專利名稱：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：
本實(shí)用新型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 要從液化狀態(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)銷售中的竟?fàn)幜?。利用LNG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0. 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、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CN101033910公開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)從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)流后在液氡^: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)采用從上塔頂部引出的低壓氮?dú)獾蛪旱? 10KPaG)循環(huán)完成氮 氣循環(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CN101392981，公開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。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(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j氐廉、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，本實(shí)用新型包括空分系統(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?br> 7道、循環(huán)高壓氮?dú)狻肺臒嵬ǖ?，循環(huán)壓力氮?dú)狻肺臒嵬ǖ酪来闻c循環(huán)壓縮^幾的低壓 段、循環(huán)中壓氮?dú)夥艧嵬ǖ?、循環(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?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?、循環(huán)高壓氮?dú)狻肺臒嵬ǖ?，以及在上述循環(huán)通道和壓縮才幾管 道內(nèi)的循環(huán)氮構(gòu)成循環(huán)氮系統(tǒng)；液化天然氣輸入管道連通LNG-氮換熱器的天然 氣回?zé)嵬ǖ?、?fù)熱天然氣引出管道。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ǖ览淠梢旱?br> 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；分餾下塔的頂部設(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、液空放熱通道、液氧 放熱通道、低壓氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ溃凰鲋鲹Q熱器還包括氮?dú)饣責(zé)?通道、污氮回?zé)嵬ǖ馈⒖諝?丈熱通道；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?；從?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:t荅底部引出的液空進(jìn)入過(guò)冷器液空;^文熱通道過(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馈⒅鲹Q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)冷器液氧放熱通道過(guò)冷，得到的過(guò)冷產(chǎn)品液氧輸出至液氧儲(chǔ)槽。
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，所述分餾上塔的下部引出的氬餾分，去制氬裝置。
更進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述分餾塔為單塔；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溃坏蛪旱責(zé)嵬ǖ?；所述主換熱器還包括氮 氣回?zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ?、低壓氮回?zé)嵬ǖ馈⒁嚎辗艧嵬ǖ?、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 塔頂部引出的氮?dú)饨?jīng)所述經(jīng)氮-氮換熱器的氮?dú)鈄:熱通道冷凝成液氮；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)?。從分餾i荅下部產(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)狻氛蔁嵬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)壓縮才幾壓縮，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^ 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)饬ξ臒嵬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)夥艧嵬ǖ馈?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?一股節(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 氣。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)鈄L熱通道的輸入端與循環(huán)高壓氮?dú)夥?熱通道的輸入端之間設(shè)有可開關(guān)的連接管路。當(dāng)液化天然氣冷量不足時(shí)，可以打開連4妄管路，循環(huán)氮不再進(jìn)入兩級(jí)壓縮4幾壓縮;故熱。所述分餾下i荅頂部或分 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垒敵龆撕椭鲹Q 熱器的循環(huán)氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ垒斎攵诉B接的可開關(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，還設(shè)置有低溫冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)，其包括冷庫(kù)冷媒換熱器、 循環(huán)冷卻劑換熱器以及空分裝置的空氣壓縮機(jī)，還包括冷庫(kù)冷媒換熱器和空氣 壓縮機(jī)的連接管道，還包括空氣壓縮機(jī)與循環(huán)冷卻劑換熱器的連接管道，還包 括循環(huán)冷卻劑換熱器與空氣壓縮機(jī)的連接管道，還包括液化天然氣輸入管道與 循環(huán)冷卻劑換熱器的連接管道，還包括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與循環(huán)冷卻劑換熱器的連接管道；上述連接管道內(nèi)有低溫 冷卻劑。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才幾各級(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)冷媒換 熱器的冷源系統(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)冷卻劑作為冷源與冷庫(kù)氣體在冷庫(kù)冷^某換熱器進(jìn)行熱交換，減少高壓LNG 換熱器投資，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)潔本實(shí)用新型液體產(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。
ii低廉由于流程組織合理筒潔，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)能本實(shí)用新型換熱器溫差合理，不可逆損失小，可通過(guò)閥門進(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。


本實(shí)用新型將通過(guò)實(shí)施例并參照附圖的方式說(shuō)明，其中
圖1本實(shí)用新型實(shí)施例1生產(chǎn)液氧液氮液氬的典型裝置。
圖2本實(shí)用新型實(shí)施例2生產(chǎn)液氧液氮的典型裝置。
圖3本實(shí)用新型實(shí)施例3生產(chǎn)液氮的典型裝置。
圖4本實(shí)用新型實(shí)施例4生產(chǎn)液氧液氮液氬的裝置。
圖5本實(shí)用新型實(shí)施例5生產(chǎn)液氧液氮的裝置。
圖6本實(shí)用新型實(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:下塔，Kl:主冷，C2:上塔
E3:氮-氮換熱器，K701:冷凝蒸發(fā)器，C701:粗氬一塔
C702:粗氬二塔，K702:精氬冷凝器，K703:純氬蒸發(fā)器C703:精氬塔，ArP701:液體泵 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:l灸熱器，P-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)施方式
本說(shuō)明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過(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(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，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所示為本實(shí)用新型生產(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TCIOOI壓縮冷卻， 冷卻劑采用^f氐溫循環(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狡?MS1201/2, —臺(tái)吸附，另一臺(tái)則由來(lái)自冷箱中的GWN污氮?dú)?33通過(guò)加熱器 EH1201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C1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-氮換熱器被汽化成氣氮611 (~ 400 KPaG)，再 進(jìn)入主換熱器El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Kl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，作為分餾上塔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C2。
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)品液氧202;氮?dú)?21,污氮131再經(jīng)主
換熱器復(fù)熱，獲得〗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)?放熱通道輸入管道。
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，4且氬一i荅的回流液體是由粗氬二;荅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，粗氬二塔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 作為粗氬一塔的回流液。其余部分由粗氬二塔C702頂部引出并送入精氬塔C703, 精氬塔的底部裝有一臺(tái)純氬蒸發(fā)器K703,以分熘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，在精氬塔底部得到精液氬，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4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^反式冷卻液化并過(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)的氮-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，因此本實(shí)用新型適用的范圍很廣，存 在衍生系列，例如當(dāng)一IS:壓縮出口溫度與二^a壓縮入口溫度一致時(shí)，則開啟循 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，但這屬于本實(shí)用新型的保護(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)模擬計(jì)算末級(jí)壓力 36bara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， 一段壓縮出口中壓 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320T,液氮290T，液氬10T的液體空分，以85bara， -151 。C的LNG為冷源，LNG要復(fù)熱到〉1。C，不含冷庫(kù)系統(tǒng)，其典型參數(shù)壓縮機(jī)入口 溫度~ -120°C,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8Sbara， -151 。C的LNG為冷源，LNG要復(fù)熱到"7'C，無(wú)冷庫(kù)系統(tǒng)，釆用循環(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放散的氮?dú)?、污氮，其典型參?shù) 壓縮機(jī)入口溫度--80°C，高壓氮壓力~60bara，中壓段壓力~ 17bara, LNG每天
16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。因此本實(shí)用新型根據(jù)情況不同參數(shù)可靈活變更，不便于——例舉。
3 ^f氐溫循環(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4幾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)壓縮機(jī)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E3。
4^f氐溫冷卻劑循環(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，需保證在冰點(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4交低溫度的冷卻劑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-501循環(huán)。 5冷庫(kù)冷源系統(tǒng)
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)冷媒換熱器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l比較，沒(méi)有制氬系統(tǒng)，其他同實(shí)施例l。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1比較，分餾塔C1為單塔，空氣進(jìn)入分餾塔后，從 分餾塔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被汽化成氣氮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被冷凝成液氮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)?22。
在下塔中產(chǎn)生的液空105經(jīng)主換熱器El過(guò)冷，液空106節(jié)流后進(jìn)入分餾塔 上部參與精餾，在分餾塔內(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。
分餾塔頂部的氮?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)和節(jié)流旁通閥。 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〗氐溫循環(huán)壓縮才幾NC601 j氐壓^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?fù)Q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 膨脹機(jī)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。所增加的液體膨月i^幾和節(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。本實(shí)用 新型通過(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^^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)澹\(yùn)輸方便，銷售市場(chǎng)很大。
本實(shí)用新型實(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。
本實(shí)用新型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溃凰鯨NG-氮換熱器包括天然氣回?zé)嵬ǖ?、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?；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?、循環(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)；液化天然氣輸入管道連通LNG-氮換熱器的天然氣回?zé)嵬ǖ?、?fù)熱天然氣引出管道。
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；分餾下塔的頂部設(shè)置有冷凝器；還包括過(guò)冷器，所述過(guò)冷器包括液氮放熱通道、液空放熱通道、液氧放熱通道、〗氐壓氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ馈⑽鄣責(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?、空氣放熱通道?連接壓縮空氣輸入管道的主換熱器的空氣放熱通道的輸出端與分餾塔下塔的高壓空氣入口連接；分餾下塔頂部引出的氮?dú)廨斔屯ǖ婪謩e連接氮-氮換熱器的氮?dú)夥艧嵬ǖ篮屠淠?；氮?dú)夥艧嵬ǖ篮屠淠鞯妮敵龆藚R合連接形成的液 氮輸出通道分為兩路，其一路連接分餾下塔的回流口，另一部分連接過(guò)冷器的 液氮放熱通道，液氮放熱通道的輸出端分為兩路，其一i 各連接產(chǎn)品液氮儲(chǔ)槽， 另 一路連接分餾上;荅的回流口 。分餾下塔底部引出的液空輸出口通過(guò)管道連接過(guò)冷器液空放熱通道，過(guò)冷 器液空放熱通道輸出端節(jié)流后連接上塔精餾口；上塔的氮?dú)?、污氮及液氧輸?口分別連4妻過(guò)冷器的氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ?、液氧》文熱通道；氮?dú)饣責(zé)?通道、污氮回?zé)嵬ǖ垒敵龆朔謩e連接主換熱器的氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ?后被引出；液氧放熱通道輸出端連接液氧儲(chǔ)槽。
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 述分餾上塔的下部氬餾分輸出口通過(guò)管道連接制氬裝置。
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；分餾塔的頂部設(shè)置有冷凝器；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馈⒌蛪旱?熱通道；所述主換熱器還包4舌氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、污氮回?zé)嵬ǖ馈?氐壓氮回?zé)嵬ǖ?、?空放熱通道、空氣方文熱通道；連接壓縮空氣輸入管道的主換熱器的空氣放熱通道的輸出端與分餾塔下部 的高壓空氣入口連接；分餾塔頂部引出的氮?dú)廨斔屯ǖ婪謩e連接氮-氮換熱器的 氮?dú)夥艧嵬ǖ篮屠淠?；冷凝器的液氮輸出通道分成兩路，其一路連接分餾塔 的回流口 ，另一路與氮-氮換熱器的氮?dú)夥艧嵬ǖ垒敵龆藚R合連接形成液氮輸出 通道，液氮輸出通道分為兩路，其一路連接分餾塔的回流口，另一部分連接過(guò) 冷器的液氮放熱通道，液氮放熱通道的輸出端分為兩路，其一路連接產(chǎn)品液氮儲(chǔ)槽，另一路節(jié)流后依次連接冷器液氮放熱通道、主換熱器氮?dú)饣責(zé)嵬ǖ?、氮?dú)庖龉艿?；從分餾塔下部液空輸出口通過(guò)管道連接主換熱器液空放熱通道，主換熱器 液空放熱通道輸出口節(jié)流后連接分餾塔冷凝器冷源輸入端，冷源輸出端依次連 接主換熱器污氮回?zé)嵬ǖ?、?fù)熱污氮輸出管道。
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?，?jié)流后分別 連接氮-氮換熱器的循環(huán)液氮回?zé)嵬ǖ赖妮斎攵恕NG-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)夥艧嵬ǖ馈?br> 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)?^文熱通道。
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《直為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)，其包括冷庫(kù)冷^f某換熱器、循環(huán)冷卻劑換熱器以 及空分裝置的空氣壓縮機(jī)，還包括冷庫(kù)冷媒換熱器和空氣壓縮機(jī)的連接管道， 還包括空氣壓縮機(jī)與循環(huán)冷卻劑換熱器的連接管道，還包括循環(huán)冷卻劑換熱器 與空氣壓縮機(jī)的連接管道，還包括液化天然氣輸入管道與循環(huán)冷卻劑換熱器的 連接管道，還包括LNG-氮換熱器的天然氣回?zé)嵬ǖ赖牡蜏匾夯鞜釟廨敵龉艿?與循環(huán)冷卻劑換熱器的連接管道；上述連接管道內(nèi)有低溫冷卻劑；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)冷々某換熱器的冷源輸入端連4妄。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高效利用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)F25J5/00GK201387202SQ20092008044
公開日2010年1月20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