[发明专利]一种集传热分离一体化的LNG冷能利用工艺装置

说明书

本发明提供一种集传热分离一体化的LNG冷能利用工艺装置，包括填料塔、混合气体储罐、冷能发电系统、冷库系统和冷水空调系统，冷能发电系统包括冷库区与依次相连的C2集液罐、换热系统和发电机组；冷库系统包括与填料塔中的C3液态出口相通的C3集液罐；冷水空调系统包括冷水空调区与依次相连的C4集液罐和第三换热单元。乙烷、丙烷、正丁烷混合气体由塔底通入塔内，混合气体与LNG在塔内换热，混合气由于沸点的差异，正丁烷在最先液化，作为工质流入冷水空调系统；塔内丙烷随之液化，采出后通入冷库系统；最后沸点最低的乙烷在液化，采出后通入冷能发电系统。完成换热的工质回到储罐重新通入塔底，实现循环,能有效降低损失。

技术领域

本发明设计LNG冷能利用技术领域，特别涉及一种集传热分离一体化的LNG冷能利用工艺装置。

背景技术

天然气是最清洁的化石原料之一，在世界各地已得到广泛应用，一般以液化天然气的形式进行运输，输送到LNG接收站储存，液化天然气在LNG接受站内由液态(-162℃)气化到气相(25℃)的过程中，会释放大约830kJ/kg的冷能。为了将如此巨大的冷能利用起来，科研工作者们设计了多种冷能利用方法。

LNG冷能利用方式多种多样，目前国内外常见的主要有：发电、制取液态二氧化碳和干冰、空气分离、轻烃分离、冷库、制冰、蓄冷空调、海水淡化等。但是目前已有的冷能利用装置和方法，效率很低，单一冷能利用方式LNG冷能利用率仅为8％～20％，同时，有效提高利用率的装置十分复杂，难以投入生产。

专利CN110864498A提出了一种LNG冷能利用装置和方法，公开了能同时进行空气分离、烟气分离以及LNG冷能发电的冷能多级利用方式，有效提高了冷能利用率，但是，装置包含四个换热单元，十分复杂。

专利CN109931732A公开了一种梯级利用LNG冷能的高适应性蓄冷多温冷库系统，三级冷库系统有效利用了LNG冷能，同时采用自控，可以有效控制冷库温度。即便如此，系统换热设备同样很多，较多的换热设备能量会存在较大损失。

有效降低损，提高冷能利用率是冷能利用目前研究的重点，同时，开发新的装置降低装置复杂性也是目前需要攻克的难题。

发明内容

针对现有冷能利用存在的突出问题，本发明提供一种集传热分离一体化的LNG冷能利用工艺装置，旨在克服现有LNG冷能利用技术装置冷能利用率低、损大、梯级利用装置复杂的问题。

为达到以上目的，本发明提供了一种集传热分离一体化的LNG冷能利用工艺装置，包括填料塔、混合气体储罐、冷能发电系统、冷库系统和冷水空调系统，

所述填料塔包括设置在塔内的绕管，且在塔内设置填料，所述混合气体储罐将混合气通入所述填料塔内，其中，低温LNG通过绕管的进口端通入绕管内并与绕管外的混合气体换热后经绕管的出口端流出塔底，混合气在所述填料塔内分离出C2气体、C3气体和气体并以液态形式输出；

所述冷能发电系统包括冷库区与依次相连的C2集液罐、换热系统和发电机组，且所述集液罐与所述填料塔中的C2液态出口相通，所述换热系统与所述冷库区相连以进行循环能量交换；

所述冷库系统包括与所述填料塔中的C3液态出口相通的C3集液罐，且所述C3集液罐通过所述换热系统与所述混合气体储罐相连；

所述冷水空调系统包括冷水空调区与依次相连的C4集液罐和第三换热单元，且所述C4集液罐与所述填料塔中的C4液态出口相通，所述第三换热单元与所述混合气体储罐相连，所述第三换热单元与所述冷水空调区相连以进行循环能量交换，且所述发电机组通过所述第三换热单元与所述混合气体储罐相连。

进一步地，还包括LNG储罐，所述LNG储罐的输出端与所述绕管的进口端相通。

进一步地，所述填料为柯赫柔性鞍形环填料。

进一步地，还包括不凝器，所述不凝器设置在所述填料塔的顶部。