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申请/专利权人：四川大学

摘要：一种绝热反应耦合透平联产化工产品与动力的封闭式循环，在化学工艺流程内使化学能与热冷动能量转换过程耦合，直接以反应介质为热动转换工质，通过透平膨胀机输出动力并进行反应体系急冷降温与相变分离。构成LNG发电化动联产封闭循环，电热转换效率达0.7并实现液态CO2捕集，透平最高温度不超过1100℃；构成氨氧化制硝酸化动联产封闭循环生产浓度65～70％的硝酸，同时输出动力30～40kWh吨酸，无尾气排放，提高氨利用率3～5％。本发明技术节能、环保并且缩短流程、放松高温选材限制、降低装备制造成本、提高运行可靠度和使用寿命，具有显著的经济效益和社会效益。

主权项：1.一种绝热反应耦合透平联产化工产品与动力的封闭循环方法，其特征是以LNG为燃料发电，化学产品是液态CO2，环境排放物除了纯净的氮气和水而外别无它物；实现化动联产封闭循环发电的方法是：LNG从压力不低于0.2MPa的低温储罐通过LNG泵加压至6~20MPa输出，先通过辅助氧冷却器和冷岛释放低温冷能、使其温度上升至0℃以上，再通过热岛接受工艺余热使其温度进一步上升至450~600℃，输送至燃烧器进行绝热氧化反应使化学能转化为反应介质的热能与压力能，氧化剂由体系中循环的水蒸汽和比理论燃烧氧气mol比大5%~10%的纯氧配成，纯氧由循环系统内耦合的空气分离装置制取的方法是：环境空气经增压、净化、脱水后温度10~30℃、压力不高于0.15MPa，进入冷岛放热降温至90~100K后再加压至不高于1.0MPa、返回冷岛再次放热降温至105~115K使其中的氧气液化、氮气保持气态从而实现液氧与氮气分离，液氧通过氧膨胀机膨胀至0.2~0.3MPa、95~105K进入储罐缓存，氮气则通过冷氮气膨胀机膨胀降压至0.11~0.15MPa、降温至78~85K返回冷岛释放低温冷能、复热升温至0℃以上输出；液氧缓存储罐设有辅助液化循环，罐内气相氧通过辅助氧压机增压至0.6~0.8MPa、温度上升至130~160K、顺序通过回收LNG液体冷能和液氧冷能，使辅助增压后氧气温度回降至105K以下并部分液化，通过两相膨胀机降压、降温再次液化回到液氧缓存储罐，该辅助液化循环为化动联产LNG发电封闭循环提供充足的冷能调节余地；液氧加压泵输送的液氧压力6~20MPa、确保为各燃烧器输送所需的氧化剂、使之保持氧过量且使最终燃烧产物中的残氧量与理论燃烧耗氧量之比为0.05~0.10；液氧加压泵输送的液氧通过辅助液化装置回收冷能后，其温度不高于130K，继续通过冷岛释放冷能、升温至10~30℃，再通过热岛回收余热进一步升温至450~600℃，然后分配至各燃烧器；加入水蒸汽作为各燃烧器的载热介质，其循环流量要确保燃烧器绝热氧化反应终温不超过1600℃，循环水蒸汽随燃气一道进入燃气透平膨胀机做功后，以0.18~0.22MPa背压、600~650℃余温排气进入热岛放热、冷却、冷凝成为30~45℃的气-水两相混合物，通过气-水分离，循环水用加压水泵升压至燃烧器进口所需压力、与氧化剂混合后一道进入热岛汽化升温至450~600℃，分配至各燃烧器；从加压水泵出口分流一股循环水、其流量与加入到氧化剂中的循环水流量之比为0.1~0.2、通过热岛汽化后作为燃气透平膨胀机组的冷却介质，汽化及过热后温度150~450℃，分配到并通过各冷却机构后随燃气透平排气一并进入热岛循环；燃烧器中氧化反应生成的水蒸汽，通过透平做功和热岛放热后，成为冷凝水从气-水分离器后排出循环系统；燃烧器中氧化反应生成的CO2，通过透平做功和热岛放热冷却、气-水分离后，由CO2气体压缩机加压至0.8~1.2MPa，脱水、净化后温度不高于40℃，通过冷岛放热液化、进入LCO2产品储罐。

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