ES2197569T3 - Licuefaccion criogenica de gases industriales de circuito unico con refrigerante multicomponente. - Google Patents

Licuefaccion criogenica de gases industriales de circuito unico con refrigerante multicomponente.

Info

Publication number
ES2197569T3
ES2197569T3 ES99126066T ES99126066T ES2197569T3 ES 2197569 T3 ES2197569 T3 ES 2197569T3 ES 99126066 T ES99126066 T ES 99126066T ES 99126066 T ES99126066 T ES 99126066T ES 2197569 T3 ES2197569 T3 ES 2197569T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
component
fluid
hydrocarbons
fluorinated
industrial gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES99126066T
Other languages
English (en)
Inventor
Walter Joseph Olszewski
Byram Arman
Joseph Alfred Weber
Arun Acharya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Praxair Technology Inc
Original Assignee
Praxair Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22833805&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ES2197569(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Praxair Technology Inc filed Critical Praxair Technology Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2197569T3 publication Critical patent/ES2197569T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/044—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
    • C09K5/045—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds containing only fluorine as halogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/006—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F25J1/0015—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F25J1/0017—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F25J1/002—Argon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0027—Oxides of carbon, e.g. CO2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0042—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by liquid expansion with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0097—Others, e.g. F-, Cl-, HF-, HClF-, HCl-hydrocarbons etc. or mixtures thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0212—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0219—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. using a deep flash recycle loop
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/10—Components
    • C09K2205/11—Ethers
    • C09K2205/112—Halogenated ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/10—Components
    • C09K2205/13—Inert gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/10—Components
    • C09K2205/132—Components containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/22—All components of a mixture being fluoro compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Un método para la licuefacción de un gas industrial que comprende: (A) comprimir un fluido refrigerante multicomponente de carga variable que comprende al menos un componente del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados y éteres fluorados y al menos un componente diferente del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados, éteres fluorados y gases atmosféricos, no conteniendo dicho fluido refrigerante multicomponente ni hidrocarburos hidroclorofluorados ni hidrocarburos; (B) enfriar el fluido refrigerante multicomponente comprimido para al menos condensar parcialmente el fluido refrigerante multicomponente; (C) expandir el fluido refrigerante multicomponente comprimido enfriado para generar refrigeración; (D) calentar el fluido refrigerante multicomponente expandido mediante cambio de calor indirecto con el fluido refrigerante multicomponente comprimido para efectuar dicho enfriamiento del fluido refrigerante multicomponente comprimido; y (E) llevar el fluido refrigerante multicomponente expandido en la relación de cambio de calor con el gas industrial y calentar el fluido refrigerante multicomponente expandido mediante cambio de calor indirecto con dicho gas industrial para licuar el gas industrial.

Description

Licuefacción criogénica de gases industriales de circuito único con refrigerante multicomponente.
Campo de la técnica
Esta invención se refiere generalmente a la licuefacción de gases industriales en la que el gas se lleva desde la temperatura ambiente a una temperatura criogénica para efectuar la licuefacción.
Técnica anterior
La licuefacción de gases industriales es una etapa importante que se usa en el tratamiento de casi todas las operaciones de separación y purificación de gases industriales. Típicamente el gas industrial se licúa mediante cambio de calor indirecto con un refrigerante. Un sistema tal, mientras que funciona bien para proporcionar refrigeración sobre un intervalo de temperatura relativamente pequeño desde la ambiente, no es eficaz cuando se requiere una refrigeración sobre un intervalo amplio de temperatura, tal como desde la ambiente a una temperatura criogénica. Una forma en la que se ha corregido esta ineficacia es el uso de un procedimiento de licuefacción con circuitos múltiples de flujo en el que cada circuito sirve para reducir la temperatura del gas industrial sobre una parte del intervalo hasta que se alcanza la temperatura de condensación criogénica requerida. Sin embargo, dichos aparatos de licuefacción de gases industriales de circuitos múltiples pueden ser complicados de operar.
En Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology: ``Volumen 7, Copper Alloys to Distillation'', 1978, Wiley & Sons, Nueva York, US XP002145616 se menciona que un ciclo refrigerante usado para una planta de ahorro máximo puede estar basada en refrigerantes multicomponente, sin proporcionar cualesquiera detalles con respecto a que tipo de refrigerantes se deben usar.
En el Documento EP-A-0.516.093 se describe una unidad de refrigeración que comprende un circuito refrigerante secundario a temperatura elevada y un circuito refrigerante secundario a baja temperatura para formar un circuito cerrado refrigerante independiente que exhibe un efecto de refrigeración mediante el cual un refrigerante descargado de un compresor se condensa y a continuación se evapora, y un evaporador del circuito refrigerante secundario a temperatura elevada y el condensador del circuito refrigerante secundario a baja temperatura forman un cambiador térmico. La unidad usa un refrigerante mezcla no azeotrópica que comprende un refrigerante inorgánico seleccionado del grupo que consiste de argón y nitrógeno, un hidrocarburo y al menos un refrigerante seleccionado del grupo que consiste en hidrocarburo hidroclorofluorado, hidrocarburo hidrofluorado, hidrocarburo e hidrocarburo fluorado.
Los substitutos para el refrigerante de clorodifluorometano (HCFC-22) se describen en el Documento WO-A97/11138 los cuales sustitutos pueden contener hidrocarburos y/o hidrocarburos hidroclorofluorados.
De acuerdo con esto es un objeto de esta invención proporcionar un dispositivo de licuefacción de circuito único por medio del cual los gases industriales se puedan llevar desde la temperatura ambiente a una temperatura criogénica de licuefacción que opera con mayor eficacia que los sistemas de circuito único hasta ahora disponibles.
Sumario de la invención
El anterior y los otros objetivos, que llegarán a ser evidentes a una persona especializada en la técnica mediante una lectura de esta descripción, se consiguen mediante la presente invención, que es:
Un método para licuar un gas industrial.
Según se usa aquí la expresión ``no tóxico'' significa que no posee un peligro agudo o crónico cuando se maneja de acuerdo con límites de exposición aceptables.
Según se usa aquí la expresión ``no inflamable'' significa bien que no tiene punto de inflamación o un punto de inflamación muy elevado de al menos 600ºK.
Según se usa aquí la expresión ``no destructor del ozono'' significa que tiene un potencial destructor del ozono cero, es decir que no tiene átomos de cloro o de bromo.
Según se usa aquí la expresión ``punto de ebullición normal'' significa la temperatura de ebullición a la presión estándar de 1 atmósfera.
Según se usa aquí la expresión ``cambio de calor indirecto'' significa llevar los fluidos en la relación de cambio de calor sin cualquier contacto físico o de entremezclado de los fluidos uno con otro.
Según se usa aquí el término ``expansión'' significa efectuar una reducción en la presión.
Según se usa aquí los términos ``turboexpansión'' y ``turboexpansor'' significan respectivamente el método y el aparato para el flujo del fluido de alta presión a través de una turbina para reducir la presión y la temperatura del fluido generando de este modo refrigeración.
Según se usa aquí la expresión ``refrigerante de carga variable'' quiere decir una mezcla de dos o más componentes en proporciones tales que la fase líquida de estos componentes experimenta un cambio de temperatura continuo y creciente entre el punto de burbujeo y el punto de rocío de la mezcla. El punto de burbujeo de la mezcla es la temperatura, a una presión dada, en la que la mezcla está toda en la fase líquida pero la adición de calor iniciará la formación de una fase de vapor en equilibrio con la fase líquida. El punto de rocío de la mezcla es la temperatura, a una presión dada, en la que la mezcla está toda en la fase vapor pero la extracción de calor iniciará la formación de una fase líquida en equilibrio con la fase vapor. Por consiguiente, la región de temperatura entre el punto de burbujeo y el punto de rocío de la mezcla es la región en la que coexisten en equilibrio tanto la fase líquida como la de vapor. En la práctica de esta invención las diferencias de temperatura entre el punto de burbujeo y el punto de rocío para el refrigerante de carga variable es de al menos 10ºK, preferiblemente de al menos 20ºK y lo más preferiblemente de al menos 50ºK.
Según se usa aquí la expresión ``hidrocarburo fluorado'' quiere decir uno de los siguientes: tetrafluorometano (CF_{4}), perfluoroetano (C_{2}F_{6}), perfluoropropano (C_{3}F_{8}), perfluorobutano (C_{4}F_{10}), perfluoropentano (C_{5}F_{12}), perfluoroetileno (C_{2}F_{4}), perfluoropropileno (C_{3}F_{6}), perfluorobuteno (C_{4}F_{6}), perfluoropenteno (C_{5}F_{10}), hexafluorociclopropano (ciclo-C_{3}F_{6}) y octafluorociclobutano (ciclo-C_{4}F_{8}).
Según se usa aquí la expresión ``hidrocarburo hidrofluorado'' quiere decir uno de los siguientes: fluoroformo (CHF_{3}), pentafluoroetano (C_{2}HF_{5}), tetrafluoroetano (C_{2}H_{2}F_{4}), heptafluoropropano (C_{3}HF_{7}), hexafluoropropano (C_{3}H_{2}F_{6}), pentafluoropropano (C_{3}H_{3}F_{5}), tetrafluoropropano (C_{3}H_{4}F_{4}), nonafluorobutano (C_{4}HF_{9}), octafluorobutano(C_{4}H_{2}F_{8}), undecafluoropentano (C_{5}HF_{11}), fluoruro de metilo (CH_{3}F), difluorometano (CH_{2}F_{2}), fluoruro de etilo (C_{2}H_{5}F), difluoroetano (C_{2}H_{4}F_{2}), trifluoroetano (C_{2}H_{3}F_{3}), difluoroetileno (C_{2}H_{2}F_{2}), trifluoroetileno (C_{2}HF_{3}), fluoroetileno (C_{2}H_{3}F), pentafluoropropileno (C_{3}HF_{5}), tetrafluoropropileno (C_{3}H_{2}F_{4}), trifluoropropileno (C_{3}H_{3}F_{3}), difluoropropileno (C_{3}H_{4}F_{2}), heptafluorobuteno (C_{4}HF_{7}), hexafluorobuteno (C_{4}H_{2}F_{6}) y nonafluoropenteno (C_{5}HF_{9}).
Según se usa aquí la expresión ``éter fluorado'' quiere decir uno de los siguientes: trifluorometoxi-perfluorometano (CF_{3}-O-CF_{3}), difluorometoxi-perfluorometano (CHF_{2}-O-CF_{3}), fluorometoxi-perfluorometano (CH_{2}F-O-CF_{3}), difluorometoxi-difluorometano (CHF_{2}-O-CHF_{2}), difluorometoxi-perfluoroetano (CHF_{2}-O-C_{2}F_{5}), difluorometoxi-1,2,2,2-tetrafluoroetano (CHF_{2}-O-C_{2}HF_{4}), difluorometoxi-1,1,2,2-tetrafluoroetano (CHF_{2}-C_{2}HF_{4}), perfluoroetoxi-fluorometano (C_{2}F_{5}-O-CH_{2}F), perfluorometoxi-1,1,2-trifluoroetano (CF_{3}-O-C_{2}H_{2}F_{3}), perfluorometoxi-1,2,2-trifluoroetano (CF_{3}O-C_{2}H_{2}F_{3}), ciclo-1,1,2,2-tetrafluoropropiléter (ciclo-C_{3}H_{2}F_{4}-O-), ciclo-1,1,-3,3-tetrafluoropropiléter 
\hbox{(ciclo  -  C _{3} H _{2} F _{4}   -  O-)}
, perfluorometoxi-1,1,2,2-tetrafluoroetano (CF_{3}-O-C_{2}HF_{4}), ciclo-1,1,2,3,3-pentafluoropropiléter 
\hbox{(ciclo  -  C _{3} H _{5}   -  O-)}
, perfluorometoxi-perfluoroacetona (CF_{3}-O-CF_{2}-O-CF_{3}), perfluorometoxi-perfluoroetano (CF_{3}-O-C_{2}F_{5}), perfluorometoxi-1,2,2,2-tetrafluoroetano (CF_{3}-O-C_{2}HF_{4}), perfluorometoxi-2,2,2-trifluoroetano (CF_{3}-O-C_{2}H_{2}F_{3}), ciclo-perfluorometoxi-perfluoroacetona (ciclo-C-F_{2}-O-CF_{2}-O-CF_{2}-) y ciclo-perfluoropropiléter (ciclo-C_{3}F_{6}-O).
Según se usa aquí la expresión ``gas atmosférico'' quiere decir uno de los siguientes: nitrógeno (N_{2}), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe), neón (Ne), dióxido de carbono (CO_{2}), oxígeno (O_{2}) y helio (He).
Según se usa aquí la expresión ``destrucción baja de ozono'' quiere decir que tiene un potencial de destrucción del ozono inferior a 0,15 según se define mediante la convención del Protocolo de Montreal en la que el dicloro-fluorometano (CCl_{2}F_{2}) tiene un potencial de destrucción del ozono de 1,0.
Según se usa aquí la expresión ``gas industrial'' quiere decir nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, helio, dióxido de carbono, argón, metano, monóxido de carbono, así como también mezclas de fluidos que contienen dos o más de los mismos.
Según se usa aquí la expresión ``temperatura criogénica'' quiere decir una temperatura de 150ºK o inferior.
Según se usa aquí el término ``refrigeración'' quiere decir la capacidad de arrojar calor desde un sistema a temperatura por debajo de la ambiente a la atmósfera circundante.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático de una realización preferida del sistema de licuefacción de gas industrial de circuito único de esta invención.
La Figura 2 es un diagrama de flujo esquemático de otra realización preferida del sistema de licuefacción de gas industrial de circuito único de esta invención.
Descripción detallada
La invención comprende, en general, el uso de un refrigerante mixto definido para proporcionar eficazmente refrigeración sobre un intervalo de temperatura muy amplio, tal como desde la temperatura ambiente a una temperatura criogénica. Dicha refrigeración se puede emplear eficazmente para la licuación de gases industriales, los cuales exigen un tal intervalo de temperatura amplio, sin la necesidad de emplear circuitos de refrigeración múltiples complicados. El sistema de circuito único de la invención implica un tren de compresión único, que implica compresores de una sola etapa o multietapas, que trata la mezcla refrigerante multicomponente completa como una mezcla única que se expande posteriormente a través de una válvula J/T o turbina de líquidos para producir refrigeración.
La invención se describirá con mayor detalle con referencia a los dibujos. En referencia ahora a la Figura 1, el fluido 60 refrigerante multicomponente se comprime mediante su paso a través del compresor 30 a una presión generalmente dentro del intervalo desde 689 a 5516 kPa. El compresor puede tener una única etapa o puede tener múltiples etapas. Preferiblemente la relación de compresión, es decir la relación de la presión del fluido 61 refrigerante multicomponente comprimido al fluido 60 está dentro del intervalo desde 2 a 15 y lo más preferiblemente excede de 5. En una realización particularmente preferida el compresor 30 comprende tres etapas de compresión con una relación de compresión desde 2,5 a 3,0 para cada etapa. En el caso del compresor 30 que es un compresor lubricado con aceite la descarga del compresor 30 se puede hacer pasar, como se muestra mediante la tubería indicada por puntos 68, al separador 10 en el que cualquier aceite en la descarga se separa y se recicla al compresor vía la tubería 70, y el fluido refrigerante limpiado se hace pasar de vuelta al circuito refrigerante vía la tubería 69.
El fluido refrigerante multicomponente en la tubería 62 se enfría del calor de compresión en el refrigerante posterior 2 en el que es preferiblemente condensado parcialmente, y el fluido 63 refrigerante multicomponente que se obtiene se hace pasar a través del cambiador de calor 1 en el que él se enfría adicionalmente y preferiblemente completamente condensado. El líquido 64 refrigerante multicomponente que se obtiene se estrangula a través de la válvula 65 en la que se expande a una presión generalmente dentro del intervalo desde 103 a 689 kPa generando así refrigeración. La expansión de la presión del fluido a través de la válvula 65 proporciona refrigeración mediante el efecto Joule-Thomson, es decir la bajada de la temperatura del fluido debida a la reducción de la presión a entalpía constante. Típicamente la temperatura del fluido 66 refrigerante multicomponente expandido estará en el intervalo desde 80 a 120ºK. La expansión del fluido refrigerante multicomponente a través de la válvula 65 da lugar también a que una parte del fluido se vaporice.
El fluido refrigerante de dos fases multicomponente que soporta la refrigeración en la corriente 66 se hace pasar a continuación a través del cambiador de calor 1 en el que se calienta y se vaporiza completamente sirviendo así mediante cambio de calor indirecto para enfriar el fluido 63 refrigerante multicomponente comprimido. El calentamiento del fluido 66 sirve también para licuar el gas industrial como se describirá más completamente más adelante. El fluido refrigerante multicomponente calentado que se obtiene en la corriente de vapor 67, que está generalmente a una temperatura en el intervalo desde 260 a 330ºK, se recicla al compresor 30 y el ciclo de refrigeración comienza de nuevo.
El gas industrial, por ejemplo nitrógeno, en la corriente 80 se comprime mediante paso a través del compresor 32, a una presión generalmente dentro del intervalo desde 207 a 5516 kPa, y la corriente 81 de gas industrial que se obtiene se enfría del calor de compresión mediante su paso a través del refrigerador posterior 4. La corriente 82 de gas industrial comprimido se hace pasar a continuación a través del cambiador de calor 1 en el que se enfría y se condensa, y preferiblemente subenfriado, mediante cambio de calor indirecto con el fluido refrigerante multicomponente que soporta la refrigeración caliente antes mencionado. El gas industrial licuado que se obtiene en la corriente 84 se hace pasar a continuación a través de la válvula 84 y como corriente 85 se hace pasar a un punto de uso y/o a un depósito de almacenamiento.
Se debe advertir que aunque la invención se describe para la licuación de gases industriales a temperatura ambiente, la invención se puede emplear también para licuar gases industriales enfriados previamente. Para algunas circunstancias el gas industrial se puede enfriar previamente mediante otro procedimiento de refrigeración y a continuación se proporciona al sistema de refrigeración multicomponente de esta invención para su posterior enfriamiento y licuefacción.
En la práctica de esta invención el fluido refrigerante multicomponente proporciona la refrigeración requerida para licuar el gas industrial al nivel deseado muy eficazmente, lo que da lugar a llevar las curvas de enfriamiento y de calentamiento próximas juntas y tan paralelas a cada otra como sea posible de tal manera que se reduzcan las irreversibilidades de la operación de licuefacción a un mínimo práctico. El fluido refrigerante multicomponente que condensa está cambiando constantemente su composición y así su temperatura de condensación lo que hace posible mejorar la eficacia de la licuefacción del gas industrial. La mejora se obtiene a partir del uso de los componentes múltiples definidos en el fluido refrigerante, cada uno con su propio punto de ebullición normal y calor latente de vaporización asociado. La selección apropiada de los componentes refrigerantes, las concentraciones óptimas en la mezcla, junto con los niveles de la presión de operación y los ciclos de refrigerante, permite la generación de cantidades variables de refrigeración sobre el intervalo de temperatura requerido. La provisión de la refrigeración variable como una función de la temperatura permite el óptimo control de las diferencias de temperatura del cambio de calor dentro del sistema de licuefacción y reduce de este modo los requerimientos de energía del sistema.
La Figura 2 ilustra otra realización preferida del método de licuefacción de gas industrial de la invención. Los numerales en la Figura 2 son los mismos que en la Figura 1 para los elementos comunes, y estos elementos comunes no se describirán de nuevo en detalle.
En referencia ahora a la Figura 2, el paso de gas industrial licuado 83 a través de la válvula 84 da lugar a que una parte del gas industrial se vaporice. La corriente 95 de dos fases que se obtiene se hace pasar a continuación al separador de fases 96 en el que el gas industrial se separa en el líquido, el cual sale del separador 96 en la corriente 86 a un punto de uso y/o de almacenamiento, y en vapor, el cual sale del separador de fases 96 en la corriente 87 al cambiador de calor 1. Alternativamente, como se muestra mediante la línea de puntos, el gas industrial licuado 83 puede ser turboexpandido a través del turboexpansor 97 para generar la corriente de dos fases 95 junto con refrigeración adicional. El vapor del gas industrial en la corriente 87 se hace pasar a través del cambiador de calor 1 en el que se calienta mediante cambio de calor indirecto con gas industrial de condensación 82, mejorando así adicionalmente la licuefacción. El vapor 88 del gas industrial calentado que se obtiene se combina con la corriente 80 para formar la corriente 89 que a continuación se hace pasar al compresor 32.
El fluido refrigerante multicomponente útil en la práctica de esta invención contiene al menos un componente del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados, y éteres fluorados y al menos un componente del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados, éteres fluorados y gases atmosféricos con el fin de proporcionar la refrigeración requerida a cada temperatura. La elección de los componentes refrigerantes dependerá de la carga de refrigeración frente a la temperatura para la aplicación del procedimiento en particular. Los componentes adecuados se elegirán dependiendo de sus puntos de ebullición normales, calor latente, e inflamabilidad, toxicidad, y potencial de destrucción del ozono.
Una realización preferible del fluido refrigerante multicomponente en la práctica de esta invención comprende al menos dos componentes del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados y éteres fluorados y al menos un gas atmosférico.
Otra realización preferible del fluido refrigerante multicomponente útil en la práctica de esta invención comprende al menos dos componentes del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados y éteres fluorados y al menos dos gases atmosféricos.
Otra realización preferible del fluido refrigerante multicomponente útil en la práctica de esta invención comprende al menos un éter un fluorado y al menos un componente del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados, éteres fluorados, y gases atmosféricos.
En una realización preferida el fluido refrigerante multicomponente consiste exclusivamente en hidrocarburos fluorados. En otra realización preferida el fluido refrigerante multicomponente consiste exclusivamente en hidrocarburos fluorados y gases atmosféricos. En otra realización preferida el fluido refrigerante multicomponente consiste exclusivamente en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados y éteres fluorados. En otra realización preferida el fluido refrigerante multicomponente consiste exclusivamente en hidrocarburos fluorados, éteres fluorados y gases atmosféricos.
Aunque el fluido refrigerante multicomponente útil en la práctica de esta invención puede contener otros componentes el fluido refrigerante multicomponente no contiene ni hidrocarburos hidroclorofluorados ni hidrocarburos. Lo más preferiblemente el fluido refrigerante multicomponente no es tóxico, no es inflamable y no destruye el ozono y lo más preferiblemente cada componente del fluido refrigerante multicomponente es bien un hidrocarburo fluorado, un hidrocarburo hidrofluorado, un éter fluorado o un gas atmosférico.
La invención es particularmente ventajosa para su uso en conseguir eficazmente temperaturas criogénicas a partir de las temperaturas ambiente. Las Tablas 1-5 listan los ejemplos preferidos de mezclas de fluidos refrigerantes multicomponente útiles en la práctica de esta invención. Los intervalos de concentración proporcionados en las Tablas 1-5 son en por ciento en moles.
TABLA 1 
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline
 Componente  \+ Intervalo de concentración \\\hline  C _{5} F _{12} 
 \+ 5  -  25 \\  C _{4} F _{10}   \+
0  -  15 \\  C _{3} F _{8}   \+ 10  -  40 \\
 C _{2} F _{6}   \+ 0  -  30 \\  CF _{4}   \+
10  -  50 \\  Ar  \+ 0  -  40 \\  N _{2}  
\+ 10  -  80 \\  Ne  \+ 0  -  10 \\  He  \+
0  -  10
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
TABLA 2 
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline
 Componente  \+ Intervalo de concentración \\\hline 
C _{3} H _{3} F _{5}   \+ 5  -  25 \\  C _{4} F _{10}  
\+ 0  -  15 \\  C _{3} F _{8}   \+ 10  -  40
\\  CHF _{3}   \+ 0  -  30 \\  CF _{4}   \+
10  -  50 \\  Ar  \+ 0  -  40 \\  N _{2}  
\+ 10  -  80 \\  Ne  \+ 0  -  10 \\  He  \+
0  -  10
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
TABLA 3 
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline
 Componente  \+ Intervalo de concentración \\\hline 
C _{3} H _{3} F _{5}   \+ 5  -  25 \\ 
C _{3} H _{2} F _{6}   \+ 0  -  15 \\ 
C _{2} H _{2} F _{4}   \+ 5  -  20 \\  C _{2} HF _{5}  
\+ 5  -  20 \\  C _{2} F _{6}   \+ 0  -  30
\\  CF _{4}   \+ 10  -  50 \\  Ar  \+
0  -  40 \\  N _{2}   \+ 10  -  80 \\  Ne 
\+ 0  -  10 \\  He  \+ 0  -  10
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
TABLA 4 
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline
 Componente  \+ Intervalo de concentración \\\hline 
CHF _{2}   -  O  -  C _{2} HF _{4}   \+
5  -  25 \\  C _{4} F _{10}   \+ 0  -  15 \\
 CF _{3}   -  O  -  CHF _{2}   \+
10  -  40 \\ 
CF _{3}   -  O  -  CF _{3}   \+
0  -  20 \\  C _{2} F _{6}   \+ 0  -  30 \\ 
CF _{4}   \+ 10  -  50
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
TABLA 4 (continuación)
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline
 Componente  \+ Intervalo de concentración \\\hline  Ar  \+
0  -  40 \\  N _{2}   \+ 10  -  80 \\  Ne 
\+ 0  -  10 \\  He  \+ 0  -  10
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
TABLA 5 
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline
 Componente  \+ Intervalo de concentración \\\hline 
C _{3} H _{3} F _{5}   \+ 5  -  25 \\ 
C _{3} H _{2} F _{6}   \+ 0  -  15 \\ 
CF _{3}   -  O  -  CHF _{3}   \+
10  -  40 \\  CHF _{3}   \+ 0  -  30 \\ 
CF _{4}   \+ 0  -  25 \\  Ar  \+ 0  -  40 \\
 N _{2}   \+ 10  -  80 \\  Ne  \+ 0  -  10
\\  He  \+ 0  -  10
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
La Tabla 6 lista un fluido refrigerante multicomponente particularmente preferido para su uso con la invención para suministrar refrigeración a un nivel relativamente bajo tal como para la licuefacción de nitrógeno.
TABLA 6 
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline
 Componente  \+ Fracción molar \\\hline  Perfluoropentano  \+ 0,11
\\  Perfluoropropano  \+ 0,10 \\  Fluoroformo  \+ 0,09 \\ 
Tetrafluorometano  \+ 0,13 \\  Argón  \+ 0,22 \\  Nitrógeno  \+ 0,29
\\  Neón  \+ 0,06
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
La Tabla 7 lista otro fluido refrigerante multicomponente particularmente preferido para su uso con la invención para suministrar refrigeración a un nivel relativamente bajo tal como para la licuefacción de nitrógeno.
TABLA 7 
\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|c|}\hline
 Componente  \+ Fracción molar \\\hline  Perfluoropentano  \+ 0,15
\\  Perfluoropropano  \+ 0,15 \\  Fluoroformo  \+ 0,10 \\ 
Tetrafluorometano  \+ 0,24 \\  Argón  \+ 0,15 \\  Nitrógeno  \+ 0,21
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
La invención es especialmente útil para proporcionar refrigeración sobre un intervalo de temperatura amplio, particularmente uno que abarca las temperaturas criogénicas. En una realización preferida de la invención cada uno de los dos o más componentes de la mezcla refrigerante tiene un punto de ebullición normal que difiere en al menos 5 grados Kelvin, más preferiblemente en al menos 10 grados Kelvin, y lo más preferiblemente en al menos 20 grados Kelvin, del punto de ebullición normal de cada uno de los otros componentes en esa mezcla refrigerante. Esto mejora la eficacia de proporcionar refrigeración sobre un intervalo amplio de temperaturas, particularmente uno que abarca las temperaturas criogénicas. En una realización particularmente preferida de la invención, el punto de ebullición normal del componente de punto de ebullición más elevado del fluido refrigerante multicomponente es al menos 50ºK, preferiblemente al menos 100ºK, y lo más preferiblemente al menos 200ºK, superior al punto de ebullición normal del componente de punto de ebullición más bajo del fluido refrigerante multicomponente.
Los componentes y sus concentraciones que constituyen el fluido refrigerante multicomponente útil en la práctica de esta invención son tales como para formar un fluido refrigerante multicomponente de carga variable y preferiblemente mantener una característica tal de carga variable a lo largo del intervalo completo de temperatura del método de la invención. Esto mejora marcadamente la eficacia con la que se puede generar la refrigeración y utilizada sobre tal un intervalo amplio de temperaturas. El grupo preferido definido de componentes tiene un beneficio añadido porque ellos se pueden usar para formar mezclas de fluidos que no son tóxicos, no son inflamables y destruyen poco o nada el ozono. Esto proporciona ventajas adicionales sobre los refrigerantes convencionales que típicamente son tóxicos, inflamables y/o destruyen el ozono.
Un fluido refrigerante multicomponente de carga variable preferido útil en la práctica de esta invención que no es tóxico, no es inflamable y no destruye el ozono comprende dos o más componentes del grupo que consiste en C_{5}F_{12}, CHF_{2}-O-C_{2}HF_{4}, C_{4}HF_{9}, C_{3}H_{3}F_{5}, C_{2}F_{5}-O-CH_{2}F, C_{3}H_{2}F_{6}, CHF_{2}-O-CHF_{2}, C_{4}F_{10}, CF_{3}-O-C_{2}H_{2}F_{3}, C_{3}HF_{7}, CH_{2}F-O -CF_{3}, C_{2}H_{2}F_{4}, CHF_{2}-O-CF_{3}, C_{3}F_{8}, C_{2}HF_{5}, CF_{3}-O-CF_{3}, C_{2}F_{6}, CHF_{3}, CF_{4}, O_{2}, Ar, N_{2}, Ne y He.
Ahora con el uso de esta invención se puede licuar más eficazmente un gas industrial usando un ciclo de licuefacción de circuito único mediante proporcionar más eficazmente refrigeración desde la temperatura ambiente a los niveles de temperaturas criogénicas requeridos para la licuefacción. Por ejemplo, el circuito de licuefacción puede comprender más de un cambiador de calor con separación de fases del gas industrial y reciclo del vapor del gas industrial, similar al ilustrado en la Figura 2, después de cada cambiador de calor.

Claims (10)

1. Un método para la licuefacción de un gas industrial que comprende:
(A)
comprimir un fluido refrigerante multicomponente de carga variable que comprende al menos un componente del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados y éteres fluorados y al menos un componente diferente del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados, éteres fluorados y gases atmosféricos, no conteniendo dicho fluido refrigerante multicomponente ni hidrocarburos hidroclorofluorados ni hidrocarburos;
(B)
enfriar el fluido refrigerante multicomponente comprimido para al menos condensar parcialmente el fluido refrigerante multicomponente;
(C)
expandir el fluido refrigerante multicomponente comprimido enfriado para generar refrigeración;
(D)
calentar el fluido refrigerante multicomponente expandido mediante cambio de calor indirecto con el fluido refrigerante multicomponente comprimido para efectuar dicho enfriamiento del fluido refrigerante multicomponente comprimido; y
(E)
llevar el fluido refrigerante multicomponente expandido en la relación de cambio de calor con el gas industrial y calentar el fluido refrigerante multicomponente expandido mediante cambio de calor indirecto con dicho gas industrial para licuar el gas industrial.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además comprimir el gas industrial a través de un compresor con anterioridad al cambio de calor del gas industrial con el fluido refrigerante multicomponente expandido.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además reducir la presión del gas industrial licuado para evaporar una parte del gas industrial licuado a un vapor del gas industrial, y pasar dicho vapor del gas industrial al compresor.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además calentar el vapor del gas industrial mediante cambio de calor indirecto con el gas industrial comprimido licuefaciente con anterioridad a hacer pasar el vapor del gas industrial al compresor.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al fluido refrigerante multicomponente comprende al menos dos componentes diferentes del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados y éteres fluorados y al menos un gas atmosférico.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el fluido refrigerante multicomponente comprende al menos dos componentes diferentes del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados y éteres fluorados y al menos dos gases atmosféricos.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el fluido refrigerante multicomponente comprende al menos un éter fluorado y al menos un componente diferente del grupo que consiste en hidrocarburos fluorados, hidrocarburos hidrofluorados, éteres fluorados y gases atmosféricos.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada uno de los componentes del fluido refrigerante multicomponente tiene un punto de ebullición normal que difiere en al menos 5 grados Kelvin del punto de ebullición normal de cada uno de los otros componentes del fluido refrigerante multicomponente.
9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el punto de ebullición normal del componente de punto de ebullición más elevado del fluido refrigerante multicomponente es al menos 50ºK superior al punto de ebullición normal del componente de punto de ebullición más bajo del fluido refrigerante multicomponente.
10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el fluido refrigerante multicomponente comprende al menos dos componentes diferentes del grupo que consiste en C_{5}F_{12}, CHF_{2}-O-C_{2}HF_{4}, C_{4}HF_{9}, C_{3}H_{3}F_{5}, C_{2}F_{5}-O-CH_{2}F, C_{3}H_{2}F_{6}, CHF_{2}-O-CHF_{2}, C_{4}F_{10}, CF_{3}-O -C_{2}H_{2}F_{3}, C_{3}HF_{7}, CH_{2}F-O-CF_{3}, C_{2}H_{2}F_{4}, CHF_{2}-O-CF_{3}, C_{3}F_{8}, C_{2}HF_{5}, CF_{3}-O-CF_{3}, C_{2}F_{6}, CHF_{3}, CF_{4}, O_{2}, Ar, N_{2}, Ne y He.
ES99126066T 1998-12-30 1999-12-28 Licuefaccion criogenica de gases industriales de circuito unico con refrigerante multicomponente. Expired - Lifetime ES2197569T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/222813 1998-12-30
US09/222,813 US6041621A (en) 1998-12-30 1998-12-30 Single circuit cryogenic liquefaction of industrial gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2197569T3 true ES2197569T3 (es) 2004-01-01

Family

ID=22833805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES99126066T Expired - Lifetime ES2197569T3 (es) 1998-12-30 1999-12-28 Licuefaccion criogenica de gases industriales de circuito unico con refrigerante multicomponente.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6041621A (es)
EP (1) EP1016842B1 (es)
KR (1) KR20000052603A (es)
CN (1) CN1153038C (es)
BR (1) BR9905994A (es)
CA (1) CA2293204C (es)
DE (1) DE69909424T2 (es)
ES (1) ES2197569T3 (es)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003524665A (ja) * 1998-05-12 2003-08-19 メツサー グリースハイム ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 混合物−スロットリング−プロセス用の冷媒混合物
US6308531B1 (en) 1999-10-12 2001-10-30 Air Products And Chemicals, Inc. Hybrid cycle for the production of liquefied natural gas
US6298688B1 (en) 1999-10-12 2001-10-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process for nitrogen liquefaction
US6230519B1 (en) * 1999-11-03 2001-05-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation process for producing gaseous nitrogen and gaseous oxygen
US6266977B1 (en) 2000-04-19 2001-07-31 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen refrigerated process for the recovery of C2+ Hydrocarbons
US6293106B1 (en) * 2000-05-18 2001-09-25 Praxair Technology, Inc. Magnetic refrigeration system with multicomponent refrigerant fluid forecooling
CN100483040C (zh) 2000-06-28 2009-04-29 布鲁克斯自动化公司 用于深度低温的制冷系统的混合制冷剂
US6330811B1 (en) * 2000-06-29 2001-12-18 Praxair Technology, Inc. Compression system for cryogenic refrigeration with multicomponent refrigerant
US6327865B1 (en) 2000-08-25 2001-12-11 Praxair Technology, Inc. Refrigeration system with coupling fluid stabilizing circuit
KR100852645B1 (ko) * 2001-02-23 2008-08-18 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드 극저온 폐쇄 루프형 재순환 가스 냉각 장치
US6438994B1 (en) 2001-09-27 2002-08-27 Praxair Technology, Inc. Method for providing refrigeration using a turboexpander cycle
US7478540B2 (en) * 2001-10-26 2009-01-20 Brooks Automation, Inc. Methods of freezeout prevention and temperature control for very low temperature mixed refrigerant systems
CN100476322C (zh) * 2001-10-26 2009-04-08 布鲁克斯自动化公司 采用防止发生冻结的管路的超低温制冷系统
US6427483B1 (en) 2001-11-09 2002-08-06 Praxair Technology, Inc. Cryogenic industrial gas refrigeration system
US7131218B2 (en) * 2004-02-23 2006-11-07 Nike, Inc. Fluid-filled bladder incorporating a foam tensile member
US6560989B1 (en) 2002-06-07 2003-05-13 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of hydrogen-hydrocarbon gas mixtures using closed-loop gas expander refrigeration
US6666046B1 (en) 2002-09-30 2003-12-23 Praxair Technology, Inc. Dual section refrigeration system
US20080292564A1 (en) * 2002-10-25 2008-11-27 Honeywell International, Inc. Aerosol compositions containing fluorine substituted olefins and methods and systems using same
US9796848B2 (en) * 2002-10-25 2017-10-24 Honeywell International Inc. Foaming agents and compositions containing fluorine substituted olefins and methods of foaming
US20090253820A1 (en) * 2006-03-21 2009-10-08 Honeywell International Inc. Foaming agents and compositions containing fluorine sustituted olefins and methods of foaming
EP1578883A4 (en) * 2002-10-25 2006-06-21 Honeywell Int Inc COMPOSITIONS BASED ON PENTAFLUOROPROPENE
US20040089839A1 (en) * 2002-10-25 2004-05-13 Honeywell International, Inc. Fluorinated alkene refrigerant compositions
US7279451B2 (en) * 2002-10-25 2007-10-09 Honeywell International Inc. Compositions containing fluorine substituted olefins
US9005467B2 (en) * 2003-10-27 2015-04-14 Honeywell International Inc. Methods of replacing heat transfer fluids
US8033120B2 (en) * 2002-10-25 2011-10-11 Honeywell International Inc. Compositions and methods containing fluorine substituted olefins
US6668581B1 (en) 2002-10-30 2003-12-30 Praxair Technology, Inc. Cryogenic system for providing industrial gas to a use point
US6591632B1 (en) * 2002-11-19 2003-07-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic liquefier/chiller
US7655610B2 (en) * 2004-04-29 2010-02-02 Honeywell International Inc. Blowing agent compositions comprising fluorinated olefins and carbon dioxide
US9499729B2 (en) * 2006-06-26 2016-11-22 Honeywell International Inc. Compositions and methods containing fluorine substituted olefins
US7114347B2 (en) * 2003-10-28 2006-10-03 Ajay Khatri Closed cycle refrigeration system and mixed component refrigerant
EP2818530B1 (en) * 2004-01-28 2020-01-01 Edwards Vacuum, LLC Refrigeration cycle utilizing a mixed inert component refrigerant
US8574451B2 (en) * 2005-06-24 2013-11-05 Honeywell International Inc. Trans-chloro-3,3,3-trifluoropropene for use in chiller applications
US8420706B2 (en) * 2005-06-24 2013-04-16 Honeywell International Inc. Foaming agents, foamable compositions, foams and articles containing halogen substituted olefins, and methods of making same
ES2829325T3 (es) * 2005-11-01 2021-05-31 Chemours Co Fc Llc Composiciones que comprenden 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno y usos de las mismas
US9000061B2 (en) 2006-03-21 2015-04-07 Honeywell International Inc. Foams and articles made from foams containing 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HFCO-1233zd)
US20100313598A1 (en) * 2009-06-16 2010-12-16 Daly Phillip F Separation of a Fluid Mixture Using Self-Cooling of the Mixture
FI3812360T3 (fi) 2009-09-09 2024-01-16 Honeywell Int Inc Monoklooritrifluoripropeeniyhdisteitä ja -koostumuksia ja niitä käyttäviä menetelmiä
US9441877B2 (en) 2010-03-17 2016-09-13 Chart Inc. Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
TW201604465A (zh) 2010-06-15 2016-02-01 拜歐菲樂Ｉｐ有限責任公司 從導熱金屬導管提取熱能的方法、裝置和系統
US20120174621A1 (en) * 2011-01-06 2012-07-12 General Electric Company Carbon dioxide liquefaction system
TWI525184B (zh) 2011-12-16 2016-03-11 拜歐菲樂Ｉｐ有限責任公司 低溫注射組成物，用於低溫調節導管中流量之系統及方法
CA2854967C (en) * 2012-06-12 2019-08-20 Varadarajan SESHAMANI Non-cfc refrigerant mixture for use in multistage auto cascade systems
JP6338589B2 (ja) * 2012-11-16 2018-06-06 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 天然ガスの液化
EP2972028B1 (en) 2013-03-15 2020-01-22 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
US11428463B2 (en) 2013-03-15 2022-08-30 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
US11408673B2 (en) 2013-03-15 2022-08-09 Chart Energy & Chemicals, Inc. Mixed refrigerant system and method
AR105277A1 (es) 2015-07-08 2017-09-20 Chart Energy & Chemicals Inc Sistema y método de refrigeración mixta
US10443927B2 (en) * 2015-09-09 2019-10-15 Black & Veatch Holding Company Mixed refrigerant distributed chilling scheme
WO2019075206A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Jianguo Xu CO2 REMOVAL OR CAPTURE OF GASEOUS MIXTURES RICH IN CO2.
CN109920581B (zh) * 2019-03-08 2020-12-15 中国科学院电工研究所 一种液氮和液化四氟化碳的混合绝缘介质及其配制方法
US11698216B2 (en) * 2021-02-09 2023-07-11 Standex International Corporation Refrigeration system with enveloping air circulation around product chamber

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3733845A (en) * 1972-01-19 1973-05-22 D Lieberman Cascaded multicircuit,multirefrigerant refrigeration system
US3932154A (en) * 1972-06-08 1976-01-13 Chicago Bridge & Iron Company Refrigerant apparatus and process using multicomponent refrigerant
US3970441A (en) * 1973-07-17 1976-07-20 Linde Aktiengesellschaft Cascaded refrigeration cycles for liquefying low-boiling gaseous mixtures
US3992167A (en) * 1975-04-02 1976-11-16 Union Carbide Corporation Low temperature refrigeration process for helium or hydrogen mixtures using mixed refrigerant
KR100190185B1 (ko) * 1991-03-18 1999-06-01 크리스 로저 에이치 디플루오로메탄; 1,1,1-트리플루오로에탄; 또는 프로판을 함유하는 비공비성 냉매 조성물들
JP3208151B2 (ja) * 1991-05-28 2001-09-10 三洋電機株式会社 冷凍装置
US5157925A (en) * 1991-09-06 1992-10-27 Exxon Production Research Company Light end enhanced refrigeration loop
US5441658A (en) * 1993-11-09 1995-08-15 Apd Cryogenics, Inc. Cryogenic mixed gas refrigerant for operation within temperature ranges of 80°K- 100°K
US5379597A (en) * 1994-02-04 1995-01-10 Air Products And Chemicals, Inc. Mixed refrigerant cycle for ethylene recovery
US5408848A (en) * 1994-02-25 1995-04-25 General Signal Corporation Non-CFC autocascade refrigeration system
US5579654A (en) * 1995-06-29 1996-12-03 Apd Cryogenics, Inc. Cryostat refrigeration system using mixed refrigerants in a closed vapor compression cycle having a fixed flow restrictor
WO1997011138A1 (en) * 1995-09-21 1997-03-27 Goble George H Drop-in substitutes for dichlorodifluoromethane refrigerant
US5787715A (en) * 1995-10-12 1998-08-04 Cryogen, Inc. Mixed gas refrigeration method

Also Published As

Publication number Publication date
DE69909424D1 (de) 2003-08-14
US6041621A (en) 2000-03-28
EP1016842A2 (en) 2000-07-05
CA2293204C (en) 2003-08-19
KR20000052603A (ko) 2000-08-25
BR9905994A (pt) 2001-01-23
CA2293204A1 (en) 2000-06-30
DE69909424T2 (de) 2004-04-15
EP1016842A3 (en) 2000-11-02
CN1258838A (zh) 2000-07-05
EP1016842B1 (en) 2003-07-09
CN1153038C (zh) 2004-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2197569T3 (es) Licuefaccion criogenica de gases industriales de circuito unico con refrigerante multicomponente.
ES2197568T3 (es) Sistema de refrigeracion de carga variable, particularmente para temperaturas criogenicas.
US6041620A (en) Cryogenic industrial gas liquefaction with hybrid refrigeration generation
EP1016836B1 (en) Method for providing refrigeration
US6327866B1 (en) Food freezing method using a multicomponent refrigerant
CA2293206C (en) Multicomponent refrigerant cooling with internal recycle
EP1016844B1 (en) Multiple circuit cryogenic liquefaction of industrial gas with multicomponent refrigerant
JP2000205744A (ja) 多成分冷媒流体からの冷凍力を使用して周囲以下の温度での分離、特に極低温分離を実施するための方法
MXPA01002920A (es) Proceso criogenico para separacion de aire para producir oxigeno liquido.
MXPA00009674A (es) Metodo de rectificacion criogenica para producir gas nitrogeno y nitrogeno liquido.
JP4651255B2 (ja) 冷媒組成物およびそれを用いた冷凍回路
MXPA01002912A (es) Proceso de separacion de aire criogenico para producir oxigeno gaseoso de presion elevada.
MXPA99011873A (es) Metodo para proveer refrigeracion
CZ20003611A3 (cs) Způsob výroby plynného a kapalného dusíku kryogenní rektifikací