FR2919716A1 - Procede de refroidissement a basse temperature et son utilisation - Google Patents

Procede de refroidissement a basse temperature et son utilisation Download PDF

Info

Publication number
FR2919716A1
FR2919716A1 FR0756823A FR0756823A FR2919716A1 FR 2919716 A1 FR2919716 A1 FR 2919716A1 FR 0756823 A FR0756823 A FR 0756823A FR 0756823 A FR0756823 A FR 0756823A FR 2919716 A1 FR2919716 A1 FR 2919716A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
compression
gas
working gas
fluid
cooling
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.)
Granted
Application number
FR0756823A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2919716B1 (fr
Inventor
Jean Marc Bernhard
Veronique Grabie
Frederic Andrieu
Fabien Durand
Pierre Briend
Franck Delcayre
Pascale Dauguet
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.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Priority to FR0756823A priority Critical patent/FR2919716B1/fr
Publication of FR2919716A1 publication Critical patent/FR2919716A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2919716B1 publication Critical patent/FR2919716B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • F25J1/02—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
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0236—Heat exchange integration providing refrigeration for different processes treating not the same feed 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
    • 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
    • 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
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • 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
    • F25B9/10—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
    • 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
    • F25J1/0005—Light or noble gases
    • F25J1/0007—Helium
    • 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
    • F25J1/0005—Light or noble gases
    • F25J1/001—Hydrogen
    • 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
    • F25J1/005—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 expansion of a gaseous refrigerant stream 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
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0062—Light or noble gases, mixtures thereof
    • F25J1/0065—Helium
    • 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
    • F25J1/0062—Light or noble gases, mixtures thereof
    • F25J1/0067—Hydrogen
    • 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
    • F25J1/0203—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 single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—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 single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR 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
    • F25J1/0221—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 the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0276—Laboratory or other miniature devices
    • 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
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/06—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop with multiple gas expansion loops
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/16—External refrigeration with work-producing gas expansion loop with mutliple gas expansion loops of the same refrigerant
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/912—Liquefaction cycle of a low-boiling (feed) gas in a cryocooler, i.e. in a closed-loop refrigerator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Procédé de refroidissement/liquéfaction à basse température d'un gaz de travail à faible masse molaire, c'est-à-dire ayant une masse molaire globale moyenne inférieure à 10 tel que l'hélium gazeux pur, au moyen d'un réfrigérateur/liquéfacteur comprenant une station (2) de compression du gaz de travail et une boîte froide (3) destinée à refroidir le gaz de travail en sortie de la station (2) de compression, le procédé comportant- une étape de compression durant laquelle le gaz de travail est comprimé dans la station (2) de compression selon un ou plusieurs étages de compression (EC1, EC2) utilisant chacun une ou plusieurs machines de compression, avec un taux de compression total par étage au moins égal à 2, et avec une densité à l'aspiration d'un étage inférieur à 1.2 kg/m3,- une étape de refroidissement du gaz de travail comprimé lors de l'étape de compression dans la boîte froide (3) jusqu'à une température froide déterminée, caractérisé en ce qu'au moins une partie et de préférence tous les étages de compression sont réalisés par une ou des machines de compression de type centrifuge et en ce que le débit de fluide de travail admis en entrée de la station (2) de compression est supérieur à 7500 Nm3/h et de préférence supérieur à 10000 Nm3/h.

Description

La présente invention concerne un procédé de refroidissement à basse
température et son utilisation. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de refroidissement/liquéfaction à basse température d'un gaz de travail à faible masse molaire, c'est-à-dire ayant une masse molaire globale moyenne inférieure à 10 tel que l'hélium gazeux pur, au moyen d'un réfrigérateur/liquéfacteur comprenant une station de compression du gaz de travail et une boîte froide destinée à refroidir le gaz de travail en sortie de la station de compression, le procédé comportant - une étape de compression durant laquelle le gaz de travail est comprimé dans la station de compression selon un ou plusieurs étages de compression utilisant chacun une ou plusieurs machines de compression, avec un taux de compression total par étage au moins égal à 2, et avec une densité à l'aspiration d'un étage inférieur à 1.2 kg/m3, - une étape de refroidissement du gaz de travail comprimé lors de l'étape de compression dans la boîte froide jusqu'à une température froide déterminée. L'invention concerne notamment un procédé de réfrigération à basse température dans lequel un gaz de faible masse molaire (par exemple l'hydrogène ou l'hélium) est utilisé comme fluide réfrigérant pour atteindre des températures de réfrigération très basses (par exemple 4,5 K pour l'hélium). L'obtention d'une réfrigération à des températures de 30 K et plus basses nécessite généralement l'utilisation d'un réfrigérant tel que l'hélium. L'hélium est comprimé à une extrémité chaude d'une boucle ou circuit, puis refroidi et détendu dans la partie froide de la boucle. La majeure partie du réfrigérant est réchauffée par échange et recyclée dans l'étage de compression. Dans certaines applications, une fraction du gaz de travail peut être liquéfiée. Le pompage de la chaleur à partir des niveaux à basse température des systèmes décrits ci-dessus nécessite le recyclage de volumes importants de gaz dans les étages de compression, de refroidissement et de détente. Ces volumes nécessaires rendent l'étape de compression à la fois difficile et coûteuse. On utilise généralement dans les systèmes de réfrigération des compresseurs à vis lubrifiées. Le gaz de faible masse molaire, après sa compression dans les compresseurs à vis lubrifiées est refroidi et détendu dans des turbines de détente cryogéniques pour atteindre le niveau de température requis. Les frigories non utilisées par l'utilisateur du réfrigérateur/liquéfacteur sont ensuite transmises au fluide de travail à haute pression pour le refroidir dans les échangeurs de chaleur. Le gaz de travail à basse et moyenne pression du circuit retourne à l'aspiration des compresseurs à vis lubrifiées. Dans ces systèmes lubrifiés connus, il est nécessaire de séparer l'huile qui s'est mélangée au gaz de travail à faible masse molaire (hélium) après l'étape de compression.
Les compresseurs de cycles de réfrigérateurs/liquéfacteurs de gaz à faible masse molaire de moyenne et forte puissance peuvent présenter plusieurs étages de compression avec donc, pour chacun, son système associé de séparation et de refroidissement de l'huile et du gaz de travail. L'huile utilisée lors de la compression doit être extraite complètement du gaz de travail pour éviter toute détérioration ou bouchage des sections cryogéniques aval. L'huile peut également être le vecteur d'autres impuretés qu'il faudra retirer avant de refroidir le gaz de travail. Une autre technique connue de compression est la compression centrifuge (rotative) dans laquelle des rotors appliquent une force centrifuge au gaz de travail pour produire une pression dynamique. Cependant, cette technologie de compresseurs centrifuges n'est pas appliquée à ce jour en réfrigération/liquéfaction de gaz ou mélanges à faible masse molaire car jugée inadaptée. En effet, pour obtenir des pressions suffisantes (par exemple de l'ordre de 20 bar absolus), ces compresseurs nécessitent de très nombreux rotors, et des vitesses de rotation de ces derniers très élevées, la faible densité du gaz limitant le taux de compression par la technologie centrifuge. Pour résoudre ce problème, il est connu d'ajouter au gaz de travail à faible masse molaire une fraction d'un composant additionnel ayant une masse molaire nettement supérieure (par exemple du R12, du propane). Cette solution est décrite par exemple dans le document FR2306414. De cette façon, la masse moléculaire moyenne du mélange obtenu est augmentée et le mélange est ainsi plus facilement comprimée par des compresseurs centrifuges. Cette technique connue est satisfaisante mais nécessite de séparer à chaque cycle le composant additionnel plus lourd . Une autre technologie de compression utilise des compresseurs à pistons qui fonctionnent par compression mécanique volumétrique du gaz. Cette technique a cependant l'inconvénient de présenter un rendement adiabatique très faible, une usure rapide des composants et une maintenance importante. Dans ces conditions, les applications industrielles connues utilisent les compresseurs à vis lubrifiées en essayant de minimiser leurs inconvénients. Parmi les inconvénients on peut citer notamment : - les procédures d'installation, de conditionnement et de maintenance des systèmes d'huile et de déshuilage associés aux compresseurs à vis huilées, dans le cadre de procédés cryogéniques, qui sont longues et couteuses, - la nécessité de systèmes d'huile et de déshuilage associés aux compresseurs à vis huilées, dans le cadre de procédés cryogéniques, conduit à l'installation d'équipements volumineux et encombrants et représente une part importante de la surface au sol nécessaire pour l'unité de réfrigération/liquéfaction, - la performance des usines se dégrade très rapidement en cas de défaillance du système de déshuilage, - l'huile est un composé organique qui peut se dégrader en cours d'opération de l'unité et peut produire des impuretés incompatibles avec le fonctionnement des sections cryogéniques aval, - la technologie de compresseurs à vis huilée associée à la nécessité de système annexes de gestion d'huile et de déshuilage conduit à des valeurs de disponibilités de la section compression limitées.
Un but de la présente invention est de proposer un système de réfrigération utilisant un fluide de travail à faible masse molaire palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'au moins une partie et de préférence tous les étages de compression sont réalisés par une ou des machines de compression de type centrifuge et en ce que le débit de fluide de travail admis en entrée de la station de compression est supérieur à 7500 Nm3/h et de préférence supérieur à 10000 Nm3/h.
Ainsi, selon l'invention, en choisissant avantageusement les conditions de fonctionnement du réfrigérateur et notamment le débit de gaz de travail entrant dans la station de compression, il est possible d'utiliser des gaz de travail à faible masse molaire sans nécessiter d'y adjoindre un composé additionnel plus lourd.
Le demandeur a en effet constaté que le procédé selon l'invention permet de concevoir des réfrigérateurs ou liquéfacteurs de puissances unitaires importantes tout en améliorant le rendement du réfrigérateur ou liquéfacteur. L'invention augmente l'efficacité globale du cycle de réfrigération et permet ainsi une économie d'énergie dans le processus de réfrigération.
De plus le demandeur a constaté que selon l'invention, contrairement aux préjugés, le taux de fuite au sein des machines de compression centrifuges, et vers l'extérieur, n'est pas rédhibitoire pour un gaz de travail à faible masse molaire tel que l'hélium pur. Selon l'invention, la station de compression centrifuge augmente le taux de compression et le rendement global des machines de compression, en assurant notamment un taux de remplissage des roues de compression avantageux. L'invention propose de remplacer un ou plusieurs étages de compression à vis lubrifiées par un ou plusieurs étages de compression centrifuge. L'invention présente de nombreux avantages parmi lesquels : - la réduction des consommations électriques rapportées à la puissance froide produite. -l'augmentation des valeurs escomptées de disponibilité de la section compression des réfrigérateurs/liquéfacteurs de gaz de faible masse molaire et ainsi de l'ensemble de l'unité globale associée, - la réduction de l'encombrement global des unités de réfrigération/liquéfaction de gaz de faible masse molaire (pour un même service par rapport à une unité utilisant la technologie de compression vis usuelle pour ces systèmes), -la réduction des durées de montage et la simplification des opérations de 30 maintenance de la section compression, Selon l'invention il est possible d'utiliser une même machine de compression centrifuge sur plusieurs cycles de réfrigération/liquéfaction à différents niveaux de températures.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le gaz de travail est liquéfié lors de l'étape de refroidissement et stocké dans un stockage fixe ou mobile, - le procédé comporte une étape de retour d'une partie du gaz de travail liquéfié vers la station de compression pour former un cycle, - le procédé comporte une étape de refroidissement à basse température d'un organe utilisateur par échange thermique entre le gaz de travail refroidi et en ce que le gaz de travail est soumis à un cycle de réfrigération/liquéfaction en réalisant une étape de retour d'au moins une partie du gaz de travail ayant échangé thermiquement avec l'organe utilisateur vers la station de compression, - l'organe de travail comprend un fluide, - chaque machine de compression du type centrifuge comporte un moteur d'entraînement, une ou plusieurs roues tournantes de compression du fluide, lesdites roues étant entraînées par le moteur via un système de transmission de mouvement par engrenage, la ou les machines comprenant en outre un ou plusieurs système de réfrigération du fluide à la sortie d'au moins une roue, - chaque roue est dimensionnée pour comprimer le fluide de travail avec taux de compression entre l'entrée et la sortie de la roue compris entre 1,1 et 1,4, - le fluide de travail est constitué d'hélium gazeux pur, - le fluide de travail est constitué d'un gaz ou mélange gazeux ayant une masse molaire globale moyenne inférieure à 10, - l'étape de refroidissement du gaz de travail comprimé est réalisée par un ou plusieurs échanges thermique avec une source froide tel qu'un liquide cryogénique et/ou par une ou plusieurs détentes, - l'étape de refroidissement comprend au moins une détente d'une partie du fluide comprimé dans au moins une turbine de détente cryogénique, au moins une partie du gaz détendu dans la ou les turbines de détente étant recyclée dans la station de compression en vue de sa re-compression, - la boîte froide comprend une pluralité d'échangeurs de chaleurs en échange thermique avec le fluide de travail, - la pression du fluide de travail entrant dans la station de compression est supérieure à 1 bar absolu et de préférence de l'ordre de 1,05 bar absolu et en ce que les machines de compressions sont dimensionnées pour comprimer le fluide jusqu'à une pression de sortie comprise entre 10 et 22 bar absolu à la sortie de la station de compression et de préférence jusqu'à une pression de sortie comprise entre 15 et 22 bar absolu, - le procédé utilise deux étages de compression et en ce que le fluide de travail est admis en entrée dans le premier étage de compression à un débit supérieur à 7500 Nm3/h à une pression d'entrée de l'ordre de 1,05 bar absolu et à une température d'entrée proche de la température ambiante, le premier étage de compression comprenant une unique machine de compression comportant un moteur d'entraînement et six roues tournantes de compression du fluide entraînées par le moteur via un système de transmission de mouvement par engrenage, les roues étant dimensionnées pour comprimer le gaz de travail en sortie de la première machine à une pression entre 2 et 7 bar absolu, le second étage de compression comprenant une unique machine de compression comportant un moteur d'entraînement et six roues tournantes de compression du fluide entraînées par le moteur via un système de transmission de mouvement par engrenage, les roues étant dimensionnées pour comprimer le gaz de travail en sortie de la première machine à une pression de l'ordre de 16,5 bar absolu, la station de compression comprenant une pluralité de systèmes de réfrigération du fluide à la sortie d'au moins d'une roue dimensionnés pour maintenir une température de fluide proche de l'ambiant à la sortie du premier étage de compression. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique et partielle illustrant la structure et le fonctionnement d'un premier exemple de système de réfrigération selon l'invention, - la figure 2 représente une vue partielle et schématique d'un détail du système de réfrigération de la figure 1 illustrant la structure et le fonctionnement 30 d'une machine formant un compresseur centrifuge. Les figures 3 et 4 illustrent respectivement des second et troisième exemples de réalisation de l'invention.
L'exemple de réfrigérateur 10 représenté aux figures 1 et 2 comprend classiquement une station 2 de compression et une boîte froide 3. Le réfrigérateur 10 utilise un fluide de travail à faible masse molaire, c'est-à-dire ayant une masse molaire globale moyenne inférieure à 10 tel que l'hélium gazeux pur. Le gaz de travail est comprimé à température ambiante dans la station 2 de compression selon un ou plusieurs étages de compression EC1, EC2 utilisant chacun une ou plusieurs machines de compression de type à compression centrifuge. Ainsi, en entrée de la station de compression 2 le gaz de travail arrive à une température proche de la température ambiante à une pression basse LP, atteint une pression moyenne MP en sortie du premier étage de compression EC1 et atteint une pression haute HP à la sortie du deuxième étage de compression EC2. Le gaz de travail comprimé est ensuite admis dans la boîte froide 3 où il y est refroidi (ou pré-refroidi). Lors de ce pré-refroidissement du gaz de travail, de l'énergie (chaleur) lui est extraite par détente d'une fraction du fluide de travail dans une ou des turbines 5 cryogéniques et/ou par échange thermique (échangeurs 6) avec un fluide cryogénique tel que l'azote par exemple. Les deux solutions de refroidissement peuvent être combinées pour amener le gaz de travail à la température froide souhaitée avant sa distribution vers son application (organe 1).
Comme représenté, la fraction de fluide de travail détendu peut être recyclée 7 dans la station de compression, par exemple entre les deux étages de compression EC1, EC2, ou à l'amont de EC1. Après son échange thermique avec l'organe 1 utilisateur, le gaz de travail est progressivement réchauffé dans les échangeurs 6 (il cède des frigories à ces échangeurs 6 pour retourner à l'entrée de la station 2 de compression). Comme représenté par les conduites 14, le retour du gaz de travail ayant échangé avec l'organe utilisateur peut être opéré à plusieurs niveaux de température dans la boucle. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention une partie, et de préférence tous les étages de compression, sont réalisés par une ou des machines de type à compression centrifuge et le débit de fluide de travail admis en entrée de la station de compression est supérieur à 7500 Nm3/h et de préférence supérieur à 10000 Nm3/h.
La station 2 de compression comprend un ou plusieurs étages de compression EC1, EC2. Chaque étage de compression EC1, EC2 comprend une ou plusieurs machines de compression centrifuge (par exemple plusieurs machines en parallèle). Chaque machine de compression centrifuge est composée classiquement d'un moteur (non représenté), d'un engrenage maître ( bull gear ), d'une ou plusieurs roues de compression (R1 à R6) en série et d'un ou plusieurs organes réfrigérants 4 (cf. figure 2). De préférence chaque machine de compression comprend au maximum six roues et au maximum six organes 4 réfrigérants intercalés respectivement entre deux roues en série ou placé à la sortie de la dernière roue. Le taux de compression du gaz de travail de chaque roue est compris de préférence entre 1.1 et 1.4. Selon un premier exemple d'application d'une installation de réfrigération selon l'invention permettant de délivrer une puissance frigorifique de 40kW à une température de 4.5 K, deux étages EC1, EC2 de compression sont prévus.
Le premier étage de compression EC1 peut être réalisé par une seule machine de compression centrifuge ayant les caractéristiques suivantes : -Débit de gaz de travail en entrée: 40 000 Nm3/h, - Pression du gaz de travail en entrée : 1.05 bar absolu, - Température du gaz de travail en entrée : 37 C, - Pression en sortie du premier étage de compression : 4,2 bar absolu. Ce premier étage de compression EC1 comprend de préférence six roues et l'arrangement faisant subir au gaz de travail la séquence suivante : - une compression dans la première roue, - une compression dans la seconde roue, - un refroidissement dans un premier organe réfrigérant, - une compression dans la troisième roue, - une compression dans la quatrième roue, - un refroidissement dans un second organe réfrigérant, -une compression dans la cinquième roue, - une compression dans la sixième roue, et - un refroidissement dans un troisième organe réfrigérant en sortie de la première machine de compression.
De préférence le moteur de la première machine tourne à 1500 t/min. La taille des roues est par exemple entre 330 et 400 mm. Ces dernières peuvent être constituées d'acier ou de titane. Le second étage de compression EC2 peut être réalisé par une seule machine de compression centrifuge ayant les caractéristiques suivantes : - Débit de gaz de travail en entrée: 75 200 Nm3/h, - Pression du gaz de travail en entrée : 4.2 bar absolu, - Température du gaz de travail en entrée : 39 C, -Pression en sortie du second étage de compression : 16,5 bar absolu.
Ce second étage de compression EC2 comprend de préférence six roues et l'arrangement faisant subir au gaz de travail la séquence suivante : - une compression dans la première roue, - une compression dans la seconde roue, - un refroidissement dans un premier organe réfrigérant, - une compression dans la troisième roue, - une compression dans la quatrième roue, - un refroidissement dans un second organe réfrigérant, - une compression dans la cinquième roue, - une compression dans la sixième roue, et - un refroidissement dans un troisième organe réfrigérant en sortie de la seconde machine de compression EC2. De préférence le moteur de la seconde machine tourne à 3000 t/min. La taille des roues est par exemple entre 250 et 320 mm. Ces dernières peuvent être constituées d'acier ou de titane.
Cette station de compression 2 permet d'obtenir la carte de pression suivante : Basse pression (entrée) = 1,05 bar absolu environ, moyenne pression (en sortie du premier étage de pression) comprise entre 2 et 4,5 bar absolu, haute pression (en sortie de station = sortie du second étage de compression) comprise entre 10 et 21 bar absolu et notamment entre 15 et 22 bar absolu.
Dans la variante de réalisation de la figure 3, le fluide de travail est liquéfié et, en sortie de la boîte froide 3, est stocké dans un stockage 12 fixe ou mobile. C'est-à-dire que l'échange thermique avec un organe utilisateur est remplacé par une production de liquide à basse température. Une partie du fluide de travail peut retourner du stockage 12 vers la station 2 de compression. Cette variante de la figure 2 est particulièrement avantageuse dans une application de liquéfacteur industriel. Dans la variante de la figure 4, un circuit 101 de fluide secondaire peut être refroidi par échange thermique dans la boîte 3 froide (échangeur 6) et liquéfié dans un stockage 201. De même, un organe 111 utilisateur peut être refroidi à différents niveaux de température suivant l'endroit de son couplage dans la boîte froide (de l'ambiante jusqu'à des températures plus basses).
Ainsi, le procédé de réfrigération selon l'invention permet l'utilisation de compresseurs centrifuges avec un gaz de travail à faible masse molaire puisqu'il permet d'atteindre des pressions suffisantes tout en évitant notamment l'utilisation de rotors en taille et en nombres rédhibitoires.15

Claims (15)

REVENDICATIONS
1. Procédé de refroidissement/liquéfaction à basse température d'un gaz de travail à faible masse molaire, c'est-à-dire ayant une masse molaire globale moyenne inférieure à 10 tel que l'hélium gazeux pur, au moyen d'un réfrigérateur/liquéfacteur comprenant une station (2) de compression du gaz de travail et une boîte froide (3) destinée à refroidir le gaz de travail en sortie de la station (2) de compression, le procédé comportant - une étape de compression durant laquelle le gaz de travail est comprimé dans la station (2) de compression selon un ou plusieurs étages de compression (EC1, EC2) utilisant chacun une ou plusieurs machines de compression, avec un taux de compression total par étage au moins égal à 2, et avec une densité à l'aspiration d'un étage inférieur à 1.2 kg/m3, -une étape de refroidissement du gaz de travail comprimé lors de l'étape de compression dans la boîte froide (3) jusqu'à une température froide déterminée, caractérisé en ce qu'au moins une partie et de préférence tous les étages de compression sont réalisés par une ou des machines de compression de type centrifuge et en ce que le débit de fluide de travail admis en entrée de la station (2) de compression est supérieur à 7500 Nm3/h et de préférence supérieur à 10000 Nm3/h.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie au moins du gaz de travail est liquéfié lors de l'étape de refroidissement et stocké dans un stockage (12) fixe ou mobile.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de retour d'une partie du gaz de travail liquéfié vers la station (2) de compression pour former un cycle.
4. Procédé selon la revendication1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de refroidissement à basse température d'au moins un organe utilisateur (1) par échange thermique entre le gaz de travail refroidi et en ce que le gaz de travail est soumis à un cycle de réfrigération/liquéfaction en réalisant une étape de retour d'au moins une partie du gaz de travail ayantéchangé thermiquement avec l'organe (1) utilisateur vers la station (2) de compression.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe (1) de travail comprend un fluide (101).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque machine de compression du type centrifuge comporte un moteur d'entraînement, une ou plusieurs roues (R1 à R6) tournantes de compression du fluide, lesdites roues étant entraînées par le moteur via un système de transmission de mouvement par engrenage, la ou les machines comprenant en outre un ou plusieurs système de réfrigération (4) du fluide à la sortie d'au moins une roue (R1 à R6).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque roue est dimensionnée pour comprimer le fluide de travail avec taux de compression entre l'entrée et la sortie de la roue compris entre 1,1 et 1,4.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fluide de travail est constitué d'hélium gazeux pur.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le fluide de travail est constitué d'un gaz ou mélange gazeux ayant une masse molaire globale moyenne inférieure à 10
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'étape de refroidissement du gaz de travail comprimé est réalisée par un ou plusieurs échanges thermique (6) avec une source froide tel qu'un liquide cryogénique et/ou par une ou plusieurs détentes (5).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de refroidissement comprend au moins une détente d'une partie du fluide comprimé dans au moins une turbine (5) de détente cryogénique, au moins une partie du gaz détendu dans la ou les turbines (5) de détente étant recyclée dans la station (2) de compression en vue de sa re-compression.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la boîte froide (3) comprend une pluralité d'échangeurs de chaleurs en échange thermique avec le fluide de travail.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la pression du fluide de travail entrant dans la station(2) de compression est supérieure à 1 bar absolu et de préférence de l'ordre de 1,05 bar absolu et en ce que les machines de compressions sont dimensionnées pour comprimer le fluide jusqu'à une pression de sortie comprise entre 10 et 25 bar absolu à la sortie de la station (2) de compression et de préférence jusqu'à une pression de sortie comprise entre 15 et 22 bar absolu.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il utilise deux étages de compression (EC1, EC2) et en ce que le fluide de travail est admis en entrée dans le premier étage (EC1) de compression à un débit supérieur à 7500 Nm3/h à une pression d'entrée de l'ordre de 1, 05 bar absolu et à une température d'entrée proche de la température ambiante, le premier étage de compression (EC1) comprenant une unique machine de compression comportant un moteur d'entraînement et six roues tournantes de compression du fluide entraînées par le moteur via un système de transmission de mouvement par engrenage, les roues étant dimensionnées pour comprimer le gaz de travail en sortie de la première machine à une pression entre 2 et 7 bar absolu, le second étage de compression (EC2) comprenant une unique machine de compression comportant un moteur d'entraînement et six roues tournantes de compression du fluide entraînées par le moteur via un système de transmission de mouvement par engrenage, les roues étant dimensionnées pour comprimer le gaz de travail en sortie de la première machine à une pression de l'ordre de 16,5 bar absolu, la station (2) de compression comprenant une pluralité de systèmes de réfrigération (4) du fluide à la sortie d'au moins d'une roue (R1 à R6) dimensionnés pour maintenir une température de fluide proche de l'ambiant à la sortie du premier étage de compression.
15.Utilisation d'un procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 pour délivrer une puissance froide comprise entre 12 et 50 kW à une température froide comprise entre 25 et 1.8 K en vue de refroidir un système supraconducteur par exemple caractérisé en ce qu'il comprend un unique réfrigérateur.
FR0756823A 2007-07-31 2007-07-31 Procede de refroidissement a basse temperature et son utilisation Active FR2919716B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0756823A FR2919716B1 (fr) 2007-07-31 2007-07-31 Procede de refroidissement a basse temperature et son utilisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0756823A FR2919716B1 (fr) 2007-07-31 2007-07-31 Procede de refroidissement a basse temperature et son utilisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2919716A1 true FR2919716A1 (fr) 2009-02-06
FR2919716B1 FR2919716B1 (fr) 2014-12-19

Family

ID=39322457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0756823A Active FR2919716B1 (fr) 2007-07-31 2007-07-31 Procede de refroidissement a basse temperature et son utilisation

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2919716B1 (fr)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2444759A2 (fr) 2010-10-22 2012-04-25 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Procédé et dispositif de refroidissement/liquéfaction à basse température
FR2970563A1 (fr) * 2011-01-19 2012-07-20 Air Liquide Installation et procede de production d'helium liquide
WO2013041790A1 (fr) * 2011-09-23 2013-03-28 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation de réfrigération
WO2015082789A1 (fr) 2013-12-06 2015-06-11 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dispositif et procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction à basse température
WO2015082788A1 (fr) * 2013-12-06 2015-06-11 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de réfrigération, boîte froide et installation cryogénique correspondantes
CN107965940A (zh) * 2017-10-20 2018-04-27 中国科学院理化技术研究所 超流氦低温系统
WO2020229395A1 (fr) * 2019-05-13 2020-11-19 Technische Universität Dresden Procédé de refroidissement d'un mélange fluide
US10989110B2 (en) 2018-01-18 2021-04-27 Mark J. Maynard Gaseous fluid compression with alternating refrigeration and mechanical compression using a first and second bank of compression coupled with first and second cascading heat pump intercoolers having a higher and a lower temperature section
WO2022022920A1 (fr) * 2020-07-30 2022-02-03 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation et procédé de réfrigération d'un fluide

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3377811A (en) * 1965-12-28 1968-04-16 Air Prod & Chem Liquefaction process employing expanded feed as refrigerant
US3992167A (en) * 1975-04-02 1976-11-16 Union Carbide Corporation Low temperature refrigeration process for helium or hydrogen mixtures using mixed refrigerant
US4498313A (en) * 1982-12-27 1985-02-12 National Laboratory For High Energy Physics Compact helium gas-refrigerating and liquefying apparatus
US5579655A (en) * 1994-07-29 1996-12-03 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the liquefaction of hydrogen
US6170290B1 (en) * 1998-03-02 2001-01-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Refrigeration process and plant using a thermal cycle of a fluid having a low boiling point
US20050210914A1 (en) * 2004-03-24 2005-09-29 Allam Rodney J Process and apparatus for liquefying hydrogen

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3377811A (en) * 1965-12-28 1968-04-16 Air Prod & Chem Liquefaction process employing expanded feed as refrigerant
US3992167A (en) * 1975-04-02 1976-11-16 Union Carbide Corporation Low temperature refrigeration process for helium or hydrogen mixtures using mixed refrigerant
US4498313A (en) * 1982-12-27 1985-02-12 National Laboratory For High Energy Physics Compact helium gas-refrigerating and liquefying apparatus
US5579655A (en) * 1994-07-29 1996-12-03 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the liquefaction of hydrogen
US6170290B1 (en) * 1998-03-02 2001-01-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Refrigeration process and plant using a thermal cycle of a fluid having a low boiling point
US20050210914A1 (en) * 2004-03-24 2005-09-29 Allam Rodney J Process and apparatus for liquefying hydrogen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QUACK H: "CONCEPTUAL DESIGN OF A HIGH EFFICIENCY LARGE CAPACITY HYDROGEN LIQUEFIER", 16 July 2001, AIP CONFERENCE PROCEEDINGS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, NEW YORK,NY, PAGE(S) 255 - 263, ISSN: 0094-243X, XP009033408 *

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2444759A3 (fr) * 2010-10-22 2014-12-31 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Procédé et dispositif de refroidissement/liquéfaction à basse température
FR2966577A1 (fr) * 2010-10-22 2012-04-27 Air Liquide Procede et dispositif de refroidissement/liquefaction a basse temperature
EP2444759A2 (fr) 2010-10-22 2012-04-25 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Procédé et dispositif de refroidissement/liquéfaction à basse température
FR2970563A1 (fr) * 2011-01-19 2012-07-20 Air Liquide Installation et procede de production d'helium liquide
US9657986B2 (en) 2011-01-19 2017-05-23 L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude Installation and method for producing liquid helium
AU2012208462B2 (en) * 2011-01-19 2016-11-10 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation and method for producing liquid helium
RU2578508C2 (ru) * 2011-01-19 2016-03-27 Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Установка и способ производства жидкого гелия
WO2012098326A3 (fr) * 2011-01-19 2013-08-29 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation et procédé de production d'hélium liquide
US10060653B2 (en) 2011-09-23 2018-08-28 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Refrigeration method and installation
WO2013041790A1 (fr) * 2011-09-23 2013-03-28 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation de réfrigération
JP2014530341A (ja) * 2011-09-23 2014-11-17 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 冷却方法及び設備
CN103827598A (zh) * 2011-09-23 2014-05-28 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 制冷方法和装置
CN103827600A (zh) * 2011-09-23 2014-05-28 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 制冷方法和装置
WO2013041789A1 (fr) * 2011-09-23 2013-03-28 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et installation de refrigeration
FR2980564A1 (fr) * 2011-09-23 2013-03-29 Air Liquide Procede et installation de refrigeration
CN103827600B (zh) * 2011-09-23 2016-02-03 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 制冷方法和装置
FR2980565A1 (fr) * 2011-09-23 2013-03-29 Air Liquide Procede et installation de refrigeration
CN103827598B (zh) * 2011-09-23 2016-06-01 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 制冷方法和装置
FR3014544A1 (fr) * 2013-12-06 2015-06-12 Air Liquide Procede de refrigeration, boite froide et installation cryogenique correspondantes
WO2015082788A1 (fr) * 2013-12-06 2015-06-11 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de réfrigération, boîte froide et installation cryogénique correspondantes
WO2015082789A1 (fr) 2013-12-06 2015-06-11 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dispositif et procédé de refroidissement et/ou de liquéfaction à basse température
US10393428B2 (en) 2013-12-06 2019-08-27 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Device and method for cooling and/or low-temperature liquefaction
US10571158B2 (en) 2013-12-06 2020-02-25 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Refrigeration method, and corresponding cold box and cryogenic equipment
CN107965940A (zh) * 2017-10-20 2018-04-27 中国科学院理化技术研究所 超流氦低温系统
CN107965940B (zh) * 2017-10-20 2020-04-10 中国科学院理化技术研究所 超流氦低温系统
US10989110B2 (en) 2018-01-18 2021-04-27 Mark J. Maynard Gaseous fluid compression with alternating refrigeration and mechanical compression using a first and second bank of compression coupled with first and second cascading heat pump intercoolers having a higher and a lower temperature section
WO2020229395A1 (fr) * 2019-05-13 2020-11-19 Technische Universität Dresden Procédé de refroidissement d'un mélange fluide
WO2022022920A1 (fr) * 2020-07-30 2022-02-03 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation et procédé de réfrigération d'un fluide

Also Published As

Publication number Publication date
FR2919716B1 (fr) 2014-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2919716A1 (fr) Procede de refroidissement a basse temperature et son utilisation
JP6689277B2 (ja) 天然ガスを液化するシステムおよび方法
US10928127B2 (en) Large-scale hydrogen liquefaction by means of a high pressure hydrogen refrigeration cycle combined to a novel single mixed-refrigerant precooling
EP3368630B1 (fr) Réfrigérant mélangé basse température pour pré-refroidissement d'hydrogène à grande échelle
FR2778232A1 (fr) Procede et dispositif de liquefaction d'un gaz naturel sans separation de phases sur les melanges refrigerants
FR2886719A1 (fr) Procede de refrigeration d'une charge thermique
EP2510292B1 (fr) Procédé et dispositif de refroidissement/liquéfaction à basse température
EP2758724B1 (fr) Installation de réfrigération
FR3108390A1 (fr) Installation et procédé de réfrigération d’hydrogène
WO2011114012A2 (fr) Procédé de liquefaction d'un gaz naturel avec des melanges refrigerants contenant au moins un hydrocarbure insature
CA3224441A1 (fr) Installation et procede de liquefaction d'hydrogene.
WO2005103583A1 (fr) Procede de liquefaction d’un gaz integrant un appareillage de refroidissement thermo-acoustique
FR3119669A1 (fr) Dispositif et procédé de liquéfaction d’un fluide tel que l’hydrogène et/ou de l’hélium
EP2444759B1 (fr) Procédé et dispositif de refroidissement/liquéfaction à basse température
WO2022171392A1 (fr) Dispositif et procédé de liquéfaction d'un fluide tel que l'hydrogène et/ou de l'hélium
WO2022171394A1 (fr) Dispositif et procédé de réfrigération ou de liquéfaction d'un fluide
WO2022253847A1 (fr) Dispositif et procede de pre-refroidissement d'un flux d'un fluide cible a une temperature inferieure ou egale a 90 k
WO2024008434A1 (fr) Dispositif et procédé de liquéfaction d'un fluide
WO2022254132A1 (fr) Procede et installation de liquefaction de l'hydrogene
EP4330611A1 (fr) Dispositif et procédé de refroidissement d'un flux d'un fluide cible comportant majoritairement du dihydrogène et utilisation associée
WO2019008269A1 (fr) Dispositif et procédé de liquéfaction d'un gaz naturel ou d'un biogaz
FR3087525A1 (fr) Procede de liquefaction d'un courant gazeux d'evaporation issu du stockage d'un courant de gaz naturel liquefie
FR3068772A1 (fr) Dispositif et procede de liquefaction d’un gaz naturel ou d’un biogaz

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 15

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 16

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 17