RU2068160C1

RU2068160C1 - Method of and device for controlling gaseous waste of liquified gases

Info

Publication number: RU2068160C1
Application number: RU95106441A
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Бондаренко; Тамара Васильевна Сергеева
Original assignee: Владимир Анатольевич Бондаренко; Тамара Васильевна Сергеева
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1996-10-20
Also published as: RU95106441A

Abstract

FIELD: production and conveying rare liquified gases, such as production and distribution of argon for air-separating units or helium for natural gas liquifying plants. SUBSTANCE: gaseous-product emissions and wastes are liquified by means of liquifier-heat-exchanger due to evaporation of additional coolant whose boiling point is lower than that of liquified gas by heat transfer from cooled gas jet to coolant being evaporated; then it is supercooled to temperature 2 to 10 dwg. lower than that in the beginning of gas liquifying; liquified gas is delivered to storage tank by gravity. Used as additional coolant for argon is liquid nitrogen; supercooling is conducted at temperature 2 or 2.5 deg. lower than boiling point at gage pressure of argon P+ 0.5-1.0 atm. Device is provided with tubular liquifier-heat-exchanger filled with coolant through length L=(0.073-0.17)L_t, where L_t is heat-exchanger tube length; it also has gasifier communicating with heat exchanger through liquified-gas storage tank. EFFECT: enlarged functional capabilities. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при производстве и транспортировке потребителю редких сжиженных газов. Например при производстве и распределении релия на установках сжижения природного газа или аргона, криптона, ксенона на установках разделения воздуха. The invention relates to energy and can be used in the production and transportation of rare liquefied gases to a consumer. For example, in the production and distribution of relium in plants for the liquefaction of natural gas or argon, krypton, xenon in air separation plants.

В процессе получения и транспортировки потребителю сжиженных газов при заливке криогенными жидкостями транспортных цистерн, при продувке баллонов перед их заправкой сжатым газом происходит сброс загрязненных потерь газообразного продукта. Эти потери из-за высокой стоимости газов (аргона, гелия) недопустимы. In the process of obtaining and transporting liquefied gases to a consumer when filling transport tanks with cryogenic liquids, when the cylinders are purged before filling them with compressed gas, contaminated gaseous product losses are discharged. These losses due to the high cost of gases (argon, helium) are unacceptable.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являются способ и устройство улавливания потерь при производстве газообразного и жидкого аргона в воздухораспределительных установках, предусматривающие в процессе переработки и выдачи готовой продукции в газообразном и жидком виде направление всех потерь в мокрый газгольдер, откуда поршневым компрессором сырой аргон подают под давлением 4,5-5,0 ат на повторную переработку и очистку. Closest to the invention, the technical essence is a method and device for trapping losses in the production of gaseous and liquid argon in air distribution units, which, in the process of processing and dispensing finished products in gaseous and liquid form, directs all losses to a wet gas tank, from where crude argon is supplied under a piston compressor pressure of 4.5-5.0 atm for recycling and cleaning.

Недостатком способа и устройства является громоздкость и дороговизна существующей схемы (газгольдер, компрессор, трубопроводы), наличие сложной системы трубопроводов с теплоизоляцией и пароспутниками, значительные энергозатраты (воды, пара, электроэнергии). The disadvantage of this method and device is the cumbersomeness and high cost of the existing circuit (gas tank, compressor, pipelines), the presence of a complex piping system with thermal insulation and steam satellites, significant energy consumption (water, steam, electricity).

Целью изобретения является снижение затрат и упрощение устройства при одновременном снижении потерь редких газов (аргон). The aim of the invention is to reduce costs and simplify the device while reducing the loss of rare gases (argon).

Это достигается тем, что выбросы газа конденсируются и самотеком сливаются в накопительную емкость за счет кипения дополнительного жидкого хладагента, имеющего более низкую температуру кипения, чем сжижаемый газ в трубчатом ожижителе-теплообменнике, а затем переохлаждают до температуры на 2-10^o ниже температуры начала сжижения газа. По мере заполнения накопительной емкости жидким криопродуктом его переливают в криогенный резервуар той же емкости, откуда жидкий продукт вытесняется и газифицируется в теплообменнике газификатора и под требуемым давлением выдается потребителю. Устройство для реализации способа включает систему трубопроводов для сбора выбросов потерь в накопительную емкость, снабжено трубчатым теплообменником, заполненным хладагентом, а также газификатором, связанным с теплообменником через накопительную емкость для сжиженного газа.This is achieved by the fact that gas emissions are condensed and gravity drained into the storage tank due to the boiling of additional liquid refrigerant having a lower boiling point than the liquefied gas in a tubular liquefier-heat exchanger, and then it is cooled to a temperature of 2-10 ^o below the temperature of the beginning of liquefaction gas. As the storage tank is filled with liquid cryoproduct, it is poured into a cryogenic tank of the same capacity, from where the liquid product is displaced and gasified in the heat exchanger of the gasifier and is supplied to the consumer under the required pressure. A device for implementing the method includes a piping system for collecting loss emissions in a storage tank, equipped with a tubular heat exchanger filled with refrigerant, and a gasifier connected to the heat exchanger through a storage tank for liquefied gas.

Например, для сжижения аргона в качестве хладагента используется дешевый в производстве жидкий азот, имеющий более низкую температуру кипения (на 10^o), чем аргон. Уровень азота в трубном пространстве ожижителя определяется необходимостью переохлаждения ссжиженного аргона в межтрубном пространстве на 2,0-2,5^o ниже температуры начала сжижения аргона. Давление в азотной полости приближено к атмосферному. Уровень жидкого аргона в оптимальном режиме в межтрубном пространстве составляет 0,073-0,17 длины трубки ожижителя и определяется высотой врезки сливного трубопровода из ожижителя. Давление в аргонной полости ожижителя 0,5-1,0 ат.For example, for the liquefaction of argon, liquid nitrogen, which is cheap in production, and has a lower boiling point (10 ^o ) than argon, is used as a refrigerant. The level of nitrogen in the tube space of the fluidizer is determined by the need for supercooling of liquefied argon in the annular space at 2.0-2.5 ^o below the temperature of the beginning of liquefaction of argon. The pressure in the nitrogen cavity is close to atmospheric. The level of liquid argon in the optimum mode in the annulus is 0.073-0.17 the length of the fluidizer tube and is determined by the height of the insertion of the drain pipe from the fluidizer. The pressure in the argon cavity of the fluidizer is 0.5-1.0 at.

При сжижении аргон уменьшается в объеме в 600 раз, т.е. суммарный объем накопительной емкости и резервуара газификатора 16 куб.м в 1,6 раза превышает объем газгольдера. Способность криогенного газификатора выдавать газообразный продукт под заданным давлением (до 16 ат) заменяет компрессор для сжатия газа после газгольдера (от 4,5 до 5,0 ат). During liquefaction, argon decreases in volume by 600 times, i.e. the total volume of the storage capacity and reservoir of the gasifier 16 cubic meters is 1.6 times the volume of the gas holder. The ability of a cryogenic gasifier to produce a gaseous product under a given pressure (up to 16 atm) replaces a compressor for compressing gas after a gas holder (from 4.5 to 5.0 atm).

На чертеже схематично изображено устройство для реализации способа. Устройство содержит блок 1 ожижителя-теплообменника, блок 2 типового криогенного газификатора, блок 3 типовой криогенной емкости. Устройство снабжено ожижителем-теплообменником 4 и криогенной накопительной емкостью 5, связывающей резервуар газификатора 6 и теплообменник-газификатор 7. На линии подачи жидкого хладагента в ожижитель 4 установлен вентиль 8, на линии слива сжиженного газа в накопительную емкость установлен вентиль 9, на линии передавливания сжиженного газа в теплообменник вентиль 10, а на линии перелива сжиженного газа из накопительной емкости в резервуар вентиль 11. Установка также содержит трубопроводы: выхода испарившегося хладагента 12, входа сброса газообразного продукта в ожижитель 13, выхода газа из теплообменника газификатора 14. The drawing schematically shows a device for implementing the method. The device contains a block 1 liquefied heat exchanger, block 2 of a typical cryogenic gasifier, block 3 of a typical cryogenic tank. The device is equipped with a fluidizer-heat exchanger 4 and a cryogenic storage tank 5 connecting the gasifier reservoir 6 and the heat exchanger-gasifier 7. A valve 8 is installed on the liquid refrigerant supply line to the liquefier 4, a valve 9 is installed on the liquefied gas discharge line to the storage tank, and a liquefied gas transmission line is installed gas to the heat exchanger valve 10, and on the line of overflow of liquefied gas from the storage tank to the tank valve 11. The installation also contains pipelines: outlet of the evaporated refrigerant 12, discharge inlet g zoobraznogo product liquefier 13, the gas exiting the heat exchanger 14 of the gasifier.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Выбросы газообразного криопродукта (потери) поступают через трубопровод 13 в межтрубное пространство ожижителятеплообменника 4, где происходит его конденсация, сжижение. Для аргона давление в этой полости ожижителя должно быть 0,5-1,0 ат, температура минус 186-187^oС. Через запорный вентиль 8 и трубопровод в трубное пространство ожижителя подается хладагент с более низкой температурой кипения, чем сжижаемый газ в трубном пространстве. Интенсивно испаряясь, за счет теплопередачи, хладагент газифицируется и отводится из ожижителя по трубопроводу 12. Сжиженный продукт из межтрубного пространства переливается через трубопровод слива и запорный вентиль 9 в накопительную емкость 5. По мере заполнения емкости 5, жидкий продукт периодически переливается через трубопровод и запорный вентиль 11 в резервуар газификатора 6. В конкретном случае для аргона из накопительной емкости в криогенный резервуар газификатора той же емкости. При включении установки очистки газа в работу открывается запорный вентиль 10, и через трубопровод жидкий продукт под заданным давлением поступает в теплообменник газификатора 7, где, испаряясь по трубопроводу 14, выдается на установку очисткм.Emissions of gaseous cryoproduct (loss) enter through the pipe 13 into the annular space of the fluidizer heat exchanger 4, where it is condensed, liquefied. For argon, the pressure in this cavity of the liquefier should be 0.5-1.0 at, temperature minus 186-187 ^o C. Through the shut-off valve 8 and the pipeline into the pipe space of the fluidizer is supplied refrigerant with a lower boiling point than liquefied gas in the pipe space . Intensively evaporating due to heat transfer, the refrigerant is gasified and discharged from the liquefier through pipeline 12. The liquefied product from the annulus is poured through the drain pipe and shut-off valve 9 into the storage tank 5. As the tank 5 is filled, the liquid product is periodically poured through the pipeline and shut-off valve 11 into the reservoir of the gasifier 6. In a specific case, for argon from the storage tank to the cryogenic reservoir of the gasifier of the same capacity. When the gas purification unit is turned on, the shut-off valve 10 opens, and through the pipeline the liquid product under the specified pressure enters the heat exchanger of the gasifier 7, where, evaporating through the pipe 14, it is purged.

Таким образом, использование ожижителя-теплообменника, типовой накопительной емкости, типового криогенного газификатора для обеспечения настоящего способа сбора сбросов газообразных продуктов позволит заменить существующую громоздкую, дорогостоящую, энергоемкую схему: мокрый газгольдер 6000 куб. м, поршневые компрессоры (4 шт.), эстакадные трубопроводы с теплоизоляцией и пароспутниками. Thus, the use of a fluidizer-heat exchanger, a typical storage tank, a typical cryogenic gasifier to provide this method for collecting gaseous product discharges will allow replacing the existing bulky, expensive, energy-intensive circuit: a wet gas tank of 6000 cubic meters. m, reciprocating compressors (4 pcs.), trestle pipelines with thermal insulation and steam satellites.

Claims

1. A method for collecting gaseous losses of liquefied gas, including collecting all emissions and losses of the pelvis from the vapors during its production, processing, transport and storage and feeding it to the storage tank, characterized in that the emissions and losses of the gaseous product are liquefied using a heat exchanger liquefied due to the evaporation of additional refrigerant, the boiling point of which is lower than the boiling point of the liquefied gas through heat transfer from a stream of cooled gas to the evaporated refrigerant, then supercooling to a temperature at 2-10 ^o C below the onset temperature liquefaction and flow to the collecting tank by gravity.

2. The method according to claim 1, characterized in that when capturing argon emissions, liquid nitrogen is used as additional refrigerant, subcooling is carried out at 2-2.5 ^o C below the boiling point at an argon overpressure P of 0.5-1.0 atm .

3. A device for collecting gaseous losses of liquefied gas, comprising a piping system for collecting emissions and losses from the vaporization of liquefied gas and a storage tank, characterized in that it is equipped with a tubular liquefier-heat exchanger filled with refrigerant to a height of L (0,073-0,17) L _t , where L _{t is the} length of the tube of the heat exchanger, at a pressure in the annulus P of 0.5-1.0 atm, as well as a gasifier connected to the heat exchanger through the storage tank for liquefied gas.