NO335703B1 - Fremgangsmåte for nedkjøling av et produkt, spesielt for å kondensere en gass, og anordning for implementering av denne - Google Patents

Abstract

Prosess for kjøling av et produkt (P) omfattende N gitte adsorpsjons/desorpsjonssykler (100, 200, 300), hver syklus omfatter trinnene bestående hovedsakelig i: ekspandere kjølefluidet fra en kondensator (101, 201, 301) i en fordamper (103, 203, 303) for å fordampe i det minste en del av kjølefluidet, adsorbere kjølefluidet i dampfase i i det minste ett adsorpsjons/desorpsjonsrom (120, 220, 320) omfattende et adsorpsjonsmiddel i zeolitt (Z), på en slik måte at den kjøler den resterende delen kjølefluid i fordamperen til en forhåndsdefinert lav temperatur, den lave temperaturen er synkende fra én syklus til den følgende syklus, prosessen omfatter videre trinnene omfattende å: utføre N-lvarmevekslinger ved hver gang mellom kjølefluidet i fordamperen (103, 203) til en syklus og kjølefluidet i kondensatoren (201, 301) til den følgende syklusen for å kondensere kjølefluidet i kondensatoren.

Description

produkt og en anordning for å implementere fremgangsmåten. En slik fremgangsmåte kan spesielt anvendes for å kondensere et produkt slik som en naturgass.

Man kjenner fra FR2489101 en fremgangsmåte for kjøling og en anordning for anvendelse av fremgangsmåten som påvirker egenskapene til koplingen zeolitt/vann. Imidlertid tillater ikke teknikken beskrevet i dette dokumentet å nå svært lave temperaturer.

Man kjenner fremgangsmåter for kondensering av et produkt i dampfasen i hvilken, fra en starttilstand i dampfase i nærområdet til normaltilstanden til temperatur og trykk, underligger man produktet en isoterm kompresjon helt til noen titalls til hundretalls bar, så til en isobarnedkjøling, og til slutt en ekspansjon med konstant entalpi for å oppnå en endelig tilstand i en flytende fase som er ustabil ved normaltrykk, det vil si atmosfærisk trykk. En slik fremgangsmåte er vist av kurven B i figur 3, hvor den opprinnelige tilstanden er angitt ved punktet A. Slike fremgangsmåter, for eksempel fremgangsmåtene CLAUDE og LINDE, tillater spesielt å kondensere og separere bestanddelene i dehydrert vann. Fore dette er store kompressorer nødvendige som medfører et vesentlig forbruk av elektrisk eller mekanisk energi, det vil si sekundær energi. En slik kondenseringsprosess er en åpen transformasjon anvendt direkte på det flytende produktet for å nedkjøles og nødvendiggjør dermed intet flytende atskilt kjølemiddel. Ulempene er energiforbruket nødvendig for kompresjon av produktet til en underkritisk tilstand og den svake andelen av produkt som deltar for den ønskede effekten (flytende fase). En slik fremgangsmåte muliggjør store temperaturtrinn ved hjelp av en høy energikostnad. US 5 339 649 beskriver en kryogen kjøler i to trinn for å kondensere helium tenkt å kjøle en superledende magnet. I det kaldeste trinnet er kjølefluidet helium som når man desorberer et trykk omfattende mellom 14 og 18 atmosfærer ved varming av adsorpsjonsmidlet. Dette overkritiske heliumet kondenseres ikke før etter Joule Thomson-ekspansjonsslusen. I det andre trinnet er kjølefluidet hydrogen og et kjemisk absorpsjonsmiddel som LANiS anvendes. Her igjen er ikke hydrogenet kondensert før etter Joule Thomson-ekspansjonsslusen. Hver gang er det kun en andel fluid som kondenseres og som dermed deltar i kjøleeffekten. Den isokore kompresjonen av fluidet i adsorpsjonsrommet innehar fordelen å forbruke varme og ikke sekundær energi. Samtidig er en isokor kompresjon mer energikrevende enn enhver annen form for kompresjon (isoterm, adiabatisk). Fremstillingen av overkritisk helium og nitrogen krever dermed et svært viktig energiforbruk, globalt proporsjonelt med trykktrinnet som avhenger av energikapasiteten til denne maskinen. I tillegg tillater ikke Joule Thomson- ekspansjonen til hydrogenet å kondensere det annet enn ved en tilstand av tilstrekkelig prekjøling. Denne prekjølingen oppnås ved utveksling av varme med den reserve flytende nitrogen. Forbruket av flytende nitrogen avhenger også av energikapasiteten til denne kjøleren. Denne kjøleren er en maskin med liten effekt og i liten størrelse frembrakt i den hensikt å monteres i et kjøretøy. Dens svake effekt som kommer av den svake andelen kondensert fluid, omkostningene ved kompresjonen og forbruket av flytende nitrogen som varmekilde mot hvilken varmen overføres gjør den lite tilpasset til anvendelser med større ytelse.

Oppfinnelsen har til hensikt å tilveiebringe en fremgangsmåte for kjøling, anvendbart spesielt ved kondensering av en gass, som er mindre energikrevende og som tillater å oppnå et stort antall endelige temperaturer, spesielt svært lave temperaturer. Et annet mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning tilpasset til fremstilling av kulde ved en høyere effekt med en god ytelse av energien, spesielt i temperaturområdet mellom - 80 °C og 220 °C. Ytterligere et annet mål er å foreslå en installasjon som sikrer senking av temperatur til en ønsket temperatur under hensyntagen av avgrensningene til massen til installasjonen, energiforbruket for kjølingen, sikkerhet og pålitelighet for installasjonen.

For dette tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for kjøling av et produkt omfattende N sykler adsorpsjon/desorpsjon, anordnet under vakuum, N er et heltall større enn 1, hver syklus omfatter trinnene bestående i det vesentlige av: • Trekke ut varmen av en kjølefluid i dampfase i en kondensator ved et første trykk mindre enn det kritiske trykket til nevnte fluid for å kondensere nevnte kjølefluid, • innføre kjølefluidet i væskefase i en fordamper ved et andre trykk mindre enn det første trykket for å fordampe en del av kjølefluidet og kjøle en annen del av kjølefluidet til en damptemperatur for kjølefluidet ved det andre trykket, fordampningstemperaturen er avtagende fra en syklus til den følgende syklusen, de nevnte første og andre trykkene er valgt ved hver syklus på en måte slik at fordampningstemperaturen i en syklus er hver gang mindre enn kondenseringstemperaturen til kjølefluidet i den følgende syklusen ved det første trykket til følgende syklus, • bringe varmen til væskeandelen til kjølefluidet til det andre trykket i fordamperen for å fordampe kjølefluidet, • adsorbere kjølefluidet i dampfase til i det minste ett adsorpsjons-/desorpsjonsrom forbundet med fordamperen og omfattende et adsorpsjonsmiddel i zeolitt Z, • etter at en mengde kjølefluid er adsorbert i adsorpsjonsmidlet i zeolitt, regenerere adsorpsjonsmidlet i zeolitt ved varming for å desorbere den nevnte mengden kjølefluid i dampfase,

• tilbakesende mengden kjølefluid i dampfase mot kondensatoren, og

• den nevnte prosessen omfattende blant annet trinnene bestående i det vesentlige av: Utføre N-l varmevekslinger ved hver gang mellom kjølefluidet i fordamperen ved en syklus og kjølefluidet i kondensatoren til den påfølgende syklusen i rekkefølgen av sykler for å på denne måten redusere den nevnte transporten av varme i fordamperen og uttrekkingen av varme i kondensatoren,

og kjøle produktet ved varmeveksling med kjølefluidet i det minste i fordamperen ved siste syklus.

Zeolitt er et leireabsorpsjonsmiddel som er i stand til å fiskere et antall legemer (stoffer) og som er tilgjengelig ved lave kostnader. For eksempel ved en

normaltemperatur eller omgivelsestemperatur kan den fiksere vann til mer enn 25 % av sin egen vekt. Adsorpsjonen er eksoterm og desorpsjonen er endoterm. Ved adsorpsjon av vann vil den frigi omtrent 3500 kJ per kg fiksert vann. Zeolitten kan også kalibreres for å virke som en molekylær sil på en slik måte at den velger

adsorberte stoffer ut i fra kriterier ved deres molekylære dimensjoner.

I hver syklus vil adsorpsjonen i dampfasen i adsorpsjons-/desorpsjonsrommet virke som en pumpe som senker partialtrykket til kjølefluidet og på denne måten forflytter likevekten tilfasene i fordamperen på en slik måte at den opprettholder fordampningen av kjølefluidet, hvilket kjøler fordamperen ved ekstraksjon av bunden varme (chaleur latente) fra fordampningen. Denne pumpingen oppnås på en fysio-kjemisk måte uten medvirkning av mekanisk arbeid. Prosessen anvender dermed kun en liten mengde sekundær energi for å sirkulere kjølefluidet. Den bundne varmen tatt ut i fordamperen ved en syklus er hver gang kompensert av en ekstraksjon av varme i kondensatoren til påfølgende syklus, hvilket tillater å kondensere kjølefluidet i kondensatoren. I tillegg vil denne ekstraksjonen av bunden varme bidra i det minste i den siste syklusen, til å kjøle det tiltenkte produktet. Fornyelse består i å varme adsorpsjonsmidlet for å redusere dens adsorpsjonskraft og slik desorbere fluidet. Temperaturen til fornyelsen av zeolitt kan velges for hver syklus på en slik måte at det forårsaker en total eller nesten total desorpsjon av det korresponderende følefluidet. Imidlertid siden zeolitt er en svært varmeleder vil en total desorpsjon ta lang tid. Fortrinnsvis utføres dermed desorpsjonen partielt, for eksempel helt til en masseprosent på 10 %, på en slik måte at det akselerer hastigheten til prosessen.

Dermed er kjølefluidet til hver syklus resirkulert og kan føres i en lukket sirkel i lang tid. Det vesentlige av energien anvendt av prosessen, som må kjennes for å fornye adsorpsjonsmidlet, kan tilveiebringes i form av varme, som primærenergi.

Fordelaktig er et distinkt kjølefluid anvendt i hver syklus, hvert kjølefluid velges på en slik måte at det presenterer en fordampningstemperatur ved det andre trykket til den korresponderende syklusen som skal være mindre enn kondenseringstemperaturen ved det første trykket til fluidet anvendt i den påfølgende syklusen, på en slik måte at det overfører varme fra fluidet som kondenserer mot fluidet som fordamper skal være mulig. Utvelgelseskriteriene for fluidene er samtidig de iboende egenskapene til fluidet: bunden varme ved tilstandsendring, likevektskurven væske-damp og faststoff-damp, kritisk temperatur, trippelpunktstemperatur, komptabiliteten med isoleringsmaterialet, potensielle risker (eksplosjon, giftighet), egenskapene til paret fluid/adsorpsjonsmiddel i zeolitt: adsorpsjonskurven (adsorpsjonsgraden som funksjon av temperatur), stabiliteten til fluidet i nærvær av zeolitt. Etter eliminasjon av fluidet som kan medføre uønskede risker velger man de som tillater å sikre strømmen ifølge prinsippene ved hvilket fordampning i et trinn er sikret av kondensering i det påfølgende trinnet.

Kjølefluidene kan også velges om funksjon av kapasiteten til zeolitten til å realisere en betydelig og effektiv adsorpsjon og som funksjon av den korresponderende adsorpsjonsvarmen. Adsorpsjonsgraden ventet kan gå helt til 30 %, for eksempel 30 % av massen til vannet for zeolitten 13X, 30 % av massen til vannet for zeolitten 4A. Desorpsjonstemperaturene er varierende (250 °C for vann på zeolitt 4A, 70 °C for nitrogen på zeolitt 4A på 90 °C for vann på zeolitt 13X). I alle tilfeller er adsorpsjonen hevet ved lav temperatur. Adsorpsjonsvarmen er i størrelsesorden 1,5 grader den bundne fordampningsvarmen til det adsorberte fluidet.

Ifølge noen spesielle utførelser av oppfinnelsen er de nevnte kjølefluidene valgt mellom vann, (Tb=100°C), butan (Tb=-0,5°C), ammoniakk (Tb=-33°C), karbondioksid (Tb=-37°C), propan (Tb=-42°C), acetylen (Tb=-84°C), etan (Tb=- 88°C), etylen (Tb=-103,9°C), xenon (Tb=-108°C), krypton (Tb=-152°C), metan (Tb=-161,6°C), argon (Tb=-185°C), nitrogen (Tb=-195,5°C) og neon (Tb=-145,92°C) hvor Tb angir koketemperaturen ved normalt trykk. Holde disse fluidene eller i det minste enkelte av disse kan dermed anvendes i denne rekkefølgen eller i en annen rekkefølge i suksessive sykler. For eksempel er kjølefluidet i den første syklusen vann.

Fordelaktig presenterer kjølefluidet i i det minste én av syklene, fordelaktig i alle syklene, en latent fordampningsvarme over 3 kJ/kg, fordelaktig over eller tilsvarende omtrent 450 kJ/kg. Jo større energiutvekslingene skal være jo mer fordelaktig er det å bruke fluider med en forhøyet bunden varme. En minimumsgrense på 300 kJ/kg for et fluid ifølge av fluider, for en generell verdi, foreksempel rundt 450 kj/J, er fornuftig ved en installasjon hvor kondensering av metan. For mindre installasjoner som tillater å gå ned til lavere temperaturer, kan man senke grensen. Fordelaktig er fordampningstemperaturen ved i det minste én av syklene, fordelaktig ved alle syklene, over trippel punktet til kjølefluidet. Dermed oppnår man en væskefase heller enn en fastfase i fordamperen, hvilket tillater mer effektive termiske utvekslinger. Sagt på en annen måte må det kritiske fluidtrykket være over det første trykket (det høye trykket) til syklusen og temperaturen til trippel punktet må være lavest mulig i forhold til den lave temperaturen til fluidet, korresponderende til det andre trykket. Imidlertid kan denne siste teknologiske begrensningen overkommes som følge av utformingen av vekslerne.

Fordelaktig er det første trykket i kondensatoren mindre enn 3 bar i i det minste en av syklene, fordelaktig i alle syklene, for eksempel omfattet mellom 0,4 og 3 bar og fordelaktig nærliggende til normaltrykket. Dermed vil energiforbruket nødvendig for å komprimere kjølefluidet til det første trykket reduseres.

Temperaturen i hver kondensator er hver gang

kondenseringstemperaturen til fluidet korresponderende med det første trykket som virker i kondensatoren, som kan være normaltrykket, eller et annet trykk. Ved desorpsjon er det mulig å komprimere et fluid helt til et likevektstrykk (pression de confort) over normaltrykket, for eksempel 2 atm for å øke dens kondenseringstemperatur på en slik måte at det tilpasses

fordampningstemperaturen til fluidet i fordamperen på det påfølgende trinnet.

Fordelaktig, i det minste én av syklene, fordelaktig i alle syklene, er maksimaltrykket mindre enn 5 bar, fordelaktig mindre enn 3 bar og enda mer nærliggende til normaltrykket. Massen til installasjonen for anvendelse av prosessen er svært følsom for høyt trykk ved hver av syklene. Av grunner vedrørende mekanisk motstand for rommene og termisk treghet til komponentene er det fordelaktig å begrense høyst de høye trykkene. Dermed er det ikke nødvendig å utforme en støttende installasjon for de høye trykktrinnene. Kostnaden og sikkerheten til kjøleinstallasjonen blir dermed forbedret.

Påliteligheten til installasjonen avhenger av tettheten til rommene. Det er dermed passende å unngå å arbeide ved for svake lave trykk. Et absolutt minimumstrykk over eller tilsvarende 0,5 kPa er for eksempel en passende verdi i hver av syklene.

Fordelaktig i i det minste én av syklene, innføres kjølefluidet i flytende fase i en atomisert form i fordamperen. Dermed akselereres fordampningen og kjøleeffekten blir dermed utvidet.

Fordelaktig er varmeekstraksjonen i kondensatoren til den første syklusen utført ved varmeveksling med et omkringliggende fluid ved omgivelsestemperatur. Dette omkringliggende fluidet mot hvilket kondenseringsvarmen til den første syklusen evakueres og som dermed utgjør varmekilden mot kjølemaskinen satt i verk ved prosessen heri, kan for eksempel være atmosfæreluften eller vann i en elv eller en innsjø eller havet.

Fordelaktig, i i det minste en av syklene, er varmingen av adsorpsjonsmidlet i leire utført ved varmeveksling med et omkringliggende fluid ved omgivelsestemperatur. For eksempel utføres regenereringen dermed i den andre syklusen, og eventuelt i de påfølgende syklene.

Fordelaktig omfatter prosessen ifølge oppfinnelsen trinnene bestående hovedsakelig av å utføre i det minste en varmeveksling, fortrinnsvis i det minste N-l varmevekslinger, hver gang mellom nevnte adsorpsjon av zeolitt under adsorpsjon i et adsorpsjons/desorpsjonsrom i en syklus og nevnte adsorpsjon av zeolitt ved regenerering i et adsorpsjons/desorpsjonsrom i følgende syklus. På denne måten vil varmeveksling mellom adsorpsjons-/desorpsjonsrommet til en syklus og adsorpsjons-/desorpsjonsrommet til den påfølgende syklusen tillate å utføre regenereringen uten bidrag fra varme på utsiden, unntatt ved regnerasjon i første syklus. Imidlertid selv for den første syklusen, det vil si den hvor man oppnår den minst hevede, høye temperaturen, kan prosessen tilpasses for å fungere ved en relativt lav temperatur, for eksempel 250 °C i tilfelle paret zeolitt/vann. I dette tilfellet er det fordelaktig å skaffe seg en varmekilde ved regenerasjonstemperaturen til den første syklusen. Prosessen kan dermed virke sammen med en industriell varmeproduserende installasjon slik som en termisk motor.

Adsorpsjon er en eksoterm reaksjon og adsorpsjonskraften til zeolitt minker når dens temperatur øker. Fortrinnsvis er det tenkt å i hver syklus kjøle adsorpsjonsmidlet i zeolitt i adsorpsjons-/desorpsjonsrommet i hvilket kjølefluidet adsorberes. På denne måten kan man opprettholde adsorpsjonsmidlet ved en korrekt virketemperatur.

Fortrinnsvis er det tenkt at hver etappe består av å utføre i det minste en varmeveksling, fortrinnsvis N-l varmevekslinger ved hver gang mellom kjølefluidet i fordamperen til en syklus, og det nevnte adsorpsjonsmidlet i zeolitt i adsorpsjons-/desorpsjonsrommet til følgende syklus ved adsorpsjon, for å kjøle adsorpsjonsmidlet i zeolitt. Dermed oppnås kjøling av zeolitten ved adsorpsjonsprosessen uten anvendelse av ytterligere energi.

Fordelaktig, ved hver syklus, tenker man seg i det minste to adsorpsjons-/desorpsjonsrom for å simultant utføre den nevnte adsorpsjonen av kjølefluidet i et av adsorpsjonsVdesorpsjonsrommene og regenerering av adsorpsjonsmidlet i zeolitt i det andre av de to adsorpsjonsVdesorpsjonsrommene.

Fordelaktig, ved hver syklus, tenker man seg i det minste tre adsorpsjons-/desorpsjonsrom for å på samme måte simultant utføre et kjøletrinn etter regenerasjon av adsorpsjonsmidlet i zeolitt i ytterligere et av de andre adsorpsjonsVdesorpsjonsrommene. PÅ denne måten utfører hvert adsorpsjons-/desorpsjonsrom suksessivt tre trinn: et adsorpsjonstrinn, under hvilket det er fordelaktig å kjøle adsorpsjonsmidlet, et regenerasjons- eller desorpsjonstrinn, under hvilket man varmer adsorpsjonsmidlet og et kjøletrinn etter regnerasjon, uunder hvilket man kjøler adsorpsjonsmidlet før man igjen starter adsorpsjon.

Fordelaktig kan en tenke seg at trinnet omfatter å utføre i det minste én varmeveksling, fortrinnsvis N-l varmevekslinger, ved hver gang mellom kjølefluidet i fordamperen til en syklus og adsorpsjonsmidlet i zeolitt i adsorpsjonsVdesorpsjonsrommet til den påfølgende syklusen ved kjøling etter regnerasjon. Dermed kan kjøling av zeolitten etter regenerasjon oppnås uten anvendelse av ekstra energi.

Fordelaktig tenker en seg at trinnet omfatter, i det minste en av syklene, fortrinnsvis i hver av syklene, å kjøle den nevnte andelen kjølefluid i dampfase ved varmeveksling med en kilde ved omgivelsestemperatur før en gjeninnfører andelen kjølefluid i kondensatoren. Dermed kjøler man kjølefluidet i to trinn for kondensatoren: først ved varmeveksling med en kilde med omgivelsestemperatur, deretter i kondensatoren ved varmeveksling med fordamperen i foregående syklus. Dette er spesielt fordelaktig når den tenkte kondenseringstemperaturen er under omgivelsestemperatur. Når den tenkte kondenseringstemperaturen er over omgivelsestemperaturen kan varmeveksling med en kilde ved omgivelsestemperatur være tilstrekkelig til å oppnå den ønskede kondenseringen.

Vedrørende oppfinnelsen betyr under vakuum at syklene er forbundet under et redusert luft-partialtrykk, vakuumet kan være mer eller mindre tvunget som funksjon av overføringshastigheten man ønsker å oppnå. Fordelaktig er luft-partialtrykket i hver syklus mindre enn omtrent 1 kPa, fortrinnsvis mindre enn omtrent 0,1 kPa. For dette tenker en seg fortrinnsvis en vakuumpumpe ved hvert trinn i tilfelle ufullstendig tetthet. Det er også fordelaktig å se for seg en vakuumpumpe forbundet med nevnte eller hvert adsorpsjons-/desorpsjonsrom for å trekke ut luften av rommet og/eller eventuelle ikke-adsorberbare urenheter som opprinnelig er løst opp i kjølefluidet.

Den nedre temperaturen til den siste syklusen er valgt som funksjon av anvendelse. For eksempel kan den velges mellom 40 °C og -220 °C. En svært lav temperatur passer spesielt for kondensering av enkelte gasser.

Fordelaktig er produktet som skal kjøles opprinnelig i dampfase og man kjøler produktet spesielt på en hovedsakelig isobar måte for å kondensere det. Denne prosessen tillater å kondensere en masse, for eksempel i metan eller bestanddeler i luft, uten å bruke høyt trykk, hvilket fremviser fordeler vedrørende kostnader på utstyr og sikkerhet.

Produktet som skal kjøles kan være helt naturlig. Ifølge en spesiell anvendelse av oppfinnelsen er produktet en gass til anvendelse som brennstoff eller som polymerbart primærmateriale, for eksempel kondensert petroleumsgass, etan, metan, propan, butan, etylen, propylen, hydrogen og andre spesielt for forsendelse av produktet på et fartøy for transport av flytende forbrenningsgasser eller for installasjoner på jorden.

Ifølge en annen spesiell anvendelse av oppfinnelsen er produktet en gass for anvendelse som primærmateriale, for eksempel flytende luft, nitrogen og oksygen, som man kjøler eller kondenserer mellom -8 °C og -220 °C.

Ved en variasjon av utførelsen tenker man seg et trinn omfattende å utføre minst én varmeveksling, fortrinnsvis N-l varmevekslinger, hver gang mellom kjølefluidet i kondensatoren til en syklus og adsorpsjonsmidlet i zeolitt ved den nevnte høye temperaturen ved følgende syklus, den mellomliggende temperaturen til en syklus er hver gang større enn eller lik den nevnte høye temperaturen til den følgende syklusen. I dette tilfellet er den høye temperaturen og den mellomliggende temperaturen tilsvarende valgt minkende fra en syklus til den følgende syklus. Imidlertid er det nødvendig å kontrollere grundig kondenseringstilstandene til kjølefluidet i kondensatoren, spesielt temperaturen, for å kunne anvende kondenseringsvarme ifølge denne variasjonen.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en anordning for anvendelse av prosessen beskrevet over omfattende N kjølenivå anordnet under vakuum, hvor N er et heltall større enn 1, hvert nivå omfattende:

• en kondensator tilpasset til å omfatte et kjølefluid i flytende fase,

• en fordamper forbundet med kondensatoren ved en kanal,

• i det minste ett adsorpsjons-/desorpsjonsrom omfattende et adsorpsjonsmidlet i zeolitt og forbundet med fordamperen ved en mellomliggende oppstrøms ventil (vanne amont), • en kanal som ender i en nedstrøms ventil (vanne aval) for å sende kjølefluidet fra adsorpsjons-/desorpsjonsrommet mot kondensatoren, • et varmemiddel i den nevnte eller hvert adsorpsjons-/desorpsjonsrom tilpasset å varme adsorpsjonsmidlet i zeolitt til en

regenerasjonstemperatur,

hvor anordningen omfatter N-l varmevekslere anordnet for hver gang å utveksle varme mellom kjølefluidet i fordamperen i et nivå og kjølefluidet i kondensatoren ved det påfølgende nivå i rekkefølgen av sykler, for å kjøle dette siste, og en siste varmeveksler anordnet for å veksle varme mellom et produkt som skal kjøles og kjølefluidet i i det minste fordamperen til det siste nivået.

Fortrinnsvis, i i det minste ett av nivåene, er et kjølerom med kjølefluid anordnet mellom det eller de adsorpsjons-/desorpsjonsrommene og kondensatoren, og er i termisk kontakt med en varmekilde ved omgivelsestemperatur.

Fordelaktig omfatter anordningen ifølge oppfinnelsen som oppvarmingsmidler de nevnte adsorpsjons-/desorpsjonsrom, og i det minste én varmeveksler, fortrinnsvis i det minste N-l varmevekslere, anordnet ved hver gang å kunne veksle varme mellom adsorpsjonsmidlet i zeolitt ved adsorpsjon i det eller en av de nevnte adsorpsjons-/desorpsjonsrommene til et nivå og adsorpsjonsmidlet i zeolitt ved regenerering i det eller et av de nevnte adsorpsjons-/desorpsjonsrommene ved påfølgende nivå.

Fordelaktig ser en for seg et kjølemiddel i det eller de nevnte adsorpsjons-/desorpsjonsrommene for å kjøle adsorpsjonsmidlet i zeolitt ved adsorpsjon.

Fordelaktig omfatter anordningen som middel for å kjøle adsorpsjons-/desorpsjonsrommene og i det minste N-l varmevekslere anordnet for hver gang å veksle varme mellom kjølefluidet i fordamperen til et nivå og adsorpsjonsmidlet i zeolitt i det eller de nevnte adsorpsjons-/desorpsjonsrommene ved påfølgende nivå.

Fortrinnsvis omfatter hvert nivå i det minste to, fortrinnsvis tre adsorpsjons-/desorpsjonsrom, hvert forbundet med fordamperen via en oppstrømsventil respektivt og med kondensatoren via en nedstrømsventil, respektivt. Dermed kan anordningen virke kontinuerlig, adsorpsjonen utføres i lukket fase (en temps masqué) suksessivt i hvert trinn mens de andre rommene respektivt regenereres og avkjøles etter regnerasjon.

Fordelaktig omfatter anordningen et middel for styring av ventilene som er programmert for å åpne og lukke oppstrøms- og nedstrømsventilene ifølge en syklus i lukket fase, i hvert av rommene utføres suksessivt et adsorpsjonstrinn ved hvilket oppstrømsventilen er åpen og nedstrømsventilen er lukket, et regenerasjonstrinn eller desorpsjon, ved hvilket nedstrømsventilen er åpen og oppstrømsventilene er lukket, og et kjøletrinn etter regnerasjon ved hvilket nedstrømsventilen og oppstrømsventilene er lukket.

Ifølge en variasjon av utførelsen, for sikkert å kunne styre kondenseringstilstanden i fluidet i kondensatoren kan en tenke seg som oppvarmingsmiddel til adsorpsjons-/desorpsjonsrommene, i det minste én varmeveksler, fortrinnsvis i det minste N-l varmevekslere, anordnet ved hver gang å veksle varmen mellom kjølefluidet i kondensatoren til et nivå og adsorpsjonsmidlet i zeolitt i det eller hvert av adsorpsjons-/desorpsjonsrommene i det påfølgende nivået. Ifølge en spesiell utførelse av oppfinnelsen er anordningen forbundet med et rom omfattende et produkt som skal kjøles, den siste varmeveksleren er støttet på innsiden av rommet for å veksle varme mellom kjølefluidet i fordamperen i det siste nivået og produktet i flytende fase eller dampfase omfattet i rommet.

Oppfinnelsen tilveiebringer også et metanfartøy utstyrt med en lagringsbeholder for flytende gass som er forbundet med en anordning ifølge ovennevnte utførelse som kjøleenhet som rekondensering.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fabrikk for kondensering av gass omfattende et kjølerom for gass som skal kondenseres som er forbundet med en anordning ifølge ovennevnte utførelse.

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått og andre mål, detaljer, egenskaper og fordeler ved denne vil fremtre tydeligere som følge av den følgende beskrivelsen av de forskjellige utførelsesformer spesielle for oppfinnelsen, gitt kun i illustrerende hensikt og ikke begrensende, med referanse til de vedlagte figurer.

I figurene:

Figur 1 viser en skjematisk fremstilling av en multinivåkjølemaskin i tre nivå for anvendelse av fremgangsmåten ifølge en første utførelse av oppfinnelsen. Figur 2 viser mer detaljert det første nivået og en del av det andre nivået til maskinen ifølge en andre utførelse av oppfinnelsen.

Figur 3 viser et termodynamisk diagram av nitrogen N2.

Figur 4 viser en generell prinsippskisse av en kjølemaskin.

Figur 5 viser et typisk eksempel på en adsorpsjonskilde for et adsorpsjonsmiddel i zeolitt som funksjon av temperatur. Figur 6 viser en kjølemaskin i tre nivå ifølge en tredje utførelse av oppfinnelsen. Figur 7 viser en termodynamisk syklus søm følger kjølefluidet ved hvert nivå i kjølemaskinen i figur 6. Figur 8 viser et termodynamisk diagram som viser tilstanden til temperatur og trykk ved de tre nivåene i maskinen i figur 6.

Figur 9 viser skjematisk en platevarmeveksler.

Figurene 10-12 viser forskjellige utførelsesformer av en fragmenteringsinnretning til en væskejet.

Med referanse til figur 1 vil det nå beskrives en multinivåkjølemaskin omfattende tre nummererte nivå, 100, 200 og 300. Hvert nivå omfatter en kjølefluidkrets av tilsvarende utførelse og funksjonalitet i hvilke man hard annet et vakuum og som vil beskrives mer detaljert med referanse til det første nivået 100. I de følgende nivåene vil like elementer ha samme referansetallvalg økt med et- eller to hundre.

I det første nivået 100 er kjølefluidet og vann H20. Kretsen av kjølefluid omfatter en kondensator 101 som er forbundet ved en kanal 104 som går fra en sirkulasjonspumpe 102 til en frodamper 103. Fordamperen 103 er forbundet ved en kanal 110 som går fra en oppstrøms ventil 130 til et adsorpsjons-/desorpsjonsrom 120. Rommet 120 omfatter en mengde zeolitt Z som adsorpsjonsmiddel. adsorpsjons-/desorpsjonsrommet 120 er forbundet ved en kanal 160 som går fra en nedstrøms ventil 150 til kondensatoren 101. I kondensatoren 101 er vannet i en væskefase under en atmosfære ved en mellomliggende temperatur mindre enn 100 °C, for eksempel rundt 80 °C. Hele kjølefluidkretsen er under vakuum, for eksempel med et partialtrykk på luften mindre enn 0,1 millibar (mbar). Til dette er hvert adsorpsjons-/desorpsjonsrom forbundet med en vakuumpumpe som vil bli beskrevet med referanse til figur 2. Partialtrykkene oppnådd kan styres ved hjelp av en gassanalysator av kjent type.

Ved påvirkning av sirkulasjonspumpen 102 innføres vann i væskefase gjennom kanalen 104 til fordamperen 103 i hvilken den faller som regn. Sirkulasjonspumpen 102 kan erstattes av en ventil hvi strømningen kan oppnås ved gravitasjon. Ved ekspansjon i fordamperen 103 på en hovedsakelig adiabatisk måte vil vannet fordampe partielt. Oppstrømsventilen 30 som er åpen vil la vanndampen passer far fordamperen 103 gjennom kanalen 110 til adsorpsjons-/desorpsjonsrommet 120 i hvilket vanndampen adsorberes ved zeolittmassen Z. Denne adsorpsjonsreaksjonen forbruker vanndampen som kommer i fordamperen 103 hvilket vedlikeholder kontinuiteten til fordampningen av vann for å kompensere den adsorberte mengden damp. Denne kontinuerlige fordampningen øker varmen til fluidet, det vil si vannet som befinner seg i fordamperen 103 på en slik måte at det vil være en lav temperatur i fordamperen 103, for eksempel mellom -10 og -30 °C. Man oppnår dermed en fase av fast is i bunnen av fordamperen 103. Temperaturen og trykket virker i fordamperen 103 kan styres på den ene siden gjennom en del av dampavsetningen som kommer ut gjennom oppstrømsventilen 130 og på den annen side av mengden flytende vann innført fra kondensatoren 101 og varmemengden innført av varmeveksleren 280, som vil beskrives nedenfor.

Ved likevekt mellom fasene vil temperaturen i fordamperen 130 være så mye lavere at man oppettholder et lavt trykk. Spesielt kan man også oppnå en væskefase i fordamperen 103 ved et passende valg av temperatur og trykk.

Adsorpsjons-/desorpsjonsrommet 120 vender ut mot et kjølemiddel som vil kjøle zeolittmassen Z under adsorpsjonsreaksjonen som er eksoterm. Man opprettholder dermed temperaturen i rommet 120 på i det minste 100 °C. For dette er kjølemidlet en varmebærende fluidkrets 130 som vender mot en sirkulasjonspumpe 194 og som er i kommunikasjon med en kuldekilde 108 som for eksempel kan være vann ved omgivelsestemperatur eller også omgivelsesatmosfære. Når zeolittmassen Z har adsorbert en gitt mengde vann må den regenereres. For dette lukker man oppstrømsventilen 130 og åpner nedstrømsventilen 150. Så endrer man ventilene ved tre kanaler 124 for å forbinde den varmebærende fluidkretsen 140 med en varmekilde 109 som mottar varmen H fra utsiden varmekilden 109 kan være en hvilken som helst varmekilde ved en temperatur fra fortrinnsvis over 250 °C. dermed virker den varmevekslende fluidkretsen 140 som et varmemiddel for å gjenoppvarme zeolittmassen Z til for eksempel 250 °C. Ved denne temperaturen er adsorpsjonsegenskapene til zeolitten svært dårlige. Man forlenger desorpsjonen til omtrent 90 % av vanndampen er desorbert. Siden den termiske konduktiviteten til zeolitten synker som følge av at dens vannholdighet minsker vil det å desorbere mer vann kreve en lang tid, hvilket forsinker prosessen og dermed minker ytelsen til maskinen. Ved trykkeffekten i rommet 120 vil vanndampen som er desorbert evakueres fra rommet 120 gjennom kanalen 160, siden i oppstrømsventilen har vært åpen. Vanndampen som kommer ut av kondensatoren 101 hvor den kondenseres og rekjøles til en mellomliggende temperatur på 80 - 100 °C. Til dette er kondensatoren 101 kontinuerlig nedkjølt ved et kjølemiddel 126, foreksempel en varmeveksler forbundet med omgivelsesluften. En ventilator 115 er tenkt å forbedre nedkjølingen av kondensatoren 101.

I fordamperen 103 anvendes en fordampningreaksjon av vannet for å trekke ut vannet fra et kjølerør 125 i hvilket det sirkulerer et varmebærende fluid. Kjølerøret 125 er del av en varmeveksler 280 som tilsvarende omfatter et kjølerør 226 anordnet i kondensatoren 201 til det andre nivået 200 og et kjølerør 270 anordnet i adsorpsjons-/desorpsjonsrommet 220 til det andre nivået 200. Varmeveksleren 280 omfatter også en sirkulasjonspumpe 227 som sirkulerer det varmetransporterende fluidet fra fordamperen 103 i kondensatoren 201 på en slik måte at den kjøler kondensatoren 201, så i adsorpsjonsrommet 220 for å kjøle zeolittmassen Z under adsorpsjonen. Varmeveksleren 380 fyller den samme funksjonen mellom det andre nivået 200 og det tredje nivået 300. I det andre nivået 200 er kjølefluidet for eksempel butan C4Hi0.

Den mellomliggende temperaturen i kondensatoren 201 er omfattet mellom -10 og - 20 °C under et trykk på 1 eller 2 atmosfærer, hvor butanet dermed er flytende. Mens temperaturen oppnådd i fordamperen 203 er omfattet mellom - 60 og - 80 °C. For regenerering av zeolittmassen Z i adsorpsjons-/desorpsjonsrommet 220 øker man temperaturen til en temperatur over 80 °C. For dette anvender man en varmetransporterende fluidkrets 240 forbundet til en varmekilde 109 og/eller et annet varmemiddel som vil bli beskrevet med referanse til figur 2.

Til forskjell fra nivået 100 omfatter nivået 200 et mellomliggende kjølereservoar 216 forbundet med kondensatoren 201 via en ventil 217. Reservoaret 216 er varmeisolert da det desorberte fluidet er ved en lavere temperatur enn omgivelsestemperaturen for å forhindre en trykkøkning i reservoaret 216. reservoaret 216 er i termisk kontakt med den omkringliggende atmosfæren da det desorberte fluidet er ved en temperatur over omgivelsestemperaturen for å oppnå en første kjøling av butan i dampfase etter desorpsjon og dermed forhindre en trykkøkning i reservoaret 216. I det andre tilfelle anordner man reservoaret 216 som for eksempel er en klassisk lagringstank for gass i stål, på utsiden og man anordner en varmeveksler 214 ventilert av en ventilator 215.

Under regenerasjon varmes zeolittmassen Z i rommet 220 for eksempel til 80 °C. Desorpsjon av butan fremprovoserer en økning av trykk i rommet 220, dermed en strømning av butan i dampfase gjennom kanalen 260 helt til reservoaret 216. Siden butan tilveiebringer en kjølning vedleikeholder denne kjølingen tilstrømmingen av butan til rommet 220. I dette trinnet avhenger temperaturen i reservoaret 216 av tilstander ved hvilke desorpsjonen utføres, det vil si spesielt trykket i reservoaret 216. For eksempel kan man tenke seg et trykk på 15 bar. Jo mer man lar trykket øke i reservoaret 216 jo høyere blir temperaturen der. Fra reservoaret 216 er butan i dampfase så ekspandert gjennom ventilen 217 i kondensatoren 201 for der å være ytterligere nedkjølt og kondensert ved et trykk nært normaltrykk.

Nivået 300 ligner nivået 200. I det tredje nivået 300 er kjølefluidet karbondioksid Co2. Den mellomliggende temperaturen i kondensatoren 301 er omfattet mellom -60 og -70 °C hvorved karbondioksidet dermed er flytende. Den nedre temperaturen i fordamperen 303 er omfattet mellom -120 og -130 °C. For regenerering av zeolittmassen Z i adsorpsjons-/desorpsjonsrommet 320 øker man temperaturen til en høy temperatur omfattet mellom -10 og -20 °C. For dette anvender man midler for varming av samme type som ved det andre nivået 200, det vil si en varmetransporterende fluidkrets 340 forbundet med varmekilden 109 eller en varmeveksler forbundet med et adsorpsjons-/desorpsjonsrom i det foregående nivået som vil bli forklart med referanse til figur 2. Ved regenerasjonen for at nedkjølingen til omgivelsestemperatur i reservoaret 316 skal være effektiv må man åpenbart ha en temperatur i reservoaret 316 som er over omgivelsestemperaturen, hvilket medfører å ha et relativt høyt trykk i reservoaret 316.

En annen mulighet er å utføre desorpsjonen ved et lavere trykk ved å oppnå en fordampningstemperatur i reservoaret 316 (respektivt 216) som er mindre enn omgivelsestemperaturen. I dette tilfellet vil veksleren 314 (respektivt 214) tas vekk. Tvert i mot er reservoaret 316 (respektivt 216) varmeisolert i dette tilfellet. Denne varianten kan være foretrukket som funksjon av kjølefluidene anvendt, hver gang trykket reservoaret som tillater å oppnå en temperatur over omgivelsestemperaturen er så høy at den medfører uakseptable teknologiske begrensninger. Fordamperen i det siste nivået, det vil si fordamperen 303 i det tredje nivået 300 i utføringseksemplet vist i figur 1 er tenkt med anvendelsesmidler for kuldeprodukter ved multinivåmaskinen. For dette er en endelig varmeveksler 80 anordnet mellom fordamperen 303 i det tredje nivået og et rom 1 inneholdende produkt P som skal kjøles. Varmeveksleren 80 omfatter en varmetransporterende fluidkrets med et kjølerør 325 i fordamperen 303 i hvilket et varmekjølende fluid kjøles og et rør 26 støttet i rommet 1 og i hvilket et varmetransporterende fluid varmes ved kjøling av produktet P. For eksempel er rommet 1 en lagringstank for en flytende gass som skal kjøles for å kondensere termiske tap gjennom veggene i rommet 1. Som funksjon av anvendelse er det også mulig å anvende kulden trukket ut i fordamperne i de andre nivåene av maskinen, ved å se for seg korresponderende varmevekslere.

Før oppstart av maskinen i opprinnelig fase blir kjølefluidene lagret ved omgivelsestemperatur i reservoarene 101, 216 og 316 respektivt. Man startersa suksessivt opp nivåene 100, 200 og 300. Slik den er vist i figur 1 kan multinivåmaskinen ikke tilveiebringe kjøling underfasen i hvilken man regenererer zeolittmassen Z. For å løse denne ulempen, med referanse til figur 2, beskriver man en annen utførelsesform av maskinen i hvilken i det minste to og fortrinnsvis tre adsorpsjons-/desorpsjonsrom er tenkt ved hvert nivå. I figur 2 er elementene like eller tilsvarende av de i den første utførelsesformen angitt ved de samme referansenumrene.

I figur 2, ved den mer detaljerte presentasjonen av det første nivået er adsorpsjonsVdesorpsjonsrommet 120 og de korresponderende oppstrøms- og nedstrømsventilene erstattet med tre adsorpsjons-/desorpsjonsrom 121, 122 og 123 som respektivt er forbundet med kondensatoren 101 via kanalene 161 til 163 som munner ut i nedstrømsventilene 151-153. Rommene 121-123 er tilsvarende forbundet med fordamperen 103 via kanalene 111-113 som munner ut i oppstrømsventilene 131-133. ventilene 131-133 og 151-153 er elektroventiler styrt ved en styringsenhet 105 via styringslinjer 107. Styringsenheten 105 er programmert for å utføre en lukket tidssyklus (cycle de temps masqué) i hvilken simultant: • et rom, foreksempel 121, utfører adsorpsjon, oppstrømsventilen forbundet med denne er åpen og nedstrømsventilen forbudent med denne er lukket, • et annet rom, for eksempel 123, utfører regenerering, oppstrømsventilen er lukket og nedstrømsventilen er åpne og • det tredje rommet, for eksempel 122, utfører nedkjøling, oppstrømsventilen og nedstrømsventilen er lukket.

Ventilene blir dermed periodisk endret på en slik måte at hvert rom utfører suksessivt adsorpsjonstrinnet, regenerasjonstrinnet og kjøletrinnet etter regenerasjonstrinnet. Trinnene er ikke nødvendigvis samme varighet slik at endringene i trinnene ikke nødvendigvis er samtidige i alle rommene til et nivå. For utføring av sykler i lukket tid er det foretrukket å utføre endringen mellom rommene på en synkron måte i alle nivåene, for enkelhetens skyld.

Hvis bare to rom er tenkt utføres regenerasjonstrinnet og kjøletrinnet i et rom under adsorpsjonstrinnet i det andre rommet. PÅ denne måten er det i alle tilfeller i det minste ett rom som utfører adsorpsjon i hvert nivå.

Hvert rom 121 til 123 vender ut i et kjølerør 171-173 forbundet med en kuldekilde og et varmerør 141-143 forbundet med en varmekilde. Ved sirkulasjon av varmetransporterende fluider sikrer man dermed kjøling av zeolittmassen Z under adsorpsjonstrinnet slik som under kjøletrinnet etter regenerasjons, men man sikrer også varming av zeolittmassen under regenerasjonstrinnet.

I variasjon, som vist i figur 1, ved tallet 140, kan en unik varmetransporterende fluidkrets anvendes som kjølemiddel og som varmemiddel ved å være forbundet selektivt enten med en varmekilde eller en kuldekilde. Grunnet den termiske tregheten dette medfører er en slik håndtering imidlertid mindre fordelaktig.

En vakuumpumpe 106 er forbundet med hvert adsorpsjonsrom 121-123 på en slik måte at den opprettholder vakuumet. Vakuumpumpen 106 vil kompensere for tetthetsmangler ved kretsen avkjølefluid i tillegg til å trekke ut ikke-kondenserbare elementer som opprinnelig er løst i vannet, for eksempel av oksygen og som risikerer å bli i adsorpsjonsrom met siden de ikke er adsorberbare av zeolitten. Etter en eller to kjølesykler vil vannet være fritt for slike ikke-kondenserbare stoffer.

Varmeveksleren 280 har vært vist i figur 2 forbundet med kjølerøret 272 til adsorpsjonsVdesorpsjonsrommet 222. Imidlertid er hvert av adsorpsjonsrommene 221-223 som må kjøles under adsorpsjonstrinnet og under kjøletrinnet etter regenerasjon. Til dette kan man tenke seg en varmeveksler atskilt for hvert av adsorpsjonsrommene 221-223 for å veksle varme med fordamperen 103. Som en variasjon kan varmeveksleren 280 munne ut i ventiler med et antall kanaler for å sirkulere det varmetransporterende fluidet for kjøling på en valgt måte i et eller flere av kjølerørene 271-273. Ifølge en ytterligere annen variasjon er det mulig å tenke seg i det minste to varmevekslere atskilt for å veksle varme på den ene siden mellom fordamperen 103 og kondensatoren 201 og på den andre siden mellom fordamperen 103 og adsorpsjonsrommene 221-223.

Som varmemiddel fro zeolittmassene Z i det andre nivået 200 har man presentert en varmeveksler 290 som tillater å sirkulere et varmetransporterende fluid i et kjølerør 171 til rommet 121 i det første nivået som kan utføre adsorpsjonstrinnet og i hvilket det kjøletransporterende fluidet gjenoppvarmer seg til 80-100 °C. Så i varmerøret 243 til adsorpsjons-/desorpsjonsrøret 223 som holder på å utføre regenerasjonstrinnet. På denne måten kan hvert adsorpsjons-/desorpsjonsrom til det andre nivået varmes for å regenereres til 80 °C. Igjen er det hvert av rommene 221-223 som, når de utfører sitt regenerasjonstrinn, må veksle varme med rommet 121 eller 122 eller 123 som er i gang med å simultant utføre sitt adsorpsjonstrinn. Til dette kan man tenke seg et antall varmevekslere analogt med varmeveksleren 290 eller man kan tenke seg ventiler med flere vekslerbare kanaler som forbinder selektivt det ene eller andre av kjølerørene 171-173 ved det ene eller andre av varmerørene 241-243. Sirkulasjon av det varmetransporterende fluidet i varmeveksleren 290 sikres av en pumpe 294. Som en variasjon eller en komplementær måte kan man tenke seg en varmeveksler mellom adsorpsjons-/desorpsjonsrommene 221-223 i nivået 200 og kondensatoren 101 til nivået 100 for å anvende kondenseringsvarmen til vannet for å regenerere zeolitten i nivået 200. Imidlertid er det nødvendig å nøye kontrollere kondenseringstemperaturen i kondensatoren 101 for å kunne virke på denne måten.

Varmevekslere tilsvarende til vekslerne 280 og 290 er vist i figur 2 er anordnet mellom alle de suksessive nivåene til maskinen på en slik måte at hvert nivå produserer nødvendig kulde for å utføre kondensering av kjølefluidet i det påfølgende nivået, kjølingen av zeolitten i adsorpsjonsfasen i det følgende nivået og nødvendig varme for å utføre desorpsjon av kjølemidlet i påfølgende nivå, eller i det minste en del av denne varmen. Dermed i en foretrukket utførelsesform nødvendiggjør nivået 100 bare en transport av ytre varme H ved hjelp av varmekilden 109. Imidlertid er det også mulig å anvende ytre varme H for regenerasjons ved alle nivåene.

På figur 1 omfatter maskinen tre etterfølgende nivåer. Imidlertid er det mulig å tenke seg færre eller flere nivåer med, ved hvert nivå, en høy temperatur, en mellomliggende temperatur og en lav temperatur valgt under den korresponderende temperaturen i det foregående nivået. For eksempel kan man tenke seg et skjærenivå med etylen som kjølefluid, et femte nivå med metan som kjølefluid, et sjette nivå med nitrogen eller argon som kjølefluid og et syvende nivå med neon som kjølefluid. Den lave temperaturen i det siste nivået kan dermed være nært til 10 K.

Tabellen 1 viser de termodynamiske egenskapene til et gitt antall legemer som kan virke som kjølefluid i multinivåkjølemaskinen. Koketemperaturen til hver er gitt ved flere trykkverdier for å vise temperaturkurvene som kan oppnås i fordamperen ved hvert nivå som funksjon av valget av kjølefluid. I det første nivået kan man tilsvarende anvende en blanding vann/glykol for å oppnå en fusjonstemperatur som er høyere. Dermed kan man unngå dannelse av is i fordamperen 103. Zeolitten Z i rommene 121-123 vil da velges i en likevekt som forhindrer all absorpsjon av glykol på en slik måte at denne blir i fordamperen 103.

Zeolitten er tilgjengelig i et antall former forskjellige den ene fra den andre ved deres krystallinske struktur eller porestørrelse. PÅ en generell måte har man valgt fra hver syklus den zeolittformen som er best tilpasset som en funksjon av det korresponderende kjølefluidet. I en spesiell utføringsform har man valgt zeolitt med en spesiell struktur som tillater å akselerere adsorpsjons- og desorpsjonsreaksjonene. En slik strukturer beskrevet i EP-A-470886. Av zeolitten i granulær form med en diameter for eksempel på 3 mm er anbrakt ved nedsenking på et metallisk stykke på hvilket man har arrangert fremspring som begrenser de mellomliggende rommene. Zeolitten fyller disse rommene og man fester den ved gløding. Med en slik rask struktur kan man gjøre funksjonerbart et nivå av maskinen, f.eks. nivået 100 uten å tenke seg annet enn et enkelt adsorpsjons-/desorpsjonsrom, og ved å utføre adsorpsjons- og desorpsjonstrinnene ved rask alternering, for eksempel hvert minutt. Kjølemaskinen beskrevet herunder fremviser et antall anvendelser. For eksempel kan den anvendes som kjøleenhet forbundet med en transportbeholder for flytende gass i et metanfartøy. Til dette vil røret 26 i den endelige varmeveksleren 80 være nedsenket i beholderen. For utførelse av en slik anordning vil man referere til patentsøknaden FR 2785034A1. Temperaturen i den endelige varmeveksleren 80 bør være mindre enn eller lik - 164 °C for å kondensere metan ved normalt trykk. Til dette kan man selvfølgelig tenke seg flere nivåer enn de vist i figur 1 ved å tilføye for eksempel et nivå med etylen som kjølefluid og et nivå med metan som kjølefluid. Til denne typen anvendelse unngår man å anvende oksygen som kjølefluid grunnet eksplosjonsfare ved lekkasjer.

Multinivåmaskinen kan tilsvarende anvendes for å utføre isobar kjøling avet gasslegeme som man ønsker å kondensere i en kondensasjonsfabrikk. Til dette er rommet 1 anvendt som kondenseringsrom for gass. Multinivåmaskinen kan anvendes ved kondensering av luft eller dens bestanddeler deri og innbefattet sjeldne gasser. Kurven C på figur 3 viser den termodynamiske kurven fulgt av nitrogen ved en slik kondenseringsprosess, fra den opprinnelige tilstanden vist ved punkt A.

En tilsvarende vei kan angis på det termodynamiske diagrammet temperaturentropi for en annen gass, spesielt metan. Disse diagramemne er tilgjengelige i referanseverket "Gassens leksikon" ISBN 0-444-41492-4 (1976-2002). For eksempel kan man oppnå en andel kondensert metan på omtrent 20 kg/min med lt zeolitt i hvert adsorpsjons- og desorpsjonsreaksjonsrom.

Kretsene til de varmetransporterende fluidene beskrevet herunder er kun et illustrerende eksempel for en varmeveksler. Et antall andre typer vekslere kan anvendes for å ta i bruk prosessen ifølge oppfinnelsen, også uten å anvende mellomliggende varmetransporterende fluider.

Med referanse til figur 7 vil man nå beskrive en annen utførelsesform av en kjølemaskin med nivåer. Identiske eller tilsvarende elementer av de i den første utførelsesformen bærer samme referansetall økt til 300.

I hvert av nivåene følger kjølefluidet en termodynamisk syklus hvis prinsipp er vist på figur 7, som er et generelt diagram som kan anvendes på forskjellige fluider.

På figur 7 viser x-aksen masseentropi s og y-aksen viser temperaturen T. Linjen 37 viser faseovergangen væske/gass og linjen 36 viser den kritiske isobare kurven til fluidet.

Man har også vist 2 isobare kurver korresponderende med to trykk Pi < P2valgt mellom trippel punktet og det kritiske trykket til fluidet. Syklusen er en lukket syklus presentert ved kurven 38.

Fluid i væskefase fordampes på en isobar måte ved et trykk Pi og temperaturen Ti ved å bringes i kommunikasjon med et adsorpsjonsmiddel i zeolitt som man holder ved en adsorpsjonstemperatur på Tadsfor å adsorbere dampfasen. Etter adsorpsjon varmer man zeolitten til en desorpsjonstemperatur Tdes< TaC)S. Den desorberte gassen utsettes for en isokor kompresjon til trykket P2. Fluidet i dampfase kondenseres på en isobar måte ved trykket P2og temperaturen T2. Til slutt reduseres trykket til væskefasen brutalt fra P2til Pi ved massetap, hvilket fordamper en del av fluidet.

I de påfølgende nivåene er fluidene og trykkene valgt på en slik måte at fordamping av fluidet i et nivå med rang n øker varmen nødvendig for kondensering av fluidet i nivået følgende rang n+1. Forutsetningen for funksjonalitet er dermed Ti(n)<T2(n+l).

Figur 5 viser et eksempel på en adsorpsjonskurve 39 som overfører adsorpsjonsnivået x, (i masseprosent for adsorbert fluid med hensyn til mengden adsorpsjonsmiddel) som funksjon av temperaturen T. Under adsorpsjonstemperaturen Tads, er nivået hovedsakelig likt metningsnivået xQ. For å redusere adsorpsjonsnivået til et nivå Ti<T0, øke temperaturen til adsorpsjonsmidlet helt til en korresponderende desorpsjonstemperatur Tdes. I praksis avhenger kurven 39 av paret fluid/adsorpsjonsmiddel. I alle nivåene er funksjonen til adsorpsjonsreaktorene å mate to trykknivå til for damp korresponderende med to atskilte temperaturnivåer.

Man beskriver sammen de tre nivåene, 300, 400, 500 og 600 siden strukturen og funksjonaliteten er tilsvarende. I kondensatoren 401 (respektivt 501, 601) er det kondenserte fluidet ved høyt trykk i syklen Pi takket være en uttrekking av kondenseringsvarme. Det kondenserte fluidet strømmer ved gravitasjon mellom kanalen 404 (respektivt 504, 604) inn i fordamperen 403

(respektivt 503, 603) mens den utsettes for et ladningstap helt til det lave nivået til syklen P2. Strømningene i fordamperen utføres hver gang naturlig. Det er tilstrekkelig å regulere ytelsen deri for å tilpasse adsorpsjons- og fordampningskapasitetene til temperatur- og trykktilstandene ønsket i fordamperen. Fordamperen er varmeisolert.

Kondensatoren 501 (respektivt 601) til det påfølgende nivået er her utført i form av buede plater til en varmeveksler anordnet i fordamperen 403 (respektivt 503) og på hvilken man lar strømme fluidet innført i fordamperen for simultant å utføre fordampning av denne væsken og kondensasjon av kjølefluidet i kondensatoren. Figur 9 viser skjematiske en slik plateveksler 25 på hvilken en væskefilm 27 er i ferd med å fordampe.

For å øke kinetikken til fordampningen kan man tilsvarende diffundere væsken innført i fordamperen ved hjelp av en jetfragmentasjonsinnretning 435 (respektivt 535, 5635) anordnet på ytterkanten av kanalen 404 (respektivt 504, 604). Man kjenner slike innretninger av forskjellige typer, for eksempel med en enkelt åpning (figur 10), med flere åpninger (figur 11) eller med propell på jeten (figur 12) som er utviklet for eksempel for tilføring av brennstoff til brennere. Det er her passende å varme dem for å unngå deres tilstopping.

En kanal 410 (respektivt 510, 610) forbinder fordamperen med tre reaktorer 421-423 (respektivt 521-523, 621-623) inneholdende et adsorpsjonsmiddel i zeolitt. De valgte ventilene ikke vist (for eksempel antireturventiler) tillater å individuelt isolere reaktorene i fordamperen og kondensatoren på en slik måte at ved enhver tid er i det minste en av reaktorene forbundet med fordamperen og kjølt til en passende adsorpsjonstemperatur Tadsfor å utføre adsorpsjonen til dampen (eksoterm reaksjon) dannet i fordamperen og i det minste en av reaktorene er forbundet med kondensatoren og gjenoppvarmet til en passende desorpsjonstemperatur Tdes>Tads for å frigjøre damp (endoterm reaksjon) ved høyt trykk i syklusen mot kondensatoren.

Man velger fortrinnsvis et høyt trykk Pi litt høyere, for eksempel mindre enn 5 bar absolutt, fortrinnsvis mindre enn 3 bar absolutt, for å begrense dimensjoneringen på veggene og dermed vekten og kostnaden på maskinen.

Faktisk hvis man passer kondensatoren inn i en sfærisk omslutning av rayon R som funksjon av trykkøkningen AP mellom innsiden og utsiden, er stigningen er

gitt ved ligningen:

For en sylindrisk omslutning av rayon R, er deltallet 2 tatt vekk. Ved å ta et sfærisk rom med rayon 3m for en maksimalt tillatt begrensning cradm = 240 MPa og uten sikkerhetskoeffisient er stigningen:

For denne typen installasjoner vil en sikkerhetskoeffisient på 5 være mest sannsynlig. Massen øker da med den samme faktoren.

Eksempel 1

Man frembringer en maskin med inntil 5 nivåer ifølge strukturen presentert på figur 6. Tabellen 2 gir for hvert nivå en liste med stoffer anvendbare som kjølefluid, den høye temperaturen T2nås i kondensatoren og den lave temperaturen Ti nås i fordamperen.

Fluidene er klassifisert som funksjon av deres likevektstemperaturer ved trykk på 1 bar og 0,5 kPa.

Eksempel 2

Man frembringer en kjølemaskin med 3 nivåer ifølge strukturen presentert på figur 6. Parametrene til hvert nivå vises i tabellen 3. Figur 8 viser mer detaljert tre fluidsykler, i en analog presentasjon til figur 7.

Denne maskinen kan anvendes for å kjøle et produkt P til omtrent - 150 °C, for eksempel ved å sirkulere produktet i en varmeveksler 701 anordnet i fordamperen 603 til det siste nivået. For å kjøle adsorpsjonsreaktorene 421-423, i adsorpsjonsfasen, tenker man seg en varmeveksler 480 som tillater "å frigjøre varme mot omgivelsesluften eller mot en vannmasse ved omgivelsestemperatur. For regenerasjon av reaktorene tenker man seg en varmekilde 250 °C, som beskrevet over med referanse til figur 1.

I nivåene med butan og etan utfører man kjølingen av reaktorene i adsorpsjonsfasen takket være en varmeveksler 180 (respektivt 680) for å fjerne varmen mot fordamperen 403 (respektivt 503) på foregående nivå. Selv om varmevekslerne 480, 580, 680 er vist skjematisk, omfatter de ventiler og innretninger nødvendige for å tillate selektiv kjøling av hver av reaktorene.

I nivåene med butan og etan tenker man seg tilsvarende en varmeveksler 540 (respektivt 640) anordnet for å veksle varme mellom omgivelsesluften, hvis konveksjon fortrinnsvis er forsterket ved hjelp av en ventilator 541 (respektivt 641) og adsorpsjonsmidlet i zeolitt med tanke på dens regenerasjon ved omgivelsestemperatur eller en litt høyere temperatur. Hvis regnerasjonstemperaturen er over omgivelsestemperaturen kan man utføre i tillegg en varmeveksling med kondensatoren 401 på vannivået for å bringe den ytterligere varmen til zeolitten. Her også er det tenkt at ventilene og innretningene tillater en selektiv gjenoppvarming av hver av reaktorene 521-523 (respektivt 621-623). På denne måten er tilveiebringelse av ekstern energi til maskinen utført på det første nivået ved regnerasjon av reaktorene 421-423.

Eksempel 3

En maskin for kondensering av metan ved normalt trykk omfatter fire nivåer hvor de tre første er tilsvarende til eksemplet 2. Tabellen 4 gir parametrene ved hvert nivå. Et nivå hvor fluidet er metan er passet inn i strukturen presentert på figur 6.

På basis av et adsorpsjonsnivå på 10 % er tiden for en syklus på hvert nivå en time, adsorpsjonsvarmen en og en halv gang den bundene varmen og de tre reaktorene per nivå kan man tenke seg de følgende adsorpsjons- og desorpsionstemperaturene:

I denne utformingen kan man modifisere vekslerne 580 og 680 for å kjøle reaktorene ved adsorpsjon av nedenforliggende nivåer ved å anvende kjøleproduktet i fordamperen 403 til vannivået. Hvis nødvendig kan man også anvende for dette kjøleproduktet i fordamperen 503 ved butannivået.

Man tenker seg videre at varmevekslere ikke vist tillater å regenerere reaktorene 521-523, 621-623, etc. De nedre nivåene ved hjelp av adsorpsjonsvarmen produsert i reaktorene 421-423 på vannivået, eventuelt kombinert med varmen fra kondensering av vann som er frigjort i kondensatoren 401. Dermed vil kun reaktorene på vannivået forbruke ytre energi for deres regenerasjon i form for eksempel av varme ved 250 °C.

Eksempel 4

Maskinen i eksempel 3 er dimensjonert for å danne en installasjon for rekondensering av gass for fordamping lastet på et metanfartøy.

For en last på 125 000 m<3>flytende metan og et fordampningsnivå på 0,15 %/j er den ønskede anvendelige kjølekraften beregnet til rundt 580 kW. Til dette tenker man seg størrelsesordener som følger:

Totalmassen til installasjonen er i størrelsesorden 200 t og dens daglige forbruk på 2,7 t/j i metan. Disse massene er proporsjonale med tidssyklene.

Eksempel 5

Maskinen i eksempel 3 er dimensjonert for å sikre lasting av kondensert metangass ved stor andel av metan i 24 timer fra gass ved 30 °C, for en last på 125 000 m<3>. Kjøleeffekten nødvendig å anvende er estimert 630 MW. Til dette tenker man seg de følgende adsorpsjonsmassene:

Totalmasse for installasjonen er i størrelsesorden 217800 t og dens daglige forbruk er 2940 t/j i metan.

Figur 4 er et generelt prinsippdiagram for en kjølemaskin M. Ved drift overfører kjølemaskinen M varme Q fra en kald kilde mot en varm kilde N hvis temperatur TCher høyere enn den til kuldekilden Tfr. Til dette forbruker maskinen M energi E. Ytelsen til maskinen er definert ved forholdet Q/E. I utførelsesformene beskrevet herunder består kuldekilden av et produkt P som kjøles og varmekilden består fortrinnsvis av omkringliggende atmosfære eller havet.

En måte å fordelaktig påvirke denne ytelsen er å begrense kompresjonsarbeidet, ved å begrense det høye trykket i syklene, det vil si kondensenngstrykket til en verdi mindre enn noen bar som i eksemplene 2 og 3. I tillegg, med tanke på trykkstigningen begrenset til omtrent 1 bar i hvert nivå er dampen oppnådd ved regenerering av zeolitten letter overopphetet og nødvendiggjør ingen undernedkjøling siden en isokor kompresjon på 1 bar produserer en oppvarming på bare omtrent 60 °C.

I anvendelsene med høy kjøleeffekt er det foretrukket å anvende fluider ved hevet latent fordampnings-/kondenseringsvarme for å begrense ytelsene til kjølefluidene og adsorpsjonsmassen. Tabellen 5 viser de fysiske egenskapene til forskjellige stoffer anvendbare som kjølefluider i prosessene ifølge oppfinnelsen: kritisk trykk ved Pc, kritisk temperatur Tc, trippelpunktstemperatur og bunden varme L, som anvendes som klassifiseringsparametere for fluidene i denne

tabellen.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med et antall spesielle utførelsesformer, er det åpenbart at den ikke dermed er begrenset på noen måte og at den omfatter alle ekvivalente teknikker til midlene beskrevet i tillegg til deres kombinasjoner hvis disse kommer innenfor oppfinnelsens omfang.

Claims (35)

1. Fremgangsmåte for kjøling av et product (P) omfattende N gitte sykler adsorpsjon/desorpsjon (100, 200, 300, 400, 500, 600) under vacuum, hvor N er et heltall større enn 1, hver syklus omfatter trinnene bestående hovedsakelig av: - trekke ut varme fra et kjølefluid i dampfase i en kondensator (101, 201, 301, 401, 501, 601) ved et første trykk (P2) mindre enn det kritiske trykket til fluidet for å kondensere kjølefluidet, - innføre kjølefluidet i væskefase i en fordamper (103, 203, 303, 403, 503, 603) ved et andre trykk (Pi) mindre enn det første trykket for å fordampe en første andel av kjølefluidet og kjøle en annen andel av kjølefluidet til en fordampningstemperatur (Ti) til kjølefluidet ved det andre trykket, fordampningstemperaturen er synkende fra en syklus til den påfølgende syklus, de første og andre trykkene er valgt i hver syklus på en slik måte at fordampningstemperaturen (Ti) i en syklus hver gang er mindre enn kondenseringstemperaturen (T2) til kjølefluidet i den følgende syklusen ved det første trykket til den følgende syklusen, - bringe varme til den flytende andelene kjølefluid ved det andre trykket i fordamperen for å fordampe kjølefluidet, - adsorbere kjølefluidet i dampfase i i det minste et adsorpsjons/desorpsjonsrom (120, 220, 320, 421-423, 521-523, 621-623) forbundet med fordamperen og omfattende et adsorpsjonsmiddel i zeolitt (Z), - etter at en mengde kjølefluid er adsorbert i zeolittadsorpsjonsmiddelet, regenerere adsorpsjonsmiddelet i zeolitt ved oppvarming for å desorbere mengden kjølefluid i dampfase, - tilbakeføre mengden med kjølefluid i dampfase mot kondensatoren, prosessen omfatter dessuten trinnene omfattende: utføre N-l varmevekslinger hver gang mellom kjølefluidet i fordamperen (103, 203, 403, 503) i en syklus og kjølefluidet i kondensatoren (201, 301, 501, 601) til den følgende syklusen i rekkefølgen av sykler for på denne måten å utføre transport av varme i fordamperen og ekstraksjon av varme i kondensatoren, kjøle produktet ved varmeveksling med kjølefluidet i det minste i fordamperen (303, 603) til siste syklus.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat varmeekstrasjonen i kondensatoren til den første syklusen er utført ved varmeveksling med et omkringliggende fluid ved omgivelsestemperatur.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat i det minste i en av syklene er varming av adsorpsjonsmidlene i zeolitt (Z) som skal regenereres utført ved varmeveksling med et omkringliggende fluid ved omgivelsestemperatur.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert vedat den omfatter trinnet omfattende å utføre i det minste én varmeveksling, fortrinnsvis i det minste N-l varmevekslinger, hver gang mellom adsorpsjonsmiddelet i zeolitt (Z) under adsorpsjon i adsorpsjon/desorpsjonsrommet (121) til en syklus og adsorpsjonsmiddelet i zeolitt (Z) under regenerering i et adsorpsjons/desorpsjonsrom for påfølgende syklus.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert vedat den omfatter trinnet omfattende å utføre i det minste en varmeveksling, fortrinnsvis N-l-varmevekslinger, hver gang mellom kjølefluidet i fordamperen (103, 203) til en syklus og adsorpsjonsmiddelet i zeolitt (Z) i adsorpsjons/desorpsjonsrommet (220, 320) til påfølgende syklus ved adsorpsjon for å kjøle adsorpsjonsmiddelet i zeolitt.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert vedat i hver syklus har man i det minste to adsorpsjons/desorpsjonsrom for å simultant utføre adsorpsjonen av kjølefluidet i et (121, 221) av adsorpsjons/desorpsjonsrommene og regenereringen av adsorpsjonsmiddel i zeolitt (Z) i et annet av adsorpsjons/desorpsjonsrommene (123, 223).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert vedat i hver syklus har man i det minste tre adsorpsjons/desorpsjonsrom for simultant å utføre et kjøletrinn etter regenerering av adsorpsjonsmiddelet i zeolitt i et ytterligere annet (122, 222) av adsorpsjons/desorpsjonsrommet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert vedat den omfatter trinnet omfattende å utføre i det minste én varmeveksling, fortrinnsvis N-l-varmevekslinger, hver gang mellom kjølefluidet i fordamperen (103) til en syklus og adsorpsjonsmiddelet i zeolitt (Z) i adsorpsjonsdesorpsjonsrommet (222) til den følgende syklusen ved kjøling etter regenerasjon.

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-8, karakterisert vedat trinnet omfatter i det minste en av syklene, fortrinnsvis i hver av syklene, å kjøle mengden kjølefluid i dampfase ved varmeveksling med en kilde ved omgivelsestemperatur før man re-innfører mengden kjølefluid i kondensatoren.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-9, karakterisertvedatii det minste en av syklene er det første trykket (P2) i kondensatoren (101, 201, 301, 401, 501, 601) mindre enn 3 bar, fortrinnsvis nærliggende til normaltrykk.

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-10, karakterisertvedatii det minste en av syklene er maksimaltrykket mindre enn 5 bar, fortrinnsvis nærliggende til normaltrykk.

12. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-11, karakterisertvedatii det minste en av syklene er kjølefluidet i væskefasen innført under atomisert form i fordamperen (103, 203, 303, 403, 503, 603).

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-12, karakterisert vedat partialtrykket til luft i hver syklus er mindre enn omtrent 1 kPa, fortrinnsvis mindre enn omtrent 0,1 kPa.

14. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-13, karakterisert vedat kjølefluidet i den første syklusen (100, 400) er valgt i en gruppe omfattende vann, alkoholer og deres blandinger).

15. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-14, karakterisert vedat kjølefluidet i den andre syklusen (200, 500) er valgt i gruppen omfattende butan, butadien, propadien, propan og deres blandinger.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert vedat den omfatter en tredje syklus (300, 600) med et kjølefluid valgt i gruppen omfattende etan, karbondiosid, nitrogenprotoksid og deres blandinger.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat den omfatter en fjerde syklus med et kjølefluid valgt i gruppen omfattende metan, krypton og deres blandinger.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat den omfatter en femte syklus med et kjølefluid valgt i gruppen omfattende neon, oksygen, helium, nitrogen, argon, karbonmonoksid og deres blandinger.

19. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-18, karakterisertvedatii det minste én av syklene fremviser kjølefluidet en latent fordampningsvarme større enn 300 kJ/kg, fortrinnsvis større enn eller tilsvarende omtrent 450 kJ/kg.

20. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-19, karakterisertvedatii det minste én av syklene er fordampningstemperaturen (TJ i fordamperen større enn trippelpunktet til kjølefluidet.

21. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-20, karakterisert vedat produktet (P) opprinnelig er en dampfase og at den kjøler produktet helt til det er flytende.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert vedat produktet (P) er en gass til anvendelsesbrennstoff eller som polymerbart primærmateriale.

23. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-22, karakterisert vedat produktet (P) er en gass til anvendelse som primærmateriale som man kjøler eller kondenserer mellom -80 °C og -220 °C.

24. Anordning for anvendelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-23, omfattende N-gitte kjølenivå (100, 200, 300, 400, 500, 600) ved vakuum, N er et heltall større enn 1, hvert nivå omfatter: - en kondensator (101, 201, 301, 401, 501, 601) omfattende et kjølefluid i væskefase, - en fordamper (103, 203, 303, 403, 503, 603) forbundet med kondensatoren ved en kanal (104, 204, 304, 404, 504, 604), - i det minste et adsorpsjon/desorpsjonsrom (120, 220, 320, 421-423, 521-523, 621-623) omfattende et adsorpsjonsmiddel i zeolitt (Z) og forbundet med fordamperen via en oppstrømsventil (130, 230, 330), - en kanal (160, 260, 360, 460, 560, 660) som vender ut til en nedstrømsventil (150, 250, 350) for å tilbakesende kjølefluidet fra adsorpsjons/desorpsjonsrommet mot kondensatoren, - et middel for oppvarming (140, 240, 243, 340) i det eller de adsorpsjons/desorpsjonsrommene tilpasset å varme adsorpsjonsmiddelet i zeolitt helt til en regenereringstemperatur, anordningen omfatter N-l-varmevekslere (280, 380, 501, 601) anordnet hver gang på en slik måte at den veksler varme mellom kjølefluidet i fordamperen (103, 203, 403, 503) i et nivå og kjølefluidet i kondensatoren (201, 301, 501, 601) i det følgende nivået i rekkefølgen av syklene for å kjøle den siste, og en endelig varmeveksler (80, 701) anordnet for å veksle varme mellom produktene som skal kjøles (P) og kjølefluidet i i det minste fordamperen i det siste nivået (303, 603).

25. Anordning ifølge krav 24, karakterisert vedat den omfatter en varmeveksler (126, 480) anordnet for å veksle varme mellom kjølefluidet i kondensatoren (101, 401) i det første nivået og et omgivelsesfluid ved omgivelsestemperatur.

26. Anordning ifølge krav 24 eller 25, karakterisert vedat den omfatter som middel for oppvarming i det minste ett adsorpsjons/desorpsjonsrom (521-523, 621-623), en varmeveksler (540, 640) anordnet for å veksle varme mellom adsorpsjonsmiddelet i zeolitt (Z) ved adsorpsjon og et omgivelsesfluid ved omgivelsestemperatur.

27. Anordning ifølge et av kravene 24-26, karakterisert vedat det omfatter i det minste i ett av nivåene en anordning for atomisering av væske (435, 535, 635) anordnet for å atomisere kjølefluidet i væskefase ved dens innføring i fordamperen (403, 503, 603).

28. Anordning ifølge et av kravene 24-27, karakterisert vedatii det minste ett av nivåene er et kjølerom (216, 316) for kjølefluid anordnet mellom det eller hvert av adsorpsjons/desorpsjonsrommene (220, 320) og kondensatoren (201, 301) og er i termisk kontakt med en varmekilde ved omgivelsestemperatur.

29. Anordning ifølge et av kravene 24-28, karakterisert vedat den omfatter som middel for oppvarming av adsorpsjons/desorpsjonsrommene i det minste en varmeveksler (290), fortrinnsvis i det minste N-l-varmevekslere, anordnet hver gang å veksle varme mellom adsorpsjonsmiddelet i zeolitt (Z) ved adsorpsjon i det eller et av adsorpsjons/desorpsjonsrommene (121) til et nivå og adsorpsjonsmiddelet i zeolitt (Z) ved regenerasjon i det eller et av adsorpsjons/desorpsjonsrommene (223) i det påfølgende nivået.

30. Anordning ifølge et av kravene 24-29, karakterisert vedat den omfatter som kjølemiddel for adsorpsjons/desorpsjonsrommene, minst N-l-varmevekslere (280; 380) anordnet hver gang for å veksle varme mellom kjølefluidet i fordamperen (103; 203) til et nivå og adsorpsjonsmiddelet i zeolitt (Z) i det eller de adsorpsjons/desorpsjonsrommene (221, 222, 223; 320) til det følgende nivået.

31. Anordning ifølge et av kravene 24-30, karakterisert vedat hvert nivå omfatter i det minste to adsorpsjons/desorpsjonsrom (121, 122, 123) hvor hvert er forbundet med fordamperen (103) via en respektiv oppstrømsventil (131, 132, 133) og kondensatoren (101) via en respektiv nedstrømsventil (151, 152, 153).

32. Anordning ifølge krav 31, karakterisert vedat den omfatter et styringsmiddel for ventilene (105) programmert for å åpne og lukke oppstrøms- og nedstrømsventilene ifølge en lukket tidssyklus i hvilken hvert rom (121, 122, 123) suksessivt utfører et adsorpsjonstrinn, ved hvilket oppstrømsventilen (131) er åpen og nedstrømsventilen (151) er lukket, et regenerasjons- eller desorpsjonstrinn ved hvilket nedstrømventilen (153) er åpen og oppstrømsventilen (133) er lukket og et kjøletrinn etter regenerasjon ved hvilket nedstrømsventilen (152) og oppstrømsventilen (132) er lukket.

33. Anordning ifølge et av kravene 24-32, karakterisert vedat den er forbundet med et rom (1) omfattende produktet som skal kjøles, den endelige varmeveksleren (26) er støttet på innsiden av rommet for å veksle varme mellom kjølefluidet i fordamperen (303) til det siste nivået og produktet (P) i væske- eller dampfase omfattet av rommet.

34. Metanfartøy utstyrt med en lagringstank (1) for flytende gass (P) til hvilken det er tilveiebrakt en anordning ifølge krav 33 som kjøleenhet for rekondensering.

35. Fabrikk for kondensering av gass omfattende et kjølerom (1) for gassen som skal kondenseres (P) som er forbundet med en anordning ifølge krav 33.