Установка для сжижения газа
Полезная модель относится к криогенной технике и может быть использована при производстве жидкого криогенного топлива, например жидкого метана. Предлагаемая установка для сжижения газа содержит теплообменник с нижним и верхним трубными объемами и с нижним и верхним межтрубными пространствами, причем верхние части трубных объемов сообщены между собой трубопроводом, нижняя часть нижнего трубного объема соединена через радиатор системы предварительного охлаждения с подводом сжиженного газа, нижняя часть верхнего трубного объема сообщена трубопроводом с сепаратором, где от сжиженного газа отделяются газообразные продукты, подаваемые к устройству для сжигания производственных отходов, а сжиженный газ подается в хранилище, жидкий хладагент поступает в нижнее межтрубное пространство, где закипает, а пары хладагента отводятся из верхнего межтрубного пространства трубопроводом, проходящим через радиатор системы предварительного охлаждения, на утилизацию.
Полезная модель относится к криогенной технике и может быть использована при производстве жидкого криогенного топлива.
Известна установка для сжижения газа, содержащая теплообменник с трубным объемом и межтрубным пространством, трубопроводы подвода газа и жидкого хладагента, отвода сжиженного газа и хладагента (см. И.С.Оконский и др. Процессы и аппараты кислородного и криогенного производства. М., Машиностроение, 1985, с.153, рис.130).
Недостатком этой установки являются низкие производительность и экономичность, а также возможность забивания кристаллами труб теплообменника при сжижении газа, температура затвердевания которого выше температуры кипения хладагента.
Наиболее близкой по технической сущности является установка для сжижения газа, содержащая теплообменнике верхним и нижним трубным объектами, с межтрубным пространством, трубопровод подвода жидкого хладагента в нижнюю часть межтрубного пространства, трубопровод отвода паров хладагента из верхней части межтрубного пространства, трубопровод подвода сжижаемого газа в верхнюю часть верхнего трубного объема, трубопровод отвода сжиженного газа, соединенный с нижней частью верхнего трубного объема и верхней частью нижнего трубного объема (см. патент РФ №2119134, кл. F 25 J 1/00,1995).
Недостатками этой установки являются невысокие производительность и экономичность из-за потерь значительного количества охлажденного газа до температуры выше температуры сжижения сжижаемого газа.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности и экономичности за счет уменьшения потерь сжижаемого газа и более лучшего использования хладагента.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемая установка для сжижения газа имеет теплообменник с верхним и нижним трубными объемами, причем верхние части трубных объемов соединены трубопроводом, нижняя часть нижнего трубного объема соединена трубопроводом подвода в теплообменник сжижаемого газа с полостью охлаждения радиатора, в котором размещен трубопровод отвода паров хладагента из верхней части межтрубного пространства, трубопровод подвода жидкого хладагента, соединенный с нижней частью межтрубного пространства, трубопровод отвода сжиженного газа, соединенный с нижней частью верхнего трубного объема и с сепаратором, служащим для отделения и утилизации газообразных продуктов, трубопровод, соединяющий сепаратор с устройством для сжигания производственных отходов, трубопровод отвода сжиженного газа из ресивера в хранилище.
В известных технических решениях признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа, не обнаружены, что позволяет сделать вывод о существенности отличий.
На чертеже представлена упрощенная принципиальная схема предлагаемой установки для сжижения газа.
Установка содержит вертикальный кожухотрубный теплообменник, имеющий верхний трубный объем 2, нижний трубный объем 3, кожух 4, нижнее межтрубное пространство 5 и верхнее межтрубное пространство 6, трубопровод подвода сжижаемого газа 7 в нижнюю часть нижнего трубного объема 3, трубопровод подвода жидкого хладагента 8 в нижнюю часть нижнего межтрубного пространства 5, трубопровод отвода сжиженного газа 9 из нижней части верхнего трубного объема 2, трубопровод отвода паров хладагента 10 из верхней части верхнего межтрубного пространства 6, трубопровод 11, соединяющий верхние части верхнего и нижнего трубных объемов 2 и 3, датчик уровня хладагента 12, размещенного в нижнем межтрубном пространстве 5, газопровод 13 для подачи сжижаемого газа, радиатор системы предварительного охлаждения 14, в охлажденной полости которого размещен
трубопровод отвода паров хладагента 10, а сама охлаждаемая полость соединена с газопроводом 13, причем на газопроводе 13 установлено устройство для понижения давления газа 15, трубопровод 16 с запорно-регулирующим органом 17, датчиком давления 18 и датчиком температуры 19, трубопровод 20, соединяющий устройство для понижения давления газа 15 и охлаждаемую полость радиатора системы предварительного охлаждения 14, причем на трубопроводе 20 установлены датчик давления 21 и датчик температуры 22, датчик наличия примесей 23, размещенный в охлаждаемой полости радиатора системы предварительного охлаждения 14 ниже места подсоединения трубопровода подвода сжижаемого газа 7, устройство для сжигания производственных отходов 24, соединенное трубопроводом 25, имеющим быстродействующий запорный орган 26, с радиатором системы предварительного охлаждения 14, запорно-регулирующий орган 27 на трубопроводе подвода жидкого хладагента 8, датчик давления 28 и датчик температуры 29, размещенные на трубопроводе отвода сжиженного газа 9, сепаратор 30, соединенный с трубопроводом отвода сжиженного газа в хранилище 31, имеющим запорно-регулирующий орган 32, и с трубопроводом 33, имеющим запорно-регулирующий орган 34, датчик давления 35 и датчик температуры 36, датчик уровня 37, размещенный в сепараторе 30, блок управления 38, соединенный с датчиком наличия примесей 23 и с быстродействующим запорным органом 26, блок управления 39, соединенный с датчиком уровня хладагента 12, датчиками давления и температуры 28 и 29 и с запорно-регулирующим органом 27, блок управления 40, соединенный с запорно-регулирующим органом 32 и датчиком уровня 37, блок управления 41, соединенный с запорно-регулирующим органом 34 и датчиками давления и температуры 35 и 36.
Установка работает следующим образом.
В исходном положении устройство для понижения давления газа 15, запорно-регулирующие органы 17, 27, 32, 34 и быстродействующий запорный орган 26 закрыты. По команде с пульта управления открывают запорно-регулирующие органы 17 и 27, в результате чего жидкий хладагент поступает
по трубопроводу подвода жидкого хладагента 8 в нижнее межтрубное пространство 5. При достижении жидким хладагентом уровня установки датчика уровня хладагента 12, открывают устройство для понижения давления газа 15 и запорно-регулирующий орган 34, в результате чего, сжижаемый газ из газопровода 13 по трубопроводу 20 через охлаждаемую полость радиатора системы предварительного охлаждения 14 по трубопроводу подвода сжижаемого газа 7 поступает в нижний трубный объем 3, жидкий хладагент, находящийся в нижнем межтрубном пространстве 5 начинает кипеть и пары хладагента поднимаются, охлаждая проходящий через верхний и нижний трубные объемы 2 и 3 сжижаемый газ. Из верхнего межтрубного пространства 6 пары хладагента по трубопроводу отвода хладагента 10 и трубопроводу 16 отводятся в утилизатор, сжижаемый газ, предварительно охлажденный в радиаторе системы предварительного охлаждения 14 парами хладагента, отводимыми из теплообменника 1 трубопроводами 10 и 16, охлаждается в нижнем межтрубном объеме 3, далее поступает по трубопроводу 11 в верхний трубный объем 2, где охлаждается до температуры сжижения и по трубопроводу отвода сжиженного газа 9 сжиженный газ поступает в сепаратор 30, где от сжиженного газа отделяются газообразные примеси. По сигналу с датчика уровня 37 открывается запорно-регулирующий органы 32 и 34, в результате чего сжиженный газ по трубопроводу отвода сжиженного газа в хранилище 31 отбирают из сепаратора 30, а газообразные продукты по трубопроводу 33 поступают в устройство для сжигания производственных отходов 24.
При появлении в нижней части радиатора системы предварительного охлаждения 14 примесей по сигналу датчика наличия примесей 23 открывается быстродействующий запорный орган 26 и под давлением сжижаемого газа примеси через трубопровод 25 выводятся в устройство для сжигания производственных отходов 24.
Режимы работы установки поддерживаются блоками управления 38, 39, 40, 41 и контролируются датчиками давления 18, 21, 28 и 35, датчиками
температуры 19, 22, 29 и 36, датчиком уровня хладагента 12, датчиком наличия примесей 23 и датчиком уровня 37.
Использование предлагаемой установки для сжижения газа позволит снизить себестоимость выпускаемой продукции.
1. Установка для сжижения газа, содержащая теплообменник с нижним и верхним трубными объемами и кожух, образующий с трубными объемами нижнее и верхнее межтрубные пространства, причем нижний трубный объем сообщен с трубопроводом подвода сжижаемого газа, нижнее межтрубное пространство с трубопроводом подвода жидкого хладагента, верхний трубный объем с трубопроводом отвода сжиженного газа, верхнее межтрубное пространство с трубопроводом отвода паров хладагента, отличающаяся тем, что верхние части нижнего и верхнего трубных объемов сообщены между собой трубопроводом.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод подвода сжижаемого газа имеет радиатор системы предварительного охлаждения и устройство для понижения давления газа.
3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сепаратор, полость которого сообщена с трубопроводом отвода сжиженного газа из теплообменника, трубопроводом отвода сжиженного газа в хранилище и с устройством для сжигания производственных отходов.
