[发明专利]一种LNG冷能用于丁基橡胶合成的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及一种LNG(液化天然气)冷能用于丁基橡胶合成的方法。这种方法通过合适的冷媒将LNG汽化过程中释放的高品位冷能置换出来用于丁基橡胶合成工艺，取代目前庞大复杂、高电耗的丙烯、乙烯复迭制冷系统，克服目前全球丁基橡胶合成装置制冷系统能耗(电能、循环水)过高问题。

背景技术

液化天然气作为清洁能源在全球供需呈延续快速增长势头。由于全球天然气资源集中在少数几个国家，因此需在天然气产地将开采后的天然气经过净化后，采用压缩、节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺液化为-162℃的低温液化天然气(简称LNG)，再通过船只运送到各国LNG接收站。在LNG用作燃料或化工原料之前，必须在接收站加热使之汽化为常温气体，然后通过当地的天然气管网运输到下游用户。传统汽化方式是用海水加热，1吨LNG汽化时放出的冷量大约860MJ，折合电量约为240千瓦时。这部分冷量目前大都随海水排放到邻近海域，造成大量优质冷资源浪费和海域冷污染。

丁基橡胶(IIR)是异丁烯和异戊二烯在催化剂作用下进行阳离子聚合反应生成的一种合成橡胶品种，具有优良的气密性和良好的耐热、耐老化、耐酸碱、耐臭氧、耐溶剂、电绝缘、减震及低吸水等性能。IIR广泛应用于轮胎内胎、水胎、硫化胶囊、轮胎气密层、电线电缆、防水建材、减震材料、医用瓶塞、食品、橡胶水坝、防毒用具、粘合剂、防腐蚀制品、护舷、桥梁支承垫和耐热输送带等方面。目前国际上丁基橡胶大都采用淤浆聚合生产工艺，该工艺聚合反应为放热反应，且不到1S便完成。为了得到符合使用要求的丁基橡胶产品，同时工艺上可行，聚合温度严格控制在-95℃～-100℃，是典型的低温反应，生产1吨丁基橡胶需要为冷却混合原料(异丁烯、异戊二烯、氯甲烷的混合物)、冷却催化剂溶液和移除聚合热等提供大约2000MJ的低温(-100℃左右)冷量。基于其所需低温冷量的特点，现有制冷工艺采用乙烯为制冷介质，但由于乙烯的临界温度为9.21℃，继而采用液态丙烯作为使乙烯冷凝的冷剂，组成丙烯制冷循环(丙烯压缩、冷却水冷却、液化)和乙烯制冷循环(乙烯压缩、冷却水冷却、液态丙烯冷却、液化)的丙烯、乙烯复迭制冷系统。该制冷系统庞大复杂，需要消耗大量的电能和循环冷却水。

因此如果利用LNG具有的大量高品位冷能为丁基橡胶合成提供冷量，替代现有制冷系统；对LNG而言，既回收了目前浪费的优质LNG冷能，又减少了冷污染；对丁基橡胶合成而言，既简化了制冷流程，又大大降低了生产的电耗和水耗，提高了产品的市场竞争力；经济效益环境效益都将十分显著。

为了利用LNG中蕴含的大量优质冷能，世界先进国家如日、美、韩、澳等国家均在LNG终端接收站建立了LNG冷能利用装置，主要用于空分、发电、低温粉碎、冷库、干冰制备等领域。各国相关研究和专利也主要集中在LNG冷能用于空分(如中国专利申请200510043173.2、200710027943.3)、LNG冷能用于发电(如美国专利申请第6089028号、第4320303号、中国专利申请200510043173.2、200710027943.3)、LNG冷能用于低温粉碎(如专利US668562B1)、LNG冷能用于冷库(如中国专利ZL200420114636.0、ZL200720007870.7)等领域。但LNG冷能用于丁基橡胶的合成却未见报道。

发明内容

鉴于LNG具有大量高品位(-160℃)冷能以及丁基橡胶合成需要相当量的低温(-100℃左右)冷能，本发明的目的在于，提供一种LNG冷能用于丁基橡胶合成的方法，替代丁基橡胶合成现有庞大的蒸汽压缩膨胀制冷系统，充分回收利用LNG冷能，大大降低丁基橡胶生产的制冷电耗、循环水耗，减少产品生产成本。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案：一种LNG冷能用于丁基橡胶合成的方法，其特征在于：选取一种满足丁基橡胶合成工艺要求和LNG接口条件的冷媒，通过冷媒将LNG中蕴含的低温冷能置换出来，再通过相应的换热设备将冷媒中的低温冷能用于催化剂溶液冷却、混合原料冷却以及移除聚合反应热，以满足丁基橡胶合成工艺对温度和冷量的要求；

该方法涉及装置包括：LNG换热器1、气态冷媒缓冲罐2、液态冷媒储罐3、闪蒸罐A-4、闪蒸罐B-5、催化剂换热器6、原料换热器7、聚合釜换热器8、空温器9、压缩机10；

该方法包括以下步骤和流程：

I.气态冷媒液化

LNG和从气态冷媒缓冲罐2来的气态冷媒在LNG换热器1进行热交换，LNG汽化为NG天然气并升温至略低于气态冷媒温度，气态冷媒直接冷凝为液态后进入液态冷媒储罐3；