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Le procédé Claude pour la liquéfaction

1902
  • Georges Claude
Usine de liquéfaction de gaz utilisant le procédé Claude pour des applications industrielles.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le procédé Claude améliore le Cycle de Hampson-Linde 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 méthode pour la liquéfaction et la séparation des gaz à grande échelle aujourd'hui.

Georges Claude a reconnu l'inefficacité thermodynamique du seul recours à l'effet Joule-Thomson isenthalpique. Il a estimé que le fait de soumettre le gaz à un travail externe pendant la détente permettrait d'extraire davantage d'énergie et donc de produire un refroidissement plus important. Dans son système, le flux principal de gaz haute pression est divisé. Une partie est dirigée vers un moteur de détente, où elle se refroidit considérablement tout en produisant du travail. Ce gaz extrêmement froid est ensuite utilisé pour pré-refroidir l'autre partie du flux haute pression dans un échangeur de chaleur. Ce second flux subit ensuite une détente Joule-Thomson finale pour produire le liquide. En combinant le refroidissement global par le détendeur et la liquéfaction finale par la vanne JT, le cycle Claude atteint un rendement supérieur et peut fonctionner à des pressions initiales plus basses que le cycle Linde. Le travail produit par le détendeur peut également être récupéré pour alimenter le compresseur initial, améliorant ainsi encore le rendement global. Ce principe est fondamental pour la quasi-totalité des installations cryogéniques modernes à grande échelle.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamique

Taper

Cycle thermodynamique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Cycle de Hampson-Linde
  • Cycle de Brayton (base thermodynamique du moteur à détente)
  • effet Joule-Thomson
  • Développement de moteurs et de turbines à détente à grande vitesse fiables

Applications

  • unités de séparation d'air industrielles à grande échelle (ASU)
  • production d'azote liquide, d'oxygène et d'argon
  • usines de liquéfaction d'hélium et d'hydrogène
  • production de gaz naturel liquéfié (GNL)
  • turbodétendeurs dans le traitement du gaz naturel

Brevets:

  • FR324949A

Idées d'innovations potentielles

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En lien avec : procédé Claude, moteur à détente, liquéfaction, cryogénie, séparation de l'air, Georges Claude, détente isentropique, thermodynamique, rendement, GNL.

Contexte historique

Le procédé Claude pour la liquéfaction

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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