低温液体贮罐的操作系统技术方案

一种能使低温液体贮罐的闪蒸损失降低的系统。在该系统中，来自贮罐的流体被载冷的制冷剂流体冷凝和过冷，该载冷的制冷剂流体是由外源制冷系统产生出来的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地说涉及低温贮罐的操作，并对减少贮存在这种贮罐中的低温液体的闪蒸损失特别有用。
技术介绍
低温液体如液态氩是要从生产厂运输到消费点去的。由于运输时向低温液体中的漏热，以及在消费点附近向贮藏设施中输送和在该贮藏设施中贮藏时向低温液体中的漏热，会发生低温致冷剂的损失。漏热会引起部分低温液体汽化，而使容器中压力升高到使蒸气通过安全阀放入大气的点。往低温液体中的漏热不仅会引起部分低温液体汽化，还会使液体升温，因而当把低温液体从贮藏设施送往使用点时会增大闪蒸损失。有些本领域的技术人员曾经用过较廉价的低温液体，来冷凝已汽化的低温液体的办法来解决这一问题。例如，借助于用液态氮对着因漏热而汽化的气态氩进行沸腾，使氩被冷凝并从而得到回收。汽化的氮随后被放入大气。事实上这是用比较廉价的低温液体来交换比较昂贵的低温液体。但由于液态氮的贮存和使用仍需付出相当的代价，因此上述的交换低温液体的方法存在着它的缺点。有鉴于此，本专利技术的目标是要提供出一种系统，来冷却贮有低温液体的贮罐中的内容物，以减少因贮罐漏热而引起的损失。本领域的技术人员在阅读过本公开内容后会明白，本专利技术已经达成了上述的其它的目标。本专利技术的一个方面是一种冷却贮有低温液体的贮罐中的内容物的方法，该方法包括(A)装备贮有低温液体及其蒸气的贮罐，并将蒸气从贮罐送入热交换器；(B)在热交换器中借助于与载冷制冷剂流体进行间接热交换使至少一部分蒸气冷凝而产生出冷凝的蒸气；(C)借助于与载冷制冷剂流体进行间接热交换使冷凝的蒸气过冷而产生出低温液体；以及(D)将过冷的低温液体从热交换器送入贮罐。本专利技术的另一个方面是用来冷却贮有低温液体的贮罐的装置，该装置包括(A)包括至少一个罐的贮罐、热交换器、以及将蒸气从贮罐送入热交换器的设备；(B)制冷系统，它包括产生载冷制冷剂流体的设备；(C)用来将载冷制冷剂流体从制冷系统送入热交换器的设备；以及(D)用来将流体从热交换器送入贮罐的设备。在此，术语“间接热交换”意指使两种流体发生热交换关系而相互间没有任何物质接触或流体混合。术语“膨胀”意指实施减压。术语“膨胀装置”意指实现流体膨胀的装置。术语“压缩”意指实施增压。术语“压缩机”意指实施流体增压的装置。术语“多组分制冷剂流体”意指包括有两种或两种以上组分的能制冷的流体。术语“可变负荷制冷剂”意指两种或两种以上组分的混合物，其组分的比例能使这些组分的液相在混合物的始沸点和露点之间，经历一次连续而渐增的温度变化。混合物的始沸点是在一定压力下混合物全部处于液相、但一加热就会开始形成与液相平衡的汽相的温度。混合物的露点是在一定压力下混合物全部处于汽相、但一取出热就会开始形成与汽相平衡的液相的温度。因此，混合物始沸点与露点之间的温度区域是液相和汽相两者平衡共存的区域。在本专利技术的优选实践中，可变负荷制冷剂始沸点与露点之间的温度差通常应至少有10℃，优选为至少20℃，最优选至少50℃。术语“过冷”意指把液体的温度降到其在现有压力下的饱和温度以下的温度。图2是本专利技术实践中使用的产生载冷制冷剂流体用的脉动管系统的简图。图3是本专利技术实践中使用的产生载冷制冷剂流体用的磁化制冷系统的简图。下面将参照附图对本专利技术作详细描述。请参看附图说明图1，贮罐51中贮有低温液体及其蒸气。在图1中，贮罐51被示为单个的罐并示为固定的。在本专利技术的实践中，贮罐可包括多个单罐并优选可通过管子互相流通。在本专利技术的实践中，罐可以是移动的，亦即可以是安装在挂车上的或是铁路罐车，在罐上也安装有制冷系统，下面将会描述。在本专利技术实践中可能用到的低温液体，可举出氩、氧、氮、氢、氦、氖、氪、氙、天然气、液化石油气、碳氢化合物、碳氟化合物、一氧化二氮、以及包括其中一种或多种的混合物。从贮罐51中的单个罐的上部抽出蒸气(气流21)，通过阀75后以气流70被送入热交换器3。需要时，热交换器3可置于罐51内部。当蒸气以气流70通过热交换器3时，借助于与载冷制冷剂流体进行间接热交换、优选为逆流式间接热交换而使蒸气的至少一部分、优选全部被冷凝(下面将会详细描述)，然后借助于与载冷制冷剂流体进行间接热交换而过冷。随后，该所形成的过冷低温液体以液流71被从热交换器3中抽出然后返回贮罐。当贮罐包括一个以上的单罐时，过冷低温液体可返回抽出蒸气的同一个单罐中，也可以送入不同的单罐中。图1示出本专利技术的一个特别优选的实施方案，其中还额外地从罐51中抽出低温液体，该液体本身又借助于与载冷制冷剂液体进行间接热交换而被过冷。在图1所示该实施方案的特殊例子中，低温液体以液流22被从贮罐51中抽出，通过液泵72后以液流73流至阀74，并以液流23在热交换器上比气流70送入处更冷的一点上送入热交换器3。如图1所示，优选液流23在热交换器3内部与气流70结合。液流23内的低温液体借助于通过热交换器3的冷端与载冷制冷剂流体进行间接热交换而被过冷，随后返回贮罐。在图1所示的实施方案中，过冷的低温液体以液流71被返回贮罐51。必要时，优选从贮罐的不同高度处可取出两支或多支的低温液体液流，来借助于与载冷制冷剂流体进行间接热交换而使之过冷。低温液体送往使用点是以液流80从罐51中抽出的。制冷剂液体68在通过压缩机30时被压缩，而形成压缩的制冷剂流体60。除油系统40从制冷剂流体中除去压缩机润滑油，并将油返回压缩机30。最后除油在油分离器50内完成。所形成的压缩的制冷剂流体61在冷却器1中，借助于与冷却流体例如空气或水进行间接热交换，而把压缩热冷却掉，所形成的冷却的制冷剂流体62，借助于通过预冷器或热交换器2时，与返回的制冷剂流体进行间接热交换，而被进一步冷却。所形成的冷却的压缩制冷剂流体63，随后通过膨胀装置被膨胀而产生冷。在图1所示的本专利技术的实施方案中，膨胀装置是焦耳-汤普逊节流阀64。所形成的载冷制冷剂流体随后通过热交换器3，在此它被升温，以实现上述的来自贮罐51的蒸气的冷凝和液体的过冷。通常，进入热交换器3的制冷剂液体绝大部分或全部是液态的，而在流出热交换器3时，通常是两相的流体。两相的制冷剂液体66被送入预冷器2，在此借助于与上述的冷却的制冷剂流体62进行间接热交换而被加热，通常被完全汽化。所形成的变热的制冷剂流体以物流67被从预冷热交换器62送到缓冲罐41并从缓冲罐41以物流68被送入压缩机30，如此重新开始制冷循环。任何有用的制冷剂流体都可用于本专利技术的实践中。在本专利技术实践中使用的制冷剂流体，优选为能在不同温度水平下更有效地发送致冷的多组分制冷剂流体。像图1所示的从贮罐向热交换器既供应蒸气又供应液体的系统中，使用多组分制冷剂流体是特别优选的。当在本专利技术的实践中使用多组分制冷剂流体时，该流体优选包括选自碳氟化合物、碳氢氟化合物、氟氯烃、氟代醚、氢氟化醚(hydrofluoroethers)、大气气体和碳氢化合物中的至少两种化合物，例如，该多组分制冷剂流体可以只包括两种碳氟化合物。对本专利技术的实践有用的多组分制冷剂优选是可变负荷制冷剂。另一种本专利技术可用的多组分制冷剂流体，优选包括有至少一个组分是选自碳氟化合物、碳氢氟化合物、氟代醚的氢氟化醚；以及至少一个组分是选自碳氟化合物、碳氢氟化合物、氟氯烃、氟代醚、氢氟化醚、大气气体和碳氢化合物。另一种本专利技术可用的优选多组分制冷剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却贮有低温液体的贮罐内容物的方法，它包括：（Ａ）装备贮有低温液体及其蒸气的贮罐，并将蒸气从贮罐送入热交换器；（Ｂ）在热交换器中，借助于与载冷制冷剂流体进行间接热交换，使至少一部分蒸气冷凝而产生出冷凝的蒸气；（Ｃ）借助于与载 冷制冷剂流体进行间接热交换，使冷凝的蒸气过冷而产生出低温液体；以及（Ｄ）将过冷的低温液体从热交换器送入贮罐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NH怀特，KK王，WM格雷尼三世，DP博纳奎斯特，A阿查亚，B阿曼，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]