[发明专利]利用LNG冷能生产液氧、液氮和液氩的空分系统及方法

说明书

本发明提供了一种利用LNG冷能生产液氧、液氮和液氩的空分系统及方法，其LNG冷箱单元为主换热器冷箱单元和主塔冷箱单元提供LNG冷能，实现对空气和氮气的冷却液化；主换热器冷箱单元对低压纯化空气和压力氮气进行冷却，将低压纯化空气送至主塔进行精馏提纯，在塔底获得液氧，塔顶及主冷凝器获得氮气，塔中获得氩馏分，氩馏分送至氩提取部进行脱氧、脱氮和精馏，获得液氩；循环氮气和液氮在LNG冷箱单元、主换热器冷箱单元和主塔冷箱单元之间循环传输，以传递LNG的冷能，同时得到部分液氮产品。该系统及方法采用单塔精馏，充分利用LNG冷能生产氧、氮及氩产品，取消了常规精馏下塔、增加了主冷凝器，投资更省，操作维护更简单，能耗低、安全性高。

技术领域

本发明涉及空气分离工艺技术领域，具体涉及利用LNG冷能生产液氧、液氮和液氩的空分系统及方法。

背景技术

LNG冷能空分作为一种LNG冷能的利用方式，因具有能耗低、收益高等特点，已在LNG接收站广泛的推广应用。且新的LNG冷能空分技术也在不断的探索和优化。

LNG冷能空分系统主要是以循环氮气作为冷量传递的中间介质，利用空分精馏塔的高回流比对纯化空气进行液化、分离及提纯，以获得相应的气体产品。循环液氮在将冷量从LNG传递到空分冷箱系统的同时，也为空分精馏塔提供了很大的回流液，因此，具有很大的精馏潜力可以挖掘。但是，当前的LNG冷能空分系统在流程组织上设置过于复杂，空分精馏塔为双级精馏塔，内部回流复杂，回流液的精馏潜力利用不够充分，且运行压力大、能耗高，使得LNG冷能空分系统的设备设施投入较大，运行能耗较高，操作维护复杂。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种利用LNG冷能生产液氧、液氮和液氩的空分系统及方法，该系统采用单塔精馏，充分利用高回流比生产液氧、液氮及液氩产品，取消了常规精馏下塔，投资更省，操作及维护更简单，且能耗低、安全性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

利用LNG冷能生产液氧、液氮及液氩的空分系统，其特征在于，包括：

LNG冷箱单元、主换热器冷箱单元、主塔冷箱单元、低压氮压机和循环氮压机；

所述LNG冷箱单元通过循环液氮管道与所述主塔冷箱单元连接；

所述主塔冷箱单元通过低压纯化空气管道、循环氮气管道、低压氮气管道和污氮气管道与所述主换热器冷箱单元连接；

所述主换热器冷箱单元通过循环氮气管道、低压氮气管道与所述LNG冷箱单元连接；

所述低压氮压机通过所述低压氮气管道和压力氮气管道分别与所述LNG冷箱单元和主换热器冷箱单元连接；

所述循环氮压机通过所述循环氮气管道与所述LNG冷箱单元连接；

其中，所述主塔冷箱单元包括液氮气液分离器、液氮-氮换热器、主蒸发器、主塔、主冷凝器、过冷器和氩提取部；

所述液氮气液分离器经循环液氮管道分别与所述LNG冷箱单元和过冷器连接，并经循环氮气管道与所述主换热器冷箱单元连接；

所述液氮-氮换热器分别经所述循环液氮管道和循环氮气管道与所述液氮气液分离器和主换热器冷箱单元连接，并经压力氮气管道与所述主换热器冷箱单元和过冷器连接；

所述主蒸发器与所述主塔底部连接，经所述压力氮气管道与主换热器冷箱单元连接，并经压力液氮管道与所述过冷器连接；

所述主塔经低压纯化空气管道与所述过冷器和主换热器冷箱单元连接，并经管道与所述氩提取部连接；

所述主冷凝器与所述主塔顶部连接，经所述压力液氮管道和低压氮气管道与所述过冷器连接；

所述过冷器，通过所述低压氮气管道、污氮气管道与所述主塔和主换热器冷箱单元连接，并经所述压力液氮管道与所述液氮-氮换热器连接。

在本申请的一种实施例中，所述氩提取部包括第一粗氩塔、第二粗氩塔、粗氩冷凝器、循环氩泵、纯氩塔、纯氩冷凝器和纯氩蒸发器：