JPH026989B2 - - Google Patents
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- JPH026989B2 JPH026989B2 JP56194357A JP19435781A JPH026989B2 JP H026989 B2 JPH026989 B2 JP H026989B2 JP 56194357 A JP56194357 A JP 56194357A JP 19435781 A JP19435781 A JP 19435781A JP H026989 B2 JPH026989 B2 JP H026989B2
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- solution
- phase
- solvent
- light liquid
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
- F25B25/02—Compression-sorption machines, plants, or systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Steroid Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、相互部分的混合を含むサイクルを使
用する冷気の生成方法に関する。
用する冷気の生成方法に関する。
従来、冷気を生成するために冷却流体の気化を
利用する1段階式の方法においては、気相の冷却
流体は熱を外部流体、最も多くの場合水または空
気に与えつつ圧縮され凝縮され、ついで減圧され
気化工程へ送られる。このような方法では、比較
的低い例えば−40℃以下の冷却温度を得ようとす
る場合、実現される冷却力と消費される機械力と
の比として定義づけられる装置の効率は、要求さ
れる冷却温度が低くなると急速に下がる。この効
率を改善するために、直列に配置された2段階の
カスケードを実行することが可能であり、これに
より約−100℃の温度まで下げることができる。
利用する1段階式の方法においては、気相の冷却
流体は熱を外部流体、最も多くの場合水または空
気に与えつつ圧縮され凝縮され、ついで減圧され
気化工程へ送られる。このような方法では、比較
的低い例えば−40℃以下の冷却温度を得ようとす
る場合、実現される冷却力と消費される機械力と
の比として定義づけられる装置の効率は、要求さ
れる冷却温度が低くなると急速に下がる。この効
率を改善するために、直列に配置された2段階の
カスケードを実行することが可能であり、これに
より約−100℃の温度まで下げることができる。
装置を2倍にするのを避けるために、従来、た
とえば第1図に示すような方法が実施されている
(フランス特許第2314456号参照)。
とえば第1図に示すような方法が実施されている
(フランス特許第2314456号参照)。
同図おいて、冷却流体は外部流体を冷却しつつ
交換器E2内で気化される。それは直接にあるい
は交換器E1を通つて(あとの場合の装置を第1
図に示した)圧縮機K1に再循環される。圧縮さ
れた気相VFCは溶媒相Sと混合される。気相
VFCと溶媒相Sの混合物は交換器E2を通過す
る。この交換器内で気相は溶媒の存在下で凝縮さ
れる。このようにして得られた液相は交換器E1
内で冷却される。正しく選定された溶媒−溶質の
組合わせを用いて、2つの液相の形成に導かれる
相互部分的混合が生じる。このうちひとつの相は
溶媒に富む相であり、もうひとつは冷却流体に富
む相であり、これらは傾瀉槽B1に集められる。
その溶媒相はポンプP1に同伴され交換器E1を
通つて再循環される。その冷却流体に富む液相は
減圧弁V1を通つて減圧され、交換器E2へ送ら
れる。
交換器E2内で気化される。それは直接にあるい
は交換器E1を通つて(あとの場合の装置を第1
図に示した)圧縮機K1に再循環される。圧縮さ
れた気相VFCは溶媒相Sと混合される。気相
VFCと溶媒相Sの混合物は交換器E2を通過す
る。この交換器内で気相は溶媒の存在下で凝縮さ
れる。このようにして得られた液相は交換器E1
内で冷却される。正しく選定された溶媒−溶質の
組合わせを用いて、2つの液相の形成に導かれる
相互部分的混合が生じる。このうちひとつの相は
溶媒に富む相であり、もうひとつは冷却流体に富
む相であり、これらは傾瀉槽B1に集められる。
その溶媒相はポンプP1に同伴され交換器E1を
通つて再循環される。その冷却流体に富む液相は
減圧弁V1を通つて減圧され、交換器E2へ送ら
れる。
この従来の方法の機能を分析すると、交換器E
1から出て槽B1に集められる冷却流体と溶媒と
の混合物の温度Tdが重要なパラメーターである
と認められる。特にこの温度Tdが低くなればな
るほど、槽B1から再循環される溶媒相の冷却流
体濃度が低くなる。その結果この温度Tdが低く
なれば溶媒の再循環率及び同様に溶解圧をも減じ
る可能性が生じる。従来の方法では、凝縮器C1
から出る溶媒と溶質の混合物の冷却は、槽B1か
ら出る溶媒相及び交換器E2から出る気相との交
換によつて確かなものにされる。これらの条件下
において、温度Tdの調整の可能性はない。他方、
気相の冷却流体の熱容量は液相の冷却流体の熱容
量よりも明らかに低い。この温度Tdを交換器E
2内で達した温度に近い値まで下げることはでき
ない。
1から出て槽B1に集められる冷却流体と溶媒と
の混合物の温度Tdが重要なパラメーターである
と認められる。特にこの温度Tdが低くなればな
るほど、槽B1から再循環される溶媒相の冷却流
体濃度が低くなる。その結果この温度Tdが低く
なれば溶媒の再循環率及び同様に溶解圧をも減じ
る可能性が生じる。従来の方法では、凝縮器C1
から出る溶媒と溶質の混合物の冷却は、槽B1か
ら出る溶媒相及び交換器E2から出る気相との交
換によつて確かなものにされる。これらの条件下
において、温度Tdの調整の可能性はない。他方、
気相の冷却流体の熱容量は液相の冷却流体の熱容
量よりも明らかに低い。この温度Tdを交換器E
2内で達した温度に近い値まで下げることはでき
ない。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、冷
却流体と溶媒との混合物の温度Tdを非常に低く
することができて、冷気の生成をきわめて有利に
行ない得る方法を提供することを目的としてい
る。
却流体と溶媒との混合物の温度Tdを非常に低く
することができて、冷気の生成をきわめて有利に
行ない得る方法を提供することを目的としてい
る。
本発明による相互部分的混合を含むサイクルを
使用する冷気の生成方法は、 (a) 圧縮帯域において冷却流体の気相を圧縮して
圧縮気相を得るようにし、その圧縮気相を少な
くとも1部分液体溶媒相に溶解して1つの溶液
を得、その圧縮熱とその溶解熱の少なくとも1
部分を外部の受熱流体に伝達し、 (b) 工程(a)から来る溶液を工程(d)で示すように冷
却して、その溶液を異なる2つの液相に分離
し、 (c) 軽質液相を重質液相から分離し、 (d) 工程(c)の重質液相を、工程(b)の冷却すべき溶
液と熱交換の関係に置いて、次に前記重質液相
を溶媒相として工程(a)へ送つて、圧縮気相の新
たな部分を溶解し、 (e) 工程(c)の軽質液相を減圧し、それを気化して
冷気を生成し、 (f) 工程(e)の気化した軽質相を冷却流体の気相と
して圧縮帯域に再び送る方法において、 上記工程(e)において軽質液相を少なくとも2つ
の部分に分け、工程(a)から来る溶液と熱交換接触
させて軽質液相の第1部分を気化して前記溶液の
温度を下げ、かくして工程(b)における2つの液相
の分離を有利にし、前記軽質液相の第2部分を、
工程(a)から来る溶液とは別の冷却すべき外部媒質
と熱交換接触させて気化することを特徴とする。
使用する冷気の生成方法は、 (a) 圧縮帯域において冷却流体の気相を圧縮して
圧縮気相を得るようにし、その圧縮気相を少な
くとも1部分液体溶媒相に溶解して1つの溶液
を得、その圧縮熱とその溶解熱の少なくとも1
部分を外部の受熱流体に伝達し、 (b) 工程(a)から来る溶液を工程(d)で示すように冷
却して、その溶液を異なる2つの液相に分離
し、 (c) 軽質液相を重質液相から分離し、 (d) 工程(c)の重質液相を、工程(b)の冷却すべき溶
液と熱交換の関係に置いて、次に前記重質液相
を溶媒相として工程(a)へ送つて、圧縮気相の新
たな部分を溶解し、 (e) 工程(c)の軽質液相を減圧し、それを気化して
冷気を生成し、 (f) 工程(e)の気化した軽質相を冷却流体の気相と
して圧縮帯域に再び送る方法において、 上記工程(e)において軽質液相を少なくとも2つ
の部分に分け、工程(a)から来る溶液と熱交換接触
させて軽質液相の第1部分を気化して前記溶液の
温度を下げ、かくして工程(b)における2つの液相
の分離を有利にし、前記軽質液相の第2部分を、
工程(a)から来る溶液とは別の冷却すべき外部媒質
と熱交換接触させて気化することを特徴とする。
本明細書において、以下、軽質液相の第1部分
を部分F1と記し、第2部分を部分F2と記すこ
ととする。
を部分F1と記し、第2部分を部分F2と記すこ
ととする。
また本発明の方法は、軽質液相の部分F1の気
化が工程(d)の熱交換と同時に行なわれることを特
徴としている。
化が工程(d)の熱交換と同時に行なわれることを特
徴としている。
さらに本発明の方法は、軽質液相の部分F1の
気化が、工程(a)から来る溶液と接触させて、この
溶液が工程(b)の冷却を受けてから行なわれること
を特徴としている。
気化が、工程(a)から来る溶液と接触させて、この
溶液が工程(b)の冷却を受けてから行なわれること
を特徴としている。
つぎに、本発明の方法を図面に基づいて説明す
る。
る。
本発明の方法を図式化した第2図において、本
発明の方法は、槽B1から出る冷却流体を2つの
部分に分離することから成る。第1部分F1は減
圧弁V2を通過しついで溶媒と冷却流体との混合
物と熱交換接触させられ、その温度を要求される
水準まで下げる。特にこの温度Tdを下げるため
に、減圧弁を通過する冷却流体の部分F1を増や
すことになる。残りの部分F2は減圧弁V3を通
つて減圧され、交換器E2を通つて気化され、交
換器E2に入る外部流体を冷却する。
発明の方法は、槽B1から出る冷却流体を2つの
部分に分離することから成る。第1部分F1は減
圧弁V2を通過しついで溶媒と冷却流体との混合
物と熱交換接触させられ、その温度を要求される
水準まで下げる。特にこの温度Tdを下げるため
に、減圧弁を通過する冷却流体の部分F1を増や
すことになる。残りの部分F2は減圧弁V3を通
つて減圧され、交換器E2を通つて気化され、交
換器E2に入る外部流体を冷却する。
このような方法は温度Tdが、交換器E2内で
冷却流体を気化する平均温度Tfに近い時に特に
有利である。そのかわりにもしこの温度が凝縮器
から出る混合物の温度Tcと温度Tfとの中間であ
るならば、第2図に図式化した方法は部分F1を
不必要に低い圧まで減圧することになる。この場
合第3図に表わした図式に従つて操作することが
可能である。
冷却流体を気化する平均温度Tfに近い時に特に
有利である。そのかわりにもしこの温度が凝縮器
から出る混合物の温度Tcと温度Tfとの中間であ
るならば、第2図に図式化した方法は部分F1を
不必要に低い圧まで減圧することになる。この場
合第3図に表わした図式に従つて操作することが
可能である。
同図において、部分F1はサイクルの低圧と高
圧の中間の圧に減圧される。この場合、圧縮のエ
ネルギー消費を減じるために、もし冷却流体の圧
縮が複数の段階で行なわれるならば、部分F1の
気化により得られた気相を圧縮工程の中間の1点
に導入するのが有利である。
圧の中間の圧に減圧される。この場合、圧縮のエ
ネルギー消費を減じるために、もし冷却流体の圧
縮が複数の段階で行なわれるならば、部分F1の
気化により得られた気相を圧縮工程の中間の1点
に導入するのが有利である。
部分F1の気化をもたらす溶媒と冷却流体との
混合物の補助冷却をなすために、種々の配置が可
能である。この冷却は、再循環された溶媒相との
熱交換を確実に行なう交換器と同じ交換器内で確
実に行なわれることができる(第2図と第3図)。
このため複数の通過が行なわれる交換器が必要で
ある。そのような交換器は冷気産業において自由
に使用しうる。例えばハンダ付のアルミニウム板
式の交換器のような板式の交換器またはコイル巻
きの交換器などであつてもよい。
混合物の補助冷却をなすために、種々の配置が可
能である。この冷却は、再循環された溶媒相との
熱交換を確実に行なう交換器と同じ交換器内で確
実に行なわれることができる(第2図と第3図)。
このため複数の通過が行なわれる交換器が必要で
ある。そのような交換器は冷気産業において自由
に使用しうる。例えばハンダ付のアルミニウム板
式の交換器のような板式の交換器またはコイル巻
きの交換器などであつてもよい。
第4図は、本発明のいま1つの具体例を示すも
ので、連続する2工程で、交換器C1から出る溶
媒と冷却流体の混合物の冷却を確実に行なうこと
が可能である。
ので、連続する2工程で、交換器C1から出る溶
媒と冷却流体の混合物の冷却を確実に行なうこと
が可能である。
同図において、交換器C1から出る溶媒と冷却
流体の混合物は、再循環された溶媒相との熱交換
によつて交換器E4において、ついで、気化され
る部分F1との熱交換によつて交換器E5におい
て連続して冷却される。この具体例では液体部分
F1及びF2の気化に由来する気体部分を混合し
て得られる気相は圧縮機K1へ直接送られる。こ
のような交換器E4及びE5として従来のチユー
ブ式及びカレンダ式交換器を使用することが可能
である。
流体の混合物は、再循環された溶媒相との熱交換
によつて交換器E4において、ついで、気化され
る部分F1との熱交換によつて交換器E5におい
て連続して冷却される。この具体例では液体部分
F1及びF2の気化に由来する気体部分を混合し
て得られる気相は圧縮機K1へ直接送られる。こ
のような交換器E4及びE5として従来のチユー
ブ式及びカレンダ式交換器を使用することが可能
である。
変法として、交換器E2から出る部分F2と凝
縮器C1から出る溶液との間の熱交換から成るも
のがある。例えばその場合三重の交換器である交
換器E4においてこれを行なうようにしてもよ
い。
縮器C1から出る溶液との間の熱交換から成るも
のがある。例えばその場合三重の交換器である交
換器E4においてこれを行なうようにしてもよ
い。
本発明は、外部流体への溶解熱の伝達を用いる
溶解工程と、温度の低下によつて液体−液体の相
互部分的混合工程を実行しうる、冷却流体と溶媒
とのあらゆる混合物に適用される。
溶解工程と、温度の低下によつて液体−液体の相
互部分的混合工程を実行しうる、冷却流体と溶媒
とのあらゆる混合物に適用される。
溶解工程は有利には室温に近い温度で実行され
てもよい。この温度は水または空気との熱交換に
よつて得られる。この温度は例えば20〜50℃の間
であつてもよい。しかしながら非常に低沸点の冷
却流体を用いて非常に低い冷却温度を実現するた
めに、補助の冷却装置を用いてより低温でこの溶
解を実行することも可能である。
てもよい。この温度は水または空気との熱交換に
よつて得られる。この温度は例えば20〜50℃の間
であつてもよい。しかしながら非常に低沸点の冷
却流体を用いて非常に低い冷却温度を実現するた
めに、補助の冷却装置を用いてより低温でこの溶
解を実行することも可能である。
冷却流体は次の流体の中から選んでもよいが、
このリストは本発明の範囲を何ら制限するもので
はない。
このリストは本発明の範囲を何ら制限するもので
はない。
(i) 好ましくは1分子につき1〜3個の炭素原子
を有する炭素水組、例えばメタン、エタン及び
プロパン。
を有する炭素水組、例えばメタン、エタン及び
プロパン。
(ii) ハロゲン化炭化水素、または1分子につき好
ましくは1または2個の炭素原子を有するフレ
オン型のフロオロカーボン流体。
ましくは1または2個の炭素原子を有するフレ
オン型のフロオロカーボン流体。
例えば次の流体を使用することができる。
R−22:クロロジフルオロメタン
R−23:トリフルオロメタン
R−13:クロロトリフルオロメタン
R−115:クロロペンタフルオロエタン
R−13B1:トリフルオロブロモメタン
R−14:テトラフルオロメタン
(iii) 冷却方法において一般に使用される他のガ
ス、すなわち二酸化炭素、アンモニア。
ス、すなわち二酸化炭素、アンモニア。
所定の温度に達成するために使用される窒素、
ヘリウム、水素のような他の流体も同様に、より
低い温度水準において考えられる。
ヘリウム、水素のような他の流体も同様に、より
低い温度水準において考えられる。
溶媒は、好ましくは極性溶媒であり、例えばア
ルコール、ケトン、アルデヒド、エーテル、ニト
ロ誘導体、ニトリル、アミドまたはアミンを使用
する。このような溶媒の化学式は、例えばR−
OH、R−CO−R′、R−CHO、R−O−R′、R
−NO2、R−CN、R−CONH2、R−NH2、R
−NH−R′またはNRR′R″で表わされる。式中
R、R′及びR″は炭素数1〜3のアルキル基を示
す。
ルコール、ケトン、アルデヒド、エーテル、ニト
ロ誘導体、ニトリル、アミドまたはアミンを使用
する。このような溶媒の化学式は、例えばR−
OH、R−CO−R′、R−CHO、R−O−R′、R
−NO2、R−CN、R−CONH2、R−NH2、R
−NH−R′またはNRR′R″で表わされる。式中
R、R′及びR″は炭素数1〜3のアルキル基を示
す。
溶媒は、具体的には、例えばメタノール、エタ
ノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、
アセトアルデヒド、プロピオニトリル、ニトロプ
ロパン、エチレエーテル、テトラヒドロフラン、
ジメチルフオルムアミド、アンモニア、メチルア
ミンまたはトリメチルアミンを使用する。また溶
媒は、同様に化学式C8F16OのFC75及び化学式
C8F18のFC77のようなペルフルオロ生成物であつ
てもよい。
ノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、
アセトアルデヒド、プロピオニトリル、ニトロプ
ロパン、エチレエーテル、テトラヒドロフラン、
ジメチルフオルムアミド、アンモニア、メチルア
ミンまたはトリメチルアミンを使用する。また溶
媒は、同様に化学式C8F16OのFC75及び化学式
C8F18のFC77のようなペルフルオロ生成物であつ
てもよい。
冷却流体−溶媒の組合せは、例えば次のとおり
である。ここで、前者が冷却流体を示す。
である。ここで、前者が冷却流体を示す。
エタン+アセトン
エタン+プロピオニトリル
プロパン+プロピオニトリル
エチレン+FC75
エチレン+FC77
R−13+プロパノール
R−23+プロパノール
R−115+プロパノール
R−115+エタノール
場合によつては他の型の溶媒を用いてもよい。
例えば炭化水素またはハロゲン化炭素が溶媒とし
て使われてもよい。
例えば炭化水素またはハロゲン化炭素が溶媒とし
て使われてもよい。
このように例えば、R−13+トルエンの組合せ
を用いてもよい。
を用いてもよい。
また非常に低い温度を得るために例えば、窒素
+エタンの組合せを用いてもよい。
+エタンの組合せを用いてもよい。
溶媒は純粋にまたは混合して用いてもよい。特
に溶媒力が異なる2つの溶媒を混合して使用する
と、これらの溶媒の関係比率を変えながら冷却流
体濃度を調節することが可能である。
に溶媒力が異なる2つの溶媒を混合して使用する
と、これらの溶媒の関係比率を変えながら冷却流
体濃度を調節することが可能である。
例えば冷却流体としてエタンを用いて、アセト
ンとメタノールの混合物を使用することができ
る。メタノールの比率を増加して、温度(Td)
においてエタン濃度を減らすことができる。
ンとメタノールの混合物を使用することができ
る。メタノールの比率を増加して、温度(Td)
においてエタン濃度を減らすことができる。
溶媒はまた潤滑剤特にもしも使用される圧縮器
が潤滑された圧縮器であるならば、圧縮器で用い
られる潤滑剤であつてもよい。この潤滑剤は炭化
水素ベースにより成つていてもよい。この場合、
冷却流体は好ましくはハロゲン化炭化水素または
R−22、R−23、R−13、R−15、R−
13B1またはR−14のようなフレオン型のフ
ルオロカーボン流体による成る。この炭化水素ベ
ースはナフテン型またはパラフイン型のものであ
つてもよい。温度低下によつて液体−液体相互部
分的混合現象はより著しくなり、2つの液相の分
離はパラフイン系ベースの場合の方がナフテン系
ベースの場合よりもより促進されることが認めら
れた。2つの型の潤滑剤の混合によつて、凝縮器
C1の温度における冷却流体の十分な溶解と、温
度(Td)において十分に促進された相互部分的
混合による分離を得るように相互の溶解度を調節
することができる。また溶媒として合成潤滑剤を
使用することも可能である。種々の型のポリマー
も利用することができる。潤滑剤は例えばポリオ
レフイン型またはアルキルフエニル型のものであ
つてもよい。
が潤滑された圧縮器であるならば、圧縮器で用い
られる潤滑剤であつてもよい。この潤滑剤は炭化
水素ベースにより成つていてもよい。この場合、
冷却流体は好ましくはハロゲン化炭化水素または
R−22、R−23、R−13、R−15、R−
13B1またはR−14のようなフレオン型のフ
ルオロカーボン流体による成る。この炭化水素ベ
ースはナフテン型またはパラフイン型のものであ
つてもよい。温度低下によつて液体−液体相互部
分的混合現象はより著しくなり、2つの液相の分
離はパラフイン系ベースの場合の方がナフテン系
ベースの場合よりもより促進されることが認めら
れた。2つの型の潤滑剤の混合によつて、凝縮器
C1の温度における冷却流体の十分な溶解と、温
度(Td)において十分に促進された相互部分的
混合による分離を得るように相互の溶解度を調節
することができる。また溶媒として合成潤滑剤を
使用することも可能である。種々の型のポリマー
も利用することができる。潤滑剤は例えばポリオ
レフイン型またはアルキルフエニル型のものであ
つてもよい。
サイクルの低い圧は一般に1〜10気圧の間であ
る。
る。
サイクルの高い圧は一般に10〜70気圧の間であ
る。
る。
本発明の方法の工程を実施するために各種の設
備を使用することができる。
備を使用することができる。
圧縮機としては、例えばピストン式圧縮機、ね
じ式圧縮機、遠心分離圧縮機、1段または複数段
の軸型圧縮機を使用する。中間冷却は段階の間で
操作されてもよい。
じ式圧縮機、遠心分離圧縮機、1段または複数段
の軸型圧縮機を使用する。中間冷却は段階の間で
操作されてもよい。
交換器としては、例えばチユーブ式及びカレン
ダ、コイル巻きのまたは板式交換器を使用する。
生成物の気化または凝縮を容易にするために表面
を被覆してもよい。
ダ、コイル巻きのまたは板式交換器を使用する。
生成物の気化または凝縮を容易にするために表面
を被覆してもよい。
溶媒及び冷却流体が接触させられる時、溶解熱
は交換器C1を介して排出され、この接触は液相
と気相の混合を良好にする装置たとえばプロペラ
や外套等により補助される。
は交換器C1を介して排出され、この接触は液相
と気相の混合を良好にする装置たとえばプロペラ
や外套等により補助される。
減圧装置は自動的に調整される。このようにし
て減圧弁V3は交換器E2において課せられる冷
却温度を実現するように制御され、減圧弁V2は
交換器E1の出口において課せられる温度(Td)
を実現するように制御される。
て減圧弁V3は交換器E2において課せられる冷
却温度を実現するように制御され、減圧弁V2は
交換器E1の出口において課せられる温度(Td)
を実現するように制御される。
つぎに本発明の実施例を説明する。
実施例 1
この実施例は第2図に示した方法に従つて実施
した。交換器C1の出口の導管1において液体混
合物はエタンとアセトンから成つている。そのモ
ル部分組成は、エタン:0.6−アセトン:0.4であ
る。温度は35℃で圧力は4.25MPaである。流量は
10750Kg/時である。混合物は交換器E1を通り
そこから−70℃の温度で導管2を通つて出て行
く。温度の低下により、その混合物中に槽B1内
で分離される2つの液相の相互部分的混合が生じ
る。
した。交換器C1の出口の導管1において液体混
合物はエタンとアセトンから成つている。そのモ
ル部分組成は、エタン:0.6−アセトン:0.4であ
る。温度は35℃で圧力は4.25MPaである。流量は
10750Kg/時である。混合物は交換器E1を通り
そこから−70℃の温度で導管2を通つて出て行
く。温度の低下により、その混合物中に槽B1内
で分離される2つの液相の相互部分的混合が生じ
る。
軽質相は96モル%のエタンと4モル%のアセト
ンから成り、3250Kg/時の流量で導管3を通つて
槽B1から出て行く。この軽質相の1部は2340
Kg/時であり、これは導管4より弁V3を通つて
0.2MPaの圧力まで減圧され、このためにその温
度が−75℃まで下がり、導管5を通つて交換器E
2内に入る。交換器E2内でエタンは、導管16
を通つて交換器E2に入り導管17を通つてそこ
から再び出て行く外部流体に冷気を与えつつ、−
75℃の温度で気化される。生成される冷気の量は
273.2KWである。軽質相の他の部分は、すなわ
ち910Kg/時であるが、導管7を通つて弁V2に
送られ、そこで0.2MPaの圧まで減圧され、この
ためにその温度は−75℃まで下がる。この部分は
導管8を通つて出て行き、導管6を通つて交換器
E2から来る気体エタンと混合される。このよう
にして形成された気体−液体混合物は導管9を通
つて交換器E1に入り、この中で液体エタンと液
体アセトンは気化する。交換器E1から出ると、
導管10内でその混合物は完全に気体であり、30
℃の温度である。この混合物は圧縮器K1に吸込
まれ、この中で中間冷却を用いて2段階で
4.3MPaの圧まで圧縮される。高圧のガスは導管
11を通つて交換器C1に送られる。
ンから成り、3250Kg/時の流量で導管3を通つて
槽B1から出て行く。この軽質相の1部は2340
Kg/時であり、これは導管4より弁V3を通つて
0.2MPaの圧力まで減圧され、このためにその温
度が−75℃まで下がり、導管5を通つて交換器E
2内に入る。交換器E2内でエタンは、導管16
を通つて交換器E2に入り導管17を通つてそこ
から再び出て行く外部流体に冷気を与えつつ、−
75℃の温度で気化される。生成される冷気の量は
273.2KWである。軽質相の他の部分は、すなわ
ち910Kg/時であるが、導管7を通つて弁V2に
送られ、そこで0.2MPaの圧まで減圧され、この
ためにその温度は−75℃まで下がる。この部分は
導管8を通つて出て行き、導管6を通つて交換器
E2から来る気体エタンと混合される。このよう
にして形成された気体−液体混合物は導管9を通
つて交換器E1に入り、この中で液体エタンと液
体アセトンは気化する。交換器E1から出ると、
導管10内でその混合物は完全に気体であり、30
℃の温度である。この混合物は圧縮器K1に吸込
まれ、この中で中間冷却を用いて2段階で
4.3MPaの圧まで圧縮される。高圧のガスは導管
11を通つて交換器C1に送られる。
槽B1の重質部分は36モル%のエタンと64モル
%のアセトンから成る。この部分は導管12を通
つて排出され交換器E1に入り、そこから30℃の
温度で導管13を通つて出て行く。これはポンプ
P1に再び吸込まれ、導管14を通つて再び送ら
れ、圧縮機K1から出た高圧エタンと導管15内
において線状に混合される。交換器C1において
気体エタンのアセトンへの溶解が生じる。これは
熱発生を伴ない、この熱は外部流体によつて排出
される。
%のアセトンから成る。この部分は導管12を通
つて排出され交換器E1に入り、そこから30℃の
温度で導管13を通つて出て行く。これはポンプ
P1に再び吸込まれ、導管14を通つて再び送ら
れ、圧縮機K1から出た高圧エタンと導管15内
において線状に混合される。交換器C1において
気体エタンのアセトンへの溶解が生じる。これは
熱発生を伴ない、この熱は外部流体によつて排出
される。
実施例 2
この実施例は第3図に示した方法に従つて実施
した。交換器C1の出口の導管21において液体
混合物はエタンと、アセトンとメタノールとの等
モル混合物から成つている。そのモル部分組成
は、エタン=0.5、アセトン−メタノール等モル
混合物=0.5である。温度は30℃であり圧力は
4.15MPaである。流量は14630Kg/時である。そ
の混合物は交換器E1を通り、導管22を通つて
−40℃の温度でそこから出て行く。この温度の低
下により、その混合物中に槽B1内で分離される
2つの液相の相互部分的混合が生じる。
した。交換器C1の出口の導管21において液体
混合物はエタンと、アセトンとメタノールとの等
モル混合物から成つている。そのモル部分組成
は、エタン=0.5、アセトン−メタノール等モル
混合物=0.5である。温度は30℃であり圧力は
4.15MPaである。流量は14630Kg/時である。そ
の混合物は交換器E1を通り、導管22を通つて
−40℃の温度でそこから出て行く。この温度の低
下により、その混合物中に槽B1内で分離される
2つの液相の相互部分的混合が生じる。
軽質相は90重量%のエタンを含有する。この相
は槽B1から導管23を通つて3350Kg/時の流量
で出て行く。この軽質相の1部は、すなわち1976
Kg/時であるが、導管24を通つて過冷却交換器
E3に入る。この部分は導管25を通つて−62℃
の温度で交換器E3から出て弁V3を通つて
0.12MPaの圧力まで減圧され、導管26を通つて
交換器E2内に入る。この交換器内でエタンは、
導管38を通つて交換器E2に入り導管39を通
つてそこから再び出る外部流体に冷気を与えつつ
−85℃の温度で気化する。生成される冷気の量は
207.2KWである。その軽質相は導管27を通つ
て交換器E2から−85℃の温度で出て交換器E3
に入る。そこからこの相は導管28を通つて−45
℃の温度で再び出る。この同じ導管を通つてこの
相は交換器E1に入り、完全に気体となつてそこ
から25℃の温度で再び出る。この気体は導管31
を通つて第1圧縮機K1に吸込まれる。この第圧
縮機を出るとそのガスは0.707MPaの圧力であり、
中間冷却器C2を通過する。この冷却器はその気
体の温度を30℃に戻す。導管23から来る軽質相
の第2部分は1374Kg/時であるが、これは導管2
9より弁V2を通つて0.707MPaの圧力まで減圧
され、このためにその温度は−43℃まで下がる。
この第2部分はさらに導管30を通つて交換器E
1に入り、完全に気化し、25℃の温度で導管32
を通つてそこから再び出る。これは次に第1圧縮
機から出た部分と混合される。そして気体軽質相
の全体が第2圧縮機に吸込まれそこから4.25MPa
の圧力で再び出る。高圧ガスは導管33を通つて
交換器C1の方へ送られる。
は槽B1から導管23を通つて3350Kg/時の流量
で出て行く。この軽質相の1部は、すなわち1976
Kg/時であるが、導管24を通つて過冷却交換器
E3に入る。この部分は導管25を通つて−62℃
の温度で交換器E3から出て弁V3を通つて
0.12MPaの圧力まで減圧され、導管26を通つて
交換器E2内に入る。この交換器内でエタンは、
導管38を通つて交換器E2に入り導管39を通
つてそこから再び出る外部流体に冷気を与えつつ
−85℃の温度で気化する。生成される冷気の量は
207.2KWである。その軽質相は導管27を通つ
て交換器E2から−85℃の温度で出て交換器E3
に入る。そこからこの相は導管28を通つて−45
℃の温度で再び出る。この同じ導管を通つてこの
相は交換器E1に入り、完全に気体となつてそこ
から25℃の温度で再び出る。この気体は導管31
を通つて第1圧縮機K1に吸込まれる。この第圧
縮機を出るとそのガスは0.707MPaの圧力であり、
中間冷却器C2を通過する。この冷却器はその気
体の温度を30℃に戻す。導管23から来る軽質相
の第2部分は1374Kg/時であるが、これは導管2
9より弁V2を通つて0.707MPaの圧力まで減圧
され、このためにその温度は−43℃まで下がる。
この第2部分はさらに導管30を通つて交換器E
1に入り、完全に気化し、25℃の温度で導管32
を通つてそこから再び出る。これは次に第1圧縮
機から出た部分と混合される。そして気体軽質相
の全体が第2圧縮機に吸込まれそこから4.25MPa
の圧力で再び出る。高圧ガスは導管33を通つて
交換器C1の方へ送られる。
槽B1の重質部分は25.3重量%のエタンを含有
する。これは導管34を通つて排出され、交換器
E1を通過する。これは導管35を通つて25℃の
温度でそこから再び出る。これはポンプP1に再
び吸込まれ導管36を通つて再び送られ、導管3
7において圧縮機から出た高圧エタンと線状に混
合される。交換器C1において気体エタンの溶媒
中への溶解が生じ、これは熱発生を伴なうが、そ
の熱は外部流体によつて排出される。
する。これは導管34を通つて排出され、交換器
E1を通過する。これは導管35を通つて25℃の
温度でそこから再び出る。これはポンプP1に再
び吸込まれ導管36を通つて再び送られ、導管3
7において圧縮機から出た高圧エタンと線状に混
合される。交換器C1において気体エタンの溶媒
中への溶解が生じ、これは熱発生を伴なうが、そ
の熱は外部流体によつて排出される。
実施例 3
実施例1と同じ液体混合物を用いて第4図に示
す方法に従つて操作を行なう。この気体混合物
(導管41)は32℃の温度で交換器E4に入りつ
いで交換器E5に入る。それは液体の状態で導管
42を通り、槽B1内で−70℃の温度で傾瀉る。
その軽質相の1部分は弁V2で減圧され、
0.2MPaの圧力で導管43へ送られる。もうひと
つの部分は弁V3で減圧され、75℃で0.2MPaの
圧力で導管44を通つて交換器E2へ達する。こ
れは導管46と47を流通する流体へ冷気を与え
る。これは導管45を通つて排出され、導管43
の軽質相と混合後圧縮機K1へ達する。生じた気
体混合物は4.2MPaで再び圧縮され、導管48を
通つて交換器C1へ送られる。槽B1の重質液相
は導管49、交換器E4及び導管50を通り、こ
こでその圧力はポンプP1によつて4.2MPaまで
再上昇させられる。次にこれは導管48の軽質相
と混合される。
す方法に従つて操作を行なう。この気体混合物
(導管41)は32℃の温度で交換器E4に入りつ
いで交換器E5に入る。それは液体の状態で導管
42を通り、槽B1内で−70℃の温度で傾瀉る。
その軽質相の1部分は弁V2で減圧され、
0.2MPaの圧力で導管43へ送られる。もうひと
つの部分は弁V3で減圧され、75℃で0.2MPaの
圧力で導管44を通つて交換器E2へ達する。こ
れは導管46と47を流通する流体へ冷気を与え
る。これは導管45を通つて排出され、導管43
の軽質相と混合後圧縮機K1へ達する。生じた気
体混合物は4.2MPaで再び圧縮され、導管48を
通つて交換器C1へ送られる。槽B1の重質液相
は導管49、交換器E4及び導管50を通り、こ
こでその圧力はポンプP1によつて4.2MPaまで
再上昇させられる。次にこれは導管48の軽質相
と混合される。
なお、上記実施例2ではアセトンとメタノール
等のモル混合物を使用したが、20〜80モル%のア
セトンと80〜20モル%メタノールの混合物を用い
ても同様に成功しうることが認められた。
等のモル混合物を使用したが、20〜80モル%のア
セトンと80〜20モル%メタノールの混合物を用い
ても同様に成功しうることが認められた。
第1図は従来法のフロー・シート、第2図〜第
4図は本発明の方法の具体例を示すフロー・シー
トである。
4図は本発明の方法の具体例を示すフロー・シー
トである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (a) 圧縮帯域において冷却流体の気相を圧縮
して圧縮気相を得るようにし、その圧縮気相を
少なくとも1部分液体溶媒相に溶解して1つの
溶液を得、その圧縮熱とその溶解熱の少なくと
も1部分を外部の受熱流体に伝達し、 (b) 工程(a)から来る溶液を工程(d)で示すように冷
却して、その溶液を異なる2つの液相に分離
し、 (c) 軽質液相を重質液相から分離し、 (d) 工程(c)の重質液相を、工程(b)の冷却すべき溶
液と熱交換の関係に置いて、次に前記重質液相
を溶媒相として工程(a)へ送つて、圧縮気相の新
たな部分を溶解し、 (e) 工程(c)の軽質液相を減圧し、それを気化して
冷気を生成し、 (f) 工程(e)の気化した軽質相を冷却流体の気相と
して圧縮帯域に再び送る方法において、 上記工程(e)において軽質液相を少なくとも2
つの部分に分け、工程(a)から来る溶液と熱交換
接触させて軽質液相の第1部分を気化して前記
溶液の温度を下げ、かくして工程(b)における2
つの液相の分離を有利にし、前記軽質液相の第
2部分を、工程(a)から来る溶液とは別の冷却す
べき外部媒質と熱交換接触させて気化すること
を特徴とする冷気の生成方法。 2 軽質液相の第1部分の気化が工程(d)熱交換と
同時に行なわれる、特許請求の範囲第1項記載の
方法。 3 軽質液相の第1部分の気化が、工程(a)から来
る溶液と接触させて、この溶液が工程(b)の冷却を
受けてから行なわれる、特許請求の範囲第1項記
載の方法。 4 工程(e)において、工程(a)から来る溶液と接触
して気化されなければならない軽質液相の第1部
分が、冷却すべき外部媒質と接触して気化されな
ければならない軽質液相の第2部分より弱い減圧
に付され、かつ第2部分が気化後に圧縮帯域の入
口へ送られ、第1部分の前記圧縮帯域の中間の1
点へ送られる、特許請求の範囲第1〜3項のいず
れか1項記載の方法。 5 軽質液相の第2部分が、減圧及び、冷却すべ
き外部媒質との接触気化の後で、この同じ第2部
分の減圧前の新たな部分と熱交換接触させられ
る、特許請求の範囲第1〜4項のいずれか1項記
載の方法。 6 軽質液相の第2部分が、減圧及び、冷却すべ
き外部媒質との接触気化の後で、工程(a)から来る
冷却すべき溶液と、工程(c)のそれの分離前に熱交
換接触させられる、特許請求の範囲第1〜5項の
いずれか1項記載の方法。 7 冷却流体が、ひとつまたは複数の炭化水素、
ひとつまたは複数のハロゲン化炭化水素、二酸化
炭素、一酸化炭素、アンモニア、窒素、ヘリウ
ム、水素またはこれらの流体のうちのあるものの
混合物であり、溶媒がアルコール、ケトン、アル
デヒド、エーテル、エステル、ニトロ誘導体、ニ
トリル、アミド、アミン、炭化水素、フツ素と塩
素の少なくとも一方を含む炭化水素よりなる群か
ら選ばれた化合物またはこれらの化合物のうちい
ずれかの混合物である、特許請求の範囲第1〜6
項のいずれか1項に記載の方法。 8 冷却流体がひとつまたはそれ以上のハロゲン
化炭化水素であり、溶媒がプロパノールである、
特許請求の範囲第1〜7項のいずれか1項記載の
方法。 9 冷却流体がエタンであり溶媒が20〜80モル%
のアセトンと80〜20モル%のメタノールの混合物
である、特許請求の範囲第1〜7項のいずれか1
項記載の方法。 10 冷却流体がエタンであり溶媒がアセトンで
ある、特許請求の範囲第1〜7項のいずれか1項
記載の方法。 11 気化された軽質液相の第1部分と工程(a)か
ら来る溶液の間の熱交換が向流で行なわれる、特
許請求の範囲第1〜10項のいずれか1項記載の
方法。 12 潤滑された圧縮機を有する冷却機械におい
て使用される特許請求の範囲第1〜7項のいずれ
か1項記載の方法であつて、冷却流体がハロゲン
化炭化水素の中から選ばれ、溶媒が圧縮機を潤滑
するために使われるものと同じ液体から成る方
法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8025514A FR2495293A1 (fr) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | Perfectionnement au procede de production de froid mettant en oeuvre un cycle a demixtion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120076A JPS57120076A (en) | 1982-07-26 |
| JPH026989B2 true JPH026989B2 (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=9248553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56194357A Granted JPS57120076A (en) | 1980-12-01 | 1981-12-01 | Formation of chilled air using cycle containing mutually partial mixing |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4420946A (ja) |
| EP (1) | EP0053536B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57120076A (ja) |
| AT (1) | ATE20278T1 (ja) |
| DE (1) | DE3174781D1 (ja) |
| FR (1) | FR2495293A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3405631A1 (de) * | 1984-02-17 | 1985-08-22 | Hermann 8871 Rechbergreuthen Hahn | Rohr mit verbindungselement |
| DE3612907A1 (de) * | 1986-04-17 | 1987-11-12 | Thermo Consulting Heidelberg | Anlage zur rueckgewinnung von in der abluft der trockner von papiermaschinen enthaltener abwaerme |
| US4724679A (en) * | 1986-07-02 | 1988-02-16 | Reinhard Radermacher | Advanced vapor compression heat pump cycle utilizing non-azeotropic working fluid mixtures |
| US4918942A (en) * | 1989-10-11 | 1990-04-24 | General Electric Company | Refrigeration system with dual evaporators and suction line heating |
| US5582020A (en) * | 1994-11-23 | 1996-12-10 | Mainstream Engineering Corporation | Chemical/mechanical system and method using two-phase/two-component compression heat pump |
| US5873260A (en) * | 1997-04-02 | 1999-02-23 | Linhardt; Hans D. | Refrigeration apparatus and method |
| US6105388A (en) * | 1998-12-30 | 2000-08-22 | Praxair Technology, Inc. | Multiple circuit cryogenic liquefaction of industrial gas |
| US6267907B1 (en) | 1999-06-03 | 2001-07-31 | The Lubrizol Corporation | Lubricant composition comprising an aliphatic substituted naphthalene alone or in combination refrigeration systems |
| US6308531B1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-10-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hybrid cycle for the production of liquefied natural gas |
| US6125656A (en) * | 1999-11-03 | 2000-10-03 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic rectification method for producing nitrogen gas and liquid nitrogen |
| US6230519B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-05-15 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic air separation process for producing gaseous nitrogen and gaseous oxygen |
| DE102004037537A1 (de) * | 2004-08-03 | 2006-02-23 | Robert Bosch Gmbh | Einrichtung und Verfahren zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeitsströmung in einer Hydraulikleitung |
| US10948224B2 (en) | 2019-03-22 | 2021-03-16 | Innovator Energy, LLC | Refrigeration cycles with liquid-liquid phase transitions |
| US11796229B2 (en) | 2019-03-22 | 2023-10-24 | Solvcor Technologies. Llc | Systems and methods for high energy density heat transfer |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1686935A (en) * | 1924-05-31 | 1928-10-09 | York Ice Machinery Corp | Condenser |
| US2041725A (en) * | 1934-07-14 | 1936-05-26 | Walter J Podbielniak | Art of refrigeration |
| DE953378C (de) * | 1950-08-29 | 1956-11-29 | Margarete Altenkirch Geb Schae | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Waermepumpe |
| DE1125956B (de) * | 1961-05-25 | 1962-03-22 | Giovanni Novaro | Verfahren und Vorrichtung zur Kaelteerzeugung mit einer Absorptionskaeltemaschine und einem Verdichter fuer das Kaeltemittel zwischen Verdampfer und Absorber |
| US3477240A (en) * | 1968-03-25 | 1969-11-11 | Refrigeration System Ab | Refrigerating method and system for maintaining substantially constant temperature |
| FR2314456A1 (fr) * | 1975-06-09 | 1977-01-07 | Inst Francais Du Petrole | Procede de production de froid |
| DE2628007A1 (de) * | 1976-06-23 | 1978-01-05 | Heinrich Krieger | Verfahren und anlage zur erzeugung von kaelte mit wenigstens einem inkorporierten kaskadenkreislauf |
| US4171619A (en) * | 1978-03-16 | 1979-10-23 | Clark Silas W | Compressor assisted absorption refrigeration system |
-
1980
- 1980-12-01 FR FR8025514A patent/FR2495293A1/fr active Granted
-
1981
- 1981-11-18 AT AT81401815T patent/ATE20278T1/de not_active IP Right Cessation
- 1981-11-18 DE DE8181401815T patent/DE3174781D1/de not_active Expired
- 1981-11-18 EP EP81401815A patent/EP0053536B1/fr not_active Expired
- 1981-12-01 JP JP56194357A patent/JPS57120076A/ja active Granted
- 1981-12-01 US US06/326,320 patent/US4420946A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0053536A3 (en) | 1983-05-04 |
| ATE20278T1 (de) | 1986-06-15 |
| EP0053536A2 (fr) | 1982-06-09 |
| FR2495293B1 (ja) | 1984-07-13 |
| EP0053536B1 (fr) | 1986-06-04 |
| US4420946A (en) | 1983-12-20 |
| JPS57120076A (en) | 1982-07-26 |
| FR2495293A1 (fr) | 1982-06-04 |
| DE3174781D1 (en) | 1986-07-10 |
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