[发明专利]用于回收工作流体的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收工作流体的方法，特别是从在从工作流体回收热量期间产生的泄漏气流中回收工作流体的方法，并且涉及一种用于实施这种方法的设备。

背景技术

在许多化学过程中，由于原材料的放热反应会释放大量热量。使用低沸点的热量载体来回收这些热量。然而在热量大时，需要使用较大循环量的吸热工作流体。这导致由于膨胀涡轮机区域中受结构限制的不密封性而形成了由蒸气状工作流体和密封气体组成的泄漏气流。

为了降低工作流体的损失，根据DE 10 2005 061 328 A1提出了一种用于回收处理气流中的热量的方法，其中热量间接地传递给在闭合回路中流动的吸热工作流体。通过冷凝处理气流，压力升高的液态工作流体气化，之后在膨胀涡轮机中膨胀，然后被冷凝和压力重新升高。为了回收由于膨胀涡轮机区域中的不密封性而产生的、由工作流体和密封气体组成的工作流体的主要损失，泄漏气流被分成包含工作流体的相和包含密封气体的相，所述包含工作流体的相返回到回路中。为了回收泄漏气流中的低沸点成分，采用以机械方式驱动的制冷设备或压缩设备。这些设备需要相当大的投资，从而只有在适合的工作时期内由于回收低沸点组分而实现的节约补偿了附加的投资成本时才是经济的。

发明内容

因此，本发明的目的是实现工作流体的需要较少投资成本的、更经济的回收。

在上述方法中，所述目的基本上通过从在从工作流体回收热量期间形成的泄漏气流中回收工作流体来实现，所述泄漏气流含有工作流体的低沸点液态和/或气态组分，具体方式是：气化作为制冷剂/冷却剂的液化气，并且所述泄漏气流以与制冷剂逆流的方式首先流经温度较高的预冷凝器，然后流经温度较低的主冷凝器，以便从所述泄漏气流冷凝出工作流体。

因此根据本发明，为了防止低沸点组分的排放或者回收气流中的低沸点组分，通过液化气的气化来提供所需的冷量。由于新方法不采用压缩机或者其它旋转的设备部件，所以投资成本较低。例如，用于本发明的低温制冷设备的投资成本比用于旋转设备的投资成本少多达三分之二，另外，这种设备不需要维护花费。在本发明的方法的实施方式中，制冷剂以与泄漏气流逆流的方式首先流经温度较低的主冷凝器，然后流经温度较高的预冷凝器。在此过程中，工作流体通过冷凝转变成液态。

制冷剂还可以间断的方法交替地通过至少两个并联的冷凝器中的一个，以使工作流体冷凝和凝结，而不是通过单一主冷凝器。

为了避免工作流体在主冷凝器中凝结，可使制冷剂在进入主冷凝器之前达到相应的给定温度。

为了确保使包含在泄漏气流中的水的至少一部分在预冷凝器中冷凝，从而使尽可能少量的水进入温度较低的主冷凝器中，可使制冷剂在进入预冷凝器之前达到给定温度。这样，能够防止主冷凝器的凝结。

通过使部分制冷剂流被引导绕过预冷凝器，泄漏气流离开预冷凝器时的温度可被调节至给定值。

在冷凝器由于水的凝结而阻塞的情况下，优选至少一部分泄漏气流被引导绕过主冷凝器。从而将带来相应的效率下降。

为了防止用于实施本发明的方法的设备凝结，可在本方法开始前干燥泄漏气体。

有利地，预冷凝器和/或主冷凝器中的工作流体冷凝物可进入工作流体所源自的工作过程中再循环。根据本发明，借助分离器从工作流体分离出水。

经释放的制冷剂可进入该制冷剂所源自的制冷剂网或制冷剂容器中再循环，以便实现特别经济的工作。

特别采用液态氮作为制冷剂，因为液态氮本就存在于多种处理设备中。还可以使用例如二氧化碳、空气、氦、LPG、H₂或O₂作为制冷剂。

根据本发明的方法尤其适合于主要包括正戊烷、丙烷、异丙烷、丁烷、异丁烷、异戊烷和/或卤代烃的工作流体的回收。正戊烷例如是在Eastman对苯二甲酸设备(EPTA设备)中的优选工作介质，其中大量的放热热量通过Rankine循环工艺回收。在此，作为工作介质的正戊烷在膨胀器轴密封装置中作为泄漏气体部分地流失。

在本发明的方法中，用于冷量的液态氮在气化后可被提供给氮消耗器。

氮在进入主冷凝器之前优选地被加热至约-120℃，以便防止正戊烷凝结(凝结点-130℃)。

此外，氮在进入预冷凝器之前还可被加热至0℃以上，以便防止水在预冷凝器中凝结。

泄漏气体离开预冷凝器时的温度优选被调节至约5℃。

液态氮优选在8bar(g)的压力下使用，以便可从EPTA设备的现有设备网获取所述液态氮。