SU1596174A1 - Способ газификации криогенных жидкостей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенной технике. Цель изобретени  - состоит в повышении экономичности и надежности путем устранени  пульсаций давлени  при переменном расходе. Дл  этого криогенную жидкость (КЖ) подают в межтрубное пространство испарител  (И), где испар ют теплом продукционного газа (ПГ), предварительно нагретым с помощью теплоносител  (Т) в теплообменнике. В зависимости от температуры Т и теплоты парообразовани  испар емого продукта ПГ можно многократно подогревать Т и подавать на испарение КЖ. Дл  этого трубные пространства И и теплообменника выполнены многосекционными, и секции соединены между собой последовательно по ходу газа. В случае повышени  давлени  в резервуаре отлючают верхнюю секцию И, дл  чего парова  полость резервуара соединена трубопроводом с арматурой с межсекционным пространством И и трубным пространством нижней секции И. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике газификации криогенных жидкостей и может быть использовано в криогенной технике, химической промышленности и транспортном машиностроении, в частности при газификации сжиженного природного газа, например метана, используемого в качестве топлива дл  дизельного двигател  тепловозов .

Цель .изобретени  - повышение экономичности и надежности за счет устранени  пульсаций давлени  при переменном расходе .

На чертеже изображено устройство дл  реализации способа.

Устройство содержит криогенный резервуар 1, нижн   часть которого соединена с трубопроводом 2 с межтрубным пространством испарител  3, в верхней части которого размещен сепаратор 4. Сепаратор 4 может быть выполнен, например, в виде дополнительного свободного объема, расположенного в верхней части межтрубного пространства испарител  3, обеспечивающего приведенную скорость пара, например не более 2 м/с, устран ющую унос капель из испарител  3, либо сепаратор 4 может быть пленочного типа.

В испарителе 3 размещены секции 5 и 6 дл  продукционного газа, соединенные трубопроводами 7-11 с секци ми 12-14, размещенными в теплообменнике 15. имеющем патрубки подачи 16 и выхода 17 теп.ю- носител . Трубопровод 18 подачи потрес и- телю продукционного газа соединен с бопроводом 19 выхода газа из секции 14 и через регулирующие вентили 20-22

сл

со

05

.

3

выхода

газа из сектрубопроводом 11 ции 6.

Секции 5 и б размещены в испарителе 3 одна над другой и между ними установлен патрубок 23, соединенный трубопро- водом 24 с арматурой 25 с верхней частью резервуара 1. На трубопроводе 7 установлен клапан 26. Верхн   часть резервуара 1 соединена трубопроводом 27 через обратный клапан 28 с трубопроводом 10.

Способ осуществл етс  следующим об- Ю разом.

Криогенную жидкость подают по трубопроводу 2 в межтрубное пространство испарител  3, где ее испар ют теплом продукционного газа,, предварительно нагретого 15 теплоносителем в теплообменнике 15, например , газифицируемой криогенной жидкостью  вл етс  метан при давлении 1,1 МПа.

Параметры метана: энтальпи  жидкости при температуре 112 К на входе в испаритель ij 732000 Дж/кг; энтальпи  пара 20 на линии насыщени  i 1275000 Дж/кг; температура насыщени  Т 150,3 К; средн   теплоемкость газа Дж/кг,К.

В качестве теплоносител  используетс  вода с температурой 7 303-379К, кото- -Р; рую по патрубку 16 подают в межтрубное пространство теплообменника 15. Следовательно , охлаждение продукционного газа при испарении метана составл ет ДТ Тв-Ts-Atu-Atr,

продукционный газ, который раздел ют на две части, соотнощение которых определ етс  температурами теплоносител  и газа после смещени  потоков. Соотнощение потоков может регулироватьс  автоматически плавным изменением или ступенчатым, например, за счет комбинации открыти  или закрыти  регулирующих вентилей 20- 22, настроенных на расходы 1:2:4 части холодного потока соответственно.

Ступенчатое регулирование позвол ет при подключении дополнительных расходов холодного потока (например расходы через вентили 21 и 22) производить перераспределение холодного и гор чего потоков, тем самым поддерживать заданный диапазон температур продукционного газа. Соотнощение расходов 1:2:4 обеспечивает семь ступеней регулировани .

При этом изменение расхода продукционного газа не вли ет на перераспределение расходов через вентили 20-22 и тем самым обеспечиваетс  поддержание температуры продукционного газа в заданном диапазоне 5-20°С. Затем оставщуюс  часть холодного потока подают в секцию 14 теплообменника 15, где подогревают теплоносителем до температуры, близкой к температуре теплоносител , и смещивают с другой холодной частью, подаваемой по трубопроводу 11 через регулирующие венками на холодном конце испарител ;

At - разность температур на теплом конце теплообменника.

Если прин ть ., то

число ступеней пропускани  продукционного газа через теплоноситель и жидкий метан равно

i,.

40

где разность температур между пото- зо тили 20-22. После смещени  продукционный газ имеет температуру, необходимую потребителю (5-20°С), и его по трубопроводу 18 подают потребителю.

В случае повыщени  давлени  в резервуаре 1 выще рабочего (при длительном

ДТ 303-150,3-10-10 132,7 К. Поэтому 35 малом расходе продукционного газа) производ т отбор газа из верхней части резервуара 1, дл  чего закрывают клапан 26, и газ поступает по трубопроводу 27 через обратный клапан 28 в секцию 6 испарител  3, а из нее - потребителю аналогичным образом.

Ввиду того, что температура газа, забираемого из паровой полости резервуара 1, может быть значительно выше равновесной температуры, возможны повыщение давлени  пара в испарителе 3 и передавли- вание жидкости по трубопроводу 2 в резервуар 1, что приводит к уменьшению уровн  жидкости в испарителе 3. Дл  обеспечени  гарантированного уровн  жидкости над секцией 6 открываетс  клапан 25 и образовавшиес  пары перепускаютс  в резервуар 1 через патрубок 23 по трубопроводу 24.

Так как расход пара, образующегос  в испарителе 3, значительно меньше расхода продукционного газа, выдаваемого потре1175000-732000 .р 142,7 2240

После сепаратора 4 испарившийс  газ подают по трубопроводу 7 в секцию 12 теплообменника 15, подогревают теплоносителем до температуры, близкой к температуре воды (насыщени ), и подают по g трубопроводу 8 в секцию 5 испарител  3, где он, охлажда сь, испар ет жидкий метан. Далее испарившийс  газ подают по трубопроводу 9 в секцию 13, где его снова подогревают теплоносителем до температуры , близкой к температуре воды, и сно- 50 ва возвращают в испаритель 3 дл  испарени  жидкого метана, дл  чего его подают по трубопроводу 10 в секцию 6.

В зависимости от температуры теплоносител  и теплофизических свойств испар емого продукта испарившийс  газ можно 55 бителю, то давление в верхней части ремногократно подогревать теплоносителем и подавать на испарение криогенной жидкости . На выходе из секции 6 получают

зервуара 1 уменьшаетс . Производ т обратное переключение клапанов 25 и 26 и подачу газа потребителю по указанной схеме.

1596174

продукционный газ, который раздел ют на две части, соотнощение которых определ етс  температурами теплоносител  и газа после смещени  потоков. Соотнощение потоков может регулироватьс  автоматически плавным изменением или ступенчатым, например, за счет комбинации открыти  или закрыти  регулирующих вентилей 20- 22, настроенных на расходы 1:2:4 части холодного потока соответственно.

Ступенчатое регулирование позвол ет при подключении дополнительных расходов холодного потока (например расходы через вентили 21 и 22) производить перераспределение холодного и гор чего потоков, тем самым поддерживать заданный диапазон температур продукционного газа. Соотнощение расходов 1:2:4 обеспечивает семь ступеней регулировани .

При этом изменение расхода продукционного газа не вли ет на перераспределение расходов через вентили 20-22 и тем самым обеспечиваетс  поддержание температуры продукционного газа в заданном диапазоне 5-20°С. Затем оставщуюс  часть холодного потока подают в секцию 14 теплообменника 15, где подогревают теплоносителем до температуры, близкой к температуре теплоносител , и смещивают с другой холодной частью, подаваемой по трубопроводу 11 через регулирующие вентили 20-22. После смещени  продукционный газ имеет температуру, необходимую потребителю (5-20°С), и его по трубопроводу 18 подают потребителю.

бителю, то давление в верхней части резервуара 1 уменьшаетс . Производ т обратное переключение клапанов 25 и 26 и подачу газа потребителю по указанной схеме.

Испарение криогенной жидкости в свободном объеме путем теплообмена с продукционным газом позвол ет устранить пульсации давлени  и расхода при газификации криогенных жидкостей. В этом случае обеспечиваетс  такое соотношение коэффициентов теплоотдачи в испарителе со стороны криогенной жидкости и газа, что температура теплообменной повехности близка к температуре насыщени  криогенной жидкости . Теплообмен между стенкой и криогенной жидкостью происходит в услови х пузырькового кипени .

Количество аккумулированного тепла в конструкции минимально. Поэтому парон ет попадг1ние влаги в теплообменник на гор чую повехность, а следовательно исключает колебание расхода и необходимость установки ресиверов дл  сглажива- g ни  колебаний.

Claims (3)

1. Способ газификации криогенных жидкостей , включающий испарение жидкости 10 и нагрев полученного пара теплоносителем с получением продукционного газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности и надежности за счет устранени  пульсаций давлени  при переменном

производительность аппарата определ етс расходе, испарение криогенной жидкости

только количеством тепла, вносимым испарив- осуществл ют в свободном объеме до температуры пара, близкой к насыщению, путем теплообмена с нагретым теплоносителем паром, при этом нагрев пара осуществл ют ступенчато и после каждой стушимс  продукционным газом. При этом пар в испарителе не перегреваетс  и после сепарации капель выводитс  при температуре , близкой к температуре насыщени .

-г г- tJA - uvi/iiv/1 1 у iicn ia 1 u и iJUCtJlc каждой CTV

Поэтому уменьщаютс  масса и габариты 20 пени нагрева, кроме последней, пар направЯППЯПЯТЯ 451 РЧАТ nLlotJUTii : Tiii(-i т лт- -.л .

аппарата за счет уменьшени  теплового потока и обеспечени  высоких значений коэффициентов теплоотдачи. Многократные нагревание и пропускание продукционного

л ют на стадию испарени .

2. Устройство газификации криогенных жидкостей, содержащее соединенные между собой криогенный резервуар, трубчатые и(

I f - - 1-г 1-1J . ILyyi -lCli rl Ч,

газа через криогенную жидкость и тепло- паритель и теплообменник, отличающеес  носитель позвол ют полвести от теплпнпги- точ ит-,-, ,, „-

носитель позвол ют подвести от теплоносител  к криогенной жидкости требуемое количество тепла и испарить заданное количество природного газа.

Размещение секций испарител  одна над

тем, что, с целью повышени  экономичности и надежности за счет устранени  пульсаций давлени  при переменном расходе, нижн   часть криогенного резервуара подключена к межтрубному пространст ву испари.„1- - . « х,ж. IX 1. 1 1 у vynuivi у iiuui tUarUJloy ИСИаиИ

другой необходимо дл  получени  стабилЬ- 30 тел , снабженного сепаратором которь Й

НОИ ТРМПЙПЯТУПМ UfnanUDIITCkr /M CT nofioiTnrti.rt

ной температуры испарившегос  пара, дл  чего нижн   секци  должна быть гарантированно залита криогенной жидкостью. . Соединение межсекционного пространства испарител  с паровой полостью криосвоим выходом подключен к трубному пространству теплообменника, при этом трубные пространства испарител  и теплообменника выполнены в виде соединенных по ходу пара секций, расположенных пооче , ди-ij fci .г1Г1, L/Q „ U ЛЧС НН Ы А ИОиЧсгенного резервуара и последней с трубным 35 редно в теплообменнике и испарителе

ПППСТПЯ HPTRAM 01 1Г1ЛТЛ rj/ гт о гъ f т.ул гт г ..

Пространством нижней секции испарител  позвол ет отключить верхнюю секцию испарител  в случае повышени  давлени  в резервуаре , например, при длительном прекращении отбора газа потребителем.

и секции испарител  располжены одна под другой.

3. Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что верхн   часть резервуара подклю„гчена посредством патрубков соответственно

Установка сепаратора в верхней части 40 к трубному пространству нижней секции межтрубного пространства испарител  обес- испарител  и к расположенному между

секци ми его межтрубному пространству .

печивает получение сухого пара, что устран ет попадг1ние влаги в теплообменник на гор чую повехность, а следовательно, исключает колебание расхода и необходимость установки ресиверов дл  сглажива- ни  колебаний.

Формула изобретени 

1. Способ газификации криогенных жидкостей , включающий испарение жидкости и нагрев полученного пара теплоносителем с получением продукционного газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности и надежности за счет устранени  пульсаций давлени  при переменном

расходе, испарение криогенной жидкости

.

л ют на стадию испарени .

2. Устройство газификации криогенных жидкостей, содержащее соединенные между собой криогенный резервуар, трубчатые и(

I f - - 1-г 1-1J . ILyyi -lCli rl Ч,

паритель и теплообменник, отличающеес  точ ит-,-, ,, „-

паритель и теплообменник, отличающеес  точ ит-,-, ,, „-

тем, что, с целью повышени  экономичности и надежности за счет устранени  пульсаций давлени  при переменном расходе, нижн   часть криогенного резервуара подключена к межтрубному пространст ву испари.- . « х,ж. IX 1. 1 1 у vynuivi у iiuui tUarUJloy ИСИаиИ

тел , снабженного сепаратором которь Й

своим выходом подключен к трубному пространству теплообменника, при этом трубные пространства испарител  и теплообменника выполнены в виде соединенных по ходу пара секций, расположенных пооче ди-ij fci .г1Г1, L/Q „ U ЛЧС НН Ы А ИОиЧсредно в теплообменнике и испарителе