×
20.02.2015
216.013.2730

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПАРИВАНИЯ КРИОГЕННЫХ СРЕД

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002541489
Дата охранного документа
20.02.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу, а также к устройству для повышения энтальпии среды, в которой энергия отбирается у первого теплоносителя, состоящего из первого дымового газа (5), и у второго теплоносителя (W), содержащего воду и дымовой газ, и путем опосредованного теплообмена передается, соответственно, в среду, причем второй дымовой газ (3) для образования второго теплоносителя (W) подается в систему, содержащую воду, через насадку. Первый теплоноситель (9), охлажденный относительно среды, используется для образования второго теплоносителя (W). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способу повышения энтальпии среды, при котором энергия отбирается у первого теплоносителя, состоящего из первого дымового газа, и у второго теплоносителя, содержащего воду и дымовой газ, и путем опосредованного теплообмена передается, соответственно, в среду, причем второй дымовой газ для образования второго теплоносителя подается в систему, содержащую воду, через насадку.

Кроме того, изобретение относится к устройству для осуществления этого способа.

Устройства, в которых теплоноситель, образованный из воды и дымового газа, используется для повышения энтальпии, уже в течение многих лет относятся к уровню техники и известны специалисту под названием испарителей ТХ LNG и теплоносителей Sub-Х®. Эта технология, в частности, используется для нагревания и/или выпаривания криогенных сред, как-то: диоксид углерода, жидкий природный газ и жидкий азот.

Нагреваемая и/или выпариваемая среда пропускается через трубы трубчатого теплообменника, установленного в резервуаре и полностью окруженного теплоносителем, состоящим из воды и дымового газа. От горелки к резервуару подводится горячий газ и под теплоносителем через насадку подается в теплоноситель. Образующиеся при этом пузырьки газа за счет своей подъемной силы обеспечивают образование турбулентного потока, так что трубы теплообменника омываются теплоносителем с большой скоростью обтекания. Благодаря большой поверхности газовых пузырьков дымовой газ охлаждается весьма эффективно, так что его температура быстро опускается до значений, при которых конденсируемые вещества, в частности вода, конденсируются. В результате для выпаривания или нагревания криогенной среды наряду с физическим теплом может использоваться также тепло, латентно накопленное в дымовом газе. Гидравлические условия обеспечивают высокий коэффициент теплопередачи между смесью дымового газа с водой и трубами теплообменника, благодаря чему теплообменник может быть выполнен весьма компактным.

Даже при условии бесконечно больших поверхностей теплообменника описанным методом температура криогенной среды может быть повышена максимум до температуры смеси дымового газа с водой. На практике среда достигает температуры обычно примерно на 10° ниже температуры теплоносителя. При повышении температуры смеси дымового газа с водой коэффициент полезного действия способа падает, поскольку все больше воды испаряется и с охлажденным воздухом выводится в атмосферу. Целесообразным оказалось поддержание смеси дымового газа с водой при температуре менее 30°С, однако предпочтительно при температуре даже менее 15°С. В результате этих ограничений максимально достижимая конечная температура среды ограничена примерно 20°С.

Если требуется конечная температура среды более 20°С, необходим следующий этап производства, на котором среда продолжает нагреваться в последовательно подключенном теплообменнике. Если при этом в качестве теплоносителя используется дымовой газ, нагревание происходит с относительно низким коэффициентом полезного действия, поскольку водяной пар, содержащийся в дымовом газе, остается в газовой фазе, и его теплота конденсации отводится в атмосферу без пользы.

Задачей изобретения является создание способа указанного вида, а также устройства для его осуществления, лишенных недостатков уровня техники.

Поставленная задача в отношении способа решается за счет того, что первый теплоноситель, охлажденный относительно среды, используется для образования второго теплоносителя.

Благодаря способу согласно изобретению энергию, накопленную в первом охлажденном теплоносителе, можно использовать для повышения энтальпии среды. В частности, имеющийся водяной пар конденсируется, а высвобождающаяся при этом теплота конденсации отводится в воду второго теплоносителя. Поскольку теплота конденсации возвращается в процесс, а не теряется в атмосфере, нагретая относительно второго теплоносителя и/или испарившаяся среда может продолжать нагреваться относительно второго теплоносителя без того, чтобы, как в уровне техники, это было связано с уменьшением термического коэффициента полезного действия.

Согласно изобретению предлагается усовершенствованный способ, чтобы для образования второго теплоносителя первый охлажденный дымовой газ подавался в воду через насадку независимо от второго дымового газа или вместе с ним.

Дымовые газы, необходимые обоим теплоносителям, образуются при сгорании топлива в горелке, к которой в качестве окислителя целесообразным образом подводятся воздух или воздух, обогащенный кислородом, или другая кислородосодержащая газовая смесь. В отличие от терминологии, принятой в химии, в рамках настоящего изобретения в качестве окислителя рассматриваются лишь такие вещества или смеси веществ, которые содержат кислород и могут отдавать его при реакции с топливом. Предпочтительно первый дымовой газ образуется в одной горелке, в то время как для образования второго дымового газа используется вторая горелка. Однако вариант способа согласно изобретению предусматривает использование только одной горелки, в которой образуется как первый, так и второй дымовой газ.

В предпочтительном варианте выполнения способа согласно изобретению первый теплоноситель образуется как кислородосодержащий дымовой газ, для чего первое топливо сжигается при избытке кислорода. После охлаждения относительно среды кислородосодержащий дымовой газ в качестве окислителя целесообразно полностью подавать в горелку, в которой в результате сгорания второго топлива образуется второй дымовой газ. В идеале первый дымовой газ образуется таким образом, чтобы во вторую горелку с первым охлажденным дымовым газом кислород подавался в количестве, достаточном для полного окисления второго топлива. Если количество кислорода, поданного с первым дымовым газом, недостаточно для полного сгорания второго топлива, то изобретение предусматривает, чтобы во вторую горелку дополнительно подавался дополнительный окислитель, в случае которого речь предпочтительно идет о воздухе.

Способ согласно изобретению, в частности, годится для выпаривания криогенной жидкости, как, например, жидкого природного газа, жидкого этилена, жидкого диоксида углерода или жидкого азота, и для перегрева образовавшейся при этом газовой фазы до температуры более 20°С. Однако она может быть использована также для нагрева сверхкритической среды или криогенного газа, как, например, диоксида углерода.

Кроме того, изобретение относится к устройству для повышения энтальпии среды, содержащему горелку для образования первого дымового газа и горелку для образования второго дымового газа, первый и второй теплообменники, причем в первом теплообменнике у первого теплоносителя, состоящего из первого дымового газа, и во втором теплообменнике у второго теплоносителя энергия отбирается и, соответственно, путем опосредованного теплообмена может передаваться в среду, а также к перемешивающему устройству, в котором для образования второго теплоносителя вода может смешиваться с дымовым газом и в котором установлен второй теплообменник.

Поставленная задача в отношении устройства решается за счет того, что оно содержит подающее устройство, с помощью которого первый теплоноситель, охлажденный относительно среды, для образования второго теплоносителя может подаваться в перемешивающее устройство.

При этом подающее устройство может быть выполнено таким образом, что оно допускает изменение химического состава первого охлажденного теплоносителя, прежде чем он будет подан в перемешивающее устройство.

Один из вариантов выполнения устройства согласно изобретению предусматривает, чтобы перемешивающее устройство было соединено с подающим устройством или подающими устройствами, с помощью которых первый и второй дымовые газы могут подаваться в перемешивающее устройство вместе или раздельно.

Другой вариант выполнения устройства согласно изобретению предусматривает, что горелка для образования первого дымового газа идентична горелке для образования второго дымового газа или отлична от нее.

Еще один вариант выполнения устройства согласно изобретению предусматривает, что горелка для образования второго дымового газа соединена с устройством, с помощью которого в нее в качестве окислителя подается первый дымовой газ, охлажденный относительно среды.

Устройство согласно изобретению пригодно для повышения энтальпии среды любого вида. Однако с особым успехом оно может быть использовано для выпаривания криогенной жидкости и нагревания образующейся при этом газовой фазы до температуры порядка более 20°.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примере выполнения, схематически изображенном на фиг.1.

Пример выполнения изображает устройство для выпаривания криогенной жидкости, как, например, жидкого природного газа или жидкого азота, а также для перегрева газовой фазы, образующейся при испарении.

По трубопроводу 1 криогенная жидкость подается в теплообменник Е1, установленный в перемешивающем устройстве М и окруженный теплоносителем W, в случае которого речь идет о смеси газа с водой. В результате опосредованного теплообмена тепло теплоносителя W передается криогенной жидкости, вследствие чего она испаряется. По трубопроводу 2 из перемешивающего устройства М отводится газовая фаза, температура которой примерно на 10°С меньше температуры теплоносителя W, обычно составляющей около 20°С. Для передачи тепла теплоносителю W к перемешивающему устройству М по трубопроводам 3 подводится дымовой газ и под теплообменником Е1 через насадку подается в теплоноситель W, где он распределяется в виде мелких пузырьков. При этом дымовой газ 3 в непосредственном контакте с водой охлаждается настолько быстро, что содержащиеся в нем конденсируемые вещества, в первую очередь водяной пар, конденсируются. Точно так же, как его ощутимое тепло, высвобождающаяся при этом теплота конденсации отдается в воду, благодаря чему может быть использована не только низшая, но и высшая теплота сгорания дымового газа 3. Охлажденный дымовой газ отводится по трубопроводу 4.

Газовая фаза 2, образованная в теплообменнике Е1, подается дальше в теплообменник Е2, где она перегревается путем опосредованного теплообмена с дымовым газом 5, образованным в горелке В1. Перегретая газовая фаза отводится по трубопроводу 6. В горелке В1 топливо 7, как, например, природный газ, сжигается с окислителем 8, в случае которого речь обычно идет о воздухе. Сжигание производится при избытке кислорода, вследствие чего образующийся дымовой газ содержит кислород. Этот дымовой газ не охлаждается ниже точки росы содержащейся в нем воды, так что по трубопроводу 9 отводится кислородосодержащий дымовой газ, содержащий наряду со своей физической теплотой еще и латентную теплоту. Благодаря своему содержанию кислорода и его количеству охлажденный дымовой газ может подаваться в горелку В2 в качестве окислителя, с помощью которого топливо 10 полностью окисляется и превращается в дымовой газ 3.


СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПАРИВАНИЯ КРИОГЕННЫХ СРЕД
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 114 items.
20.05.2013
№216.012.407b

Вагранка и способ получения кремнеземных расплавов

Изобретение относится к вагранке и способу получения в вагранке волокон минеральной ваты из кремнеземистых расплавов. Техническим результатом изобретения является возможность получения светло-желтых волокон минеральной ваты при использовании газовых горелок. Вагранка для производства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482077
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.41c5

Способ удаления диоксида углерода

Изобретение относится к области переработки природого газа. Предложены способ и система удаления одной или нескольких содержащих диоксид углерода фракций, которые содержатся в одном или нескольких местах процесса фракционирования и/или сжижения, такого как, например, процесс сжижения природного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482407
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.503a

Способ получения гелия

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для выделения гелия из гелийсодержащей, из гелий-, азот- и метансодержащей, фракции гелийсодержащую фракцию по меньшей мере частично конденсируют и разделяют на обогащенную гелием газовую фракцию и обедненную гелием жидкую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486131
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.5941

Способ соединения трубных досок и труб при изготовлении теплообменника и теплообменник

Группа изобретений может быть использована при изготовлении теплообменника в виде трубных досок, соединенных с трубами посредством фрикционной сварки. Не расходуемый в процессе сварки трением фрикционный стержень 2 фрикционного инструмента при его вращении перемещают в открытый конец трубы 11,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488470
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.09.2013
№216.012.6ee5

Способ и устройство для получения водорода

Изобретение относится к устройству для получения водорода. Устройство содержит окруженную трубой реакционную камеру, в которой смесь веществ из водяного пара и углеродсодержащего сырья преобразуется паровым риформингом, и перегородку, частично селективно проницаемую для водорода, через которую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494040
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.11.2013
№216.012.81f9

Способ производства минеральной ваты

Изобретение относится к способу производства минеральной ваты, в котором минеральное сырье плавят в вагранке, при этом вагранка имеет шахту (11) для размещения сырья, нижняя часть упомянутой шахты (11) снабжена колосниковой решеткой (7), и под упомянутой решеткой (7) находится топочная камера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498949
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.04.2014
№216.012.b255

Способ и устройство для отделения твердых частиц из водной фазы

Изобретение относится к способу отделения твердых частиц, в частности коксовых частиц, из водной фазы под действием силы тяжести в установке для получения углеводородов за счет расщепления содержащего углеводороды исходного сырья, а также к устройству для осуществления этого способа. Водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511369
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b444

Способ отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата и устройство для его осуществления

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в промышленных технологических процессах при производстве муравьиной или уксусной кислоты, а также при производстве поликарбонатов или полиуретанов. Предложены способ и устройство для отвода выделяющегося в результате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511867
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.05.2014
№216.012.bf9f

Способ удаления азота

Предложен способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом исходную фракцию методом ректификации разделяют на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана, фракцию с высоким содержанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514804
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.07.2014
№216.012.e49a

Способ удаления азота

Изобретение относится к способу удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды. Исходная фракция частично конденсируется и ректификационным методом разделяется на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524312
Дата охранного документа: 27.07.2014
Showing 1-10 of 63 items.
20.05.2013
№216.012.407b

Вагранка и способ получения кремнеземных расплавов

Изобретение относится к вагранке и способу получения в вагранке волокон минеральной ваты из кремнеземистых расплавов. Техническим результатом изобретения является возможность получения светло-желтых волокон минеральной ваты при использовании газовых горелок. Вагранка для производства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482077
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.41c5

Способ удаления диоксида углерода

Изобретение относится к области переработки природого газа. Предложены способ и система удаления одной или нескольких содержащих диоксид углерода фракций, которые содержатся в одном или нескольких местах процесса фракционирования и/или сжижения, такого как, например, процесс сжижения природного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482407
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.503a

Способ получения гелия

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для выделения гелия из гелийсодержащей, из гелий-, азот- и метансодержащей, фракции гелийсодержащую фракцию по меньшей мере частично конденсируют и разделяют на обогащенную гелием газовую фракцию и обедненную гелием жидкую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486131
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.5941

Способ соединения трубных досок и труб при изготовлении теплообменника и теплообменник

Группа изобретений может быть использована при изготовлении теплообменника в виде трубных досок, соединенных с трубами посредством фрикционной сварки. Не расходуемый в процессе сварки трением фрикционный стержень 2 фрикционного инструмента при его вращении перемещают в открытый конец трубы 11,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488470
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.09.2013
№216.012.6ee5

Способ и устройство для получения водорода

Изобретение относится к устройству для получения водорода. Устройство содержит окруженную трубой реакционную камеру, в которой смесь веществ из водяного пара и углеродсодержащего сырья преобразуется паровым риформингом, и перегородку, частично селективно проницаемую для водорода, через которую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494040
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.11.2013
№216.012.81f9

Способ производства минеральной ваты

Изобретение относится к способу производства минеральной ваты, в котором минеральное сырье плавят в вагранке, при этом вагранка имеет шахту (11) для размещения сырья, нижняя часть упомянутой шахты (11) снабжена колосниковой решеткой (7), и под упомянутой решеткой (7) находится топочная камера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498949
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.04.2014
№216.012.b255

Способ и устройство для отделения твердых частиц из водной фазы

Изобретение относится к способу отделения твердых частиц, в частности коксовых частиц, из водной фазы под действием силы тяжести в установке для получения углеводородов за счет расщепления содержащего углеводороды исходного сырья, а также к устройству для осуществления этого способа. Водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511369
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b444

Способ отвода выделяющегося в результате утечек газа из выпарного аппарата и устройство для его осуществления

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в промышленных технологических процессах при производстве муравьиной или уксусной кислоты, а также при производстве поликарбонатов или полиуретанов. Предложены способ и устройство для отвода выделяющегося в результате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511867
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.05.2014
№216.012.bf9f

Способ удаления азота

Предложен способ удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды, при этом исходную фракцию методом ректификации разделяют на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием метана, фракцию с высоким содержанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514804
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.07.2014
№216.012.e49a

Способ удаления азота

Изобретение относится к способу удаления фракции с высоким содержанием азота из исходной фракции, содержащей в основном азот и углеводороды. Исходная фракция частично конденсируется и ректификационным методом разделяется на фракцию с высоким содержанием азота и фракцию с высоким содержанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524312
Дата охранного документа: 27.07.2014
+ добавить свой РИД