Способ сжижения газа
235050
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
CQNs Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 26,1.1966 (№ 1052748123-26) Кл. 17о., 1 с присоединением заявки №
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Приоритет
Опубликовано 16.1.1969. Бюллетень № 5
Дата опубликования описания 2.VI.1969,ЧПК Г 25J
УД К 621.593 (088.8) Авторы изобре1ения
А. А. Старцев, К, 3. Бочавер и В. И. Иванов
Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт
Заявитель
СПОСОБ СЖИЖЕНИЯ ГАЗА
Изобретение относится к технике сжижения газов методом глубокого охлаждения и может быть использовано для сжижения воздуха, природного газа и других газов, критическая температура которых ниже температуры окружающей среды.
Известен способ сжижения газа Морисана путем его сжатия, охлаждения при постоянном давлении, изоэнтропического расширения газа в области влажного пара и сепарации газо-жидкостной смеси. В указанном способе сжиженный газ получается в результате одиоступенчатого изоэнтропического понижения давления газа в области влажного, пара, что не является эффективным способом пони>кения давления газа. Другим существенным недо. статком известного способа сжижения газа является то, что он организован по циклу среднего давления.
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что для увеличения выхода сжиженного газа и снижения энергозатрат на проведение процесса сжижения изоэнтропическое расширение в области влажного пара проводят многократно с одновременным дросселированием получающейся жидкости и сепарацией газо-жидкостной смеси на каждой ступени расширения.
Кроме того, образующийся в результате дросселирования жидкости пар направляют в следующую ступень изоэнтропического расширения.
Данный способ сжижения газа приведен в диаграмме состояния (в координатах 1,——..P), где i — энтальпия;
P — давление; линия abc ограничивает область влажного пара, причем ab — состояние жидкости, bc —— состояние сухого насыщенного лара; b — кри10 тическая точка состояния; линия bd — л1шия постоянной влажности; линия е/ — изоэнтропа; линия gh — изотерма; линия /гт — изобара;
15 Р; — давление в состоянии, обозначенном точкой 5;
P ð — критическое давление.
Способ состоит из следующих процессов: изотермического сжатия газа 1 — 2, охлажде20 ния газа прп постоянном давлении 2 — 3, многоступенчатого изоэнтропического расширения в области влажного пара 3 — 4, б — 7,..., 11—
12, многоступенчатого изоэнтальпического расширения (дросселирования) жидкости
25 5 — 8..., многоступенчатой сепарации газажидкостной смеси 4 — 5, 4 — б, 8 — 9, 8 — 10, 7—
9, 7 — 10,..., 12 — 14, 12 — 13 и нагревания газа при постоянном давлении 14 — 1.
Подлежащий сжижению газ изотермически
30 сжимают в процессе 1 — 2 от давления Р, до
235050 дявлсния Р2. Зятем гяз Охля>кдя!от В прОцессе
"— 8 при давлении Р, равном Р, до 11изкой температуры, После этого газ изоэнтропически расширяют в процессе 8 — 4 от давления Рз lo давления Р1, близкого к критическому Р„,р, ио меньше его, причем так, что газ в конце процесса расширения 8 — 4 находится в состояll»1r II,73>1<1101 0 пара (точка 4) . Гaao->кидкостную смесь в состоянии влажного пара (точка
4) при давлении Р4 сепарируют, отделяя >кидкую фазу (точка 5) от газовой, которая laxoдится в состоянии сухого насыщенного пара (точка 6) . Газ изоэнтропически расширяют в изотерме б — 7 от давления Pl — P до даь",ения Р-, так, что газ в конце процесса расш:.рения 6 — 7 на.<одится в состоянии влажного пара (точка 7) со степенью вла>кности, определяемой линией М. Жидкость изоэнтяльпически расширяют (дросселируют) в процессе
5 — 8 от давления Р;,— P — PI; до давления
Р,— Р-,. В результате процессов б —;1 5 — 8 имеют два состояния газа в области влажного пара (точки 7 и 8), отличающихся степень1о влажности.
Газ в состоянии влажного пара (точка 7) смешивают с газом в состоянии влажного пара (точка 8) и сепарируют эту газо-жидкостную смесь при давлении P-,— Р„отделяя ж11дкую фазу (точка 9) от газовой, которая находится в состоянии сухого насыщенного иа"3 (точка 10).
Аналоги 1ным образом производят дальнейшее ступенчатое пони>кение давления газа до тех пор, пока в результате изоэнтропического расширения в процессе 11 — 12 конечное давление Р, не станет равным давлению Р,. В результате последней сепарации при давлении
Р,,— Р, получают жидкость в состоянии 18 и сухой насьпцеиный пар в состоянии 14. Гяз нагревают в процессе 14 — 1 при давлении
Р, — P,. М(идкость в состоянии 13 является продуктом в предлагаемом способе с>кижения газа.
Большой выход жидкого продукта в предлагаемом способе ежи>кения газа объясняет<я постепенным накоплением жидкости в результате хшогоступеичатого последовательного пони>I HOhlIIAIO 607bnlol о вь1ход3 жидког0 прОдуKта, существенным фактором, оказывающим положительное влияние иа энергетику предлагаемого способа сжиже11ия газа, является то, что 133 в состоянии сухого насыщенного пара, образующийся в результате мнагосту1геи итого последовательного пзоэнтальпического расширения (дросселирования) направляется в последующие ступени понижения давления длч совершения полезной внешней работы. Следует отметить, что наибольший эффект имеет такая организация многоступенчатого последовательного понижения давления газа, когда процесс многоступенчатого последовательного изоэнтропического расширения проводят так, чтобы степень влажности в начале отдельных процессов расширения была равна ну,710, а степень влажности в конце отдельных процессов расширения была возможно меньшей (0,1 — 0,01); процесс изоэнтропического 20 расишрения газа в первой ступени проводят тяк, чтобы состояние газа в конце этого процесса находилось около критической точки данного газа; процесс многоступенчатого последовательного дросселирования жидкости 25 проводят так, чтобы состояние жидкости в начале отдельны.: процессов дросселирования отвечало степени влажности 1; а процесс многоступенчатой последовательной сепарации газо-жидкостной смеси проводят так, чтобы в 30 конце отдельных процессов сепарации газ имеет степень влажности, равную нулю, а >кидкость — степень влажности, равную 1. Предмет изобретения 1. Способ ежи>кения газа путем его сжатия, охлаждения при постоянном давлении, изoэнтропического расширения в области влажного пара и сепарации газо-жидкостной сме40 си, orëèûàroø,rréñÿ тем, что, с целью увеличения выхода сжиженного газа и снижения энергозатрат на проведение процесса сжижения, изоэнтропическое расширение в области влажного пара проводят многократно с одно45 временным дросселированием получающейся жидкости и сепарацией газо-жидкостной смеси иа ка>кдой ступени расширения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что образующийся в результате дросселпрования 50 жидкости пар направляют в следующую ступень изоэитропического расширения, 235050 Составитель Ю. Паткин Редактор Л. Новожилова Техред Л. К. Малова Корректор А. П. Васильева Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 740/11 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
