[发明专利]一种利用液化天然气冷能的空分方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气分离方法，特别涉及一种利用液化天然气冷能的空气分离方法。

背景技术

LNG(液化天然气)是一种优质清洁能源。为满足管输要求，LNG需加压到某个规定的压力。在加压过程中，LNG的一部分冷能转化为压力能。加压后的LNG仍具有高品位的低温冷能。通常的办法是用海水加热气化升温后送入输气管线。这样做浪费了宝贵的低温冷能。

空分系统特别是生产液氧、液氮和液氩等液体空分产品的空分系统以及生产部分加压气氧、气氮(内压缩气体产品)和部分液体空分产品的空分系统，需要大量的低温冷量。常规的办法是用一股高压空气或高压氮气冷却到规定温度后进一台或两台增压透平膨胀机膨胀制冷来提供空分系统所需的冷量。气体的压缩是要消耗大量电力和冷却水的。因此常规的这类空分系统其液体空分产品和内压缩气体产品的单位电耗很高。

中国专利申请说明书CN 1873357A公开了一种回收液化天然气冷能的空分系统，该专利申请的低温氮压机仅一段压缩，进口温度则-110℃～120℃，出日压力3.0～3.5MPa；制冷循环中带增压透平膨胀机；进气用冷氮气冷却；由于未充分利用LNG的冷能，加上该专利的精馏系统组织产品提取率较低，因而产品的单位能耗较高。

中国专利申请说明书CN 101033910A公开了一种集成空气分离与液化天然气冷量回收系统，该专利申请用常温进气低压及中压氮压机，压缩机轴功率高；该专利申请无乙二醇水溶液冷却系统，原料空压机轴功率较高。由于未充分利用LNG的冷能，因而产品的单位能耗较高。

中国专利申请说明书CN 101050913A公开了一种利用从液化天然气中提取的冷量生产液氧液氮的空分系统，该专利申请采用三段低温进气的循环氮压机，但未给出进气温度与排气压力；该专利申请的精馏组织氧氩的提取率较低；该专利申请无乙二醇水溶液冷却系统，不仅原料空压机轴功率较高，NG的高温冷能也未充分利用，导致产品的单位能耗较高，且出空分系统的NG仍处低温，不能满足管输要求。

中国专利申请说明书CN 1407303A公开了一种利用液化天然气冷量的空气分离装置，该专利申请未说明使用何种氮压机，无乙二醇水溶液冷却系统，仅适用于小型空分设备。

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。

上述专利申请说明书均未涉及能及时发现LNG可能泄漏的措施，较易引发一些问题和意外。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用液化天然气冷能的空分方法，该方法将加压到规定压力的LNG的低温冷能与空气分离单元有机地结合起来，充分地利用了LNG的冷能。即将LNG的低温冷能用来生产液体空分产品和内压缩气体产品，以降低液体空分产品和内压缩气体产品的单位电耗，同时使LNG在空分系统中气化升温达到要求的管输温度。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种利用液化天然气冷能的空分方法，包括以下步骤：

(一)净化后的压缩原料空气送入空气分离单元，所述空气分离单元包括主换热器、液氮-氮换热器和精馏塔系统；所述精馏塔系统包括上塔、下塔、主冷凝蒸发器和液氮液空过冷器；

(二)所述原料空气在主换热器中通过与所述上塔排出的低压氮气和循环压力氮气换热而被冷却，冷却后的原料空气进所述下塔参与精馏；原料空气经过所述精馏塔系统的精馏获得液氮、液氧、液氩产品；

(三)经过所述下塔的精馏，在所述下塔顶部获得压力氮气，从所述下塔顶部抽出一股压力氮气，在所述液氮-氮换热器中与LNG-氮换热器中来的循环压力液氮换热并被液化后返回下塔，将冷量传递至所述空气分离单元，所述循环压力液氮被气化为所述循环压力氮气；