DE10055321A1 - Method of condensing gases involves condensing gas mixture to allow separation of lower condensation temperature gas - Google Patents

Method of condensing gases involves condensing gas mixture to allow separation of lower condensation temperature gas

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Abstract

The method of condensing a first gas from a gas mixture with higher and lower condensation temperatures involves passing the gases (A,B) through a heat exchanger for cooling (T1). The second higher condensation temperature gas is phase changed to become a liquid and -or solid while the first gas (A) remains gaseous. Downstream of the heat exchanger is a throttle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen eines Gases (Primärgas), das Bestandteil eines Gasgemisches ist, das mindestens ein zweites Gas (Sekundärgas) enthält, wobei das zweite Gas eine höhere Verflüssigungstemperatur besitzt als das erste Gas, das Gasgemisch insbesondere durch einen Wärmeaustauscher abgekühlt wird und das zweite Gas bei einer Trenntemperatur eine Phasenumwandlung erfährt, bei der das erste Gas gasförmig und das zweite Gas flüssig und/oder fest ist, oder bei der das erste Gas gasförmig oder flüssig und das zweite Gas fest ist.The invention relates to a method for liquefying a gas (primary gas), is the component of a gas mixture, the at least one second gas Contains (secondary gas), the second gas being a higher one Liquefaction temperature is the first gas, the gas mixture is cooled in particular by a heat exchanger and the second Gas undergoes a phase transition at a separation temperature at which the first gas is gaseous and the second gas is liquid and / or solid, or at the first gas is gaseous or liquid and the second gas is solid.

Während des Verflüssigungsvorganges eines Gasgemisches, das verschiedene Gase enthält, kommt es vor, dass die Gefriertemperatur eines der Sekundärgase höher liegt als die Verflüssigungstemperatur des Primärgases. Dies führt während der Verflüssigung des Gasgemisches zur Eisbildung des Sekundärgases in der Verflüssigungskammer der Kältemaschine. Als Folge wird der Verflüssigungsprozess stark beeinträchtigt. Um die Eisschicht in der Verflüssigungskammer zu entfernen, wird entweder eine eisschichtzerstörende Einrichtung oder eine spezielle Abtauperiode vorgesehen.During the liquefaction process of a gas mixture, the various Contains gases, it happens that the freezing temperature is one of the  Secondary gases is higher than the liquefaction temperature of the primary gas. This leads to ice formation during the liquefaction of the gas mixture Secondary gas in the refrigeration machine's liquefaction chamber. As a result the liquefaction process is severely impaired. To the ice layer in the Removing the liquefaction chamber will either destroy the ice sheet Device or a special defrost period provided.

Ein Beispiel für ein solches Gasgemisch ist das Gemisch aus Stickstoff und Edelgasen (Argon, Helium usw.), das durch nicht kryogene Separation aus der Luft gewonnen wird. In diesem Gemisch liegt bei dem Druck 1 bar die Verflüssigungstemperatur des Stickstoffs mit 77 K niedriger als die Gefriertemperatur des Argons mit 83 K.An example of such a gas mixture is the mixture of nitrogen and Noble gases (argon, helium, etc.), which are separated from the Air is extracted. In this mixture, the pressure is 1 bar Liquefaction temperature of nitrogen at 77 K lower than that Freezing temperature of the argon at 83 K.

Bei einem bekannten Verfahren zur Verflüssigung eines Gases, das mit verschiedenen Sekundärgasen gemischt ist, kommt eine Kältemaschine zum Einsatz. Hierbei sind für die Verflüssigung des Gases, das mit einem Gas gemischt ist, zwei verschiedene Temperaturniveaus notwendig, eines für die Phasenumwandlung des Sekundärgases und eines für die eigentliche Verflüssigung des Primärgases. Die zwei verschiedenen Temperaturniveaus werden entweder durch zwei verschiedene Kältemaschinen oder mit einer zweistufigen Kältemaschine realisiert. Das Gasgemisch wird in die erste Stufe geleitet, wo das Sekundärgas bei einer bestimmten Temperatur verflüssigt. Mit Hilfe eines Abscheiders wird das verflüssigte Sekundärgas von dem noch gasförmigen Gas getrennt. Danach wird das Gas in die zweite Stufe geleitet, in der es bei einer bestimmten Temperatur verflüssigt.In a known method for liquefying a gas, the is mixed with different secondary gases, a chiller comes to Commitment. This is for the liquefaction of the gas with a gas mixed, two different temperature levels are necessary, one for the Phase conversion of the secondary gas and one for the actual one Liquefaction of the primary gas. The two different temperature levels are either by two different chillers or with one two-stage chiller realized. The gas mixture is in the first stage passed where the secondary gas liquefies at a certain temperature. With With the help of a separator, the liquefied secondary gas is removed from the still gaseous gas separated. Then the gas is led to the second stage, in which liquefies it at a certain temperature.

Dieser Prozess hat folgende Nachteile:
This process has the following disadvantages:

  • 1. Falls die physikalischen Eigenschaften des Sekundärgases dadurch gekennzeichnet sind, dass die Temperaturdifferenz zwischen der Verflüssigungstemperatur und der Gefriertemperatur des Sekundärgases klein ist, kommt es in der ersten Stufe der Verflüssigungskammer zur Eisbildung. Um die nahezu vollständige Verflüssigung des Sekundärgases zu gewährleisten, muss entweder die Wandtemperatur der Verflüssigungskammer unterhalb der Gefriertemperatur des Sekundärgases liegen, oder die Konstruktion des Wärmetauschers entsprechend angepasst werden. Die Anpassung der Konstruktion des Wärmetauschers bedeutet, dass die Oberfläche des Wärmetauschers entsprechend groß gestaltet sein muss, damit die Temperaturdifferenz klein gehalten werden kann. Bei den Kältemaschinen, bei denen die Kälteleistung nur an einer kleinen Fläche verfügbar ist, wird die Vergrößerung der Oberfläche konstruktiv aufwendig und unwirtschaftlich.1. If the physical properties of the secondary gas thereby are characterized in that the temperature difference between the Condensing temperature and the freezing temperature of the secondary gas is small, it occurs in the first stage of the liquefaction chamber Ice formation. To almost complete liquefaction of the secondary gas  ensure either the wall temperature of the Liquefaction chamber below the freezing temperature of the secondary gas lie, or the design of the heat exchanger adapted accordingly become. Adapting the design of the heat exchanger means that the surface of the heat exchanger should be large enough must, so that the temperature difference can be kept small. Both Chillers where the cooling capacity is only on a small area is available, the enlargement of the surface is structurally complex and uneconomical.
  • 2. Trotz der obengenannten Maßnahmen ist die vollständige Verflüssigung des Sekundärgases nicht möglich, so dass der noch gasförmige Anteil dieses Gases in der zweiten Stufe kristallisiert. Diese Eiskristalle wirken als Dämmschicht und verschlechtern den Wärmeübergang in der zweiten Stufe.2. Despite the above measures, the complete liquefaction of the Secondary gas is not possible, so the gaseous portion of this Gases crystallized in the second stage. These ice crystals act as Insulation layer and deteriorate the heat transfer in the second stage.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Eisbildung von Sekundärgasen zu vermeiden oder nicht in der Verflüssigungskammer der Kältemaschine stattfinden zu lassen.The object of the invention is to avoid the formation of ice in secondary gases or not to take place in the refrigeration machine's liquefaction chamber.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch den Wärmetauscher das Gasgemisch auf eine Temperatur abgekühlt wird, die oberhalb der Trenntemperatur liegt, und dass hinter dem Wärmeaustauscher ein Expansionsventil angeordnet ist, durch dass das Gasgemisch strömt und auf die Trenntemperatur abgekühlt wird.This object is achieved in that the Heat exchanger the gas mixture is cooled to a temperature that is above the separation temperature, and that behind the heat exchanger Expansion valve is arranged through which the gas mixture flows and on the Separation temperature is cooled.

Somit wird auf einfache und sichere Weise eine Trennung der Gase in verschiedene Phasen erreicht, ohne dass es zu einer Eisbildung bei den Sekundärgasen kommt bzw. eine Eisbildung nicht in der Verflüssigungskammer der Kältemaschine stattfindet. Im Wärmeaustauscher wird weniger stark abgekühlt als im Stand der Technik und die endgültige Abkühlung erfolgt erst durch das Expansionsventil.Thus, the gases are separated in a simple and safe manner reached different phases without causing ice formation in the Secondary gases or ice does not form in the liquefaction chamber the chiller takes place. The heat exchanger becomes less strong cooled than in the prior art and the final cooling takes place through the expansion valve.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Gas Stickstoff und die zweiten Gase Edelgase sind. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Drosselorgan ein Expansionsventil, ein Kapillarrohr, eine Blende, eine Entspannungsmaschine oder eine Turbine ist.It is particularly advantageous if the first gas is nitrogen and the second gas Noble gases are. It is preferably proposed that the throttle element be a  Expansion valve, a capillary tube, an orifice, an expansion machine or is a turbine.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenTwo embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. Show it

Fig. 1 ein Anlagenschema einer ersten Ausführung, Fig. 1 is a system diagram of a first embodiment,

Fig. 2 ein Diagramm mit den Dampfdruckkurven der ersten Ausführung, Fig. 2 is a diagram with the vapor pressure curves of the first embodiment,

Fig. 3 ein Anlagenschema einer zweiten Ausführung und Fig. 3 is a system diagram of a second embodiment and

Fig. 4 ein Diagramm mit der Dampfdruckkurve der zweiten Ausführung. Fig. 4 is a diagram with the vapor pressure curve of the second embodiment.

In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Verfahren wird das Gasgemisch aus dem zu gewinnenden ersten Gas A und dem Sekundärgas B mit Hilfe einer Kältemaschine verflüssigt und vermeidet dabei die Eisbildung des Sekundärgases B. Im Rahmen dieses Prozesses wird die Kälteleistung der Kältemaschine mittels konstruktiver Maßnahmen bei zwei verschiedenen Temperaturniveaus zur Verfügung gestellt. Zwischen den beiden Stufen wird ein Entspannungsventil eingesetzt. Druck- und Temperaturverhältnisse in den Stufen werden aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Gase definiert.In the first method shown in FIGS. 1 and 2, the gas mixture from the first gas A to be obtained and the secondary gas B is liquefied with the aid of a refrigeration machine and thereby avoids the formation of ice in the secondary gas B. As part of this process, the refrigeration capacity of the refrigeration machine is determined by means of constructive measures provided at two different temperature levels. An expansion valve is used between the two stages. Pressure and temperature conditions in the stages are defined based on the physical properties of the gases.

Der Prozess hat folgende Merkmale:
The process has the following characteristics:

  • a) Das Gasgemisch wird vom Druck P0 auf den Druck P1 komprimiert. Dabei findet ein Temperaturanstieg von der Temperatur T0 auf die Temperatur Tan statt.a) The gas mixture is compressed from pressure P 0 to pressure P 1 . An increase in temperature of the temperature T 0 to the temperature T to take place.
  • b) Das komprimierte Gasgemisch wird nach optionaler Vorkühlung in die erste Verflüssigungsstufe geleitet und bis zur Temperatur T1 abgekühlt. Dabei wird das Gas B teilweise verflüssigt. b) After optional pre-cooling, the compressed gas mixture is passed into the first liquefaction stage and cooled down to temperature T 1 . The gas B is partially liquefied.
  • c) Nach der Stufe 1 werden das Gasgemisch und das verflüssigte Gas B in einem Expansionsventil von dem Druck P1 zu dem Druck P2 entspannt. Dabei sinkt die Temperatur von T1 auf T2, und das Gas B wird vollständig verflüssigt.c) After stage 1 , the gas mixture and the liquefied gas B are expanded in an expansion valve from the pressure P 1 to the pressure P 2 . The temperature drops from T 1 to T 2 and the gas B is completely liquefied.
  • d) In einem Abscheider wird das gasförmige Gas A vom verflüssigten Gas B getrennt.d) In a separator, the gaseous gas A from the liquefied gas B Cut.
  • e) In der zweiten Stufe wird das Gas A bei dem Druck P2 und bei der Temperatur T3 (T3 TflA) verflüssigt.e) In the second stage, the gas A is liquefied at the pressure P 2 and at the temperature T 3 (T 3 Tfl A ).

Das Anlagenschema des Prozesses ist in der Fig. 1 dargestellt.The system diagram of the process is shown in FIG. 1.

Die Auswahl der geeigneten Prozessparameter soll mit Hilfe der in der Fig. 2 dargestellten Dampfdruckkurven der beiden Gase getroffen werden.The selection of the suitable process parameters is to be made using the vapor pressure curves of the two gases shown in FIG. 2.

Die Kurven A und B stellen die Dampfdruckkurven von Gas A und Gas B dar. Die Kurve α soll den Expansionsverlauf des Gasgemisches A + B darstellen.Curves A and B represent the vapor pressure curves of gas A and gas B. The Curve α should show the expansion course of the gas mixture A + B.

Bei der Auswahl von Prozessparametern (Arbeitsdrucken und Temperaturen) soll folgendes beachtet werden:
When selecting process parameters (working pressures and temperatures), the following should be considered:

  • a) Es soll zuerst ein gewünschter Endzustand 5 (T3 und P2) definiert werden, in dem das Gas A verflüssigt ist.a) First, a desired final state 5 (T 3 and P 2 ) should be defined in which the gas A is liquefied.
  • b) Es soll aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Gases A und des Gases B (zum Beispiel Verdampfungsenthalpie des Gases B, Konzentration) eine Temperatur T2 (TfB < T2 < TflB) ausgewählt werden, bei der die vollständige Verflüssigung des Gases B bei dem Druck P2 gewährleistet ist. Das entspricht dem Punkt 4 der Fig. 2.b) A temperature T 2 (Tf B <T 2 <Tfl B ) should be selected based on the physical properties of gas A and gas B (for example the enthalpy of vaporization of gas B, concentration), at which the complete liquefaction of gas B at the pressure P 2 is guaranteed. This corresponds to point 4 of FIG. 2.
  • c) Um den Betriebspunkt 3 (P2, T1) zu ermitteln, muss folgendes beachtet werden:
    • - Für die Temperatur T2 wird die Kurve α (Expansionskurve des Gemisches als Funktion von Druck und Temperatur) betrachtet.
    • - Falls die Differenz zwischen Verflüssigungstemperatur TflB und Gefriertemperatur TfB des Gases B bei dem Druck P2 zu klein ist, wird in Abhängigkeit der Verflüssigungsbedingungen in der Stufe 1 eine kritische Temperatur Tkrit1 festgelegt, die einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu TfB gewährleistet.
    • - Mit Hilfe der Temperatur Tkrit1 wird aus der Kurve α der kritische Druck Pkrit1 ermittelt.
    • - Um die Verflüssigung des Gases A in der Stufe 1 zu vermeiden, müssen kritischer Druck Pkrit2 und die entsprechende kritische Temperatur Tkrit2 definiert werden. Dieser Punkt ist der Schnittpunkt der Kurven A und α. (Stoff A ändert seinen Zustand von gasförmig auf flüssig.)
    • - Der Druck P1 wird zwischen den beiden kritischen Drucken ausgewählt.
      Pkrit1 < P1 < Pkrit2
    • - Die Temperatur T1 ist die aus der Expansionskurve α resultierende Temperatur bei dem Druck P1 (Punkt 3 in Fig. 2).
    c) To determine the operating point 3 (P 2 , T 1 ), the following must be observed:
    • - For the temperature T 2 , the curve α (expansion curve of the mixture as a function of pressure and temperature) is considered.
    • - If the difference between the condensing temperature Tfl B and the freezing temperature Tf B of the gas B at the pressure P 2 is too small, a critical temperature T crit1 is defined depending on the condensing conditions in stage 1 , which ensures a sufficient safety distance from Tf B.
    • - With the help of the temperature T crit1 , the critical pressure P crit1 is determined from the curve α.
    • - To avoid the liquefaction of gas A in stage 1 , critical pressure P crit2 and the corresponding critical temperature T crit2 must be defined. This point is the intersection of curves A and α. (Substance A changes its state from gaseous to liquid.)
    • - The pressure P 1 is selected between the two critical pressures.
      P crit1 <P1 <P crit2
    • - The temperature T 1 is the temperature resulting from the expansion curve α at the pressure P 1 (point 3 in Fig. 2).
  • d) Der Druck im Betriebspunkt 2 wird durch den im Punkt 3 ermittelten Druck P1 bestimmt. Dieser Druck entspricht dem Verdichtungsenddruck. Die Temperatur im Punkt 2 ist von der Zustandsänderung zwischen den Punkten 1 und 2 während der Kompression abhängig.d) The pressure at operating point 2 is determined by the pressure P 1 determined in point 3 . This pressure corresponds to the final compression pressure. The temperature in point 2 depends on the change in state between points 1 and 2 during the compression.
  • e) Punkt 1 entspricht dem Ausgangszustand des Gasgemisches aus A und B.e) Point 1 corresponds to the initial state of the gas mixture from A and B.

Vorteile des Prozesses:
Advantages of the process:

  • 1. Durch die zweistufige Verflüssigung und durch die Auswahl der richtigen Betriebsparameter für den Verflüssigungsvorgang wird gewährleistet, dass eine Eisbildung in der Verflüssigungskammer vermieden wird. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Verflüssigungsprozess, ohne dass dabei die Wärmeübertragungsvorgänge durch die Eisschicht verschlechtert werden und ohne dass der Prozess durch Abtauung unterbrochen wird.1. By two-stage liquefaction and by choosing the right one Operating parameters for the liquefaction process ensures that ice formation in the liquefaction chamber is avoided. this makes possible a continuous liquefaction process without the Heat transfer processes are deteriorated by the layer of ice and without the process being interrupted by defrost.
  • 2. Aufgrund dieses zweistufigen Verfahren kann auf größere Wärmeübertragungsflächen (großer Wärmetauscher) verzichtet werden, die sonst zur Vermeidung der Eisbildung notwendig wären. 2. Because of this two-step process, larger ones can be used Heat transfer surfaces (large heat exchanger) are dispensed with would otherwise be necessary to avoid ice formation.  
  • 3. Gas A und Gas B werden voneinander getrennt, verflüssigt und in separaten Aufbewahrungsbehältern gesammelt.3. Gas A and Gas B are separated from each other, liquefied and in separate Storage containers collected.

In dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Verfahren wird das Gasgemisch aus Gas A und B mit Hilfe einer Kältemaschine verflüssigt und vermeidet dabei die Eisbildung in der Verflüssigungskammer der Kältemaschine. In diesem Prozess wird die Kälteleistung der Kältemaschine bei einer definierten Temperatur T1 zur Verfügung gestellt. Das bis zu dem Druck P1 verdichtete Gasgemisch aus A und B wird in der Verflüssigungskammer der Kältemaschine bis zur Temperatur T1 abgekühlt. Dabei werden beide Gase verflüssigt. Die verflüssigten Gase werden in einem Expansionsventil bis zu dem Druck P2 entspannt.In the second method shown in FIGS. 3 and 4, the gas mixture of gas A and B is liquefied with the aid of a refrigerator and thereby avoids the formation of ice in the liquefaction chamber of the refrigerator. In this process, the cooling capacity of the chiller is made available at a defined temperature T 1 . The gas mixture of A and B compressed up to the pressure P 1 is cooled to the temperature T 1 in the liquefaction chamber of the refrigerator. Both gases are liquefied. The liquefied gases are expanded in an expansion valve up to the pressure P 2 .

Der Prozess hat folgende Merkmale:
The process has the following characteristics:

  • a) Das Gasgemisch wird von dem Druck P0, zu dem Druck P1 komprimiert, dabei kommt es zu einer Temperaturänderung von T0, zu Tan.a) The gas mixture is 0, compressed by the pressure P to the pressure P 1, where it comes to a temperature change from T 0 to T.
  • b) Das Gasgemisch wird im Wärmetauscher der Kältemaschine bei der entsprechenden Temperatur T1 verflüssigt.b) The gas mixture is liquefied in the heat exchanger of the refrigerator at the corresponding temperature T 1 .
  • c) Das verflüssigte Gemisch aus A und B wird in einem Expansionsventil von dem Druck P1 zu dem Druck P2 entspannt. Dabei kristallisiert das Gas B und die Flüssigkeit A verdampft zum Teil.c) The liquefied mixture of A and B is expanded in an expansion valve from the pressure P 1 to the pressure P 2 . The gas B crystallizes and the liquid A partially evaporates.
  • d) Der verdampfte Anteil von Gas A wird in einem Abscheider vom flüssigen Gas und dem Eis getrennt.d) The vaporized portion of gas A is separated from the liquid in a separator Gas and ice separated.
  • e) Das kalte verdampfte Gas A wird in einem zusätzlichen Wärmetauscher 2 zum Vorkühlen des Hauptstroms des Gemisches aus A und B eingesetzt. Dabei wird der Hauptstrom aus A und B von der Anfangstemperatur Tan bis zur Temperatur Tgw abgekühlt.e) The cold vaporized gas A is used in an additional heat exchanger 2 for pre-cooling the main stream of the mixture of A and B. Here, the main flow of A and B from the initial temperature T on until cooled to the temperature T gw.

Der Prozessablauf ist in Fig. 3 dargestellt. The process flow is shown in Fig. 3.

In diesem Prozess wird die Eigenschaft der Gase genutzt, dass die Verflüssigungstemperatur der Gase mit steigendem Druck größer wird, aber die Gefriertemperatur nahezu konstant bleibt.In this process the property of the gases is used that the The liquefaction temperature of the gases increases with increasing pressure, but the Freezing temperature remains almost constant.

Die Zustandsänderungen des Verflüssigungsprozesses sind in Fig. 4 dargestellt. Die Kurven A und B sind die entsprechenden Dampfdruckkurven der Gase A und B. Bei der Auswahl der Prozessparameter (Arbeitsdrücke und Temperaturen) soll folgendes beachtet werden:
The changes in state of the liquefaction process are shown in FIG. 4. Curves A and B are the corresponding vapor pressure curves for gases A and B. When selecting the process parameters (working pressures and temperatures), the following should be considered:

  • a) Es soll zuerst ein gewünschter Endzustand (TflA und P2) definiert werden, in dem Gas A verflüssigt ist.a) First, a desired final state (T flA and P 2 ) should be defined in which gas A is liquefied.
  • b) Um Betriebspunkt 4 (P1, T1) zu ermitteln, muss folgendes beachtet werden:
    • - Falls die Differenz zwischen Verflüssigungstemperatur TflB und Gefriertemperatur TfB des Gases B bei dem Druck P2 zu klein ist, muss in Abhängigkeit der Verflüssigungsbedingungen in der Verflüssigungskammer eine kritische Temperatur Tkrit1 festgelegt werden, um einen ausreichenden Sicherheitsabstand von TfB zu gewährleisten.
    • - Es wird der kritische Druck Pkrit2 definiert, bei dem die Verflüssigungstemperatur des Gases A gleich der Gefriertemperatur TfB ist.
    • - Der Verflüssigungsdruck P1 wird wie folgt bestimmt.
      Pkrit1 < P1
      Pkrit2 < P1
    • - Die Verflüssigungstemperatur T1 resultiert aus dem Schnittpunkt des Verflüssigungsdrucks P1 mit der Kurve A.
    b) To determine operating point 4 (P1, T1), the following must be observed:
    • - If the difference between the condensing temperature T flB and the freezing temperature Tf B of the gas B at the pressure P 2 is too small, depending on the condensing conditions in the condensing chamber, a critical temperature T crit1 must be set to ensure a sufficient safety distance from Tf B.
    • - The critical pressure P crit2 is defined at which the liquefaction temperature of gas A is equal to the freezing temperature Tf B.
    • - The condensing pressure P 1 is determined as follows.
      P crit1 <P 1
      P crit2 <P 1
    • - The condensing temperature T 1 results from the intersection of the condensing pressure P 1 with the curve A.
  • c) Der Druck in den Betriebspunkten 2 und 3 wird durch den im Punkt 4 ermittelten Druck P1 bestimmt. Dieser Druck entspricht dem Verdichtungsenddruck. Die Temperatur im Punkt 3 Tgw ist die Temperatur nach der Vorkühlung im Gegenstromwärmetauscher, und die Temperatur im Punkt 2 Tan ist von der Zustandsänderung zwischen den Punkten 1 und 2 abhängig.c) The pressure in the operating points 2 and 3 is determined by the pressure P 1 determined in point 4 . This pressure corresponds to the final compression pressure. The temperature in point 3 T gw is the temperature after pre-cooling in the counterflow heat exchanger, and the temperature in point 2 T an depends on the change in state between points 1 and 2 .
  • d) Punkt 1 entspricht dem Ausgangszustand des Gasgemisches aus A und B.d) Point 1 corresponds to the initial state of the gas mixture from A and B.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:
The advantages of the method according to the invention are:

  • 1. Der Verflüssigungsprozeß ist mit nur einer Temperaturstufe möglich.1. The liquefaction process is possible with only one temperature level.
  • 2. Trotz des einstufigen Verfahrens kann auf größere Wärmeübertragungsflächen (großer Wärmetauscher) verzichtet werden, die sonst zur Vermeidung der Eisbildung notwendig wären.2. Despite the one-step process, you can go to larger ones Heat transfer surfaces (large heat exchanger) are dispensed with would otherwise be necessary to avoid ice formation.
  • 3. Durch die Auswahl der richtigen Betriebsparameter für den Verflüssigungsvorgang wird gewährleistet, dass eine Eisbildung in der Verflüssigungskammer vermieden wird. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Verflüssigungsprozess, ohne dass dabei die Wärmeübertragungsvorgänge durch die Eisschichten verschlechtert werden und ohne dass der Prozess durch Abtauung unterbrochen wird.3. By choosing the right operating parameters for the Liquefaction process ensures that ice formation in the Liquefaction chamber is avoided. This enables one continuous liquefaction process without the Heat transfer processes through the layers of ice are deteriorated and without the process being interrupted by defrost.

Das Sekundärgas kann ein Verunreinigungsgas und das Drosselorgan ein Expansionsventil, ein Kapillarrohr, eine Blende, eine Entspannungsmaschine oder eine Turbine sein.The secondary gas may be an impurity gas and the throttle body Expansion valve, a capillary tube, an orifice, an expansion machine or be a turbine.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verflüssigen eines Gases (A), das Bestandteil eines Gasgemisches ist, das mindestens ein zweites Gas (B) enthält, wobei das zweite Gas eine höhere Verflüssigungstemperatur besitzt als das erste Gas, das Gasgemisch insbesondere durch einen Wärmeaustauscher abgekühlt wird und das zweite Gas bei einer Trenntemperatur eine Phasenumwandlung erfährt, bei der das erste Gas gasförmig und das zweite Gas flüssig und/oder fest ist, oder bei der das erste Gas gasförmig oder flüssig und das zweite Gas fest ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Wärmetauscher das Gasgemisch auf eine Temperatur abgekühlt wird, die oberhalb der Trenntemperatur liegt, und dass hinter dem Wärmeaustauscher ein Drosselorgan angeordnet ist, durch dass das Gasgemisch strömt und auf die Trenntemperatur abgekühlt wird.1. A process for liquefying a gas (A) which is part of a gas mixture which contains at least a second gas (B), the second gas having a higher liquefaction temperature than the first gas, the gas mixture being cooled in particular by a heat exchanger and that undergoes a phase transition at a separation temperature in which the first gas is gaseous and the second gas is liquid and / or solid, or in which the first gas is gaseous or liquid and the second gas is solid, characterized in that the heat exchanger Gas mixture is cooled to a temperature which is above the separation temperature, and that a throttle element is arranged behind the heat exchanger, through which the gas mixture flows and is cooled to the separation temperature. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gas (A) Stickstoff und die zweiten Gase (B) Edelgase sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the first gas (A) is nitrogen and the second gases (B) are noble gases. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan ein Expansionsventil, ein Kapillarrohr, eine Blende, eine Entspannungsmaschine oder eine Turbine ist.3. The method according to claim 1, characterized in that the throttle element an expansion valve, a capillary tube, an orifice, a Relaxation machine or a turbine.
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