Способ сжижения газа
Использование: при производстве жидкого криогенного топлива. Сущность изобретения: сжижаемый газ в трубное пространство теплообменника подают под одинаковым давлением одновременно сверху и снизу. Сжиженный газ отводят из средней части теплообменника. Хладагент испаряют в нижней части межтрубного пространства теплообменника. Сжиженный газ из трубного пространства отводят через патрубок, расположенный выше зоны кипения хладагента в межтрубном пространстве теплообменника. Уровень жидкого хладагента в межтрубном пространстве теплообменника измеряют и сравнивают с контрольным значением и по полученному сигналу управляют подачей жидкого хладагента. Температуру паров хладагента в межтрубном пространстве теплообменника измеряют и преобразуют в управляющий сигнал регулятора расхода сброса паров хладагента. Пары хладагента подают в систему утилизации. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано преимущественно в энергетике при производстве жидкого криогенного топлива, например жидкого метана.
Известен способ сжижения газа, предусматривающий охлаждение его жидким хладагентом в теплообменнике, имеющем трубное и межтрубное пространство, при этом сжижаемый газ подают в межтрубные, а жидкий хладагент в трубное пространство теплообменника (см. книгу В.П.Беляева "Криогенная техника и технология". М. Энергоатомиздат, 1982, с. 34, рис. 1.15). Недостатком этого способа сжижения газа является низкая производительность из-за недостаточно высокой интенсивности теплообменных процессов между сжижаемым газом и хладагентом. Наиболее близким к предлагаемому способу сжижения газа по технической сущности является способ сжижения газа, предусматривающий охлаждение его жидким хладагентом в теплообменнике, имеющем трубное и межтрубное пространства, при этом сжижаемый газ подают в трубное, а жидкий хладагент в межтрубное пространства теплообменника (см. книгу Д.Л. Глизманенко "Получение кислорода". М. 1965, с. 456, рис. 188). Недостатком данного способа сжижения газа является то, что производительность и экономичность недостаточно высоки из-за засорения теплообменных труб кристаллами сжижаемого газа. Целью изобретения является повышение производительности и экономичности путем исключения возможности засорения теплообменных труб кристаллами сжижаемого газа. Поставленную цель достигают тем, что в известном способе сжижения газа, предусматривающем охлаждение его жидким хладагентом в теплообменнике, имеющем трубное и межтрубное пространства, при этом сжижаемый газ подают в трубное, а жидкий хладагент в межтрубное пространства, сжижаемый газ в трубное пространство теплообменника подают под одинаковым давлением одновременно сверху и снизу, а сжиженный газ отводят через его среднюю часть, а также тем, что хладагент испаряют в нижней части межтрубного пространства теплообменника, а также тем, что сжиженный газ из трубного пространства теплообменника отводят через патрубок, расположенный выше зоны кипения хладагента, а также тем, что измеряют уровень жидкого хладагента в межтрубном пространстве теплообменника, сравнивают его с контрольным значением и по полученному сигналу управляют подачей жидкого хладагента, а также тем, что измеряют температуру паров хладагента в межтрубном пространстве теплообменника, преобразуют ее в управляющий сигнал регулятора расхода сброса паров хладагента, а также тем, что пары хладагента подают в систему утилизации. В известных технических решениях признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, не обнаружены, что позволяет сделать вывод о существенности отличий. На чертеже представлена упрощенная принципиальная схема установки для осуществления предлагаемого способа сжижения газа. Установка содержит теплоизолированный вертикальный кожухотрубный теплообменник 1, имеющий трубное и межтрубное пространства, и подключенные к нему трубопроводы 2 и 3 для подачи жидкого хладагента, трубопровод 5 для выдачи сжиженного газа потребителю и устройство 6 для сброса паров хладагента в атмосферу. Теплообменник 1 включает в себя кожух 7 и размещенные в нем пучки 8 и 9 теплообменных труб, соединенных между собой последовательно посредством коллектора 10, имеющего патрубок 11 для отвода сжиженного газа, соединенный с трубопроводом 5, и датчики 12 и 13 соответственно уровня и температуры паров хладагента. Пучки 8 и 9 теплообменных труб расположены в жидкостной 14 и газовой 15 полостях кожуха 7 соответственно. Часть пучка 8 теплообменных труб может быть расположена в газовой полости 15. Трубное пространство пучка 8 теплообменных труб снизу посредством коллектора 16 сообщено с трубопроводом 2, а трубное пространство пучка 9 теплообменных труб сверху посредством коллектора 17 с трубопроводом 3. Жидкостная полость 14 кожуха 7 сообщена с трубопроводом 4, а газовая полость 15 с устройством 6. Поверхность F теплообмена пучка 8 теплообменных труб меньше поверхности F1 теплообмена пучка 9 теплообменных труб. Поверхности F и F1 могут быть выбраны из условия F F1 0,15.0,25. Диаметры D, D1 и D2 соответственно коллекторов 10, 16 и 17 равны; диаметр D3 патрубка, сообщающего жидкостную полость 14 с трубопроводом 4, больше диаметра D; диаметр D4 патрубка, сообщающего газовую полость 15 с устройством 6, больше диметра D3; диаметр D5 отвода 33 равен или меньше диаметра D4. Диаметры D3 и D4 могут быть выбраны из условий D3

Формула изобретения
1. Способ сжижения газа, включающий охлаждение его жидким хладагентом в теплообменнике, имеющем трубное и межтрубное пространства, при этом сжижаемый газ подают в трубное, а хладагент в межтрубное пространство, отличающийся тем, что сжижаемый газ подают под одинаковым давлением одновременно сверху и снизу, а сжиженный газ из трубного пространства отводят из его средней части. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что хладагент испаряют в нижней части межтрубного пространства теплообменника. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что сжиженный газ из трубного пространства теплообменника отводят через патрубок, расположенный выше зоны кипения хладагента. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют уровень жидкого хладагента в межтрубном пространстве теплообменника, сравнивают его с контрольным значением и по полученному сигналу управляют подачей жидкого хладагента. 5. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что измеряют температуру паров хладагента в межтрубном пространстве теплообменника и преобразуют ее в управляющий сигнал регулятора расхода сброса паров хладагента. 6. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что пары хладагента подают в систему утилизации.РИСУНКИ
Рисунок 1