Способ регазификации криопродукта

(19) 01) ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБР(71 ) Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт холодильной промышленности (53 ) 621 . 59 (088. 8 )(56) 1, "Разделение воздуха методом глубокого охлаждения", Под ред, В. И. Епифановой, Т. 2, И 1973, с. 441,.2. Патент Японии )г 49-45054, кл, 13(7) В 322, 1974.(54)(57) 1.СПОСОБ РЕГАЗИФИКАЦИИ КРИОПРОДУКТА, преимущественно жидкого водорода, включающий его сжатие инагрев путем теплообмена с воздухом,поступающим на низкотемпературноеразделение, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения эконо,мичности путем более полного использования холода жидкого водорода,жидкий водород после сжатия предварительно нагревают до промежуточнойтемпературы путем теплообмена с рабочим телом прямого регенеративногоцикла, при этом теплообмен газифицируемого водорода с воздухом проводятот промежуточной температуры дотемпературы окружающей среды совместно с регенеративным теплообменоммежду сжатым и расширенным потокамирабочего тела прямого регенеративного цикла,1020685 2.Способ по п.1,о т л и ч а ю щ и й с ятем,что жидкий водород предварительно Изобретение относится к техникенизкотемпературного разделения воздуха и водородной энергетике.Известен способ регазификациикриопродукта путем теплообмена его сркружащщвй средой . или путем электронагрева 1 1 1.Недостатком этого способа является то, что теряется холод, аккумулированный в криопродукте.Известен также способ регазификации криопродукта, включающий сжатие криопродукта и нагрев путем теплообмена с воздухом, поступающим нанизкотемпературное разделение 2 1,Недостатком известнопо способаявляется то, что холод регазификации используется неполностью,так как охлаждается поток воздухатолько перед сжатием в компрессоре исуммарный расход, энергии на синиеохлажденного газового потока с учетом энергетических затрат на охлаждение криопродукта гораздо выше,чем расход энергии на сжатие неохлажденного газа, т,е. известныйспособ неэкономичен. Цель изобретения - повышение эко-.номичности способа путем более полного использования холода.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регазификации криопродукта, преимущественно жидкого водорода, включающему его сжатие и нагрев путем теплообмена с воздухом, поступающим на низкотемпературное разделение, жидкий водород после сжатия предварительно нагревают до промежуточной температуры путем теплообмена с рабочим телом прямого регенеративного цикла при этом теплообмен газифицируемого водорода с воздухом проводят от промежуточной температуры до температуры окружа.ющей среды совместно с регенеративным теплообменном между сжатыми рас ширенным потоками рабочего тела прямого регенеративного цикла. нагревает до промежуточной температуры,соответствующей 100-110 К. 2Кроме того, жидкий водород предварительно нагревают до промежуточной температуры, соответствующей100-110 К.5 .Предлагаемый способ позволяет наиболее эффективно использовать холод,аккумулированный в жидком водороде,при его регазификации для сниженияэнергетических затрат на ожижение итранспортирование водорода, исклюЧая при этом опасность замерзания воздуха при охлаждении его жидким водородом, так как самый низкотемпературный участок подогрева в пределах30-110 К используют как источник низкой температуры в прямом регенеративном цикле для получения энергии, аподогрев водорода в процессе его регазификации от 110 К до температуры20 окружающей среды используют как источник холода для разделения воздуха.На фиг, 1 представлена схема способа регазификации жидкого водорода;на фиг. 2 - узел схемы регазификациижидкого водорода до промежуточной температуры, вариант,На фиг. 1 и 2 обозначены емкость1 жидкого водорода, жидкостный насос2,теплообменники 3 и 4, низкотемпераЗО турные компрессоры 5 и 6, турбина 7,компрессор 8, детандер 9, ректификационная колонна 10, переохладитель 11и теплообменник 12, связанные междусобой коммуникациями,35 Способ о суще ствляет ся следующимобразом.Жидкий водород из емкости 1 поступает в жидкостный насос 2, где сжимается до высокого давления, и нап 40 равляется в теплообменник 3. Тамводород вначале подогревают до100 К, отводя тепло от рабочего тела прямого регенеративного цикла научастке .регенеративного (внутрен него ) теплообмена в этом цикле, Вкачестве рабочего тела используют циркуляционный азот, Последний расширяют в водородной турбине 7 при температуре окружающей среды и далее.1020685 зкак описано выше, охлаждают на уча,стке регенеративного теплообмена в теплообменнике 3 на низком температурном уровне, при этом тепло отдается газифицируемому водороду, Затем циркуляционный водород сжимают. в компрессоре 5 и подогревают в теплообменнике 4 за счет охлаждения в компрессоре 8 воздуха, Далее сжатый водород поступает в водородную тур О бину 7, Таким образом, процесс регенеративного теплообмена в прямом регенеративном цикле совмещен с подогревом газифицируемого водорода за счет охлаждения воздуха. На фиг.2 .видно, что сначала жидкий водород нагревают в теплообменнике 12 за счет охлаждения рабочего тела прямого цикла, потом регазифицируемый водород подогревают в теялообменнике 4 за счет охлаждения воздуха, а регенеративный теплообмен между потоками прямого регенеративного цикла происходит в теплообменнике 3.Разделяемый воздух сжимают в ком- .25 прессоре 8 до давления выше критического, затем охлаждают. при постоянном давлении в теплообменнике 4, расширяют в детандере 9 и направляют на разделение в ректификационную колонну 10, в которой воздух разделяют на жидкий кислород и газообразный азот, Для получения обоих компонентов высокой концентрации из колонны 10 отводят35 газообразную аргонную фракцию. Азотную флегму и пар поЛучают с помощью циркуляционного азота.Выходящий из верхнего сечения колонны 10 азот подогревают в переохладителе 11 и делят на два потока. Один из них, равный количеству азота, полученного из разделяемого воздуха, подогревают в теплообменнике 4 за счет охлаждения воздуха. Второй поток 5 сжимают в компрессоре 6 до давления 0,55 ИПа, конденсируют в трубном пространстве конденсатора колонны 10 за счет кипения жидкого кислорода в межтрубном пространстве и после переохлаждения в переохладителе 11 дросселируют в верхнее сечение колонны 10 в качестве флегмы для участия в процессе разделеия. жаргоннуюфракцию отбирают из исчерпывающейсекции колонны 10 и за счет охлаждения воздуха подогревают в теплообменнике 4. Жидкий продукционный кислород и газообразный продукционныйазот подают потребителю, В некоторыхслучаях по предлагаемому способу можно получить одновременно жидкие кислород и азот,При сжатии воздуха в многоступенчатом компрессоре 8 он в каждойступени значительно повышает своютемпературу, Обычно применяют межступенчатое и концевое водяное охлаждение. Вместе с тем в водородной турбине.7 в процессе расширениянеобходимо подводить тепло к водороду, при этом, чем выше температураподогрева водорода, тем выше эффективность прямого регенеративного цикла, так как повышается температураисточника высокой температуры и вэтом цикле. В связи с этим целесообразно воздух при межступенчатоми концевом охлаждении охлаждать засчет подогрева водорода перед турбиной 7 и между ступенями расширения.По предлагаемому способу регазифицируют 1 т жидкого кислорода и получают 6,2 т жидкого кислорода, 19 тыс.м -3приведенного к нормальным условиямгазообразного азота и 100 кВт .ч энергии.В связи а повышением эффективности процесса разделения воздухапри.использовании холода регазификациижидкого водорода примерно на 50снижается расход энергии на получение жидкого кислорода, что составляет на тонну жидкого водорода около 3000 кВт/с, т.е. полный энергетический эффект регазификации составляетболее 1000 кВт на тонну газифицируемого жидкого водорода, Еще большийэкономический эффект получаетсяесли использовать тепло сжатиявоздуха на подогрев рабочего телапри его расширении в турбине,так как заметно растет количество энергии, получаемой в прямомцикле, и полностью отпадает необходимость водяного охлаждения.1020685 Составитель Г, Ольшанскаярактор А. Огар Техред Л.Пекарь Коррек Бокш а лиал ППП "Патент",ная,город, ул,3877/34 Тираж ВНИИПИ Государст венно по делам изобрете 113035, Иосква, Ж, 5 Подписноео комитета СССРий и открытийРаушская наб., д . 4/5