以天然氣為制冷劑的方法技術

本發明專利技術公開一種以天然氣為制冷劑的方法及其設備，方法是使天然氣的制冷工作狀態為汽液混合狀態。設備是有由一級制冷裝置、二級制冷裝置構成的雙級復迭式制冷裝置，與二級制冷裝置中的蒸發冷凝器（１）相連接有以天然氣為制冷劑的三級制冷裝置。克服了現有技術所存在的必須將制冷劑全部液化后才能進行蒸發制冷的技術偏見，將汽液混合狀態的天然氣作為蒸發制冷時的工作制冷劑。因此，只用現有的蒸發冷凝器對其冷凝，即可使其達到所需要的溫度，從而能夠產生超低溫制冷的效果。天然氣資源豐富、成本低廉，可降低整個超低溫制冷的成本，解決了用天然氣不能超低溫制冷的難題，具有較高的經濟效益和社會效益。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種制冷劑的應用方法，尤其使以天然氣為制冷劑的方法及其設備。
技術介紹
目前，高溫或中溫制冷技術已經在人們的日常生活中得到廣泛的應用，如空調、冰箱等。而低溫制冷技術在工業生產中應用比較普遍，如食品、石油化工、有機合成等工業中的分離精煉、結晶、濃縮、提純、液化等。而對于某些物質(半導體等)卻必須在超低溫環境下才能正常工作。然而，傳統的使用制冷劑的方法卻限制了超低溫(-100～-160℃)制冷技術的發展。現在，制冷設備中所采用的制冷劑基本上是R12、R13、R14、R22、R502等，其制冷設備也都是由壓縮機、水冷凝器、油分離器、蒸發器、與蒸發器相連的膨脹容器以及截止閥、電磁閥、膨脹閥、干燥過濾器等構成單機制冷器，或者蒸發器為蒸發冷凝器，連接兩個單機制冷機(同一種制冷劑)構成雙級復迭式制冷機，蒸發冷凝器作為前一級的蒸發器、后一級的冷凝器。其制冷工作原理都是蒸發的制冷劑氣體經壓縮機壓縮后，經水冷凝器、油分離器、蒸發冷凝器冷凝，必須成為液體后再蒸發吸收熱量制冷，循環往復。這樣，如果采用高中溫制冷劑進行超低溫制冷時，會產生蒸汽壓力過低的現象。而如果采用低溫制冷劑進行超低溫制冷時，雖然會解決蒸發壓力過低的問題，但是同時卻又存在著冷凝壓力過大的問題。因此，超低溫制冷成為目前所要解決的難題之一。甲烷等天然氣具有低沸點、低凝固點的特點，本應很好地應用在超低溫制冷技術中，但是，由于現在的制冷技術還不能將天然氣冷凝到完全是液體的狀態，加之現有的制冷設備還不能解決普通機油在超低溫狀態下所發生的結臘現象。因此，到目前為止，還沒有以天然氣為制冷劑應用在超低溫制冷技術中的方法及其設備。
技術實現思路
本專利技術是為了解決現有技術所存在的難以實現超低溫制冷的技術問題，提供一種以天然氣為制冷劑的方法及其設備。本專利技術的技術解決方案是一種以天然氣為制冷劑的方法，是使天然氣的制冷工作狀態為汽液混合狀態。是將天然氣冷凝至高于沸點10～40℃而使天然氣處于汽液混合狀態。所述的冷凝為用雙級復迭式制冷裝置中的最后一級蒸發冷凝器進行冷凝。所述的冷凝是用兩個雙級復迭式制冷裝置中的最后一級蒸發冷凝器相串聯進行冷凝，并以第一個雙級復迭式制冷裝置中的最后一級蒸發冷凝器為低溫油汽分離器。所述的雙級復迭式制冷裝置中的每一級的制冷劑為不同的制冷劑。所述的天然氣為甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯。一種以天然氣為制冷劑的制冷設備，設有由一級制冷裝置、二級制冷裝置構成的雙級復迭式制冷裝置，其特征在于與二級制冷裝置中的蒸發冷凝器1相連接有以天然氣為制冷劑的三級制冷裝置。與三級制冷裝置中的蒸發制冷器2相連接有以天然氣為制冷劑的四級制冷裝置。還設有由附加一級制冷裝置、附加二級制冷裝置構成的雙級復迭式制冷裝置，所述的四級制冷裝置與附加二級制冷裝置中的蒸發冷凝器3相連接。所述的以蒸發冷凝器3為低溫油汽分離器，其回油管與四級制冷裝置中的壓縮機相接。本專利技術克服了現有技術所存在的必須將制冷劑全部液化后才能進行蒸發制冷的技術偏見，將汽液混合狀態的天然氣作為蒸發制冷時的工作制冷劑。因此，只用現有的蒸發冷凝器對其冷凝，即可使其達到所需要的溫度，從而能夠產生超低溫制冷的效果。其制冷設備是用幾級單機制冷機復迭而成，比現有技術增加了以天然氣為制冷劑的三級、四級單機制冷機。尤其是增加了由附加一級制冷裝置、附加二極制冷裝置構成的雙級復迭式制冷機，使汽液狀態天然氣兩次經過不同溫度的蒸發冷凝器冷凝，可及時將制冷劑中的機油分離出來，避免產生由于冷凝制冷劑而出現的機油結臘現象。天然氣資源豐富、成本低廉，可降低整個超低溫制冷的成本，解決了用天然氣不能超低溫制冷的難題，具有較高的經濟效益和社會效益。附圖說明圖1為本專利技術實施例的結構系統圖。具體實施例方式下面將結合附圖說明本專利技術的具體實施方式。實施例1如圖1所示一種以天然氣為制冷劑的制冷設備，設有由R22為制冷劑的一級制冷裝置、以R13為制冷劑的二級制冷裝置構成的雙級復迭式制冷裝置，一級制冷裝置與二級制冷裝置均由壓縮機、水冷凝器、油分離器、蒸發器以及與蒸發器相連的膨脹容器等構成，整個裝置應為耐壓容器。與二級制冷裝置中的蒸發冷凝器1(最后一級蒸發冷凝器)相連接有以乙烯為制冷劑的三級制冷裝置。乙烯的沸點為-103℃，通過蒸發冷凝器1可將其冷凝至-83～-93℃，其機油應采用防凍機油。由于制冷劑是在完全密閉狀態下，因此乙烯在-83～-93℃時為汽液共存的混合狀態。通過蒸發器時，其液態乙烯吸熱蒸發制冷。實施例2如圖1所示是與三級制冷裝置中的蒸發制冷器2相連接有以甲烷為制冷劑的四級制冷裝置，同實施例1相同，整個裝置應為耐壓裝置。制冷劑甲烷通過油分離器后，再通過蒸發冷凝器2冷凝，可將其冷凝至-121～-131℃(甲烷的沸點為-161℃)，其機油應采用防凍機油。由于制冷劑是在完全密閉狀態下，因此甲烷在-121～-131℃時為汽液共存的混合狀態。通過蒸發器時，其液態甲烷吸熱蒸發制冷。實施例3如圖1所示是在實施例2的基礎上，還增加了由附加一級制冷裝置、附加二級制冷裝置構成的雙級復迭式制冷裝置，附加一級制冷裝置用R22為制冷劑、附加二級制冷裝置用R13為制冷劑。四級制冷裝置通過油分離器與附加二級制冷裝置中的蒸發冷凝器3相連接后再與三級制冷裝置中的蒸發制冷器2相連接。四級制冷裝置中的普通機油可通過油分離器分離，再通過蒸發冷凝器3分離，分離的機油通過回油管路回到壓縮機內。通過串聯的蒸發冷凝器2、蒸發冷凝器3可將其冷凝至-121～-131℃(甲烷的沸點為-161℃)，其機油應采用防凍機油。由于制冷劑是在完全密閉狀態下，因此甲烷在-121～-131℃時為汽液共存的混合狀態。通過蒸發器時，其液態甲烷吸熱蒸發制冷。在以上三個實施例中的制冷劑可為乙烷、丙烷、丙烯等天然氣。權利要求1.一種以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于天然氣的制冷工作狀態為汽液混合狀態。2.根據權利要求1所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于將天然氣冷凝至高于沸點10～40℃。3.根據權利要求1或2所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于所述的冷凝為用雙級復迭式制冷裝置中的最后一級蒸發冷凝器進行冷凝。4.根據權利要求1或2所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于所述的冷凝是用兩個雙級復迭式制冷裝置中的最后一級蒸發冷凝器相串聯進行冷凝，并以第一個雙級復迭式制冷裝置中的最后一級蒸發冷凝器為低溫油汽分離器進行油汽分離。5.根據權利要求1或2所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于所述的雙級復迭式制冷裝置中的每一級的制冷劑為不同的制冷劑。6.根據權利要求1或2所述的以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于所述的天然氣為甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯。7.一種以天然氣為制冷劑的制冷設備，設有由一級制冷裝置、二級制冷裝置構成的雙級復迭式制冷裝置，其特征在于與二級制冷裝置中的蒸發冷凝器(1)相連接有以天然氣為制冷劑的三級制冷裝置。8.根據權利要求7所述的以天然氣為制冷劑的制冷設備，其特征在于與三級制冷裝置中的蒸發制冷器(2)相連接有以天然氣為制冷劑的四級制冷裝置。9.根據權利要求8所述的以天然氣為制冷劑的制冷設備，其特征在于還設有由附加一級制冷裝置、附加二級制冷裝置構成的雙級復迭式制冷裝置，所述的四級制冷裝置通過附加二級制冷裝置中的蒸發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種以天然氣為制冷劑的方法，其特征在于：天然氣的制冷工作狀態為汽液混合狀態。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯君，
申請(專利權)人：侯君，
類型：發明
國別省市：91[中國|大連]