SU1020685A1 - Способ регазификации криопродукта - Google Patents

Description

2. Способ по п.1,отличающийс  тем,что жидкий водород предварительно

нагревает до промежуточной температуры , соответствующей 100-110 К.

Изобретение относитс  к технике низкотемпературного разделени  возд ха и водородной энергетике. Известен способ регазификации криопродукта путем теплообмена его /ркружацщвй средой .или путем электро нагрева .. Недрстатком этого- способа  вл етс  то, что тер етс  холод, акку мулированный в криопродукте. Известен также способ регазификации криопродукта, включающий сжатие криопродукта и нагрев путем теплообмена с воздухом, поступающим на низкотемпературное разделение 2 . Недостатком известного способа  вл етс  то, что холод регазификации используетс  неполностью, так как охлаждаетс  поток воздуха только перед сжатием в компрессоре и суммарный расход, энергии на охлажденного газового потока с учетом энергетических затрат на охлаждение криопродукта гораздо выше, чем расход энергии на сжатие неохлажденного газа, т.е. известный способ неэкономичен. Цель изобретени  - повышение эког номичности способа путем более полного , использовани  холода. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу регазифика ции криопродукта, преимущественно жи кого водорода, включающему его сжатие и нагрев путем теплообмена с воз духом, поступающим на низкотемпературное разделение, жидкий водород после сжати  предварительно нагревают до промежуточной температуры пу тем теплообмена с рабочим телом пр  мого регенеративного цикле при этом теплообмен газифицируемого водорода с воздухом провод т от промежуточной температуры до температуры окружа .ющей среды совместно с регенеративным теплообменном между сжатыми рас ширенным потоками рабочего тела пр мого регенеративного цикла. Кроме того, жидкий водород предварительно нагревают до промежуточной температуры, соответствующей 100-110 К. .Предлагаемый способ позвол ет наиболее эффективно использовать холод, аккумулированный в жидком водороде, при его регазификации дл  снижени  энергетических затрат на ожижение и транспортирование водорода, исклюМа  при этом опасность замерзани  воздуха при охлаждении его жидким водородом , так как самый низкотемпературный участок подогрева в пределах 30-ПО К используют как источник низкой температуры в пр мом регенеративном цикле дл  получени  энергии, а подогрев водорода в процессе его регазификации от 110 К до температуры окружающей среды используют как источник холода дл  разделени  воздуха. На фиг. 1 представлена схема способа регазификации жидкого водорода; на фиг. 2 - узел схемы регазификации жидкого водорода до промежуточной температуры , вариант. На фиг. 1 и 2 обозначены емкость 1 жидкого водорода, жидкостный насос 2,теплообменники 3 и , низкотемпературные компрессоры 5 и 6, турбина 7, компрессор 8, детандер 9, ректификационна  колонна 10, переохладитель 11 и теплообменник 12, св занные между собой коммуникаци ми. Способ осуществл етс  следующим образом. Жидкий водород из емкости 1 поступает в жидкостный насос 2, где сжимаетс  до высокого давлени , и направл етс  в теплообменник 3. Там водород вначале подогревают до 100 К, отвод  тепло от рабочего тела пр мого регенеративного цикла на участке регенеративного (внутреннего ) теплообмена в этом цикле. В качестве рабочего тела используют циркуп ционный азот. Последний расшир ют в водородной турбине 7 при температуре окружающей среды и далее. как описано выше, охлаждают на уча;стке регенеративного теплообмена в теплообменнике 3 на низком температурном уровне, при этом тепло отдаетс  газифицируемому водороду. Затем циркул ционный водород сжимают.в компрессоре 5 и подогревают в теплообменнике Ц за счет охлаждени  в компрессоре 8 воздуха . Далее сжатый водород поступает в водородную турбину 7. Таким образом, процесс регенеративного теплообмена в пр мом, регенеративном цикле совмещен с прдогревом газифицируемого водорода за счет охлаждени  воздуха. На фиг.2 ВИДНО, что сначала жидкий водород н ревают в теплообменнике 12 за счет охлаждени  рабочего тела пр мого цикла, потом рёгазифицируемый водород подогревают в теплообменнике i за счет охлаждени  воздуха, а регенеративный теплообмен между потока ми пр мого регенеративного цикла происходит в теплообменнике 3. Раздел емый воздух сжимают в ком прессоре 8 до давлени  выше критического , затем охлаждают, при посто нном давлении в теплообменнике Ц, расшир ют в детандере 9 и направ л ют на разделение в ректификационную колонну 10, в которой воздух раздел ют на жидкий кислород и газообразный азот. Дл  получени  обоих компонентов высокой концентрации из колонны 10 отвод т газообразную аргонную фракцию. Азот ную флегму и пар по ./1учают с помощью циркул ционного азота. Выход щий из верхнего сечени  ко лонны 10 азот подогревают в переохл дителе 11 и дел т на два потока. Од из них, равный количеству азота, полученного из раздел емого воздуха подогревают в теплообменнике k за счет охлаждени  воздуха. Второй пот сжимают в компрессоре 6 до давлени  0,55 МПа, конденсируют в трубном пространстве конденсатора колонны 10 за счет кипени  жидкого кислоро да в межтрубном пространстве и посл переохлаждени  в переохладителе 11 дргосселируют в верхнее сечение коло ны 10 в качестве флегмы дл  участи  в процессе разделеи . / ргонную фракцию отбирают из исчерпывающей секции колонны Ю- и за счет охлаждени  воздуха подогревают в теплообменнике k. Жидкий продукционный кислород и газообразный продукционный азот подают потребителю, В некоторых случа х по предлагаемому способу можно получить одновременно жидкие кислород и азот. При сжатии воздуха в многоступенчатом компрессоре 8 он в каждой ступени значительно повышает свою температуру. Обычно примен ют межступенчатое и концевое вод ное охлаждение . Вместе с тем в водородной турбине 7 в процессе расширени  необходимо подводить тепло к водороду , при этом, чем выше температура подогрева водорода, тем выше эффективность пр мого регенеративного цикла , так как повышаетс  температура источника высокой температуры и в этом цикле. В св зи с этим целесообразно воздух при межступенчатом и концевом охлаждении охлаждать за счет подогрева водорода перед турбиной 7 и между ступен ми расширени . По предлагаемому способу регазифицируют 1 т жидкого кислорода и получают 6,2 т жидкого кислорода, 19 тыс.м Приведенного к нормальным услови м газообразного азота и 100 кВт.ч энергии . В св зи с повышением эффективности процесса разделени  воздухапри. использовании холода регазификации жидкого водорода примерно на 50% снижаетс  расход энергии на получение жидкого кислорода, что состав,л ет на тонну жидкого водорода около 3000 кВт/с, т.е. полный энергетический эффект регазификации составл ет более 1000 кВт на тонну газифицируемого жидкого водорода. Еще больший экономический эффект получаетс  , если использовать тепло сжати  воздуха на подогрев рабочего тела при его расширении в турбине, так как заметно растет количество энергии, получаемой в пр мом цикле, и полностью отпадает необходимость вод ного охлаждени .

Claims (3)

1 .СПОСОБ РЕГАЗИФИКАЦИИ КРИОПРОДУКТА, преимущественно жидкого водорода, включающий его сжатие и нагрев путем теплообмена с воздухом, поступающим на низкотемпературное разделение, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем более полного использования холода жидкого водорода, жидкий водород после сжатия предварительно нагревают до промежуточной температуры путем теплообмена с рабочим телом прямого регенеративного цикла, при этом теплообмен газифицируемого водорода с воздухом проводят от промежуточной температуры до температуры окружающей среды совместно с регенеративным теплообменом g между сжатым и расширенным потоками рабочего тела прямого регенеративного цикла.

.SU „„1020685 >

1020685(

2. Способ по π.1,отличающийся тем,что жидкий водород предварительно нагревает до промежуточной температуры, соответствующей 100-110 К.

этого· способа явтеряется холод, аккукриопродукте.

Кроме того, жидкий водород предварительно нагревают до промежуточной температуры, соответствующей 100-110 К.

Предлагаемый способ позволяет наиболее эффективно использовать холод, аккумулированный в жидком водороде, при его регазификации для снижения энергетических затрат на ожижение и транспортирование водорода, исключая при этом опасность замерзания воздуха при охлаждении его жидким водородом, так как самый низкотемпературный участок подогрева в пределах 30-110 К используют как источник низкой температуры в прямом регенеративном цикле для получения энергии, а подогрев водорода в процессе его ре газификации от 110 К до температуры окружающей среды используют как источник холода для разделения воздуха.

На фиг. 1 представлена схема способа регазификации жидкого водорода; на фиг. 2 - узел схемы регазификации жидкого водорода до промежуточной температуры, вариант.

На фиг. 1 и 2 обозначены емкость 1 жидкого водорода, жидкостный насос 2,теплообменники 3 и 4, низкотемпера30 турные компрессоры 5 и 6, турбина 7, компрессор 8, детандер 9, ректификационная колонна 10, переохладитель 11 )и теплообменник 12, связанные между собой коммуникациями.

Способ осуществляется следующим образом.

Жидкий водород из емкости 1 поступает в жидкостный насос 2, где сжимается до высокого давления, и направляется в теплообменник

3. Там водород вначале подогревают до 100 К, отводя тепло от рабочего тела прямого регенеративного цикла на участке регенеративного (внутреннего) теплообмена в этом цикле. В качестве рабочего тела используют циркуляционный азот. Последний расширяют в водородной турбине 7 при температуре окружающей среды и далее.

•10

Л ί