[发明专利]用于磁热液化的先进的多层主动式磁再生器系统和工艺

权利要求书

1.一种用于冷却工艺气体的工艺，包括：

将传热流体引入到包括单级的主动式磁再生制冷机设备中，所述设备包括彼此轴向地相对定位的双再生器，其中所述设备包括(i)第一顶部再生器，所述第一顶部再生器包括2至16个连续层，其中每层包括具有独立居里温度的独立地组成上不同的磁性制冷剂材料，并且其中所述顶部再生器的第一层具有最高居里温度，且所述顶部再生器的最后一层具有最低居里温度；以及(ii)第二底部再生器，所述第二底部再生器包括2至16个连续层，其中每层包括具有独立居里温度的独立地组成上不同的磁性制冷剂材料，并且其中所述底部再生器的第一层具有最低居里温度，且所述底部再生器的最后一层具有最高居里温度；

使所述传热流体的主要流连续流过所述第一顶部再生器的每层和所述第二底部再生器的每层；

将所述传热流体的所述主要流的一部分从所述第一顶部再生器的每层的出口分流到所述第二底部再生器的相应的居里温度层的入口，除了第一顶部再生器的最低居里温度层外；

在第一冷入口温度，将所述传热流体的所述主要流的旁路部分从所述第一顶部再生器的最低居里温度层分流到单个旁路流热交换器中；

在第一热入口温度和在与旁路部分流动的逆流下，将所述工艺气体引入到所述旁路流热交换器中，并且在第一冷出口温度从所述旁路流热交换器中排出所冷却或液化的工艺气体；以及

同时使所述第二底部再生器的所有层经历更高的磁场，而使第一顶部再生器的所有层退磁或经历更低的磁场。

2.如权利要求1所述的工艺，其中所述第一顶部再生器由八层组成，并且所述第二底部再生器器由八层组成。

3.如权利要求1所述的工艺，其中所述工艺气体包括氢气或甲烷，并且所述传热流体包括氦气。

4.如权利要求2所述的工艺，其中所述工艺气体包括氢气或甲烷，并且所述传热流体包括氦气。

5.如权利要求1至4中任一项所述的工艺，其中将1.5体积百分比至26体积百分比的所述传热流体的所述主要流从所述第一顶部再生器的每层分流到所述第二底部再生器的每个相应的居里温度层。

6.如权利要求1至4中任一项所述的工艺，其中所述旁路部分占离开所述最低居里温度层的总传热流体的1重量%至15重量%。

7.如权利要求5所述的工艺，其中所述旁路部分占离开所述最低居里温度层的总传热流体的1重量%至15重量%。

8.如权利要求1-4和7中任一项所述的工艺，其中所述旁路流热交换器包括至少一种邻位H₂至对位H₂催化剂。

9.如权利要求5所述的工艺，其中所述旁路流热交换器包括至少一种邻位H₂至对位H₂催化剂。

10.如权利要求6所述的工艺，其中所述旁路流热交换器包括至少一种邻位H₂至对位H₂催化剂。

11.如权利要求1所述的工艺，其中所述工艺气体是氢气，并且其中流动的传热流体的所述旁路部分在所述旁路流热交换器中将所述氢气从280 K连续冷却到120K。

12.如权利要求1所述的工艺，其中所述工艺气体包含99%的氢气。

13.如权利要求1所述的工艺，其中每一层具有与每一相邻层相差18K至22K的居里温度。

14.如权利要求1所述的工艺，其中在整个冷却过程中流动的传热流体的所述旁路部分连续冷却所述旁路流热交换器中的所述工艺气体。

15.如权利要求1所述的工艺，还包括在至少一个与第一阶段流体连接的另外的阶段中重复所述工艺。