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Il processo Claude per la liquefazione

1902
  • Georges Claude
Impianto di liquefazione del gas che utilizza il processo Claude per applicazioni industriali.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il processo Claude migliora il Ciclo di 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 method for large-scale gas liquefaction and separation today.

Georges Claude riconobbe l'inefficienza termodinamica di affidarsi esclusivamente all'isenthalpico effetto Joule-Thomson. 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
- Termodinamica

Tipo

Ciclo termodinamico

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Hampson-Linde Cycle
  • ciclo di Brayton (termodinamico base per il motore di espansione)
  • effetto Joule-Thomson
  • Sviluppo di motori e turbine ad espansione ad alta velocità affidabili

Applicazioni

  • industriale su larga scala separazione dell'aria unità (ASU)
  • produzione di azoto liquido, ossigeno e argon
  • impianti di liquefazione dell'elio e dell'idrogeno
  • liquefied natural gas (LNG) production
  • turboespansori nella lavorazione del gas naturale

Brevetti:

  • FR324949A

Idee e potenziali innovazioni

  • turboespansori per la produzione di energia geotermica
  • criogenico cattura del carbonio technologies using the claude cycle principle
  • cicli integrati di liquefazione e generazione di energia per impianti GNL
  • crioraffreddatori a ciclo chiuso di Brayton per applicazioni spaziali
  • liquefattori di idrogeno avanzati per stazioni di rifornimento e trasporti
  • liquefattori di elio ad alta efficienza e su piccola scala per magneti MRI
  • sistemi di accumulo di energia criogenica che utilizzano i principi del ciclo di Claude
  • unità di separazione dell'aria alimentate da fonti di energia rinnovabili
  • processi GNL di nuova generazione con cicli a cascata e claude a fluido misto
  • impianti mobili di azoto per la manutenzione dei pozzi di petrolio e gas
Related to: Claude process, expansion engine, liquefaction, criogenia, air separation, Georges Claude, isentropic expansion, thermodynamics, efficiency, LNG.

Contesto storico

Il processo Claude per la liquefazione

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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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