专利名称：以液氮节流制冷装置为冷源的填料性能测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以液氮节流制冷装置为冷源的填料性能测试系统，属于能源类低温空气分离技术领域。
背景技术：
自从20世纪70年代的两次“石油危机”以来，能源问题已成为全球关注的问题， 而节能降耗是解决能源问题的根本措施之一。同时，随着工业快速发展，各行各业对氧氩氮的需求急剧增加，用气和用液量也越来越大。因此，在空分设备大型化发展和低能耗的要求下，规整填料在精馏塔中的应用已经越来越广泛。规整填料是一种在塔内按均勻几何图形排列、整齐堆砌的填料，规整填料的特点是规定了气、液流径，改善了填料层的气、液分布状况，比表面积大，具有较强的处理能力和传热传质性能，同时具有很低的工作阻力，从而降低空压机排气压力，起到节能降耗的作用。状态参数对规整填料的效率、压降等性能有较大的影响，目前，对填料性能的测量主要依靠一些常温常压的填料测试装置，实验结果与填料在实际空分系统中的性能有很大的差异，对规整填料精馏塔的优化设计起到的作用非常有限。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供一种能测试填料在空分系统中的实际性能的以液氮节流制冷装置为冷源的填料性能测试系统。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要包括一填料性能测试装置、 一以液氮节流制冷装置、一原料罐、一板翅式换热器、一再沸器以及一流量控制阀，所述的原料罐经管道与所述填料性能测试装置的塔釜液体进料口连接，所述的填料性能测试装置的塔釜出料口与所述再沸器进口连接，而所述再沸器出口与所述填料性能测试装置气体进料口连接；所述填料性能测试装置顶部气体物料出口与所述板翅式换热器的第一换热流道进口连接，该第一换热流道的出口经管道与填料性能测试装置顶部的液体进料口连接；所述板翅式换热器的第二换热流道进口和出口分别于以液氮节流装置相连。所述的填料性能测试装置为一氧氮低温自平衡精馏塔系统；所述的以液氮节流制冷装置包括有一通入液氮的压力泵，该压力泵与一换热器的一热流体通道相连通，该热流体通道出口与一高压储液罐相连，高压储液罐的出口与一节流阀相连，节流阀之后接有低压腔，低压腔底部的液体出口与所述板翅式换热器第二换热流道相连，该第二换热流道与所述第一换热流道呈相邻换热布置。所述的低压腔顶部设置有一气体出口并与板翅式换热器第二换热流道出口连接， 并一起用管道连接于所述换热器作为加压后高压液氮冷源的冷流体通道。所述的原料罐的出口设置有低温泵；而在填料性能测试装置的顶部排气口上方还接有一截止阀；另在所述低压腔连接板翅式换热器第二换热流道的管道上接有流量控制阀。本发明通过制冷、传热等技术，将温度较高的液氮转化成为温度较低的液氮，作为填料性能测试装置的冷源；在制冷系统中设置节流装置，使通过压力泵加压后的液氮经过节流装置节流后，通过板翅式换热器为填料性能测试装置提供冷量，实现填料性能测试装置在低温环境状态下连续运行；通过换热后的气氮作为加压后高压液氮的冷源，同时填料性能测试装置物料循环使用，实现能量的梯级利用，最大限度的提高了能源的利用率；因此本发明具有能源利用率高、环境污染�。诵形榷ǖ扔诺�。
图1是本发明的系统连接结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作详细的介绍图1所示，本发明主要包括一填料性能测试装置4、一以液氮节流制冷装置、一原料罐1、一板翅式换热器6以及一再沸器3，所述的原料罐1经管道与所述填料性能测试装置4的塔釜液体进料口连接，所述的填料性能测试装置4的塔釜出料口与所述再沸器3进口连接，而所述再沸器3出口与所述填料性能测试装置4气体进料口连接；所述填料性能测试装置4顶部气体物料出口与所述板翅式换热器6的第一换热流道进口连接，该第一换热流道的出口经管道与填料性能测试装置4顶部的液体进料口连接；所述板翅式换热器6的第二换热流道进口和出口分别于以液氮节流装置相连。所述的填料性能测试装置4为一氧氮低温自平衡精馏塔系统；所述的以液氮节流制冷装置包括有一通入液氮的压力泵12，该压力泵12与一换热器11的一热流体通道相连通，该热流体通道出口与一高压储液罐10相连，高压储液罐10的出口与一节流阀9相连， 节流阀之后接有低压腔8，低压腔底部的液体出口与所述板翅式换热器第二换热流道相连， 该第二换热流道与所述第一换热流道呈相邻换热布置。所述的低压腔8顶部设置有一气体出口并与板翅式换热器第二换热流道出口连接，并一起用管道连接于所述换热器作为加压后高压液氮冷源的冷流体通道。所述的原料罐的出口设置有低温泵，并且还接有一截止阀2，以控制原料的量；而在填料性能测试装置4的顶部排气口上方还接有一截止阀5。另在所述低压腔8连接板翅式换热器第二换热流道的管道上接有流量控制阀7。具体工作过程如下当实验开始时，关闭截止阀5，打开截止阀2，物料罐1出口物料通过截止阀2进入到填料性能测试装置4的塔釜，达到一定液位高度后关闭截止阀2，填料性能测试装置4塔釜的液体通过再沸器3加热后产生上升蒸汽，上升蒸汽经过传热传质后在板翅式换热器6中冷凝成液体作为填料性能测试装置4的下流液体，保持塔釜再沸器 3的电加热功率和塔顶板翅式换热器6的冷负荷不变，使系统达到稳定(上升蒸汽和下流液体浓度保持稳定)。板翅式换热器6的冷量由液氮节流制冷装置提供，实验开始后，液氮通过压力泵12加压后与低温氮气在板翅式换热器11中进行热交换，换热后的高压液氮进入到高压储液罐10，高压储液罐10出口液氮经过节流阀9节流后进入低压腔8，低压腔8底部的液体出口与板翅式换热器6进口相连，作为冷却填料测试装置4顶部气体的冷源，低压腔8顶部的气体出口与板翅式换热器6冷流体侧出口连接，汇合后的低温氮气进入板翅式换热器11作为加压后的高压液氮的冷源。上升气体流量的大小由再沸器的电加热功率控制，液氮节流制冷装置的冷量大小有流量控制阀7进行控制。 本发明将节流制冷技术、换热技术、精馏自平衡技术、自动控制等技术有机的结合起来，实现了填料在低温环境下(氧氮分离)的性能测试，同时循环使用物料，实现能量的梯级利用，是一种能源利用率高、环境污染�。诵形榷ǖ奶盍闲阅懿馐韵低�。
权利要求
1.一种以液氮节流制冷装置为冷源的填料性能测试系统，它主要包括一填料性能测试装置、一以液氮节流制冷装置、一原料罐、一板翅式换热器以及一再沸器，其特征在于所述的原料罐(1)经管道与所述填料性能测试装置(4)的塔釜液体进料口连接，所述的填料性能测试装置(4)的塔釜出料口与所述再沸器(3)进口连接，而所述再沸器(3)出口与所述填料性能测试装置(4)气体进料口连接；所述填料性能测试装置(4)顶部气体物料出口与所述板翅式换热器(6)的第一换热流道进口连接，该第一换热流道的出口经管道与填料性能测试装置(4)顶部的液体进料口连接；所述板翅式换热器(6)的第二换热流道进口和出口分别于以液氮节流装置相连。
2.根据权利要求1所述的以液氮节流制冷装置为冷源的填料性能测试系统，其特征在于所述的填料性能测试装置(4)为一氧氮低温自平衡精馏塔系统；所述的以液氮节流制冷装置包括有一通入液氮的压力泵(12)，该压力泵(12)与一换热器(11)的一热流体通道相连通，该热流体通道出口与一高压储液罐(10)相连，高压储液罐(10)的出口与一节流阀 (9)相连，节流阀之后接有低压腔(8)，低压腔底部的液体出口与所述板翅式换热器第二换热流道相连，该第二换热流道与所述第一换热流道呈相邻换热布置。
3.根据权利要求2所述的以液氮节流制冷装置为冷源的填料性能测试系统，其特征在于所述的低压腔(8)顶部设置有一气体出口并与板翅式换热器(6)第二换热流道出口连接，并一起用管道连接于所述换热器(11)作为加压后高压液氮冷源的冷流体通道。
4.根据权利要求1所述的以液氮节流制冷装置为冷源的填料性能测试系统，其特征在于所述的原料罐(1)的出口设置有低温泵；而在填料性能测试装置(4)的顶部排气口上方还接有一截止阀(5 )；另在所述低压腔(8 )连接板翅式换热器第二换热流道的管道上接有流量控制阀(7)。
全文摘要
一种以液氮节流制冷装置为冷源的填料性能测试系统，它主要包括一填料性能测试装置、一以液氮节流制冷装置、一原料罐、一板翅式换热器、一再沸器以及一流量控制阀，所述的原料罐经管道与所述填料性能测试装置的塔釜液体进料口连接，所述的填料性能测试装置的塔釜出料口与所述再沸器进口连接，而所述再沸器出口与所述填料性能测试装置气体进料口连接；所述填料性能测试装置顶部气体物料出口与所述板翅式换热器的第一换热流道进口连接，该第一换热流道的出口经管道与填料性能测试装置顶部的液体进料口连接；所述板翅式换热器的第二换热流道进口和出口分别于以液氮节流装置相连；它具有能源利用率高、环境污染�。诵形榷ǖ扔诺恪�
文档编号G01N25/20GK102359977SQ201110252558
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者毛绍融, 邱利民, 陈轶光 申请人:杭州杭氧股份有限公司
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