EP1389672A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines verdichteten Gasstroms - Google Patents

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EP1389672A1
EP1389672A1 EP03017887A EP03017887A EP1389672A1 EP 1389672 A1 EP1389672 A1 EP 1389672A1 EP 03017887 A EP03017887 A EP 03017887A EP 03017887 A EP03017887 A EP 03017887A EP 1389672 A1 EP1389672 A1 EP 1389672A1
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EP
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evaporator
refrigerant
gas stream
compressed
compressor stage
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Withdrawn
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EP03017887A
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Jürgen Voit
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Linde GmbH
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    • F25J3/04618—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit for cooling an air stream fed to the air fractionation unit
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    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/70—Steam turbine, e.g. used in a Rankine cycle

Definitions

  • the invention relates to a method for generating a compressed gas stream, in which the gas stream compresses in at least a first compressor stage and then by indirect heat exchange in a first evaporator an evaporating refrigerant is cooled, the refrigerant in a Refrigeration cycle is carried out in the downstream of the first evaporator at least partially relaxed, condensed, recompressed and again the first Evaporator is fed.
  • the gas stream can be, for example, atmospheric air is required under increased pressure.
  • the compressed air can be a subsequent process are supplied, for example an air separation plant.
  • Methods of the type mentioned are for example from JP 10267527 A and EP 1016840 known.
  • the invention has for its object to provide such a method that is energetically cheaper.
  • This object is achieved in that the expansion of the refrigerant in the Refrigeration cycle is carried out work-performing. This way, from the Waste heat from the compression of the gas stream energy can be recovered.
  • the Energy can be mechanically applied to an energy consumer (for example one Compressor) or to a generator.
  • Work relaxation can be carried out in one or more stages. It it is also possible to connect several expansion machines in parallel (multi-turbine process).
  • the first evaporator When the gas flow is compressed in one stage, the first evaporator provides the aftercooler compression. For multi-stage compression, it is cheap, not just one Carry out post-cooling after the last stage, but also between two successive stages, preferably between each pair of successive following stages, intercooling in each evaporator. All Evaporators are parallel to the refrigerant compressed in the refrigeration cycle applied. The refrigerant flow is recombined downstream of the evaporator and at least in part, preferably completely, of those who work Relaxation fed.
  • the invention also relates to a device for generating a compressed Gas flow according to claims 4 to 6 and the application of Method or the device for generating a compressed Air flow (claim 7), especially for an air separation plant, in particular one Low-temperature air separation plant (claim 8).
  • a gas stream 1 to be compressed which is formed, for example, by atmospheric air which has previously been freed of solid particles in a filter, is fed to a single-stage compressor 2 (“first compressor stage”) in FIG. 1 and compressed there to the desired final pressure.
  • the compressed gas 3 is fed to an evaporator 4 ("first evaporator"), in which it is cooled by indirect heat exchange, preferably to approximately ambient temperature.
  • the cooled high-pressure gas stream 5 is fed to a consumer, for example a low-temperature air separation plant, or a compressed gas network.
  • a liquid refrigerant 6 from a refrigeration cycle 8 - 9 - 10 is in the evaporator 4 - 11 - 12 - 13 evaporated.
  • the evaporated refrigerant 8 is in one Relaxation machine, which is preferably designed as an expansion turbine, relaxed during work and then a condenser 11 via line 11 liquefied by indirect heat exchange, for example with cooling water.
  • the condensed low-pressure refrigerant is recompressed in a pump 13 and finally fed back to the evaporator 4.
  • the mechanical energy generated during work relaxation 9 is in the embodiment of Figure 1 by means of mechanical coupling 14 on the Transfer compressor 2. If this is not sufficient to drive the compressor 2, it can this can also be connected to a motor (not shown).
  • the gas stream 1 is compressed in three stages 2a, 2b, 2c. Downstream of each compressor stage 2a, 2b, 2c, the gas stream 3a, 3b, 3c is cooled in an evaporator (intermediate cooling 4a and 4b and aftercooler 4c).
  • the refrigeration cycle 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 essentially corresponds to that of Figure 1.
  • the liquid high-pressure refrigerant 7 is branched into three partial flows 7a, 7b, 7c for each of the evaporators 4a, 4b, 4c.
  • the evaporated refrigerant 8a, 8b, 8c is combined again before the work-relieving relaxation 9 (line 8).
  • the mechanical energy generated during work relaxation 9 is in the embodiment of Figure 2 converted into electrical energy.
  • the Relaxation machine is therefore coupled to a generator 15.
  • FIG. 3 shows how the invention can generally be used to utilize the process heat of an exothermic process 30.
  • This can be any type of method or device that generates heat and forms a fluid 33 to be cooled.
  • the fluid to be cooled becomes high Temperature fed to an evaporator 4 ("first evaporator") in which it passes through indirect heat exchange is cooled.
  • the cooled fluid 35 is the Evaporator 4 removed at a lower temperature.
  • a liquid refrigerant 6 from a refrigeration cycle 8 - 9 - 10 is in the evaporator 4 - 11 - 12 - 13 evaporated.
  • the evaporated refrigerant 8 is in one Relaxation machine, which is preferably designed as an expansion turbine, relaxed during work and then a condenser 11 via line 11 liquefied by indirect heat exchange, for example with cooling water.
  • the condensed low-pressure refrigerant is recompressed in a pump 13 and finally fed back to the evaporator 4.
  • the mechanical energy generated during work relaxation 9 can be dissipated by any known method, for example by a generator or a dissipative brake (e.g. oil brake).
  • a generator or a dissipative brake e.g. oil brake
  • it is transmitted by means of mechanical coupling 44 to a compressor 32 in which a working fluid 31 is brought to an increased pressure.
  • the high pressure fluid 33 can be fed to process 30 or used independently of it.
  • any suitable medium can be used as the refrigerant in the invention, for example neopentanes, isopentanes, Polar 1, acetaldehydes, ethylamine, ethylene oxide and / or H 2 O.

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zum Erzeugen eines verdichteten Gasstroms (5). Der Gasstrom (1) wird in mindestens einer ersten Verdichterstufe (2) verdichtet und anschließend durch indirekten Wärmeaustausch in einem ersten Verdampfer (4) gegen ein verdampfendes Kältemittel (7) abgekühlt. Das Kältemittel wird in einem Kältekreislauf (8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13) geführt, in dem es stromabwärts des ersten Verdampfers (4) mindestens zum Teil entspannt (9), kondensiert (11), rückverdichtet (13) und erneut dem ersten Verdampfer (4) zugeleitet wird. Die Entspannung (9) des Kältemittels in dem Kältekreislauf wird arbeitsleistend durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines verdichteten Gasstroms, bei dem der Gasstrom in mindestens einer ersten Verdichterstufe verdichtet und anschließend durch indirekten Wärmeaustausch in einem ersten Verdampfer gegen ein verdampfendes Kältemittel abgekühlt wird, wobei das Kältemittel in.einem Kältekreislauf geführt wird, in dem es stromabwärts des ersten Verdampfers mindestens zum Teil entspannt, kondensiert, rückverdichtet und erneut dem ersten Verdampfer zugeleitet wird.
Bei dem Gasstrom kann es sich beispielsweise um atmosphärische Luft handeln, die unter erhöhtem Druck benötigt wird. Die Druckluft kann einem anschließenden Prozess zugeführt werden, beispielsweise einer Luftzerlegungsanlage.
Verfahren der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus JP 10267527 A und EP 1016840 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren anzugeben, das energetisch günstiger ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Entspannung des Kältemittels in dem Kältekreislauf arbeitsleistend durchgeführt wird. Auf diese Weise kann aus der Abwärme der Verdichtung des Gasstroms Energie zurückgewonnen werden. Die Energie kann dabei mechanisch auf einen Energieverbraucher (zum Beispiel einen Verdichter) oder an einen Generator übertragen werden.
Die arbeitsleistende Entspannung kann ein- oder mehrstufig durchgeführt werden. Es ist auch möglich mehrere Entspannungsmaschinen parallel zu schalten (Mehr-Turbinen-Verfahren).
Bei einstufiger Verdichtung des Gasstroms stellt der erste Verdampfer den Nachkühler der Verdichtung dar. Bei mehrstufiger Verdichtung ist es günstig, nicht nur eine Nachkühlung hinter der letzten Stufe durchzuführen, sondern auch zwischen zwei aufeinander folgenden Stufen, vorzugsweise zwischen jedem Paar von aufeinander folgenden Stufen, eine Zwischenkühlung in je einem Verdampfer vorzunehmen. Alle Verdampfer werden parallel von dem im Kältekreislauf verdichteten Kältemittel beaufschlagt. Der Kältemittelstrom wird stromabwärts der Verdampfer wieder vereinigt und mindestens zum Teil, vorzugsweise vollständig, der arbeitsleistenden Entspannung zugeführt.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Erzeugen eines verdichteten Gasstroms gemäß den Patentansprüchen 4 bis 6 sowie die Anwendung des Verfahrens beziehungsweise der Vorrichtung zur Erzeugung eines verdichteten Luftstroms (Anspruch 7), speziell für eine Luftzerlegungsanlage, insbesondere eine Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage (Anspruch 8).
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Hierbei zeigen:
Figur 1
ein Ausführungsbeispiel mit einstufiger Verdichtung des Gasstroms,
Figur 2
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit dreistufiger Verdichtung des Gasstroms und
Figur 3
die Anwendung der Erfindung zur Kühlung eines sonstigen Prozessstroms.
Ein zu verdichtender Gasstrom 1, der beispielsweise durch atmosphärische Luft gebildet wird, die zuvor in einem Filter von Feststoffteilchen befreit wurde, wird in Figur 1 einem einstufigen Verdichter 2 ("erste Verdichterstufe") zugeführt und dort auf den gewünschten Enddruck komprimiert. Das verdichtete Gas 3 wird einem Verdampfer 4 ("erster Verdampfer") zugeleitet, in dem es durch indirekten Wärmeaustausch abgekühlt wird, vorzugsweise auf etwa Umgebungstemperatur. Der abgekühlte Hochdruck-Gasstrom 5 wird einem Verbraucher, beispielsweise einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage, oder einem Druckgas-Netzwerk zugeführt.
In dem Verdampfer 4 wird ein flüssiges Kältemittel 6 aus einem Kältekreislauf 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 verdampft. Das verdampfte Kältemittel 8 wird in einer Entspannungsmaschine, die vorzugsweise als Expansionsturbine ausgebildet ist, arbeitsleistend entspannt und anschließend über Leitung 11 einem Kondensator 11 durch indirekten Wärmeaustausch, beispielsweise mit Kühlwasser, verflüssigt. Das kondensierte Niederdruck-Kältemittel wird in einer Pumpe 13 rückverdichtet und schließlich wieder dem Verdampfer 4 zugeführt.
Die bei der arbeitsleistenden Entspannung 9 erzeugte mechanische Energie wird in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 mittels mechanischer Kopplung 14 auf den Verdichter 2 übertragen. Falls dies nicht zum Antrieb des Verdichters 2 ausreicht, kann dieser zusätzlich mit einem Motor verbunden sein (nicht dargestellt).
In Figur 2 wird der Gasstrom 1 in drei Stufen 2a, 2b ,2c verdichtet. Stromabwärts jeder Verdichterstufe 2a, 2b, 2c wird der Gasstrom 3a, 3b, 3c in je einem Verdampfer (Zwischenkühlen 4a und 4b und Nachkühler 4c) abgekühlt. Der Kältekreislauf 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 entspricht im Wesentlichen demjenigen von Figur 1. Allerdings wird das flüssige Hochdruck-Kältemittel 7 in drei Teilströme 7a, 7b, 7c für jeden der Verdampfer 4a, 4b, 4c verzweigt. Das verdampfte Kältemittel 8a, 8b, 8c wird vor der arbeitsleistenden Entspannung 9 wieder vereinigt (Leitung 8).
Die bei der arbeitsleistenden Entspannung 9 erzeugte mechanische Energie wird in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 in elektrische Energie umgewandelt. Die Entspannungsmaschine ist daher mit einem Generator 15 gekoppelt.
In Figur 3 ist dargestellt, wie die Erfindung allgemein zur Nutzung der Prozesswärme eines exothermen Prozesses 30 eingesetzt werden kann. Dabei kann es sich um jede Art von Verfahren oder Vorrichtung handeln, die Wärme erzeugt und ein zu kühlendes Fluid 33 bildet.
Das zu kühlende Fluid wird analog zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 unter hoher Temperatur einem Verdampfer 4 ("erster Verdampfer") zugeleitet, in dem es durch indirekten Wärmeaustausch abgekühlt wird. Das abgekühlte Fluid 35 wird dem Verdampfer 4 unter niedrigerer Temperatur entnommen.
In dem Verdampfer 4 wird ein flüssiges Kältemittel 6 aus einem Kältekreislauf 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 verdampft. Das verdampfte Kältemittel 8 wird in einer Entspannungsmaschine, die vorzugsweise als Expansionsturbine ausgebildet ist, arbeitsleistend entspannt und anschließend über Leitung 11 einem Kondensator 11 durch indirekten Wärmeaustausch, beispielsweise mit Kühlwasser, verflüssigt. Das kondensierte Niederdruck-Kältemittel wird in einer Pumpe 13 rückverdichtet und schließlich wieder dem Verdampfer 4 zugeführt.
Die bei der arbeitsleistenden Entspannung 9 erzeugte mechanische Energie kann durch jede bekannte Methode abgeführt werden, beispielsweise durch einen Generator oder eine dissipative Bremse (z. B. Ölbremse). In dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 wird sie mittels mechanischer Kopplung 44 auf einen Verdichter 32 übertragen, in dem ein Arbeitsfluid 31 auf einen erhöhten Druck gebracht wird. Das Hochdruck-Fluid 33 kann dem Prozess 30 zugeführt oder unabhängig von diesem genutzt werden.
Als Kältemittel kann bei der Erfindung - unabhängig vom spezifischen Ausführungsbeispiel - jedes geeignete Medium eingesetzt werden, beispielsweise Neopentane, Isopentane, Polar 1, Acetaldehyde, Ethylamin, Ethylenoxid und/oder H2O.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Erzeugen eines verdichteten Gasstroms (5), bei dem der Gasstrom (1) in mindestens einer ersten Verdichterstufe (2, 2a, 2b, 2c) verdichtet und anschließend durch indirekten Wärmeaustausch in einem ersten Verdampfer (4, 4a, 4b, 4c) gegen ein verdampfendes Kältemittel (7, 7a, 7b, 7c) abgekühlt wird, wobei das Kältemittel in einem Kältekreislauf (8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13) geführt wird, in dem es stromabwärts des ersten Verdampfers (4, 4a, 4b, 4c) mindestens zum Teil entspannt (9), kondensiert (11), rückverdichtet (13) und emeut dem ersten Verdampfer (4, 4a, 4b, 4c) zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannung (9) des Kältemittels in dem Kältekreislauf arbeitsleistend durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom in mindestens zwei aufeinander folgenden Verdichterstufen, der ersten (2a, 2b) und einer zweiten Verdichterstufe (2b, 2c), verdichtet wird, wobei der erste Verdampfer (4a, 4b) stromaufwärts der zweiten Verdichterstufe (2b, 2c) angeordnet ist und der Gasstrom (3b, 3c) stromabwärts der zweiten Verdichterstufe (2b, 2c) durch indirekten Wärmeaustausch in einem zweiten Verdampfer (4b, 4c) gegen verdampfendes Kältemittel (7b, 7c) aus dem Kältekreislauf abgekühlt wird und wobei der zweite Verdampfer (4b, 4c) kältemittelseitig parallel zum ersten Verdampfer (4a, 4b) geschaltet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (1) in mehr als zwei aufeinander folgenden Verdichterstufen (2a, 2b, 2c) verdichtet wird, wobei der Gasstrom (3a, 3b, 3c) zwischen jeweils zwei Verdichterstufen (2a/2b, 2b/2c) und stromabwärts der letzten Verdichterstufe (2c) durch indirekten Wärmeaustausch in je einem Verdampfer (4a, 4b, 4c) gegen verdampfendes Kältemittel (7a, 7b, 7c) aus dem Kältekreislauf abgekühlt wird, wobei diese Verdampfer (4a, 4b, 4c) kältemittelseitig parallel zum ersten Verdampfer geschaltet sind.
  4. Vorrichtung zum Erzeugen eines verdichteten Gasstroms (5), bei dem der Gasstrom (1) mit mindestens einer ersten Verdichterstufe (2, 2a, 2b, 2c), deren Eintritt mit einer Quelle für den zu verdichtenden Gasstrom verbunden (1) ist und deren Austritt mit einem Verdampfer (4, 4a, 4b, 4c) für den indirekten Wärmeaustausch gegen ein verdampfendes Kältemittel (7, 7a, 7b, 7c) verbunden ist, wobei der Verdampfer kältemittelseitig in einen Kältekreislauf (8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13) zur Entspannung (9), Kondensation (11), Rückverdichtung (13) und Rückführung (7, 7a, 7b, 7c) zum ersten Verdampfer (4, 4a, 4b, 4c) des Kältemittels (8) eingebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältekreislauf eine Entspannungsmaschine (9) zur arbeitsleistenden Entspannung des Kältemittels aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mindestens zwei aufeinander folgende Verdichterstufen zur Verdichtung des Gasstroms (1), die erste (2a, 2b) und eine zweite Verdichterstufe (2b, 2c), wobei der Austritt des ersten Verdampfers (4a, 4b) mit dem Eintritt der zweiten Verdichterstufe (2b, 2c) verbunden (3a, 3b) und der Austritt der zweiten Verdichterstufe (2b, 2c) mit einem zweiten Verdampfer (4b, 4c) verbunden (3b, 3c) ist und wobei der zweite Verdampfer (4b, 4c) kältemittelseitig parallel zum ersten Verdampfer (4a, 4b) geschaltet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mehr als zwei aufeinander folgende Verdichterstufen (2a, 2b, 2c) zur Verdichtung des Gasstroms (1), wobei zwischen jeweils zwei Verdichterstufen (2a/2b, 2b/2c) und stromabwärts der letzten Verdichterstufe (2c) je ein Verdampfer (4a, 4b, 4c) zur Abkühlung des Gasstroms (3a, 3b, 3c) gegen verdampfendes Kältemittel (7a, 7b, 7c) aus dem Kältekreislauf angeordnet ist und wobei diese Verdampfer (4a, 4b, 4c) kältemittelseitig parallel zum ersten Verdampfer geschaltet sind.
  7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 zur Erzeugung eines verdichteten Luftstroms.
  8. Anwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der verdichtete Luftstrom einer Luftzerlegungsanlage, insbesondere einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage, zugeführt wird.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005024188A2 (en) * 2003-09-11 2005-03-17 Ormat Technologies Inc. Method of and apparatus for pressurizing gas flowing in a pipeline
WO2006069977A1 (en) * 2004-12-27 2006-07-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated process and apparatus for the compression, cooling, and purification of air
US7278264B2 (en) 2005-03-31 2007-10-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process to convert low grade heat source into power using dense fluid expander
WO2007137373A1 (en) * 2006-06-01 2007-12-06 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Improved compressor device
DE102007014019A1 (de) * 2007-03-23 2008-09-25 Fischermanns Gmbh & Co. Duisburger Fettschmelze Wärmepumpe und Verfahren zum Kühlen und/oder Heizen
EP2131105A1 (de) 2008-06-05 2009-12-09 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren zur Umwandlung einer niedrigwertigen Wärmequelle in Strom mittels Zweiphasen-Expander
JP2013057256A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Ihi Corp 圧縮機のエネルギー回収システム
WO2020160844A1 (de) * 2019-02-07 2020-08-13 Linde Gmbh Verfahren und anordnung zur bereitstellung eines ersten verfahrensprodukts und eines zweiten verfahrensprodukts

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4342201A (en) * 1980-02-19 1982-08-03 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Energy recovery apparatus for a gas compressor plant
US5461861A (en) * 1992-10-07 1995-10-31 Mannesmann Aktiengesellschaft Process for compressing a gaseous medium
EP1016775A2 (de) * 1998-12-31 2000-07-05 Ormat Industries, Ltd. Abhitzewiedergewinnung in einem organischen Energiewandler mittels einem Zwischenflüssigkeitskreislauf
EP1174590A2 (de) * 2000-07-17 2002-01-23 Ormat Industries, Ltd. Verfahren und Vorrichtung zur Krafterzeugung aus Wärme

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4342201A (en) * 1980-02-19 1982-08-03 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Energy recovery apparatus for a gas compressor plant
US5461861A (en) * 1992-10-07 1995-10-31 Mannesmann Aktiengesellschaft Process for compressing a gaseous medium
EP1016775A2 (de) * 1998-12-31 2000-07-05 Ormat Industries, Ltd. Abhitzewiedergewinnung in einem organischen Energiewandler mittels einem Zwischenflüssigkeitskreislauf
EP1174590A2 (de) * 2000-07-17 2002-01-23 Ormat Industries, Ltd. Verfahren und Vorrichtung zur Krafterzeugung aus Wärme

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005024188A3 (en) * 2003-09-11 2005-04-21 Ormat Technologies Inc Method of and apparatus for pressurizing gas flowing in a pipeline
US7950214B2 (en) 2003-09-11 2011-05-31 Ormat Technologies Inc. Method of and apparatus for pressurizing gas flowing in a pipeline
WO2005024188A2 (en) * 2003-09-11 2005-03-17 Ormat Technologies Inc. Method of and apparatus for pressurizing gas flowing in a pipeline
US7497092B2 (en) 2004-12-27 2009-03-03 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated air compression, cooling, and purification unit and process
WO2006069977A1 (en) * 2004-12-27 2006-07-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated process and apparatus for the compression, cooling, and purification of air
US7225637B2 (en) 2004-12-27 2007-06-05 L'Air Liquide Société Anonyme á´ Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Integrated air compression, cooling, and purification unit and process
US7278264B2 (en) 2005-03-31 2007-10-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process to convert low grade heat source into power using dense fluid expander
JP2009539007A (ja) * 2006-06-01 2009-11-12 アトラス コプコ エアーパワー，ナームローゼ フェンノートシャップ 改良された圧縮機装置
WO2007137373A1 (en) * 2006-06-01 2007-12-06 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Improved compressor device
AU2007266263B2 (en) * 2006-06-01 2012-02-02 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Improved compressor device
US8197227B2 (en) 2006-06-01 2012-06-12 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Multi-stage compressor system
CN101484705B (zh) * 2006-06-01 2012-06-27 艾拉斯科普库空气动力股份有限公司 改进的压缩机装置
DE102007014019A1 (de) * 2007-03-23 2008-09-25 Fischermanns Gmbh & Co. Duisburger Fettschmelze Wärmepumpe und Verfahren zum Kühlen und/oder Heizen
DE102007014019B4 (de) * 2007-03-23 2012-02-23 Fischermanns Gmbh & Co. Duisburger Fettschmelze Wärmepumpe und Verfahren zum Kühlen und/oder Heizen
EP2131105A1 (de) 2008-06-05 2009-12-09 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren zur Umwandlung einer niedrigwertigen Wärmequelle in Strom mittels Zweiphasen-Expander
JP2013057256A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Ihi Corp 圧縮機のエネルギー回収システム
WO2020160844A1 (de) * 2019-02-07 2020-08-13 Linde Gmbh Verfahren und anordnung zur bereitstellung eines ersten verfahrensprodukts und eines zweiten verfahrensprodukts

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