RU2498176C1 - Method of cold generation in cryogenic compressor-expander unit for air separation - Google Patents

Method of cold generation in cryogenic compressor-expander unit for air separation Download PDF

Info

Publication number
RU2498176C1
RU2498176C1 RU2012110960/06A RU2012110960A RU2498176C1 RU 2498176 C1 RU2498176 C1 RU 2498176C1 RU 2012110960/06 A RU2012110960/06 A RU 2012110960/06A RU 2012110960 A RU2012110960 A RU 2012110960A RU 2498176 C1 RU2498176 C1 RU 2498176C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
direct
air
expander
compressed
liquid
Prior art date
Application number
RU2012110960/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012110960A (en
Inventor
Олег Владимирович Кемаев
Алексей Александрович Коробков
Виктор Васильевич Редькин
Людмила Викторовна Редькина
Original Assignee
Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики"
Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания - СкИиф"
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 Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики", Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания - СкИиф" filed Critical Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики"
Priority to RU2012110960/06A priority Critical patent/RU2498176C1/en
Publication of RU2012110960A publication Critical patent/RU2012110960A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2498176C1 publication Critical patent/RU2498176C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: method implies compression of atmospheric air to the pressure below the critical one, precooling of the compressed air, integrated treatment, separation of the compressed treated air into direct expander and process flows, cooling of direct compressed flows by the cold of reverse flows, adiabatic expansion of the direct expander air flow, liquefaction, throttling of the direct process air flow. At that the temperature and the pressure of the direct expander air flow before and after the adiabatic expansion is monitored, the said expansion is ended in the wet vapour region under the moisture content of not more than 20% and under the pressure close to the atmospheric one, liquid phase is separated from the wet-vapour expander air flow and is vapourised, at the same time the liquefied direct process air flow is cooled down to the subcooled liquid state, the latter flow is directed for throttling and separation into the productional liquid nitrogen and oxygen. The obtained productional liquid nitrogen and oxygen are sent for isothermal storage, liquid oxygen is compressed and gasified and the heat of its vapourisation cools one of the previously formed direct flows of compressed treated air.
EFFECT: improvement of economy efficiency and specific refrigerating power of a compressor-expander cryogenic unit.
2 dwg

Description

Изобретение относится к криогенной технике и, в частности, к криогенным газожидкостным воздухоразделительным установкам, а также к жидкостным криогенным системам, предназначенным для хранения продуктов разделения воздуха в состоянии недогретой жидкости.The invention relates to a cryogenic technique and, in particular, to cryogenic gas-liquid air separation plants, as well as to liquid cryogenic systems for storing air separation products in a state of an unheated liquid.

Известен способ работы охлаждающего устройства, в котором поступающий в исходном термодинамическом состоянии газ разделяется в зависимости от температуры на горячий и холодный потоки с помощью двухпоточной вихревой трубы [1]. Относительно горячий поток подают на вход прямого потока рекуперативного теплообменника, а холодный поток вихревой трубы подают на вход обратного потока или на выход прямого рекуперативного теплообменника. При этом горячий поток перед подачей в рекуперативный теплообменник предварительно охлаждают. Недостаток известного способа получения холода состоит в ограниченных функциональных возможностях охлаждения рабочего тела до температур, значительно выше криогенных.There is a known method of operation of a cooling device in which the gas supplied in the initial thermodynamic state is separated, depending on temperature, into hot and cold flows using a two-stream vortex tube [1]. A relatively hot stream is fed to the inlet of the direct flow of the regenerative heat exchanger, and the cold stream of the vortex tube is fed to the input of the return flow or to the output of the direct recuperative heat exchanger. In this case, the hot stream is pre-cooled before being fed to the regenerative heat exchanger. The disadvantage of this method of producing cold is the limited functionality of cooling the working fluid to temperatures significantly higher than cryogenic.

Наиболее близким известным техническим решением в качестве прототипа является способ производства холода, включающий сжатие атмосферного воздуха до давления выше критического, последующее предварительное охлаждение сжатого воздуха, комплексную очистку, разделение сжатого очищенного воздуха на прямые детандерный и технологический потоки, охлаждение сжатых прямых потоков холодом обратных потоков, адиабатическое расширение прямого детандерного потока воздуха, ожижение и дросселирование прямого технологического потока воздуха [2]. За счет разделения прямого потока на основную и дополнительные части, из которых дополнительную часть потока используют для компенсации необратимых потерь, а основную часть потока адиабатически последовательно расширяют в трех детандерах, при этом в детандере нижней ступени охлаждения хладагент основной части потока ожижают, а дополнительный поток, после детандирования от сверхкритического давления до промежуточного давления, ожижают в теплообменнике дроссельной ступени охлаждения. Полученный жидкий хладагент отводят потребителю, а пары используют для охлаждения основной и дополнительной частей прямого потока.The closest known technical solution as a prototype is a method of producing cold, which includes compressing atmospheric air to a pressure higher than critical, subsequent pre-cooling of compressed air, complex purification, separation of compressed purified air into direct expander and process streams, cooling compressed direct streams with cold return flows, adiabatic expansion of direct expander air flow, liquefaction and throttling of direct process air flow [2]. Due to the separation of the direct flow into the main and additional parts, of which the additional part of the stream is used to compensate for irreversible losses, and the main part of the stream is adiabatically expanded sequentially in three expanders, the refrigerant of the main part of the stream is liquefied in the expander of the lower cooling stage, and the additional stream after expansion from supercritical pressure to intermediate pressure, liquefy in the heat exchanger of the throttle cooling stage. The resulting liquid refrigerant is discharged to the consumer, and the vapors are used to cool the main and additional parts of the direct flow.

Недостатком прототипа является сложность технической реализации технологических процессов получения холода, а также связанная со структурной сложностью схемы установки ее низкая эксплуатационная надежность. С последней, в свою очередь, связаны потери производительности установки из-за длительных (до нескольких десятков часов на восстановление турбодетандера) простоев установки, вызванных случайными отказами турбодетандеров. Кроме того, полное ожижение хладагента в турбодетандере нижней ступени охлаждения установки приводит к существенному снижению КПД детандера, которое наступает при степени влажности более 7% [3]. Указанные недостатки значительно уменьшают экономичность установки.The disadvantage of the prototype is the complexity of the technical implementation of technological processes for producing cold, as well as the low operational reliability associated with the structural complexity of the installation scheme. The latter, in turn, is associated with loss of installation performance due to long (up to several tens of hours to restore the turbo-expander) installation downtime caused by accidental failure of the turbo-expanders. In addition, the complete liquefaction of the refrigerant in the turbine expander of the lower cooling stage of the installation leads to a significant decrease in the efficiency of the expander, which occurs when the degree of humidity is more than 7% [3]. These disadvantages significantly reduce the efficiency of the installation.

Цель изобретения - повышение экономичности и удельной холодильной мощности компрессорно-детандерной криогенной установки за счет использования в холодильном цикле теплоты испарения жидкой фазы хладагента, полученной при детандировании хладагента, в область влажного пара.The purpose of the invention is to increase the efficiency and specific refrigeration capacity of the compressor-expander cryogenic unit due to the use in the refrigeration cycle of the heat of vaporization of the liquid phase of the refrigerant obtained by expanding the refrigerant into the wet steam region.

Указанная цель достигается тем, что кроме известных и общих операций над материальным объектом (воздухом), а именно: сжатие атмосферного воздуха до давления ниже критического, последующее предварительное охлаждение сжатого воздуха, комплексную очистку, разделение сжатого очищенного воздуха на прямые детандерный и технологический потоки, охлаждение сжатых прямых потоков холодом обратных потоков, адиабатическое расширение прямого детандерного потока воздуха, ожижение и дросселирование прямого технологического потока воздуха, в предлагаемом способе производства холода в криогенной компрессорно-детандерной установке разделения воздуха отслеживают температуру и давление прямого детандерного потока воздуха до и после его адиабатического расширения, которое заканчивают в области влажного пара при степени влажности не более 20% и при давлении, близком к атмосферному, отделяют жидкую фазу от влажно-парового детандерного потока воздуха и ее испаряют, охлаждая при этом до состояния недогретой жидкости ожиженный прямой технологический поток воздуха, который направляют на дросселирование и разделение на продукционные жидкие азот и кислород, направляют полученные продукционные жидкие азот и кислород на изотермическое хранение, сжимают и газифицируют жидкий кислород, охлаждая за счет теплоты его испарения один из ранее сформированных прямых потоков сжатого очищенного воздуха.This goal is achieved by the fact that in addition to the well-known and general operations on a material object (air), namely: compression of atmospheric air to a pressure below critical, subsequent preliminary cooling of compressed air, complex purification, separation of compressed purified air into direct expander and process flows, cooling compressed direct flows by cold return flows, adiabatic expansion of the direct expander air flow, liquefaction and throttling of the direct process air flow, in the proposal of the proposed method for producing cold in a cryogenic compressor-expander air separation unit, the temperature and pressure of the direct expander air stream are monitored before and after its adiabatic expansion, which is completed in the area of wet steam at a humidity level of not more than 20% and liquid is separated at a pressure close to atmospheric phase from the wet-steam expander air stream and it is evaporated, while cooling to a state of an unheated liquid, the liquefied direct process air stream, which is directed to throttling and separation into production liquid nitrogen and oxygen, direct the obtained production liquid nitrogen and oxygen to isothermal storage, compress and gasify liquid oxygen, cooling one of the previously formed direct flows of compressed purified air due to the heat of evaporation.

Новизна изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе производства холода в криогенной компрессорно-детандерной установке разделения воздуха отслеживают температуру и давление прямого детандерного потока воздуха до и после его адиабатического расширения, которое заканчивают в области влажного пара при степени влажности не более 20% и при давлении, близком к атмосферному, отделяют жидкую фазу от влажно-парового детандерного потока воздуха и ее испаряют, охлаждая при этом до состояния недогретой жидкости ожиженный прямой технологический поток воздуха, который направляют на дросселирование и разделение на продукционные жидкие азот и кислород, направляют полученные продукционные жидкие азот и кислород на изотермическое хранение, сжимают и газифицируют жидкий кислород, охлаждая за счет теплоты его испарения один из ранее сформированных прямых потоков сжатого очищенного воздуха, что обеспечивает повышение экономичности и удельной холодильной мощности компрессорно-детандерной криогенной установки.The novelty of the invention lies in the fact that in the proposed method for producing cold in a cryogenic compressor-expander air separation unit, the temperature and pressure of the direct expander air stream are monitored before and after its adiabatic expansion, which is completed in the area of wet steam at a humidity degree of not more than 20% and at close to atmospheric pressure, the liquid phase is separated from the wet-steam expander air stream and it is evaporated, while cooling to the state of an unheated liquid, the liquefied direct technol the chemical air stream, which is directed to throttling and separation into production liquid nitrogen and oxygen, directs the obtained production liquid nitrogen and oxygen to isothermal storage, compresses and gasifies liquid oxygen, cooling one of the previously formed direct flows of compressed purified air due to the heat of vaporization, which provides increased efficiency and specific refrigeration capacity of the compressor-expander cryogenic installation.

На фиг.1 представлена диаграмма T-s реализации способа производства холода в криогенной воздухоразделительной установке при помощи воздушной компрессорно-детандерной холодильной машины с рекуперативным теплообменником, дросселем и влажно-паровым детандером. На фиг.2 изображена функциональная схема одной из возможных установок, с помощью которых может быть осуществлен предлагаемый способ получения холода. На фиг.1 обозначено:Figure 1 presents a diagram of T-s implementation of a method of producing cold in a cryogenic air separation unit using an air compressor-expander refrigeration machine with a recuperative heat exchanger, a choke and a wet-steam expander. Figure 2 shows a functional diagram of one of the possible installations with which the proposed method for producing cold can be implemented. In figure 1 is indicated:

Ta - температура прямого потока на входе в рекуперативный (основной) теплообменник;Ta is the temperature of the direct flow at the inlet to the recuperative (main) heat exchanger;

Ti - температура обратного потока воздуха на выходе из основного теплообменника;Ti is the return temperature of the air at the outlet of the main heat exchanger;

Te - температура начала конденсации сжатого воздуха;Te is the temperature of the beginning of condensation of compressed air;

Tn - температура сжатого воздуха в состоянии недогретой жидкости;Tn is the temperature of the compressed air in the state of an unheated liquid;

Td - температура обратного потока воздуха в состоянии насыщенного пара;Td is the return temperature of the air in a saturated vapor state;

процесс (в-с) - влажно-паровое детандирование;process (bc) - wet steam expansion;

процесс (в'-d) - газо-паровое детандирование;process (b'-d) - gas vapor expansion;

конфигурация (а-в-e-m-n-f-c-d-i) холодильного цикла с влажно-паровым детандированием;configuration (a-b-e-m-n-f-c-d-i) of the refrigeration cycle with wet steam expansion;

конфигурация (а-в'-e-m-n-f-c-d-i) холодильного цикла с газо-паровым детандированием.configuration (a-b'-e-m-n-f-c-d-i) of the refrigeration cycle with gas vapor expansion.

На фиг.2 обозначено: 1 - воздушный компрессор; 2 - водяной скруббер; 3 - адсорбционный блок комплексной очистки воздуха (БКО); 4 - основной рекуперативный теплообменник; 5 - влажно-паровой детандер; 6 - детандерный сборник-отделитель жидкости; 7 и 8 - погружные теплообменники-охладители; 9, 10, 11 и 12 - теплообменники-охладители; 13, 14 и 15 - дроссели; 16 - нижняя ректификационная колонна; 17 - верхняя ректификационная колонна; 18 - конденсатор-испаритель; 19 и 20 - продукционные криососуды; 21 - электронагреватель БКО; 22 - насос жидкого кислорода; 23 - теплообменник -испаритель; 24 - потребитель сжатого газообразного кислорода; 25 - дифференцирующий манометр; 26 и 27 - блоки для измерения температуры и давления; 28 - атмосферный воздух; 29 - хладоноситель (вода); 30 - колонка двух крайней ректификации; 31 - азот, сбрасываемый в атмосферу.In figure 2 is indicated: 1 - air compressor; 2 - water scrubber; 3 - adsorption block of complex air purification (BKO); 4 - the main recuperative heat exchanger; 5 - wet steam expander; 6 - expander collector-liquid separator; 7 and 8 - immersion heat exchangers-coolers; 9, 10, 11 and 12 - heat exchangers-coolers; 13, 14 and 15 - throttles; 16 - lower distillation column; 17 - upper distillation column; 18 - condenser-evaporator; 19 and 20 - production cryogenic vessels; 21 - electric heater BKO; 22 - pump of liquid oxygen; 23 - heat exchanger-evaporator; 24 - consumer compressed gaseous oxygen; 25 - differentiating pressure gauge; 26 and 27 - blocks for measuring temperature and pressure; 28 - atmospheric air; 29 - coolant (water); 30 - column of two extreme distillation; 31 - nitrogen discharged into the atmosphere.

Пример технической реализации заявляемого способа производства холода работает следующим образом.An example of a technical implementation of the proposed method for the production of cold works as follows.

Компрессор 1 сжимает атмосферный воздух 28 до давления ниже критического и нагнетает его через водяной скуббер 2 в блок комплексной очистки 3 (БКО). На выходе БКО 3 поток осушенного и очищенного сжатого воздуха делится на два прямых потока: прямой детандерный и прямой технологический, затем оба этих потоков направляют в основной (рекуперативный) теплообменник 4, в котором эти два прямых потока охлаждают за счет холода двух обратных потоков: азота низкого давления из верхней 17 ректификационной колонны 30 через теплообменник-охладитель 12 и циркуляционного потока детандерного воздуха низкого давления с выхода детандерного сборника-отделителя жидкости 6.Compressor 1 compresses atmospheric air 28 to a pressure lower than critical and pumps it through a water scrubber 2 into a complex cleaning unit 3 (BKO). At the output of BKO 3, the flow of dried and purified compressed air is divided into two direct flows: direct expander and direct process, then both of these flows are sent to the main (recuperative) heat exchanger 4, in which these two direct flows are cooled due to the cold of two return flows: nitrogen low pressure from the top 17 of the distillation column 30 through the heat exchanger-cooler 12 and the circulating stream of low pressure expander air from the output of the expander collector-liquid separator 6.

Охлажденный в теплообменнике 4 прямой детандерный поток детан-дируют в детандере 5 в область влажного пара, после чего из расширенного детандерного потока в детандерном сборнике - отделителе жидкости 6 получают: жидкую фазу - обогащенный кислородом воздух в состоянии насыщенной жидкости и паровую фазу - обогащенный азотом воздух в состоянии насыщенного пара. С помощью дифференциального манометра 25 сравнивают давления жидкой и паровой фаз. Охлажденный в теплообменнике 4 прямой технологический поток сжатого воздуха в состоянии насыщенного пара направляют на разделение в нижнюю 16 ректификационную колонну 30. В верхней части нижней колонны 16 пар азота направляют в конденсатор 18, где азот конденсируют, образуя азотную флегму. Этот жидкий азот частично направляют непосредственно на орошение тарелок нижней 16 ректификационной колонны 30 и частично через теплообменник - охладитель 12 в состоянии недогретой жидкости направляют через дроссель 15 на орошение верхней 17 ректификационной колонны 30. В последнюю направляют также кубовую жидкость из нижней колонны 16 через дроссель 13 в состоянии насыщения и через дроссель 14 в состоянии недогретой жидкости из теплообменника - охладителя 10. Из нижней части верхней колонны 17 жидкий кислород в виде продукта подают через теплообменник-охладитель 9 в состоянии недогретой жидкости в продукционный криососуд 20 жидкого кислорода.The direct expander stream cooled in the heat exchanger 4 is detanated in the expander 5 into the region of wet steam, and then from the expanded expander stream in the expander collector - liquid separator 6, the following is obtained: the liquid phase is oxygen-enriched air in a saturated liquid state and the vapor phase is nitrogen-enriched air in a state of saturated steam. Using a differential pressure gauge 25, the pressures of the liquid and vapor phases are compared. Cooled in the heat exchanger 4 direct process stream of compressed air in a saturated steam state is sent for separation in the lower 16 distillation column 30. In the upper part of the lower column 16, nitrogen vapor is sent to the condenser 18, where the nitrogen is condensed, forming nitrogen reflux. This liquid nitrogen is partially directed directly to the irrigation of the plates of the bottom 16 of the distillation column 30 and partially through the heat exchanger-cooler 12 in the state of under-heated liquid is sent through the throttle 15 to irrigation of the upper 17 of the distillation column 30. The bottom liquid is also sent from the bottom column 16 through the throttle 13. in a state of saturation and through the inductor 14 in a state of unheated liquid from the heat exchanger - cooler 10. From the bottom of the upper column 17, liquid oxygen in the form of a product is fed through a heat exchanger the heat exchanger cooler 9 in the state of underheated liquid in the production cryos vessel 20 of liquid oxygen.

Жидкий азот из нижней колонны 16 в виде продукта через теплообменник - охладитель 11 в состоянии недогретой жидкости направляют в продукционный криососуд 19 жидкого азота. Для охлаждения до состояния недогретой жидкости продукционных жидкого азота, жидкого кислорода, кубовой жидкости, а также для криостатирования жидкого кислорода и жидкого азота в криососудах 20 и 19 испаряют отбираемый из детандерного сборника - отделителя жидкости 6 жидкий воздух при давлении, близком к атмосферному, соответственно в теплообменниках 11, 9 и 10 и охладителях 8 и 7.Liquid nitrogen from the bottom column 16 in the form of a product through a heat exchanger - cooler 11 in a state of underheated liquid is sent to a production cryos vessel 19 of liquid nitrogen. In order to cool the production liquid nitrogen, liquid oxygen, bottoms liquid to cryostat, and also to cryostat liquid oxygen and liquid nitrogen in cryo vessels 20 and 19, the liquid air taken from the expander collector - liquid separator 6 is evaporated at a pressure close to atmospheric, respectively heat exchangers 11, 9 and 10 and coolers 8 and 7.

Таким образом, в предлагаемом способе получения холода реализуется процессы, представленные на диаграмме T-s фиг.1, где линия (в-с) соответствует процессу детандирования в область влажного пара части прямого потока воздуха, сжатого до давления ниже критического. Линия (g-f) отображает процесс дросселирования жидкого воздуха, охлажденного до состояния недогретой жидкости. Линия (m-j) отвечает процессу дросселирования жидкого воздуха в состоянии насыщенной жидкости, где степень влажности воздуха в конце детандирования определяется величиной (i-xc). Предлагаемые процессы детандирования и дросселирования выгодно отличаются от известного в прототипе процесса детандирования, изображенной на фиг.1 жирной пунктирной линией, тем, что технически реализуются при низком рабочем давлении.Thus, in the proposed method for producing cold, the processes presented in the T-s diagram of FIG. 1 are implemented, where line (b-c) corresponds to the process of expanding into the wet steam region of a part of the direct air stream compressed to a pressure below critical. The line (g-f) displays the throttling process of liquid air cooled to a state of underheated liquid. Line (m-j) corresponds to the process of throttling liquid air in a saturated liquid state, where the degree of air humidity at the end of the expansion is determined by the value (i-xc). The proposed processes of expansion and throttling compares favorably with the expansion process shown in the prototype, shown in Fig. 1 by a thick dashed line, in that they are technically implemented at low operating pressure.

В предлагаемом способе с помощью блоков измерения температуры и давления 26 и 27 отслеживают температуру и давление прямого детандерного потока воздуха до и после его адиабатического расширения, которое заканчивают в области влажного пара при степени влажности не более 20% и при давлении, близком к атмосферному.In the proposed method, using the temperature and pressure measuring units 26 and 27, the temperature and pressure of the direct expander air stream are monitored before and after its adiabatic expansion, which is completed in the area of wet steam at a moisture degree of not more than 20% and at a pressure close to atmospheric.

Дополнительное снижение энергетических затрат на работу криогенной воздухоразделительной установки, реализующей предлагаемый способ получения холода, достигается тем, что выход теплообменника 12 подключен через электронагреватель 21 блока комплексной очистки 3 для повышения производительности его работы.An additional reduction in energy costs for the operation of a cryogenic air separation unit that implements the proposed method for producing cold is achieved by the fact that the output of the heat exchanger 12 is connected through an electric heater 21 of the complex cleaning unit 3 to increase its performance.

Промышленная осуществимость предлагаемого способа производства холода в криогенной воздухоразделительной установке обосновывается тем, что в его технической реализации принимают участие известные агрегаты, механизмы и узлы, указанные в аналоге и прототипе, по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе разработана математическая модель криогенной компрессорно-детандерной установки.The industrial feasibility of the proposed method for the production of cold in a cryogenic air separation unit is justified by the fact that well-known units, mechanisms and units specified in the analogue and prototype are involved in its technical implementation for their intended purpose. The applicant organization has developed a mathematical model of a cryogenic compressor-expander unit.

Положительный эффект от использования изобретения состоит в том, что повышается не менее чем на 25…30% холодопроизводительность турбомашинных газожидкостных установок разделения воздуха низкого давления на кислород и азот большой мощности при одновременном снижении удельных энергетических затрат не менее чем на 15…20%.The positive effect of the use of the invention is that it increases by at least 25 ... 30% the cooling capacity of turbomachine gas-liquid units for separating low-pressure air into oxygen and high-power nitrogen, while reducing specific energy costs by at least 15 ... 20%.

Источники информацииInformation sources

1. Способ работы охлаждающего устройства и охлаждающее устройство, патент 2193739 РФ, МПК F25B 9/02, приоритет: 03.03.2000 г., автор и патентообладатель: Белостоцкий Ю.Т. (аналог).1. The method of operation of the cooling device and the cooling device, RF patent 2193739, IPC F25B 9/02, priority: 03.03.2000, author and patent holder: Belostotsky Yu.T. (analogue).

2. Способ производства холода. Авторское свидетельство №606042 СССР, МПК F25B 9/02, F25J 1/00, приоритет: 03.03.1976, авторы: Корсаков-Богатков С.М. и др., заявитель: Предприятие «Почтовый ящик М-5096», (прототип).2. Method for the production of cold. Author's certificate No. 606042 of the USSR, IPC F25B 9/02, F25J 1/00, priority: 03.03.1976, authors: Korsakov-Bogatkov S.M. and others, the applicant: Enterprise "Mailbox M-5096", (prototype).

3. Давыдов А.Б., Кобулашвили А.Ш. Расчет и конструирование турбо-детандеров. М.: Машиностроение, 1987, 232 с.3. Davydov A.B., Kobulashvili A.Sh. Calculation and design of turbo expanders. M.: Mechanical Engineering, 1987, 232 pp.

Claims (1)

Способ производства холода в криогенной компрессорно-детандерной установке разделения воздуха, включающий сжатие атмосферного воздуха до давления ниже критического, последующее предварительное охлаждение сжатого воздуха, комплексную очистку, разделение сжатого очищенного воздуха на прямые детандерный и технологический потоки, охлаждение сжатых прямых потоков холодом обратных потоков, адиабатическое расширение прямого детандерного потока воздуха, ожижение и дросселирование прямого технологического потока воздуха, отличающийся тем, что отслеживают температуру и давление прямого детандерного потока воздуха до и после его адиабатического расширения, которое заканчивают в области влажного пара при степени влажности не более 20% и при давлении, близком к атмосферному, отделяют жидкую фазу от влажно-парового детандерного потока воздуха и ее испаряют, охлаждая при этом до состояния недогретой жидкости сжиженный прямой технологический поток воздуха, который направляют на дросселирование и разделение на продукционные жидкие азот и кислород, направляют полученные продукционные жидкие азот и кислород на изотермическое хранение, сжимают и газифицируют жидкий кислород, охлаждая за счет теплоты его испарения один из ранее сформированных прямых потоков сжатого очищенного воздуха. Method for producing cold in a cryogenic compressor-expander air separation unit, including compressing atmospheric air to a pressure below critical, subsequent preliminary cooling of compressed air, complex purification, separation of compressed purified air into direct expander and process flows, cooling of compressed direct flows by cold return flows, adiabatic expansion of direct expander air flow, liquefaction and throttling of direct process air flow, characterized by we note that the temperature and pressure of the direct expander air stream are monitored before and after its adiabatic expansion, which ends in the region of wet steam at a moisture degree of not more than 20% and at a pressure close to atmospheric, the liquid phase is separated from the wet-vapor expander air stream and it is evaporated, while cooling to a state of an unheated liquid, the liquefied direct process air stream, which is sent to throttling and separation into production liquid nitrogen and oxygen, direct the products obtained liquid nitrogen and oxygen for isothermal storage, compress and gasify liquid oxygen, cooling one of the previously formed direct flows of compressed purified air due to the heat of vaporization.
RU2012110960/06A 2012-03-23 2012-03-23 Method of cold generation in cryogenic compressor-expander unit for air separation RU2498176C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110960/06A RU2498176C1 (en) 2012-03-23 2012-03-23 Method of cold generation in cryogenic compressor-expander unit for air separation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110960/06A RU2498176C1 (en) 2012-03-23 2012-03-23 Method of cold generation in cryogenic compressor-expander unit for air separation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012110960A RU2012110960A (en) 2013-09-27
RU2498176C1 true RU2498176C1 (en) 2013-11-10

Family

ID=49253708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012110960/06A RU2498176C1 (en) 2012-03-23 2012-03-23 Method of cold generation in cryogenic compressor-expander unit for air separation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2498176C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1331458A (en) * 1970-12-22 1973-09-26 Petrocarbon Dev Ltd Single column liquid nitrogen plant
SU606042A1 (en) * 1976-03-03 1978-05-05 Предприятие П/Я М-5096 Method of generating cold
SU1011963A1 (en) * 1980-05-17 1983-04-15 Предприятие П/Я А-3605 Unit for separating air
SU1359603A1 (en) * 1985-12-25 1987-12-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники Method of controlling cryogenic unit modes of operation
SU1663350A1 (en) * 1988-11-09 1991-07-15 Краснодарский политехнический институт Air separation unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1331458A (en) * 1970-12-22 1973-09-26 Petrocarbon Dev Ltd Single column liquid nitrogen plant
SU606042A1 (en) * 1976-03-03 1978-05-05 Предприятие П/Я М-5096 Method of generating cold
SU1011963A1 (en) * 1980-05-17 1983-04-15 Предприятие П/Я А-3605 Unit for separating air
SU1359603A1 (en) * 1985-12-25 1987-12-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники Method of controlling cryogenic unit modes of operation
SU1663350A1 (en) * 1988-11-09 1991-07-15 Краснодарский политехнический институт Air separation unit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012110960A (en) 2013-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2016344715B2 (en) Low-temperature mixed--refrigerant for hydrogen precooling in large scale
MX2013014870A (en) Process for liquefaction of natural gas.
KR20010040029A (en) Hybrid cycle for the production of liquefied natural gas
JPH0663698B2 (en) Liquid cryogen manufacturing method
US11035610B2 (en) Industrial and hydrocarbon gas liquefaction
WO2017121042A1 (en) Method and apparatus for liquefying methane-rich gas through expansion refrigeration
US11821682B2 (en) Natural gas processing using supercritical fluid power cycles
US3224207A (en) Liquefaction of gases
EP3163235A1 (en) Novel cascade process for cooling and liquefying hydrogen in large-scale
US20170284735A1 (en) Air separation refrigeration supply method
JP2637611B2 (en) Method for recovering NGL or LPG
US3118751A (en) Process and installation for the production of refrigeration thru high-pressure gas
WO2022087491A1 (en) Heating and refrigeration system
WO2008051259A2 (en) Cryogenic air separation system
US3183677A (en) Liquefaction of nitrogen in regasification of liquid methane
CN105637311B (en) Pass through the method and apparatus of separating air by cryogenic distillation
RU2498176C1 (en) Method of cold generation in cryogenic compressor-expander unit for air separation
JP7291472B2 (en) Nitrogen gas production equipment
RU121908U1 (en) COOLING UNIT
EP3828487A1 (en) Process and apparatus for the production of liquid nitrogen
US20230392859A1 (en) Cryogenic Gas Cooling System and Method
Kumar et al. Exergy Analysis of Pre-Cooled Linde System for Liquefaction of Gases for Improving Performance of Linde Based Cryogenics Systems
EA034668B1 (en) Method for denitrogenation of natural gas with or without helium recovery
CN114174747A (en) Method and apparatus for separating air by cryogenic distillation
BR102016022807B1 (en) CRYOGENIC DISTILLATION PROCESS FOR AIR SEPARATION FOR THE PRODUCTION OF GAS OXYGEN AND CRYOGENIC DISTILLATION PROCESS FOR AIR SEPARATION FOR THE SIMULTANEOUS PRODUCTION OF GAS OXYGEN AND LIQUEFIED ARGON

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160324