多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂及吸收制冷系统和制冷工艺

摘要

多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂，它包括吸收剂和制冷剂，所述制冷剂为氨，其特征在于所述吸收剂为硝酸锂、硫氰酸钠和硫氰酸锂组成的多元复合盐。本发明多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂克服了吸收剂只能采用单一盐份的偏见，创造性地采用多元复合盐作为吸收剂。这种多元复合盐同时具有了较好的吸收(NH3)和解吸(NH3)特性。本发明还同时公开了这种多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统，以及应用该系统的制冷工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂，本发明还涉及一种多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统。它以热水、热油或蒸汽为动力，驱动本吸收制冷系统进行-20～10℃的制冷。

背景技术

为节省宝贵的电能能源，以热能为能源的吸附制冷与吸收制冷受到普遍重视。而吸附制冷由于热效率较低等多种原因，至今尚未被推广普及。吸收制冷已取得了迅猛发展，在节省电力上显示了巨大的优越性。

现有的热能吸收制冷系统，包括溴化锂—水溶液吸收制冷，氨氢水溶液吸收制冷。其中溴化锂—水溶液吸收制冷系统技术上比较成熟，拥有巨大的市场，在大型空调制冷中发挥了重要作用，是大型空调制冷的主要角色之一。但溴化锂—水溶液吸收制冷只能进行5℃以上的空调制冷，不能实现深冷，也不能小型化。其中的氨氢水溶液吸收制冷虽历史久远，但必须增加水精馏装置，以消除水蒸汽在氨制冷循环中的不良作用，从而使制冷系统复杂化。另外，新出现的硫氰酸钠—氨溶液热能吸收制冷系统中，这种单一盐(硫氰酸钠)的吸收(NH₃)和解吸(NH₃)特性固定，不能兼顾吸收(NH₃)和解吸(NH₃)。因此存在溶液容易结晶阻塞的的问题，从而限制了发生温度与制冷深度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有单一盐的吸收(NH₃)和解吸(NH₃)特性固定的不足，而提供一种多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂。较好地兼顾了吸收(NH₃)和解吸(NH₃)的问题，从而大大提高了发生温度与制冷深度。

本发明的另一个目的在于提供一种采用这种多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂的吸收制冷系统。

本发明多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂是发明人经过大量的实验通过筛选获得的一种组份，它同时具有较好的吸收(NH₃)和解吸(NH₃)特性。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂，它包括吸收剂和制冷剂，所述制冷剂为氨，其特征在于所述吸收剂为硝酸锂、硫氰酸钠和硫氰酸锂组成的多元复合盐。

在上述技术方案中，所述多元复合盐：氨的重量百分比＝40-60∶60∶40。

在上述技术方案中，所述吸收剂的重量百分比含量为：硝酸锂5-40％、硫氰酸钠10-30％、硫氰酸锂50-80％。

在上述技术方案中，所述吸收剂的重量百分比含量为：硝酸锂30％、硫氰酸钠15％、硫氰酸锂55％。

本发明多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂克服了吸收剂只能采用单一盐份的偏见，创造性地采用多元复合盐作为吸收剂。这种多元复合盐同时具有了较好的吸收(NH₃)和解吸(NH₃)特性。具体地说这种多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂，使吸收时吸收温度升高，解吸时解吸温度降低时，其吸收特性更好，特别是夏季，冷却水温度较高的工况下，仍具有较好的吸收特性。

根据制冷工况的要求：可选用不同的多元复合盐与氨的重量百分配比，当要求制冷深度较深时(如温度为-10～20℃)，含氨浓度较低，要求制冷深度较浅时(0-10℃)，含氨浓度较高。

多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统，其特征在于它包括发生器1、气液分离器2、冷凝器3、储液罐4、蒸发器5、氨风机13、第一溶液泵11、第一冷却器7、吸收器6、第二溶液泵12、第二冷却器8、溶液热交换器9，所述发生器1、气液分离器2、冷凝器3、储液罐4、蒸发器5、氨风机13、吸收器6、第二溶液泵12、溶液热交换器9依次通过管道和阀门相连接，溶液热交换器9通过管道与发生器1相连接；第一溶液泵11的两端分别通过管道与第一冷却器7和吸收器6连接，第一冷却器7通过管道与吸收器6连接；第二冷却器8位于溶液热交换器9和吸收器6之间，并通过管道与溶液热交换器9和吸收器6相连接；所述吸收器6内有填料10；所述气液分离器2通过管道与溶液热交换器9相连接，所述蒸发器5上有制冷输出口。

本发明多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统，氨气风机的强制循环，既有利于蒸发器的蒸发功能，更有利于吸收器的吸收功能，还可以甩掉庞大而复杂的多路氨连接管。

本发明多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统制冷工艺，其特征在于它包括氨解吸循环和氨吸收循环两个部分，两种循环之间由氨气的解吸与吸收互相变通，所述工艺采用多元复合盐/氨溶液吸收制冷制，所述多元复合盐包括硝酸锂、硫氰酸钠和硫氰酸锂，

具体包括如下步骤：

1、发生器1中的多元复合盐/浓氨溶液在热能作用下挥发出大量氨气，氨气汇同部分稀氨溶液一起进入气液分离器2，一部分氨气从分离器上部输出至冷凝器3，另一部分稀氨溶液从分离器2下部输往溶液热交换器9；

2、当发生器1与气液分压器2中的氨气压力达到冷凝器3的冷凝压力时，进入冷凝3的氨气冷凝为液态氨并进入储液罐4中储存，液态氨进入蒸发器5并蒸发为气态氨，蒸发过程中产生制冷量，并通过管道将制冷输出；

3、气态氨在氨气风机13推动下进入吸收器6被吸收，完成了氨制冷循环；

4、在蒸发器5与吸收器6中有惰性气体，并使蒸发器、吸收器的总压力与制冷系统压力平衡，从气液分离器2底部输出的稀氨溶液经溶液热交换器9进入第二冷却器8，冷却后进入吸收器6中；

5、在吸收器6中，底部混合溶液由第一溶液泵11驱动进入第一冷却器7进行冷却循环，冷却循环过程中冷却掉吸收过程中产生的大量吸收热，溶液吸收氨气后成为浓氨溶液；

6、在吸收器6中，底部的另一部分混合溶液由第二溶液泵12运往溶液热交换器9，在溶液热交换器9中，来自吸收器6的低温浓氨溶液被加热，来自发生器1的高温稀氨溶液被冷却，加热后的浓氨溶液被输往发生器1，在发生器1中，在热能作用下，浓氨溶液发生出氨气体；至此完成溶液循环过程。

7、根据权利要求6所述的多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统制冷工艺，其特征在于所述吸收器6内有用于增加溶液对氨气的吸收能力填料10，所述蒸发器5内有用于增大氨液蒸发能力的填料。

与现有的各项热能吸收制冷技术相比，本发明工艺具有以下特点：

①由于制冷系统处于等压条件下，溶液泵所消耗的泵功较少，氨风机所消耗的电能也很少；由于采用了溶液泵驱动溶液循环，而溶液循环又保证了氨的循环，从而产生了较好的制冷效果。②由于采用了氨风机将蒸发器5中的氨气输往吸收器6，使蒸发器5与吸收器6之间氨气的输送畅通无阻，充分保证了吸收器6所用的氨气量，反之，促进了蒸发器5有足够的蒸发量；③由于采用了多元复合吸收剂，解决了溶液容易结晶阻塞的问题，使发生器的温度范围可以进一步提高，制冷深度可以进一步加深；④由于采用惰性气体氩气充填蒸发器与吸收器，使整个制冷系统的压力处于平衡状态，并且氩气能保证制冷系统的操作与运行的安全性，根除了使用氢气的易燃易爆隐患。

附图说明

图1为本明多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

实施例1(多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂)

多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂，它包括吸收剂和制冷剂，所述制冷剂为氨，吸收剂为硝酸锂、硫氰酸钠和硫氰酸锂组成的多元复合盐。多元复合盐∶氨的重量百分比＝40％∶60％(以多元复合盐重量与氨重量百分比之和为100％计)。

其中吸收剂的重量百分比含量为：硝酸锂5％、硫氰酸钠15％、硫氰酸锂80％(以三种多元复合盐重量百分比之和为100％计)。

需要说明的是：本发明多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂中还可增加用于防腐和防结晶功能的添加剂(其重量一般占多元复合盐和氨重量的2％左右)，这在现有吸收制冷技术中为常用技术。

实施例2(多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂)

多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂，它包括吸收剂和制冷剂，所述制冷剂为氨，吸收剂为硝酸锂、硫氰酸钠和硫氰酸锂组成的多元复合盐。

多元复合盐∶氨的重量百分比＝60％∶40％(以多元复合盐重量与氨重量百分比之和为100％计)。

多元复合盐吸收剂的重量百分比含量为：硝酸锂20％、硫氰酸钠30％、硫氰酸锂50％(以三种多元复合盐重量百分比之和为100％计)。

实施例3(多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂)

多元复合盐/氨溶液吸收制冷剂，它包括吸收剂和制冷剂，所述制冷剂为氨，吸收剂为硝酸锂、硫氰酸钠和硫氰酸锂组成的多元复合盐。

多元复合盐∶氨的重量百分比＝50％∶50％(以多元复合盐重量与氨重量百分比之和为100％计)。

多元复合盐吸收剂的重量百分比含量为：硝酸锂40％、硫氰酸钠10％、硫氰酸锂50％(以三种多元复合盐重量百分比之和为100％计)。

本发明多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统的工作过程如下：

多元复合盐/氨溶液吸收制冷系统，它包括发生器1、气液分离器2、冷凝器3、储液罐4、蒸发器5、氨风机13、第一溶液泵11、第一冷却器7、吸收器6、第二溶液泵12、第二冷却器8、溶液热交换器9，所述发生器1、气液分离器2、冷凝器3、储液罐4、蒸发器5、氨风机13、吸收器6、第二溶液泵12、溶液热交换器9依次通过管道和阀门相连接，溶液热交换器9通过管道与发生器1相连接；第一溶液泵11的两端分别通过管道与第一冷却器7和吸收器6连接，第一冷却器7通过管道与吸收器6连接；第二冷却器8位于溶液热交换器9和吸收器6之间，并通过管道与溶液热交换器9和吸收器6相连接；所述吸收器6内有填料10；所述气液分离器2通过管道与溶液热交换器9相连接，所述蒸发器5上有制冷输出口。

发生器1中的多元复合盐/浓氨溶液在热能(由热水、蒸汽或热油携带)作用下挥发出大量氨气，氨气汇同部分稀氨溶液一起进入气液分离器2。在气液分离器2中，由于气液分离器2的分离作用，氨气从气液分离器2上部输出至冷凝器3，稀氨溶液从气液分离器2下部输往溶液热交换器9。当发生器1与气液分压器2中的氨气压力达到冷凝器3的冷凝压力时(一般为1-1.5Mpa)，进入冷凝器3的氨气冷凝为液态氨并进入储液罐4中储存。液态氨进入蒸发器5并蒸发为气态氨，在蒸发过程中产生制冷量。气态氨在氨风机13推动下进入吸收器6被吸收。至此，从发生—冷凝—节流—蒸发到吸收，完成了氨制冷循环。

在蒸发器5与吸收器6中充以惰性气体(如氩气等，也可为其它惰性气体)，使蒸发器5、吸收器6的总压力与制冷系统压力平衡，惰性气体只起压力平衡作用，不参与溶液的蒸发与吸收过程。

从气液分离器2底部输出的稀氨溶液经溶液热交换器9进入第二冷却器8，冷却后进入吸收器6中。在吸收器6中，底部混合溶液由第一溶液泵11驱动进入第一冷却器7进行冷却循环，冷却循环过程中冷却掉吸收过程中产生的大量吸收热，溶液吸收氨气后成为浓氨溶液。在吸收器6中，底部的另一部分混合溶液由第二溶液泵12运往溶液热交换器9。在溶液热交换器9中，来自吸收器6的低温浓氨溶液被加热，来自发生器1的高温稀氨溶液被冷却。加热后的浓氨溶液被输往发生器1，在发生器1中，在热能作用下，浓氨溶液发生出氨气体。至此，溶液由浓氨溶液—稀氨溶液—浓氨溶液，完成溶液循环过程。

溶液循环过程是在等压(一般为1-1.5Mpa)条件下进行的，由溶液泵和溶液自身落差为驱动力，消耗泵功很少。氨气由气相变液相，再由液相变气相的氨相变制冷循环与溶液含氨量的稀释变浓稠，再由浓稠变稀释的浓度变化循环，两种循环之间由氨气的解吸与吸收互相变通，两种循环互相依托，完成了吸收制冷循环过程。吸收器6内所用填料10(一般为不锈钢网，通过增大对氨气的接触面积，达到提高对氨气的吸收能力的目的)是为增加溶液对氨气的吸收能力。蒸发器5内所用填料是为了增大氨液蒸发能力。

本发明热能吸收制冷系统以蒸汽热能为驱动力，以吸收制冷原理进行制冷，能实现制冷量Q＝5000W，氨蒸发温度t。＝-10℃的热能吸收制冷，其原理简单，热效率较高，结构简单，成本低廉。该制冷系统可以用于工农业生产，例如食品工业、化工工业、石油工业等领域。

需要说明的是对于本专业普通的技术人员来说，在不改变本发明原理的情况下，还可以对本发明做出适当的改变和变形，这同样属于本发明的保护范围。