[发明专利]使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用LNG冷能进行空气分离的方法，特别是一种使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法。

背景技术

常压下LNG是一种-162℃的低温液体，在供应给下游用户之前需将其气化并加热至0℃以上，气化时会放出大量的冷能，1.0吨LNG气化大约可释放出约230kWh的冷能，其经济价值非常高，加以利用可节省大量低温冷能制取时的能耗。同时冷能利用过程中几乎无废弃物排放，环境优势突出。将LNG冷能用于相关的工业领域，可减少巨大的能源消耗及取得良好的经济和社会效益，达到节能、环保的目的，所以各接收站均在进行LNG冷能利用技术的研究和工程化应用，国家能源局也将LNG接收站必须建设配套的冷能利用项目作为核准的条件之一。

LNG冷能利用形式有两类：①直接利用，包括冷能发电、空气分离、冷冻仓库、液化二氧化碳等；②间接利用，包括用空气分离得到的液氮、液氧进行低温粉碎、污水处理等。由于空分装置中所需达到的温度比LNG温度还低，因此LNG的冷量在空分装置中的利用是技术上最合理的最佳方式，所以各大接收站的冷能利用项目均会首先考虑建设空分装置。利用LNG冷量的空气分离工艺流程一般采用循环氮气Recycled Nitrogen，简称RN作为冷媒来回收LNG的冷量，并将冷量传递给空分装置用于空气原料的预冷、分离及平衡分馏系统的下塔冷凝器和上塔再沸器之间的热负荷，所以利用LNG的冷量可以大幅度降低空分装置的压缩制冷能耗，与传统空分装置相比，冷能空分电力消耗可节省50％以上，冷却水节约70％以上，同时LNG气化的费用也可得到降低。

LNG冷能利用可以替代大量的制冷能源费用。然而，目前LNG冷能利用中存在着LNG气化负荷的变动性与冷能利用项目要求连续、稳定运行的矛盾，这一技术症结已严重阻碍了LNG冷能产业的发展。接收站LNG的气化量在不同时段和不同季节会由于下游用户的用气波动而频繁变化，夜间用气低谷时LNG的气化量很少，甚至停止气化，致使利用LNG冷能的装置中断冷量而不能稳定运行，这是LNG冷能利用面临的重大挑战。随着我国管道天然气的高速发展，天然气管网供需平衡必然会要求LNG承担更多的调峰压力，LNG接收站气化量的昼夜变动将会更大，将来这种矛盾更突出。

中国专利CN101943512B发明了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，以降低液体空分产品的单位能耗，同时使LNG在空分系统中气化升温达到要求的管输温度。但是该专利没有涉及LNG外输负荷波动情况下空分装置的运行情况。

接收站LNG下游用气负荷的60～80％均为燃气电厂，由于燃气电厂具有明显的昼夜峰谷负荷，加之丰水期和枯水期的水电不平衡，使得LNG的气化负荷波动非常大，夜间极少甚至没有气化负荷，导致其LNG冷能空分项目在夜间的用冷需求不能满足。国内某接收站LNG空分装置投产的27个月中因LNG供应连续性中断而停产的次数达到82次。

中国专利CN101839612B发明了一种基于LNG卫星站冷能利用的倒灌式空气分离系统及方法。但是LNG卫星站规模较小，与本专利所述的接收站有较大区别，而且该专利并没有涉及当LNG供应完全中断时空分装置的运行情况，没有涉及利用外置换热器来供冷。上述专利均未解决LNG冷能供应中断时空分装置停车的问题。

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使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法。