PL176518B1

PL176518B1 - Sposób regenerowania czynnika chłodniczego i urządzenie do regenerowania czynnika chłodniczego

Info

Publication number: PL176518B1
Application number: PL94306125A
Authority: PL
Inventors: Kevin J. Zugibe
Original assignee: Hudson Technologies; Hudson Technologiesinc
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1999-06-30
Also published as: CN1118867A; IL111899A0; CA2137771C; JPH07299302A; US5377499A; PL306125A1; EP0682218B1; JP3671064B2; DE682218T1; ES2081272T3; DE69417545D1; DK0682218T3; CR5042A; ES2081272T1; DE69417545T2; CN1080862C; EP0682218A1; BR9404879A; IL111899A; CA2137771A1

Abstract

1 Sposób regenerowania czynnika chlodniczego, znamienny tyra, ze zawiera nastepujace etapy: ( a ) doprowadzanie zanieczyszczonego cieklego czynnika chlodniczego do komory destylacji, (b) przeprowadzanie wrzenia tego cieklego czynnika chlodni- czego, aby spowodowac powstanie pary nad tym czynnikiem chlod- niczym w wymienionej komorze, (c) doprowadzanie tej pary do sprezarki, aby wytworzyc gorace gazy, (d) doprowadzanie tych goracych gazów albo do srubowej we- zownicy ponizej poziomu cieczy w wymienionej komorze, albo do bocznika tej komory, (e) stosowanie czujnika temperatury cieczy w wymienionej ko- morze 1 wykorzystywanie zmierzonej temperatury do sterowania za- woru, aby wybierac przeplyw goracych gazów albo do srubowej wezownicy, albo do wymienionego bocznika, oraz (f) powodowanie przeplywu z wymienionej srubowej wezownicy 1 w y- mienionego bocznika do skraplacza, aby zapewnie calkowity wyplyw desty- lowanego czynnika chlodniczego 4 Urzadzenie do regenerowania czynnika chlodniczego, znamienne tym, ze zawiera komore destylacji posiadajaca czesc dla cieczy 1 czesc dla pary, srodki dostarczania cieczy do wymienionej czesci dla cieczy, srodki do powodowania wyplywu pary znajdujacej sie w wymienionej czesci dla pary z tej komory, sprezarke przeznaczona do przyjmowania pary 1 do sprezania jej, czujnik temperatury cieczy w wymienionej czesci dla cieczy, zespól regulacji temperatury, którego dzialanie jest sterowane przez wymieniony czujnik tem- peratury, zawór sterowany przez zespól regulacji temperatury, srubowy prze- wód w wymienionej komorze do grzania cieczy, aby spowodowac powstawanie pary, przewód bocznikowy prowadzacy od wymienionego za- woru 1 skraplacz przeznaczony do przyjmowania przeplywu goracych gazów zarówno ze srubowego przewodu jak i z przewodu bocznikowego oraz do wy- prowadzania destylowanego czynnika chlodniczego PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regenerowania czynnika chłodniczego bez konieczności stosowania wody chłodzącej lub zewnętrznych grzejników elektrycznych oraz urządzenie do regenerowania czynnika chłodniczego.

Zwykle w systemach regeneracji czynników chłodniczych stosowane są chłodzone wodą lub powietrzem skraplacze wspomagające proces. Normalnie, ze względu na zwykle niewielkie rozmiary i przepustowość obecnych przemysłowych urządzeń regenerujących wymagania dotyczące zasilania (powietrze, woda, ciepło z zewnętrznych grzejników elektrycznych itd.) nie są szczególnie istotne. Jednakże takie wymagania stanowią określone ograniczenie wielkości urządzenia w praktyce. Szczególnie ważna w takich -systemach jest również prędkość regenerowania czynnika chłodniczego.

176 518

W obecnych systemach destylacji i regeneracji czynników chłodniczych wlot zanieczyszczonego czynnika chłodniczego prowadzi do komory destylacji, gdzie grzejniki elektryczne, sterowane przez zewnętrzne źródło zasilania elektrycznego i termostat, są usytuowane poniżej poziomu cieczy w komorze zapewnianego przez przepływ zanieczyszczonego czynnika. Oczywiście komora ma również spust zanieczyszczeń. Grzejniki takie powodują wrzenie zanieczyszczonego czynnika chłodniczego i powstawanie pary nad poziomem cieczy w komorze. Gorąca para przepływa do sprężarki i następnie do chłodzonego wodą skraplacza, z którego wypływa destylowany czynnik chłodniczy. Chłodzony wodą skraplacz jest obsługiwany i sterowany przez zastosowanie wlotu i wylotu wody chłodzącej. Woda (lub powietrze) do chłodzenia i energia elektryczna z zewnątrz są zatem potrzebne w dużych ilościach do parowania zanieczyszczonego czynnika chłodniczego we wszystkich tych znanych systemach. Ponadto im większe jest urządzenie, tym więcej takiego zasilania (woda, powietrze i/lub energia elektryczna) potrzeba, co powoduje w praktyce ograniczenie wielkości urządzenia, które można skutecznie i praktycznie zbudować.

Przykłady takich znanych urządzeń zostały ujawnione w opisach patentowych USA nr 4,646,527 (Taylor), nr 4,539,817 (Staggs), nr 5,243,832 (Van Steenburgh), nr 4,856,289 (Lofland), nr 4,766,733 (Scuderi) i nr 3,145,543 (Miner). Rozwiązania te są obarczone przynajmniej jedną z wad i/lub ograniczeń wymienionych powyżej.

Głównym celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie urządzenia destylacyjnego, w którym nie są potrzebne zewnętrzne grzejniki elektryczne.

Dalszym celem jest opracowanie destylacyjnego sposobu regenerowania czynnika chłodniczego, w którym nie trzeba chłodzonych powietrzem i wodą skraplaczy do skraplania czynnika chłodniczego.

Jeszcze innym celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do regenerowania czynnika chłodniczego, w którym przepływ pary czynnika chłodniczego jest dławiony, aby regulować temperaturę destylacji.

Te i inne cele przedmiotowego wynalazku zostały osiągnięte w urządzeniu do regenerowania czynnika chłodniczego, które zawiera komorę destylacji, do której dopływa zanieczyszczony czynnik chłodniczy, a destylacja odbywa się przez doprowadzanie pary nad poziom cieczy w komorze przez sprężarkę posiadającą oddzielacz oleju, a potem z powrotem poprzez śrubową wężownicę w komorze destylacji. Zawór regulacji temperatury selektywnie rozdziela przepływ ze sprężarki pomiędzy wężownicę w komorze destylacji a bocznik w zależności od temperatury w' komorze destylacji. Bocznikowa regulacja temperatury utrzymuje temperaturę na wartości, która zapobiega przenoszeniu wilgoci z parą destylowanego czynnika chłodniczego oraz utrzymuje dokładnie poziom cieczy w komorze destylacji. Poziom ciekłego czynnika chłodniczego jest funkcją temperatury i ciśnienia i jest krytyczny dla regulacji i dla uniemożliwienia ochładzania sprężarki przez ciecz.

Do pomocniczego skraplacza doprowadzana jest zarówno ciecz zawarta w wężownicy jak i przepływ bocznikowy, aby usunąć ciepło wydzielane przez sprężarkę. Skraplacz wytwarza destylowany czynnik chłodniczy poprzez zawór regulacji ciśnienia. Ciepło gazu wypływającego ze sprężarki dostarcza ciepło dla destylacji w śrubowej wężownicy w komorze destylacji. Zanieczyszczone chłodziwo jest zatem ogrzewane przez wężownicę i wytwarza parę nad cieczą w komorze destylacji, aby nieprzerwanie zasilać sprężarkę, która z kolei nieprzerwanie zasila wypływ gorącego gazu poprzez śrubową wężownicę.

Wynalazek jest dokładniej opisany na podstawie rysunku, który przedstawia schemat urządzenia do przeprowadzania sposobu według wynalazku.

Jak wynika z rysunku sposób i urządzenie według wynalazku są zdolne do przeprowadzania wrzenia zanieczyszczonego czynnika chłodniczego w komorze destylacji bezpotrzeby stosowania zewnętrznych grzejników elektrycznych. Ponadto to urządzenie i sposób służą do skraplania sprężonej pary czynnika chłodniczego bez stosowania wody chłodzącej i mogą regulować temperaturę destylacji przez dławienie przepływu pary czynnika chłodniczego.

176 518

Destylacja odbywa się przez doprowadzania zanieczyszczonego czynnika chłodniczego 10 poprzez wlot 12 i zawór regulacji ciśnienia 14. Zanieczyszczony czynnik chłodniczy przepływa do komory destylacji 16, aby ustalić poziom cieczy 18 zanieczyszczonego czynnika chłodniczego 20. Przewidziano również odpływ 21 zanieczyszczonej cieczy z zaworem 23. Śrubowa wężownica 22 jest zanurzona pod poziomem 18 cieczy zanieczyszczonego czynnika chłodniczego, a przy lub w pobliżu środka wężownicy 22 umieszczona jest termopara 24, aby mierzyć temperaturę destylacji do wykorzystania przez zespół 26 regulacji temperatury. Ten zespół regulacji temperatury steruje położeniem zaworu 28 tak, że temperatura destylacji będzie ustawiona na stałąwartość w przybliżeniu - 1°C. Zawór 28 regulacji temperatury działa z przewodem bocznikowym 30 w taki sposób, że kiedy para gromadzi się w części 32 komory destylacji 16 powyżej poziomu cieczy 18, jest ona dostarczana przewodem 34 do sprężarki 36. Powoduje to wypływ gorącego gazu u wylotu 38 sprężarki 36, tak że te gorące gazy przechodzą przez zawór trójdrogowy 28 ze sterowaniem za pomocą zespołu 26 regulacji temperatury. W takich sytuacjach, gdzie termopara 24 pokazuje przykładowo temperaturę destylacji powyżej -1°C, przewód bocznikowy będzie otrzymywać pewien przepływ gorących gazów ze sprężarki 36. Przeciwnie, w takich sytuacjach, kiedy termopara 24 pokazuje przykładowo temperaturę poniżej -1°C, przepływ gorących gazów odbywa się jak pokazano strzałką 40 do śrubowej wężownicy 22.

Z rysunku i opisu wynika również, że kiedy termometr 24 pokazuje pewne wartości temperatury bliskie przykładowo -1 °C, gorące gazy ze sprężarki będąprzepływały częściowo wzdłuż przewodu bocznikowego, a częściowo do śrubowej wężownicy, aby utrzymywać temperaturę -1°C.

We wszystkich sytuacjach przepływ poprzez przewód bocznikowy 30 1 ze śrubowej wężownicy 22 w kierunkach 42,44 będzie przechodzić przez pomocniczy skraplacz 46 i zawór regulacji ciśnienia 48, aby spowodować wypływ destylowanego czynnika chłodniczego oznaczony strzałką kierunkową 50. Alternatywnie skraplacz 46 jest sterowany przez dodatkowy zespół regulacji temperatury, który jest sterowany przez temperaturę u wylotu skraplacza.

Zwłaszcza w przypadkach, gdzie jest bardzo duży zespół regeneracyjny i wymagania dotyczące zasilania energią elektryczną, wodą i powietrzem byłoby nieopłacalne i nieskuteczne w zastosowaniu, regulacja temperatury destylacji umożliwia wykorzystywanie pary w komorze destylacji według przedmiotowego wynalazku do grzania zanieczyszczonej cieczy za pomocą śrubowej wężownicy 22, aby wytworzyć więcej pary 1 spowodować dalszy wypływ gorącego gazu ze sprężarki w celu kontynuowania procesu według przedmiotowego wynalazku. Zewnętrzne grzejniki elektryczne nie sąpotrzebne, a w komorze destylacyjnej według przedmiotowego wynalazku odbywa się skraplanie pary czynnika chłodniczego wystarczające, by potrzebny był tylko mały, chłodzony powietrzem, pomocniczy skraplacz 46 do rozpraszania ciepła pochodzącego z pracy sprężarki 36, która zawiera oddzielacz oleju. Nie trzeba stosować skraplaczy chłodzonych powietrzem lub wodą do skraplania czynnika chłodniczego.

Przez zastosowanie urządzenia i sposobu według przedmiotowego wynalazku możliwe jest regenerowanie czynnika chłodniczego od około dziewięciu do pięćdziesięciu tysięcy kilogramów w ciągu ośmiogodzinnego dnia pracy w odróżnieniu od wydajności według stanu techniki wynoszącej około siedemset kilogramów w ciągu ośmiu godzin pracy.

176 518

J (

/2—

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób regenerowania czynnika chłodniczego, znamienny tym, że zawiera następujące etapy:

(a) doprowadzanie zanieczyszczonego ciekłego czynnika chłodniczego do komory destylacji;

(b) przeprowadzanie wrzenia tego ciekłego czynnika chłodniczego, aby spowodować powstanie pary nad tym czynnikiem chłodniczym w wymienionej komorze;

(c) doprowadzanie tej pary do sprężarki, aby wytworzyć gorące gazy;

(d) doprowadzanie tych gorących gazów albo do śrubowej wężownicy poniżej poziomu cieczy w wymienionej komorze, albo do bocznika tej komory;

(e) stosowanie czujnika temperatury cieczy w wymienionej komorze i wykorzystywanie zmierzonej temperatury do sterowania zaworu, aby wybierać przepływ gorących gazów albo do śrubowej wężownicy, albo do wymienionego bocznika; oraz (i) powodowanie przepływu z wymienionej śrubowej wężownicy i wymienionego bocznika do skraplacza, aby zapewnić całkowity wypływ destylowanego czynnika chłodniczego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera dodatkowy etap selektywnego spuszczania ciekłego czynnika chłodniczego.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że skraplacz jest sterowany przez dodatkowy zespół regulacji temperatury wykorzystujący temperaturę zmierzoną u wylotu skraplacza.
4. Urządzenie do regenerowania czynnika chłodniczego, znamienne tym, że zawiera komorę destylacji posiadającą część dla cieczy i część dla pary, środki dostarczania cieczy do wymienionej części dla cieczy, środki do powodowania wypływu pary znajdującej się w wymienionej części dla pary z tej komory, sprężarkę przeznaczoną do przyjmowania pary i do sprężania jej, czujnik temperatury cieczy w wymienionej części dla cieczy, zespół regulacji temperatury, którego działanie jest sterowane przez wymieniony czujnik temperatury, zawór sterowany przez zespół regulacji temperatury, śrubowy przewód w wymienionej komorze do grzania cieczy, aby spowodować powstawanie pary, przewód bocznikowy prowadzący od wymienionego zaworu i skraplacz przeznaczony do przyjmowania przepływu gorących gazów zarówno ze śrubowego przewodu jak i z przewodu bocznikowego oraz do wyprowadzania destylowanego czynnika chłodniczego.
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że w wymienionej komorze zainstalowany jest spust cieczy