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分 类 号：
F25J3/02
颁 证 日：
优 先 权：
申请(专利权)人：
中国科学技术大学
地 址：
230026安徽省合肥市金寨路96号
发 明 (设计)人：
陈则韶;程文龙
国 际 申 请：
国 际 公 布：
进入国家日期：
专利 代理 机构：
代 理 人：
摘要
本发明是一种利用液化天然气冷能的空气分离装置，它涉及液化天然气冷能利用和空气分离装置等技术。它是在现有空气分离装置的基础上，增设由多级循环氮气压缩机(13、14、28)、LNG热交换器(25)、循环氮气热交换器(26)等组成的氮内循环和氮外循环的联合制冷系统，以及由载冷剂冷凝蒸发传热的空气冷却系统。它可充分利用液化天然气低温的冷量来冷却低温压缩的循环氮气和常温压缩的空气，使装置的能耗大幅下降，日产330吨液氧、300吨液氮、17吨液氩的空气分离装置年节电约1亿度，并可节省对液化天然气进行气化的设备及其运行费。而且，由于把液化天然气换热管(LNG1→NG2)与压缩空气回路隔离开，保证了设备安全。
主权项
权利要求书
1、一种利用液化天然气冷能的空气分离装置，包括：吸入空气的过滤器(1)，空
气压缩机(2)，空气冷却器(3)，分子筛吸附系统(4)，主热交换器(5)，高压分馏
塔(6)，低压分馏塔(7)，过冷器(8)，氩气分馏系统(10)，液氩储罐(9)，液氮储
罐(11)，液氧储罐(12)，液体空气节流阀(J1)，液体氮节流阀(J2)，制氩用液氮小
节流阀(J5)，液氮开关阀(F1)，液氧开关阀(F2)，液氩开关阀(F3)以及连接管
路，辅助系统的废氮气加热器(16)等；所述主热交换器(5)中设有：上进下出的高
压空气换热通道(A5→A6)、下进上出的低纯度废氮气通道(n4→n5)，其特征在于：
装置中还包括：与液化天然气冷能进行热交换的氮循环制冷系统和空气冷却系统；所
述主热交换器(5)增设有循环氮气回热通道(S9→S10)；其中：
1.1、所述与液化天然气冷能进行热交换的氮循环制冷系统，是具有氮内循环和氮
外循环的联合制冷系统，它包括：低压氮气压缩机(13)、高压氮气压缩机(14)、外
循环中压氮气压缩机(28)、LNG热交换器(25)、低-高压循环氮气热交换器(26)、
主热交换器(5)中的循环氮气回热通道(S9→S10)、内循环氮节流阀(J4)、外循环
氮节流阀(J7和J8)及其连接管路等；
1.1.1、所述LNG热交换器(25)中设有：下进上出的液化天然气吸热管(LNG1
→NG2)、上进下出的次高压内循环氮气放热管( 4→ 5)、上进下出的高压内循环
氮气放热管( 6→ 7)、上进下出的中压外循环氮气放热通道(S11→S12)和上进
下出的高压外循环氮气放热管(S15→S16)；
1.1.2、所述低-高压循环氮气热交换器(26)中设有：上进下出的高压内循环氮气
放热管( 7→ 8)、下进上出的低压内循环氮气回热通道( 1→ 2)、上进下出
高压外循环氮气放热管(S16→S17)和下进上出的中压外循环氮气回热管(S13→S12)；
1.1.3、所述与液化天然气冷能进行热交换的氮内循环制冷系统的连接方式顺序是：
自低压分馏塔(7)顶部纯氮气出口(n1)起，接过冷器(8)，接低-高压循环氮气热
交换器(26)的低压内循环氮气回热通道( 1→ 2)，经调节阀(F6)，接低压氮气
压缩机(13)，接LNG热交换器(25)的次高压内循环氮气放热管( 4→ 5)，接
高压氮气压缩机(14)，接LNG热交换器(25)的高压内循环氮气放热管( 6→ 7)，
接低-高压循环氮气热交换器(26)的高压内循环氮气放热管( 7→ 8)，接内循环
氮节流阀(J4)，经交汇口( 14)接至高压分馏塔(6)的液氮入口(e)；
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1.1.4、所述与液化天然气冷能进行热交换的氮外循环制冷系统的连接方式顺序是：
自与高压分馏塔(6)中上部的氮气出口(d)相接的单向阀(DF1)的出口和节流阀(J7)
的出*汇点(S9)起，接主热交换器(5)的循环氮气回热通道(S9→S10)，接调节
阀(F4)，接LNG热交换器(25)的中压外循环氮气放热通道(S11→S12)，接外循环
中压氮气压缩机(28)，接LNG热交换器(25)的高压外循环氮气放热管(S15→S16)，
接低-高压循环氮气热交换器(26)的高压外循环氮气放热管(S16→S17)，在接口(S17)
之后分二路分别接外循环氮节流阀(J7和J8)；节流阀(J7)之后接主热交换器(5)
的循环氮气回热通道(S9→S10)的入口(S9)，并从入口(S9)引一旁路接调节阀(F8)，
再接低-高压循环氮气热交换器(26)的中压外循环氮气回热通道(S13→S12)；节流
阀(J8)的出口与节流阀(J4)的出*汇于( 14)后，再接至高压分馏塔(6)的
液氮入口(e)；
1.2、所述与液化天然气冷能进行热交换的空气冷却系统包括：天然气回温热交换
器(15)、冷却循环泵(17)、空气冷却器(3)和连接管路及冷却回路中的载冷剂；所
述载冷剂为氟利昂类制冷工质或防冻液；所述空气冷却系统的载冷剂循环回路连接方
式是：天然气回温热交换器(15)的载冷剂通路的出口(R1)接冷却循环泵(17)，继
而接空气冷却器(3)的载冷剂通道(R2→R3)，而后接至天然气回温热交换器(15)
的载冷剂通道的入口；天然气回温热交换器(15)的天然气通路的入口与主热交换器
(5)中液化天然气吸热管的出口(NG2)连接，其天然气通路的出口(NG3)与调节
供气阀(F5)连接；
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