기(42)는 단일 처리 유닛으로서 동작할 수 있으며, 그러한 결합된 사전-포화기 컬럼은 이때 동시 흡수 및 열 제거로 동작함을 생각해 볼 수 있다. 택일적으로, 사전-흡수기는 현재 예시한 바와 같이 열 교환기(42)와 플래시 베슬(44)로 동작할 수 있지만, 냉매-결핍 흡수제 전달 라인(37)과 흡수되지 않은 기화된 냉매 전달 라인(38)의 결합이 열 교환기(42) 내부에서 발생할 수 있다.

잔여의 기화된 냉매 전달 라인(52)이 사전-포화기 시스템(32), 더 상세하게는 사전-포화기 플래시 베슬(44)로부터 이어지며, 부분적 냉매-풍부 전달 라인(54)이 사전-흡수기(34)로부터 이어진다.

잔여의 기화된 냉매 전달 라인(52)과 부분적 냉매-풍부 전달 라인(54) 모두는 압축 흡수 시스템(56)으로 이어진다. 압축 흡수 시스템(56)은 액체 링 펌프(58) 형태의 압축기를 포함하며, 잔여의 기화된 냉매 전달 라인(52)과 부분적 냉매-풍부 전달 라인(54)은 액체 링 펌프의 흡입 측 내로 이어진다.

냉매-풍부 흡수제 전달 라인(60)이 압축 흡수 시스템(56)으로부터, 더 상세하게는 압축 흡수 시스템(56)의 액체 링 펌프(58)의 방출 측으로부터, 일반적으로 참조번호(62)로 표기된 흡수제 재생 시스템으로 이어진다.

흡수제 재생 시스템(62)은 냉매-풍부 흡수제 축적 베슬(64)를 포함하며, 이 베슬(64) 내로 전달 라인(60)이 이어진다.

축적 베슬(64) 상류에서, 전달 라인(60)은 냉각 매체 순환 라인(68)과 열 전달 관계로 냉매-풍부 흡수제 냉각 열 교환기(66)를 통과한다.

냉매-풍부 흡수제 축적 스테이지의 잔여의 기화된 냉매 전달 라인(70)은 축적 베슬(64)로부터 이어져, 흡수기 시스템(30)의 상류의 혼합 지점(72)에서, 증발기(22)로부터 이어진 기화된 냉매 전달 라인(28)과 만나서 결합된다. 흡수기 시스템 냉매 공급 라인(36)은 그러므로 혼합 지점(72)으로부터 흡수기 시스템(30), 더 상세하게는 사전-흡수기(34)로 이어진다.

재생 시스템(62)은 또한, 축적 베슬(64)의 하류에서 재생기 컬럼(69)을 포함한다.

축적된 냉매-풍부 흡수제 전달 라인(74)은 축적 베슬(64)로부터 이어진다. 펌프(76)가 전달 라인(74)에 제공된다. 전달 라인은 재생기 컬럼(69)의 상류에서 제1 및 제2 전달 라인(74.1 및 74.2)으로 분리된다. 대신, 전달 라인(74.1 및 74.2)은 독립적으로 재생기 컬럼(69) 내로 이어질 수 있다.

전달 라인(74.1)은 제1 사전-가열 열 교환기(77) 내로 이어지며, 라인(74..1)은, 열 교환기(66)와 축적 베슬(64) 상류에서 압축 흡수 시스템(56)으로부터, 더 상세하게는 액체 링 펌프(58)로부터 냉매-풍부 흡수제 전달 라인(60)과 열 전달 관계로 이 교환기(77)를 통과한다.

전달 라인(74.2)은 제2 사전-가열 열 교환기(78) 내로 이어지며, 라인(74.2)은, 라인(37)이 이어지는 사전-포화기(32)의 상류에서 냉매-결핍 흡수제 전달 라인(37)과 열 전달 관계로 이 교환기(78)를 통과한다.

전달 라인(74.1 및 74.2)은 열 교환기(77 및 78)의 하류의 혼합 지점(80)에서 재결합되어, 냉매-풍부 흡수제 공급 라인(82)을 형성하며, 이 라인(82)은 재생 컬럼(69)으로 이어진다.

재생된 흡수제 전달 라인(84)과 냉매-결핍 흡수제 전달 라인(37)은 개별적으로 재생 컬럼(69)의 상부와 하부로부터 이어진다.

냉매-결핍 흡수제 전달 라인(37)은 제2 사전-가열 열 교환기(78)의 상류에서 재생 컬럼(69)과 열 전달 관계로 통과한다. 예시한 예시에서, 열 전달 관계는 제1 재생기 컬럼 열 교환기(86)에 의해 예시된다.

냉매-결핍 흡수제 순환 라인(88)은 열 교환기(86)의 상류와 재생기 컬럼(69)의 하류의 전달 라인(37)으로부터 이어진다. 라인(88)은, 제2 재생기 컬럼 열 교환기(92)에서 제1 열 전달 매체 라인(90)과 열 전달 관계로 통과한 후, 재생기 컬럼(69)으로 다시 이어진다.

컬럼(69)과 열 전달 관계로 제2 열 전달 매체 라인(94)을 통과함으로써, 추가 가열이 재생기 컬럼(69)에 제공된다. 예시한 실시예에서, 열 전달 관계는 제2 재생기 컬럼 열 교환기(96)에 의해 예시된다.

재생 냉매 전달 라인(84)은 재생기 컬럼(69)의 상단으로부터 냉매 응축기(98)로 연결되며, 이 라인(84)은 냉각 매체 라인(100)과 열 전달 관계로 통과한다.

응축된 냉매 전달 라인(102)은 응축기(98)로부터 냉매 축적 베슬(12)로 연결된다.

사용시, 실질적으로 순수 형태인 암모니아 냉매는 응축된 암모니아가 액상을 유지하도록 충분히 높은 압력에서 액체 형태로 축적 베슬(12)에 축적된다. 일반적으로, 암모니아는 축적 베슬에서 약 35℃의 온도이다.

액체 암모니아 스트림은 전달 라인(14)을 따라 축적 베슬(12)로부터 팽창기/증발기 시스템(16)으로 펌프(18)를 이용하여 펌프된다. 재생기에 필요한 분별 효과를 제공하기 위하여 액체 암모니아 스트림의 일부는 환류로서 라인(15)을 따라 재생기의 상단으로 복귀된다.

팽창기/증발기 시스템(16)에 진입하기 이전에, 전달 라인(14)을 따라 흐르는 액체 암모니아 스트림은 암모니아를 예냉하고 팽창 장치(20)에 걸친 부분 기화를 통해 손실될 수 있는 냉각 포텐셜을 증가시키기 위하여 전달 라인(28)을 따라 흐르는 기화된 암모니아에 대하여 열 교환기(24)내에서 열 교환된다. 일반적으로, 응축된 냉매는 열 교환기(24)내에서 약 0℃와 약 34℃ 사이의 온도로 냉각된다.

열 교환기(24)로부터, 냉각된 암모니아 스트림은 약 6바(bar)(abs)와 약 26바(abs) 사이의 압력에서 팽창 장치로 통과되고, 이에 걸쳐 압력을 약 1.3바(abs)와 약 4.5바(abs) 사이만큼 감소시킴에 의해 암모니아는 팽창된다. 팽창은 암모니아를 적어도 부분적으로 기화되고 냉각되도록 하여, 고온 소스로부터 열을 제거하는 그 능력을 증가시킨다. 그러므로, 액체/증기 암모니아 스트림은 팽창 장치(20)로부터 전달 라인(26)을 따라 회수된다.

팽창 장치(20)에 걸친 액체 암모니아 스트림의 팽창은 팽창 장치를 빠져나가는 암모니아를 소망된 냉각 온도에서의 암모니아의 증기압이 되도록 하고, 상기 증기압은 따라서 약 -30℃와 약 5℃ 사이의 냉각 온도에 대해 바람직하게는 약 1.3바(abs)와 약 4.5바(abs) 사이이다. 본 예에서, 소망된 냉각 온도는 -18℃이고, 대응하는 증기압은 약 1.9바(abs)이다.

액체/증기 암모니아 스트림은 그러므로 전달 라인(26)을 따라 증발기(22)로 전달된다.

증발기(22)에서, 액체/증기 암모니아 스트림은 고온 매체 순환 라인(29)은 고온 매질 순환 라인(29)에서 흐르는 고온 매질에 대해 열교환된다. 액체/증기 암모니아 스트림은 이상적으로는 일정 압력 및 온도에서 고온 매질로부터 열을 흡수하며, 이에 의해 자신을 완전히 기화시키고 약 -18℃의 온도 및 약 1.9바(abs)의 압력에서 포화된 냉각 증기 스트림으로서 전달 라인(28)을 따라 증발기(22)를 빠져나오도록 하기 위하여 고온 매질을 냉각하고 자신의 엔탈피를 증가시킨다.

흡수 시스템(30)으로 전달되기 이전에, 상술한 것처럼, 전달 라인(28)을 따라 흐르는 냉각 스트림은 약 34℃와 약 0℃ 사이의 온도로 냉각되도록 열 교환기(24)내에서 전달 라인(14)을 따라 흐르는 액체 냉각 스트림에 대해 열 교환된다.

기화된 암모니아 스트림은 따라서 열 교환기(24)를 통과한 이후에 흡수 시스템(30)으로, 보다 특별하게는 사전-흡수기(34)로 전달된다.

흡수기 컬럼(34)에서, 전달 라인(36)을 따라 흐르는 기화된 암모니아는 전달 라인(40)에서 공급되는 암모니아-풍부 액체수 스트림의 형태의 흡수제내로 흡수되어, 한층 더 암모니아-풍부 액체수 스트림(54)을 얻게 된다. 압축 흡수 스테이지(56)에서, 암모니아 풍부 액체수 스트림(54)은 냉매-풍부 흡수제 스트림(60)을 생성하기 위하여 잔여의 기화된 냉매 스트림(52)과 결합되며, 여기서 암모니아는 증발기(22)내에서 재사용을 위해 축냉기 시스템(62)에서 복구될 수 있다.

사전-흡수기(34)로 주입되기 이전에, 전달 라인(36)을 따라 흐르는 기화된 암모니아 스트림은 믹싱 포인트(72)에서 축적 베슬(64)로부터의 잔여의 기화된 암모니아와 결합된다. 기화된 암모니아 스트림은 다음으로 사전-흡수기(34)의 바닥으로 주입되고, 사전-포화기(32)로부터 사전-포화된 흡수제 액체가 전달 라인(40)을 따라 사전-흡수기(34)의 상부로 주입된다. 그러므로, 기화된 냉각 스트림은 사전-흡수기(34)내의 반류 방식으로 사전-포화 흡수제 액체와 접촉되며, 사전-흡수기(34)의 바닥에는 부분적으로 냉매-풍부 암모니아가 축적되고, 사전-흡수기(34)의 상부에는 흡수되지 않은 기화된 암모니아가 축적된다.

흡수 시스템(30), 보다 상세하게는 사전-흡수기(34)는 증발기의 것과 관련하여 약간 감소된 압력, 보다 구체적으로는 약 1.8바(abs)에서 동작된다. 이는 이하부터 종종 칭해지는 "제1 압력"을 구성하고, 본 발명에 따르면 약 1.3바(abs)와 4.5바(abs) 사이일 수 있다.

사전-흡수기(34)의 상부에 축적되는 흡수되지 않은 기화된 암모니아는 전달 라인(38)을 따라서 사전-흡수기(34)로부터 빠져나오고, 전달 라인(37)을 따라 흐르는 냉매-결핍 흡수제와 혼합되어, 전달 라인(46)을 따라 흐르는 암모니아/물 스트림을 얻게 된다.

암모니아-결핍 물 스트림과 결합되는 동안, 암모니아의 적어도 일부가, 흡수되지 않은 기화된 암모니아 냉매와 암모니아 냉매-결핍 수 흡수제 사이에서 발생하는 물질 전달로 인하여, 암모니아-결핍 물 스트림내에 흡수될 것임을 이해할 것이다. 이는 생성되는 흡수열의 결과로서 암모니아/물 스트림의 온도의 증가를 초래할 것이다. 그러므로, 스트림을 사전-포화 컬럼(32)으로 전달하기 이전에 물/암모니아 스트림을 냉각하기 위하여 물/암모니아 스트림은 전달 라인(46)을 따라 열 교환기(48)로 넘어간다. 열 교환기(42)에서, 물/암모니아 스트림은 암모니아의 추가 흡수를 달성하기 위하여 순환 라인(48)을 따라 흐르는 냉각 물 스트림에 대하여 열 교환된다. 순환 라인(48)내의 냉각수의 온도 및 흐름 속도는 물/암모니아 스트림이 전달 라인(50)을 따라 플래시 베슬(flash vessel; 44)로 진입하기 이전에 약 35℃의 온도로 냉각되도록 선택된다. 사전-포화 플래시 베슬(44)의 상류에서, 흡수되지 않은 암모니아 냉매와 암모니아-결핍 물 흡수제 사이에서의 물질 전달과 동시에 냉각 열 전달이 발생하는 것을 이해할 것이다.

플래시 베슬(44)에서, 흡수되지 않은 기화된 암모니아와 암모니아-결핍 물은 암모니아와 부분적으로 포화되는 암모니아-결핍 물과 접촉하게 된다. 부분적으로 포화된 암모니아는 부분적으로 포화된 암모니아 스트림으로서 전달 라인(40)을 따라 사전-흡수기(34)로 전달되며, 따라서 부분적으로 포화된 암모니아는 사전-흡수기(34)내에 흡수제 액체를 구성한다.

잔여의 흡수되지 않은 암모니아 증기가 잔여의 암모니아 증기 스트림으로서 플래시 베슬(44)의 상부로부터 전달 라인(52)을 따라 회수된다. 부분적 암모니아-풍부 흡수제가 사전-흡수기(34)의 바닥으로부터 전달 라인(54)을 따라 회수된다.

잔여의 암모니아 증기 스트림 및 부분적 암모니아-풍부 흡수제 스트림은 다음으로 액체 링 펌프(58)의 흡입측으로 공급된다. 액체 링 펌프(58)에서, 부분적 암모니아-풍부 스트림은 가능하지만 이에 제한되지 않는 펌프 본체의 축과 아마도 편심(off-center)인 펌프(58)내에 위치한 임펠러를 이용하여, 실질적으로 원통형 액체 막으로서 원심 분산된다. 임펠러의 블레이드는 이들 사이의 압축 용적을 한정하며, 블레이드는 그 회전축 둘레로 주행하는 경우 액체막쪽으로 부분적으로 돌출하여, 압축 용적의 용적을 감소시켜서, 그 내부에 존재할 수 있는 임의의 기체 또는 증기를 압축한다. 잔여의 암모니아 증기 스트림은 액체막의 눈으로 도입되고, 액체 링 펌프(58)의 임펠러들 사이로 침입하여, 임펠러가 액체막으로 침입하는 경우 압축되고 따라서 압축은 액체막으로 흡수된다. 본 발명은 그러한 액체 링 펌프의 구조나 또는 그 문제를 위한 액체 링 펌프 자체에 국한되지 않음에 주목하는 것은 중요하다. 소망된 압축 흡수 효과를 달성하기 위하여 잔여의 기화된 냉매 및 이에 따른 부분적 냉매-풍부 흡수제의 압력을 증가시킬 수 있는 임의의 펌프 또는 다른 압력-생성 장비 또는 압축기가 압축 흡수 스테이지를 구축하는데 적합할 것이다. 그러한 다른 유형의 압축기는 아르키메데스 스크류형 압축기 및 날개없는 또는 블레이드 없는 임펠러 펌프 또는 압축기를 포함할 수 있다.

액체 링 펌프(58)는 제2 압력을 구성하는 약 3.5바(abs)와 약 10바(abs) 사이의 압력에서 동작한다. 제2 압력은 제1 압력보다 크다.

암모니아-풍부 물 스트림은 따라서 전달 라인(60)을 따라 액체 링 펌프(58)의 압력측으로부터 방출되고, 축적 베슬(64)로 넘어간다. 암모니아-풍부 물 스트림은 약 50mol%의 암모니아 농도를 갖는다.

부분적 암모니아-풍부 물 스트림으로의 잔여의 기화된 암모니아 스트림의 압축 흡수의 결과로서, 최종 암모니아-풍부 물 스트림의 온도는 흡수열의 생성으로 인하여 증가한다. 그러므로, 축적 베슬(64)로 진입하기 이전에, 암모니아-풍부 물 스트림은 먼저 제1 예열 열 교환기(77)에서 라인(74.1)을 따라 흐르는 제1 분기 축적 암모니아-풍부 물 스트림과 열교환되고, 다음으로 열 교환기(66)내의 순환 라인(968)에서 흐르는 냉각수 스트림과 열교환된다. 냉각수 스트림의 흐름 속도 및 온도는 암모니아-풍부 물 스트림이 35℃의 온도에서 열 교환기(66)를 빠져나오도록 선택된다.

축적된 암모니아-풍부 물 스트림은 전달 라인(74)을 따라 축적 베슬(64)로부터 빠져나오고, 펌프(76)를 이용하여 재생 컬럼(69)으로 펌프된다.

축적된 암모니아-풍부 물 스트림은 재생기 컬럼(69)의 상류로 각각이 제1 분기 축적 암모니아-풍부 물 스트림 및 제2 분기 축적 암모니아-풍부 물 스트림인 전달 라인(74.1 및 74.2)을 따라 분기된다.

제1 분기 축적 암모니아-풍부 물 스트림은 전달 라인(60)을 따라 흐르는 암모니아-풍부 물 스트림에 대해 열교환된다. 제2 분기 축적 암모니아-풍부 물 스트림은 전달 라인(37)을 따라 흐르는 암모니아-결핍 물 스트림에 대해 열 교환기(78)내에서 열교환된다.

제1 및 제2 분기 스트림은 믹싱 포인트(80)에서 재결합되고, 다음으로 이들은 암모니아 풍부 물 이송 스트림으로서 재생기 컬럼(69)으로 이송된다. 열 교환기(77, 78)는 집단적으로 제1 및 제2 분기 스트림 각각의 온도를 상승시키도록 구성되어, 이송 스트림의 온도는 약 80℃이다.

재생기 컬럼(69)에서, 암모니아는 물을 액체 형태로 유지하면서 암모니아를 분별하도록 재생기 컬럼내의 암모니아-풍부 물을 가열함에 의해 암모니아-풍부 물 이송 스트림으로부터 복구되어, 이에 의해 재생기 컬럼(69)으로부터 전달 라인(84)을 따른 복구된 암모니아 스트림으로서 빠져나오는 복구된 암모니아 및 재생기 컬럼(69)으로부터 전달 라인(37)을 따른 암모니아-결핍 물 스트림으로서 빠져나오는 암모니아-결핍 물을 얻게된다. 얻어진 감소된-암모니아 물 스트림은 약 2.5mol%의 암모니아 농도를 가지며, 약 185℃의 온도에서 재생기 컬럼(69)을 떠난다.

재생기 컬럼은 약 13.2바(abs)의 압력에서 동작한다. 바람직하게는, 펌프(76)는 그러므로 재생기 컬럼 동작 압력에서 암모니아-풍부 물 스트림을 재생기 컬럼으로 도입하는데 충분한 압력 헤드를 생성한다.

재생기 컬럼내의 암모니아-풍부 물의 가열은 이하 나타낸 것처럼 제1, 제2 및 제3 재생기 컬럼 열교환기(86, 92 및 96)를 이용하여 달성된다.

제1 열 교환기(86)에서, 암모니아-결핍 물 스트림은 재생기 컬럼(69)과 열교환 관계로 통과된다.

암모니아-결핍 물 스트림의 순환 스트림은 전달 라인(37)으로부터 전달 라인(88)을 따라 빠져나와, 제2 열 교환기(92)에서 순환 라인(90)을 따라 흐르는 제1 가열 매질과 열 전달 관계로 통과되고, 재생기 컬럼(69)으로 돌아간다. 제1 가열 매질은 주입 온도가 약 200℃이고, 본 발명은 설비(10)의 디자인에 의존한 약 125℃와 약 275℃ 사이인 온도로 제한될 필요가 없다.

제3 열교환기(96)는 재생기 컬럼(69)과 열전달 관계로 순환 라인(94)내로 흐르는 제2 가열 매질을 통과시킨다. 제2 가열 매질은 주입 온도가 약 175℃이며, 본 발명은 설비(10)의 디자인에 의존한 약 125℃와 약 275℃ 사이인 온도로 제한될 필요가 없다.

재생기 컬럼(69)의 상부로부터 전달 라인(84)을 따라 빠져나오는 복구된 기화된 암모니아 스트림은 응축기(98)로 통과되고, 여기서 기화된 암모니아 스트림은 순환 라인(100)을 따라 흐르는 냉각 매질 스트림과 열전달 관계로 스트림을 통과시킴에 의해 응축된다.

응축기(98)로부터, 응축된 암모니아는 암모니아가 증발기(22)로 재순환될 수 있는 암모니아 축적 베슬(12)로 전달된다.

상술한 것처럼, 설비(10)는 임의의 소망된 증발기 듀티에 대해, 특히 약 0.5MW와 약 5MW 사이의 증발기 듀티에 대해, 냉각을 제공할 수 있을 것으로 예측된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 시스템(10)의 다양한 스트림의 특성은 0.5MW 증발기 듀티에 대해 결정된다. 이들 특성은 이 명세서의 말미에 제공된 표에 포함된다.

냉각 흡수가 흡수 냉각 시스템의 흡수 스테이지에서 수행될 수 있는 효율은 냉각 시스템의 성능의 성취 가능한 계수에 대해 뚜렷한 영향을 준다. 본 출원인은 본 발명의 방법 및 설비, 특히 사전-흡수, 흡수 및 그의 흡수기 스테이지는 본 발명이 출원인의 경험상의 일반적 경우에 비해 높은 성능 계수를 달성할 수 있도록 하며, 재생기 시스템으로 이송되는 냉매-풍부 흡수제 스트림에서 종래 시스템의 경우에 비해 높은 냉매 밀도가 달성될 수 있다.

또한, 바람직하게는 액체 링 펌프를 포함하는 압축 흡수 스테이지의 이용으로 흡수제로의 냉매의 흡수의 달성 가능한 정도를 현저하게 증가시키는 것 외에도, 또한 많은 양의 흡수열을 생성한다. 재생기 시스템에 대한 보다 특별하게는 재생기 컬럼 이송 스트림에 대한 이러한 흡수열의 복구는 재생기 컬럼을 동작시키기 위한 외인성 열(exogenous heat)의 필요성을 감소시키고, 따라서 시스템의 총 작업 또는 에너지 입력 필요성을 감소시켜서, 성능 계수를 증가시킨다.

본 발명의 설비 및 방법은 프로세스 스트림으로부터 손실된 열을 복구함에 의해 프로세스 열 활용을 더욱 최적화시켜서, 동작 동안 설비에 대해 외인성 작업 입력에 대한 필요성을 더욱 감소시킨다. 간단히 말해서, 재생기 컬럼으로부터 회수되는 냉매-결핍 흡수제는 먼저 재생기 컬럼에 저온 재비등(reboil) 열을 제공하기 위하여 제2 열 교환기내에서 열 전달 매체와 열교환된다. 다음으로, 냉매-결핍 흡수제는 제2 사전-가열 열 교환기내의 액체 링 펌프로부터의 냉매-풍부 흡수제와 함께 냉매-풍부 흡수제 축적 베슬로부터의 냉매-풍부 흡수제에 대하여 제2 사전-가열 열 교환기에서 교환되어, 재생 컬럼으로 진입하기 이전에 냉매-풍부 흡수제를 예열한다.

본 발명의 설비 및 방법은 증기 흡수 냉각 시스템의 성능 계수의 증가를 달성하고자 한다. 본 목적을 위하여, 성능 계수(COP)는 필요 유용 에너지(냉각 듀티)와 인가된 에너지(에너지 입력) 사이의 비로서 한정된다. 보다 상세하게는, COP는 아래와 같이 설명된다.

COP = Eu / Ea

여기서, COP = 성능 계수

Eu = 필요한 유용 에너지 (영국식 단위로는 btu/SI 단위로는 kwhrs)

Ea = 인가된 에너지 (영국식 단위로는 btu/SI 단위로는 kwhrs)

본 발명의 설명과 관련하여, COP는 도면에 Eu: 스트림 90 및 94, Ea: 스트림 29로 나타낸 스트림의 엔탈피 변화로부터 계산된다.

종래 기술의 증기 흡수 냉각 시스템 또는 동작에 대한 본 발명의 제안하는 일부 개선은 아래와 같이 요약될 수 있으나, 본 발명과 관련하여 배타적인 것으로 간주되어서는 안된다.

출원인은 사전-포화기 및 압축 흡수 스테이지를 본 발명의 두가지 특히 중요한 특징으로 본다. 이러한 특징의 동작은 주어진 프로세스에서의 일단의 제약 즉, 프로세스 동작 제한에 대해 흡수제의 필요 유동 속도가 감소될 수 있도록 한다. 이러한 제약은 유효 냉각 매질 온도 및 필요 냉각 온도를 포함한다.

흡수제 유동 속도(즉, 흡수 이행에 필요한 흡수제의 용적)를 최소화함에 의해, 재생기 상의 부하가 감소되고, 이는 다시 재생기로의 필요 에너지 입력을 감소하고, 따라서 COP 증가를 초래한다.

본 발명은 일차적으로 증발기 스테이지로부터의 기화된 냉매를 재생 스테이지로부터의 냉매-결핍 흡수제와 접촉시킴에 의해, 두 스테이지에서의 COP 증가 달성을 추구한다. 냉매가 감소된 흡수제로 흡수되므로, 흡수열이 생성되고, 이는 흡수제/냉매 혼합물을 가열하려 한다. 흡수제/냉매 혼합물의 온도가 증가함에 따라, 더 많은 냉매를 흡수하기 위한 흡수제의 능력은 감소한다. 그러므로, 본 발명은 유효 냉각 매질 온도로 가능한 최저의 평행 온도를 달성하기 위하여 흡수제/냉매 혼합물로부터 가능한 많은 열을 빼내는 것을 제안한다. 본 발명에서는, 이는 흡수가 실제로 발생하는 동안 열이 제거되므로, 사전-포화기 교환기 냉각기에서 가장 효과적으로 달성된다. 사전-흡수기는 사전-포화기 교환기 냉각기에서 완전한 평행이 완전히 달성되지 않는 경우에 "흡수도 인슈어런스(absorbance insurance)"의 유형으로서 포함된다.

그러므로, 상술한 배치의 일 목적은 주어진 냉각 매질 온도에 대해 가능한 가장 낮은 흡수제 냉매 혼합 평행 온도를 달성하는 것이다.

사전-포화기 및 사전-흡수기에 존재하는 고압 조건에서 부분적 냉매-풍부 흡수제가 흡수되지 않은 냉매와 접촉하도록 하기 위하여, 바람직하게는 액체 링 펌프에 의해 구성되는 압축 흡수 스테이지가 포함되어, 필요 흡수제 순환 속도 및 (증가된 흡수로 인해)따라서 재생기로 입력되는 필요 에너지를 더욱 감소시킨다. 압축 흡수 스테이지 또는 액체 링 펌프가 이를 구동하기 위한 에너지를 필요로 하므로, 압축 흡수 스테이지에 대한 부하는 가능한 많이 감소되어야 하는데, 이가 상술한 사전-포화기 시스템을 제공함에 의해 수행된다.

사전-포화기 및 압축 흡수 스테이지는 그러므로 상호관련된 프로세스 요소를 구성하는데, 이는 서로를 보완하고 흡수제로의 냉매의 흡수를 최대화하는데 있어 특히 중요하다.

압축 흡수 스테이지 및 특히 액체 링 펌프에 의해 부여되는 다른 이점은 이러한 고압 흡수 스테이지에서 생성되는 흡수열이 메인 재생기 이송 스트림에 대한 그 냉매-풍부 방출 스트림의 열복구를 위해 충분히 높은 온도를 생성하여, 프로세스 열을 활용함에 의해 재생기로 입력되는 에너지를 더욱 감소시킨다.

그러므로, 본 발명은 압축 흡수 스테이지에서 생성된 흡수열의 전달이 재생기로 전달되도록 하여, 재생 열 수요를 감소시킨다.

완전 흡수가 압축 흡수 스테이지에서 일반적으로 달성되는 것은 아니고, 압축 흡수 스테이지 방출은 그러므로 일반적으로는 2상 혼합물을 포함한다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 이 방출 혼합물이 재생기 이송에 대한 열 교환에 의해 냉각되므로, 추가 흡수가 발생하고, 따라서 재생기 이송에 대해 설명된 것처럼 복구되는 추가 흡수열을 생성한다.

일부는 위에서 더욱 상세히 설명된 추가 장점 및 개선은 아래를 포함한다:

흡수 시스템에서의 사전-포화기 및 사전-흡수기의 채용은 주어진 냉각 매질 온도에 대해 달성할 수 있는 냉매 흡수를 최대화함;

압축 흡수 시스템, 특히 액체 링 펌프의 채용은 달성할 수 있는 냉매 흡수를 더욱 최대화하고, 액체 링 펌프내에서 생성된 흡수열의 복구로 인한 필요 재생기 재비등 열의 감소를 가능하게 함.

사전-접촉기는 흡수 스테이지의 온도 제어를 가능하게 하여, 소망된 온도에서 최대 흡수를 위한 압력을 설정함에 의해 흡수 프로세스는 최적으로 유지될 수 있어서, 압축 스테이지내의 흡수 스테이지가, 본 출원인이 인지하기로는, 단일 스테이지 유닛으로는 달리 얻을 수 없는 흡수 레벨을 달성한다는 결론을 가능하게 한다.

흡수의 레벨이 높아진 결과로 흡수제에 대한 조건이 완화되며, 따라서 이에 상응하여 재생기에 제공될 외인성 열에 대한 조건이 완화된다. 최종 "더블 윈(double win)"이 본 출원인이 인지하고 있는 종래 기술의 시스템과 비교할 때 프로세스 효율면에서의 뚜렷한 증가를 제공한다.

본 출원인은 본 발명에 따른 방법 및 설비가 약 1의 성능 계수와 약 13.5바(절대치)의 재생기 동작 압력, 약 35℃의 재생기 오버헤드(복구된 기화 냉매) 온도 및 약 -18℃의 증발기 동작 온도를 달성함을 발견하였다.

본 출원인은 본 발명에 따른 방법 및 설비는 증기 흡수 냉매 열원으로 냉매 생성에서는 일반적으로 유용하지 않은 열원을 이용하는데 유용할 것으로 믿는다.

본 출원인은 본 발명이 증가된 COP를 달성하려하는 기존 시스템에 비해 특히 유리할 것으로 본다. 일반적인 다른 흡수 냉각 시스템은 냉각 시스템의 4대 주요 요소인 증발기, 흡수기, 생성기 및 응축기를 통한 유체의 전달을 포함하는 "단일 효과 사이클"- 시스템을 포함한다. "이중 효과 사이클" 시스템은 흡수 용액으로부터의 보다 많은 냉매 보일-오프(boil-off)를 고려하여 두개의 응축기 및 두개의 생성기를 갖는다. "삼중 효과 사이클 시스템"은 "이중 효과 사이클" 시스템에 논리적 개선을 포함하며, 일반적으로는 저온 응축기, 중온(middle-temperature) 생성기, 저온 생성기 및 흡수기를 포함한다.

Claims (20)

1. 증기 흡수성 냉각(vapour absorption refrigeration)을 실행하는 방법으로서,
   응축 스테이지(condensing stage)에서, 응축된 또는 액화된 냉매(refrigerant)를 얻기 위해 냉매를 증기 형태로 응축하는 단계;
   이러한 액화된 냉매를 팽창/증발 스테이지(expansion/evaporation stage)내로 패스(pass)하는 단계;
   상기 팽창/증발 스테이지에서, 상기 냉매를 더 높은 온도 매체에 의한 열 전달을 겪게 함으로써, 열이 상기 더 높은 온도 매체로부터 상기 냉매로 전달되는데, 상기 더 높은 온도 매체가 희망하는 냉각 온도로 냉각되고 상기 냉매가 가열됨으로써, 상기 액화된 냉매의 적어도 일부가 증발되고, 그에 의해 기화된 냉매(vapourised refrigerant)를 얻는 단계;
   상기 기화된 냉매를 상기 증발 스테이지로부터 흡수 스테이지로 패스하는 단계;
   상기 흡수 스테이지에서, 상기 기화된 냉매의 일부를 제1 압력에서 흡수제(absorbent)내로 흡수시키고, 그에 의해 부분적 냉매-풍부 흡수제(refrigerant-enriched absorbent)를 얻는 단계;
   압축 흡수 스테이지에서, 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제를 상기 제1 압력보다 큰 제1 압력에서의 압축하에서 기화된 냉매와 접촉시키고, 그에 의해 기화된 냉매를 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제내로 흡수시켜 냉매-풍부 흡수제를 얻는 단계;
   냉매-풍부 흡수제를 상기 압축 흡수 스테이지로부터 냉각 재생 스테이지내로 패스하는 단계;
   상기 재생 스테이지에서, 상기 냉매-풍부 흡수제로부터, 냉매를 증기 형태로 복구하고, 그에 의해 냉매-결핍 흡수제(refrigerant-depleted absorbent)를 얻는 단계;
   복구된 기화된 냉매를 상기 재셍 스테이지로부터 상기 응축 스테이지로 재순환시키는 단계; 및
   냉매-결핍 흡수제를 상기 재생 스테이지로부터 상기 흡수 스테이지로 재순환시켜, 재순환된 냉매-결핍 흡수제가 상기 흡수 스테이지에서 상기 흡수제를 구성하는 단계를 포함하는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기화된 냉매를 상기 흡수 스테이지에서 상기 냉매-결핍 냉매내로 흡수시키는 단계는,
   사전-접촉 스테이지에서, 기화된 냉매를 상기 냉매-결핍 흡수제와 접촉시켜 부분적 냉매-포화 흡수제(refrigerant-saturated absorbent)를 얻는 단계; 및
   메인 접촉 스테이지에서, 기화된 냉매를 상기 부분적 냉매-포화 흡수제와 접촉시키고, 그에 의해 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻는 단계를 포함하는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 사전-접촉 스테이지는 사전-포화 스테이지이고 상기 메인 접촉 스테이지는 사전-흡수 스테이지이며 상기 기화된 냉매를 상기 흡수 스테이지에서 상기 냉매-결핍 흡수제내로 흡수시키는 단계는,
   기화된 냉매를 상기 증발 스테이지로부터 상기 사전-흡수 스테이지로 패스하는 단계;
   상기 사전-흡수 스테이지에서, 기화된 냉매를 상기 사전-포화 스테이지로부터 흡수액내로 흡수시키는 단계;
   흡수되지 않은 기화된 냉매를 상기 사전-흡수 스테이지로부터 회수(withdraw)시키고 회수된 흡수되지 않은 기화된 냉매를 상기 재생 스테이지로부터의 냉매-결핍 흡수제와 함께 사전-포화 스테이지로 패스하여, 상기 냉매-결핍 흡수제가 따라서 사전-접촉되고 상기 사전-포화 스테이지에서 상기 기화된 냉매와 부분적으로 포화되며, 그것에 의해 상기 부분적 냉매-포화 흡수제를 얻는 단계; 및
   상기 사전-포화 스테이지로부터 상기 부분 냉매-포화 흡수제를 회수하고 회수된 부분 냉매-포화 흡수제를 상기 사전-흡수 스테이지로 패스함으로써, 상기 회수된 부분 냉매-포화 흡수제가 상기 사전-흡수 스테이지에서 상기 흡수액을 구성하는 단계를 포함하는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 사전-포화 스테이지와 상기 사전-흡수 스테이지는, 약 1.3 바(bar)(abs)와 약 4.5 바(abs) 사이의 제1 압력인 압력에서 작동되는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 냉매-결핍 흡수제를 상기 사전-포화 스테이지에서 상기 흡수되지 않은 기화된 냉매와 접촉시키는 단계는, 상기 그렇게 접촉된 냉매-결핍 흡수제와 흡수되지 않은 기화된 냉매를 냉각 열전달(cooling heat transfer)을 겪게 하는 것을 포함하는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 냉매-결핍 흡수제와 상기 흡수되지 않은 기화된 냉매를 접촉시키는 것과 그렇게 접촉된 냉매-결핍 흡수제 및 흡수되지 않은 기화된 냉매를 냉각 열전달을 겪게 하는 것이 동시에 실행됨으로써, 흡수되지 않은 기화된 냉매의 냉매-결핍 흡수제로의 동시의 물질 이동(mass transfer) 및 냉각 열전달이 발생하는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부분적 냉매-풍부 흡수제와 기화된 냉매를 압축 흡수 스테이지에서 압축 흡수를 겪게 하는 것이,
   잔여의 기화된 냉매를 상기 사전-포화 스테이지로부터 회수하는 단계;
   부분적 냉매-풍부 흡수제를 상기 사전-흡수 스테이지로부터 회수하는 단계;
   상기 잔여의 기화된 냉매를 상기 사전-포화 스테이지로부터 그리고 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제를 상기 사전-흡수 스테이지로부터 상기 압축 흡수 스테이지로 패스하고, 상기 잔여의 기화된 냉매를 제1의 압력인 증가된 압력 하에서 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제와 접촉시켜서, 상기 냉각 재생 스테이지로 패스되는 냉매-풍부 흡수제를 형성하는 단계를 포함하는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부분적 냉매-풍부 흡수제와 기화된 냉매를 압축 흡수 스테이지에서 압축 흡수를 겪게 하는 것은, 컴프레서에 의해 달성되는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 컴프레서는 액체 링 펌프이고 상기 부분적 냉매-풍부 흡수제 및 잔여의 기화된 흡수제는 상기 액체 링 펌프의 흡입측으로 패스되고, 상기 냉각 풍부 흡수제는 상기 액체 링 펌프의 방출측으로부터 방출되는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잔여의 기화된 냉매가 약 3.5 바(abs) 및 약 10 바(abs)인, 압력에서 압축 흡수 스테이지에서 상기 부분 냉매-풍부 흡수제와 접촉되는, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매는 암모니아이고 상기 흡수제는 물인, 증기 흡수성 냉각 실행 방법.
12. 흡수 냉각 장치(absorption refrigeration installation)로서,
    응축되거나 액화된 냉매를 얻기 위해, 냉매가 증기 형태로 응축될 수 있는 응축기;
    냉매가 더 높은 온도 매체에 의해 열 전달을 겪을 수 있음으로써, 열 형태의 에너지가 상기 더 높은 온도 매체로부터 상기 냉매로 전달되는 팽창기/증발기 스테이지(expander/evaporator stage)로서, 상기 응축기로부터 상기 팽창/증발기 스테이지로 인도하는 응축 냉매 전송 라인에 의해, 상기 더 높은 온도 매체는 희망하는 냉각 온도로 냉각되거나 차가워지며 상기 냉매는 기화되는, 팽창기/증발기 스테이지;
    부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻기 위해, 상기 증발기 스테이지로부터 상기 흡수 스테이지로 인도하는 기화 냉매 전송 라인에 의해, 상기 기화된 냉매가 제1 압력에서 흡수제내로 흡수될 수 있는, 흡수 스테이지;
    냉매-풍부 흡수제를 얻기 위해서, 상기 제1 압력보다 더 높은 제2 압력에서, 부분적 냉매-풍부 흡수제가 흡수되지 않은 기화된 냉매와 접촉될 수 있는 압축 흡수 스테이지;
    재생기 스테이지(regenerator stage)로서, 상기 재생기 스테이지내로 인도하는 냉매-풍부 흡수제 전송 라인에 의해, 냉매-풍부 흡수제로부터, 냉매가 증기 형태로 복구될 수 있고 그에 의해 냉매-결핍 흡수제를 얻는 재생기 스테이지;
    상기 재생기 스테이지로부터 상기 응축기로 인도하는 복구된 기화된 냉매 전송 라인으로서, 상기 복구된 기화된 냉매 전송 라인을 따라 복구된 냉매가 상기 재생기로부터 회수되어 상기 응축기로 패스될 수 있는, 복구된 기화된 냉매 전송 라인; 및
    상기 재생기로부터 인도하는 냉매-결핍 흡수제 전송 라인으로서, 상기 냉매-결핍 흡수제 전송 라인을 따라, 상기 흡수 스테이지내로 인도하는 이러한 전송 라인에 의해, 상기 재생기로부터 냉매-결핍 흡수제가 회수될 수 있음으로써, 상기 냉매-결핍 흡수제가 흡수 스테이지에서 상기 흡수제를 구성하는, 냉매-결핍 흡수제 전송 라인을 포함하는, 흡수 냉각 장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 흡수 스테이지는,
    냉매-결핍 흡수제가 기화된 냉매와 사전-접촉되어 부분적 냉매-포화 흡수제를 얻을 수 있는 사전-접촉 스테이지; 및
    상기 부분적 냉매-포화 흡수제가 기화된 냉매와 접촉되어 부분적 냉매-풍부 흡수제를 얻을 수 있는 메인 접촉 스테이지를 포함하는, 흡수 냉각 장치.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 메인 접촉 스테이지는 사전-흡수기(pre-absorber)이고 상기 사전-접촉 스테이지는 사전-포화기(pre-saturator)이며, 이 경우에 상기 흡수 스테이지는,
    상기 사전-흡수기로서, 상기 사전-포화기로부터 상기 사전-흡수기로 인도하는 흡수액 전송 라인에 의해, 기화된 냉매가 상기 기화된 냉매 전송 라인을 따라 상기 증발기로부터 상기 사전-흡수기로 공급될 수 있고, 상기 사전-흡수기내에서 상기 기화된 냉매가 상기 사전-포화기로부터 흡수액과 접촉될 수 있으며, 상기 사전-흡수기내로 상기 기화된 냉매가 흡수되어 부분적 풍부 흡수제를 얻을 수 있는, 사전-흡수기; 및
    상기 사전-포화기로서, 상기 사전-흡수기로부터 상기 사전-포화기로 인도하는 흡수되지 않은 기화된 냉매 전송 라인에 의해, 냉매-결핍 흡수제가 상기 재생기로부터 상기 냉매-결핍 흡수제 전송 라인을 따라 상기 사전-포화기로 공급될 수 있고, 상기 사전-포화기내에서 상기 냉매-결핍 흡수제가 상기 사전-흡수 스테이지로부터 흡수되지 않은 기화된 냉매와 접촉되어 그에 의해 상기 냉매-결핍 흡수제를 사전-포화시킬 수 있는, 사전-포화기를 포함하는, 흡수 냉각 장치.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 사전-포화기는, 상기 흡수되지 않은 기화된 냉매와 냉매-결핍 흡수제의 접촉이, 적어도 부분적으로, 실행되는 사전-포화기 플래시 베슬(pre-saturator flash vessel)을 포함하는, 흡수 냉각 장치.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 사전-포화기는, 사전-포화기 열 교환기로서, 냉매-결핍 흡수제와 흡수되지 않은 기화된 냉매가 상기 사전-포화기 열 교환기로 공급됨으로써 냉매-결핍 흡수제와 흡수되지 않은 기화된 냉매가 상기 사전-포화기 열 교환기에서 서로 접촉되는, 사전-포화기 열 교환기를 포함하며, 상기 사전-포화기 열 교환기는 상기 흡수되지 않은 기화된 냉매의 상기 냉매-결핍 흡수제내로의 흡수로부터 발생하는 흡수열의 제거를 위해 냉각 열전달을 제공할 수 있는, 흡수 냉각 장치.
17. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 사전-포화기 플래시 베슬은 상기 사전-포화기의 열 교환기로부터 하류에 제공되는, 흡수 냉각 장치.
18. 청구항 12 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 압축기 흡수 스테이지가 컴프레서를 포함하는, 흡수 냉각 장치.
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 컴프레서는 액체 링 펌프를 포함하는, 흡수 냉각 장치.
20. 청구항 12 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매가 암모니아이고 상기 흡수제가 물인, 흡수 냉각 장치.

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