Способ получения жидкостей при криогенных температурах

(5 НИЯ ОПщам ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский институт химического машиностроения(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙПРИ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ(57) Использование: в электроэнергетике,на транспорте, для криогенного обеспечения устройств высокотемпературной сверхпроводимости. Сущность. изобретения:способ получения жидкостей при криогенных температурах включает компримирование потока криоагента до давления выше Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в электроэнергетике, на транспорте, для криогенного обеспечения устройств вы- . сокотемпературной сверхпроводимости.Известно несколько способов получения жидкостей при криогенных температурах с использованием дроссель-эффекта и расширения газов с совершением внешней работы (1). Существо известных способов состоит в том, что криоагент сжимают в компрессоре, охлаждают обратным потоком до оптимальной температуры и отводят часть прямого потока через расширительную машину в обратный поток более низкотемпературного теплообменника, оставшуюся часть прямого потока после дальнейшего охлаждения направляют в дроссель или п 9) ЯО по 1 772548 критического, охлаждение в теплообменнике обратным потоком, при этом часть потока расширяют с отбором внешней работы в двух последовательно включенных детандерах, один из которых низкотемпературный, а оставшуюся часть потока охлаждают и дросселируют от давления прямого потока до давления обратного потока, охлажденную часть потока дросселируют от давления прямого потока до давления обратного потока, охлажденную часть потока дросселируют до промежуточного давления ниже критического, полученную парожидкостную смесь сепарируют, отделяя пар от жидкости. Пар подогревают прямым потоком, охлаждая последний, и смешивают с потоком, подаваемым в низкотемпгратурный детан- Б дер, а жидкость дросселируют до давления обратного потока. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. ожидкостныйдетандер и охлажденный до заданной температуры поток полученной жидкости отводят потребителю либо испаряют при заданной температуре и вместе с образовавшимся после дросселирования паром низкого давления используют в качестве обратного пото- Ф ка в цепи теплообменников до входа в компрессор.Различие отдельных способов состоит в количестве расширительных машин и способе их включения.Наиболее близким к изобретению по технической сущности к достигаемому результату является способ получения жидкого гелия, в котором газообразный гелий компримируют до давления выше критического, в частности до оптимального, определенного расчетом, охлаждают в5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 теплообменнике обратным потоком, причем часть потока расширяют с отбором внешней работы в двух последовательно включенных расширительных машинах, а оставшуюся часть потока охлаждают и дросселируют от давления прямого потока до давления обратного потока, При этом образуется пар и жидкость при заданной температуре, Данный способ принят за прототип 2.Основной недостаток данного способа заключается в больших энергозатратах и низкой доле получаемой жидкости при заданной температуре. Цель изобретения - снижение удельныхэнергозатрат установки путем предварительного дросселирования части охлажденного прямого потока от давления прямогопотока до промежуточного давления, а также увеличение количества жидкости, получаемой при заданной температуре путемохлаждения образующейся после предва. рительного дросселирования жидкости потоком пара, полученного последросселирования от промежуточного давления до давления обратного потока,На фиг. 1 представлена схема установки, в которой может быть реализован предлагаемый способ; на фиг. 2 - . измененная пои, 2 нижняя часть схемы; на фиг. 3 - процессы, изображенные в Т-Я-диаграмме, характеризующие предлагаемый способ.Установка состоит из газгольдера 1, основного компрессора 2, концевого холодильника основного компрессора 3, двухдетандер-компрессоров 4, 5, концевого холодильника б, регенерэтивных теплообменников 7, 8, 9, 10, включенныхпоследовательно о линию прямого и обратного потоков, теплообменникэ охлаждениячасти прямого потока потоком промежуточного давления 11, двух дроссель-вентилей12, 13, отделителя жидкости 14, сборникажидкости 15, пяти регулирующих вентилей16, 17, 18, 19, 20, двух запорных вентилей21, 22, В исполнении по фиг. 2 имеется также переохлэдитель 23.Пример конкретного выполнения способа для азота,Газообразный азот при температуре окружающей среды сжимают от давления выше критического, например 4,0 МПа,охлаждают до " 260 К и отводят в первуюрасширительную машину, где расширяютдо " 1.0 МПа и при этом поток охлаждаетсядо 210 К. Затем поток охлаждается до180 К и повторно расширяется до 0,13 МПас понижением температуры до 130 К. Охлажденный прямой поток дросселируют от 4,0 до 1 МПа, при этом образуется 0,45 пара при давлении 1 МПА, отделяют пар от жидкости и охлаждают паром прямой поток. который подогревается до температуры входа во вторую расширительную машину, т.е, до 180 К. При повторном дросселировании чистой жидкости от промежуточного давления до давления обратного потока 0,13 МПа образуется - 0,27 пара. В результате работы по предлагаемому способудоля получаемой жидкости увеличивается на 11 против прототипа и соответственно сокращается удельный расход энергии,Отличительной особенностью предлагаемого способа является предварительное дросселирование до промежуточного давления охлажденной части потока криоагента., в качестве которого могут использоваться азот, неон, аргон, сепарирование жидкости от пара, использование образующегося при этом пара для охлаждения прямого потока, подача его в низкотемперэтурную расширительную машину, а также охлаждение жидкости, получаемой после предварительного дросселирования, потоком пара, полученного после дросселирования от промежуточного давления до давления .обратного потока, Температура криоагента на выходе из низкотемпературной расширительной машины ниже температуры перед первым дросселем на величину недорекуперации,Формула изобретения 1. Способ получения жидкостей при криогенных температурах, включающий компремирование потока криоагента до давления выше критического, охлаждение в теплообменнике обратным потоком, при этом часть потока расширяют с отбором внешней работы в двух последовательно включенных детандерах, один из которых низкотемпературный, а оставшуюся часть потока. охлаждают и д рассел ируют от давления прямого потока до давления обратного потока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат, охлажденную часть потока дросселируют до промежуточного давления ниже критического,полученную парожидкостную смесь сепарируют, оделяя пар от жидкости. пар подогревают прямым потоком, охлаждая последний и смешивают с потоком, подаваемым в низкотемпературный детандер, а жидкость дросселируют до давления обратного потока,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения количестважидкости, получаемой при заданной температуре, образующуюся после предварительного дросселирования жидкость охлаждают потоком пара, полученного после дросселирования от промежуточного давления до давления обратного потока идросселируют до давления обратного потока.1772548Составитель Н.Олейник Редактор Техред М.Моргентал Корректоица каз 3834 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4 Юоизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101