[实用新型]一种利用液化天然气冷能的空分系统

说明书

本实用新型公开了一种利用液化天然气冷能的空分系统及空气分离方法。它包括空气分离单元、LNG冷能利用单元和乙二醇溶液循环冷却单元；通过使用循环液氮泵代替低温循环氮气压缩机的新流程组织形式，大幅降低LNG冷能空分系统的生产能耗，氧、氩提取率高，产品氮气液化率达100%，附加价值高；还可通过液氮反流补冷的方式匹配LNG冷量变化，对LNG接收站技术要求少，通用性较强；本实用新型实现了比现有LNG冷能空分技术综合能耗降低40%以上，单位能耗降低60%以上的有益效果，且极端减产工况单位能耗仍低于现有技术，成本优势十分明显。

技术领域

本实用新型涉及一种空气分离装置，特别涉及一种利用液化天然气冷能的空气分离装置。

背景技术

天然气作为化学能源之一，因其巨大的储藏量和低污染性，被逐渐提升为及煤、石油之后的主要能源支柱，具有广阔的应用前景。天然气的贸易形式主要有管道输送和LNG（液化天然气）运输，LNG在进入天然气用户管网前，需要从液化状态气化至常温，其气化过程将释放巨大的冷量。空气分离装置通过充分利用LNG的气化冷能，可以显著降低电耗、增加液体的生产量，提高产品在市场销售中的竞争力，经济效益十分明显。但由于空分系统是氧气富集区，天然气作为碳氢化合物，是极为敏感的有害物质。因此，对LNG冷能的利用通常采用中间介质传递冷能，避免LNG与空分系统的直接接触。纵观国内外LNG冷能空分装置，普遍存在其流程组织过于复杂，且能耗较高，实施不易，操作控制不方便或安全可靠性欠佳现象。比如采用多台压缩机、多台膨胀机、分离罐等，换热器通道多，尤其是LNG为高压，其换热器通道多，造成成本急剧增加。此外流程组织复杂，阀门、测量点等电气元件较多的区域需防爆，为装置的安全性带来隐患。

中国专利申请说明书CN 101571340A公开了一种利用液化天然气冷能的空分系统，该专利采用三段低温进气的循环氮压机，采用乙二醇冷却系统，但液氧产品的获得主要是依靠低压氧气与LNG-氮换热器中的高压过冷液氮节流至低压与其换热，且循环高压液氮的过冷的冷源之一为节流的低压液氮，即循环低温氮气压缩机中一段入口流量较大，导致低温氮气压缩机轴功率较高。

中国专利申请说明书CN 101532768A公开了一种高效利用液化天然气冷能的空分系统，该专利一部分实施例采用了液体膨胀机代替节流阀，膨胀高压液氮，但冷量传递介质循环氮气依靠低温循环氮压机驱动，将循环氮气压缩至超临界压力，能耗比使用液体泵压缩液氮高出数十倍。且有大量高纯氮气因无法液化而放散，导致系统的综合单位能耗进一步升高。

为此，需要研制提供可消除上述缺陷的利用液化天然气冷能的空分系统。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通用性强，利用液化天然气冷能的空分系统，该系统将加压到规定压力LNG的低温冷能与空气分离单元有机地结合起来，充分利用了LNG的冷能。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：

一种利用液化天然气冷能的空分系统，其特征在于：包括空气分离单元、LNG冷能利用单元和乙二醇溶液循环冷却单元；

所述乙二醇溶液循环冷却单元包含LNG-乙二醇换热器12和乙二醇溶液循环泵15；

所述LNG冷能利用单元包含循环液氮泵9、LNG-氮换热器11、气液分离器10、液体增压膨胀机13和第二放空消音器17；

所述空气分离单元包含自洁式空气过滤器1、空气压缩机2、分子筛3、再生气加热器14、主换热器4、液化换热器5、精馏塔和第一放空消音器16，精馏塔包含下塔6、主冷凝蒸发器7和上塔8三部分。

上述的空气分离单元中，所述的自洁式空气过滤器1出口与空气压缩机2入口相连；分子筛3入口与空气压缩机2出口和第一放空消音器16分别相连；分子筛3出口分别与主换热器4和再生气加热器14相连；