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Das Claude-Verfahren zur Verflüssigung

1902
  • Georges Claude
Gasverflüssigungsanlage, die das Claude-Verfahren für industrielle Anwendungen nutzt.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Das Claude-Verfahren verbessert das Hampson-Linde-Zyklus by incorporating an expansion engine or turbine. A portion of the compressed gas does work in an expander, causing a much larger temperature drop (nearly isentropic expansion) than Joule-Thomson expansion alone. This provides more efficient cooling, making it the dominant Verfahren für die großtechnische Gasverflüssigung und -trennung heute.

Georges Claude erkannte die thermodynamische Ineffizienz, die entsteht, wenn man sich ausschließlich auf den isenthalpen Joule-Thomson-Effekt verlässt. Er schlussfolgerte, dass mehr Energie gewonnen und somit ein größerer Kühleffekt erzielt wird, wenn man das Gas während der Expansion externe Arbeit verrichten lässt. In seinem System wird der Hauptstrom des Hochdruckgases geteilt. Ein Teil wird einer Expansionsmaschine zugeführt, wo er unter Arbeitsaufnahme deutlich abkühlt. Dieses extrem kalte Gas wird dann verwendet, um den anderen Teil des Hochdruckstroms in einem Wärmetauscher vorzukühlen. Dieser zweite Strom wird dann einer letzten Joule-Thomson-Expansion unterzogen, um die Flüssigkeit zu erzeugen. Durch die Kombination der Hauptkühlung durch den Expander mit der Verflüssigung in der letzten Stufe durch das JT-Ventil erreicht der Claude-Zyklus einen höheren Wirkungsgrad und kann bei niedrigeren Anfangsdrücken als der Linde-Zyklus betrieben werden. Die vom Expander geleistete Arbeit kann außerdem zurückgewonnen werden, um den ersten Kompressor anzutreiben, was den Gesamtwirkungsgrad weiter verbessert. Dieses Prinzip ist grundlegend für praktisch alle modernen großen Kryoanlagen.

UNESCO Nomenclature: 2212
- Thermodynamik

Typ

Thermodynamischer Zyklus

Störung

Inkremental

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Hampson-Linde-Zyklus
  • Brayton-Zyklus (thermodynamische Grundlage für die Expansionsmaschine)
  • Joule-Thomson-Effekt
  • Entwicklung zuverlässiger Hochgeschwindigkeits-Expansionsmaschinen und -Turbinen

Anwendungen

  • großtechnische industrielle Luftzerlegungsanlagen (ASUs)
  • Produktion von flüssigem Stickstoff, Sauerstoff und Argon
  • Helium- und Wasserstoffverflüssigungsanlagen
  • Produktion von Flüssigerdgas (LNG)
  • Turboexpander in der Erdgasaufbereitung

Patente:

  • FR324949A

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandt mit: Claude-Verfahren, Expansionsmaschine, Verflüssigung, Kryotechnik, Luftzerlegung, Georges Claude, isentrope Expansion, Thermodynamik, Wirkungsgrad, LNG.

Historischer Kontext

Das Claude-Verfahren zur Verflüssigung

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1904
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1910

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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