CN113959175B - 一种用于大规模制备液氢的方法与*** - Google Patents

一种用于大规模制备液氢的方法与*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于大规模制备液氢的方法与***。本发明的大规模氢气液化工艺通过将超低温冷剂与常规冷剂混合的方式，利用常规冷剂压缩机增压即可，无需单独设置超低温冷剂压缩机，从而大大减少装置配备的动设备数量，工艺大为简化的同时动设备数量的减少也大大降低了装置的能耗。本发明使得大规模氢气液化***的设备数量大为减少，占地面积十分紧凑，且在装置规模较大时，投资更小。

Description

一种用于大规模制备液氢的方法与***
技术领域
本发明涉及液氢制备领域，具体涉及一种用于大规模制备液氢的方法与***。
背景技术
目前，氢气液化的装置规模不大，如即将在韩国建设的晓星集团与德国林德集团合资氢气液化工厂规模为13000吨/年(预计2022年完工)，对应39吨/天或1.625吨/小时，建成后将成为世界上单套能力最大的氢气液化设施，可满足小城市每年10万辆氢燃料电池轿车的用氢需求。
氢气液化装置规模偏小，主要有以下几方面的因素：
1)液氢需求端偏小，目前还主要集中在军工企业应用，如火箭液体燃料；
2)民用市场还未规模化应用，氢燃料电池汽车暂时还未成为市场主流；
3)工艺技术及设备限制，在规模较大的氢气液化工艺往往需要氢气压缩机，但离心式氢气压缩机暂时还无法满足工艺要求，同时不论采用离心机还是往复机，装置的动设备投资过高，经济性不佳。
在国际上已经有相关大规模氢气液化工艺的开发介绍，如单套规模在100吨/天的规模已经是目前的最大能力，这么大规模的氢气液化设施往往需要配置较为复杂的工艺流程及动静设备(以目前的离心氢气压缩机单级压比计算，循环制冷氢气压缩机可能需要高达18级)，使得设备投资十分巨大，因此大规模氢气液化装置的经济性大大降低。
目前主流的氢气液化工艺主要有：
1)液氮预冷与氦制冷循环；
2)液氮预冷与氢制冷循环；
3)氮循环预冷与氢制冷循环；
4)混合冷剂预冷与氢制冷循环；
5)混合冷剂预冷与氦氖制冷循环；
6)混合冷剂预冷与氢氖制冷循环；
7)氢预冷与氢制冷循环。
不论采用何种制冷工艺，其中必须要用到制冷工质，也就是所说的冷剂，包含预冷用的混合冷剂以及用于更低温度制冷循环所用的冷剂。工业上常见的低温工质的沸点和冰点见下表1，氢气的物性表见下表2。
表1工业上常见的低温工质的的沸点和冰点
Figure BDA0003311909260000021
备注：
1)为便于直观对比，故将沸点和冰点小数点后数字按进位处理；
2)其中O2不可作为氢气液化的冷剂组分；
3)常规氯代烃类可以作为预冷冷剂，此表未列出；
4)常规的混合冷剂可由C1-C5、N2、Ar等组成；
5)作为深度冷源或超低温的混合冷剂可由HE、NE、H2等组成。
表2氢气的物性表(1atm&25℃)
Figure BDA0003311909260000022
Figure BDA0003311909260000031
上述工艺路线中第1)、2)工艺用于小规模氢气液化工厂，当装置较大时(15吨/天以上)需要采用氮循环预冷与氢制冷循环或其它相似超低温制冷循环等工艺，以降低装置的能耗，但往往装置的设备投资较高。
基于以上因素，有必要设计出一种新型的大规模氢气液化工艺，在不增加过多设备的同时，能够使得装置的设备费用和运行费用均趋于合理水平，可以解决因设备过多而引起的设备布置占地面积过大以及机组过多而引起能耗过高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大规模制备液氢的方法与***。本发明在目前氢气液化工艺的基础上，采用了一种新型的混合冷剂制冷工艺，仅采用一套混合冷剂离心压缩机组，无需设置冷剂备机，同时又避免设置循环氢气制冷压缩机，即在常规混合冷剂中加入H2、He、Ne等超低温制冷工质中的一种或多种，仅采用一个循环制冷***的氢气液化工艺。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供一种用于大规模制备液氢的方法，该方法包括：
原料氢气进入主换热器的换热通道，经预冷后(约-190℃)在主换热器中部抽出并进行吸附净化，进行杂质组分的脱除，以免O2、Ar、N2、CO等杂质组分冻结在换热通道或管道内而引起相关设备或管道的堵塞；之后从所述主换热器的中上部进入所述换热通道进行液化及过冷，最终输出液氢；
所述主换热器所使用的混合冷剂包括常规冷剂组分和超低温冷剂组分，所述常规冷剂组分包括C1-C5的烷烃、氮气、氩气和卤代烃中的一种或两种以上的组合；所述超低温冷剂组分包括氢气、氦气和氖气中的一种或两种以上的组合；
所述主换热器的冷剂循环过程包括：
从所述主换热器复热出来的冷剂混合后为所述混合冷剂，所述混合冷剂经压缩冷却后进行第一气液分离，分离出的第一液相冷剂和第一气相冷剂分别进入所述主换热器进行冷却降温，之后在所述主换热器中上部抽出；所述第一液相冷剂经冷却降温抽出后经节流减压后返回所述主换热器为其提供冷量；所述第一气相冷剂经冷却降温抽出后经第二气液分离，得到第二液相冷剂和第二气相冷剂；所述第二液相冷剂经节流减压后返回所述主换热器为其提供冷量；所述第二气相冷剂经所述主换热器复热后进行膜分离，得到所述常规冷剂组分和超低温冷剂组分；
所述常规冷剂组分进入所述主换热器降温后，在所述主换热器中部抽出，经膨胀降温后返回所述主换热器为其提供冷量；所述超低温冷剂组分经吸附净化后进入所述主换热器进行冷却降温，之后在所述主换热器中下部抽出，经膨胀降温后返回所述主换热器为其提供冷量，对经所述低温吸附器吸附净化的原料氢气进行液化及过冷。
本发明的氢气液化工艺采用一种有别于传统混合冷剂的新配方混合冷剂对所需液化的氢气分阶段进行预冷、液化、过冷；同时混合冷剂的组分采用深冷、膜分离和低温吸附相结合的工艺进行冷剂组分相互之间的分离。本发明的氢气液化工艺的单系列大处理量特点，最大限度降低动/静设备数量，降低装置的投资，同时由于维护设备数量的大为减少，尤其是动设备数量，使得单系列氢气液化***操作更加简单与稳定，在线率更高。
在本发明的方法中，原料氢气所经过的换热通道内填充有正仲氢转化催化剂，催化剂填充可以在-190℃温位以下填充，正仲氢转化在高中温区域便于热量的移除，可以降低整个换热过程的不可逆损失。
根据本发明的方法，优选地，所述超低温冷剂组分的膨胀降温过程采用三级或多级布雷顿循环，逐级引出部分超低温冷剂进行膨胀制冷，对低温净化后的原料氢气进行液化及过冷。
根据本发明的方法，优选地，所述超低温冷剂组分的膨胀降温过程采用三级布雷顿循环，在-210℃至-255℃温度区间内分别设置5个膨胀机，同时设置旁通阀门，以实现对温度的调节控制，以保证膨胀机入口温度不低，同时也可以应对原料波动及冷剂波动所需冷量的调节，最终所有膨胀后或者节流后的超低温冷剂均返回循环至冷剂压缩机入口。
根据本发明的方法，优选地，所述混合冷剂的压缩冷却过程包括：所述混合冷剂送至冷剂压缩机，冷剂压缩机第一段抽出的物流经第一段冷却器冷却后进行第三气液分离得到第三气相冷剂和第三液相冷剂；所述第三气相冷剂返回冷剂压缩机的第二段入口，经增压后送至第二段冷却器冷却后进行所述第一气液分离；所述第三液相冷剂进入所述主换热器进行冷却降温，之后在所述主换热器中上部抽出，经节流减压后返回所述主换热器为其提供冷量。
根据本发明的方法，优选地，所述第二液相冷剂经节流减压后返回所述主换热器的温度为-190℃左右。
本发明另一方面提供一种用于大规模制备液氢的***，用以实现以上方法。
根据本发明的***，优选地，该***包括主换热器、原料氢气管线、液氢管线、氢气低温吸附器和冷剂循环单元；
所述主换热器包括换热通道；所述原料氢气管线用以输送所述原料氢气进入主换热器的换热通道；所述氢气低温吸附器用以对所述原料氢气进行吸附净化；所述液氢管线用以输出液氢；
所述冷剂循环单元用以完成所述冷剂循环过程。
根据本发明的***，优选地，所述冷剂循环单元包括冷剂混合罐、冷剂压缩机、压缩机冷却器、冷剂分离罐、膜分离组件、超低温冷剂低温吸附器；
所述冷剂混合罐用以对从所述主换热器复热出来的冷剂进行混合；
所述冷剂压缩机用以对所述混合冷剂进行压缩，所述压缩机冷却器用以对压缩后的混合冷剂进行冷却；所述冷剂分离罐用以进行所述第一气液分离和第二气液分离；所述膜分离组件用以进行膜分离得到所述常规冷剂组分和超低温冷剂组分，非渗透侧主要为常规冷剂组分，渗透侧为超低温冷剂组分；所述超低温冷剂低温吸附器用以对所述超低温冷剂组分进行吸附净化。
根据本发明的***，优选地，所述冷剂压缩机包括两段，所述压缩机冷却器包括第一段冷却器和第二段冷却器；所述冷剂分离罐包括第一冷剂分离罐、第二冷剂分离罐和第三冷剂分离罐；
所述冷剂压缩机的第一段出口经所述第一段冷却器后与所述第三冷剂分离罐连接，所述第三冷剂分离罐用以对自冷剂压缩机第一段抽出的物料进行第三气液分离得到第三气相冷剂和第三液相冷剂；所述第三气相冷剂返回冷剂压缩机的第二段入口；所述第三液相冷剂进入所述主换热器进行冷却降温，之后在所述主换热器中上部抽出，经节流减压后返回所述主换热器为其提供冷量；
所述冷剂压缩机的第二段出口经所述第二段冷却器后与第一冷剂分离罐连接；所述第一冷剂分离罐用以完成所述第一气液分离，所述第二冷剂分离罐用以完成所述第二气液分离。
根据本发明的***，优选地，所述冷剂循环单元还包括膨胀机，用以进行所述膨胀降温。所有膨胀机可以根据负荷采用增压制动，电机制动等方式。
本发明的工艺可应用于为城市新能源汽车(燃料电池汽车)供应纯氢的液氢工厂，也可用于航空航天所配套建设的液氢工厂，还可用于需要高纯氢的化工厂或电子厂等。
由于传统的氢气液化工艺通常规模不大，如10TPD液化能力就已经是较大规模的氢气液化装置，而当液氢需求量大于100TPD时，液氢工厂将变得十分庞大，此时传统氢气液化工艺不但占地面积巨大，且工艺设备数量极其庞大，装置的运行和维护成本必然十分高昂。
本发明的大规模氢气液化工艺通过将超低温冷剂与常规冷剂混合的方式，利用常规冷剂压缩机增压即可，无需单独设置超低温冷剂压缩机，从而大大减少装置配备的动设备数量，工艺大为简化同时动设备数量的减少也大大降低了装置的能耗。
本发明使得大规模氢气液化***的设备数量大为减少，占地面积十分紧凑，且在装置规模较大时，投资更小。
附图说明
图1为本发明一优选实施例的一种用于大规模制备液氢的***与工艺示意图。
附图标记说明：
AD10：氢气低温吸附器；
AD20：超低温冷剂低温吸附器；
CA10：正仲氢催化剂；
CP20：冷剂压缩机；
CL21：第一段冷却器；
CL22：第二段冷却器；
EX10：主换热器；
ME20：膜分离组件；
SP20：冷剂混合罐；
SP21：第三冷剂分离罐；
SP22：第一冷剂分离罐；
SP23：第二冷剂分离罐；
SP35：超低温冷剂分离罐；
TU21：高温段膨胀机；
TU31：低温段膨胀机；
TU32：低温段膨胀机；
TU33、TU34、TU35：超低温段膨胀机；
VL10：液氢节流阀；
VL21、VL22、VL23、VL24、VL31A、VL31B、VL32、VL33、VL34、VL35：冷剂节流阀；
S100：原料氢气管线；
S101、S102：氢气管线；
S103：液氢管线；
S200、S201、S202、S203、S204、S204A、S204B、S205、S206、S207、S207A、S207B、S207C、S207D、S207E、S208、S208A、S208B、S210、S210A、S210B、S210C、S211、S212、S300：冷剂物流。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明在此提供一优选实施例，如图1所示，一种应用于大规模氢气液化的***，包括：主换热器EX10(集成式板翅式换热器)、原料氢气管线S100、液氢管线S103、氢气低温吸附器AD10和冷剂循环单元。
所述冷剂循环单元包括冷剂混合罐SP20、冷剂压缩机CP20、第一段冷却器CL21、第二段冷却器CL22、第一冷剂分离罐SP22、第二冷剂分离罐SP23、第三冷剂分离罐SP21、膜分离组件ME20和超低温冷剂低温吸附器AD20，以及膨胀机、节流阀等。
在进行大规模氢气液化时，压力高于其临界压力的原料氢气(1.3MPaA)经原料氢气管线S100直接进入主换热器EX10，经预冷至约-190℃后在主换热器EX10中部抽出，经由氢气管线S101送至氢气低温吸附器AD10进行杂质组分的脱除，以免O2、Ar、N2、CO等杂质组分冻结在换热通道或管道内而引起相关设备或管道的堵塞。
经氢气低温吸附器AD10吸附净化的原料氢气经氢气管线S102从主换热器EX10的中上部进入换热通道，进行液化及过冷，最终通过液氢管线S103输出并经液氢节流阀VL10节流后得到产品液氢。原料氢气所经过的换热器通道内填充有正仲氢催化剂CA10，催化剂填充可以在-190℃温位以下填充，正仲氢转化在高中温区域便于热量的移除，可以降低整个换热过程的不可逆损失。
本发明所用冷剂为新型混合冷剂，该冷剂包括常规冷剂组分和超低温冷剂组分，所述常规冷剂组分包括C1-C5的烷烃、氮气、氩气和卤代烃中的一种或两种以上的组合；所述超低温冷剂组分包括氢气、氦气和氖气中的一种或两种以上的组合。
从主换热器EX10复热出来的混合冷剂在冷剂混合罐SP20混合后(冷剂物流S200)送至冷剂压缩机CP20(依据制冷工艺要求可以设置多级压缩机)，冷剂压缩机CP20包括两段，第一段抽出的冷剂物流S201进入第一段冷却器CL21冷却后冷剂物流S202进入第三冷剂分离罐SP21，第三冷剂分离罐SP21顶部和底部分别输出冷剂物流S203和S204，冷剂物流S203返回冷剂压缩机CP20的第二段入口，经增压后(冷剂物流S205)送至第二段冷却器CL22，经冷却后(冷剂物流S206)进入第一冷剂分离罐SP22进行气液分离，分离罐顶部和底部冷剂物流分别为S207和S208，三股冷剂物流S204/S207/S208(其中S204和S208为液相物流，而S207为气相物流)直接进入主换热器EX10进行冷却降温，之后在主换热器EX10中上部抽出，抽出的三股物流分别对应冷剂物流编号为S204A/S207A/S208A，其中S204A和S208A经各自冷剂节流阀VL21和VL22节流减压后为S204B和S208B，之后返回主换热器EX10为其中的热物流提供冷量，而经冷却后的物流S207A进入第二冷剂分离罐SP23进行预冷温位内的最终冷剂分离，将沸点相对高的常规冷剂组分与超低温冷剂组分进行气液分离，第二冷剂分离罐SP23底部送出冷剂物流S207C经冷剂节流阀VL23减压后经S207D返回主换热器EX10，为主换热器EX10内的热物流提供所需的部分冷量，这部分冷剂返回的温度在-190℃左右，主要用于供应原料氢气预冷温度的冷量以及冷剂自身循环所需的冷量，最终均汇合至冷剂物流S300(冷剂总管线)至冷剂压缩机CP20入口的冷剂混合罐SP20。
第二冷剂分离罐SP23顶部送出的冷剂物流S207B不减压直接经主换热器EX10复热后经冷剂物流S207E送至膜组件ME20进行冷剂的进一步分离，得到常规冷剂组分与超低温冷剂组分，其中超低温冷剂为低沸点介质，如H2、He、Ne一种或两种以上的组合；常规冷剂通常为沸点高于N2组分沸点的介质，如C1～C5、Ar等组分。
膜组件ME20非渗透侧主要为常规冷剂组分，经冷剂物流S210进入主换热器EX10降温后在主换热器EX10中部抽出冷剂物流S210A，其经过高温段膨胀机TU21膨胀为冷剂物流S210B，再经冷剂节流阀VL24节流后成为冷剂物流S210C，返回主换热器EX10为换热器内的热物流提供部分冷量，当冷剂物流S210B为两相时可以不设置冷剂节流阀VL24。
膜组件ME20渗透侧为超低温冷剂组分，经冷剂物流S211进入超低温冷剂低温吸附器AD20，经吸附剂吸附净化后的超低温冷剂组分则经过冷剂物流S212进入主换热器EX10进行冷却降温，该超低温冷剂可以采用三级克劳德循环(三级或多级布雷顿循环)，分别经过低温段和超低温段膨胀机TU31～TU35膨胀降温后返回主换热器EX10为热物流提供冷量，经预冷后逐级引出部分超低温冷剂进行膨胀制冷，对低温净化后的原料氢气进行液化及过冷。在-210℃至-255℃温度区间内分别设置冷剂膨胀机TU31～TU35，同时设置旁通阀门(包括冷剂节流阀VL31A、VL31B、VL32、VL33、VL34、VL35)，其中冷剂节流阀VL31A、VL31B和VL33进行温度调节控制，以保证膨胀机入口温度不低，同时也可以应对原料波动及冷剂波动所需冷量的调节；经冷剂膨胀机TU35膨胀后的液氢再经冷剂节流阀VL35减压后进入超低温冷剂分离罐SP35进行气液分离，最后返回主换热器复热，进入换热器入口可以按气相和液相分别进入；最终所有膨胀后或者节流后的超低温冷剂均返回至冷剂物流S300，再返回至冷剂混合罐SP20，循环至冷剂压缩机CP20入口。
所有膨胀机可以根据负荷采用增压制动，电机制动等方式。
吸附器AD20如需在低温下吸附，那么需要将其设置在冷箱内，相应的冷剂物流S211需要在主换热器EX10内进行降温并在中部抽出再进入吸附器AD20进行净化，其余部分此处不再详细讲述。
渗透气存在一定的压降，但低沸点或超低温冷剂需要满足氢气液化与过冷所需的最低压力要求，通过换热器冷量匹配可以核算出相应的压力，通常不低于2.0MPaA，同时该超低温冷剂需要在超低温冷剂低温吸附器AD20内脱出易于冻结的常规冷剂组分，以免堵塞换热器通道或者相关管道。
本发明的大规模氢气液化工艺通过将超低温冷剂与常规冷剂混合的方式，利用常规冷剂压缩机增压即可，无需单独设置超低温冷剂氢气或氦气或氖气或几种冷剂的混合物压缩机，从而大大减少装置配备的动设备数量，工艺大为简化同时动设备数量的减少也大大降低了装置的能耗。
本发明使得大规模氢气液化装置的设备数量大为减少，占地面积十分紧凑，且在装置规模较大时，投资更小。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种用于大规模制备液氢的方法，其特征在于，该方法包括：
原料氢气进入主换热器的换热通道，经预冷后在主换热器中部抽出并进行吸附净化，之后从所述主换热器的中上部进入所述换热通道进行液化及过冷，最终输出液氢；
所述主换热器所使用的混合冷剂包括常规冷剂组分和超低温冷剂组分，所述常规冷剂组分包括C1-C5的烷烃、氮气、氩气和卤代烃中的一种或两种以上的组合；所述超低温冷剂组分包括氢气、氦气和氖气中的一种或两种以上的组合；
所述主换热器的冷剂循环过程包括：
从所述主换热器复热出来的冷剂混合后为所述混合冷剂，所述混合冷剂经压缩冷却后进行第一气液分离，分离出的第一液相冷剂和第一气相冷剂分别进入所述主换热器进行冷却降温，之后在所述主换热器中上部抽出；所述第一液相冷剂经冷却降温抽出后经节流减压后返回所述主换热器为其提供冷量；所述第一气相冷剂经冷却降温抽出后经第二气液分离，得到第二液相冷剂和第二气相冷剂；所述第二液相冷剂经节流减压后返回所述主换热器为其提供冷量；所述第二气相冷剂经所述主换热器复热后进行膜分离，得到所述常规冷剂组分和超低温冷剂组分；
所述常规冷剂组分进入所述主换热器降温后，在所述主换热器中部抽出，经膨胀降温后返回所述主换热器为其提供冷量；所述超低温冷剂组分经吸附净化后进入所述主换热器进行冷却降温，之后在所述主换热器中下部抽出，经膨胀降温后返回所述主换热器为其提供冷量，对经低温吸附器吸附净化的原料氢气进行液化及过冷；
所述混合冷剂的压缩冷却过程包括：所述混合冷剂送至冷剂压缩机，冷剂压缩机第一段抽出的物流经第一段冷却器冷却后进行第三气液分离得到第三气相冷剂和第三液相冷剂；所述第三气相冷剂返回冷剂压缩机的第二段入口，经增压后送至第二段冷却器冷却后进行所述第一气液分离；所述第三液相冷剂进入所述主换热器进行冷却降温，之后在所述主换热器中上部抽出，经节流减压后返回所述主换热器为其提供冷量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超低温冷剂组分的膨胀降温过程采用三级或多级布雷顿循环，逐级引出部分超低温冷剂进行膨胀制冷，对低温净化后的原料氢气进行液化及过冷。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超低温冷剂组分的膨胀降温过程采用三级布雷顿循环，在-210°C至-255°C温度区间内分别设置5个膨胀机，同时设置旁通阀门。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二液相冷剂经节流减压后返回所述主换热器的温度为-120°C至-190°C左右。
5.一种用于大规模制备液氢的***，用以实现权利要求1-4任一项所述方法。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，该***包括主换热器、原料氢气管线、液氢管线、氢气低温吸附器和冷剂循环单元；
所述主换热器包括换热通道；所述原料氢气管线用以输送所述原料氢气进入主换热器的换热通道；所述氢气低温吸附器用以对所述原料氢气进行吸附净化；所述液氢管线用以输出液氢；
所述冷剂循环单元用以完成所述冷剂循环过程。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述冷剂循环单元包括冷剂混合罐、冷剂压缩机、压缩机冷却器、冷剂分离罐、膜分离组件、超低温冷剂低温吸附器；
所述冷剂混合罐用以对从所述主换热器复热出来的冷剂进行混合；
所述冷剂压缩机用以对所述混合冷剂进行压缩，所述压缩机冷却器用以对压缩后的混合冷剂进行冷却；所述冷剂分离罐用以进行所述第一气液分离和第二气液分离；所述膜分离组件用以进行膜分离得到所述常规冷剂组分和超低温冷剂组分；所述超低温冷剂低温吸附器用以对所述超低温冷剂组分进行吸附净化。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述冷剂压缩机包括两段，所述压缩机冷却器包括第一段冷却器和第二段冷却器；所述冷剂分离罐包括第一冷剂分离罐、第二冷剂分离罐和第三冷剂分离罐；
所述冷剂压缩机的第一段出口经所述第一段冷却器后与所述第三冷剂分离罐连接，所述第三冷剂分离罐用以对自冷剂压缩机第一段抽出的物料进行第三气液分离得到第三气相冷剂和第三液相冷剂；所述第三气相冷剂返回冷剂压缩机的第二段入口；所述第三液相冷剂进入所述主换热器进行冷却降温，之后在所述主换热器中上部抽出，经节流减压后返回所述主换热器为其提供冷量；
所述冷剂压缩机的第二段出口经所述第二段冷却器后与第一冷剂分离罐连接；所述第一冷剂分离罐用以完成所述第一气液分离，所述第二冷剂分离罐用以完成所述第二气液分离。
9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述冷剂循环单元还包括膨胀机，用以进行所述膨胀降温。
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