SU1747828A1

SU1747828A1 - Methane-liquefying device

Info

Publication number: SU1747828A1
Application number: SU894719815A
Authority: SU
Inventors: Валерий Григорьевич Даниленко; Александр Александрович Кононов
Original assignee: Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Донецкого Физико-Технического Института Ан Усср
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Использование: ожижение углеводородных газов. Сущность изобретени : в устройстве дл ожижени метана камера с рабочим кpиoaгeнтo^' окружена жалю- зийным радиационным экраном 12. на горловине установлен перфорированный распылитель 9. а камера-сборник 14 снабжена перенастраиваемым геплообменником 1Use: liquefaction of hydrocarbon gases. SUMMARY OF THE INVENTION: In a device for liquefying methane, a chamber with a working coolant ^ 'is surrounded by a radiation radiation screen 12. A perforated sprayer 9 is mounted on the throat. And the collection chamber 14 is equipped with a retunable hepatoheater 1

Description

Изобретение относитс к сжижению углеводородных газов.This invention relates to the liquefaction of hydrocarbon gases.

Известно устройство дл сжижени природного газа, содержащее два замхмутых контура циркул ции многокомпонентного хладагена.A device for liquefying natural gas is known, which contains two zamkhmutnye circulation circuits of multicomponent refrigerant.

Недостатком известного устройства вл етс его сложность, низка эксплуатационна технологичность, а также повышенный расход рабочего криоагента.A disadvantage of the known device is its complexity, low operational manufacturability, as well as increased consumption of the working cryoagent.

Наиболее близким техническим решением вл етс двухкамерный сосуд Дьюара , предназначенный дл сжижени природного газа с помощью жидкого азота. Сосуд Дьюара имеет наружную систему, верхнюю и нижнюю внутренние камеры, разделенные общей теплообменной перегородкой . Подаваемый в верхнюю часть нижней камеры природный газ контактирует с теплообменной перегородкой и конденсируетс на ней. если верхн камера запол-. нена криогенной жидкость о (рабочим криоагентом) точка кипени которой ниже, чем точка кипени природного газа, например жидким азотом. Сжиженный газ стекаетThe closest technical solution is a two-chamber Dewar vessel designed to liquefy natural gas with liquid nitrogen. The Dewar vessel has an outer system, the upper and lower inner chambers, separated by a common heat exchange wall. The natural gas supplied to the upper part of the lower chamber is in contact with the heat exchange wall and is condensed there. if the top camera is full. There is no cryogenic liquid (the working cryoagent), whose boiling point is lower than the boiling point of natural gas, for example, liquid nitrogen. LP gas flows down

по стенке нижней камеры и собираетс в ее нижней части, откуда поступает к потребителю .along the wall of the lower chamber and collected in its lower part, from where it goes to the consumer.

К недостаткам прототипа относитс низка эксплуатационна технологичность основного блока (сосуда Дьюара), в котором теплоизол тором служит вакуумна рубашка . требуюи(а применени специальной вакуумной аппаратуры, незащищенность от теплового излучени со стороны вакуумного кожуха, нерегулируемость теплового воздействи на сжиженный газ со стороны рабочего криоагента.. происход щего вследствие теплопроводности общей дл верхней и нижней камер боковой цилиндрической стенки.The disadvantages of the prototype are the low operational manufacturability of the main unit (Dewar vessel), in which the vacuum jacket serves as a heat insulator. required (and the use of special vacuum equipment, the lack of exposure to heat radiation from the side of the vacuum jacket, the uncontrollability of the heat effect on the liquefied gas from the side of the working cryoagent.) due to the thermal conductivity of the side cylindrical wall common to the upper and lower chambers.

Цель изобретени - повышение эксплуатационной технологичности устройства с одновременным уменьшением расхода рабочего криоагента.The purpose of the invention is to increase the operational technology of the device while reducing the consumption of the operating cryoagent.

В устройстве дл сжижени углеводородных газов, содержащем кожух, внутри которого размещена камера с рабочим криоагентом , закрепленна на горловине.и камера-сборник , радиатор предпарительнсгоIn the device for liquefying hydrocarbon gases, containing a casing inside which a chamber with a working cryoagent is placed, fixed on the throat. And a collection chamber, a radiator,

охлаждени , камера с рабочим криоагентом окружена жалюзийным радиационным экраном , на горловине установлен перфорированный распылитель, а камера-сборник снабжена перенастраиваемым теплообменНИКОМ переохлаждени , соединенным одним концом с дренажным патрубком, установленным в камере с рабочим криоагентом , а другим - с радиатором предварительного охлаждени , закрепленным о жалюзийном радиационном экране. Камера с рабочим криоагентом выполнена секционHOfi .cooling chamber, the working cryoagent is surrounded by a louver radiation screen, a perforated atomizer is mounted on the throat, and the collection chamber is equipped with a reconfigurable supercooling heat exchanger connected at one end with a drainage nozzle installed in the chamber with the cryoagent; louver radiation screen. The chamber with the working cryoagent is made section Hofi.

Перфорированный распылитель обеспечивает начальное охлаждение газообразного метана, при этом происходит подогрев горловины, на которой подвешена камера с рабочим криоагентом, чтд преп тствует переохлаждению фланца кожуха и скоплению на нем конденсата из окружающей среды. The perforated atomizer provides the initial cooling of gaseous methane; in this case, the neck is heated, on which a chamber with a working cryoagent is suspended, which prevents the casing flange from overcooling and the accumulation of environmental condensate on it.

Жалюзийный радиационный экран вл етс элементом, завершающим предварительное охлаждение газообразного углеводорода (метана) перед его поступлением на конденсирующую поверхность камеры с рабочим криоагентом. Кроме того, он вл етс тепловым экраном, обеспечивающим защиту камеры с рабочим криоагентом от потока лучистого тепла, поступающего с кожуха устройства через среду газообразного углеводорода.The louvre radiation screen is an element that completes the preliminary cooling of gaseous hydrocarbon (methane) before it enters the condensing surface of the chamber with a working cryoagent. In addition, it is a heat shield that protects the chamber with the working cryoagent from the radiant heat flux coming from the device casing through the gaseous hydrocarbon medium.

Использование в устройстве перенастраиваемого теплообменника переохлаждени ожиженного метана, размещенного в камере-сборнике, позвол ет поддерживать жидкость в переохлажд1;нном состо нии, что обеспечивает дальней1иую выдачу жидкого метана из устройства без его вскипани (и, следовательно, потерь), при неизбежном падении давлени среды на ме стных сопротивлени х трубопровода оыдачи жидкого метана. При изменении производительности установки с изменением скорости сбора жидкой фазы необходимо изменить и скорость ее переохлаждени , что достигаетс изменением поверхности теплообменника переохлаждени путем изменени количества пластин на теплообменнике .The use of a reconfigurable heat exchanger of supercooling liquefied methane placed in the collection chamber allows the liquid to be maintained in a supercooling state, which ensures the further release of liquid methane from the device without boiling it (and, consequently, loss), with the inevitable drop in pressure of the medium on the local resistances of the pipeline of liquid methane recovery. When the plant capacity changes with a change in the rate of collection of the liquid phase, it is necessary to change its supercooling rate, which is achieved by changing the surface of the supercooling heat exchanger by changing the number of plates on the heat exchanger.

Радиатор предварительного охлаждени , закрепленный о жалюзийном радиационном экране, обеспечивает снижение температуры жалюзийного экрана до Тэкр, и, следовательно. сни ;ение тепловой нагрузки на камеру с рабочим криоагентом. A pre-cooling radiator, fixed on a louver radiation screen, reduces the temperature of the louvered screen to Tack, and therefore. reduction of heat load on the chamber with a working cryoagent.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.FIG. 1 shows a device, a general view: in FIG. 2 shows section A-A in FIG. one.

Устройство содержит разъемный герметичный кожух 1, внутри которого размещена камера с рабочим криоагентом (жидким азотом ), выполненна из п ти секций, соединенных между собой патрубками в общий объем. Четыре секции 2 камеры с рабочим криоагентом размещены по периметру вокруг центральной секции 3, за горловину которой вс камера с рабочим криоагентом подвешена к фланцу 4 герметичного кожуха 1. Фланец снабжен вакуумным вентилем 5.The device contains a detachable sealed casing 1, inside of which is placed a chamber with a working cryoagent (liquid nitrogen), made of five sections, interconnected by nozzles into the total volume. Four sections 2 of the chamber with a working cryoagent are placed along the perimeter around the central section 3, for the neck of which the entire chamber with the working cryoagent is suspended to the flange 4 of the hermetic casing 1. The flange is equipped with a vacuum valve 5.

С целью интенсификации процесса конденсации и упор дочени процесса сбора конденсата к секци м 2 азотной емкости прикреплена концентрическа конденсационна панель 6, выполненна в форме обечайки , охватывающей секции 2 камеры с рабочим криоагентом по периметру. Дл заправки азотной емкости центральна секци 3 имеет заправочный патрубок 7. Дренажный патрубок 8 установлен вертикально в дне одной из секций 2 и закреплен так, что его входное отверстие находитс выше уровн рабочего криоагента В верхней части герметичного кожуха 1 расположен перфорированный распылитель 9 газообразного метана, выполненный в форме змеевика, охватывающего горловину центральной секции 3, в котором перфораци выполнена со стороны горловины. Перфорированный распылитель 9 соединен с патрубком 10. при помощи которого он крепитс к фланцу 4 герметичного кожуха 1. Над камерой с рабочим криоагентом расположен тарельчатый экран 11. закрепленный на горловине центральной секции 3.In order to intensify the condensation process and order the process of condensate collection, a concentric condensation panel 6 is attached to sections 2 of the nitrogen tank, made in the form of a shell, covering section 2 of the chamber with a working cryoagent around the perimeter. For filling the nitrogen tank, the central section 3 has a charging port 7. The drain pipe 8 is installed vertically in the bottom of one of the sections 2 and is fixed so that its inlet is above the working cryoagent level. In the upper part of the sealed casing 1 there is a perforated methane gas atomizer 9, made in the form of a coil, covering the neck of the central section 3, in which the perforations are made from the side of the neck. The perforated spray gun 9 is connected to the pipe 10 by means of which it is attached to the flange 4 of the hermetic casing 1. A disk plate 11 is located above the chamber with the working cryoagent mounted on the neck of the central section 3.

К тарельчатому экрану 11 подвешен жалюзийный радиационный экран, состо щий из шевронных пластин 12. в котором закреплен радиатор 13 предварительного охлаждени , выполненный в виде змеевика. Иевронна форма пластин обеспечивает о ттическую плотность экрана, что снижает тепловую нагрузку на камеру с рабочим криоагентом и гарантирует столкновение молекул сжижаемого газа с холодной поверхностью пластин жалюзиймого радиационного экрана,A louver radiation screen, consisting of chevron plates 12, is suspended in the disc screen 11. In which a pre-cooling radiator 13 is fixed, made in the form of a coil. The iron-shaped plates provide the optical density of the screen, which reduces the thermal load on the chamber with the working cryoagent and ensures the collision of molecules of liquefied gas with the cold surface of the plates of the louver radiation screen

В нижней части герметичного кожуха 1 под камерой с рабочим криоагентом расположена камера-сборник 14 жидкого метана, установ.;енно на теплоизол ционной подстаеке 15 и имеюща сливной патрубок 16. С целью предотвращени конденсации метана на наружной поверхности камеры-сборника 14-0110 покрыта слоем теплоизолирующего материала 17. Дл уменьшени потерь жидкого метанг приIn the lower part of the sealed enclosure 1, a collection chamber 14 of liquid methane is located under the chamber with a working cryoagent; it is installed on the thermal insulating substep 15 and has a drain fitting 16. In order to prevent methane from condensing on the outer surface of the collecting chamber 14-0110, it is covered with a layer heat insulating material 17. To reduce the loss of liquid methane when

дальнейшей транспортировхе по трубопроводам внутри камеры-сборника 14 установлен перенастраиваемый теплообменник переохлаждени , выполненный о виде змеевика 18с закрепленными на нем пластинами 19 и соединенный одним концом с дренажным патрубком 8, а другим - с радиатором 13 предварительного охлаждени , сообщенный с окружающей средой патрубком 20. закрепленным во фланце 4 герметичного кожуха 1. Внутри камеры-сборника 14 жидкого метана, у входа в сливной патрубок 16. расположено устройство 21 дл предотвращени образовани воронки при сливе жидкого метана, закрепленное на змеевике 18 перенастраиваемого теплообменника переохлаждени .Further transport via pipelines inside the collection chamber 14 is equipped with a re-tunable supercooling heat exchanger made of a type of coil 18c fixed to it by plates 19 and connected at one end with a drainage pipe 8, and the other with a pre-cooling radiator 13, communicated with the environment by a pipe 20. fixed in the flange 4 of the hermetic casing 1. Inside the collection chamber 14 of liquid methane, at the entrance to the drain nipple 16. A device 21 is located to prevent the formation of a funnel when draining idkogo methane fixed to the coil 18 want to migrate supercooling heat exchanger.

Устройство дл ожижени метана работает следующим образом.The device for liquefaction of methane works as follows.

Полость устройства вакуумируют через вакуумный вентиль 5. затем осуществл ют заполнение камеры рабочим криоагентом через заправочный патрубок 7.The cavity of the device is evacuated through the vacuum valve 5. Then the chamber is filled with the working cryoagent through the filling nozzle 7.

Пары азота чарез дренажный патрубок 8 попадают в змеевик 18 теплообменника переохлаждени жидкого метана и далее через патрубок в змеевик радиатора 13 предварительного охлаждени газообразного метана, после чего через патрубок 20 выбрасывают в атмосферу.Nitrogen vapor through the drainage pipe 8 enters the heat exchanger coil 18 of liquid methane and then through the pipe into the radiator coil 13 of the preliminary cooling of gaseous methane, after which it is discharged through the pipe 20 to the atmosphere.

Газообразный метан через заправочный патрубок 10 и перфорацию распылител 9 подают в верхнюю часть полости герметичного кожуха 1. Попада на горловину центральной секции 3 рабочей камеры. метан, охлажда сь, движетс вдоль холодной поверхности тарельчатого экрана 11 иMethane gas through the filling nozzle 10 and the perforation of the atomizer 9 is fed into the upper part of the cavity of the hermetic casing 1. Fall on the neck of the central section 3 of the working chamber. the methane, cooling, is moving along the cold surface of the disc plate 11 and

далее кдоль шевронных пластин 12 и радиатора 13 предварительного охлаждени . Проход между шевронными пластинами 12. газообразнуй метан, еще более охлажда сь , конденсируетс на стенках камеры с рабочим криоагентом и стекает в камерусборник 14. где переохлаждаетс отработанными парами рабочего криоагента. проход щими по змеевику 18 теплообменника переохлаждени . После наполнени камеры-сборника 14 жидкий метан выпускают через сливной патрубок 16.further to the range of chevron plates 12 and the pre-cooling radiator 13. The passage between the chevron plates 12. gaseous methane, further cooled, condenses on the walls of the chamber with the working cryoagent and flows into the chamber of the collector 14. where it is supercooled with the spent vapors of the cryoagent. passing through the supercooling heat exchanger coil 18. After filling the collection chamber 14, liquid methane is discharged through the discharge pipe 16.

Claims

1. A device for liquefying methane, containing a casing inside which a chamber with a working cryo element is fixed on the throat, and a collection chamber, a pre-cooling radiator, characterized by that. what. in order to increase operational manufacturability while reducing the consumption of the working cryoagent. the chamber with the working cryoagent is surrounded by a louvered radiation screen, a perforated atomizer is mounted on the neck, and the collection chamber is equipped with a re-tunable supercooling heat exchanger, connected with one end, with a drainage pipe placed in louver radiation screen.

2. The device according to claim 1. This is done so that, in order to increase productivity, the chamber with the working cryo-agent is made sectional.