[发明专利]一种LNG冷能利用空分装置系统及其设计方法

说明书

本发明公开了一种LNG冷能利用空分装置系统，其包括LNG升温加热系统(1)和空分装置(2)；所述空分装置(2)包括由空气管路依次连接空压机(7)、预冷器(5)、分子筛(8)、换热器(4)、冷箱(3)；所述LNG升温加热系统(1)包括LNG储罐(14)、LNG液相增压泵及LNG输送管路；所述LNG输送管路依次连接的LNG储罐(14)、LNG液相增压泵、换热器(4)、预冷器(5)；本发明LNG冷能利用空分装置系统利用免费的LNG冷源冷能，对空气进行压缩和冷却液化，一方面利用了LNG冷源，另一方面降低了深冷压缩空分系统的综合能耗。

技术领域

本发明属于液化天然气(LNG)和深冷空分装置领域，具体提出一种LNG冷能利用空分装置系统及其设计方法。

背景技术

根据我国能源中长期发展规划，天然气将成为我国能源发展战略的一个亮点和绿色能源支柱之一。在未来的时间内，我国将会大量进口天然气，其中大部分天然气将以液化天然气(LNG)的方式输送到中国。大量进口的LNG，同时携带着大量的冷能，如果不能有效地利用这些冷能，将会造成巨大的能源浪费和环境污染。因此，如何有效地利用这些冷能，就变得极为重要与必要。

另外一方面，大型空分装置在钢铁、化工和合成氨工业中应用越来越广泛，大型空分装置新项目实施越来越多，其能耗所占社会总耗能逐年增加。空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。

目前主流的压缩循环深度冷冻的方法耗能巨大，因此，大型空分装置的高耗能成为阻碍空分行业发展的重要瓶颈。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LNG冷能利用空分装置系统，以解决上述现有LNG冷源浪费和深冷空分制冷耗能巨大的问题。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种LNG冷能利用空分装置系统，其包括LNG升温加热系统和空分装置；所述空分装置包括由空气管路依次连接空压机、预冷器、分子筛、换热器、冷箱；所述LNG升温加热系统包括LNG储罐、LNG液相增压泵及LNG输送管路；所述LNG输送管路依次连接的LNG储罐、LNG液相增压泵、换热器、预冷器。

优选的，所述预冷器设置单级或多级换热器。

优选的，所述换热器为板式换热器或管壳式换热器或翅片管换热器。

优选的，所述换热器设置单级或多级换热器。

优选的，所述空分装置包括膨胀机、增压机、氧压机、氮压机中至少一种，所述空压机、膨胀机、增压机、氧压机、氮压机中至少一种采用电动或蒸汽轮机驱动。

优选的，所述空分装置生产的空分产品氧气、氮气或氩气等气体产品，采用高压灌装钢瓶、液相灌装钢瓶或液相低温储罐存储。

优选的，LNG冷源为所述空分气体产品的液相低温储罐提供所需低温环境。

优选的，所述LNG液相储罐设置一个或多个，多个LNG储罐中空置的储罐能够利用其保温低温环境储存液相空分气体产品。

一种LNG冷能利用空分装置多级换热设计方法，所述LNG冷能利用空分装置多级换热设计方法使用以上所述的LNG冷能利用空分装置系统，其具体方法如下：

S1：根据LNG储罐储量和最终输出天然气的温度压力流量参数，计算可利用的LNG冷源总冷量Q_LNG；

S2：根据LNG冷源总冷量Q_LNG和期望生产的空分气体产品氧气或氮气的最终压力、温度，概算可处理的进行空气液化的吸入空压机的空气总流量F_空；