端工况的应对者：面向深冷与高温工艺的宽温区冷水机技术突破
信息来源：www.bhzlsb.cn 发布时间：2025.12.18
化工与制药的工艺温度需求范围广，远超传统空调的5-15℃范畴。一端是深冷（如-30℃乃至-80℃），用于特种化工的低温分离、药物中间体的低温反应、血浆或生物样本的长期保存；另一端是高温冷却（如+30℃至+90℃），用于某些放热剧烈的聚合反应、高温生物发酵的控温，或需要维持恒温的工艺储罐。满足这些端工况，推动了宽温区冷水机技术的快速发展。
在深冷领域，技术挑战巨大。首先，制冷剂选择受限。CO₂跨临界循环在获取低温（-30℃以下）时效率下降，而氨系统在低温下运行压力又过低。因此，复叠式制冷系统成为主流解决方案：高温级使用常规制冷剂（如R134a），低温级使用适用于低温的制冷剂（如R23、R508B），两级系统通过换热器耦合，共同达到目标低温。其次，低温下防止换热器结冰、润滑油粘度剧增、材料冷脆是关键。这要求精心的系统设计、特殊的润滑方案和低温钢材的选用。
在高温工艺冷却领域，挑战在于如何稳定、地提供远高于环境温度的“冷却”。常规冷水机在此工况下效率低。此时，热泵原理的“制冷-制热”联供机组显示出巨大优势。例如，使用CO₂跨临界循环的冷水机，在将工艺冷却至30℃的同时，其排热侧可以稳定产出80℃以上的高温热水，用于其他工艺需求，整体能效比（COP）高。另一种方案是采用大温差设计的离心式冷水机，通过提高压缩比和优化叶轮，实现在较高冷凝温度下，仍能输出中温冷却水。
这些宽温区技术的发展，使得冷水机不再局限于常规冷却，而是成为了实现特殊化学反应路径和生物工艺窗口的赋能工具。它让化工制药工程师在工艺设计上有了更广阔的温度自由度，可以探索那些在传统温区难以实现的高选择性合成或高密度发酵，从而驱动新产品与新工艺的诞生。
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