Криогенные циклы

Рефрижераторные установки имеют замкнутый криогенный цикл, а ожижительные и газоразделительные представляют собою разомкнутые (открытые) системы. [c.59]

Основные криогенные циклы, применяемые для ожижения ПГ [c.337]

При реализации в технике процессов второго вида нельзя, естественно, строить криогенный цикл по линиям 2-3-4-2 (рис. 8.1, 8.2), исходя из тех же соображений, по которым практически не используется процесс третьего вида. В реальных условиях применяются известные 208 [c.208]

В регенераторах применяют несколько видов насадки. Наиболее распространены три из них насадка из металлических (алюминиевых) лент, насадка из камней (насыпная насадка), которая применяется в крупных стационарных установках с газовым криогенным циклом, служащим для разделения газовых смесей (гл. 8), и насадка из тонкой металлической проволоки применяется ка.к в виде налаженных одна на другую сеток, укладываемых так же, как галеты из ленты, так и в виде колец и н1 дисков из отрезков тонкой проволоки, расположенных без определенного порядка (как волокна в войлоке). [c.260]

ОСНОВНЫЕ КРИОГЕННЫЕ ЦИКЛЫ [c.6]

Параметры криогенного цикла можно значительно улучшить применением двойного дросселирования и циркуляции части потока (рис. 10 Д, к потоки циркуляционный и направляемый на сжижение). В первом приближении холодопроизводительность такого цикла пропорциональна разности конечного (р ) и начального (р ) давлений хладагента q (р -Рн), а мех. работа 1п(р ). Поэтому холодиль- [c.304]

В соответствии с [104], в настоящее время для ожижения ПГ используются следуюш 1е криогенные циклы [c.338]

На целом ряде ожижительных установок нашли практическое применение те криогенные циклы, которые широко используются в воздухо- и газо-разделительных установках, в ожижителях азота, кислорода и других криопродуктов. [c.338]

Промышленные ожижительные установки, работающие по вышерассмотренным криогенным циклам, отличают простота конструкции, высокая надежность и простота в эксплуатации. Однако эти установки имеют достаточно высокие энергетические затраты на ожижение метана и высокую металлоемкость. В этой связи для средних и крупных ожижителей метана они практически неприемлемы. Наиболее целесообразным является соз- [c.342]

Решение этой задачи достигалось построением схемы ожижителя с использованием внешнего циркуляционного детандерного воздушного или азотного криогенного цикла. Один из возможных вариантов схемы такого ожижителя показан на рис. 5.14. [c.354]

В [111], где рассматривается возможность применения различных криогенных циклов для ожижения метана, отмечено, что могут быть исполь- [c.360]

При рассмотрении методов, применяемых для разделения газовых смесей, основное внимание было уделено составлению и расчету материальных балансов отдельных разделительных аппаратов, в ходе которых определялись значения материальных потоков и их составы. Наряду с материальными балансами для каждого из аппаратов обязательно составляются энергетические балансы, которые устанавливают равенство между потоками теплоты, вводимой в аппарат и выводимой из него. Эти балансы дают возможность определить тепловую нагрузку на аппарат, которая необходима для последующих и конструктивных расчетов. Каждая газоразделительная установка базируется на применении определенного криогенного цикла, состоящего из отдельных термодинамических процессов. Криогенный цикл обеспечивает производство необходимого количества холода для компенсации холодопотерь установки. Основным энергетическим балансом установки является общий энергетический баланс, который устанавливает соответствие между [c.74]

При составлении энергетического баланса криогенного блока необходимо учесть все виды холодопотерь, что дает возможность правильно выбрать криогенный цикл, его параметры и получить удовлетворительное совпадение расчетных результатов с эксплуатационными. [c.77]

Наиболее простой и надежной является установка, в основу которой положен криогенный цикл с однократным дросселированием, при котором охлаждение исходной газовой смеси осуществляется дросселированием до низкого давления жидкой углеводородной фракции. Принципиальная схема криогенного блока такой установки показана на рис. 35. Исходная смесь под давлением поступает в теплообменник 1 криогенного блока, где охлаждается до определенной температуры. При этом из [c.122]

Как видно из рис. 41, схема установки является одной из простейших, которые возможно применить для разделения водородосодержащих газов. Наличие в исходной смеси большого количества СН4 в сочетании с низкой температурой смеси на входе в криогенный блок и значительным перепадом давления при дросселировании метановых фракций позволяет, используя лишь дроссельный криогенный цикл, извлекать около 90% Н2, содержащегося в метановодородной фракции, с молярной долей 96-97%. [c.130]

Установки для разделения водородосодержащих газов с циркуляционным криогенным циклом. В тех случаях, когда в исходном газе содержится значительное количество водорода и холода, получаемого за счет дроссель-эффекта, метановой фракции недостаточно для компенсации холодопотерь через изоляцию и от недорекуперации, одним из возможных источников получения необходимой холодопроизводительности является введение в схему газоразделительной установки циркуляционного криогенного цикла. [c.137]

Циркуляционный метановый криогенный цикл высокого давления, в котором метан сжимается компрессором 11, охлаждается в теплообменнике 10, испарителе пропана 9, переохладителе 8, обеспечивает теплообменник-испаритель б необходимым количеством жидкого метана. Утечки циркуляционного метана могут быть компенсированы отбором части жидкого СН4 из сепаратора 7. Работа циркуляционного метанового дроссельного цикла осуществляется в интервале давлений 0,098-14 МПа. [c.138]

Как видно из рис. 36, для получения продукционного водорода с молярной долей 97 % и выще необходимо охлаждать исходный газ до температур ниже 100 К. Для обеспечения охлаждения водородосодержащих газов до таких температур можно применить азотный криогенный цикл. Применение этого цикла по сравнению с метановым позволяет повысить взрывобезопасность криогенной установки и обеспечить получение водорода высокой чистоты независимо от состава исходного газа. [c.139]

На рис. 45,6 приведена упрощенная принципиальная схема установки извлечения водорода ю отдувочных газов процесса синтеза аммиака, в которой основная холодопроизводительность получается за счет использования в ней циркуляционного азотного криогенного цикла [18, 55, 113]. [c.139]

Существенным преимуществом азотного криогенного цикла является возможность использования в нем стандартного оборудования, применяемого на воздухоразделительных установках. Кроме того, как показано в работе [55], в установках для разделения водородосодержащих газов с азотным циркуляционным циклом можно варьировать произво- [c.139]

Однако использование азотного цикла обеспечивает большие эксплуатационные преимущества в связи с инертностью N2 и большей простотой обслуживания азотной рефрижераторной установки. Для получения продукционного водорода с молярной долей около 96 % и выше применяют только азотный криогенный цикл, поэтому его часто предпочитают метановому. [c.140]

Рис. 46. Зависимость удельного расхода энергии от состава разделяемой смеси для установок извлечения водорода с циркуляционными криогенными циклами

Жидкая фаза, которая отделяется в сепараторе 3 и конденсаторе 5, состоит в основном из азота с примесью растворенного гелия. Для уменьшения потерь гелия при его извлечении эти два жидкостных потока дросселируются в сепаратор 4, в котором давление составляет 0,35 МПа. Образующаяся газовая фаза с молярной долей гелия Ъ1%и азота 63% из сепаратора 4 возвращается через теплообменник 1 на рецикл, смешиваясь с потоком сырого гелия перед компрессором. Это позволяет свести к минимуму потери гелия. Степень извлечения гелия на данной установке составляет около 91%. Жидкая фаза с молярной долей азота 99,9% и гелия 0,1 % из сепаратора 4 дросселируется в теплообменник 1, пройдя который и подогревшись до температуры, близкой к температуре окружающей среды, частично используется для восполнения потерь азота в криогенном цикле. [c.162]

Компенсация холодопотерь на установке производится за счет включения в схему установки водородного криогенного цикла высокого давления. Циркуляционный водород сжимается в компрессоре 5 до давления 8-14 МПа, охлаждается в теплообменнике 4, очищается от следов азота в низкотемпературных адсорберах 3 и охлаждается до 67 К жид- [c.181]

Покрытие холодопотерь на таких установках может, быть осуществлено за счет дросселирования отдельных фракций и извлеченного азота, включения турбодетандера на потоке извлекаемого азота или включения в схему установки дополнительного криогенного цикла. [c.185]

Адсорбционный 4 0,8 Криогенный цикл, основанный на эффекте [c.114]

Предельное значение работы перехода системы из одного состояния в другое. Температура окружающей среды служит обычно нижней изотермой (холодильник) для циклов двигателей, т. е. при переводе теплоты в механическую энергию, но верхней изотермой (приемник теплоты) для обратных — холодильных и криогенных циклов, т. е. при передаче теплоты с низкого температурного уровня на более высокий. Из сопоставления основного уравнения начала 2— 1=9—I и второго (82—51)—следует [c.33]

Причина снижения КПД и . возрастания 2ьО,- при низком дав/[енни Рт связана не со снижением КПД элементов схемы, а с соверц[енно другим фактором — ростом кратности циркуляции к (й=Сц(Ск). В криогенном цикле при разных давлениях рт циркулирует следующее количество воздуха на 1 кг сжижаемого воздуха [c.220]

Для ожижения криоагентов с AiT>0 при 7 о.с (воздух, кислород, азот, аргон, метан) разрабатываются системы с внешним криогенным циклом, в частности на азоте и мно-юкомпонентных смесях (системы R на смесях описаны в гл. 7). [c.221]

Небольшие количества низкоки-пящих газов переводятся в твердое состояние или шугу обычно вкешним охлаждением предварительно ожиженного газа в ванне с каким-либо жидким кипящим Криоагентом. В качестве криоагента может использоваться другой газ (например, азот для замораживания аргона или водород для замораживания азота), кипящий при температуре ниже точки затвердевания замораживаемого газа. Иногда в качестве хладоагента исколь-зуют часть того же ожиженного газа, который подвергается замораживанию путем испарения под вакуумом, Таким способом, например, Кизомом в 1926 г. был впервые заморожен гелий. Ожижение газов, нужных для процесса замораживания, осуществляется одним из способов, описанных выше. В некоторых случаях для замораживания газов могут использоваться установки с газовыми криогенными циклами (например, машины, работающие по обратному циклу Стир-лкнга). [c.223]

Все описанные выше газовые циклы как холодильные и криогенные, так и теплонасосные имеют тот общий недостаток, что нагревание и охлаждение газа во всем интервале рабочих температур осуществляется в машинах — компрессоре и детандере. Это исключает возможность использовать такие циклы для работы в значительных интервалах температур, так как необходимая степень повышения давления рт1р,1 (или соответственно расширения) получается слишком большой. Кроме того, при большом интервале рабочих температур компрессор должен работать либо при очень низких начальных температурах (в холодильных и криогенных циклах), либо при очень высоких конечных (в тепловых насосах). Все это в практических условиях привело бы к большим потерям. [c.254]

Охлаждение в схемах с внешним криогенным циклом сжатого ПГ производилось до 120 К, при этом бьшо получено, что при двухступенчатом охлаждении, когда в циркуляционном цикле используются два турбодетандера, затраты энергии на 16 % меньше, чем при одноступенчатом. Самым эффективным по энергетическим затратам оказался цикл с внешним углеводородным компрессорнодроссельным циклом при давлении в цикле 1,2 МПа. [c.354]

В [111], где анализируется ряд криогенных циклов, предназначенных для ожижения метана, приводятся также сведения об использовании азотного циркуляционного цикла для сжижения метана под давлением по способу Крекко. Для ожижения метана, поступающего в ожижитель при давлении -4,0 МПа, используется циркуляционный азотный цикл, в котором весь поток циргсуляционного предварительно охлажденного азота расширяется в детандере. При этом отмечается, что сжижение метана под давлением позволяет уменьшить холодопроизводительность азотного цикла и получить удельные затраты энергии порядка 0,7 кВт ч/кг СПГ, которые ниже, чем при каскадном способе ожижения с аммиачным, этиленовым и метановым циклами. [c.357]

Ожижаемый кислород последовательно охлаждается и конденсируется в теплообменниках 5 и 7, а затем сливается в емкость 8. При этом в теплообменнике 6 используется холод, получаемый при регазификации СПГ, а в теплообменнике 7, расположенном на самом низком температурном уровне, требующаяся холодопроизводительность обеспечивается с помощью азотного циркулящюнного Щ1кла. В качестве последнего может быть применен детандерный криогенный цикл низкого или среднего давления. [c.385]

В установках для получения газообразных продуктов потери холода в криогенном блоке в основном складьшаются из холодопотерь от недорекупе-рахщи с продуктами разделения воздуха и холодопотерь через изоляционное ограждение криогенного блока. Эти холодопотери, особенно в крупных ВРУ, относительно невелики, и их компенсация может быть осуществлена за счет холодопроизводительности используемого в ВРУ криогенного цикла. В установках такого типа обычно используется криогенный цикл низкого давления с турбодетандером, в котором расширяется либо часть перерабатываемого воздуха, либо часть азота, отбираемого из нижней колонны. Использование в них холода СПГ позволяет отказаться от применения в схеме турбодетандера и обеспечить лучшие условия работы узла ректификации. [c.403]

Однако количество азота, которое подается в криогенный блок и направляется в промывную колонну, может превышать значение, рассчитанное по уравнению (94). Если в установке разделения конвертированного или коксового газа используется азотный криогенный цикл, предназначенный для покрытия холодопотерь, то окончательное количество промывного азота определяется из общего энергетического баланса уста иовки. [c.115]

В ряде случаев оказывается удобным использование независимого охлаждающего контура (циркулящюнного криогенного цикла). В таких схемах отпадает необходимость расширения исходной смеси или продукционного водорода. Необходимая холодопроизводительность вводится в установку с помощью внещнего криогенного цикла, в котором в качестве рабочего вещества чаще всего применяется азот. Такая схема является предпочтительной особенно тогда, когда конечная температура охлаждения исходной смеси должна быть в пределах 80 - 90 К. Азот циркуляционного цикла сжимают при температуре окружающей среды, охлаждают в противоточном теплообменнике до необходимой температуры обратным потоком циркуляционного азота низкого давления, а затем расширяют в детандере. За счет холодопроизводительности циркуляционного цикла исходная смесь охлаждается до требуемой температуры, и газообразный N2 затем подогревается до температуры, близкой к температуре окружающей среды, в азотном теплообменнике циркуляционного цикла. [c.128]

Использование циркуляционного криогенного цикла требует несколько ббльших капитальных затрат и эксплуатационных расходов по сравнению с дроссельными циклами, но они обеспечивают надежную работу установок разделения водородосодержащих газов при мальпс расходах, низких давлениях, высоком содержании водорода и Непостоянстве состава исходного газа в ходе эксплуатации. [c.128]

Были проведены расчеты ряда схем установок для разделения водородосодержащих газов с использованием метанового и азотного криогенных циклов [18]. Результаты расчетного анализа этих установок представлены на рис. 46, откуда следует, что расход энергии на 1000 м Hj при применении азотного цикла примерно вдвое превыщает расход энергии при использовании метанового цикла. Это объясняется мень-щим значением юотермического эффекта дросселирования для азота при принятой для расчетного анализа степени сжатия криопродуктов в циркуляционных циклах. [c.140]

При выборе способа очистки сырого гелия для данной установки метод отмывки с помощью жидкого метана сравнивался с системой очистки сырого гелия путем конденсации и низкотемпературной адсорбции. В результате сравнительного анализа предпочтение было отдано методу отмывки жидким метаном [124], так как оказалось, что в этом случае при 24-часовом цикле работы каждого адсорбера требуется около 1000 кг активированного угля против 2000 кг при втором методе очистки. Полученный в криогенном блоке чистый гелий далее направляется в гелиевый ожижитель (на рис. 53 не показан). Для ожижения гелия используется криогенный цикл с последовательным расширением гелия в двух турбодетандерах. Объемная производительность установки по гелию составляет около 500 м /ч. Другим видом продукции, получаемой на установке, является горючий газ, состоящий в основном из метана и имеющий удельную теплоту сгорания около 40000 кДж/м, который сжимается компрессором 2 до 3,6 МПа и подается в трубопровод. На установке используется несколько криогенных циклов, которые в принципе можно рассматривать как четырехступенчатый каскадный цикл. Пропан, конденсация которого на установке производится с помощью воды при температуре 303 К, частично используется для охлаждения природного газа после моноэтаноламиновой очистки в испарителе пропана и конденсации паров воды, где он кипит при Т=273 К, а другая его часть испаряется при более низком давлении при Т= 233 К, обеспечивая конденсацию этилена. В свою очередь, этилен, испаряясь, обеспечивает холод для вывода фракции бензина-сырца и охлаждение природного газа, при котором частично конденсируется метан. Последний подвергается дальнейшему охлаждению до 117 К и сдросселированный до р 0,15 МПа используется для сжижения азота, сжатого до 2,5 МПа. Азот сжимается в компрессоре 16, и после охлаждения в теплообменнике 15 и конденсации в аппарате 8 основной поток жидкого азота подается на верхнюю тарелку колонны 9. Другая часть жидкого азота (на рис. 53 не показано) поступает на охлаждение низкотемпературных адсорберов и в гелиевый сжи тель. Жидкий азот, испаряясь, обеспечивает необходимое охлаждение гелия в гелиевом цикле, охлаждение низкотемпературных адсорберов и природного газа в теплообменниках и понижение температуры промывочного метана. [c.159]

Необходимое количество жидкого азота ожижают в азотном криогенном цикле. Сухой азот сжимается в компрессоре до р = 4,14 МПа и охлаждается в теплообменнике 9 до 173 К обратным потоком азота низкого давления. Затем около 80 % сжатого азота расширяется в поршневом детандере 8, а оставшаяся часть охлаждается в теплообменнике [c.162]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология