RU2563564C2 - Способ охлаждения газовой смеси - Google Patents
Способ охлаждения газовой смеси Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563564C2 RU2563564C2 RU2013159280/06A RU2013159280A RU2563564C2 RU 2563564 C2 RU2563564 C2 RU 2563564C2 RU 2013159280/06 A RU2013159280/06 A RU 2013159280/06A RU 2013159280 A RU2013159280 A RU 2013159280A RU 2563564 C2 RU2563564 C2 RU 2563564C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- atmospheric air
- cooling
- compressed atmospheric
- preliminary
- carried out
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии раздельного извлечения компонент газовых смесей, в частности очистки гексафторида урана от легколетучих примесей. Способ охлаждения газовой смеси включает предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха, предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха, охлаждение сжатого атмосферного воздуха в турбодетандере до заданной температуры, отвод работы, затраченной на расширение, регулирование холодопроизводительности. Предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха производят на цеолите, обеспечивающем очистку до точки росы 203K. Предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха осуществляют в рекуперативном теплообменнике. Отвод работы, затраченной на расширение, осуществляют нагревом промежуточного рабочего тела на тормозящем устройстве. Регулирование холодопроизводительности обеспечивают изменением числа оборотов турбины турбодетандера.
Использование изобретения позволяет обеспечить необходимую степень очистки гексафторида урана от легколетучих примесей, существенно упрощает технологическое и конструктивное исполнение схемы охлаждения, обеспечивает необходимый интервал температур даже при самых теплонапряженных режимах работы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологии раздельного извлечения компонент газовых смесей, в частности очистки гексафторида урана от легколетучих примесей, и может быть использовано для улучшения качества и снижения себестоимости продукции газоразделительных производств.
Технология очистки гексафторида урана от легколетучих примесей представляет собой процесс фракционной разгонки гексафторида урана (ГФУ) и примесей. Процесс осуществляется на температурном уровне Т=193 K и состоит в проведении десублимации и сублимации ГФУ и «легких» примесей в специальных охлаждаемых ёмкостях.
В настоящее время в качестве источников «холода», удовлетворяющего требованиям эксплуатации, на разделительных предприятиях применяют: машины Fillips; двуокись углерода в твердом состоянии (применяют на ОАО «УЭХК»); каскадные холодильные машины; холодильные газовые турбодетандерные установки (применяют на ОАО «СХК»). Широкого распространения эти технологии не получили по ряду причин.
Машины Fillips отличаются невысоким ресурсом, сложны в эксплуатации, имеют продолжительный период выхода на рабочий режим из отепленного состояния.
Двуокись углерода имеет недостаточную температуру для ведения технологического процесса. При рабочих давлениях требуется температура Т=193 K для десублимации продукта. Температура CO2 в твердом состоянии Т=197 K.
Каскадные холодильные машины на такой температурный уровень серийно не выпускаются, отличаются сложной конструкцией (не менее 3 каскадов, так как степень сжатия в контуре по техническим условиям не более 8) и требуют промежуточных рабочих тел. Рабочими телами на последнем каскаде, как правило, являются экзотические вещества, обладающие высокой стоимостью.
Наиболее удобной с точки зрения эксплуатации является технология адиабатного расширения предварительно осушенного от влаги и углекислоты сжатого воздуха в тубодетандерном агрегате.
В качестве прототипа выбран способ охлаждения, реализуемый с помощью холодильной газовой турбодетандерной установки (агрегат турбодетандерный РТ 10/6 КД 2014.00.000, изготовлен на машиностроительном заводе им. 40-летия Октября, г. Балашиха).
В прототипе предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха (рабочего тела) от паров воды и углекислого газа и предварительное захолаживание осуществляют на регенеративных теплообменниках. Регенераторы работают в паре. На один подают холодный воздух из турбодетандера для удаления конденсата в атмосферу и охлаждения насадок, чтобы обеспечить последующую осушку и предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха, во втором регенераторе в это время производят осушку сжатого атмосферного воздуха. Через каждые три минуты необходимо переключение регенераторов для обеспечения требуемого перепада температуры на входе и выходе регенератора (не более 14°C). При данном режиме расход сжатого атмосферного воздуха составляет ~10000 м3/ч. Очищенный сжатый атмосферный воздух подают на турбодетандер для охлаждения. Охлажденный воздух разделяют на два потока (работа и предварительная очистка). Отвод работы, затраченной на расширение, осуществляют с помощью электродвигателя, работающего в режиме шунтирования с последующим преобразованием в электроэнергию. Регулируют холодопроизводительность изменением количества подаваемого в турбодетандер сжатого атмосферного воздуха за счет изменения проходного сечения направляющего аппарата, осуществляемого изменением положения лопаток диафрагмы направляющего аппарата при постоянной скорости вращения турбины турбодетандера.
Недостатки прототипа:
- отсутствие эффективного регулирования холодопроизводительности при работе на минимальных режимах вызывает большой перерасход потребляемой электроэнергии (при удельном расходе электроэнергии ~0,179 кВт/ккал фактический перерасход составляет на ~50-80% больше);
- применение регенеративных теплообменников приводит к большому расходу сжатого атмосферного воздуха ~10 000 м3/ч, что снижает кпд;
- регулирование холодопроизводительности дросселированием рабочего потока трудоемко и приводит к значительным энергопотерям;
- используемая централизованная система охлаждения представляет собой рассчитанную на обслуживание всего комплекса сосудов охлаждения разветвленную сеть коммуникаций, выполненную в специальной изоляции, с большим количеством специальной (криогенной) запорной арматуры.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа охлаждения, свободного от недостатков прототипа.
Поставленная задача решается тем, что:
В способе охлаждения газовой смеси, включающем предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха, предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха, охлаждение сжатого атмосферного воздуха в турбодетандере до заданной температуры, отвод работы, затраченной на расширение, регулирование холодопроизводительности, предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха производят на цеолите, обеспечивающем очистку до точки росы 203 K. Предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха осуществляют в рекуперативном теплообменнике. Отвод работы, затраченной на расширение, осуществляют нагревом промежуточного рабочего тела на тормозящем устройстве. Регулирование холодопроизводительности обеспечивают изменением числа оборотов турбины турбодетандера.
Расход сжатого атмосферного воздуха составляет 450-550 м3/ч.
В качестве промежуточного тела используют турбинное масло.
Принципиальная технологическая схема оборудования, разработанного для осуществления заявленного способа охлаждения газовой смеси, представлена на фиг.1.
Способ осуществляют следующим образом.
Сжатый атмосферный воздух подают в сорбционный осушитель 1, наполненный цеолитом, обеспечивающим очистку до точки росы 203 K, например, цеолитом СИЛОБИТ МС 512. Осушенный до точки росы 203 K сжатый атмосферный воздух с температурой 293 K направляют в рекуперативный теплообменник 2. В рекуперативном теплообменнике 2 за счет теплообмена с отходящим от потребителя воздушным потоком, сжатый атмосферный воздух предварительно захолаживают до температуры около 230 K и подают в турбодетандер 3. В турбодетандере 3 предварительно охлажденный сжатый атмосферный воздух расширяется по адиабате и охлаждается до температуры 173 K, после чего поступает на охлаждение потребителей и далее на охлаждение прямого потока в рекуперативный теплообменник 2. Отвод работы, затраченной на расширение, осуществляют нагревом промежуточного рабочего тела, например турбинного масла TURBO BLEND, в масленом тормозе 4. Нагретое промежуточное рабочее тело направляют в теплообменник 5, где оно охлаждается. После охлаждения промежуточное рабочее тело возвращают в маслобак 6.
Холодопроизводительность регулируют изменением числа оборотов турбины турбодетандера за счет изменения давления на масленый тормоз.
Разработанный способ рекомендуется для применения в технологических процессах по охлаждению объектов с тепловыделением до 7 кВт на температурном уровне Т=193 K с использованием децентрализованной схемы охлаждения.
Преимущества предлагаемого способа охлаждения газовой смеси применительно к технологии очистки гексафторида урана от легколетучих примесей:
- обеспечивает необходимую степень очистки гексафторида урана от легколетучих примесей;
- существенно упрощает технологическое и конструктивное исполнение схемы охлаждения;
- обеспечивает необходимый интервал температур даже при самых теплонапряженных режимах работы;
- децентрализованная система охлаждения - это возможность полной автоматизации работы;
- применение атмосферного воздуха в качестве рабочего тела исключает попадание вредных веществ в окружающую среду.
Claims (3)
1. Способ охлаждения газовой смеси, включающий предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха, предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха, охлаждение сжатого атмосферного воздуха в турбодетандере до заданной температуры, отвод работы, затраченной на расширение, регулирование холодопроизводительности, отличающийся тем, что предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха производят на цеолите, обеспечивающем очистку до точки росы 203K, предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха осуществляют в рекуперативном теплообменнике, отвод работы, затраченной на расширение, осуществляют нагревом промежуточного рабочего тела на тормозящем устройстве, регулирование холодопроизводительности обеспечивают изменением числа оборотов турбины турбодетандера.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход сжатого атмосферного воздуха составляет 450-550 м3/ч.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве промежуточного рабочего тела используют турбинное масло.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013159280/06A RU2563564C2 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Способ охлаждения газовой смеси |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013159280/06A RU2563564C2 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Способ охлаждения газовой смеси |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013159280A RU2013159280A (ru) | 2015-07-10 |
| RU2563564C2 true RU2563564C2 (ru) | 2015-09-20 |
Family
ID=53538186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013159280/06A RU2563564C2 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Способ охлаждения газовой смеси |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2563564C2 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU591667A1 (ru) * | 1975-12-22 | 1978-02-05 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Способ охлаждени рабочего тела |
| SU601535A1 (ru) * | 1976-04-15 | 1978-04-05 | Всесоюзное Научно-Производственное Объединение "Союзтурбогаз" | Установка дл низкотемпературной обработки природного газа |
| GB2164135A (en) * | 1984-07-06 | 1986-03-12 | Waldemar Hryniszak | Regenerative air conditioning unit |
| RU2262047C1 (ru) * | 2004-01-05 | 2005-10-10 | Открытое акционерное общество "Специальное констукторско-технологическое бюро радиооборудования" (ОАО "СКТБР") | Воздушная турбохолодильная установка |
| US20060225461A1 (en) * | 2005-04-11 | 2006-10-12 | Henri Paradowski | Process for sub-cooling an LNG stream obtained by cooling by means of a first refrigeration cycle, and associated installation |
| WO2008090165A2 (en) * | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream |
-
2013
- 2013-12-30 RU RU2013159280/06A patent/RU2563564C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU591667A1 (ru) * | 1975-12-22 | 1978-02-05 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Способ охлаждени рабочего тела |
| SU601535A1 (ru) * | 1976-04-15 | 1978-04-05 | Всесоюзное Научно-Производственное Объединение "Союзтурбогаз" | Установка дл низкотемпературной обработки природного газа |
| GB2164135A (en) * | 1984-07-06 | 1986-03-12 | Waldemar Hryniszak | Regenerative air conditioning unit |
| RU2262047C1 (ru) * | 2004-01-05 | 2005-10-10 | Открытое акционерное общество "Специальное констукторско-технологическое бюро радиооборудования" (ОАО "СКТБР") | Воздушная турбохолодильная установка |
| US20060225461A1 (en) * | 2005-04-11 | 2006-10-12 | Henri Paradowski | Process for sub-cooling an LNG stream obtained by cooling by means of a first refrigeration cycle, and associated installation |
| WO2008090165A2 (en) * | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013159280A (ru) | 2015-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2494170B1 (en) | System and method for reducing moisture in a compressed air energy storage system | |
| RU2636966C1 (ru) | Способ производства сжиженного природного газа | |
| US10060672B2 (en) | Air separation apparatus to produce oxygen and nitrogen through isobaric separation | |
| GB2494400A (en) | Cryogenic energy storage system | |
| CA2897489C (en) | Dehydration equipment, gas compression system, and dehydration method | |
| EA009276B1 (ru) | Конструкции и способы для выработки электроэнергии с регазификацией сжиженного природного газа | |
| CN103161528B (zh) | 回收工质有效成分制冷的功冷联产系统及方法 | |
| JP2020528509A5 (ru) | ||
| CN103629854A (zh) | 一种热媒水驱动的氨与溴化锂集成吸收式制冷装置及方法 | |
| CN203454607U (zh) | 一种等压分离制取氧氮的空分装置 | |
| US10245527B2 (en) | Solid-liquid separation device | |
| WO2014165188A1 (en) | Combined heat and power technology for natural gas liquefaction plants | |
| CN103409188A (zh) | 一种天然气液化过程中脱除重烃的工艺装置及方法 | |
| RU2009143172A (ru) | Способ и устройство для преобразования тепловой энергии в электричество, теплоту повышенного потенциала и холод | |
| CN215822390U (zh) | 一种油气回收用液氮冷凝系统 | |
| JP6830091B2 (ja) | 工業用ガスおよび炭化水素ガスの液化 | |
| CN103109145B (zh) | 用于压缩和冷却空气的方法和装置 | |
| RU2563564C2 (ru) | Способ охлаждения газовой смеси | |
| RU2641410C1 (ru) | Способ производства сжиженного природного газа и компримированного природного газа на газораспределительной станции и комплекс для его реализации | |
| CN201807261U (zh) | 环保减排型气体除湿除尘机 | |
| RU2643878C1 (ru) | Способ работы воздушно-аккумулирующей газотурбинной электростанции с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной (АБХМ) | |
| CN102829569A (zh) | 新型制冷设备 | |
| CN203429146U (zh) | 一种天然气液化过程中脱除重烃的工艺装置 | |
| CN110776965B (zh) | 一种低温脱除天然气中水和co2的工艺流程 | |
| RU148542U1 (ru) | Воздушная холодильная машина |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181231 |