CS256310B1

CS256310B1 - Gas liquefaction equipment

Info

Publication number: CS256310B1
Application number: CS862722A
Authority: CS
Inventors: Jiri Sykora; Vaclav Chrz; Jan Jirsa
Original assignee: Jiri Sykora; Vaclav Chrz; Jan Jirsa
Priority date: 1986-04-14
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS272286A1

Abstract

Řešení se týká zařízení ke zka^alnování plynu cirkulací v okruhu, který sestává z cirkulačního kompresoru propojené ho přes protiproude výměníky tepla a vy-, parník chladicí jednotky s expanzní turbinou brzděnou kompresorem. Podstata spočí vá v tom, že brzdicí kompresor je zapojen na toku média z expanzní turbíny do cirkulačního kompresoru.The solution relates to a device for liquefying gas by circulation in a circuit, which consists of a circulation compressor connected via countercurrent heat exchangers and an evaporator of a refrigeration unit with an expansion turbine braked by the compressor. The essence lies in the fact that the brake compressor is connected to the flow of medium from the expansion turbine to the circulation compressor.

Description

Předmět vynálezu §θ týká zařízení ke zkapalňování. kyslíku, dusíku, argonu a dalších plynů cirkulací v okruhu, který sestává z cirkulačního kompresoru, výměníků tepla a s expansní turbiny s brzdicím kompresorem*The present invention relates to a liquefaction device. oxygen, nitrogen, argon and other gases by circulating in a circuit consisting of a circulating compressor, heat exchangers and an expansion turbine with a braking compressor *

Dle známého zapojení zařízení ke zlqoalnování plynů je cirkulační turbokompresor propojen před brzdicí kompresor expansní turbiny s výměníky tepla, kde v protiproudu dochází k ochlazení plynu na teplotu potřebnou k expansi· Pak je tok média rozdělen a převážná část je vedena do expansní turbiny, kde expanduje za konání práce, kterou odebírá brzdicí kompresor, zatímco menší část je vedena do zkapalňovacího výměníku. Výstup z expansní turbiny je propojen zpět před protiproudé výměníky se sáním cirkulačního kompresoru. Toto známé zapojení má však určité nevýhody, které vyniknou zejména v případech, kdy dochází k rekonstrukci starších zařízení, u kterých byly expansní turbiny brzděny generátory· Při stávajícím zapojení, tj· při zapojení brzdicího kompresoru na toku media z cirkulačního kompresoru dochází v brzdicím kompresoru k příslušnému zvýšení tlaku, na který pak musejí být nadimenzovány veškeré příslušné prostory protiproudých výměníků, což je investičně nákladné. V brzdicím kompresoru může totiž docházet ke zvýšení tlaku až o 1 MPa·According to the known connection of the gas balancing device, the circulating turbocompressor is connected in front of the braking compressor of the expansion turbine with the heat exchangers, where in countercurrent the gas is cooled to the temperature needed for expansion. doing the work that the braking compressor takes while the smaller part is fed into the liquefaction exchanger. The output of the expansion turbine is connected back in front of the upstream heat exchangers to the suction of the circulating compressor. However, this known connection has certain disadvantages, which are particularly evident when older plants are upgraded where the expansion turbines have been braked by the generators. a corresponding increase in pressure, to which all the relevant areas of the counterflow heat exchangers must then be dimensioned, which is expensive to invest. The pressure in the braking compressor can increase by up to 1 MPa ·

256 310256 310

- 2 Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny podle vynálezu zařízením ke zkapalňování plynu cirkulací v okruhu, který sestává z cirkulačního kompresorqfpropo jeného přes protiproude výměníky tepla a výparník chladicí jednotky s expansní turbinou brzděnou kompresorem, které je charakterizováno tím, že brzdicí kompresor je zapojen na toku média z expansní turbiny do cirkulačního kompresoru.The above disadvantages are eliminated according to the invention by a gas liquefaction device by circulating in a circuit comprising a circulating compressor interconnected through a countercurrent heat exchanger and an evaporator of a refrigeration unit with a compressor braking expansion turbine, characterized in that the braking compressor is connected to the fluid flow from the expansion turbine to the circulating compressor.

Hlavní výhoda zapojení tkví v tom, že umožňuje dosáhnout zvýšení adiabatického spádu na expansní turbině, a tím i větší výroby zkapalněných plynů,aniž je nutné dimenzovat výměníky tepla na vysoké tlaky· Dochází tedy ke značné úspoře investičních prostředků.The main advantage of the circuit is that it allows to increase the adiabatic gradient on the expansion turbine and thus to increase the production of liquefied gases without having to design heat exchangers for high pressures.

Příkladné řešení zapojení zařízení podle vynálezu je jasné z přiloženého obrázku, na kterém je zjednodušené schéma zkapalňovače dusíku· Potrubím 1 je veden do zkapalňovače plynný dusík o tlaku 0,55 MPa na sání cirkulačního turbokompresoru 2· V turbokompresoru 2 je dusík stlačován na tlak 2,9 MPa· Výstup turbokompresoru je propojen přes koncový chladič 2, ^v kterém se kompri movaný dusík ochlazuje vodou a protiproudým předchlazovacím výměníkem £· V něm se dusík ochlazuje v protiproudu vystupujícím dusíkem o nižším tlaku· Výměník £ je propojen přes výparník 2 chladicí jednotky 6 s hlavním výměníkem 2· Ve výparníku 2 ^ae ochlazuje tlakový dusík vroucím čpavkem na teplotu 223 Κ· V hlavním výměníku 2 se ochlazuje dále až na teplotu 157 K·An exemplary circuit arrangement of the device according to the invention is clear from the attached figure, in which the simplified diagram of the nitrogen liquefier is carried out. 9 MPa · Turbocompressor outlet is connected via end cooler 2, ⁱⁿ which the compressed nitrogen is cooled by water and countercurrent pre-cooling exchanger. the main exchanger 2 · In the evaporator 2 ^{ae, the} pressure nitrogen ^is cooled by boiling ammonia to 223 Κ · In the main exchanger 2 it is further cooled down to 157 K ·

Výstup z výměníku 2 3^e propojen jednak se vstupem do expansní tur biny 8 a jednak ae zkapalňovacím výměníkem 2·The output of the exchanger 2, ³ and connected secondly to the input of the expander 8 tur bins and secondly ae liquefaction exchanger 2 ·

V expansní turbině 8 expanduje dusík na tlak 0,45 MPa za konání vnější práce, která je odebírána brzdicím kompresorem 12. Výstup z turbiny 8 je propojen se zkapalňovacím výměníkem.2» v kterémIn the expansion turbine 8, nitrogen expands to a pressure of 0.45 MPa while performing external work, which is taken up by the braking compressor 12. The output of the turbine 8 is connected to a liquefaction exchanger.2 »in which

- 3 256 310 dochází ke zkapalňování dusíku. Ten je pak jako produkt vyváděn ze zařízení potrubím 11 a jeho průtok je regulován armaturou 10. Výstup z expansní turbiny 8 je dále propojen přes zkapalňovací výměník <), hlavní výměník 2 ^a předchlazovací výměník 4 se vstupem do brzdicího kompresoru 12. Ve výměnících se postupně cirkulující «- 3 256 310 nitrogen is liquefied. This is then discharged as a product from the device via line 11 and its flow is controlled by fitting 10. The output of the expansion turbine 8 is further connected via a liquefaction exchanger 10, the main exchanger 2 ^{and the} pre-cooling exchanger 4 to the inlet to the braking compressor 12. circulating «

dusík ohřívá až na teplotu blízkou teplote vstupujícího komprimovaného dusíku. V brzdicím kompresoru 12 se dusík stlačuje z 0,42 MPa na tlak 0,56 MPa prací získanou v expansní turbině 8. Výstup z brzdicího kompresoru 12 je propojen se sáním cirkulačního kompresoru 2 přes vodní chladič 14. Podle jiného příkladného provedení zařízení mohou být vypuštěny vodní chladič 14, koncový chladič 2 nebo přídavná chladicí jednotka 6 s výparníkem Veškeré tlakové prostory výměníků 4» 2 ^a 2 mohou být dimenzovány pouze na provozní tlak 2,9 MPa, což představuje značné úspory konstrukčního materiálu.the nitrogen is heated up to a temperature close to that of the compressed nitrogen inlet. In the braking compressor 12, nitrogen is compressed from 0.42 MPa to a pressure of 0.56 MPa by the work obtained in the expansion turbine 8. The output from the braking compressor 12 is connected to the suction of the circulating compressor 2 via a water cooler 14. According to another exemplary embodiment of the device water cooler 14, end cooler 2 or additional cooling unit 6 with evaporator All pressure spaces of the exchangers 4, 2 ^and 2 can only be dimensioned to an operating pressure of 2.9 MPa, which represents a considerable saving in construction material.

Zařízení ke zkapalňování plynu dle vynálezu nalezne uplatnění především při rekonstrukci starších zařízení, v kterých jsou expansní turbiny brzděny generátory, kde umožní dosáhnout podstatného zvýšení výkonu s minimálními náklady.The gas liquefaction device according to the invention will find particular application in the reconstruction of older plants, in which the expansion turbines are braked by generators, where it is possible to achieve a substantial increase in power with minimal costs.

Claims

P S E J ME T OF THE INVENTION

An apparatus for liquefying gas by circulating in a circuit consisting of a circulating compressor connected via a counter-current Heat exchangers and a refrigeration unit evaporator with a compressor-inhibited expansion turbine, characterized in that the braking compressor (12) is connected to the medium flow from the expansion turbine (8) into the circulating compressor (2).