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利用LNG冷能的空气分离装置新流程探讨 　　摘要：LNG是一种经过化学反应得到的特殊的混合物，这种混合物中包含着冷能。然而，截至目前，人们还没有探索出一种能够高效利用冷能的空气分离装置。为了对LNG中的冷能加以利用，我们有必要设计一种LNG冷能的利用流程，在充分研究前人在相关领域的技术成果的基础上，分析这种设计方案与现存设计方案的不同点，并利用高科技的电脑软件模拟这种新流程的实施过程。LNG冷能的空气分离新装置，显著特征在于采用了冷却氮气的方法和循环制冷系统，并应用了热交换的有关原理。对于实验数据的记录表明，这种新流程生产液氧产品的耗能量明显低于传统的设备，显示出了较强的节能优势。 　　关键词：利用LNG冷能 空气分离装置 新流程 　　改革开放以后，我国社会经济迅速发展。尤其是东南沿海地区，经济发展形势更加喜人。然而，经济发展在客观上需要大量的能源资源作为支撑，随着能源耗费量日益增大，经济社会发展与能源供给之间就产生了矛盾。为了解决这种矛盾，我国已经开始每年进口一定数量的液化天然气，到前年为止，进口的数目已经达到几百万吨。为了改变这种能源主要依赖进口的状况，我们有必要设计出一种高效节能的能源装置，以缓解我国沿海地区的能源压力。利用LNG冷能的空气分离装置，可以将空气中的某些气体分离出来，作为液态能源供应给各种生产部门。本文着重探讨这种空气分离装置的流程设计，尝试提出一种更加节能高效的新流程。 　　一、LNG冷能介绍 　　LNG是一种污染很小的清洁能源，主要包括甲烷等可燃物质。在将这种能源传送给使用者以前，通常应当用空气、海水等对其进行加热，使其发生汽化反应。这种做法虽然便于操作，但是会把LNG中的冷能全部汽化掉，浪费了大量的能源。LNG中含有数量可观的冷能，在转换成气体时，这种物质会释放出品质很高的冷能资源，若妥善加以利用，则相当于节省了几亿度的电能。并且，LNG在低压下产生的冷能可以超过它自身的含量，具有很高的回收利用价值。由于LNG中的冷能质量高，人们发明出了一种分级别利用的方式，即温度较高的冷能就在高温状态下利用，温度较低的冷能就在低温状态下利用。这种分层利用的方式，在一定程度上节约了能源，确保了能源的利用效率。 　　二、LNG冷能空气分离装置的理论基础 　　液态氮气在生产实践中的应用范围很广，市场前景可观，这种氮气通常可以通过循环式的低温将空气加以液化，再对液化的空气进行分离的方法获取。空气被液化以后，由于空气中所含的各种物质沸点不同，这些物质会陆续与空气分离，最终产生高纯度的氮气、氧气和某些稀有气体。需要注意的是，这种液化和分离过程必须在非常低的温度下进行，并且，分离这些气体还要耗费大量的电。如果电的供应量小，就难以维持低温状态。 　　因此，人们开始考虑利用LNG冷能代替电能作为空气分离的供给能源。到目前为止，有相关记载的书籍和文献资源很少，这种技术还处于起步阶段。一种比较先进的做法是：利用事先存储的某些性能特殊的气体液化的能量来代替电能，以便缓解在应用分离装置时的冷能供给压力。例如，有一种装置用压强很高的液体氮气将能量传输给空气分离装置，氮气在汽化时也被作为制冷剂使用。将这种制冷剂作为传输载体，再把冷能传回压缩之前的空气中，导致空气凝结，经过某些分离措施分离出液态的氮气。再如，有一种装置采用分馏塔对空气进行分流。将原来的空气压缩到分馏塔中，再用氟里昂等作为载体，产生出液态的氮气或氧气。这些方法都应用了空气分离并液化的基本原理，从而设计出LNG冷能空气分离装置。 　　三、LNG冷能空气分离装置新流程 　　为了节约更多的能源，我们考虑设计一种空气分离的新流程。这种新流程中主要用到过滤装置、压缩装置、换热装置、吸附装置、制冷装置，以及必要的线路和仪表等器械。新流程分离空气的主要方法为： 　　首先，让空气经过过滤装置，将空气中所含的杂质过滤掉；然后将空气推进压缩装置，加入很高的压力，再让空气充分冷却，随后进入吸附装置吸掉空气中的二氧化碳和残留水分。在进行完以上的事先处理之后，将空气送进冷却设备中。冷却空气所用的能量主要由三种不同状态的氮气提供。当空气被冷却至将近饱和时，就自动进入冷却塔的中部和下部。 　　然后，将进入冷却塔的空气进行反复的凝结。在空气被凝结和部分蒸发的过程中，被液化的氧气往往集中在冷却塔的下面，氮气集中在塔的上方，并与冷却塔下面的液态氧气进行热量交换，从而被凝结成液体。剩余的气体氮气被特殊的吸附装置析出，经过制冷设备再次降温，经过阀门被输送至塔的上方回流，另一部分经过阀门之后被放在罐里面存储起来。 　　最后，冷却装置对于冷却塔上方的氧气进行进一步的处理。这部分氧气不再能够被送进热量交换装置进行交换，而是直接进到温度较低的交换装置中，被冷却至压力较低状态，趋近饱和，并有少量气