Способ сжижения газа Советский патент 1978 года по МПК F25J1/00 

1

: Изобретение относится к облйсти холодильной техники, к способам сжижения газов.

Известны способы сжижения газа, реализованные в системах Клода, Гейландта, Герша, Капицы, где сжижаемый газ сжимают, охлаждают и дросселируют с образованием жидкого продукта, отводимого при атмосферном давлении потребителю, и газообразног о остатка, который затем подогревают сжижаемым газом и смешивают с циркуляционным газом, а полученным после смешивания обратным потоком циркуляционного газа охлаждают сжижаемый газ l .

Наиболее близок к изобретению по технической сущности способ сжижения, включающий сжатие прямого потока газа, ступенчатое охлаждение Ш1ркуляционным газом, который сжимают и расширяют с.получением внешней энергии, и газом обратного потока, и дросселирование до атмосферного давления с получением жидкого продукта и газа обратного потока 2,

Недостатком известных способов сжижения газа является то, что газообразный остаток нагревают при пре.цварительном теплообмене с сжижаемым газом и смешивают с циркуляционньзм газом до сравнительно низкой температуры, получаемой после расширения циркуляционного газа. Холод

5 газообразного остатка используется недостаточно эффективно, что прИ водит к уменьшению количества жидкости, отводимой потребителю и, следовательно, к увеличению удельных

0 затрат энергии.

Целью изобретения- является увеличение количества жидкого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что газ обратного потока после

5 охлаждения прямого потока газа смепшвают с циркуляционным газом до его расширения, а полученную смесь расширяют до давления ниже атмосферного.

0

Дополнительное охлаждение газо,образного остатка путем расширения в смеси с циркуляционным газовым потоком приводит к тому, что он мо5жет предварительно отобрать от сжижаемого газа больше тепла.

На фиг. 1 представлена схема установки, с помощью которой может быть осуществлен предлагаемый способ; на фиг. 2 дано изображение процессов, ПРОИСХОДЯ1ДИХ в установке, в Т- S днагрси 1ме.

Установка состоит из компрессора 1, водяного теплообменника 2, теплообменников 3-5, дросреля 6, бачка 7, турбины 9., клапанных коробок 9 регенераторов 10, компрессора 11, водяного теплообменника 12. Позиции 13-27 отмечают точки в которых проводили измерения для изображения процесса в Т-5 диагра 4е.

Установка работает следукжшм об разом.

Cжижae вJй газ сжимают компрессором 1 до давления выше атмосферного (например, 40-200 атм), охлаждавЯ теплообменом с окружающей средой, например, водой в водяном теплообменнике 2. Далее в теплообменниках 3 и 4 охлаждают теплообменом с обратным потоком циркуляционного газа и в теплообменнике 5 с газообразным остатком до температуры Т {процесс 13-16 фиг. 2) и затем расширяют в дросселе 6 до атмосферного давления (процесс 16-17), после чего он поступает в бачок 7. Из бачка полученную жидкость вьщают потребителю, а газообразный остаток предварительно нагревают в теплообменнике 5 до температуры (процесс 17-18), одновременно охлаждая сжижаемый газ, и направляют на вход в турбину 8, где смешивают с циркуляционным газом (процессы 18-19 и 26-19). В результате смешивания этих частей газа температура потока становится равной Т, . После расширения в турбине 8 смеси газообразного остатка и циркуляционного газа (процесс 19-2 получают обратный поток газа с температурой , более низкой, чем Т и давлением ниже атмосферного. Далее обратный поток циркуляционного газа поступает в теплообменник 4, где его нагревают до температуры Т (процесс 20-21) и разделяют на дэе части. Одна часть поступает в регенератор 10, где нагревается до температуры охлаждая прямой поток циркуляционного газа (процесс 21-23) , а другая часть газа поступает в теплообменник 3, где ее нагревают до температуры (процесс 21-22), Затем эти части обратного потока циркуляционного газа смешивают и снижают в компрессоре 11 (процесс 24-25). После охлаждения в теплообменнике 12 окружающей средой (например, водой) циркуляционный газ отделяют и направляют через клапанную коробку 9 в регенератор 10, где охлаждают теплообменом с обратньлм потоком циркуляционного газа до температуры Tjg (процесс 27-26) и далее смешивают перед расширением в турбине с газообразным остатком. Другую часть газа, охлгокденного в теплообменнике 12, после отделения от него циркуляционного газа, направляют на вход в компрессор 1 для сжатия, к нему же пода ешивают дополнительное количество газа в количестве полученной и отведенной потребителю жидкости.

В процессе работы в теплообменииках 3 и 4 возможно накопление влаги, углекислоты и других легко конденсируиицихся примесей. Поэтому в установке могут быть применены по два теплообменника 3 и 4, что позволяет отогревать их и удалять примеси.

Формула изобретения

Способ сжижеикя газа, включакяций сжатие прямого потока газа, ступенчатое охлаждение циркулирующим газом который сжимают и расширяю с получением внешней энергии/ и газом обратного потока, дросселирование до атмосферного давления с получением жидкого продукта и газа обратного потока, отличающийс я тем, что, с целью увеличения количества жидкого продукта, газ обратного потока после охлаждения прямого потока газа смешивгиот с циркуляционным газом до его расширения, а полученную смесь расширяют до давления ниже атмосферного.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Архаров A.M. и др. Техника низких температур. М., Энергия, 1964, с. 146-148.

2.Соколов Е.Я. и др. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. М., Энергия, 1968, с. 259.