СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ПОТЕРЬ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F25J3/04 F17D1/65 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при производстве и транспортировке потребителю редких сжиженных газов. Например при производстве и распределении релия на установках сжижения природного газа или аргона, криптона, ксенона на установках разделения воздуха.

В процессе получения и транспортировки потребителю сжиженных газов при заливке криогенными жидкостями транспортных цистерн, при продувке баллонов перед их заправкой сжатым газом происходит сброс загрязненных потерь газообразного продукта. Эти потери из-за высокой стоимости газов (аргона, гелия) недопустимы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являются способ и устройство улавливания потерь при производстве газообразного и жидкого аргона в воздухораспределительных установках, предусматривающие в процессе переработки и выдачи готовой продукции в газообразном и жидком виде направление всех потерь в мокрый газгольдер, откуда поршневым компрессором сырой аргон подают под давлением 4,5-5,0 ат на повторную переработку и очистку.

Недостатком способа и устройства является громоздкость и дороговизна существующей схемы (газгольдер, компрессор, трубопроводы), наличие сложной системы трубопроводов с теплоизоляцией и пароспутниками, значительные энергозатраты (воды, пара, электроэнергии).

Целью изобретения является снижение затрат и упрощение устройства при одновременном снижении потерь редких газов (аргон).

Это достигается тем, что выбросы газа конденсируются и самотеком сливаются в накопительную емкость за счет кипения дополнительного жидкого хладагента, имеющего более низкую температуру кипения, чем сжижаемый газ в трубчатом ожижителе-теплообменнике, а затем переохлаждают до температуры на 2-10^o ниже температуры начала сжижения газа. По мере заполнения накопительной емкости жидким криопродуктом его переливают в криогенный резервуар той же емкости, откуда жидкий продукт вытесняется и газифицируется в теплообменнике газификатора и под требуемым давлением выдается потребителю. Устройство для реализации способа включает систему трубопроводов для сбора выбросов потерь в накопительную емкость, снабжено трубчатым теплообменником, заполненным хладагентом, а также газификатором, связанным с теплообменником через накопительную емкость для сжиженного газа.

Например, для сжижения аргона в качестве хладагента используется дешевый в производстве жидкий азот, имеющий более низкую температуру кипения (на 10^o), чем аргон. Уровень азота в трубном пространстве ожижителя определяется необходимостью переохлаждения ссжиженного аргона в межтрубном пространстве на 2,0-2,5^o ниже температуры начала сжижения аргона. Давление в азотной полости приближено к атмосферному. Уровень жидкого аргона в оптимальном режиме в межтрубном пространстве составляет 0,073-0,17 длины трубки ожижителя и определяется высотой врезки сливного трубопровода из ожижителя. Давление в аргонной полости ожижителя 0,5-1,0 ат.

При сжижении аргон уменьшается в объеме в 600 раз, т.е. суммарный объем накопительной емкости и резервуара газификатора 16 куб.м в 1,6 раза превышает объем газгольдера. Способность криогенного газификатора выдавать газообразный продукт под заданным давлением (до 16 ат) заменяет компрессор для сжатия газа после газгольдера (от 4,5 до 5,0 ат).

На чертеже схематично изображено устройство для реализации способа. Устройство содержит блок 1 ожижителя-теплообменника, блок 2 типового криогенного газификатора, блок 3 типовой криогенной емкости. Устройство снабжено ожижителем-теплообменником 4 и криогенной накопительной емкостью 5, связывающей резервуар газификатора 6 и теплообменник-газификатор 7. На линии подачи жидкого хладагента в ожижитель 4 установлен вентиль 8, на линии слива сжиженного газа в накопительную емкость установлен вентиль 9, на линии передавливания сжиженного газа в теплообменник вентиль 10, а на линии перелива сжиженного газа из накопительной емкости в резервуар вентиль 11. Установка также содержит трубопроводы: выхода испарившегося хладагента 12, входа сброса газообразного продукта в ожижитель 13, выхода газа из теплообменника газификатора 14.

Способ осуществляется следующим образом.

Выбросы газообразного криопродукта (потери) поступают через трубопровод 13 в межтрубное пространство ожижителятеплообменника 4, где происходит его конденсация, сжижение. Для аргона давление в этой полости ожижителя должно быть 0,5-1,0 ат, температура минус 186-187^oС. Через запорный вентиль 8 и трубопровод в трубное пространство ожижителя подается хладагент с более низкой температурой кипения, чем сжижаемый газ в трубном пространстве. Интенсивно испаряясь, за счет теплопередачи, хладагент газифицируется и отводится из ожижителя по трубопроводу 12. Сжиженный продукт из межтрубного пространства переливается через трубопровод слива и запорный вентиль 9 в накопительную емкость 5. По мере заполнения емкости 5, жидкий продукт периодически переливается через трубопровод и запорный вентиль 11 в резервуар газификатора 6. В конкретном случае для аргона из накопительной емкости в криогенный резервуар газификатора той же емкости. При включении установки очистки газа в работу открывается запорный вентиль 10, и через трубопровод жидкий продукт под заданным давлением поступает в теплообменник газификатора 7, где, испаряясь по трубопроводу 14, выдается на установку очисткм.

Таким образом, использование ожижителя-теплообменника, типовой накопительной емкости, типового криогенного газификатора для обеспечения настоящего способа сбора сбросов газообразных продуктов позволит заменить существующую громоздкую, дорогостоящую, энергоемкую схему: мокрый газгольдер 6000 куб. м, поршневые компрессоры (4 шт.), эстакадные трубопроводы с теплоизоляцией и пароспутниками.

Использование: при производстве и транспортировке потребителю редких сжиженных газов, например, при производстве и распределении аргона на установках разделения воздуха или гелия на установках сжижения природного газа. Сущность изобретения: с помощью ожижителя-теплообменника выбросы и потери газообразного продукта сжижают за счет испарения дополнительного хладагента, температура кипения которого ниже температуры кипения сжижаемого газа, посредством теплопередачи от струи охлаждаемого газа к испаряемому хладагенту, затем переохлаждают до температуры на 2-10^o ниже температуры начала сжижения газа, а подачу в накопительную емкость осуществляют самотеком. Для аргона в качестве дополнительного хладагента используют жидкий азот, переохлаждение ведут на 2-2,5^o ниже температуры кипения при избыточном давлении аргона P = 0,5-1,0 ат. Устройство снабжено трубчатым ожижителем-теплообменником, заполненным хладагентом на высоту L=(0,073-0,17) L_т, где L_т - длина трубки теплообменника, а также газификатором, связанным с теплообменником через накопительную емкость для сжиженного газа. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ улавливания газообразных потерь сжиженного газа, включающий сбор всех выбросов и потерь таза от испарений при его производстве, переработке, транспорте и хранении и подачу его в накопительную емкость-хранилище, отличающийся тем, что с помощью ожижителя теплообменника выбросы и потери газообразного продукта сжижают за счет испарения дополнительного хладагента, температура кипения которого ниже температуры кипения сжижаемого газа посредством теплопередачи от струи охлаждаемого газа к испаряемому хладагенту, затем переохлаждают до температуры на 2-10^oC ниже температуры начала сжижения газа, а подачу в накопительную емкость осуществляют самотеком. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при улавливании выбросов аргона в качестве дополнительного хладагента используют жидкий азот, переохлаждение ведут на 2-2,5^oC ниже температуры кипения при избыточном давлении аргона Р 0,5-1,0 атм. 3. Устройство для улавливания газообразных потерь сжиженного газа, содержащее систему трубопроводов для сбора выбросов и потерь от испарений сжиженного газа и накопительную емкость, отличающееся тем, что оно снабжено трубчатым ожижителем-теплообменником, заполненным хладагентом на высоту L (0,073-0,17) L_т, где L_т длина трубки теплообменника, при давлении в межтрубном пространстве Р 0,5-1,0 атм, а также газификатором, связанным с теплообменником через накопительную емкость для сжиженного газа.