【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及液化天然氣領域，特別是涉及一種利用液化天然氣冷能的空氣分離產液裝置及其工藝方法。
技術介紹
1、lng(液化天然氣)是在低溫下以液態形式存在的天然氣，儲存溫度約為-162℃。通常，lng需要重新氣化為氣態的天然氣才能獲得利用。lng氣化時釋放的冷能大約為840kj/kg。一座300×104t/a的lng接收站，如果lng連續均勻氣化，釋放的冷能約為80mw。因此，lng蘊涵的冷能是十分巨大的，回收這部分能源具有可觀的經濟和社會效益。
2、將lng冷能用于空氣分離裝置，由于工藝溫度(-183～-173℃)比lng溫度(-162℃)還要低，與用于冷凍冷藏(-20℃)、低溫發電(-40℃)、制取干冰(-80℃)、低溫粉碎(-140℃)等場合相比，冷能回收過程中的不可逆損失相對較少，因此lng的冷量中的有效能能得到最大程度的利用，是從熱力學角度看最為合理的冷能利用方式。此外，利用了lng冷能的空分裝置可以在較低的能耗指標下得到大量的液態產品，特別適合于生產較多液態產品的場合。并且由于lng可以在瞬間釋放出大量高品位的冷能，因此相比于傳統流程靠透平膨脹機產冷需要逐漸積累，還可以縮短空分流程的啟動時間。
3、現有利用lng冷能的空氣分離產液裝置中，部分技術，如福建莆田接收站，液氮產品全部從高壓塔獲取，液氮產能有限，并對液氧產量和液氬產量有較大影響；還有一些技術，從低壓塔獲取氮氣產品，并另設高壓天然氣/低壓氮氣換熱器或在高壓天然氣換熱器中增設低壓氮氣管線將從空分單元復溫的低溫氮氣產品重新冷卻后再進行低溫壓
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題之一是提供一種利用液化天然氣冷能的空氣分離產液裝置，它能耗和成本低，液氧、液氬、液氮產品產量高。
2、為解決上述技術問題，本專利技術的利用液化天然氣冷能的空氣分離產液裝置，包括空氣分離單元和氮氣液化單元，其中，空氣分離單元包括空壓機、冷卻器、吸附凈化裝置、主換熱器、高壓塔、低壓塔、冷凝再沸器、第二粗氬塔、粗氬塔冷凝器、精氬塔、精氬塔再沸器、精氬塔冷凝器、液氧儲罐和液氬儲罐；氮氣液化單元包括液化換熱器、過冷換熱器、中壓氮氣壓縮機、高壓氮氣壓縮機、中壓閃蒸罐、液氮儲罐和中間制冷劑冷卻換熱器；
3、所述主換熱器至少包含m1～m6、m8七條通道，m1、m2通道的入口可以設在主換熱器的頂部，m3通道的入口可以設在主換熱器的下部，m4、m5通道的入口可以分別設在主換熱器的中下部和中上部，m6、m8通道的入口可以設在主換熱器的底部，m1通道的出口可以從主換熱器上部引出，m2、m3通道的出口可以從主換熱器底部引出，m4、m5通道的出口可以分別從主換熱器的中下部和中上部引出，m6通道的出口可以從主換熱器的頂部引出，m8通道的出口可以從主換熱器的上部引出；
4、所述液化換熱器至少包含l1～l6六條通道，l1～l3通道的入口可以設在液化換熱器頂部，l4～l6通道的入口可以設在液化換熱器底部，l1、l4通道可以在液化換熱器下部匯合，l2、l5通道可以在液化換熱器上部匯合，l3通道的出口可以設在液化換熱器底部，l6通道可以從液化換熱器的中間位置引出；
5、所述過冷換熱器至少包含s1～s3三條通道，s1通道可以自上而下、s2通道可以自下而上穿過過冷換熱器，s3通道入口可以設在過冷換熱器頂部，出口可以從過冷換熱器中間位置引出；
6、所述空壓機的入口連接空氣進氣管線，出口連接冷卻器的入口；冷卻器的出口連接吸附凈化裝置的空氣入口；吸附凈化裝置的空氣出口的管線分成兩路，分別連接主換熱器的m1、m2通道的入口；
7、所述高壓塔的頂部設置有3個氣體出口，第一個出口連接主換熱器m5通道的入口，第二個出口連接精氬塔再沸器底部的熱端入口，第三個出口連接冷凝再沸器的熱端入口；高壓塔底部的入口連接主換熱器m1通道的出口，底部的液體出口連接粗氬塔冷凝器頂部的冷端入口；
8、所述冷凝再沸器的熱端出口管線分為兩路，分別連接高壓塔頂部的液氮入口和主換熱器m3通道的入口；冷凝再沸器冷端的入口連接低壓塔底部的液體出口；冷凝再沸器冷端出口連接低壓塔底部的入口；
9、所述低壓塔上部的入口連接主換熱器m2通道的出口，中部的入口連接粗氬塔冷凝器底部的冷端出口，上部的出口連接主換熱器m6通道的入口，下端的出口連接主換熱器m4通道的入口；
10、所述第二粗氬塔底部的入口和出口分別連接低壓塔中下部的出口(富氬氣體出口，氣體中約含氬8～15％、含氮1～100ppm)和入口；第二粗氬塔頂部的氣體出口連接粗氬塔冷凝器頂部的熱端入口；粗氬塔冷凝器底部的熱端出口管線分為兩路，分別連接第二粗氬塔頂部的入口和精氬塔中部的入口；
11、所述精氬塔頂部的氣體出口連接精氬塔冷凝器的熱端入口，底部的出口連接液氬儲罐；所述精氬塔冷凝器的熱端液體出口連接所述精氬塔頂部的回流液入口。
12、所述精氬塔再沸器的熱端出口連接精氬塔冷凝器的冷端入口；
13、所述主換熱器的m3通道的出口管線在低壓塔頂部的液氮入口前，分為兩路，一路連接低壓塔頂部的液氮入口，另一路接入精氬塔冷凝器的頂部冷端入口管線；m4通道的出口連接液氧儲罐；m5、m8通道的出口管線分別接入液化換熱器l1通道的入口管線；m6通道出口的管線分為兩路，分別連接尾氣排放管線和吸附凈化裝置底部的再生吹掃氣入口；
14、所述液化換熱器的l2、l3通道的入口分別連接中壓氮氣壓縮機、高壓氮氣壓縮機的出口，l3通道的出口管線分成三路，分別連接液化換熱器l5通道的入口、中壓閃蒸罐的入口、過冷換熱器s3通道的入口；l2、l5通道的出口連接高壓氮氣壓縮機的入口；l1、l4通道的出口連接中壓氮氣壓縮機的入口；l6通道的入口連接lng進氣管線，出口連接中間制冷劑冷卻換熱器的冷端入口；中間制冷劑冷卻換熱器的冷端出口連接天然氣產品管線；
15、所述中壓閃蒸罐的頂部氣體出口連接液化換熱器的l4通道的入口；底部液體出口連接過冷換熱器s1通道的入口；
16、所述過冷換熱器的s1通道的出口管線分為兩路，分別連接s2通道的入口和液氮儲罐；s2通道的出口連接低壓氮氣排放管線；s3通道的出口連接主換熱器m8通道的入口；
17、所述空壓機用于將常壓空氣壓縮到5.5～6.5bar，通常分為三級，并設置有級間冷卻器，空壓機的級間冷卻器和空壓機后的冷卻器的冷劑出口分別接入中間制冷劑冷卻換熱器的熱端入口管線；中間制冷劑冷卻換熱器的熱端出口管線分為兩路，分別連接空壓機的級間冷卻器和空壓機后的冷卻器的冷劑入口。中間制冷劑可以選用乙二醇水溶液。中間制冷劑冷卻換熱器熱端入口為熱中間制冷劑液體，熱端出口為冷中間制冷劑液體。空壓機的級間冷卻器和空壓機后的冷卻器的熱端可被中間制冷劑冷卻到30℃以下，優選冷卻到2-5℃，以最大化降低壓縮本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.利用液化天然氣冷能的空氣分離產液裝置，其特征在于，包括：空氣分離單元和氮氣液化單元，所述空氣分離單元包括空壓機、冷卻器、吸附凈化裝置、主換熱器、高壓塔、低壓塔、冷凝再沸器、第二粗氬塔、粗氬塔冷凝器、精氬塔、精氬塔再沸器、精氬塔冷凝器、液氧儲罐和液氬儲罐，所述氮氣液化單元包括液化換熱器、過冷換熱器、中壓氮氣壓縮機、高壓氮氣壓縮機、中壓閃蒸罐、液氮儲罐和中間制冷劑冷卻換熱器，其中：
2.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述空氣分離單元還包括有第一粗氬塔，設置在所述第二粗氬塔和低壓塔之間，所述第二粗氬塔底部的入口和出口分別連接所述第一粗氬塔頂部的出口和入口，并在第二粗氬塔底部出口與第一粗氬塔頂部入口之間的管線上設置有液氬回流泵，所述低壓塔的下部出口和入口分別連接第一粗氬塔底部的入口和出口。
3.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，在M2通道的出口管線、M3通道的出口管線、高壓塔的底部出口管線、精氬塔再沸器的熱端出口管線、液化換熱器L5通道的入口管線、中壓閃蒸罐的入口管線、過冷換熱器S2通道的入口管線、S3通道的出口管線上分別設
4.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述主換熱器還包含有M7通道，所述M7通道的入口分別連接低壓塔頂部氣體出口和精氬塔冷凝器冷端出口，M7通道的出口連接低壓氮氣排出管線。
5.根據權利要求4所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述氮氣液化單元中還包含有低壓氮氣壓縮機，所述低壓氮氣壓縮機的入口管線連接在M7通道出口的低壓氮氣管線上，出口連接在L1通道的入口管線上，所述過冷換熱器的S2通道出口的低壓氮氣排放管線接在低壓氮氣壓縮機的入口管線上。
6.根據權利要求5所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述M7通道的入口管線上連接有一條分支管線，所述分支管線的另一端連接在低壓氮氣壓縮機的入口管線上。
7.根據權利要求5所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述主換熱器還包含有M9通道，所述M9通道的入口管線接在所述M7通道的入口管線上，M9通道的出口在主換熱器中部并連接低壓氮氣壓縮機的入口管線。
8.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述液化換熱器還包含有L7通道，所述L7通道的入口連接LNG進氣管線，出口連接在所述中間制冷劑冷卻換熱器的冷端出口之后的天然氣產品管線上。
9.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述液化換熱器還包含有L8通道，所述L8通道的入口連接過冷換熱器S2通道出口的低壓氮氣排放管線。
10.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述過冷換熱器還包含有S4、S5通道，S4通道的入口管線連接在液化換熱器L3通道的出口管線上，S4通道的出口連接S5通道的入口，S5通道的出口管線連接在中壓閃蒸罐頂部出口與液化換熱器L4通道入口之間的管線上。
11.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述氮氣液化單元中還包含有低壓氮氣壓縮機，所述主換熱器還包含有M9通道，所述M9通道的入口分別連接低壓塔頂部氣體出口和精氬塔冷凝器冷端出口，M9通道的出口連接低壓氮氣壓縮機的入口，低壓氮氣壓縮機的出口連接在液化換熱器L1通道入口管線上，所述過冷換熱器S2通道出口的低壓氮氣排放管線接在低壓氮氣壓縮機入口管線上。
12.利用液化天然氣冷能的空氣分離產液方法，其特征在于，步驟包括：
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，空氣分離單元生產氮氣、液氧和液氬產品的步驟包括：
14.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，空氣分離單元低壓塔中下部的富氬氣體經兩個粗氬塔分離氣體中的氬和氧。
15.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，低壓塔頂部的低壓氮氣與來自精氬塔冷凝器的低溫低壓氮氣混合后，進入主換熱器，復溫后，離開主換熱器，直接排放或作為氮氣產品。
16.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，低壓塔頂部的低壓氮氣與來自精氬塔冷凝器的低溫低壓氮氣混合后，部分或全部進入主換熱器；進入主換熱器的氮氣復溫至所需溫度后，全部或部分送入氮氣液化單元的低壓氮氣壓縮機；未進入主換熱器的氮氣直接送入所述低壓氮氣壓縮機；經所述低壓氮氣壓縮機壓縮后的氮氣送入氮氣液化單元的液化換熱器進行液化。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，來自氮氣液化單元過冷換熱器的低壓氮氣送入所述低壓氮氣壓縮機，經壓縮后回到氮氣液化單元的液化換熱器。
18.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，氮氣液化單元中，將氮氣液化為液氮的步驟包括：...
【技術特征摘要】
1.利用液化天然氣冷能的空氣分離產液裝置，其特征在于，包括：空氣分離單元和氮氣液化單元，所述空氣分離單元包括空壓機、冷卻器、吸附凈化裝置、主換熱器、高壓塔、低壓塔、冷凝再沸器、第二粗氬塔、粗氬塔冷凝器、精氬塔、精氬塔再沸器、精氬塔冷凝器、液氧儲罐和液氬儲罐，所述氮氣液化單元包括液化換熱器、過冷換熱器、中壓氮氣壓縮機、高壓氮氣壓縮機、中壓閃蒸罐、液氮儲罐和中間制冷劑冷卻換熱器，其中：
2.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述空氣分離單元還包括有第一粗氬塔，設置在所述第二粗氬塔和低壓塔之間，所述第二粗氬塔底部的入口和出口分別連接所述第一粗氬塔頂部的出口和入口，并在第二粗氬塔底部出口與第一粗氬塔頂部入口之間的管線上設置有液氬回流泵，所述低壓塔的下部出口和入口分別連接第一粗氬塔底部的入口和出口。
3.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，在m2通道的出口管線、m3通道的出口管線、高壓塔的底部出口管線、精氬塔再沸器的熱端出口管線、液化換熱器l5通道的入口管線、中壓閃蒸罐的入口管線、過冷換熱器s2通道的入口管線、s3通道的出口管線上分別設置有節流閥。
4.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述主換熱器還包含有m7通道，所述m7通道的入口分別連接低壓塔頂部氣體出口和精氬塔冷凝器冷端出口，m7通道的出口連接低壓氮氣排出管線。
5.根據權利要求4所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述氮氣液化單元中還包含有低壓氮氣壓縮機，所述低壓氮氣壓縮機的入口管線連接在m7通道出口的低壓氮氣管線上，出口連接在l1通道的入口管線上，所述過冷換熱器的s2通道出口的低壓氮氣排放管線接在低壓氮氣壓縮機的入口管線上。
6.根據權利要求5所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述m7通道的入口管線上連接有一條分支管線，所述分支管線的另一端連接在低壓氮氣壓縮機的入口管線上。
7.根據權利要求5所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述主換熱器還包含有m9通道，所述m9通道的入口管線接在所述m7通道的入口管線上，m9通道的出口在主換熱器中部并連接低壓氮氣壓縮機的入口管線。
8.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述液化換熱器還包含有l7通道，所述l7通道的入口連接lng進氣管線，出口連接在所述中間制冷劑冷卻換熱器的冷端出口之后的天然氣產品管線上。
9.根據權利要求1所述的空氣分離產液裝置，其特征在于，所述液化換熱器還包含有l8通道，所述l8通道的入口連接過冷換熱器s2通道出口的低壓氮氣排放管線。
【專利技術屬性】
技術研發人員：李娜，成佩佩，胡海波，
申請(專利權)人：尼莎西安能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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