[发明专利]利用液化天然气冷能的空气分离方法

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。

空气分离方法特别是生产液氧、液氮和液氩等液体空分产品的空气分离方法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气分离方法，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气分离方法，该专利申请的低温氮压机仅一段压缩，进口温度-110℃～-120℃，出口压力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气分离方法，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。

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气分离方法，该方法将加压到规定压力的LNG的低温冷能与空分系统有机地结合起来，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，不需要再用海水气化升温，消除了泵送海水所需的电能，达到一举多得的效果。

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气分离方法，包括以下步骤：

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

(二)原料空气在主换热器中通过与蒸馏塔系统排出的纯氮气和污氮气换热而被冷却；

(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、从上塔上部得到的污氮气，从上塔中部得到的送制氩系统的氩馏分；

(四)将纯氮气中分出的一股氮气降温后送进低温氮压机的一段压缩，压缩后的氮气进LNG换热器，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的二段压缩，压缩后的氮气再进LNG换热器，与LNG换热，多次循环直至制成出LNG换热器的高压过冷液氮，高压过冷液氮经节流进气液分离器分离成液氮和气氮，气氮与出低温氮压机一段的氮气汇合后进LNG换热器与加压到管输压力的LNG换热降温后，去低温氮压机的二段压缩，液氮为空气分离单元提供所需的冷量；

(五)将液氮分出至少一股进主换热器与原料空气换热，换热后的氮气与从纯氮气中分出的所述一股氮气汇合；

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