專利名稱：以液氮節(jié)流制冷裝置為冷源的填料性能測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以液氮節(jié)流制冷裝置為冷源的填料性能測(cè)試系統(tǒng)，屬于能源類低溫空氣分離技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從20世紀(jì)70年代的兩次“石油危機(jī)”以來(lái)，能源問(wèn)題已成為全球關(guān)注的問(wèn)題， 而節(jié)能降耗是解決能源問(wèn)題的根本措施之一。同時(shí)，隨著工業(yè)快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)氧氬氮的需求急劇增加，用氣和用液量也越來(lái)越大。因此，在空分設(shè)備大型化發(fā)展和低能耗的要求下，規(guī)整填料在精餾塔中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排列、整齊堆砌的填料，規(guī)整填料的特點(diǎn)是規(guī)定了氣、液流徑，改善了填料層的氣、液分布狀況，比表面積大，具有較強(qiáng)的處理能力和傳熱傳質(zhì)性能，同時(shí)具有很低的工作阻力，從而降低空壓機(jī)排氣壓力，起到節(jié)能降耗的作用。狀態(tài)參數(shù)對(duì)規(guī)整填料的效率、壓降等性能有較大的影響，目前，對(duì)填料性能的測(cè)量主要依靠一些常溫常壓的填料測(cè)試裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與填料在實(shí)際空分系統(tǒng)中的性能有很大的差異，對(duì)規(guī)整填料精餾塔的優(yōu)化設(shè)計(jì)起到的作用非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能測(cè)試填料在空分系統(tǒng)中的實(shí)際性能的以液氮節(jié)流制冷裝置為冷源的填料性能測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，它主要包括一填料性能測(cè)試裝置、 一以液氮節(jié)流制冷裝置、一原料罐、一板翅式換熱器、一再沸器以及一流量控制閥，所述的原料罐經(jīng)管道與所述填料性能測(cè)試裝置的塔釜液體進(jìn)料口連接，所述的填料性能測(cè)試裝置的塔釜出料口與所述再沸器進(jìn)口連接，而所述再沸器出口與所述填料性能測(cè)試裝置氣體進(jìn)料口連接；所述填料性能測(cè)試裝置頂部氣體物料出口與所述板翅式換熱器的第一換熱流道進(jìn)口連接，該第一換熱流道的出口經(jīng)管道與填料性能測(cè)試裝置頂部的液體進(jìn)料口連接；所述板翅式換熱器的第二換熱流道進(jìn)口和出口分別于以液氮節(jié)流裝置相連。所述的填料性能測(cè)試裝置為一氧氮低溫自平衡精餾塔系統(tǒng)；所述的以液氮節(jié)流制冷裝置包括有一通入液氮的壓力泵，該壓力泵與一換熱器的一熱流體通道相連通，該熱流體通道出口與一高壓儲(chǔ)液罐相連，高壓儲(chǔ)液罐的出口與一節(jié)流閥相連，節(jié)流閥之后接有低壓腔，低壓腔底部的液體出口與所述板翅式換熱器第二換熱流道相連，該第二換熱流道與所述第一換熱流道呈相鄰換熱布置。所述的低壓腔頂部設(shè)置有一氣體出口并與板翅式換熱器第二換熱流道出口連接， 并一起用管道連接于所述換熱器作為加壓后高壓液氮冷源的冷流體通道。所述的原料罐的出口設(shè)置有低溫泵；而在填料性能測(cè)試裝置的頂部排氣口上方還接有一截止閥；另在所述低壓腔連接板翅式換熱器第二換熱流道的管道上接有流量控制閥。本發(fā)明通過(guò)制冷、傳熱等技術(shù)，將溫度較高的液氮轉(zhuǎn)化成為溫度較低的液氮，作為填料性能測(cè)試裝置的冷源；在制冷系統(tǒng)中設(shè)置節(jié)流裝置，使通過(guò)壓力泵加壓后的液氮經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置節(jié)流后，通過(guò)板翅式換熱器為填料性能測(cè)試裝置提供冷量，實(shí)現(xiàn)填料性能測(cè)試裝置在低溫環(huán)境狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)行；通過(guò)換熱后的氣氮作為加壓后高壓液氮的冷源，同時(shí)填料性能測(cè)試裝置物料循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用，最大限度的提高了能源的利用率；因此本發(fā)明具有能源利用率高、環(huán)境污染小，運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹圖1所示，本發(fā)明主要包括一填料性能測(cè)試裝置4、一以液氮節(jié)流制冷裝置、一原料罐1、一板翅式換熱器6以及一再沸器3，所述的原料罐1經(jīng)管道與所述填料性能測(cè)試裝置4的塔釜液體進(jìn)料口連接，所述的填料性能測(cè)試裝置4的塔釜出料口與所述再沸器3進(jìn)口連接，而所述再沸器3出口與所述填料性能測(cè)試裝置4氣體進(jìn)料口連接；所述填料性能測(cè)試裝置4頂部氣體物料出口與所述板翅式換熱器6的第一換熱流道進(jìn)口連接，該第一換熱流道的出口經(jīng)管道與填料性能測(cè)試裝置4頂部的液體進(jìn)料口連接；所述板翅式換熱器6的第二換熱流道進(jìn)口和出口分別于以液氮節(jié)流裝置相連。所述的填料性能測(cè)試裝置4為一氧氮低溫自平衡精餾塔系統(tǒng)；所述的以液氮節(jié)流制冷裝置包括有一通入液氮的壓力泵12，該壓力泵12與一換熱器11的一熱流體通道相連通，該熱流體通道出口與一高壓儲(chǔ)液罐10相連，高壓儲(chǔ)液罐10的出口與一節(jié)流閥9相連， 節(jié)流閥之后接有低壓腔8，低壓腔底部的液體出口與所述板翅式換熱器第二換熱流道相連， 該第二換熱流道與所述第一換熱流道呈相鄰換熱布置。所述的低壓腔8頂部設(shè)置有一氣體出口并與板翅式換熱器第二換熱流道出口連接，并一起用管道連接于所述換熱器作為加壓后高壓液氮冷源的冷流體通道。所述的原料罐的出口設(shè)置有低溫泵，并且還接有一截止閥2，以控制原料的量；而在填料性能測(cè)試裝置4的頂部排氣口上方還接有一截止閥5。另在所述低壓腔8連接板翅式換熱器第二換熱流道的管道上接有流量控制閥7。具體工作過(guò)程如下當(dāng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，關(guān)閉截止閥5，打開(kāi)截止閥2，物料罐1出口物料通過(guò)截止閥2進(jìn)入到填料性能測(cè)試裝置4的塔釜，達(dá)到一定液位高度后關(guān)閉截止閥2，填料性能測(cè)試裝置4塔釜的液體通過(guò)再沸器3加熱后產(chǎn)生上升蒸汽，上升蒸汽經(jīng)過(guò)傳熱傳質(zhì)后在板翅式換熱器6中冷凝成液體作為填料性能測(cè)試裝置4的下流液體，保持塔釜再沸器 3的電加熱功率和塔頂板翅式換熱器6的冷負(fù)荷不變，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定(上升蒸汽和下流液體濃度保持穩(wěn)定)。板翅式換熱器6的冷量由液氮節(jié)流制冷裝置提供，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，液氮通過(guò)壓力泵12加壓后與低溫氮?dú)庠诎宄崾綋Q熱器11中進(jìn)行熱交換，換熱后的高壓液氮進(jìn)入到高壓儲(chǔ)液罐10，高壓儲(chǔ)液罐10出口液氮經(jīng)過(guò)節(jié)流閥9節(jié)流后進(jìn)入低壓腔8，低壓腔8底部的液體出口與板翅式換熱器6進(jìn)口相連，作為冷卻填料測(cè)試裝置4頂部氣體的冷源，低壓腔8頂部的氣體出口與板翅式換熱器6冷流體側(cè)出口連接，匯合后的低溫氮?dú)膺M(jìn)入板翅式換熱器11作為加壓后的高壓液氮的冷源。上升氣體流量的大小由再沸器的電加熱功率控制，液氮節(jié)流制冷裝置的冷量大小有流量控制閥7進(jìn)行控制。 本發(fā)明將節(jié)流制冷技術(shù)、換熱技術(shù)、精餾自平衡技術(shù)、自動(dòng)控制等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了填料在低溫環(huán)境下(氧氮分離)的性能測(cè)試，同時(shí)循環(huán)使用物料，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用，是一種能源利用率高、環(huán)境污染小，運(yùn)行穩(wěn)定的填料性能測(cè)試系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種以液氮節(jié)流制冷裝置為冷源的填料性能測(cè)試系統(tǒng)，它主要包括一填料性能測(cè)試裝置、一以液氮節(jié)流制冷裝置、一原料罐、一板翅式換熱器以及一再沸器，其特征在于所述的原料罐(1)經(jīng)管道與所述填料性能測(cè)試裝置(4)的塔釜液體進(jìn)料口連接，所述的填料性能測(cè)試裝置(4)的塔釜出料口與所述再沸器(3)進(jìn)口連接，而所述再沸器(3)出口與所述填料性能測(cè)試裝置(4)氣體進(jìn)料口連接；所述填料性能測(cè)試裝置(4)頂部氣體物料出口與所述板翅式換熱器(6)的第一換熱流道進(jìn)口連接，該第一換熱流道的出口經(jīng)管道與填料性能測(cè)試裝置(4)頂部的液體進(jìn)料口連接；所述板翅式換熱器(6)的第二換熱流道進(jìn)口和出口分別于以液氮節(jié)流裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以液氮節(jié)流制冷裝置為冷源的填料性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的填料性能測(cè)試裝置(4)為一氧氮低溫自平衡精餾塔系統(tǒng)；所述的以液氮節(jié)流制冷裝置包括有一通入液氮的壓力泵(12)，該壓力泵(12)與一換熱器(11)的一熱流體通道相連通，該熱流體通道出口與一高壓儲(chǔ)液罐(10)相連，高壓儲(chǔ)液罐(10)的出口與一節(jié)流閥 (9)相連，節(jié)流閥之后接有低壓腔(8)，低壓腔底部的液體出口與所述板翅式換熱器第二換熱流道相連，該第二換熱流道與所述第一換熱流道呈相鄰換熱布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以液氮節(jié)流制冷裝置為冷源的填料性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的低壓腔(8)頂部設(shè)置有一氣體出口并與板翅式換熱器(6)第二換熱流道出口連接，并一起用管道連接于所述換熱器(11)作為加壓后高壓液氮冷源的冷流體通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以液氮節(jié)流制冷裝置為冷源的填料性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的原料罐(1)的出口設(shè)置有低溫泵；而在填料性能測(cè)試裝置(4)的頂部排氣口上方還接有一截止閥(5 )；另在所述低壓腔(8 )連接板翅式換熱器第二換熱流道的管道上接有流量控制閥(7)。
全文摘要
一種以液氮節(jié)流制冷裝置為冷源的填料性能測(cè)試系統(tǒng)，它主要包括一填料性能測(cè)試裝置、一以液氮節(jié)流制冷裝置、一原料罐、一板翅式換熱器、一再沸器以及一流量控制閥，所述的原料罐經(jīng)管道與所述填料性能測(cè)試裝置的塔釜液體進(jìn)料口連接，所述的填料性能測(cè)試裝置的塔釜出料口與所述再沸器進(jìn)口連接，而所述再沸器出口與所述填料性能測(cè)試裝置氣體進(jìn)料口連接；所述填料性能測(cè)試裝置頂部氣體物料出口與所述板翅式換熱器的第一換熱流道進(jìn)口連接，該第一換熱流道的出口經(jīng)管道與填料性能測(cè)試裝置頂部的液體進(jìn)料口連接；所述板翅式換熱器的第二換熱流道進(jìn)口和出口分別于以液氮節(jié)流裝置相連；它具有能源利用率高、環(huán)境污染小，運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N25/20GK102359977SQ201110252558
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者毛紹融, 邱利民, 陳軼光 申請(qǐng)人:杭州杭氧股份有限公司