[发明专利]一种利用液化天然气冷能的氧氮分离系统

说明书

本发明公开了一种利用液化天然气冷能的氧氮分离系统，该系统包括液化天然气罐、液化天然气冷能回收系统、液氮罐、纯氮精馏塔、纯氧精馏塔、液氧罐、空气净化系统和污氮冷能回收系统；液化天然气与液化天然气冷能回收系统的冷媒换热后加压外输供用户使用，液化天然气冷能回收系统与纯氮精馏塔形成冷媒循环回路；纯氮精馏塔的塔底和塔顶分别与纯氧精馏塔的塔底和塔顶连通形成进料回路；空气净化系统与污氮冷能回收系统相通形成吹扫气回路，污氮冷能回收系统与纯氧精馏塔形成污氮冷能回收回路。本发明能实现空分气体产品单位能耗降低20％以上。

技术领域

本发明涉及一种空气分离系统，具体涉及一种利用液化天然气的冷能对空气中的氧气和氮气进行分离的系统。

背景技术

空气分离是将空气中的氧气和氮气进行分离提纯储存后进行后续的工业应用。空气中的主要成分是氧气和氮气，两者的沸点不同；空气分离的工艺流程首先把空气压缩、预冷、净化，进一步冷却至摄氏零下一百多度，使之成为液态空气，然后利用氧和氮的沸点差，经精馏塔将液态空气进行多次蒸发和冷凝，使氧气和氮气分离，得到提纯的液氧和液氮产品。

空气分离系统需要大量的低温冷能，常规液体空分通常采用空气增压循环或氮气增压循环，再配置两台高温、低温增压透平膨胀机制冷为空分装置提供所需冷量。因此，常规空气分离系统的低温环境完全由电力驱动的机械制冷产生，一般其电力成本占到生产成本的70％左右，同时还要消耗大量的冷却水。

利用液化天然气冷量的空气分离工艺流程是通过冷媒将冷量传递给空气分离系统的空气冷却单元、空气精馏单元，取消传统空分工艺中的循环氮气膨胀制冷单元。与传统空气分离系统相比，利用液化天然气的冷量可以大幅度降低空分装置的压缩制冷能耗，基本不需要冷却水，同时液化天然气气化费用也可得到降低。液化天然气冷能空分工艺能够充分利用液化天然气低温位的冷量，可用能利用程度高，节能降耗优势显著。

目前，常规利用液化天然气冷量空分工艺技术对于液化天然气冷量的利用率不到40％，只是利用了浅冷部分，价值更大的深冷部分并没有回收利用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用液化天然气冷能的氧氮分离系统，系统将传统空气膨胀制冷与低温分离两个工艺单元完全分开，独立设置，彻底消除二者间的相互干扰，重新优化各自工艺过程，获得最大装置效率。

一种利用液化天然气冷能的氧氮分离系统，该系统包括液化天然气罐、液化天然气冷能回收系统、液氮罐、纯氮精馏塔、纯氧精馏塔、液氧罐、空气净化系统和污氮冷能回收系统；

液化天然气罐通过管路通向液化天然气冷能回收系统，液化天然气与液化天然气冷能回收系统的冷媒换热后加压外输供用户使用，液化天然气冷能回收系统通过管路与纯氮精馏塔连接形成冷媒循环回路，纯氮精馏塔通过管路与液氮罐连通；纯氮精馏塔的塔底和塔顶分别与纯氧精馏塔的塔底和塔顶连通形成进料回路，纯氧精馏塔同时连通液氧罐；空气净化系统与污氮冷能回收系统相通形成吹扫气回路，污氮冷能回收系统与纯氧精馏塔形成污氮冷能回收回路。

进一步地，所述液化天然气冷能回收系统采用低温循环工质回收液化天然气罐中液相液化天然气气化到常温(28～35℃)过程中释放的低温冷能，并将该冷能在特定的工况(0.4MPa压力)下从纯氮精馏塔顶换热器传入分离系统中。

进一步地，所述污氮冷能回收系统将纯氧精馏塔塔顶分离出含有少量(1～2％)液氧的污氮部分通过污氮冷能回收系统给原料空气预冷后，污氮再生后排放到环境中。

进一步地，所述纯氧精馏塔将原料空气中氧进行分离，达到纯度要求(99.99％)的液氧产品和较高纯度(98％～99％)的污氮，液氧产品进入液氧储罐作为产品存贮，污氮进入纯氮精馏塔进一步分离。