專利名稱:氣體冷凍方法與裝置的制作方法
本發(fā)明有關(guān)冷凍法及裝置，尤其有關(guān)永久氣體，如氮或甲烷之液化。
永久氣體之性質(zhì)為無法僅藉升壓而液化，須將氣體(在加壓下)冷卻達(dá)氣體可與其液態(tài)平衡存在之溫度方可。
液化永久氣體或冷卻至或低于臨界點(diǎn)之習(xí)知方法典型地需將氣體壓縮(除非已以合宜升壓，通常超過30大氣壓而供應(yīng))并于一個(gè)或一個(gè)以上熱交換器中對(duì)著至少一道相當(dāng)?shù)蛪汗ぷ髁黧w流而行熱交換。至少有些工作流體系以低于永氣體臨界溫度之溫度而供應(yīng);至少部份工作流體流或各流典型地系由壓縮工作流體而形成者，于前述熱交換器中冷卻，繼以執(zhí)行外功而膨脹之(“功膨脹”)。工作流體本身可取自高壓永久氣體流，或者，永久氣體可與可與工作流體保持分開雖言如此，后者組成可與永久氣體相同。
典型上，液化之永久氣體貯于或用于實(shí)質(zhì)較供等壓冷卻至低于其臨界溫度之壓力為低之壓力下;如此，此等壓冷卻完成后，在低于其臨界溫度下之永久氣體通經(jīng)膨脹或節(jié)流閥而使其所置身其中之壓力實(shí)質(zhì)減低，產(chǎn)生實(shí)質(zhì)體積之所謂“閃蒸氣體”。膨脹實(shí)質(zhì)為等焓的，造成液體溫度降低。一般進(jìn)行一兩次此種膨脹以產(chǎn)生在貯藏壓力下與其氣相平衡之液化永久氣體。
概括言之，液化永久氣體之商用方法其熱力學(xué)效率相當(dāng)?shù)?，尚待改進(jìn)。技藝界大大強(qiáng)調(diào)藉改進(jìn)制程中熱交換效率而改善制程之總效率;因此，技藝界先前提議皆以盡量減少永久氣體流與行熱交換之工作流體流間之溫度差異為重心。
唯本發(fā)明有關(guān)用以冷凍永久氣體流之次臨界溫度工作流體循環(huán)之改進(jìn)。
依據(jù)本發(fā)明提供永久氣體液化法，包含如下各步驟于升壓下降低永久氣體流溫度至低于其臨界溫度，并進(jìn)行至少兩次工作流體循環(huán)以提供將永久氣體溫度降至低于其臨界溫度所需之至少部份冷凍;各次此工作流體循環(huán)包含壓縮工作流體，冷卻之，功膨脹經(jīng)冷卻之工作流體，在與永久氣體流及與待冷卻之工作流體行逆流熱交換中溫?zé)峤?jīng)功膨脹之工作流體，因而對(duì)永久氣體流提供冷凍;其中在至少一次工作流體循環(huán)中，經(jīng)功膨脹之工作流體帶至在低于永久氣體臨界溫度下，與永久氣體流呈逆流熱交換關(guān)系;而在該次循環(huán)或各該循環(huán)中，當(dāng)功膨脹完成時(shí)工作流體壓力至少為10大氣壓。
較好，所述壓力系在12至20大氣壓范圍。工作流體循環(huán)中，采用膨脹葉輪機(jī)以執(zhí)行工作流體之功膨脹，至少10大氣壓之壓力為膨脹葉輸機(jī)之出口壓力;如此出口壓遠(yuǎn)較習(xí)用于可比擬液化法中者為高。藉采用至少十大氣壓之出口壓，可提高與永久氣體流呈熱交換關(guān)系之工作流體比熱，可以提高次臨界溫度工作流體循環(huán)之熱力學(xué)效率，因而降低其比動(dòng)力消耗。
較好，若膨脹葉輪機(jī)之出口壓系在12至20大氣壓范圍，則一俟功膨脹完成，工作流體系在其飽和溫度或在較其飽和溫度為高2K之溫度。在或接近飽和溫度時(shí)，工作流體之比熱隨溫度之下降，相當(dāng)快速升高。吾人偏好令工作流體功膨脹至其飽和溫度(或接近之)，就采用至少十大氣壓膨脹葉輪機(jī)出口壓所得熱力效率增高而言，即可優(yōu)異地為全然飽和蒸氣或濕潤(rùn)。
在次臨界溫度工作流體循環(huán)中，采用至少十大氣壓之膨脹葉輪機(jī)出口壓范圍其結(jié)果為循環(huán)所造成之冷凍及如此加諸其上之冷凍負(fù)荷皆有限。如此，典型地須取相當(dāng)高溫(如對(duì)氮而言，在107至117K范圍，較好約110K)之永久氣體流供膨脹(亦即壓力減低)至藏壓壓力(如1大氣壓級(jí)位之壓力)。習(xí)知地，液化永久氣體流膨脹至貯藏壓力系藉永久氣體流通經(jīng)一或二膨脹而等焓地進(jìn)行;咸信此乃一種相當(dāng)無效率的膨脹方法，消耗相當(dāng)量不可逆功;且若采行此種方式，則由本發(fā)明所得動(dòng)力消耗方面之大半(即令非全部)效益將漏失。然而，吾人咸便可能以較一或二等焓膨脹為更有效率地膨脹至貯藏壓;舉例言之，在升壓及低于永久氣體流可進(jìn)行至少三次依序等焓膨脹，在各等膨脹所得液體(未次者除外)系恰在下一次等焓膨脹的流體，且至少部份(典型地全部)該閃蒸氣體與該永久氣體流行熱交換。典型上，在適溫與永久氣體流之熱交換關(guān)系后，閃蒸氣體以喂進(jìn)供液化用之永久氣體重行壓縮;除一次或多次閃蒸分離階段外，流體可利用一或多個(gè)膨脹葉輪機(jī)而降低壓力。
吾人偏好將至少部份，較好全部該閃蒸氣體與該永久氣體流在永久氣體流溫度(較功膨脹工作流體與該永久氣體流呈熱交換關(guān)系時(shí)之溫度為低)下，呈熱交換關(guān)系。在一典型例中，咸信吾人可將永久氣體流溫度降低約3K，此意味著取供膨脹用之永久氣體流溫度可較其它情況下所需為高3K，藉此加大如下各范圍提升在該次臨界工作流體循環(huán)中之膨脹葉輪機(jī)出口壓超過12大氣壓，因而提升進(jìn)入與該永久氣體流呈熱交換關(guān)系之工作流體的比熱。
以氮永久氣體流為例，在置于前述依序等焓膨脹前，偏好將氮溫降至107-117K;如此，閃蒸氣體可供永久氣體流由在或近周溫冷卻至107-117K溫度。110K溫度可用于廣泛范圍之永久氣體流壓力。典型上，次臨界溫度工作流體循環(huán)中，功膨脹工作流體供將永久氣體流由在或近周溫冷卻至110-118K范圍之溫度。
若永久氣體為，例如每日至少產(chǎn)制數(shù)百噸氧之低溫空氣分離廠所產(chǎn)生之氮流，則閃蒸氣體典型產(chǎn)率為約產(chǎn)物液態(tài)氮生成速率之一半左右，而氮流可于該110K溫度取供該等焓膨脹，在使用離心壓縮機(jī)的小廠及在膨脹葉輪機(jī)出口溫接近工作流體之臨界溫度下，則典型地嗜用高速閃蒸氣體生成速率(如高達(dá)產(chǎn)物液體生成率之100%)以增加循環(huán)氣體體積與保持循環(huán)壓縮機(jī)效率。若葉輪機(jī)出口溫確實(shí)接近臨界溫度，則一般不可能將出口溫保持在飽和溫度2K以內(nèi)，除非亦采格外高之出口壓(亦即以氮作工作流體為例，超過20大氣壓)。
若有所需，兩個(gè)或多個(gè)功膨脹階段可用于工作流體循環(huán);例如，在高于永久氣體流臨界溫度下操作之工作流體循環(huán)中，介于冷卻與溫?zé)犭A段間之工作流體可經(jīng)功膨脹至中等壓力，部份重行加熱及功膨脹至低壓，但典型地如第一次功膨脹所產(chǎn)生之相等溫度。
較好，至少提供一工作流體循環(huán)，其中工作流體在高于氣體流臨界溫度下，帶至與永久氣體流呈熱交換關(guān)系。使用此種工作流體循環(huán)亦有助于減少次臨界溫度工作流體循環(huán)之冷凍負(fù)荷。典型地，在此種工作流體循環(huán)中，功膨脹工作流體供將永久氣體流由在或近周溫冷卻至135-180K范圍之溫度。
典型地，永久氣體流亦藉與至少一道冷凍劑流行熱交換而冷卻;所述冷凍劑流在高于功膨脹工作流體與永久氣體流之溫度下，帶至與永久氣體流呈逆流熱交換關(guān)系。
以氮之液化為例，吾人偏好利用所述冷凍劑流供將永久氣體流由周溫冷卻至約210K;如此之優(yōu)點(diǎn)為可減少在高溫功膨脹階段之冷凍負(fù)荷，因而得較其它可能為更有效地操作。
典型冷凍劑為“氟利昂(Frcon)”或冷凍所用此等非永久氣體典型工作流體為永久氣體，為便利起見，通常取自待液化氣體，亦可重行歸并供應(yīng)壓縮。
一般言之，需在永久氣體流與工作流體之溫度-焓曲線間保持密切吻合關(guān)系，以在高于臨界溫度-永久氣體比熱變化率為最大時(shí)一之溫度溫度范圍尤為然(如對(duì)45大氣壓氮而言，約135至180K間)。功膨脹工作流體帶至與永久氣體流呈逆流熱交換關(guān)系時(shí)之精確溫度，及所用工作流體循環(huán)數(shù)可經(jīng)選擇而提供此種吻合關(guān)系。在液化以45大氣壓或以下之壓力供應(yīng)之永久氣體時(shí)，欲達(dá)此目的，嗜用三次工作流體循環(huán);藉采行三循環(huán)，可將次臨界溫度循環(huán)之冷凍負(fù)荷保持在一位準(zhǔn)，有助于將次臨界溫度工作循環(huán)中之葉輪機(jī)出口壓固定在至少10大氣壓位準(zhǔn)。以在45大氣壓液化氮為例;較好采用一個(gè)次臨界溫度或“冷”工作流體循環(huán)，膨脹葉輪機(jī)出口壓約16大氣壓及出口溫約112K;一個(gè)居中工作流體循環(huán)，有二膨脹葉輪機(jī)出口溫皆約為136K;及一個(gè)“溫”工作流體循環(huán)，膨脹葉輪機(jī)出口溫約160K。
永久氣體壓力愈高則其溫度-焓曲線愈不彎曲，則其溫度-焓曲線與工作流體所能保持之曲線間愈易密切吻合;如此，在高于45大氣壓之永久氣體壓力下，較好僅采二工作流體循環(huán);舉例言之，對(duì)50大氣壓而言，較好采用“冷”工作流體循環(huán)，膨脹葉輪機(jī)出口壓14大氣壓及出口溫約110至112K;及“溫”工作流體循環(huán)膨脹葉輪機(jī)出口溫約150K。
除非永久氣體系在合宜升壓下供應(yīng)，否則較好在一合宜壓縮機(jī)內(nèi)或一排壓縮機(jī)內(nèi)提升至升壓。一例中，永久氣體壓力在一多段式壓縮機(jī)內(nèi)分若干步驟提升至中等壓力，繼而利用至少一升壓壓縮機(jī)，提升至終特選壓力;此升壓壓縮機(jī)之轉(zhuǎn)子系架在工作流體功膨脹中所用膨脹葉輪機(jī)轉(zhuǎn)子之同軸上。典型地，各壓力相異之閃蒸汽體流送回多段式壓縮機(jī)之不同階段。
欲求減少通經(jīng)熱交換裝置之分開徑路數(shù)目，較好工作流體循環(huán)享有一條共用徑路，經(jīng)熟交換器回到壓縮機(jī)。
本發(fā)明不限于氮及甲烷之液化，其它氣體如一氧化碳及氧亦可藉此液化。
茲參照附圖舉例說明本發(fā)明，圖中圖1為本發(fā)明氮液化工場(chǎng)之部份回路圖解。
圖2為氮之溫度對(duì)焓之圖解。
圖3為圖1所示工場(chǎng)之示意圖。
圖4為另一氮液化工場(chǎng)之示意圖。
圖5顯示在不同壓力下氮之比熱-漂度曲線圖。
茲參照?qǐng)D1，周溫(如300K)及超臨界壓(如45大氣壓)之主氮流30通經(jīng)熱交換裝置32具溫端34及冷端36，并包含一串熱交換器38，40，42，44，46，48及50，各在較恰在其游(就流30之流向而言)之熱交換器50時(shí)，流30之溫度約110K;然后等焓膨脹經(jīng)節(jié)經(jīng)節(jié)流閥54而產(chǎn)生8大氣壓壓力之液態(tài)氮及8大氣壓之一定體積閃蒸氣體;然后，8大氣壓之閃蒸氣體及液態(tài)氮在相分離器56中彼此分開或分離。取自分離器56之閃蒸氣體流58，與流30呈逆流熱交換關(guān)系，從熱交換裝置32之冷端36送回溫端34。
來自相分離器56之液態(tài)氮經(jīng)第二節(jié)流閥60等焓膨脹而產(chǎn)生3.1大氣壓壓力之液態(tài)氮及閃蒸氣體;該液氮于第二相分離器62之閃蒸氣體流64，與流30呈逆流熱交換關(guān)系，從熱交換裝置32之冷端36送回溫端34。在相分離器62中收集之若干液體經(jīng)第三節(jié)流閥66等焓膨脹而產(chǎn)生1.3大氣壓壓力之液態(tài)氮及閃蒸氣體;液態(tài)氮在第三相分關(guān)器68中與閃蒸氣體分開，后者(取自第三相分離器68之閃蒸氣體流70)與流30呈逆流熱交換關(guān)系，從熱交換裝置32之冷端36送回溫端32。液體自相分離器62中撤出，在沉浸于第三相分離器68中之液態(tài)氮的盤管70中過度冷卻之后送去貯藏;如此第三相分離器68中之液體態(tài)氮沸起，而所得蒸氣歸并閃蒸氣體流70。
閃蒸氣體流58，64及70對(duì)熱交換器50提供所有冷卻，可將氮流30溫度由113K有效降至110K。典型地，閃蒸氣體系以液態(tài)氮通去貯藏速率之50%而產(chǎn)生;閃蒸氣體產(chǎn)生時(shí)之壓力系由閃蒸氣體從熱交換裝置32之溫端34送回的壓縮機(jī)階段壓力而決定。
壓力34.5大氣壓及溫度約300K之第一工作流體循環(huán)77中，氮工作流體流76與流30共流經(jīng)熱交換裝置32，并依序流經(jīng)熱交換器38，40，42，44及46，并于溫度138K離開熱交換器46。然后，此流在“冷”膨脹葉輪機(jī)78中功膨脹至16大氣體壓壓力;在此壓力下，工作流體之比熱相當(dāng)高，因而可以更有效地冷卻永久氣體流;結(jié)果所得工作流體呈溫度112K之流80離開葉輪機(jī)78，對(duì)于如此被溫?zé)岬牧鞒誓媪鞯赝ń?jīng)熱交換器48，而符合熱交換器48之要求;然后，依序流經(jīng)熱交換器46，44，42，40及38。
第二工作流體循環(huán)81中，部份流30于溫度163K，在介于熱交換器44冷端與熱交換器46溫端間之一處，自其中呈工作流體而撤出，并通入第一中間膨脆葉輪機(jī)82，在其中行功膨脹，呈溫度136K及壓力23大氣壓之流84離開葉輪機(jī)82。流84以對(duì)如此被重行加熱之流30呈逆流地通經(jīng)熱交換器46，并以150K溫度于中間處自熱交換器中撤出;然后通入第二中間膨脹葉輪機(jī)86并在其中行功膨脹。氮呈壓力16大氣壓及溫度136K之流88離開葉輪機(jī)86;然后于介于熱交換器46冷端與熱交換器48溫端間之一區(qū)，與流80合并;如此有助于符合熱交換器46之冷凍需求，尤因壓力16大氣壓下，工作流體之比熱相當(dāng)高。
第三工作流體循環(huán)89中，另一部份流30呈工作流體，在介于熱交換器42冷端與熱交換器44溫端間之一區(qū)，從其中撤出;于溫度210K下流入“溫”膨脹葉輪機(jī)90，在其中行功膨脹。氮呈壓力約16大氣壓及溫度160.5K之流92離開膨脹葉輪機(jī);在此壓力下，工作流體之比熱相當(dāng)高，因而可更有效地冷卻永久氣體流。然后，于介于熱交換器44冷端與熱交換器46溫端間之一處，流92與流80合并;如此，流92有助于符合熱交換器42之冷凍需求。
習(xí)知氟利昂冷凍機(jī)94，96及98分別用以冷凍熱交換器38，40及42;藉此方式，流30溫度可從熱交換裝置32溫端之3000K降至熱交換器42冷端之210K。
圖3所示工場(chǎng)所用壓縮機(jī)系統(tǒng)系供增進(jìn)圖3(未示)之一般廓清作用;然而包括多段式壓縮機(jī)，第一階操作時(shí)之入口壓1大氣壓，最終階段出口壓34.5大氣壓。1大氣壓之氮與閃蒸氣體流70一起喂進(jìn)第一階段入口，接下來各階段期間，與已離開熱交換裝置32溫端34的閃蒸氣體流64及58合并。在進(jìn)一個(gè)壓縮機(jī)階段中，亦與送回之經(jīng)功膨脹工作流體流80合并。
各流58，64，70及80彼水送至壓縮機(jī)不同階段。
部份離開多段式壓縮機(jī)之氣體取供形成流76;馀者利用四個(gè)升壓壓縮機(jī)(各分別由膨脹葉輪機(jī)驅(qū)動(dòng))進(jìn)一步壓縮至45大氣壓壓力，然后用以形成主氮流30。
多段式壓縮機(jī)之各階段及各升壓壓縮機(jī)典型地關(guān)連有其自身水冷卻器以從壓縮氣體中去除壓縮熱。
圖1所示工場(chǎng)以圖解方式示于圖3。適于液化超過45大氣壓(如50大氣壓)壓力之氮流用之另一工場(chǎng)同樣示于圖4。圖4與3工場(chǎng)間之主要差異在于前者采用四個(gè)功膨脹葉輪機(jī)而后者僅換用兩個(gè)此種葉輪機(jī)一葉輪機(jī)(“冷葉輪機(jī)”)取150K壓縮氮，藉功膨脹將其溫度降至約110K(在50大氣之例中降至約14大氣壓);而另一葉輔機(jī)(“溫葉輪機(jī)”)取210K壓縮氮，將其溫降至約150K。如此，雖在產(chǎn)物氮流冷卻至低于其臨界溫度中僅采二工作流體功膨脹流，此流之壓力相當(dāng)高使其溫度-焓曲線(未示)較不彎曲，因而可保持回流之溫度-焓曲線與產(chǎn)物氮流之溫度-焓曲線合理地吻合。
參照?qǐng)D2，線AB為等壓線。在氮液化過程中系順此線而冷卻;點(diǎn)B代表液態(tài)氮離開熱交換器36之溫度(即110K);曲線DEF界定一“封套”，其中氮呈氣液“雙相”存在;線BGHI，JKL及MNO為恒焓線;線PQ，RS及TU為氣態(tài)之等壓線。
茲考慮圖1經(jīng)閥54之第一等焓膨脹，氮遵行恒焓線BGHI直到達(dá)封套DEF內(nèi)之點(diǎn)H;氮呈氣液“雙相”由其中送出，相分離器56將氣相自液相中分開，如此分離結(jié)果在點(diǎn)J得液態(tài)氮(閃蒸氣體在點(diǎn)P)。第二等焓膨脹令氮順著恒焓線JKL至達(dá)點(diǎn)K;第二相分離在點(diǎn)M產(chǎn)生液體(閃蒸氣體在點(diǎn)R)。第三等焓膨脹令氮順著線MNO直至達(dá)點(diǎn)N，因而第三相分離在點(diǎn)V制得液體(閃蒸氣體在點(diǎn)T)。如圖1所示，第三分離器中液體藉著來自第二分離器之遇冷液體而蒸發(fā);遇冷液體在等于點(diǎn)M壓力，及在點(diǎn)M與點(diǎn)V間之溫度并靠近點(diǎn)V溫度下而送供貯藏。
茲假定點(diǎn)V液體僅因一次等焓膨脹所產(chǎn)生;此將涉及氮遵循徑路BGHI直到達(dá)點(diǎn)W為止，此步驟涉及之總熵增加較遵循徑路GH，JK及MN涉及之熵增加總和為大，咎于線GH，JK及MW相當(dāng)陟而徑路HI較不陟之故(的確，各恒焓線之(負(fù))斜率隨溫度之下降而減低)。如此，進(jìn)行一次等焓膨脹所涉之不可逆功較依序三次等焓膨脹為多，故后法(依據(jù)吾人之發(fā)明)較前法更具熱力效率。
復(fù)次，至少使用三次等焓膨脹可在第一次以后的各次等焓膨脹中，減少(其上進(jìn)行不可逆功之)工作流體量。
亦可瞭解若點(diǎn)V系經(jīng)過4或5或更多次依序等焓膨脹而達(dá)到時(shí)，則可進(jìn)一步提高效率。然而實(shí)際上使用超過五次等焓膨脹，其額外收益(罕見評(píng)斷)減低。
亦須瞭解第一焓膨脹(BGH)其效率較第二及第三等焓膨脹相對(duì)地為低，因步驟BG涉及熵相對(duì)地大增;如此，更優(yōu)異地考慮等壓冷卻至對(duì)應(yīng)點(diǎn)J之溫度，然后進(jìn)行較三次為少了等焓膨脹。唯此操作有其缺點(diǎn)咎于工作流體功膨脹中(降低氮溫至取供等焓膨脹用氮溫所需)熱力效率過度漏失，又復(fù)熵之增加J′J較順恒焓線BG為大。
再度回顧附圖1，隨著功膨脹工作流體(氮)流80之通經(jīng)熱交換裝置32朝向其溫端34，此流被漸進(jìn)地加熱。假定如此通過過程實(shí)質(zhì)為等壓者，則意味著氮將遵循附圖5例示之等壓線之一。圖5例示一群曲線，顯示在各壓力(由1至25大氣壓)下氮比熱隨溫度之變化。各等壓線之左手端(如所示)系由氣態(tài)氮之飽和溫度所界定可知等壓線(有效地，溫?zé)崆€)壓力愈高，則位在等壓線上任何給定溫度之氮比熱愈大，因而在該溫之冷凍容量愈大。在高壓及給定溫度之氮比熱與在低壓同溫之氮比熱間之相對(duì)差異隨壓力逐漸升高而增加;在10大氣壓以上壓力下，此差異尤為顯著。
六、圖示之簡(jiǎn)單說明(詳發(fā)明之詳細(xì)說明內(nèi))
權(quán)利要求
1.永久氣體流之液化方法，包含如下各步驟于升壓下降低永久氣體流溫度至低于其臨界溫度，并進(jìn)行至少兩次工作流體循環(huán)以提供將永久氣體溫度降至低于其臨界溫度所需之至少部分冷凍；各次此工作流體循環(huán)包含壓縮工作流體，冷卻之，功膨脹經(jīng)冷卻之工作流體，在與永久氣體流及與待冷卻之工作流體行逆流熱交換中溫?zé)峤?jīng)功膨脹之工作流體，因而對(duì)永久氣體流提供冷凍；其中在至少一次工作流體循環(huán)中，經(jīng)功膨脹之工作流體帶至，在低于永久氣體臨界溫度之溫度下，與永久氣體流呈逆流熱交關(guān)系；而在該次循環(huán)或各該循環(huán)中，當(dāng)功膨脹完成時(shí)工作流體壓力至少為10大氣壓。
2.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第1項(xiàng)之方法，其中所述壓力系在12至20大氣壓之范圍內(nèi)。
3.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第2項(xiàng)之方法，其中所述工作流體完成其功膨脹時(shí)之溫度系在該壓力之飽和溫度或較該飽和溫度為高不超過2K之溫度。
4.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第1或2項(xiàng)之方法，其中在低于其臨界溫度下之永之氣體流進(jìn)行至少三次依序等焓膨脹，在各等膨脹后，所得閃蒸氣體自結(jié)果所形成之液體中分開;各等焓膨脹所得液體(末次者除外)系恰在下一次等焓膨脹中膨脹的流體，且至少部份該閃蒸氣體與該永久氣體流行熱交換。
5.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第3項(xiàng)之方法，其中執(zhí)行三，四或五次依序等焓膨脹。
6.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第3或4項(xiàng)之方法，其中至少部份該閃蒸氣體與該永久氣體流溫度(較功膨脹工作流體與該永久氣體流呈熱交換關(guān)系時(shí)之溫度為低)下，呈熱交換關(guān)系。
7.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第3-5項(xiàng)中任一項(xiàng)之方法，其中該第一等焓膨脹系在107至117K溫度范圍之永久氣體流上進(jìn)行者，而該永久毫體為氮。
8.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份任一項(xiàng)之方法，其中在可產(chǎn)生超過永久久氣體臨界溫度之功膨脹工作流體的至少一次工作流體循環(huán)中，工作流體帶至與(超過該永久氣體臨界溫度之溫度下之)永久氣體流呈熱交換關(guān)系。
9.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第8項(xiàng)之方法，其中在至少一次工作流體循環(huán)中，功膨脹工作流體供將永久氣體流由在或近溫冷卻至1135-180K范圍之溫度。
10.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第8或9項(xiàng)之方法，其中該永久氣體體流亦藉與至少一道冷凍劑流行熱交換而冷卻。
11.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第10項(xiàng)之方法，其中該至少一道冷凍劑流供將永久氣體流從在或近周溫冷卻至210K。
12.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份任一項(xiàng)之方法，其中該工作流體為一種永久氣體。
13.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第12項(xiàng)之方法，其中該工作流體系取自待冷卻之永久氣體流并與之歸并而供壓縮。
14.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份任一項(xiàng)之方法，其中該永久氣體流系以45大氣壓或以下之壓力而供應(yīng)者，并采用三次工作流體循環(huán)。
15.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份第1-13項(xiàng)中任一項(xiàng)之方法，其中該永久氣體流系以超過45大氣壓或以下之壓力而供應(yīng)者，并采用二次工作流體循環(huán)。
16.根據(jù)上述請(qǐng)求專利部份任一項(xiàng)之方法，其中在將經(jīng)功膨脹之工作流體帶至在低于永久氣體臨界溫度之溫度下，與永久氣體流呈熱交換關(guān)系的該次工作流體循環(huán)中，該功膨脹工作流體供將此流由在或近周溫度冷卻至110至118K范圍之溫度。
17.實(shí)質(zhì)如本文中參照附圖1及3或圖4所敘述之一種永久氣體流液化方法。
專利摘要
永久氣體流液化法，包含如下各步驟于升壓下降低永久氣體流溫度至低于其臨界溫度，并進(jìn)行至少兩次工作流體循環(huán)以提供將永久氣體溫度降至低于其臨界溫度所需之至少部分冷凍；其中在至少一次工作流體循環(huán)中，經(jīng)功膨脹之工作流體帶至，在低于永久氣體臨界溫度之溫度下，與永久氣體流呈逆流熱交換關(guān)系；而在該次循環(huán)或各該循環(huán)中，當(dāng)功膨脹完成時(shí)工作流體壓力至少為10大氣壓。
文檔編號(hào)F25J1/02GK85106303SQ85106303
公開日1987年2月18日 申請(qǐng)日期1985年8月22日
發(fā)明者約翰·馬歇爾, 約翰·道格拉斯·奧凱 申請(qǐng)人:英商Boc集團(tuán)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan