[发明专利]利用液化天然气冷能的空气分离方法

权利要求书

1.一种利用液化天然气冷能的空气分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

(一)原料空气(101)经空压机(1)压缩后，去除杂质，进入包括主换热器(4)和蒸馏塔系统的空气分离单元；所述蒸馏塔系统包括上塔(7)、下塔(5)和主冷凝蒸发器(6)；

(二)原料空气(101)在主换热器(4)中通过与蒸馏塔系统排出的纯氮气(104)和污氮气(107)换热而被冷却；

(三)冷却后的原料空气进入蒸馏塔系统中分离成排出物流，所述排出物流包括从上塔顶部得到的纯氮气(104)、从上塔(7)上部得到的污氮气(107)，从上塔中部得到的送制氩系统的氩馏分(112)；

(四)将纯氮气(104)中分出的一股氮气(106)降温后送进低温氮压机(15)的一段压缩，压缩后的氮气进LNG换热器(16)，与加压到管输压力的LNG换热，从LNG中提取冷能，换热后的氮气再进低温氮压机(15)的二段压缩，压缩后的氮气再进LNG换热器(16)，与LNG换热，多次循环直至制成出LNG换热器(16)的高压过冷液氮(206)，高压过冷液氮(206)经节流进气液分离器(18)分离成液氮(207)和气氮(212)，气氮(212)与出低温氮压机(15)一段的氮气(202)汇合后进LNG换热器(16)与加压到管输压力的LNG换热降温后，去低温氮压机(15)的二段压缩，液氮(207)为空气分离单元提供所需的冷量；

(五)将液氮(207)分出至少一股进主换热器(4)与原料空气(101)换热，换热后的氮气与从纯氮气(104)中分出的所述一股氮气(106)汇合；

(六)LNG经换热后气化为出LNG换热器(16)的低温天然气，将低温天然气与乙二醇水溶液在换热器(19)中换热，取得低温天然气冷能的乙二醇水溶液作为空压机(1)中间冷却器及末级冷却器(2)的冷却介质，换热后的乙二醇水溶液回换热器(19)进行循环换热，低温天然气升温至管输温度送入输气管线。

2.根据权利要求1所述的利用液化天然气冷能的空气分离方法，其特征在于，所述低温氮压机(15)是三段低温进气的多级压缩透平压缩机，每段的进口氮气温度均为-100℃～-150℃，所述低温氮压机(15)的末级出口氮气压力大于3.5Mpa。

3.根据权利要求2所述的利用液化天然气冷能的空气分离方法，其特征在于，所述进低温氮压机(15)一段的氮气在进入低温氮压机(15)的一段前，通过在LNG换热器(16)中与LNG换热被降温。

4.根据权利要求2所述的利用液化天然气冷能的空气分离方法，其特征在于，所述纯氮气(104)出上塔顶部后经液氮过冷器(8)、液空过冷器(9)和主换热器(4)复热升温后分为两股，一股是去低温氮压机(15)的氮气(106)，另一股纯氮气(105)作为低压氮气产品输出；污氮气(107)出上塔后经液氮过冷器(8)、液空过冷器(9)和主换热器(4)复热升温后分成两路，一路污氮气(108)去净化系统(3)做再生气，一路污氮气(109)去水冷塔或放空；所述排出物流还包括从上塔底部得到的气氧(110)，气氧(110)进液氧冷凝过冷器(12)，被至少一股液氮(209)液化过冷成液氧产品输出，所述至少一股液氮(209)为权利要求1步骤(五)中的所述至少一股进主换热器的液氮；出气液分离器的所述液氮(207)还分出一股作为液氮产品输出。

5.根据权利要求2所述的利用液化天然气冷能的空气分离方法，其特征在于，所述纯氮气(104)出上塔顶部后经液氮过冷器(8)、液空过冷器(9)和主换热器(4)复热升温后分为两股，一股是去低温氮压机(15)的氮气(106)，另一股纯氮气(105)作为低压氮气产品输出；污氮气(107)出上塔后经液氮过冷器(8)、液空过冷器(9)和主换热器(4)复热升温后分成两路，一路污氮气(108)去净化系统(3)做再生气，一路污氮气(109)去水冷塔或放空；所述排出物流还包括从上塔(7)底部抽出的液氧(114)，液氧(114)进液氧冷凝过冷器(12)被从气液分离器(18)分离出的液氮(207)分出的一股去主换热器(4)的液氮过冷后作为液氧产品输出；出下塔(5)顶部的氮气进入所述主冷凝蒸发器(6)被冷凝成液氮(103)，从主冷凝蒸发器(6)中抽出液氮(103)，该液氮在液氮过冷器(8)中经污氮(107)和纯氮气(104)过冷后一部分送上塔(7)顶部参与精馏，另一部分作为液氮产品输出。