ES2231104T3 - Metodo de separacion de aire y planta de separacion de aire. - Google Patents
Metodo de separacion de aire y planta de separacion de aire.Info
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Abstract
Un método de separación de aire, en el cual el aire de alimentación pre-purificado es llevado a una unidad de rectificación criogénica (10) de manera que sea sometido a una separación de aire, utilizando gas natural licuado como una fuente de frío y un gas producto resultante de la unidad de rectificación criogénica es suministrado al exterior, y un medio el cual ha sido enfriado y licuado en un primer intercambiador de calor (20) por medio de un gas natural licuado es llevado a un segundo intercambiador de calor (11) de manera que sea evaporado y el medio evaporado es entonces introducido dentro de dicho primer intercambiador de calor nuevamente, el gas producto es comprimido y luego destinado a ser un gas de alta presión para el suministro, caracterizado en que antes de ser comprimido, dicho gas producto es llevado a dicho segundo intercambiador de calor de manera que sea enfriado por dicho medio de calor.
Description
Método de separación de aire y planta de
separación de aire.
La presente invención se relaciona con un método
de separación de aire para el suministro al exterior de un gas
producto obtenido al llevar a cabo la separación del aire,
utilizando para esto gas natural licuado (GNL) como una fuente de
frío y una planta de separación de aire, los cuales son útiles para
suministrar oxígeno y nitrógeno de alta presión especialmente a una
planta de generación de energía por ciclo combinado de gasificación
integrada o similar.
Diferentes tipos de técnicas han existido las
cuales han intentado utilizar de manera efectiva el frío generado
en la gasificación del gas natural licuado (GNL) ya que él es
finalmente usado como un gas. Una de esas técnicas que ha sido
conocida utiliza GNL como una fuente de frío para una planta de
separación de aire para separar el aire a través de la
rectificación para producir nitrógeno y oxígeno.
Por ejemplo, la patente
JP-A-59045054 describe un método
para utilizar directamente el frío del GNL con el propósito de
enfriar el aire de alimentación, y la patente
JP-A-52041224 ofrece un método de
utilización del frío del GNL con el propósito de enfriar y licuar
el nitrógeno que es comprimido y reciclado, con su temperatura de
vuelta a la temperatura normal. Además, la patente
JP-A-46016081 ofrece un método de
utilizar directamente el frío del GLN con el propósito de enfriar
a ambos el nitrógeno reciclado y el aire de alimentación.
La patente
FR-A-1196821 describe una unidad de
separación de aire en la cual el frío a partir de la evaporación
del GNL es transferido, usando un ciclo cerrado, al aire de
alimentación para la unidad.
La patente
US-A-3339370 describe un proceso y
un aparato de acuerdo a los preámbulos de las reivindicaciones
independientes.
La refrigeración es producida por la compresión-
licuefacción-expansión del nitrógeno cuando se
adopta un ciclo de nitrógeno con el propósito de suministrar el
frío necesario para la separación de aire. Sin embargo, es conocido
que los requerimientos de electricidad pueden ser reducidos en el
caso de la compresión de gas de baja temperatura. En la patente
JP-A-46016081, se intenta ahorrar
el gasto de energía mediante la adopción de la así llamada
compresión criogénica la cual comprende la compresión de nitrógeno
de baja temperatura el cual ha sido enfriado por GNL o gas de baja
temperatura separado en una planta de separación de aire. Está
invención tiene la intención de producir nitrógeno producto en
forma líquida mediante la compresión y licuefacción de nitrógeno
de baja temperatura.
Por otra parte, en una técnica de energía por
ciclo combinado de gasificación integrada (CCGI) que ha sido
recientemente observada, grandes cantidades de nitrógeno y oxígeno
son consumidas en estado de alta presión. Debido a que el nitrógeno
y el oxígeno suministrados directamente desde una planta de
separación de aire común están usualmente a una presión muy baja,
estos gases han sido generalmente suministrados a la planta de CCGI
después que son comprimidos por un compresor a temperatura
normal.
En una técnica usual de separación de aire tal
como la que ha sido usada hasta ahora, sin embargo, el gasto de
energía tomando como base a un compresor a temperatura normal se
hace más grande porque el consumo de nitrógeno y el de oxígeno son
mayores en una planta de CCGI. En correspondencia, se ha buscado un
perfeccionamiento para reducir dicho gasto de energía. Por otra
parte, debido a que el frío del GNL es utilizado con el propósito de
suplementar el frío necesario para la separación de aire o con el
propósito de producir productos en estado líquido en una planta de
separación de aire tal como ha sido mencionado anteriormente, no ha
existido hasta ahora la idea de adoptar dicha compresión criogénica
con el propósito de aumentar la presión de los productos.
Es por lo tanto un objeto de la presente
invención proporcionar un método de separación de aire capaz de
suministrar gas oxígeno y gas nitrógeno de alta presión para el uso
en, por ejemplo, una planta de CCGI, con un gasto de energía bajo
por medio de la utilización del frío del GNL y una planta de
separación de aire para su realización.
El propósito antes mencionado puede ser logrado
por la presente invención como se define en la reivindicación 1, y
en la reivindicación 8 respectivamente.
De acuerdo a la presente invención, se
proporciona un método de separación de aire, de acuerdo a la
reivindicación 1.
De acuerdo a las características opcionales de la
invención:
- al menos parte de dicho aire de alimentación es
llevado a dicho segundo intercambiador de calor de manera que sea
enfriado por dicho medio de calor y luego comprimido y el aire de
alimentación comprimido y enfriado es llevado a dicha unidad de
rectificación criogénica,
- el medio circula en un circuito cerrado,
- sólo parte del gas natural licuado es evaporado
en el primer intercambiador de calor,
- el medio es nitrógeno o argón,
- la compresión del producto y/ o del aire tiene
lugar a una temperatura por debajo de la ambiental,
- la compresión del producto y/ o del aire tiene
lugar por debajo de -100°C.
El término "gas de alta presión" referido
aquí intenta denotar un gas a una presión más alta que aquella de
un gas producto obtenido en un método de separación de aire
convencional y es indicativo de, por ejemplo, una presión de 10 bar
o mayor.
De acuerdo a aspectos adicionales de la
invención, se proporciona una planta de separación de aire de
acuerdo a la reivindicación 8.
Pudieran también ser proporcionados medios para
el envío de aire de alimentación a dicho segundo intercambiador de
calor, al menos un compresor adicional, medios para el envío de
aire desde el segundo intercambiador de calor a al menos un
compresor adicional y medios para el envío de aire desde al menos
un compresor adicional a la unidad de rectificación.
Preferiblemente la planta comprende medios para
el calentamiento del gas comprimido conectados al compresor del
producto y/o al (los) compresor(es) de aire.
Debido a que el gas producto es enfriado por un
medio de calor el cual ha sido enfriado por un gas natural licuado
y comprimido y el gas producto comprimido y enfriado es entonces
destinado a ser un gas de alta presión, de acuerdo al método de
separación de aire de la presente invención, los gastos de energía
por la compresión pueden ser reducidos debido a que la compresión
se lleva a cabo a temperaturas bajas. A propósito, el gas
comprimido es opcionalmente calentado y destinado a ser un gas de
alta presión para ser suministrado, donde este calentamiento no
requiere de ninguna energía de calor especial (por ejemplo, agua o
algo semejante puede ser usado), y por lo tanto el suministro de un
gas de alta presión puede ser llevado a cabo a un gasto de energía
más bajo por medio de la utilización del frío del GNL. Además, ya
que el calor latente del medio de calor es utilizado en tanto este
es reciclado, transfiriendo de esta forma su frío al gas producto
de manera que este se enfríe, el gas producto puede ser enfriado de
manera efectiva por el frío del GNL. Debido a que es permitido que
un medio de calor independiente del gas producto o del gas de
alimentación sea usado como dicho medio de calor en aquel momento,
la seguridad puede ser garantizada incluso cuando el GNL es
mezclado, si un medio de calor inerte es seleccionado. Como
resultado puede ser suministrado gas oxígeno y/o gas nitrógeno de
alta presión para ser usado en, por ejemplo, una planta de CCGI con
un gasto de energía más bajo por medio de la utilización del frío
del GNL.
En el caso donde dicho aire de alimentación es
llevado a dicho segundo intercambiador de calor de manera que sea
enfriado por dicho medio de calor y comprimido y el aire de
alimentación comprimido y enfriado es entonces llevado a dicha
unidad de rectificación criogénica, el gasto de energía puede ser
ahorrado también en el suministro del aire de alimentación y en
total el gas producto de alta presión puede ser suministrado con un
gasto de energía más bajo.
De acuerdo a la planta de separación de aire de
la presente invención, por otra parte, puede ser suministrado gas
oxígeno y/o gas nitrógeno de alta presión para ser usado en, por
ejemplo, una planta de CCGI a un gasto de energía más bajo por
medio de la utilización del frío del GNL, debido a los mismos
efectos operacionales mencionados anteriormente.
En el caso donde una ruta es proporcionada, a
través de la cual al menos parte de dicho aire de alimentación es
llevado a dicho segundo intercambiador de calor de manera que sea
enfriado por dicho medio de calor y luego comprimido y el aire de
alimentación comprimido y enfriado es llevado a dicha unidad de
rectificación criogénica, el gas producto de alta presión puede ser
suministrado a un gasto de energía más bajo en total, similarmente
al caso mencionado anteriormente.
Ahora con referencia a los dibujos acompañantes,
las realizaciones de la presente invención serán descritas en
detalle.
- Fig. 1 es un diagrama de flujo esquemático de
una planta de separación de aire de acuerdo a la presenta
invención, y
- Fig. 2 es un diagrama en bloque esquemático
mostrando la planta de separación de aire de otra realización.
La planta de separación de aire de acuerdo a la
presente invención comprende una unidad de separación de
rectificación criogénica (USA) 10, donde el aire de alimentación
pre-purificado es sometido a la separación de
aire.
En la pre-purificación del aire
de alimentación, una operación de purificación del aire es llevada
a cabo para eliminar las impurezas, por ejemplo, componentes
difíciles de eliminar en una columna de rectificación o componentes
sólidos tal como el polvo. Concretamente, el aire de alimentación
tomado de un filtro 1 y liberado de polvo es comprimido por un
compresor de aire de alimentación 2, y luego enfriado por medio de
salmuera (agua de mar o semejante) en un enfriador 3 y liberado de
componentes solubles en agua en un separador de agua 4. Después el
aire de alimentación es entonces llevado a un absorbedor 5 llenado
con tamiz molecular de manera que sea liberado de humedad y dióxido
de carbono, la mayor parte del mismo (entre 60 y 80%) es
introducida, por ejemplo, a 4 bar dentro de la unidad de separación
de rectificación criogénica 10 por medio de una línea L1, y la
parte remanente del mismo será descrita a continuación.
La unidad de separación de rectificación
criogénica 10 está generalmente compuesta de una o de una
pluralidad de columnas de rectificación, de los intercambiadores de
calor y del equipamiento que allí lo acompaña (no mostrado). En la
presente invención, cualquiera de tales unidades conocidas
mencionadas anteriormente pueden ser adoptadas. Con respecto a la
unidad de separación de rectificación criogénica 10, será omitida
una detallada explicación de su construcción. Con el propósito de
suministrar gases productos a alta presión, pudiera ser usado
preferiblemente una unidad de separación de rectificación
criogénica 10, en la cual el sistema de bombeo de oxígeno líquido
es adoptado. En esta unidad de separación de rectificación
criogénica 10, el aire de alimentación (por ejemplo, 30 bar) para
evaporar oxígeno producto es requerido. Después que dicho aire de
alimentación es llevado a un segundo intercambiador de calor 11
desde una línea L2 de manera que sea enfriado (por ejemplo,
enfriado hasta -147°C), correspondientemente, se eleva su presión
por medio de un reforzador de presión de aire criogénico 6 y
posteriormente calentado por medio de salmuera (agua de mar o
semejante) en un calentador 7, y el aire de alimentación calentado
es entonces alimentado a la unidad de separación de rectificación
criogénica 10 a través de una línea L3 y puede ser usado para
vaporizar líquidos criogénicos bombeados tales como nitrógeno u
oxígeno. Adicionalmente, esta compresión criogénica también
contribuye al ahorro del gasto de energía en total.
La mayor parte del gas nitrógeno producto que
sale de la unidad de separación de rectificación criogénica 10 a
través de una línea L4 es llevado al interior de un segundo
intercambiador de calor 11 a través de una línea L5 de manera que
sea enfriado (por ejemplo, enfriado hasta -147°C) y comprimido por
un compresor de nitrógeno criogénico 12, y entonces calentado por
medio de salmuera (agua de mar o semejante) en un calentador 13, y
posteriormente suministrado, por ejemplo a 30 bar al exterior por
medio de una línea L6. La parte remanente del mismo es llevada a un
absorbedor 5 a través de una línea L7 de manera que sea allí usado
como un gas de regeneración, y luego comprimido por un compresor de
nitrógeno 14, unido a la línea L6 por medio de una línea L8, y
posteriormente suministrado al exterior.
Por otra parte, para utilizar gas natural licuado
como una fuente de frío en la presente invención, una ruta de
reciclaje es proporcionada. Esta ruta de reciclaje sirve para
asegurar que un medio de calor (por ejemplo -150°C) el cual ha sido
enfriado y licuado por medio de gas natural licuado en un primer
intercambiador de calor 20, sea llevado a un segundo intercambiador
de calor 11 por medio de una bomba 21 de manera que sea evaporado
y el medio de calor evaporado es entonces introducido dentro del
primer intercambiador de calor 20 nuevamente. Como el medio de
calor aquí utilizado es usado preferiblemente nitrógeno o un gas
raro tal como argón, de manera que la seguridad pueda ser
garantizada aún si el gas natural licuado es mezclado allí dentro.
Adicionalmente, la elevación de la temperatura de dicho medio de
calor causada por la bomba 21 es ligera.
Concretamente, como se muestra en la Fig. 1, el
gas natural licuado es introducido bajo una alta presión (por
ejemplo 40 bar) y a una baja temperatura (por ejemplo -155°C)
dentro del primer intercambiador de calor 20 a través de una línea
L10 de manera que sea evaporado a través del intercambiador de calor
con el medio de calor introducido allí dentro desde las líneas L16,
L18 de manera que el mismo medio de calor sea enfriado. El gas
natural evaporado es conducido fuera a diferentes temperaturas a
través de una línea L11 o L12 y alimentado a un evaporador de agua
caliente (EAC) 22 y un enfriador 23 usando agua de enfriamiento o
salmuera para la refrigeración de manera que su frío sea
recuperado, y entonces suministrado al exterior. Adicionalmente el
agua de enfriamiento (AE) es alimentada dentro del enfriador 23 a
través de una línea L21 y la salmuera para la refrigeración (SR) es
alimentada a través de una línea L20.
El medio de calor el cual ha sido enfriado y
licuado en el primer intercambiador de calor 20 es conducido fuera
bajo una alta presión (por ejemplo 45 bar) y a una temperatura baja
(por ejemplo -150°C) a través de una línea L15 y llevado dentro del
segundo intercambiador de calor 11 por medio de la bomba 21. En el
segundo intercambiador de calor 11, el medio de calor es evaporado
a través del intercambiador de calor con el aire de alimentación y
el gas producto introducido allí dentro a través de la línea L2, L5
de manera que sean enfriados. Posteriormente, el medio de calor
evaporado es introducido dentro del primer intercambiador de calor
20 nuevamente a través de la línea L16 de manera que sea enfriado,
y llevado (por ejemplo, a -130°C) dentro del segundo intercambiador
de calor 11 a través de una línea L17, y luego introducido para uso
de reciclaje dentro del primer intercambiador de calor 20 a través
de la línea L18.
La razón por la que un ciclo es realizado por dos
recorridos del medio de calor entre el primer intercambiador de
calor 20 y el segundo intercambiador de calor 11, como se mencionó
anteriormente, es para utilizar de manera efectiva el frío del gas
natural licuado.
Por otra parte, el gas oxígeno producto es
conducido fuera de la unidad de separación de rectificación
criogénica 10 a través de una línea L9, comprimido por un compresor
de oxígeno 15, y luego alimentado bajo una alta presión (por
ejemplo 80 bar) al exterior. Adicionalmente, el agua de
enfriamiento y la salmuera para la refrigeración las cuales han
sido enfriadas en el enfriador 23 serán usadas para el enfriamiento
en la planta de separación de aire de la presente invención u otras
plantas.
Ejemplos calculados del efecto de la reducción de
energía eléctrica obtenida en un caso donde la separación de aire
es llevada a cabo bajo condiciones que se muestran en la tabla 1
por el uso de una planta de separación de aire de la presente
invención como se mencionó anteriormente, serán dados (a condición
de que el mismo efecto del arte anterior es 100). Adicionalmente,
los valores obtenidos en otras realizaciones los cuales serán
descritos a continuación son dados.
\vskip1.000000\baselineskip
Los valores de presión y temperatura dados
anteriormente exhiben un ejemplo de las condiciones de operación, y
el alcance técnico de la presente invención no está limitado a
estos.
Aunque el método de separación de aire y la
planta de separación de aire de la presente invención son útiles
para suministrar nitrógeno y oxígeno de alta presión, especialmente
a una planta de generación de energía de ciclo combinado de
gasificación integrada o semejante, como se mencionó anteriormente,
ambos son aplicables a otras plantas las cuales requieren del
suministro de nitrógeno y oxígeno de alta presión tal como un horno
para la producción de hierro.
Otras realizaciones de la presente invención
serán descritas a continuación:
(1) Aunque un ejemplo de someter el gas nitrógeno
producto y el aire de alimentación para la evaporación del oxígeno
producto a una compresión criogénica ha sido dado en la realización
antes mencionada, es preferido en la presente invención que el aire
de alimentación para el uso de rectificación sea también sometido a
compresión criogénica. Con referencia a la Fig. 2, esta realización
será descrita a continuación, donde solamente los puntos
diferentes de la misma con relación al caso de la Fig. 1 serán
explicados.
Todo el aire de alimentación que llega al
absorbedor llenado con tamiz molecular es llevado dentro del
segundo intercambiador de calor 11 a través de una línea L30 de
manera que sea enfriado a una temperatura intermedia del segundo
intercambiador de calor, por ejemplo a -120°C, por medio de dicho
medio de calor. Posteriormente el aire de alimentación es entonces
comprimido por un compresor de aire criogénico 30, es calentado por
la salmuera (agua de mar o semejante) en un calentador 31 y
suministrado en parte a la unidad de separación de rectificación
criogénica 10 a través de la línea L1 sin enfriamiento o
calentamiento adicional y en parte al segundo intercambiador de
calor 11 y subsecuentemente al compresor 6, al calentador 7 y luego
al USA 10.
De esta manera el compresor criogénico 30 es el
que lleva el aire de alimentación a la presión a la cual este es
separado de manera que el compresor 2 pueda ser más pequeño.
Con referencia a una ruta de reciclaje, por otra
parte, un ciclo es realizado por cinco recorridos del medio de
calor entre el primer intercambiador de calor 20 y el segundo
intercambiador de calor 11, donde la eficiencia de la utilización
del frío del gas natural licuado es aumentada. A través de una
línea L17, adicionalmente, el medio de calor es introducido, por
ejemplo a -130°C al segundo intercambiador de calor 11.
(2) En la presente invención, el oxígeno producto
y/o gas argón puede ser sometido a una compresión criogénica,
similarmente al caso antes mencionado. En este caso, el oxígeno
producto o gas argón será llevado al segundo intercambiador de
calor de manera que sea enfriado por el medio de calor y
comprimido, y posteriormente calentado, similarmente al gas
nitrógeno producto.
(3) Aunque un ejemplo que tiene una ruta de
reciclaje construida de manera tal que un ciclo es realizado por
una pluralidad de recorridos del medio de calor entre el primer
intercambiador de calor 20 y el segundo intercambiador de calor 11
ha sido dado en la realización antes mencionada, un aspecto a tener
en cuenta es por supuesto que una ruta de reciclaje puede ser
construida de manera tal que un ciclo es hecho de un recorrido del
medio de calor. Adicionalmente una ruta de reciclaje puede ser
también construida por medio del cambio de la frecuencia del
recorrido del medio de calor.
Claims (10)
1. Un método de separación de aire, en el cual el
aire de alimentación pre-purificado es llevado a
una unidad de rectificación criogénica (10) de manera que sea
sometido a una separación de aire, utilizando gas natural licuado
como una fuente de frío y un gas producto resultante de la unidad
de rectificación criogénica es suministrado al exterior, y un medio
el cual ha sido enfriado y licuado en un primer intercambiador de
calor (20) por medio de un gas natural licuado es llevado a un
segundo intercambiador de calor (11) de manera que sea evaporado y
el medio evaporado es entonces introducido dentro de dicho primer
intercambiador de calor nuevamente, el gas producto es comprimido y
luego destinado a ser un gas de alta presión para el suministro,
caracterizado en que antes de ser comprimido, dicho gas
producto es llevado a dicho segundo intercambiador de calor de
manera que sea enfriado por dicho medio de calor.
2. Un método, de acuerdo a la reivindicación 1,
en el cual al menos parte de dicho aire de alimentación es llevado
a dicho segundo intercambiador de calor (11) de manera que sea
enfriado por dicho medio de calor y luego comprimido y el aire de
alimentación enfriado y comprimido es llevado a la unidad de
rectificación criogénica (10).
3. Un método de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2
en el cual el medio circula en un circuito cerrado
(L15,L16,L17,
L18).
L18).
4. Un método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde solamente parte del gas natural
licuado es evaporado en el primer intercambiador de calor (20).
5. Un método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde el medio es nitrógeno o
argón.
6. Un método de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde la compresión del producto y/o
del aire tiene lugar a una temperatura por debajo de la
ambiental.
7. Un método de acuerdo a la reivindicación 6
donde la compresión del producto y/o del aire tiene lugar por
debajo de -100°C.
8. Una planta de separación de aire que comprende
intercambiadores de calor (11,20) para la utilización del gas
natural licuado como una fuente de frío y una unidad de
rectificación criogénica (10) para someter el aire de alimentación
pre-purificado llevado allí adentro para la
separación de aire, donde un gas producto obtenido en dicha unidad
de rectificación criogénica es suministrado al exterior, un ciclo
(L15,L16,L17,L18), a través del cual un medio que ha sido enfriado
y licuado en el primer intercambiador de calor (20) por medio de
dicho gas natural licuado es llevado al segundo intercambiador de
calor (11) de manera que sea evaporado y el medio de calor
evaporado es entonces introducido dentro de dicho primer
intercambiador de calor nuevamente, y medios (L4) para enviar dicho
gas producto a dicho intercambiador de calor y un compresor (12),
caracterizado en que comprende medios para enviar el gas
producto desde el segundo intercambiador de calor al compresor
(12).
9. Una planta, de acuerdo a la reivindicación 8,
que comprende medios (L2) para enviar aire de alimentación a dicho
segundo intercambiador de calor (11), al menos un compresor
adicional (6,30) y medios para enviar aire desde el segundo
intercambiador de calor a al menos un compresor adicional y medios
(L3) para enviar aire desde al menos un compresor adicional a la
unidad de rectificación.
10. Una planta de acuerdo a la reivindicación 8 ó
9 que comprende medios (7,13) para calentar gas comprimido
conectados al compresor de productos (12) y/o al compresor de aire
o los compresores (6,30).
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| US7228715B2 (en) * | 2003-12-23 | 2007-06-12 | L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Cryogenic air separation process and apparatus |
| US7272954B2 (en) * | 2004-07-14 | 2007-09-25 | L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Proceded Georges Claude | Low temperature air separation process for producing pressurized gaseous product |
| US7552599B2 (en) * | 2006-04-05 | 2009-06-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Air separation process utilizing refrigeration extracted from LNG for production of liquid oxygen |
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| KR100839771B1 (ko) * | 2007-05-31 | 2008-06-20 | 대우조선해양 주식회사 | 해상 구조물에 구비되는 질소 생산장치 및 상기 질소생산장치를 이용한 해상 구조물에서의 질소 생산방법 |
| US7644676B2 (en) | 2008-02-11 | 2010-01-12 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Storage tank containing liquefied natural gas with butane |
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| CN101571340B (zh) * | 2009-06-04 | 2011-02-23 | 中国海洋石油总公司 | 利用液化天然气冷能的空气分离方法 |
| CN104019629B (zh) * | 2014-05-14 | 2016-01-06 | 中国海洋石油总公司 | 一种可与接收站冷能供应相匹配的空气分离方法 |
| CN104110940A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-10-22 | 中国寰球工程公司 | 一种利用液化天然气冷能的高效空分装置 |
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| US10449485B2 (en) * | 2015-10-09 | 2019-10-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of producing nitrogen-depleted gas, method of producing nitrogen-enriched gas, method of nitrogen separation, and system of nitrogen separation |
| CN105756732B (zh) * | 2016-03-14 | 2017-07-18 | 东南大学 | 一种lng/液氧直燃混合工质动力循环发电装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US2729953A (en) * | 1946-10-09 | 1956-01-10 | Air Prod Inc | Air fractionating cycle and apparatus |
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| FR2300303A1 (fr) * | 1975-02-06 | 1976-09-03 | Air Liquide | Cycle fr |
| JPS5241224A (en) | 1975-09-26 | 1977-03-30 | Seiwa Kasei Kk | Prevention of food rancidity |
| US4345925A (en) * | 1980-11-26 | 1982-08-24 | Union Carbide Corporation | Process for the production of high pressure oxygen gas |
| US5220798A (en) * | 1990-09-18 | 1993-06-22 | Teisan Kabushiki Kaisha | Air separating method using external cold source |
| US5475980A (en) * | 1993-12-30 | 1995-12-19 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and installation for production of high pressure gaseous fluid |
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