液化氣體用的工藝和成套設備制造技術

該工藝有兩個渦輪（１１，１３）和至少兩個用于壓縮循環氣體的級（９，１０），氣體在同一吸入壓力下送入兩渦輪（１１，１３），循環氣體在熱渦輪（１１）中膨脹而下降到第一排氣壓力，而且循環氣體在冷渦輪（１３）中膨脹而下降到低于該第一排氣壓力的第二排氣壓力。本發明專利技術還涉及該工藝在空氣蒸餾成套設備中的應用。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用致冷循環液化氣體用的工藝，該致冷循環包括一個所謂“熱”膨脹渦輪和一個的所謂“冷”膨脹渦輪，分別在第一溫度和低于第一溫度的第二溫度下送入氣體。本專利技術的目的是提供一種具有特別高產率的此種類型的工藝。為此目的，本專利技術的主題是上述類型的工藝，其特征在于，該工藝包括至少兩個用于壓縮循環氣體的級，而兩個渦輪是在同一吸氣壓力下吸入氣體的，該循環氣體在熱渦輪中膨脹而下降到第一排氣壓力，而且該循環氣體在冷渦輪中膨脹而下降到低于第一排氣壓力的第二排氣壓力。該工藝可以包括下列的一個或多個特征至少一部分來自每個渦輪的氣體被返回到壓縮級的入口中;一部分循環氣體構成待液化的氣體，并且在經過兩個壓縮級以及有可能在再經過一次附加壓縮之后被液化;待液化的氣體為空氣或一種源于空氣的氣體，并在液化和膨脹之后被送入空氣蒸餾設備;該冷渦輪的排氣壓力是蒸餾設備的工作壓力，至少一部分來自該冷渦輪的氣體被送入蒸餾設備的相應部分。本專利技術的主題同時是一套液化氣體用的成套設備，該成套設備是用于實現上述工藝。此種成套設備包括一熱交換管線，一臺所謂“熱”膨脹渦輪，一臺所謂“冷”膨脹渦輪及循環壓縮機構，其特征在于，該循環壓縮機構包括至少兩個串聯的循環壓縮級，兩個渦輪的吸氣連接到同一循環壓縮級的出口上，熱渦輪的排氣連接到循環壓縮級的入口上，而冷渦輪的排氣連接到較低的循環壓縮極的入口上。這樣限定的成套設備可以包括一或多個下列特征該第一循環壓縮級的入口同時連接到空氣蒸餾成套設備的主要空氣壓縮機的出口上，而冷渦輪的排氣同時連接在該成套設備的空氣蒸餾設備的一部分上，后者是在該冷渦輪的排氣壓力下操作的;該第一循環壓縮級的入口同時連接在在其入口壓力下操作的空氣蒸餾設備的一部分上，而最終循環壓縮級的出口可以經過附加壓縮機構通過熱交換管線和膨脹件連接到上述空氣蒸餾設備的部分上;該循環壓縮裝置由單一的多級壓縮機構成，至少熱渦輪的排氣被連接到該壓縮機的一個中間級入口上;該成套設備還包括一個致冷單元，用于預冷至少一股待輸入渦輪的氣體。現在參照附圖說明本專利技術的實施例，附圖中圖1用圖解表示本專利技術的一種空氣液化成套設備;圖2以同樣方式表示本專利技術的一種氮氣液化設備。圖1和圖2表示將本專利技術應用于空氣蒸餾成套設備，后者包括一個雙空氣蒸餾柱1和一個間接逆流熱交換型的熱交換管線2。雙柱1本身包括一個安裝在低壓柱4上的中壓柱3，兩者之間用一個蒸發器-冷凝器5配接。但是，圖1和圖2僅僅表示本專利技術涉及的部分空氣蒸餾成套設備，特別是液化循環。但可以理解，該成套設備也包括用于通過蒸餾從空氣生產氣體所需的全部管線和全部常用設備。在圖1的情況下，被液化的氣體為待處理的空氣，而在圖2的情況下，被液化的氣體為氮氣。在圖1的例子中，該成套設備包括一個主要的大氣空氣壓縮器6、一個通過吸附來凈化空氣中的水份和二氧化碳用的裝置7、一個具有兩個串聯的級9和10的循環壓縮器8、一個由交流發電機12制動的熱渦輪11和一個由交流發電機14制動的冷渦輪13。在操作中，待處理的大氣空氣在6處被壓縮而升到中等壓力P1，該壓力為柱3的操作壓力，通常位于絕對值5到6巴之間，而后在7處凈化，并在9處再一次被壓縮到中間壓力P2，然后在10處升到高的循環壓力P3，通常為30至100巴數量級的絕對值。在此高的循環壓力P3下第一空氣餾份在熱交換管線2的熱的部分被冷卻到中溫T1，而后從熱交換管線2輸出并注入熱渦輪11中。它從后者引出，在壓縮機8的中間壓力P2下在熱交換管線的溫暖部分被熱至環境溫度，并返回到同一壓縮機8的第二級10的輸入端。在這個高的循環壓力P3下，空氣的其余部分在2處被冷卻到低于T1的第二中間溫度T2。在這一溫度下，一部分空氣從熱交換管線輸出并注入冷渦輪13，從該處在中壓P1和熱交換管線冷端的溫度下引出。該渦輪空氣一部分在從熱交換管線的冷端到溫端的15處加熱并返回壓縮機8的第一級9的入口，而一部分被送入柱3的容器。被冷卻到溫度T2的高壓空氣的其余部分在16處繼續冷卻到熱交換管線2的冷端，由此液化，然后在膨脹閥17中膨脹到中壓力P1并被送入柱3的容器。如圖1中虛線所示，有可能使用致冷裝置18以預冷卻來自壓縮機8的兩股高壓空氣流中的至少一股。由交流發電機12和14中的兩個渦輪產生的電能可用于驅動循環壓縮機8。在圖2的實施例中，致冷循環用于液化在中壓柱3頭部處流出的氮氣。循環壓縮機8是一個有三級的氮壓縮機，其最先兩級9和10對應于圖1的兩級9和10并串聯后續一個附加級19，傳送氮氣在一個高于循環最高壓力P3的高液化壓力P4之下進行液化。如前所述，來自第二級10的氣體被導入熱渦輪11和冷渦輪13，而來自渦輪11的氣體被返回該第二級10的入口。但是，在此種情況下，所有來自冷渦輪13的氣體通過管子20與從柱子3的頭部流出的氮重新匯合，在2處加溫上升到環境溫度并返回第一級9的入口。此處，來自級10的尚未送入渦輪的氮氣在19處再一次受壓縮，而后從熱交換管線的溫端到冷端受冷卻，由此而液化。其次，該高壓液氮在膨脹閥21中膨脹至中等壓力，并回流注入柱子3的頭部中。在上面的每個實施例中，兩個渦輪的供應為編移的溫度T1和T2但壓力相同，而它們的排氣處于不同的壓力P1和P2處，其較低的壓力用于冷渦輪，導到液化循環的高產率。此處，多級循環壓縮機8的使用簡化了成套設備，因而從投資觀點看提供了顯著的優點。權利要求1.利用致冷循環液化氣體的工藝，該致冷循環包括一個所謂“熱”膨脹渦輪(11)和一個所謂“冷”膨脹渦輪(13)，分別在第一溫度(T1)和低于第一溫度的第二溫度(T2)下送入氣體，該工藝的特征在于，它包括至少兩個用于壓縮循環氣體的級(9，10)，兩個渦輪(11，13)是在同一吸氣壓力(P3)下吸入氣體的，該循環氣體在熱渦輪(11)中膨脹而下降到第一排氣壓力(P2)，而且該循環氣體在冷渦輪(13)中膨脹而下降到低于第一排氣壓力(P2)的第二排氣壓力(P1)。2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，至少一部分來自每個渦輪(11，13)的氣體被返回到壓縮級(10，9)的入口中。3.如權利要求1或2所述的工藝，其特征在于，一部分循環氣體構成待液化的氣體，并且在經過兩個壓縮級以及有可能再經過一次附加壓縮(在19處)之后被液化。4.如權利要求1至3中任一項所述的工藝，其特征在于，待液化的氣體為空氣或一種源自空氣的氣體，并在液化和膨脹(在17;21處)之后被送入空氣蒸餾設備(1)。5.如權利要求3和4一起所述的工藝，其特征在于，該冷渦輪(13)的排氣壓力是蒸餾設備(1)的工作壓力，至少一部分來自該冷渦輪的氣體被送入蒸餾設備的相應部分(3)。6.液化氣體用的成套設備，此種成套設備包括一條熱交換管線(2)，一臺所謂“熱”膨脹渦輪(11)，一臺所謂“冷”膨脹渦輪(13)及循環壓縮機構，其特征在于，該循環壓縮機構包括至少兩個串聯的循環壓縮級(9，10)，兩個渦輪(11，13)的吸氣連接到同一循環壓縮級(10)的出口上，熱渦輪(11)的排氣連接到循環壓縮級(10)的入口上，而冷渦輪(13)的排氣連接到較低循環壓縮壓(9)的入口上。7.權利要求6所述的設備，其特征在于，該第一循環壓縮級(9)的入口同時連接到空氣蒸餾成套設備的主要空氣壓縮機(6)的出口上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
利用致冷循環液化氣體的工藝，該致冷循環包括一個所謂“熱”膨脹渦輪（１１）和一個所謂“冷”膨脹渦輪（１３），分別在第一溫度（Ｔ↓［１］）和低于第一溫度的第二溫度（Ｔ↓［２］）下送入氣體，該工藝的特征在于，它包括至少兩個用于壓縮循環氣體的級（９０），兩個渦輪（１１，１３）是在同一吸氣壓力（Ｐ↓［３］）下吸入氣體的，該循環氣體在熱渦輪（１１）中膨脹而下降到第一排氣壓力（Ｐ↓［２］），而且該循環氣體在冷渦輪（１３）中膨脹而下降到低于第一排氣壓力（Ｐ↓［２］）的第二排氣壓力（Ｐ↓［１］）。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：B達雷德耶，P弗拉耶瑟，C伽羅特，
申請(專利權)人：喬治克勞德方法的研究開發空氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：FR[法國]