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Le procédé Claude pour la liquéfaction

1902
  • Georges Claude
Gas liquefaction plant utilizing the Claude process for industrial applications.

The Claude process improves upon the Hampson-Linde cycle 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 method for large-scale gas liquefaction and separation today.

Georges Claude recognized the thermodynamique inefficiency of relying solely on the isenthalpic Joule-Thomson effect. He reasoned that making the gas perform external work during expansion would extract more energy and thus produce a greater cooling effect. In his system, the main stream of high-pressure gas is split. One part goes to an expansion engine, where it cools significantly while producing work. This extremely cold gas is then used to pre-cool the other part of the high-pressure stream in a heat exchanger. This second stream then undergoes a final Joule-Thomson expansion to produce the liquid. By combining the bulk cooling from the expander with the final-stage liquefaction from the J-T valve, the Claude cycle achieves higher efficiency and can operate at lower initial pressures than the Linde cycle. The work produced by the expander can also be recovered to help power the initial compressor, further improving overall efficiency. This principle is fundamental to virtually all modern large-scale cryogenic plants.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamique

Taper

Thermodynamic Cycle

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Hampson-Linde Cycle
  • 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

  • large-scale industrial air separation units (ASUs)
  • 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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