專利名稱：一種高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
天然氣作為化學(xué)能源之一，因其巨大的儲(chǔ)藏量和低污染性，被漸漸提升為 及煤、石油之后的主要能源支柱，具有廣闊的應(yīng)用前景。天然氣的貿(mào)易形式主
要通過(guò)管道輸送和液化天然氣(LNG)運(yùn)輸，LNG在進(jìn)入天然氣用戶管網(wǎng)前，需 要A^液化狀態(tài)氣化至常溫，其氣化過(guò)程將產(chǎn)生巨大的冷量?？諝夥蛛x裝置通過(guò) 充分利用LNG的氣化冷能，可以大大降低電耗、增加液體的生產(chǎn)量，提高產(chǎn)品 在市場(chǎng)銷(xiāo)售中的竟?fàn)幜Α＠肔NG冷能的空分系統(tǒng)一般比常規(guī)的系統(tǒng)要節(jié)電 50。/。以上，例如一套日產(chǎn)液氧320T，液氮290T，液氬10T的液體空分，以85bara， -15rC的LNG為冷源，包含氧氮?dú)宓姆蛛x功，平均電耗耗僅O. 25KW/kg液體。 相同裝置的常規(guī)液體空分平均單耗0. 65KW/kg以上。LNG冷能空分裝置經(jīng)濟(jì)效 益十分明顯。但由于空分系統(tǒng)是氧氣富集區(qū)，天然氣作為碳?xì)浠衔?，大氣烴 含量偏高，是極為敏感的有害物質(zhì)，因此，對(duì)LNG冷能的利用通常采用中間介 質(zhì)置換冷能，避免LNG與空分系統(tǒng)的直接接觸?？v觀國(guó)內(nèi)外LNG冷能空分聯(lián)合 裝置，普遍存在其流程組織過(guò)于復(fù)雜，且能耗較高，實(shí)施不易，操作控制不方 便或安全可靠性欠佳現(xiàn)象。比如采用多臺(tái)壓縮機(jī)、多臺(tái)膨脹機(jī)、分離罐等，換 熱器通道多，尤其是LNG為高壓，其換熱器通道多，造成成本急劇增加。此外 流程組織復(fù)雜，閥門(mén)、測(cè)量點(diǎn)等電氣元件較多的區(qū)域需防爆，為裝置的安全性 帶來(lái)隱患。
如中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)CN101033910公開(kāi)了一種集成空氣分離與液化天然氣冷量回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)乂人分餾上塔頂部引出的氮?dú)饨?jīng)過(guò)液氮液空過(guò)冷器、主 換熱器的復(fù)熱后，經(jīng)壓縮增壓后進(jìn)入液化天然氣換熱器進(jìn)行預(yù)冷換熱。冷卻后 的氮?dú)饨?jīng)汽液分離器分離后，部分液氮節(jié)流后在液氧換熱器、主換熱器中復(fù)熱 完成氮?dú)庋h(huán)。這套系統(tǒng)中的循環(huán)氮?dú)庠谝夯烊粴鈸Q熱器進(jìn)行預(yù)冷換熱時(shí)， 如果一旦高壓的液化天然氣泄漏，隨著管道進(jìn)入液氧換熱器、主換熱器，將對(duì) 這些主冷設(shè)備的安全產(chǎn)生威脅，并造成對(duì)液氧產(chǎn)品，液氮產(chǎn)品的污染。此外，
該套系統(tǒng)釆用從上塔頂部引出的低壓氮?dú)獾蛪旱?~ 10KPaG )循環(huán)完成氮?dú)庋?環(huán)，為了達(dá)到中壓透平壓縮機(jī)的工作壓力2. 5MPa-5. 0 MPa，即使是按照2. 5MPa， 其壓縮比也至少需要l. 1: 25,壓縮級(jí)數(shù)多，至少需要三段，此外整個(gè)過(guò)程中， 物流數(shù)量多，能耗偏高，投資高，為了提高主冷的安全性需另外排放液氧，同 時(shí)需配置氣液分離器等，十分復(fù)雜。
中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)CN101392981,公開(kāi)了 一種利用液化天然氣冷量獲得 液氮的方法和裝置，同上所述，其液氮產(chǎn)品易受高壓天然氣換熱器泄漏污染的 威脅；此外裝置中采用了兩級(jí)增壓透平膨脹機(jī)，依賴膨脹機(jī)轉(zhuǎn)移冷量，而增壓 透平膨脹機(jī)轉(zhuǎn)換效率受到限制，能耗因中間環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換反而高，裝置復(fù)雜因動(dòng)設(shè) 備多而復(fù)雜，投資高，可靠性差，同時(shí)需配置氣液分離器等，十分復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種安全可靠、流程簡(jiǎn)潔、操作控制方便， 成本低廉、適用范圍廣、高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)。
為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明包括空分系統(tǒng)和液化天然氣冷量回收系統(tǒng) 以及循環(huán)氮系統(tǒng)；所述空分系統(tǒng)至少包括分餾塔，主換熱器；其特征在于還 包括氮-氮換熱器；所述液化天然氣冷量回收系統(tǒng)至少包括LNG-氮換熱器、循 環(huán)壓縮機(jī)；所述氮-氮換熱器包括循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ篮偷獨(dú)夥艧嵬ǖ?；所述LNG-氮換熱器包括天然氣回?zé)嵬ǖ馈⒀h(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ?、循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬?道、循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ?，循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ酪来闻c循環(huán)壓縮機(jī)的低壓
段、循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ馈⒀h(huán)壓縮機(jī)高壓段、循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ肋B通； 所述主換熱器包括循環(huán)氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ溃凰龅?氮換熱器的循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ馈?主換熱器的循環(huán)氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、LNG-氮換熱器的循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ?、循環(huán) 中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ馈⒀h(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ?，以及在上述循環(huán)通道和壓縮機(jī)管 道內(nèi)的循環(huán)氮構(gòu)成循環(huán)氮系統(tǒng)；液化天然氣經(jīng)LNG-氮換熱器的天然氣回?zé)嵬ǖ?復(fù)熱至常溫輸出；從分餾下塔頂部引出的氮?dú)膺M(jìn)入氮-氮換熱器的氮?dú)夥艧嵬?道冷凝成液氮。
以上利用LNG冷能的空分系統(tǒng)，以壓力氮?dú)庾鳛榉忾]循環(huán)介質(zhì)，設(shè)有LNG-氮換熱器和氮-氮換熱器兩組換熱器，液化天然氣在LNG-氮換熱器中將冷量傳 遞給循環(huán)氮；循環(huán)氮在氮-氮換熱器中將冷量傳遞給空分精餾塔的壓力氮，空 分不與循環(huán)介質(zhì)直接接觸，避免天然氣進(jìn)入空分裝置而帶來(lái)的危險(xiǎn)。進(jìn)入循環(huán) 壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ赖膲毫Φ獕毫?~ 370 KPaG),無(wú)需低壓氮到壓力氮的壓縮過(guò) 程，采用兩個(gè)壓力等級(jí)液氮液氮過(guò)冷。不設(shè)置低壓氮過(guò)冷，簡(jiǎn)化LNG-氮換熱器。 壓縮機(jī)僅兩段壓縮，壓縮比小(約10-12)，壓縮級(jí)數(shù)少，物流數(shù)量少，能耗低， 受外界干擾影響小，操作簡(jiǎn)單；通過(guò)低溫循環(huán)壓縮機(jī)兩段壓縮，利用LNG冷能 冷卻，降低壓縮功耗，獲得超臨界壓力氮，在LNG-氮換熱器中吸收LNG的冷量。 在LNG-氮換熱器對(duì)高壓氮進(jìn)行液化過(guò)冷，但不深度過(guò)冷，采用較高溫度的循環(huán) 系統(tǒng)的液氮在氮-氮換熱器中復(fù)熱。
更進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述分餾塔為雙塔；下塔的頂部設(shè)置有冷凝器；上述 系統(tǒng)還包括過(guò)冷器，所述過(guò)冷器包括液氮放熱通道、液空》丈熱通道、液氧》文熱 通道、低壓氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ?；所述主換熱器還包括氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ馈⒖諝狻肺臒嵬ǖ溃?br> 潔凈的壓縮空氣經(jīng)主換熱器的空氣放熱通道被冷卻后進(jìn)入分餾塔下塔；從 分餾下塔頂部引出的氮?dú)饨?jīng)所述氮-氮換熱器的氮?dú)夥艧嵬ǖ览淠梢旱?；?分餾下塔頂部引出的一部分氮?dú)饨?jīng)冷凝器冷凝得到的液氮，與進(jìn)入上述氮-氮 換熱器的壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ览淠囊旱獏R合后，其一部分液氮作為分餾下塔的 回流液下流，另一部分液氮進(jìn)入過(guò)冷器，過(guò)冷的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮輸出， 一部分進(jìn)入上塔。分餾下塔底部引出的液空進(jìn)入過(guò)冷器液空放熱通道過(guò)冷，節(jié) 流后進(jìn)入上塔精餾；精餾得到的氮?dú)?、污氮及液氧分別經(jīng)過(guò)冷器氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ馈?污氮回?zé)嵬ǖ?、主換熱器的氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ馈⑽鄣責(zé)嵬ǖ缽?fù)熱；精餾得到的液 氧經(jīng)過(guò)冷器液氧放熱通道過(guò)冷，得到的過(guò)冷產(chǎn)品液氧輸出。
產(chǎn)品液氮來(lái)自空分系統(tǒng)而非LNG-氮換熱器，這樣可降低LNG-氮換熱器冷 箱投資及保證液氮產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)可降低能耗。所有的液體產(chǎn)品均來(lái)自空分系 統(tǒng)，產(chǎn)品與循環(huán)氮隔離。提高了設(shè)備的安全性。
更進(jìn)一步的改進(jìn)是，從分餾上塔下部引出的氬餾分，去制氬裝置。
更進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述分鎦塔為單塔；系統(tǒng)還包括一過(guò)冷器，所述過(guò)冷器 包括液氮放熱通道、氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?；低壓氮回?zé)嵬ǖ溃凰鲋鲹Q熱器還包括氮 氣回?zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ?、低壓氮回?zé)嵬ǖ?、液空》文熱通道、空氣放熱通道?潔凈的壓縮空氣經(jīng)主換熱器的空氣放熱通道被冷卻后進(jìn)入分餾塔下部；從分餾 i荅頂部引出的氮?dú)饨?jīng)所述經(jīng)氮-氮換熱器的氮?dú)夥艧嵬ǖ览淠梢旱?；所述分餾 塔的頂部設(shè)置有冷凝器，從分餾塔頂部引出的一部分氮?dú)饨?jīng)冷凝器冷凝得到的 液氮，與進(jìn)入上述氮-氮換熱器的壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ览淠囊旱獏R合后，其一部 分液氮作為分餾塔的回流液下流，另一部分液氮進(jìn)入過(guò)冷器的液氮放熱通道， 過(guò)冷的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮輸出， 一部分節(jié)流經(jīng)過(guò)冷器、主換熱器復(fù)熱后，得到氮?dú)狻姆逐s塔下部產(chǎn)生的液空經(jīng)主換熱器液空放熱通道過(guò)冷，液空節(jié)流 后進(jìn)入分餾塔冷凝器作為冷源蒸發(fā)，再經(jīng)主換熱器復(fù)熱，獲得復(fù)熱污氮。
更進(jìn)一步的改進(jìn)是，LNG-氮換熱器的循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮敵龆朔殖?三路，分別連接氮-氮換熱器的循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ赖妮斎攵?、LNG-氮換熱器內(nèi) 的循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ馈⒀h(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ?。為彌補(bǔ)LNG高品位冷量的 不足，高壓液氮經(jīng)兩路不同壓力節(jié)流。循環(huán)壓力氮?dú)膺M(jìn)入LNG-氮換熱器冷卻， 匯合過(guò)冷高壓液氮而復(fù)熱的壓力氮進(jìn)入低溫循環(huán)壓縮機(jī)壓縮，壓縮到一定壓力 進(jìn)入LNG-氮換熱器冷卻，并匯合液化過(guò)冷高壓液氮而復(fù)熱的中壓氮進(jìn)入低溫循 環(huán)壓縮機(jī)繼續(xù)壓縮，再次進(jìn)入LNG-氮換熱器冷卻液化并過(guò)冷，分成三股，其中 一股節(jié)流到中壓氮壓力返回?fù)Q熱器， 一股節(jié)流到壓力氮壓力返回?fù)Q熱器，其余 液氮節(jié)流進(jìn)入空分冷箱系統(tǒng)氮-氮換熱器，液氮被汽化，進(jìn)入主換熱器復(fù)熱作 為循環(huán)氮?dú)狻?br> 更進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述液化天然氣冷量回收系統(tǒng)還包括液體膨脹機(jī)和節(jié) 流旁通閥，LNG-氮換熱器的循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮敵龆朔殖蓛陕罚?一路節(jié) 流后連接LNG -氮換熱器內(nèi)的循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ溃?一路連接液體膨脹機(jī)和 旁通節(jié)流閥的輸入端，膨脹機(jī)和旁通節(jié)流閥的輸出端分成兩路，分別連接氮-氮換熱器的循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ赖妮斎攵恕NG-氮換熱器內(nèi)的循環(huán)壓力氮?dú)鈄L熱 通道。從循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ垒敵龅母邏旱獨(dú)夥至鳛閮晒?，其中一股?jié)流到 中壓氮壓力返回?fù)Q熱器，其余經(jīng)液體膨脹機(jī)膨脹， 一部分壓力氮返回?fù)Q熱器， 其余液氮進(jìn)入空分冷箱系統(tǒng)氮-氮換熱器，液氮被汽化，進(jìn)入主換熱器復(fù)熱作 為循環(huán)氮?dú)?。采用液體膨脹機(jī)回收能量，可以更好的彌補(bǔ)LNG高品位冷量的不 足，并可通過(guò)節(jié)流閥旁通作為膨脹機(jī)停用的備用手段。
更進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ劳ㄟ^(guò)壓縮機(jī)管道輸出的高 壓氮?dú)鈮毫槌R界壓力，壓力值為50-60bar。常用壓力值為36-60bar。
更進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮斎攵伺c循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮斎攵酥g設(shè)有可開(kāi)關(guān)的連接管路。當(dāng)液化天然氣冷量不足時(shí)，可 以打開(kāi)連接管路，循環(huán)氮不再進(jìn)入兩級(jí)壓縮機(jī)壓縮放熱。所述分餾下塔頂部或 分餾塔頂部的氮?dú)獬隹谠O(shè)置有與氮-氮換熱器的循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ垒敵龆撕椭?換熱器的循環(huán)氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ垒斎攵诉B接的可開(kāi)關(guān)的管道?？梢栽谠O(shè)備運(yùn)行初期 或循環(huán)系統(tǒng)的氮量不足時(shí)，打開(kāi)連接管路，從空分裝置中為氮循環(huán)系統(tǒng)提供循 環(huán)氮。
更進(jìn)一步的改進(jìn)是，還包括低溫冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)；包括冷庫(kù)冷媒換熱器； 包括循環(huán)冷卻劑換熱器，以及其連接的LNG-氮換熱器的天然氣回?zé)嵬ǖ赖牡蜏?液化天熱氣輸出管道，以及其連接的液化天然氣輸入管道，以及其連接的空分 裝置的空氣壓縮機(jī)，以及其連接的冷庫(kù)冷媒換熱器；包括冷庫(kù)冷媒換熱器和空 分裝置的空氣壓縮機(jī)的連接通道；連接通道內(nèi)釆用封閉循環(huán)的低溫冷卻劑冷 卻。所述主換熱器的氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ垒敵龆伺c冷庫(kù)冷媒換熱器的 冷源輸入端連接。循環(huán)冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，利用LNG 的低品位冷能冷卻冷卻劑，冷卻劑冷卻其他壓縮機(jī)各級(jí)冷卻器。低溫冷卻劑循 環(huán)系統(tǒng)適合于LNG冷能充足的情況?？諌簷C(jī)及各類油冷卻器均采用低溫冷卻劑 冷卻，冷卻劑處于封閉循環(huán)，因此補(bǔ)充損耗少，節(jié)約了大量水。冷庫(kù)冷媒冷源 系統(tǒng)利用空分產(chǎn)生的氮和污氮進(jìn)行調(diào)和滿足冷庫(kù)含氧要求。利用低溫循環(huán)冷卻
資，且更安全。
采用上述裝置，其具有以下優(yōu)勢(shì)
安全由于氮循環(huán)系統(tǒng)完全封閉，不參與精餾，盛裝液氧液氮產(chǎn)品的大型 貯槽不會(huì)遭受污染，液體貯存安全。分餾塔冷凝器由于大量排放產(chǎn)品液氧，烴 類難以在冷凝器富集，因而更安全。由于LNG-氮換熱器冷箱，流程組織簡(jiǎn)單， 防爆測(cè)量和控制元件銳減，系統(tǒng)更安全。
簡(jiǎn)潔本發(fā)明液體產(chǎn)品均來(lái)自空分系統(tǒng)，空分系統(tǒng)流程組織自然、簡(jiǎn)潔；
LNG高壓液化器無(wú)低壓過(guò)冷，物流通道少，控制簡(jiǎn)單。低廉由于流程組織合理簡(jiǎn)潔，控制部件少，投資降低，尤其LNG高壓液
化器成本降低，調(diào)節(jié)閥、測(cè)點(diǎn)、管道等投資大大降低。
可靠流程簡(jiǎn)潔，部件越少越可靠，風(fēng)險(xiǎn)小，易于操作，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。 產(chǎn)品質(zhì)量好由于產(chǎn)品來(lái)自空分，完全不必?fù)?dān)心高壓LNG泄露，即使泄露
也不影響產(chǎn)品純度，兩者是隔離的。由于主冷液氧大量作為產(chǎn)品排放，液氧產(chǎn)
品含烴較少。
節(jié)能本發(fā)明換熱器溫差合理，不可逆損失小，可通過(guò)閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，避 免重復(fù)換熱帶來(lái)的不可逆損失，設(shè)計(jì)緊湊，減少了設(shè)備、管路、閥門(mén)等系統(tǒng)冷 損，因而能耗低。
適用范圍廣LNG冷能品質(zhì)不同，冷量回收程度不同，則壓縮機(jī)進(jìn)口溫度 和流量不同。


本發(fā)明將通過(guò)實(shí)施例并參照附圖的方式說(shuō)明，其中
圖1本發(fā)明實(shí)施例1生產(chǎn)液氧液氮液氬的典型裝置。
圖2本發(fā)明實(shí)施例2生產(chǎn)液氧液氮的典型裝置。
圖3本發(fā)明實(shí)施例3生產(chǎn)液氮的典型裝置。
圖4本發(fā)明實(shí)施例4生產(chǎn)液氧液氮液氬的裝置。
圖5本發(fā)明實(shí)施例5生產(chǎn)液氧液氮的裝置。
圖6本發(fā)明實(shí)施例6生產(chǎn)液氮的裝置。
AF1001:空氣過(guò)濾器，TC1001:空壓機(jī)，MS1201/2:吸附器
EH1201:加熱器，El:主換熱器，E2:過(guò)冷器，Cl:下》荅，Kl:主冷，C2:上;荅
E3:氮-氮換熱器，K701:粗氬冷凝器，C701:粗氬一》荅
C702:粗氬二塔，K702:精氬冷凝器，K703:純氬蒸發(fā)器C703:純氬i荅，ArP701:工藝氬泵 E-LNG-N2: LNG-氮換熱器，NC601:低溫循環(huán)壓縮機(jī) E801:循環(huán)冷卻劑^:熱器，501:冷卻劑循環(huán)泵 E501:冷庫(kù)冷媒換熱器，ET601:液體膨脹機(jī) Vl:補(bǔ)氣閥，V2j文空閥，V3:啟動(dòng)閥，V4:節(jié)流旁通閥 CB-ASU:空分冷箱，CB-LNG-N2:天然氣氮換熱冷箱
具體實(shí)施例方式
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互 相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除 非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非 特別敘述，每個(gè)特征只是一 系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
實(shí)施例1
如圖1所示為本發(fā)明生產(chǎn)液氧液氮液氬的典型裝置。
1空分系統(tǒng)
1. 1壓縮冷卻及純化
外界空氣100經(jīng)空氣過(guò)濾器AF1001過(guò)濾，進(jìn)入空氣壓縮才幾TC1G01壓縮冷 卻，冷卻劑采用低溫循環(huán)冷卻劑冷卻。
工藝空氣102進(jìn)入用來(lái)吸附除去水份、二氧化碳、部分碳?xì)浠衔锏奈?器MS1201/2, —臺(tái)吸附，另一臺(tái)則由來(lái)自冷箱中的G麗污氮?dú)?33通過(guò)加熱器 EH12G1加熱后進(jìn)行再生。
1.2空氣精餾
出空氣純化系統(tǒng)的潔凈工藝空氣103( 460 KPaG)進(jìn)入空分冷箱CB-ASU內(nèi)的主換熱器El,被返流出來(lái)的氣體冷卻，接近露點(diǎn)的空氣104進(jìn)入精餾下塔 Cl的底部，進(jìn)行第一次分餾。在精餾下塔中，上升氣體與下流液體充分接觸， 傳熱傳質(zhì)后，上升氣體中氮的濃度逐漸增加。下塔頂部獲得純壓力氣氮(~460 KPaG),部分壓力氣氮111進(jìn)入氮-氮換熱器E3冷凝成液氮112,從天然氣氮換 熱冷箱CB-LNG-LN來(lái)的液氮610進(jìn)入氮-氮換熱器纟皮汽化成氣氮611 (~ 400 KPaG)，進(jìn)入主換熱器E1復(fù)熱作為循環(huán)氮?dú)?01(~ 390 KPaG);部分氣氮115 進(jìn)入下塔頂部的主冷凝蒸發(fā)器K1被冷凝成液氮113,在氣氮冷凝的同時(shí)，主冷 凝蒸發(fā)器中的液氧得到汽化，作為上塔C2的上升氣體。 一部份液氮114作為 下塔的回流液下流，另一部分液氮116經(jīng)過(guò)冷器E2過(guò)冷后，部分作為產(chǎn)品液 氮118抽出外，其余液氮119節(jié)流后送入分餾上塔。
在下塔中產(chǎn)生的液空105也經(jīng)過(guò)冷器E2過(guò)冷，液空106節(jié)流后進(jìn)入上塔參 與精餾，在上塔內(nèi)，經(jīng)過(guò)再次精餾，得到氮?dú)?20、污氮130及液氧201,分 別經(jīng)過(guò)冷器E2換熱，液氧經(jīng)過(guò)冷作為產(chǎn)品202;氮?dú)?21,污氮131再經(jīng)主換
熱器復(fù)熱，獲得^f氐壓氮?dú)猱a(chǎn)品122,污氮132。
分餾下塔頂部的氮?dú)獬隹谠O(shè)置有氣氮611的輸出端和主換熱器的循環(huán)氮?dú)?回?zé)嵬ǖ赖妮斎攵诉B接的可開(kāi)關(guān)的管道。在設(shè)備運(yùn)行初期或循環(huán)系統(tǒng)的氮量不 足時(shí)，打開(kāi)補(bǔ)氣閥V1連接管路，從空分裝置中為氮循環(huán)系統(tǒng)提供循環(huán)氮613。 也可以不需要該連接管路，而采用外部供氮裝置，該裝置通過(guò)連接管道、啟動(dòng) 閥V3連通天然氣氮換熱冷箱CB-LNG-LN與氮-氮換熱器之間的液氮輸出通道， 為氮循環(huán)系統(tǒng)提供循環(huán)氮612。低壓氮?dú)猱a(chǎn)品122通過(guò)管道、放空閥V2連接主 換熱器復(fù)熱輸出的循環(huán)氮?dú)?01至天然氣氮換熱冷箱的循環(huán)壓力氮?dú)鈄L熱通道 輸入管道。
1. 3氮-氮換熱
下塔頂部部分壓力氣氮111( 460 KPaG)進(jìn)入氮-氮換熱器冷凝成液氮112;液化冷箱來(lái)的液氮610被汽化成氣氮611(~ 400 KPaG)，進(jìn)入主換熱器復(fù)熱作 為循環(huán)氮?dú)?01。 1.4氬的制取
與常規(guī)空分類似。氬的制取采用全精餾制氬技術(shù)，為了制取氬，從分餾塔 上塔C2下部的適當(dāng)位置引出一股氬餾份氣送入粗氬一塔C701進(jìn)行粗餾，使氧 的含量降低，粗氬塔I的回流液體是由粗氬二塔C702底部引出經(jīng)液體泵ArP701 輸送來(lái)的液態(tài)粗氬。從精氬一塔C701頂部引出的氣體進(jìn)入粗氬二塔C702并在 其中進(jìn)行深度氬氧分離，經(jīng)過(guò)粗氬二塔C702的粗餾，在其頂部得到含氧量合 格的粗氬氣，粗氬二;荅C702的頂部裝有冷凝蒸發(fā)器K701，以過(guò)冷器后引出的 液空108經(jīng)節(jié)流后送入其中作為冷源，絕大部分的粗氬氣經(jīng)冷凝蒸發(fā)器K701 冷凝后作為粗氬i^的回流液。其余部分由粗氬二》荅C702頂部引出并送入精氬 塔C703，精氬塔的底部裝有一臺(tái)蒸發(fā)器K703,以下塔底部引出的壓力氮?dú)?23 作熱源使液氬蒸發(fā)，同時(shí)氮?dú)獗灰夯Ｔ诰珰逅捻敳垦b有冷凝器K702,以液 氮126作為冷源，使絕大部分上升氣體冷凝作為精氬塔的回流液，經(jīng)過(guò)精氬塔 的精餾，在精氬^荅底部得到精液氬，作為產(chǎn)品液氬701引出冷箱。
2 天然氣氮換熱冷箱CB-LNG-LN
來(lái)自用戶的高壓^f氐溫LNG 801 (4-9. 5MPa)作為冷源進(jìn)入LNG冷量回收冷 箱系統(tǒng)的LNG-氮換熱器E-LNG-N2，自身被復(fù)熱汽化，復(fù)熱至常溫天然氣803 進(jìn)入用戶管網(wǎng)，部分較低溫度的天然氣802從LNG-氮換熱器引出，進(jìn)入循環(huán)冷 卻劑換熱器E801與冷卻劑換熱，復(fù)熱至常溫天然氣804并入用戶管網(wǎng)。
循環(huán)壓力氮?dú)?01進(jìn)入LNG-氮換熱器冷卻到一定溫度，匯合過(guò)冷高壓液氮 而復(fù)熱的壓力氮，壓力氮602進(jìn)入低溫循環(huán)壓縮機(jī)NC601低壓段壓縮，壓縮到 一定壓力獲得中壓氮603進(jìn)入LNG-氮換熱器，并匯合液化過(guò)冷高壓液氮而復(fù)熱的中壓氮，中壓氮604進(jìn)入低溫循環(huán)壓縮機(jī)NC601高壓段繼續(xù)壓縮，高壓氮605 再次進(jìn)入LNG板式冷卻液化并過(guò)冷成液氮606，分成三股，其中一股液氮608 節(jié)流到中壓氮壓力返回?fù)Q熱器， 一股液氮608節(jié)流到壓力氮壓力返回?fù)Q熱器， 大部分液氮609節(jié)流進(jìn)入空分冷箱系統(tǒng)氮-氮換熱器。低溫循環(huán)壓縮機(jī)的各段 入口溫度與LNG的壓力溫度及LNG冷量回收程度相關(guān)，在冷量充足的情況下， 降低壓縮機(jī)入口溫度，壓縮功耗降低，但需注意壓縮機(jī)入口要高于液化溫度并 有足夠安全溫差，確保壓縮機(jī)進(jìn)氣不帶液，因此本發(fā)明適用的范圍很廣，存在 衍生系列，例如當(dāng)一段壓縮出口溫度與二段壓縮入口溫度一致時(shí)，則開(kāi)啟循環(huán) 中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮斎攵伺c循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮斎攵酥g的連接管 路(圖中未示出)，氮壓縮后不與天然氣換熱冷卻，但這屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。中壓壓力由壓縮機(jī)壓縮比決定，回收越徹底，能耗越高，兩段壓縮最終高 壓壓力須高于臨界壓力，氮的臨界壓力為33.94 bara,經(jīng)才莫擬計(jì)算末級(jí)壓力 36 bara以上均能順利通過(guò)，方案均可實(shí)施，壓力越高，越有利于吸收高溫端 冷量，但需兼顧壓縮機(jī)壓縮比，綜合考慮， 一般為50-60bar, —段壓縮出口中 壓氮壓力則根據(jù)壓縮機(jī)的情況及總壓縮比決定分段壓縮比獲得最佳壓力。
例如一套日產(chǎn)液氧3MT，液氮290T,液氬10T的液體空分，以8Sbara,-151 。C的LNG為冷源，LNG要復(fù)熱到〉rC，不含冷庫(kù)系統(tǒng)，其典型參數(shù)壓縮機(jī)入 口溫度~-12(TC，高壓氮壓力 60bara，中壓段壓力~ 17bara，LNG每天需求量 為-1170T，含氧氮?dú)宓姆蛛x功耗，平均電耗耗僅O. 25KW/kg液體。
例如一套日產(chǎn)液氧320T，液氮290T，液氬10T的液體空分，以85bara，-l51 。C的LNG為冷源，LNG要復(fù)熱到〉27。C,無(wú)冷庫(kù)系統(tǒng)，采用循環(huán)水冷卻系統(tǒng)冷卻 空壓機(jī)各類冷卻器，采用空分氮水塔回收空分》丈散的氮?dú)?、污氮，其典型參?shù) 壓縮機(jī)入口溫度 -8(TC，高壓氮壓力~ 60bara，中壓4爻壓力~ 17bara,LNG每天需求量為~ 673T，平均功耗則要增加很多。
上述例子也可變更壓縮機(jī)壓力，如壓縮機(jī)末級(jí)排壓為~ 42 bara，中段排壓-14 bara。因此本發(fā)明根據(jù)情況不同參數(shù)可靈活變更，不便于——例舉。
3低溫循環(huán)壓縮系統(tǒng)C601
循環(huán)壓力601氮?dú)膺M(jìn)入LNG-氮換熱器E-LNG冷卻到一定溫度，匯合過(guò)冷高 壓液氮而復(fù)熱的壓力氮，壓力氮602進(jìn)入低溫循環(huán)壓縮機(jī)C601壓縮，中壓氮 603進(jìn)入換熱器冷卻，并匯合液化過(guò)冷高壓液氮而復(fù)熱的中壓氮，中壓氮604 進(jìn)入低溫循環(huán)壓縮才幾C601繼續(xù)壓縮，高壓氮605再次進(jìn)入換熱器冷卻液化并 過(guò)冷，高壓液氮606分成三股，其中一股液氮608節(jié)流到中壓氮壓力返回?fù)Q熱 器， 一股液氮607節(jié)流到壓力氮壓力返回?fù)Q熱器，大部分液氮609節(jié)流進(jìn)入空 分冷箱系統(tǒng)氮-氮換熱器E 3 。
4低溫冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)
低溫冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)利用LNG低品位冷能，并非必需系統(tǒng)，若不考慮能耗， 可以采用傳統(tǒng)的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，低溫冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)適合于LNG冷能充足的 情況。
空壓機(jī)及各類油冷卻器均采用低溫冷卻劑冷卻，冷卻劑處于封閉循環(huán)，因 此補(bǔ)充損耗少，節(jié)約了大量水。壓縮機(jī)吸入溫度越低，能耗越低，冷能空分降 低能耗的重要措施是降低壓縮機(jī)入口溫度，但由于空氣含有水分，需保證在水 點(diǎn)以上。
冷卻劑504與低溫天然氣802或啟動(dòng)初期與LNG801在循環(huán)冷卻劑換熱器 E-801換熱，獲得較低溫度的冷卻劑501，經(jīng)冷卻劑循環(huán)泵P-501獲得的冷卻 劑502與冷庫(kù)氣體在冷庫(kù)冷媒換熱器E501進(jìn)行熱交換，冷卻劑503與空壓機(jī) TC1001,其他壓縮機(jī)及各類油冷卻器、空調(diào)系統(tǒng)等換熱，冷卻劑通過(guò)冷卻劑循環(huán)泵P-5Q1循環(huán)。 5冷庫(kù)冷源系纟克
冷庫(kù)冷源系統(tǒng)只是利用LNG低品位冷能，并非必需系統(tǒng)，冷庫(kù)冷源系統(tǒng)適 合于LNG冷能充足的情況。
利用空分產(chǎn)生的氮122和污氮132進(jìn)行調(diào)和滿足冷庫(kù)含氧要求。利用低溫 循環(huán)冷卻劑502作為冷源與冷庫(kù)氣體在冷庫(kù)冷J 某換熱器E501進(jìn)行熱交換，減 少高壓LNG換熱器投資，且更安全。
實(shí)施例2
如圖2所示，與實(shí)施例1比較，沒(méi)有制氬系統(tǒng)，其他同實(shí)施例1。獲得的空 分產(chǎn)品為液氧和液氮。 實(shí)施例3,
如圖3所示，與實(shí)施例l比較，分餾塔C1為單塔，空氣進(jìn)入分餾塔后，從 分餾;荅頂部獲得的部分壓力氣氮111進(jìn)入氮-氮換熱器E3冷凝成液氮112,天 然氣氮換熱冷箱CB-LNG-N2來(lái)的液氮610 ;波汽化成氣氮611 ( ~ 180 KPaG),進(jìn) 入主換熱器El復(fù)熱作為循環(huán)氮?dú)?01 (- 170 KPaG);部分純氮115進(jìn)入分餾塔 頂部的主冷凝蒸發(fā)器Kl凈皮冷凝成液氮113。一部份液氮114作為下塔的回流液 下流，另一部分液氮116經(jīng)過(guò)冷器E2過(guò)冷后，部分作為產(chǎn)品液氮118抽出， 其余液氮119節(jié)流后經(jīng)過(guò)冷器E2、主換熱器E1復(fù)熱后，得到氮?dú)?"。
在下塔中產(chǎn)生的液空105經(jīng)主換熱器E1過(guò)冷，液空106節(jié)流后進(jìn)入分餾塔 上部參與精餾，在分餾^t荅內(nèi)，經(jīng)過(guò)再次精餾，得到污氮130，再經(jīng)主換熱器復(fù) 熱，獲得污氮132。分餾塔內(nèi)獲得的富氧液空201引出節(jié)流后安全排放。
分鎦塔頂部的氮?dú)獬隹谠O(shè)置有氮-氮換熱器的氣氮611的輸出端和主換熱器 的循環(huán)氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ赖妮斎攵诉B接的可開(kāi)關(guān)的管道。其他同實(shí)施例1。
實(shí)施例4
與實(shí)施例1比較，液化天然氣冷量回收系統(tǒng)還包括液體膨脹機(jī)ET601和節(jié) 流旁通閥V4。循環(huán)壓力氮?dú)?01進(jìn)入LNG-氮換熱器冷卻到一定溫度，匯合過(guò) 冷高壓液氮而復(fù)熱的壓力氮，壓力氮602進(jìn)入j氐溫循環(huán)壓縮才幾NC601 j氐壓萃殳壓 縮，壓縮到一定壓力獲得中壓氮603進(jìn)入LNG-氮換熱器，并匯合液化過(guò)冷高壓 液氮而復(fù)熱的中壓氮，中壓氮604進(jìn)入^f氐溫循環(huán)壓縮才幾NC601高壓_^殳繼續(xù)壓縮， 高壓氮605再次進(jìn)入換熱器冷卻液化并過(guò)冷成液氮，高壓液氮606分成兩股， 其中一股液氮607節(jié)流到中壓氮壓力返回?fù)Q熱器，另一股高壓液氮經(jīng)液體膨脹 機(jī)ET601膨脹后(液體膨脹機(jī)停用時(shí)通過(guò)V4節(jié)流旁通)， 一股壓力氮608返回 換熱器，大部分液氮609進(jìn)入空分冷箱系統(tǒng)氮-氮換熱器E3。
實(shí)施例5
其與實(shí)施例2不同的是，液化天然氣冷量回收系統(tǒng)還包括液體膨脹機(jī)和節(jié) 流旁通閥。所增加的液體膨脹機(jī)和節(jié)流旁通閥連接關(guān)系和工藝同實(shí)施例4的液 體膨B4fL和節(jié)流旁通閥的描述。
實(shí)施例6
其與實(shí)施例3不同的是，液化天然氣冷量回收系統(tǒng)還包括液體膨脹機(jī)和節(jié) 流旁通閥。所增加的液體膨脹機(jī)和節(jié)流旁通閥連接關(guān)系和工藝同實(shí)施例4的液 體膨脹機(jī)和節(jié)流旁通閥的描述。
LNG冷能的空分系統(tǒng)能耗高低與LNG壓力、溫度相關(guān)，LNG壓力、溫度越 高，高品位冷量(低溫端冷量)越少。 一般LNG汽化供氣壓力很高，高品位冷 量不足，低品位冷量(高溫端冷量)過(guò)剩。為了充分利用LNG低品位冷量，通 常的方法液化裝置是通過(guò)膨脹獲得低溫冷量，膨脹能量由壓縮機(jī)獲得，同時(shí)將氮壓縮到高于超臨界壓力吸收冷量，增壓膨脹方式涉及動(dòng)設(shè)備，操作復(fù)雜投資 高，因存在增壓膨脹機(jī)的增壓端膨脹端效率有限，多次轉(zhuǎn)換導(dǎo)致能耗增加。本 發(fā)明通過(guò)壓縮獲得超臨界高壓氮，通過(guò)高壓液氮節(jié)流和壓力液氮返回補(bǔ)充冷 量，并可利用液體膨脹機(jī)回收能量。氮的壓力越高，吸收效果越好，但要受設(shè) 備制約。通過(guò)利用液化天然氣的冷量，壓縮和超臨界氮吸收足夠冷量，可大大 降低液體產(chǎn)品的電力消耗，起到節(jié)能環(huán)保和高效運(yùn)營(yíng)的作用，達(dá)到變廢為寶、 提高能源綜合利用率的目的。獲得液體氧氮?dú)?，運(yùn)輸方便，銷(xiāo)售市場(chǎng)很大。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了循環(huán)氮?dú)馀c空分精餾介質(zhì)完全隔離，兩段氮壓縮循環(huán)兩級(jí)補(bǔ) 充冷量實(shí)現(xiàn)高壓液氮液化過(guò)冷，液體膨脹機(jī)回收能量，換熱器通道數(shù)目極少、 流程組織簡(jiǎn)潔，安全可靠，操作控制方便，成本低廉、適用范圍廣。
本發(fā)明不局限于前述的具體實(shí)施方式
?？蓴U(kuò)展到任何在說(shuō)明書(shū)中披露的新 特征或新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1、一種高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，包括空分系統(tǒng)和液化天然氣冷量回收系統(tǒng)以及循環(huán)氮系統(tǒng)；所述空分系統(tǒng)至少包括分餾塔，主換熱器；其特征在于還包括氮-氮換熱器；所述液化天然氣冷量回收系統(tǒng)至少包括LNG-氮換熱器、循環(huán)壓縮機(jī)；所述氮-氮換熱器包括循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ篮偷獨(dú)夥艧嵬ǖ?；所述LNG-氮換熱器包括天然氣回?zé)嵬ǖ?、循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ?、循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ?、循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ?；循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ酪来闻c循環(huán)壓縮機(jī)的低壓段、循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ馈⒀h(huán)壓縮機(jī)高壓段、循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ肋B通；所述主換熱器包括循環(huán)氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?；所述?氮換熱器的循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ馈⒅鲹Q熱器的循環(huán)氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、LNG-氮換熱器的循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ馈⒀h(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ?、循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ?，以及在上述循環(huán)通道和壓縮機(jī)管道內(nèi)的循環(huán)氮構(gòu)成循環(huán)氮系統(tǒng)；液化天然氣經(jīng)LNG-氮換熱器的天然氣回?zé)嵬ǖ缽?fù)熱至常溫輸出。
2、 如權(quán)利要求l所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征在于所 述分餾塔為雙塔；還包括過(guò)冷器，所述過(guò)冷器包括液氮放熱通道、液空》t熱通道、液氧;j文熱通 道、〗氐壓氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ?；所述主換熱器還包括氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ馈⑽鄣責(zé)嵬ǖ馈⒖諝狻非窡嵬ǖ溃?潔凈的壓縮空氣經(jīng)主換熱器的空氣放熱通道被冷卻后進(jìn)入分餾塔下塔；從 分餾下塔頂部引出的氮?dú)饨?jīng)所述氮-氮換熱器的氮?dú)夥艧嵬ǖ览淠梢旱?；下?的頂部設(shè)置有冷凝器，從分餾下塔頂部引出的一部分氮?dú)饨?jīng)冷凝器冷凝得到的液氮，與進(jìn)入上述氮-氮換熱器的氮?dú)夥艧嵬ǖ览淠囊旱獏R合后，其一部分液 氮作為分餾下塔的回流液下流，另一部分液氮進(jìn)入過(guò)冷器，過(guò)冷的液氮一部分 作為產(chǎn)品液氮輸出， 一部分進(jìn)入上塔。分餾下塔底部引出的液空進(jìn)入過(guò)冷器液空放熱通道過(guò)冷，節(jié)流后進(jìn)入上塔精餾；精餾得到的氮?dú)?、污氮及液氧分別經(jīng)過(guò)冷器氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ馈⑽鄣責(zé)嵬?道、主換熱器的氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ缽?fù)熱；精餾得到的液氧經(jīng)過(guò)冷器 液氧;^文熱通道過(guò)冷，得到的過(guò)冷產(chǎn)品液氧輸出。
3、 如權(quán)利要求2所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征在于所 述分餾上塔的下部引出的氬餾分，去制氬裝置。
4、 如權(quán)利要求l所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征在于所 述分餾塔為單塔；還包括一過(guò)冷器，所述過(guò)冷器包括液氮》文熱通道、氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、低壓氮?熱通道;所述主換熱器還包括氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ?、〗氐壓氮回?zé)嵬ǖ?、?空i文熱通道、空氣》文熱通道；潔凈的壓縮空氣經(jīng)主換熱器的空氣放熱通道被冷卻后進(jìn)入分餾塔下部；從分餾塔頂部引出的氮?dú)饨?jīng)所述氮-氮換熱器的氮?dú)夥艧嵬ǖ览淠梢旱?；所述?餾塔的頂部設(shè)置有冷凝器，從分餾塔頂部引出的一部分氮?dú)饨?jīng)冷凝器冷凝得到 的液氮，與進(jìn)入上述氮-氮換熱器的壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ览淠囊旱獏R合后，其一 部分液氮作為分餾i荅的回流液下流，另一部分液氮進(jìn)入過(guò)冷器的液氮放熱通道， 過(guò)冷的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮輸出， 一部分節(jié)流經(jīng)過(guò)冷器、主換熱器復(fù)熱后， 得到氮?dú)?。從分餾塔下部產(chǎn)生的液空經(jīng)主換熱器液空放熱通道過(guò)冷，液空節(jié)流后進(jìn)入分餾塔冷凝器作為冷源蒸發(fā)，再經(jīng)主換熱器復(fù)熱，獲得復(fù)熱污氮。
5、 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征 在于LNG-氮換熱器的循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮敵龆朔殖扇罚?jié)流后分別 連接氮-氮換熱器的循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ赖妮斎攵?、LNG-氮換熱器內(nèi)的循環(huán)壓力氮 氣放熱通道、LNG-氮換熱器內(nèi)的循環(huán)中壓氮?dú)?^文熱通道。
6、 如權(quán)利要求5所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征在于所 述液化天然氣冷量回收系統(tǒng)還包括液體膨脹機(jī)和節(jié)流旁通閥，LNG-氮換熱器的 循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮敵龆朔殖蓛陕罚?一路節(jié)流后連接LNG -氮換熱器內(nèi)的 循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ溃?一路連接液體膨脹機(jī)和旁通節(jié)流閥的輸入端，膨脹機(jī) 和旁通節(jié)流閥的輸出端分成兩路，分別連接氮-氮換熱器的循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ赖?輸入端、LNG-氮換熱器內(nèi)的循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ馈?br> 7、 如權(quán)利要求5所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征在于所 述循環(huán)壓力氮?dú)夥艧嵬ǖ劳ㄟ^(guò)壓縮機(jī)管道輸出的高壓氮?dú)鈮毫槌R界壓力， 壓力值為36-60bar。
8、 如權(quán)利要求7所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征在于:所 述壓力值為50-60bar。
9、 如權(quán)利要求5所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征在于所 述循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮斎攵伺c循環(huán)高壓氮?dú)夥艧嵬ǖ赖妮斎攵酥g設(shè)有 可開(kāi)關(guān)的連接管路；所述分餾下塔頂部或分餾塔頂部的氮?dú)獬隹谠O(shè)置有與氮-氮的可開(kāi)關(guān)的管道。
10 、 如權(quán)利要求5所述的高效利用液化天然氣冷能的空分系統(tǒng)，其特征在于 還設(shè)置有低溫冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)；所述低溫冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)包括冷庫(kù)冷媒換熱器；包括循環(huán)冷卻劑換熱器，以及其連接的LNG-氮換熱器的天然氣回?zé)嵬ǖ赖牡蜏?液化天熱氣輸出管道，以及其連接的液化天然氣輸入管道，以及其連接的空分 裝置的空氣壓縮機(jī)，以及其連接的冷庫(kù)冷媒換熱器；包括冷庫(kù)冷媒換熱器和空 分裝置的空氣壓縮機(jī)的連接通道；連接通道和管道內(nèi)采用封閉循環(huán)的低溫冷卻 劑冷卻；所述主換熱器的氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ垒敵龆伺c冷庫(kù)冷媒換熱 器的冷源輸入端連才妄。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效利用LNG冷能的空分系統(tǒng)。包括LNG-氮換熱器和氮-氮換熱器兩組換熱器，以壓力氮?dú)庾鳛榉忾]循環(huán)介質(zhì)，液化天然氣在LNG-氮換熱器中將冷量傳遞給循環(huán)氮；循環(huán)氮在氮-氮換熱器中將冷量傳遞給空分精餾塔的壓力氮，空分不與循環(huán)介質(zhì)直接接觸，避免天然氣進(jìn)入空分裝置而帶來(lái)的危險(xiǎn)。循環(huán)氮利用LNG冷能冷卻，降低壓縮功耗，獲得超臨界壓力氮，為彌補(bǔ)LNG高品位冷量的不足，高壓液氮一路節(jié)流到中壓壓力，另一路可通過(guò)液體膨脹機(jī)膨脹回收能量后，部分進(jìn)入LNG-氮換熱器對(duì)高壓液氮進(jìn)行深度過(guò)冷，其余液氮進(jìn)入空分系統(tǒng)，換熱器通道數(shù)目極少、流程組織簡(jiǎn)潔，安全可靠，操作控制方便，成本低廉、適用范圍廣。
文檔編號(hào)F25J5/00GK101532768SQ200910059100
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者易希朗, 黃震宇 申請(qǐng)人:四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司