УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ СЖИЖЕННОГО ГАЗА Российский патент 1995 года по МПК F17C3/00 F17C9/00 

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к емкостям для хранения и транспортировки сжиженных газов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для транспортировки и хранения легкокипящих жидкостей, содержащее теплоизолированную емкость и размещенное в его верхней части теплообменное устройство, связанное с холодильной установкой, с помощью которой осуществляется при транспортировке и хранении переконденсация жидкого криоагента (хладагента) и таким образом снижается его испаряемость.

Недостатками данного устройства являются малый срок службы устройства и большое энергопотребление из-за наличия в холодильной установке механического компрессора, неиспользования паров криоагента, испаряющихся из сосуда потребителя в процессе переливания.

Цель изобретения уменьшение потребления электроэнергии и повышение срока службы устройства для хранения и переливания сжиженных газов.

Цель достигается тем, что в устройстве для хранения и переливания сжиженного газа, содержащем емкость хранения криоагента, теплообменник отвода тепла сжатия газа, рекуперативный теплообменник и дроссель, к теплой стороне линии обратного потока рекуперативного теплообменника и к теплому концу теплообменника отвода тепла сжатия параллельно присоединяются трубопроводами с установленными на них запорными вентилями два или более адсорбера, каждый из которых термически соединен с нагревателем, а линия обратного потока с холодной стороны рекуперативного теплообменника соединена с емкостью потребителя посредством трубопровода с установленным на нем запорным вентилем.

Параллельное присоединение адсорберов к тепловой стороне линии обратного потока рекуперативного теплообменника и к теплому концу теплообменника отвода тепла сжатия позволяет исключить из предлагаемого устройства для хранения и переливания сжиженных газов компрессор с движущимися частями (поршневой, ротационный, винтовой, турбокомпрессор), благодаря чему повышается срок службы предлагаемого устройства. Соединение же паровой части емкости потребителя и линии обратного потока с холодной стороны рекуперативного теплообменника позволяет за счет использования холода этих паров увеличить производительность по жидкому криоагенту адсорбционно-дроссельной холодильной установки и тем самым уменьшить расход энергии на каждый килограмм производимого жидкого криоагента.

Отличительные признаки, характеризующие предлагаемое устройство и состоящие в том, что к теплой стороне линии обратного потока рекуперативного теплообменника и к теплому концу теплообменника отвода тепла сжатия параллельно присоединены трубопроводами с установленными на них запорными вентилями два или более адсорбера, каждый из которых термически соединен с нагревателем, а линия обратного потока с холодной стороны рекуперативного теплообменника соединена с паровой частью емкости потребителя трубопроводом, с установленным на нем запорным вентилем, не обнаружены в известных технических решениях. Поэтому предлагаемое устройство соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображено предлагаемое устройство для хранения и переливания сжиженного газа.

Установка включает емкость 1 хранения криоагента, нагреватели 2 и 3, теплоизолированные патроны 4 и 5 с адсорбентом, теплообменник 6 отвода тепла сжатия газа (холодильник), рекуперативный теплообменник 7, дроссель 8, вентиль 9 для заливки криоагента в емкость и запорные вентили 10-20.

Устройство для хранения и переливания сжиженного газа работает следующим образом.

Перед заполнением емкости 1 хранения криоагента вентили 9 и 10, 16 открыты, а остальные закрыты. Через вентиль 9 в емкость хранения криоагента поступает сжиженный газ.

При заполнении емкости 1 хранения криоагента сжиженным газом происходит испарение жидкости вследствие охлаждения теплых стенок внутреннего сосуда емкости 1 и теплопритоков по тепловым мостам. Образующиеся пары через вентиль 16, рекуперативный теплообменник 7 и вентиль 10 поступают в патрон 4 с адсорбентом и поглощаются им. По завершении заполнения емкости 1 вентиль 9 закрывают.

В последующем процессе хранения после насыщения адсорбента (патрон 4) парами сжиженного газа открывают вентили 11, 12 и 14, закрывают вентиль 10 и повышают температуру в адсорбенте (например, с помощью электронагревателя 2). Газ десорбируется и через вентиль 12 направляется в холодильник 6, где охлаждается до температуры окружающей среды, затем через вентиль 14 поступает в рекуперативный теплообменник 7, охлаждается там обратным потоком, далее направляется в дроссель 8 и в результате дросселирования образуются жидкость и пары. Жидкость остается в емкости 1 хранения криоагента, а пары вместе с парами, образующимися в емкости хранения криоагента от теплопритоков, через вентиль 16 направляются в рекуперативный теплообменник 7, охлаждают газ прямого потока и через вентиль 11 поступают в патрон 5 с адсорбентом и поглощаются им. После того, как поступление газа из патрона 4 в емкость 1 хранения криоагента прекращается, нагреватель 2 выключают, а вентили 12 и 14 закрывают. Далее в процессе хранения происходит чередование: нагрев адсорбента в одном патроне, дросселирование десорбировавшегося газа и поглощение вновь образовавшихся паров адсорбентом в другом патроне.

Переливание сжиженного газа из емкости 1 хранения криоагента в емкость 21 потребителя происходит в следующей последовательности.

Допустим, что к этому моменту в патроне 5 адсорбент насыщен, а в патроне 4 не насыщен. Открывают вентили 10, 13, 15, 17, 19 и 20 и закрывают вентили 11, 14 и 16. Затем включают нагреватель 3 и отогревают адсорбент в патроне 5. Десорбировавшийся газ через вентиль 13, холодильник 6 и вентиль 15 поступает в емкость 1 хранения криоагента, давление над поверхностью сжиженного газа в емкости 1 повышается. При этом сжиженный газ передавливается из емкости 1 хранения криоагента через вентиль 20 в емкость 21 потребителя. При этом происходит испарение сжиженного газа в емкости 21 потребителя вследствие охлаждения стенок его внутреннего сосуда и теплопритоков по тепловым мостам. Пары из емкости 21 потребителя через вентили 19 и 17, теплообменник 7 и вентиль 10 поступают в патрон 4 с адсорбентом и поглощаются им.

По достижении в емкости 1 хранения криоагента необходимого давления вентиль 14 открывают, вентиль 15 закрывают и газ после холодильника 6, проходя через вентиль 14 и рекуперативный теплообменник 7, дросселируется в дросселе 8. Жидкая часть криоагента смешивается с жидким криоагентом в емкости 1 хранения криоагента, а образующиеся пары продолжают поддерживать давление, необходимое для переливания сжиженного газа из емкости 1 хранения криоагента в емкость 21 потребителя.

По прекращении переливания вентили 10, 13, 17, 19 и 20 закрываются, вентили 11, 12 и 16 открываются, нагреватель 3 выключается, а нагреватель 2 включается. Устройство возвращается в режим хранения.

Таким образом, в данном устройстве вместо компрессорной механической установки используются адсорбенты, термически соединенные с нагревателями, а пары и холод, образующиеся при заполнении емкости потребителя, используются для переконденсации паров и переливания жидкого криоагента в сосуд потребителя. Это позволяет увеличить более чем в 2 раза срок службы и в 1,5-2 раза уменьшить энергопотребление устройства.

Сущность изобретения: к тепловой стороне линии обратного потока рекуперативного теплообменника 7 и к теплому концу теплообменника 6 отвода тепла сжатия (холодильника) попеременно подключаются два или более патрона 4 и 5 с адсорбентом, каждый из которых термически соединен с нагревателями 2 и 3, а линия обратного потока с холодной стороны рекуперативного теплообменника 7 соединена с емкостью потребителя 21 трубопроводом с установленным на нем запорным вентилем. Пары сжиженного газа, образующиеся при заполнении емкости хранения криоагента 1, хранении сжиженного газа и заполнении емкости 21 потребителя, направляются в патрон 4 с адсорбентом и поглощаются им. При насыщении адсорбента (патрон 4) его отогревают нагревателем 2 и десорбировавшийся газ охлаждается в холодильнике 6 и теплообменнике 7, затем дросселируется в дросселе 8. Образующийся жидкий криоагент остается в емкости хранения криоагента 1, а вновь образовавшиеся пары поступают в патрон 5 с адсорбентом и поглощаются им. Далее в процессе хранения происходит чередование: нагрев адсорбента в одном патроне, дросселирование десорбировавшегося газа и поглощение вновь образовавшихся паров адсорбентом в другом патроне. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ СЖИЖЕННОГО ГАЗА, содержащее емкость хранения криоагента, теплообменник отвода тепла сжатия газа, противоточный рекуперативный теплообменник и дроссель, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы и уменьшения потребления электроэнергии, оно снабжено двумя или более адсорберами, каждый из которых термически соединен с нагревателем, при этом адсорберы посредством трубопроводов с запорными вентилями параллельно подключены к теплой стороне линии обратного потока рекуперативного теплообменника и к теплому концу теплообменника отвода тепла сжатия, и линия обратного потока с холодного конца рекуперативного теплообменника подключена к потребителю посредством трубопровода с запорным вентилем.