[发明专利]具有增强的制冷回收的用于过程流的低温冷却的系统和方法有效

专利信息
申请号: 201180055170.4 申请日: 2011-11-08
公开(公告)号: CN103201576A 公开(公告)日: 2013-07-10
发明(设计)人: A.T.程;D-C.谢;Z.孙 申请(专利权)人: 普莱克斯技术有限公司
主分类号: F25J3/00 分类号: F25J3/00
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 李建新;杨楷
地址: 美国康*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 具有 增强 制冷 回收 用于 过程 低温 冷却 系统 方法
【权利要求书】:

1.一种用于过程流的低温冷却的方法,包括以下步骤:

在节热器中预先制冷热过程气体的入流;

通过低温热交换器中的制冷剂将预先制冷的过程气体冷却到预定最终温度;

将处于所述预定最终温度的被冷却的过程气体分离成可凝缩产品和冷的消耗过程气体;

使所述冷的消耗过程气体循环到所述节热器,以预先制冷所述热过程气体的入流;

将循环到所述节热器的使用过的过程气体的一部分强制引导至辅助热交换器;以及

将消耗的制冷剂从所述低温热交换器引导至所述辅助热交换器,以重新冷却使用过的过程气体,

其中,所述冷的消耗过程气体的过剩的制冷容量被直接转移到流经所述节热器的流入热过程气体,而消耗的制冷剂的过剩的制冷容量被间接转移到流经所述节热器的流入热过程气体;并且

其中,所述低温热交换器中的预先制冷的过程气体冷却到预定温度所需的制冷剂的量被最小化。

2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述低温冷却被应用于多晶硅制造过程,并且其中,所述热的过程气体是氢气中的硅烷的气态流,所述制冷剂是液态和气态两种形式的氮,所述可凝缩产品是温度低于大约-173℃的液体硅烷,并且所述冷的消耗过程气体是温度低于大约-172℃的氢气。

3.一种低温冷却系统,包括:

流入的过程流;

制冷剂源;

用于使用所述制冷剂冷却所述过程流的低温热交换器;

设置在所述低温热交换器下游的分相器,所述分相器适于将被冷却的过程流分离成可凝缩产品和冷的消耗过程气体;

用于通过所述冷的消耗过程气体预先制冷所述流入的过程流的节热器,所述节热器设置在所述低温热交换器上游;

第一循环导管,所述第一循环导管将所述分相器的出口连接于所述节热器,以将所述冷的消耗过程气体从所述分相器引导至所述节热器,从而预先制冷所述流入的过程流;

第二热交换器,所述第二热交换器连接于所述低温热交换器并且适于使用来自所述低温热交换器的消耗的制冷剂来冷却循环到所述节热器的使用过的过程气体的流;

第二循环导管,所述第二循环导管通过所述第二热交换器将所述节热器的出口连接于所述第一循环导管或连接于所述节热器的入口,以预先制冷所述流入的过程流;

送风机,所述送风机与所述第二循环导管操作性关联地设置,用于强制驱动来自所述节热器的出口的使用过的过程气体经过所述第二热交换器到达所述第一循环导管或到达所述节热器的入口,

其中,来自所述第一热交换器的消耗的制冷剂的过剩的制冷容量被首先转移到流经所述第二热交换器的使用过的过程气体,并且随后被转移到流经所述节热器的所述流入的过程流;并且

其中,离开所述分相器的冷的消耗过程气体的过剩的制冷容量被转移到流经所述节热器的所述流入的过程流。

4.根据权利要求3所述的低温冷却系统,其中,所述低温冷却系统结合在多晶硅制造过程中,并且其中,所述过程气体是氢气中的硅烷的气态流,所述制冷剂是液态和气态两种形式的氮,来自所述分相器的所述可凝缩产品是液体硅烷,并且来自所述分相器的所述冷的消耗过程气体是氢气。

5.一种对低温冷却系统的改进,包括:

用于冷却过程流的低温热交换器;

位于所述低温热交换器下游的分相器,所述分相器用于将被冷却的过程流分离成可凝缩产品和冷的消耗过程气体;以及

节热器,所述节热器用于预先制冷位于所述低温热交换器上游的过程流,所述改进还包括:

连接于所述低温热交换器的第二热交换器;

第一循环导管,所述第一循环导管将所述分相器的出口连接于所述节热器,以将冷的消耗过程气体从所述分相器引导至所述节热器;

第二循环导管,所述第二循环导管通过所述第二热交换器将所述节热器的出口连接于所述第一循环导管或连接于所述节热器的入口;

以及送风机,所述送风机与所述第二循环导管操作性关联地设置,用于强制驱动来自所述节热器的出口的使用过的过程气体经过所述第二热交换器到达所述第一循环导管或到达所述节热器的入口;

其中,离开所述第一热交换器的消耗的制冷剂的过剩的制冷容量被转移到流经所述第二热交换器的使用过的过程气体,并且随后被转移到流经所述节热器的流入的过程流;并且

其中,离开所述分相器的冷的消耗过程气体的过剩的制冷容量被直接转移到流经所述节热器的流入的过程流。

6.根据权利要求5所述的改进,其中,所述低温冷却系统结合在多晶硅制造过程中,并且其中,所述过程气体是氢气中的硅烷的气态流,所述制冷剂是氮,来自所述分相器的所述可凝缩产品是液体硅烷,并且来自所述分相器的所述冷的消耗过程气体是氢气。

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