專利名稱：利用液化天然氣冷能的全液體空氣分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及空氣分離裝置，具體涉及一種利用液化天然氣冷能的全液體空氣
分1 裝直。
背景技術(shù)：
空氣分離設(shè)備就是將空氣液化、精餾、最終分離成為氧、氮和其他有用氣體的氣體 分離設(shè)備，簡(jiǎn)稱空分設(shè)備?？諝庠环Q為“永久氣體”到19世紀(jì)末，人們發(fā)現(xiàn)在深低溫下空 氣也能液化，并因氧、氮沸點(diǎn)不同，可以從液化空氣中分離出氧氣和氮?dú)?。第一臺(tái)商品化的 制氧機(jī)于1903年制成，它最初只是用于金屬的氣焊和切割。30年代末，氮肥工業(yè)需要氮?dú)猓?制氧機(jī)發(fā)展到能同時(shí)生產(chǎn)氧氣和氮?dú)?，改稱空氣分離設(shè)備。天然氣是一種優(yōu)質(zhì)能源，具有熱值高、潔凈、燃燒污染小等特點(diǎn)，其主要成份是甲 烷，為了便于運(yùn)輸將其液化液化溫度一般在_150°C -16rC )，成為液化天然氣LNG)，輸送 到目的地后為了利用又需將其汽化，汽化時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的冷量，0. IMpa下的LNG從_161°C 復(fù)熱到27°C時(shí)所釋放的冷能約為950KJ/kg，8. OMpa下的NG從-161°C復(fù)熱到27°C時(shí)所釋 放的冷能約為830KJ/kg，LNG蘊(yùn)藏有巨大的高品質(zhì)冷能，如果不回收利用將是極大的浪費(fèi)。 目前LNG冷能利用的方式有冷能發(fā)電、低溫粉碎舊輪胎、生產(chǎn)液氧、液氮、液氬的全液體空 分裝置。根據(jù)低溫冷量盡可能低溫利用的原理，全液體空分裝置是LNG冷能利用最有效最 合理的一種利用方式。全液體空分裝置生產(chǎn)的液氧、液氮、液氬產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、石化、機(jī)械、 化肥、玻璃、軍工、食品、醫(yī)療等領(lǐng)域，但傳統(tǒng)的常規(guī)空分能耗大，生產(chǎn)INm3液體產(chǎn)品需 1. 05-1. 25kwh的能耗，利用LNG冷能的空分裝置生產(chǎn)INm3液體產(chǎn)品能耗降低50%以上。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種冷量利用率高、節(jié)能環(huán)保、工作效率 高、安全系數(shù)高的利用液化天然氣冷能的全液體空氣分離裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用液態(tài)天然氣冷能的全液體空氣分 離裝置，包括自潔式空氣過(guò)濾器AF、與自潔式空氣過(guò)濾器AF相連通的空氣壓縮機(jī)TC1、與 空氣壓縮機(jī)TCl相連通的空氣冷卻器E5、與空氣冷卻器E5相連通的純化系統(tǒng)、通過(guò)第一原 料空氣管道與純化系統(tǒng)相連接的主換熱器E2、與第一原料空氣管道相連通的第二原料空氣 管道、與第二原料空氣管道相連通的下塔Cl、與下塔Cl通過(guò)管道并經(jīng)過(guò)過(guò)冷器E3后相連 通的上塔C2、位于上塔C2底部的第一冷凝蒸發(fā)器K1、與下塔Cl相連通的氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)、以 及與上塔C2相連通的氬氣分餾系統(tǒng)，所述的下塔Cl上設(shè)置有污液氮、貧液空抽口，過(guò)冷器 E3上設(shè)置有污液氮通道和貧液空通道，上塔C2上設(shè)置有污液氮、貧液空進(jìn)口，污液氮通道 通過(guò)過(guò)冷器E3分別與上塔C2和下塔Cl相連通，貧液空通道通過(guò)過(guò)冷器E3分別與上塔C2 和下塔Cl相連通。所述的氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)包括高壓換熱器E1、輸送液態(tài)天然氣到高壓換熱器El用于回收液態(tài)天然氣冷量的液態(tài)天然氣管道、與下塔Cl通過(guò)第一管道相連通的低壓循環(huán)氮壓 機(jī)TC2、與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2相連通的中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3、與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2和中 壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3通過(guò)第五管道相連通的第一氣液分離器SV1、通過(guò)第六管道與第一氣液 分離器SVl相連通的第二氣液分離器SV2、通過(guò)第二管道與第一氣液分離器SVl相連通的液 化器E7，其中第一氣液分離器SVl通過(guò)第七管道與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2相連通，第五管道上 設(shè)置有與中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3相連通的第八管道，液化器E7又分別通過(guò)第三管道以及第四 管道與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2相連通。所述的純化系統(tǒng)通過(guò)第一原料空氣管道與主換熱器E2相連接，第一原料空氣管 道穿過(guò)主換熱器E2后與液化器E7相連接，液化器E7通過(guò)液空管道與下塔Cl相連接。所述的液態(tài)天然氣管道沈中的天然氣的壓力為0. 2Mpa-10. OMpa0本實(shí)用新型具有如下的積極效果本實(shí)用新型通過(guò)下塔抽污液氮、貧液空，使空分 裝置不因部分原料空氣的液化而降低提取率；通過(guò)循環(huán)氮?dú)庠诟邏簱Q熱器中液化將LNG的 低溫冷量回收，乙二醇水溶液(或氟利昂)將高溫冷量回收，LNG冷能分階段利用，與傳統(tǒng) 的全液體空分裝置相比可大幅度降低電耗和水耗；液氮通過(guò)液化器將空氣液化將冷量傳遞 給分餾塔系統(tǒng)，杜絕了甲烷向分餾系統(tǒng)的泄露，使分離裝置安全性高；LNG在高壓換熱器中 逐步升溫氣化，將低溫冷量轉(zhuǎn)移給氮?dú)?，但并沒(méi)有復(fù)熱至常溫，可以通過(guò)合適的冷媒將其高 溫冷量回收用于空氣壓縮機(jī)的中間冷卻和末級(jí)冷卻，提高空壓機(jī)機(jī)的效率，節(jié)能降耗。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種利用液態(tài)天然氣冷能的全液體空氣分離裝置，包括自潔式空氣 過(guò)濾器AF、與自潔式空氣過(guò)濾器AF相連通的空氣壓縮機(jī)TC1、與空氣壓縮機(jī)TCl相連通的 空氣冷卻器E5、與空氣冷卻器E5相連通的純化系統(tǒng)、通過(guò)第一原料空氣管道1與純化系統(tǒng) 相連接的主換熱器E2、與第一原料空氣管道1相連通的第二原料空氣管道2、與第二原料空 氣管道2相連通的下塔Cl、與下塔Cl通過(guò)管道并經(jīng)過(guò)過(guò)冷器E3后相連通的上塔C2、位于 上塔C2底部的第一冷凝蒸發(fā)器Kl、與下塔Cl相連通的氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)、以及與上塔C2相連 通的氬氣分餾系統(tǒng)，所述的下塔Cl上設(shè)置有污液氮、貧液空抽口，過(guò)冷器E3上設(shè)置有污液 氮通道6和貧液空通道7，上塔C2上設(shè)置有污液氮、貧液空進(jìn)口，污液氮通道6通過(guò)管道分 別與上塔C2和下塔Cl相連通，貧液空通道7通過(guò)管道分別與上塔C2和下塔Cl相連通。所述的氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)包括高壓換熱器E1、輸送液態(tài)天然氣到高壓換熱器El用于 回收液態(tài)天然氣冷量的液態(tài)天然氣管道26、與下塔Cl通過(guò)第一管道13相連通的低壓循環(huán) 氮壓機(jī)TC2、與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2相連通的中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3、與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2 和中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3通過(guò)第五管道17相連通的第一氣液分離器SV1、通過(guò)第六管道20 與第一氣液分離器SVl相連通的第二氣液分離器SV2、通過(guò)第二管道19與第一氣液分離器 SVl相連通的液化器E7，其中第一氣液分離器SVl通過(guò)第七管道18與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2 相連通，第五管道17上設(shè)置有與中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3相連通的第八管道16，液化器E7又分 別通過(guò)第三管道14以及第四管道15與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2相連通。[0014]所述的純化系統(tǒng)通過(guò)第一原料空氣管道1與主換熱器E2相連接，第一原料空氣管 道1穿過(guò)主換熱器E2后與液化器E7相連接，液化器E7通過(guò)液空管道3與下塔Cl相連接。所述的液態(tài)天然氣管道沈中的天然氣的壓力為0. 2Mpa-10. OMpa0一種利用液化天然氣冷能的全液體空氣分離方法，其方法如下1)原料空氣經(jīng)過(guò)自潔式空氣過(guò)濾器AF濾掉灰塵雜質(zhì)后，進(jìn)入空氣壓縮機(jī)TCl壓縮 至0.52Mpa，被冷媒乙二醇水溶液(或氟里昂)降溫到2°C-10°C，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)除去 空氣中的水份、二氧化碳等雜質(zhì)，凈化后的原料空氣去主換熱器E2換熱，被冷卻到-167°C 至-170°C，一部分原料空氣經(jīng)第二原料空氣管道2進(jìn)入下塔Cl ；另一部分原料空氣經(jīng)液化 器E7液化為液空并經(jīng)液空管道3進(jìn)入下塔Cl，在下塔Cl進(jìn)行熱質(zhì)交換、冷凝蒸發(fā)，依次獲 得氮?dú)?、液氮、污液氮、貧液空、富氧液空?)所述的1)中的富氧液空經(jīng)過(guò)冷器E3過(guò)冷后節(jié)流去上塔C2進(jìn)一步精餾，所述 的1)中下塔Cl頂部得到的氮?dú)馊ダ淠舭l(fā)器K1，冷凝成液氮，一部分液氮作為下塔的回流 液，另一部分液氮經(jīng)過(guò)冷器E3過(guò)冷后去上塔C2進(jìn)一步精餾，所述的1)中下塔Cl得到的污 液氮、貧液空分別通過(guò)污液氮通道6、貧液空通道7經(jīng)過(guò)冷器E3過(guò)冷后去上塔C2參加進(jìn)一 步精餾；氣氮在冷凝蒸發(fā)器Kl中被冷凝為液氮的同時(shí)，1)中上塔C2中的液氧被蒸發(fā)作為 上塔C2的上升氣，與回流液液氮、富氧液空在填料間傳熱、傳質(zhì)，氧、氮分離，上塔C2底部得 到高純度的液氧輸出冷箱I，上塔C2中部得到體積比為8%-12%氬餾份送入制氬系統(tǒng)，制 取精氬并輸出冷箱I，上塔C2頂部的氮?dú)饨?jīng)過(guò)冷器E3、主換熱器E2復(fù)熱后出冷箱I ；3)將1)、2)中下塔Cl頂部得到的氮?dú)獬槌鲆徊糠纸?jīng)第一管道13與輸出液化 器E7中汽化的一部分氮?dú)獾牡谌艿?4合并后去主換熱器E2，與第一原料空氣管道 1)換熱升溫后出冷箱I，然后去冷箱II，在高壓換熱器El中被液態(tài)天然氣管道沈冷卻 到-120°C后抽出，送入低壓氮壓機(jī)TC2 ；液化器E7中汽化的另一部分氮?dú)馔ㄟ^(guò)第 四管道15經(jīng)高壓換熱器El升溫到-120°C后，送入低壓氮壓機(jī)TC2，第一氣液分 離器SVl分離出的氮?dú)馔ㄟ^(guò)第七管道18也經(jīng)高壓換熱器El升溫到_120°C后抽 出，送入低壓氮壓機(jī)TC2，經(jīng)低溫低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2增壓后返回高壓換熱器El冷卻，再 次冷卻到-120°C 后抽出去中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3，增壓后返回?fù)Q熱器E1，回收液態(tài) 天然氣的冷量，液化為液氮，被液化的液氮一部分經(jīng)第八管道16節(jié)流后經(jīng)換熱器El升溫 到-120°C-1^TC后抽出去中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3，剩余液氮通過(guò)第五管道17進(jìn)第一氣液分離 器SV1，分離的液氮一部分經(jīng)第二管道19去液化器E7液化空氣，自身蒸發(fā)為氮?dú)?，另一部?液氮經(jīng)第六管道20去第二氣液分離器SV2，液體經(jīng)液氮輸出管道21作為產(chǎn)品送出，氣體通 過(guò)第九管道22經(jīng)換熱器El復(fù)熱出冷箱II。 4)所述的幻中的液態(tài)天然氣管道沈中的液態(tài)天然氣在高壓換熱器El中被復(fù)熱， 從高壓換熱器El中部的液態(tài)天然氣管道沈中抽出一部分天然氣經(jīng)天然氣分支管道23去 換熱器E4冷卻乙二醇水溶液(或氟利昂)，剩余部分從高壓換熱器El末端抽出與經(jīng)換熱 器E4復(fù)熱后的天然氣經(jīng)合并后，即與天然氣分支管道23合并后，最終得到2V以上的天熱 氣，被冷卻的冷媒通過(guò)冷媒輸送管道25去空氣壓機(jī)中間冷卻器E6和末級(jí)冷卻器E5冷卻空 氣壓縮機(jī)TCl的壓縮空氣到到2V -IO0C，提高空氣壓縮機(jī)TCl的效率，降低空氣壓縮機(jī)TCl 能耗。[0022]本實(shí)用新型利用循環(huán)氮?dú)馔ㄟ^(guò)換熱器回收利用LNG冷量，又將空氣液化將冷量傳 遞給空分系統(tǒng)，通過(guò)合適的冷媒將冷量傳遞給空氣壓縮系統(tǒng)。利用LNG的冷能生產(chǎn)液氧、液 氮、液氬，且大幅度降低電耗50%以上、水耗90%以上。通過(guò)原料空氣傳遞冷量，避免甲烷 往分離系統(tǒng)的泄露，安全性高。通過(guò)下塔抽取污液氮、貧液空，增加上塔回流比，使空分裝置 不因原料空氣的液化而降低提取率。本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性 的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型 宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種利用液態(tài)天然氣冷能的全液體空氣分離裝置，包括自潔式空氣過(guò)濾器AF、與 自潔式空氣過(guò)濾器AF相連通的空氣壓縮機(jī)TC1、與空氣壓縮機(jī)TCl相連通的空氣冷卻器 E5、與空氣冷卻器E5相連通的純化系統(tǒng)、通過(guò)第一原料空氣管道(1)與純化系統(tǒng)相連接的 主換熱器E2、與第一原料空氣管道(1)相連通的第二原料空氣管道O)、與第二原料空氣管 道( 相連通的下塔Cl、與下塔Cl通過(guò)管道并經(jīng)過(guò)過(guò)冷器E3后相連通的上塔C2、位于上 塔C2底部的第一冷凝蒸發(fā)器Kl、與下塔Cl相連通的氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)、以及與上塔C2相連通 的氬氣分餾系統(tǒng)，其特征在于所述的下塔Cl上設(shè)置有污液氮、貧液空抽口，過(guò)冷器E3上設(shè) 置有污液氮通道(6)和貧液空通道(7)，上塔C2上設(shè)置有污液氮、貧液空進(jìn)口，污液氮通道 (6)通過(guò)過(guò)冷器E3分別與上塔C2和下塔Cl相連通，貧液空通道(7)通過(guò)過(guò)冷器E3分別與 上塔C2和下塔Cl相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用液態(tài)天然氣冷能的全液體空氣分離裝置，其特征在于 所述的氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)包括高壓換熱器E1、輸送液態(tài)天然氣到高壓換熱器El用于回收液態(tài) 天然氣冷量的液態(tài)天然氣管道(沈)、與下塔Cl通過(guò)第一管道(1 相連通的低壓循環(huán)氮壓 機(jī)TC2、與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2相連通的中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3、與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2和中 壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3通過(guò)第五管道(17)相連通的第一氣液分離器SV1、通過(guò)第六管道00)與 第一氣液分離器SVl相連通的第二氣液分離器SV2、通過(guò)第二管道(19)與第一氣液分離器 SVl相連通的液化器E7，其中第一氣液分離器SVl通過(guò)第七管道(18)與低壓循環(huán)氮壓機(jī) TC2相連通，第五管道(17)上設(shè)置有與中壓循環(huán)氮壓機(jī)TC3相連通的第八管道(16)，液化 器E7又分別通過(guò)第三管道(14)以及第四管道(1 與低壓循環(huán)氮壓機(jī)TC2相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用液態(tài)天然氣冷能的全液體空氣分離裝置，其特征在于 所述的純化系統(tǒng)通過(guò)第一原料空氣管道(1)與主換熱器E2相連接，第一原料空氣管道(1) 穿過(guò)主換熱器E2后與液化器E7相連接，液化器E7通過(guò)液空管道C3)與下塔Cl相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用液態(tài)天然氣冷能的全液體空氣分離裝置，其特征在于 所述的液態(tài)天然氣管道06)中的天然氣的壓力為0.2Mpa-10.0Mpa。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用液化天然氣冷能的全液體空氣分離裝置，包括自潔式空氣過(guò)濾器AF、空氣壓縮機(jī)TC1、空氣冷卻器E5、純化系統(tǒng)、主換熱器E2、液化器E7、下塔C1、與下塔C1通過(guò)管道并經(jīng)過(guò)過(guò)冷器E3后相連通的上塔C2、第一冷凝蒸發(fā)器K1、氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)、以及氬氣分餾系統(tǒng)，所述的下塔C1上設(shè)置有污液氮、貧液空抽口，過(guò)冷器E3上設(shè)置有污液氮通道和貧液空通道，上塔C2上設(shè)置有污液氮、貧液空進(jìn)口，污液氮通道通過(guò)過(guò)冷器E3分別與上塔C2和下塔C1相連通，貧液空通道通過(guò)過(guò)冷器E3分別與上塔C2和下塔C1相連通；本實(shí)用新型冷量利用率高、節(jié)能環(huán)保、工作效率高、安全系數(shù)高。
文檔編號(hào)F25J3/04GK201876055SQ20102050414
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者劉景武, 鄭小平, 馬源 申請(qǐng)人:開封空分集團(tuán)有限公司