ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к холодильной технике и может быть использована в холодильных установках с несколькими ступенями сжатия в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности.
3
Известна холодильная установка, описанная в авторском свидетельстве СССР №918508 (МПК F04B 25/00, F25B 1/10, опубл. 07.04.1982 в бюл. №13), содержащая соединенные трубопроводами по ходу хладагента в общую систему компрессор с низкой и высокой ступенью сжатия, маслоотделитель, конденсатор хладагента, линейный ресивер, теплообменник-переохладитель с отводами паров хладагента и жидкости, капиллярную трубку, дроссельный вентиль и испаритель, при этом межтрубное пространство теплообменника-переохладителя по жидкости подключено через дроссельный вентиль к трубопроводу после линейного ресивера, а по пару - к компрессору высокой ступени сжатия.
Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:
- компрессор с несколькими ступенями сжатия,
- конденсатор хладагента,
- линейный ресивер,
- теплообменник-переохладитель с отводами паров хладагента и жидкости - переохлажденного хладагента,
- дросселирующее устройство,
- отвод паров из теплообменника-переохладителя соединен с компрессором.
Недостатком известной установки являются высокие потери в летнее время несконденсированного хладагента, сдуваемого на установке, как правило, на факел.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является холодильная установка, описанная в книге Чуракаева A.M. «Переработка нефтяных газов», стр.163-164 (М., «Недра», 1983). Известная установка включает приемный сепаратор, первую, вторую и третью ступени сжатия компрессора, конденсатор хладагента, емкость, воздухоотделитель, переохладитель с отводами паров хладагента и жидкости, дросселирующее устройство и испаритель, при этом отвод паров хладагента соединен со второй ступенью сжатия компрессора, а отвод жидкости снабжен дополнительным трубопроводом, соединенным через дросселирующее устройство с межтрубным пространством переохладителя.
Общими признаками известной и предлагаемой установок являются:
- отделитель жидкости (приемный сепаратор),
- компрессор с несколькими ступенями сжатия,
- конденсатор хладагента,
- линейный ресивер (емкость),
- переохладитель с отводами паров хладагента и жидкости - переохлажденного хладагента,
- дросселирующее устройство,
- отвод паров хладагента соединен со второй ступенью сжатия компрессора,
- отвод переохлажденного хладагента снабжен дополнительным трубопроводом переохлажденного хладагента, соединенным через дросселирующее устройство с переохладителем.
Недостатком известной установки являются высокие потери в летнее время несконденсированного хладагента, сдуваемого на установке, как правило, на факел.
Технический результат предлагаемой установки заключается в снижении потерь хладагента за счет полной конденсации целевых углеводородов.
Указанный технический результат достигается тем, что в холодильной установке по первому варианту, включающей отделитель жидкости, по крайней мере, две ступени сжатия компрессора, конденсатор хладагента, линейный ресивер, переохладитель с отводами паров хладагента и переохлажденного хладагента, дроссель, при этом отвод паров хладагента соединен с по крайней мере второй ступенью сжатия компрессора, а отвод переохлажденного хладагента снабжен дополнительным трубопроводом переохлажденного хладагента, соединенным через дроссель с переохладителем, согласно полезной модели, установка снабжена дополнительным теплообменником, а отвод паров хладагента из переохладителя снабжен дополнительным трубопроводом паров хладагента, при этом теплообменное пространство дополнительного теплообменника по первому теплоносителю соединено с линейным ресивером, а по второму теплоносителю через дополнительный трубопровод паров хладагента - с отводом паров хладагента из переохладителя.
Заявляемая совокупность признаков по первому варианту установки позволяет сконденсировать полученную в линейном ресивере газовую фазу за счет потока паров хладагента, полученных в переохладителе, и вернуть сконденсированную газовую фазу обратно в линейный ресивер, тем самым исключив ее сброс на факел и сократив потери целевых углеводородов.
Указанный технический результат также достигается тем, что в холодильной установке по второму варианту, включающей отделитель жидкости, по крайней мере, две ступени сжатия компрессора, конденсатор хладагента, линейный ресивер с отводом газовой фазы, переохладитель с отводами паров хладагента и переохлажденного хладагента, дроссель, при этом отвод паров хладагента соединен с по крайней мере второй ступенью сжатия компрессора, а отвод переохлажденного хладагента снабжен дополнительным трубопроводом переохлажденного хладагента, соединенным через дроссель с переохладителем, согласно полезной модели, установка снабжена дополнительным теплообменником, теплообменное пространство которого по первому теплоносителю соединено с линейным ресивером, а по второму теплоносителю - с дополнительным трубопроводом переохлажденного хладагента.
Заявляемая совокупность признаков по второму варианту установки позволяет сконденсировать полученную в линейном ресивере газовую фазу за счет потока переохлажденного хладагента, отобранного из дополнительного трубопровода переохлажденного хладагента, и вернуть сконденсированную газовую фазу обратно в линейный ресивер, тем самым исключив ее сброс на факел и сократив потери целевых углеводородов.
Указанный технический результат также достигается тем, что в холодильной установке по третьему варианту, включающей отделитель жидкости, по крайней мере, две ступени сжатия компрессора, конденсатор хладагента, линейный ресивер, переохладитель с отводами паров хладагента и переохлажденного хладагента, дроссель, при этом отвод паров хладагента соединен с по крайней мере второй ступенью сжатия компрессора, а отвод переохлажденного хладагента снабжен дополнительным трубопроводом переохлажденного хладагента, соединенным через дроссель с переохладителем, согласно полезной модели, установка снабжена дополнительным теплообменником, теплообменное пространство которого по первому теплоносителю соединено с линейным ресивером, а по второму теплоносителю - с дополнительным трубопроводом переохлажденного хладагента и отводом паров хладагента из переохладителя.
Заявляемая совокупность признаков по третьему варианту установки позволяет сконденсировать полученную в линейном ресивере газовую фазу за счет потока переохлажденного хладагента, отобранного из дополнительного трубопровода, и вернуть сконденсированную газовую фазу обратно в линейный ресивер, тем самым исключив ее сброс на факел и сократив потери целевых углеводородов.
На фигурах 1-3 представлены варианты предлагаемой холодильной установки согласно пунктам 1-3 формулы полезной модели, соответственно.
Холодильная установка (см. фиг.1) включает отделитель жидкости 1, первую ступень 2 и вторую ступень 3 сжатия компрессора, конденсатор хладагента 4, линейный ресивер 5 с отводом 6 газовой фазы, переохладитель 7 с отводом 8 паров хладагента и отводом 9 переохлажденного хладагента, дроссель 10.
Отвод 8 паров хладагента из переохладителя 7 соединен со второй ступенью 3 сжатия компрессора. В случае, когда холодильная установка снабжена компрессором с более, чем двумя ступенями сжатия, отвод 8 паров хладагента соединен с, по крайней мере, второй ступенью сжатия компрессора.
Отвод 9 переохлажденного хладагента снабжен дополнительным трубопроводом 11 переохлажденного хладагента, соединенным через дроссель 10 с переохладителем 7.
Установка снабжена дополнительным теплообменником 12.
Отвод 8 паров хладагента из переохладителя 7 (см. фиг.1) может быть снабжен дополнительным трубопроводом 13 паров хладагента.
Теплообменное пространство дополнительного теплообменника 12 по первому теплоносителю соединено с линейным ресивером 5. В качестве первого теплоносителя в дополнительном теплообменнике 13 используется газовая фаза из линейного ресивера 5 (отвод 6).
Теплообменное пространство дополнительного теплообменника 12 по второму теплоносителю может быть соединено:
- по первому варианту (см. фиг.1) - через дополнительный трубопровод 13 паров хладагента с отводом 8 паров хладагента из переохладителя 7;
- по второму варианту (см. фиг.2) - с дополнительным трубопроводом 11 переохлажденного хладагента (поз.14, 15);
- по третьему варианту (см. фиг.3) - с дополнительным трубопроводом 11 переохлажденного хладагента (поз.14) и отводом 8 паров хладагента из переохладителя 7 (поз.16).
Установка снабжена необходимой запорно-регулирующей арматурой.
Установка работает следующим образом.
1 вариант (см. фиг.1)
Хладагент (например, пропановая фракция) в газообразном виде из испарителей (на фиг. не показаны) технологической установки - потребителя холода (например, МАУ, НТК, НТР и т.п.) через отделитель жидкости 1 поступает на прием первой ступени 2 сжатия компрессора и далее - на вторую ступень 3 сжатия компрессора. На вторую ступень 3 сжатия компрессора также поступают пары хладагента из переохладителя 7. В компрессоре пары хладагента сжимаются и затем поступают в конденсатор хладагента 4. В результате охлаждения в конденсаторе хладагента 4 хладагент частично конденсируется, после чего в жидком виде поступает в линейный ресивер 5.
В линейном ресивере 5 происходит аккумулирование и выравнивание пульсации потока жидкого хладагента перед подачей его в переохладитель 7. Также из линейного ресивера 5 отводится не сконденсировавшаяся в конденсаторе хладагента 4 газовая фаза, которая затем поступает в дополнительный теплообменник 12, конденсируется в нем и возвращается обратно в линейный ресивер 5.
Жидкий хладагент из линейного ресивера 5 поступает в трубное пространство переохладителя 7, в котором охлаждается за счет кипения части хладагента в межтрубном пространстве переохладителя 7. Образовавшиеся в переохладителе 7 пары хладагента направляются на вторую ступень 3 сжатия компрессора, а основной поток жидкости (переохлажденный хладагент - отвод 9) подается в испарители (на фиг. не показаны) технологической установки.
Часть потока переохлажденного хладагента, выходящего из переохладителя 7, направляется в дополнительный трубопровод 11, по которому поступает в дроссель 10 и затем в жидком виде возвращается обратно в межтрубное пространство переохладителя 7 для охлаждения жидкого хладагента, поступающего из линейного ресивера 5.
Часть потока паров хладагента, образовавшихся в переохладителе 7, по дополнительному трубопроводу 13 паров хладагента поступает в дополнительный теплообменник 12 для конденсации газовой фазы из линейного ресивера 5, после чего возвращается в основной поток паров хладагента (отвод 8) и далее поступает на вторую ступень 3 сжатия компрессора.
2 вариант (см. фиг.2)
Хладагент (например, пропановая фракция) в газообразном виде из испарителей (на фиг. не показаны) технологической установки - потребителя холода (например, МАУ, НТК, НТР и т.п.) через отделитель жидкости 1 поступает на прием первой ступени 2 сжатия компрессора и далее - на вторую ступень 3 сжатия компрессора. На вторую ступень 3 сжатия компрессора также поступают пары хладагента из переохладителя 7. В компрессоре пары хладагента сжимаются и затем поступают в конденсатор хладагента 4. В результате охлаждения в конденсаторе хладагента 4 хладагент полностью конденсируется, после чего в жидком виде поступает в линейный ресивер 5.
В линейном ресивере 5 происходит выравнивание пульсации потока жидкого хладагента перед подачей его в переохладитель 7. Также из линейного ресивера 5 отводится не сконденсировавшаяся в конденсаторе хладагента 4 газовая фаза, которая затем поступает в дополнительный теплообменник 12, конденсируется в нем и возвращается обратно в линейный ресивер 5.
Жидкий хладагент из линейного ресивера 5 поступает в трубное пространство переохладителя 7, в котором охлаждается за счет кипения части хладагента в межтрубном пространстве переохладителя 7. Образовавшиеся в переохладителе 7 пары хладагента направляются на вторую ступень 3 сжатия компрессора, а основной поток жидкости (переохлажденный хладагент) подается в испарители (на фиг. не показаны) технологической установки.
Часть потока переохлажденного хладагента, выходящего из переохладителя 7, направляется в дополнительный трубопровод 11, по которому через дроссель 10 поступает в межтрубное пространство переохладителя 7 для охлаждения жидкого хладагента, поступающего из линейного ресивера 5.
Также часть потока переохлажденного хладагента из дополнительного трубопровода 11 переохлажденного хладагента отбирается перед дросселем 10 (поз.14) и направляется в дополнительный теплообменник 12 для конденсации газовой фазы из линейного ресивера 5, после чего возвращается в дополнительный трубопровод 11 после дросселя 10 (поз.15) и вместе с выходящим из дросселя 10 потоком в жидком виде поступает в межтрубное пространство переохладителя 7 для охлаждения жидкого хладагента, поступающего из линейного ресивера 5.
3 вариант (см. фиг.3)
Хладагент (например, пропановая фракция) в газообразном виде из испарителей технологической установки-потребителя холода (МАУ, НТК, НТР и т.д.) (на фиг. не показаны) через отделитель жидкости 1 поступает на прием первой ступени 2 сжатия компрессора и далее - на вторую ступень 3 сжатия компрессора. На вторую ступень 3 сжатия компрессора также поступают пары хладагента из переохладителя 7. В компрессоре пары хладагента сжимаются и затем поступают в конденсатор хладагента 4. В результате охлаждения в конденсаторе хладагента 4 хладагент полностью конденсируется, после чего в жидком виде поступает в линейный ресивер 5.
В линейном ресивере 5 происходит выравнивание пульсации потока жидкого хладагента перед подачей его в переохладитель 7. Также из линейного ресивера 5 отводится не сконденсировавшаяся в конденсаторе хладагента 4 газовая фаза, которая затем поступает в дополнительный теплообменник 12, конденсируется в нем и возвращается обратно в линейный ресивер 5.
Жидкий хладагент из линейного ресивера 5 поступает в трубное пространство переохладителя 7, в котором охлаждается за счет кипения части хладагента в межтрубном пространстве переохладителя 7. Образовавшиеся в переохладителе 7 пары хладагента направляются на вторую ступень 3 сжатия компрессора, а основной поток жидкости (переохлажденный хладагент) подается в испарители на установку НТК (на фиг. не показаны).
Часть потока переохлажденного хладагента, выходящего из переохладителя 7, направляется в дополнительный трубопровод 11 переохлажденного хладагента, по которому поступает в дроссель 10 и затем - в межтрубное пространство переохладителя 7 для охлаждения жидкого хладагента, поступающего из линейного ресивера 5.
Также из дополнительного трубопровода 11 переохлажденного хладагента перед дросселем 10 отбирается часть потока переохлажденного хладагента (поз.14), который направляется в дополнительный теплообменник 12 для конденсации газовой фазы из линейного ресивера 5, после чего выходящий из дополнительного теплообменника 12 поток (поз.16) объединяется с потоком паров хладагента из переохладителя 7 и затем поступает на вторую ступень 3 сжатия компрессора.