使空分系统在lng冷能供应中断期间连续运行的方法

文档序号:4783595阅读:210来源:国知局
使空分系统在lng冷能供应中断期间连续运行的方法
【专利摘要】本发明公开了一种使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,空分系统包括如下系统:过滤系统、压缩系统、纯化系统、冷却系统、精馏系统、制冷压缩系统以及气液分离系统,其中制冷压缩系统由LNG提供冷能,并对精馏系统生成的氮气进行压缩冷却处理,气液分离系统对制冷压缩系统生成的液氮进行气液分离处理,生成成品液氮,冷却系统包括两套换热器,两套换热器根据LNG冷能供应状态交替投入运行,其中一套为主,其冷却介质包括精馏系统生成的氮气,其在LNG冷能供应时开启;另一套为辅助,其冷却介质包括气液分离系统生成的成品液氮,其在LNG冷能供应中断时开启。本发明能够在LNG中断时维持空分系统的连续平稳运行。
【专利说明】使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]常压下LNG是一种_162°C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°C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。
[0003]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。
[0004]LNG冷能利用可以替代大量的制冷能源费用。然而,目如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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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】

[0008]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。
[0009]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,空分系统包括如下系统:过滤系统、压缩系统、纯化系统、冷却系统、精馏系统、制冷压缩系统以及气液分离系统,所述过滤系统、所述压缩系统、所述纯化系统和所述冷却系统依次对原料空气进行过滤、压缩、净化和冷却处理,所述精馏系统对冷却后的空气进行分离处理形成氮气和液氧,所述制冷压缩系统由LNG提供冷能,并对所述精馏系统形成的氮气进行压缩冷却处理后形成液氮,所述气液分离系统对所述制冷压缩系统形成的液氮进行气液分离处理,形成成品液氮,所述冷却系统包括两套换热器,所述两套换热器根据LNG冷能供应状态交替投入运行,其中一套换热器为主换热器,其冷却介质包括所述精馏系统形成的氮气,其在LNG冷能供应时开启;另一套换热器为辅助换热器,其冷却介质包括所述气液分离系统形成的成品液氮,其在LNG冷能供应中断时开启;同时根据LNG冷能供应状态,调整所述空分系统的设备工艺参数,使所述空分系统,在LNG冷能供应充足时增加成品液氮产量,而在LNG冷能供应中断时低负荷运转并停止生广成品液氣;在LNG冷能供应中断时,所述制冷压缩系统以及所述气液分尚系统关闭。
[0010]所述过滤系统包括空气过滤器al,所述压缩系统包括空压机a3,所述纯化系统包括纯化器a20,所述冷却系统包括主换热器al2和作为辅助换热器的外置换热器a22 ;所述精馏系统包括精馏塔,所述制冷压缩系统包括LNG-氮换热器a6和氮气压缩系统,所述气液分离系统包括第一气液分离器alO和第二气液分离器al I ;所述空气过滤器al、所述空压机a3以及所述纯化器a20依次连接对原料空气Al进行过滤、压缩及净化处理,处理后的净化压缩空气从所述纯化器a20输出后分为两路,两路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,一路通过阀门输入所述主换热器al2,另一路通过阀门输入所述外置换热器a22 ;当11?冷能供应时,关闭所述外置换热器a22,启动所述主换热器al2和所述LNG-氮换热器a6,所述主换热器al2对来自所述纯化器a20的空气进行冷却,处理后输出冷却的空气至所述精馏塔,所述精馏塔对输入的空气进行分馏,形成液氧和氮气,从所述精馏塔下塔al5顶部抽出的氮气一部分经过所述主换热器al2释放冷能,再经过所述LNG-氮换热器a6冷却后输出,所述LNG-氮换热器a6输出的氮气输入所述氮气压缩系统进行压缩,并经进一步冷却后成为液氮,再依次经过所述第一气液分离器alO和所述第二气液分离器al I进行气液分离,形成氮气和成品液氮,其中成品液氮输出至储槽,第二气液分离器all分离的氮气作为冷却介质输入主换热器al2,LNG经过所述LNG-氮换热器a6释放冷能后,升温至管输温度送入天然气管线;当LNG冷能供应中断时,关闭所述主换热器al2、所述制冷压缩系统以及所述气液分离系统,启动所述外置换热器a22,所述成品液氮作为冷却介质输入所述外置换热器a22,所述外置换热器a22对来自所述纯化器a20的空气进行冷却,处理后输出冷却的空气至所述精馏塔,所述精馏塔设置为低负荷运转。
[0011]所述空分系统还包括LNG-乙二醇换热器a5,当LNG冷能供应量充足时,将LNG输入至所述LNG-乙二醇换热器a5,利用乙二醇溶液储冷能,当LNG冷能供应量不足时,储冷能的乙二醇水溶液作为冷却介质向所述空压机内的中间冷却器a2和末级冷却器a4提供冷能,用于冷却原料空气。
[0012]从所述精馏塔上塔al3顶部抽出的氮气分两路输出,两路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,其中一路在当LNG冷能供应时作为冷却介质通过阀门输入所述主换热器al2,而另一路当LNG冷能中断时作为冷却介质通过阀门输入所述外置换热器a22,两路氮气经换热后均直接排空或者作为再生气输入所述纯化器a20 ;从所述精馏塔下塔al5顶部抽出的氮气分三路输出,第一、二路与第三路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,当LNG冷能供应时,第一路作为冷却介质通过阀门输入所述主换热器al2进行换热,换热后输入所述LNG-氮换热器a6进行冷却,冷却后再输入所述氮气压缩系统,第二路通过阀门输入所述LNG-氮换热器a6进行冷却,冷却后再输入所述氮气压缩系统;当LNG冷能中断时,第三路作为冷却介质通过阀门输入所述外置换热器a22,换热后输出至外部设备。
[0013]所述制冷压缩系统还包括液氮-氮换热器a9,所述氮气压缩系统输出的氮气经过所述LNG-氮换热器a6冷却后形成低温高压氮气,经过所述液氮-氮换热器a9进一步冷却后,输出液氮,从所述液氮-氮换热器a9输出的液氮输入所述第一气液分离器alO,所述第一气液分离器alO分离的氮气和从所述液氮-氮换热器a9输出后反流液氮作为冷却介质分别输入所述液氮-氮换热器a9,换热后均作为冷却介质输入至所述LNG-氮换热器a6,换热后输入所述氮气压缩系统。
[0014]所述氮气压缩系统包括低温低压循环氮气压缩机a7和低温高压循环氮气压缩机a8,从所述LNG-氮换热器a6输出的氮气依次经过所述低温低压循环氮气压缩机a7、所述LNG-氮换热器a6、所述低温高压循环氮气压缩机a8和所述LNG-氮换热器a6,经过两次压缩和冷却后输出。
[0015]所述空分系统还包括过冷器al6,所述精馏塔冷凝蒸发器al4输出的液氮、所述精馏塔下塔al5上部输出的污液氮16、所述精馏塔下塔al5下部输出的贫液空18以及所述精馏塔下塔al5底部输出的富氧液空,分别经所述过冷器al6换热后输入所述上塔al3,所述上塔al3顶部输出的氮气和所述上塔al3顶部输出的污氮55经过所述过冷器al6换热后汇合,再分两路输出,其中一路在当LNG冷能供应时作为冷却介质通过阀门输入所述主换热器al2,而另一路当LNG冷能中断时作为冷却介质通过阀门输入所述外置换热器a22。
[0016]所述空分系统还包括循环氮-空气换热器a21,当LNG冷能供应时,从所述纯化器a20输出的空气经所述主换热器al2换热后分为两路,其中一路直接输入所述精馏塔,另一路经所述循环氮-空气换热器a21换热后,输入所述精馏塔,从所述第一气液分离器alO分离出的液氮中,分流一部分液氮输入所述循环氮-空气换热器a21与空气换热。
[0017]所述空分系统还包括粗氩塔al7和精氩塔al8,氩馏分从所述上塔al3中部抽出,输入所述粗氩塔al7除去其中的氧形成工艺氩,所述工艺氩44输入所述精氩塔al8除去其中的氮形成精液氩,作为成品送入储槽;所述精馏塔下塔al5底部抽出富氧液空分流为两路,其中一路输入所述上塔al3,另一路节流降压后作为冷却介质输入所述粗氩塔al7的塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔al3 ;另从所述精馏塔下塔al5顶部抽出一路氮气,依次经过所述精氩塔al8的塔底蒸发器和塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔al3 ;所述精馏塔的冷凝蒸发器al4输出的液氮抽出后分流,一部分输入所述上塔al3,另一部分作为冷却介质输入所述精氩塔al8的塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔al3。
[0018]本发明具有的优点和积极效果是:冷却系统设置两套换热器,根据LNG冷能供应状态交替投入运行,其中一套换热器为主换热器,其冷却介质包括所述精馏系统生成的氮气,其在LNG冷能供应时开启;另一套换热器为辅助换热器,其冷却介质包括所述气液分离系统生成的成品液氮,其在LNG冷能供应中断时开启;同时根据LNG冷能供应状态,终止所述LNG冷能回收系统设备运转,并调整精馏系统设备工艺参数,使在LNG冷能供应充足时,增加液氮产量;在LNG冷能供应中断时,低负荷运转并停止生产液氮,这样能够维持空分系统的连续平稳运行,解决LNG接收站气化外输负荷与冷能项目需求在时间上的不同步的矛盾,避免空分系统频繁停车带来的一系列损失;通过设置LNG-乙二醇换热器a5,利用乙二醇溶液储冷能,当LNG冷能供应量不足时,储冷能的乙二醇水溶液提供冷能,用于初步冷却原料空气,降低LNG冷能供应量不足时的冷能消耗;设置过冷器,吸收精馏塔分馏过程中释放的冷能。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1为本发明的工艺流程图。
[0020]图中:al、空气过滤器;a2、空压机中冷器;a3、空压机;a4、空压机末冷器;a5、LNG-乙二醇换热器;a6、LNG-氮换热器;a7、低温低压循环氮气压缩机;a8、低温高压循环氮气压缩机;a9、液氮-氮换热器;al0、第一气液分离器;all、第二气液分离器;al2、主换热器;al3、上塔;al4、主冷凝蒸发器;al5、下塔;al6、过冷器;al7、粗氩塔;al8、精氩塔;al9、再生用加热器;a20、纯化器;a21、循环氮-空气换热器;a22、外置换热器;1、空气A ;3、空气B ;4、空气F ;11、富氧液空A ;13、液氮A ;14、液氮B ;15、液氮C ;16、污液氮;18、贫液空;20、氮气AA ;21、液氧;22、氮气BA ;23、氮气BB ;25、氩馏分;27、氮气AB ;28、氮气AC ;31、氮气C ;33、氮气D ;34、液氮D ;35液氮DA ;37、液氮E ;38、液氮F ;39、液氮G ;40、氮气F ;41、液氮H ;42、富氧液空B ;43、富氧液空C ;44、工艺氩;45、氮气AE ;48、精液氩;49、液氮I ;51、空气C ;52、空气D ;54、空气E ;55、污氮;56、氮气BC ;58、氮气AD ;60、储罐成品液氮。
【具体实施方式】
[0021]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
[0022]请参阅图1,一种使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,空分系统包括如下系统:过滤系统、压缩系统、纯化系统、冷却系统、精懼系统、制冷压缩系统以及气液分离系统,所述过滤系统、所述压缩系统、所述纯化系统和所述冷却系统依次对原料空气进行过滤、压缩、净化和冷却处理,所述精馏系统对冷却后的空气进行分离处理形成氮气和液氧,所述制冷压缩系统由LNG提供冷能,并对所述精馏系统形成的氮气进行压缩冷却处理后形成液氮,所述气液分离系统对所述制冷压缩系统形成的液氮进行气液分离处理,形成成品液氮,所述冷却系统包括两套换热器,所述两套换热器根据LNG冷能供应状态交替投入运行,其中一套换热器为主换热器,其冷却介质包括所述精馏系统形成的氮气,其在LNG冷能供应时开启;另一套换热器为辅助换热器,其冷却介质包括所述气液分离系统形成的成品液氮,其在LNG冷能供应中断时开启;同时根据LNG冷能供应状态,调整所述空分系统的设备工艺参数,使所述空分系统,在LNG冷能供应充足时增加成品液氮产量,而在LNG冷能供应中断时低负荷运转并停止生产成品液氮;在LNG冷能供应中断时,所述制冷压缩系统以及所述气液分离系统关闭。
[0023]所述过滤系统可包括空气过滤器al,所述压缩系统可包括空压机a3,所述纯化系统可包括纯化器a20,所述冷却系统可包括主换热器al2和作为辅助换热器的外置换热器a22 ;所述精馏系统可包括精馏塔,所述制冷压缩系统可包括LNG-氮换热器a6和氮气压缩系统,所述气液分离系统可包括第一气液分离器alO和第二气液分离器all ;所述空气过滤器al、所述空压机a3以及所述纯化器a20可依次连接对原料空气Al进行过滤、压缩及净化处理,处理后的净化压缩空气从所述纯化器a20输出后可分为两路,分别为空气B3和空气E54,两路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,当LNG冷能供应时,空气B3导通,空气E54截止;当LNG冷能供应中断时,空气B3截止,空气E54导通,一路空气B3通过阀门输入所述主换热器al2,另一路空气E54通过阀门输入所述外置换热器a22 ;当LNG冷能供应时,关闭所述外置换热器a22,启动所述主换热器al2和所述LNG-氮换热器a6,所述主换热器al2对来自所述纯化器a20的空气进行冷却,处理后输出冷却的空气至所述精馏塔,所述精馏塔对输入的空气进行分馏,形成液氧和氮气,从所述精馏塔下塔al5顶部抽出的氮气一部分经过所述主换热器al2释放冷能,再经过所述LNG-氮换热器a6冷却后输出,所述LNG-氮换热器a6输出的氮气输入所述氮气压缩系统进行压缩,并经进一步冷却后成为液氮D34,再依次经过所述第一气液分离器alO和所述第二气液分离器all进行气液分离,形成氮气和成品液氮H41,其中成品液氮H41输出至储槽,第二气液分离器all分离的氮气F40作为冷却介质输入主换热器al2,LNG经过所述LNG-氮换热器a6释放冷能后,升温至管输温度送入天然气管线;当LNG冷能供应中断时,关闭所述主换热器al2、所述制冷压缩系统以及所述气液分离系统,启动所述外置换热器a22,所述成品液氮作为冷却介质输入所述外置换热器a22,所述外置换热器a22对来自所述纯化器a20的空气E54进行冷却,处理后输出冷却的空气至所述精馏塔,所述精馏塔设置为低负荷运转。
[0024]所述空分系统还可包括LNG-乙二醇换热器a5,当LNG冷能供应量充足时,可将LNG输入至所述LNG-乙二醇换热器a5,利用乙二醇溶液储冷能,当LNG冷能供应量不足时,储冷能的乙二醇水溶液可作为冷却介质向所述空压机内的中间冷却器a2和末级冷却器a4提供冷能,用于冷却原料空气。
[0025]从所述精馏塔上塔al3顶部抽出的氮气可分两路输出,两路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,其中一路在当LNG冷能供应时可作为冷却介质通过阀门导通输入所述主换热器al2,经换热后可直接排空或者作为再生气输入所述纯化器a20,而另一路氮气BC56当LNG冷能中断时可作为冷却介质通过阀门导通输入所述外置换热器a22,经换热后也可直接排空或者作为再生气输入所述纯化器a20 ;从所述精馏塔下塔al5顶部抽出的氮气AA20可分三路输出,分别为:第一路氮气AB27、第二路氮气AC28和第三路氮气AD58,第一、二路与第三路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,当LNG冷能供应时,第三路氮气AD58截止,第一路氮气AB27、第二路氮气AC28导通,第一路氮气AB27可作为冷却介质通过阀门导通输入所述主换热器al2进行换热,换热后输入所述LNG-氮换热器a6进行冷却,冷却后再输入所述氮气压缩系统,第二路氮气AC28可通过阀门导通输入所述LNG-氮换热器a6进行冷却,冷却后再输入所述氮气压缩系统;iLNG冷能中断时,第三路氮气AD58导通,第一路氮气AB27、第二路氮气AC28截止,第三路氮气AD58可作为冷却介质通过阀门导通输入所述外置换热器a22,换热后可输出至外部设备。
[0026]所述制冷压缩系统还可包括液氮-氮换热器a9,所述氮气压缩系统输出的氮气经过所述LNG-氮换热器a6冷却后形成低温高压氮气,可经过所述液氮-氮换热器a9进一步冷却后,输出液氮D34和液氮DA35,从所述液氮-氮换热器a9输出的液氮D34输入所述第一气液分离器alO,所述第一气液分离器alO分离的氮气和从所述液氮-氮换热器a9输出后反流的液氮DA35可作为冷却介质分别输入所述液氮-氮换热器a9,换热后均可作为冷却介质输入至所述LNG-氮换热器a6,换热后输入所述氮气压缩系统。
[0027]所述氮气压缩系统可包括低温低压循环氮气压缩机a7和低温高压循环氮气压缩机a8,从所述LNG-氮换热器a6输出的氮气可依次经过所述低温低压循环氮气压缩机a7、所述LNG-氮换热器a6、所述低温高压循环氮气压缩机a8和所述LNG-氮换热器a6,经过两次压缩和冷却后输出。
[0028]所述空分系统还可包括过冷器al6,所述精馏塔冷凝蒸发器al4输出的液氮A13、所述精馏塔下塔al5上部输出的污液氮16、所述精馏塔下塔al5下部输出的贫液空18以及所述精馏塔下塔al5底部输出的富氧液空All,可分别经所述过冷器al6换热后输入所述上塔al3,所述上塔al3顶部输出的氮气BA22和所述上塔al3顶部输出的污氮55可经过所述过冷器al6换热,换热后可汇合为氮气BB23,氮气BB23可再分两路输出,其中一路在当LNG冷能供应时可作为冷却介质通过阀门输入所述主换热器al2,而另一路氮气BC56当LNG冷能中断时可作为冷却介质通过阀门输入所述外置换热器a22。
[0029]所述空分系统还可包括循环氮-空气换热器a21,当LNG冷能供应时,空气B3导通,从所述纯化器a20输出的空气B3经所述主换热器al2换热后可分为两路,其中一路可直接输入所述精馏塔,另一路可经所述循环氮-空气换热器a21换热后,输入所述精馏塔,从所述第一气液分离器alO分离出的液氮E37中,可分流一部分液氮F38输入所述循环氮-空气换热器a21与空气换热,其余部分液氮G39输入所述第二气液分离器all。
[0030]所述空分系统还可包括粗氩塔al7和精氩塔al8,氩馏分25从所述上塔al3中部抽出,输入所述粗氩塔al7除去其中的氧形成工艺氩44,所述工艺氩44输入所述精氩塔al8除去其中的氮形成精液氩48,作为成品送入储槽;所述精馏塔下塔al5底部抽出富氧液空All可分流为两路,分别为富氧液空B42和富氧液空C43,其中一路富氧液空B42输入所述上塔al3,另一路富氧液空C43节流降压后作为冷却介质输入所述粗氩塔al7的塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔al3 ;另从所述精馏塔下塔al5顶部抽出一路氮气AE45,依次经过所述精氩塔al8的塔底蒸发器和塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔al3 ;所述精馏塔的冷凝蒸发器al4输出的液氮抽出后分流,分别为液氮A13和液氮149,其中液氮149部分输入所述上塔al3,另外液氮A13部分作为冷却介质输入所述精氩塔al8的塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔al3。
[0031]本发明的最佳工艺流程如下:
[0032]空分装置的规模如下表I所示:[0033]表1正常设计工况下空分装置规模
【权利要求】
1.一种使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,空分系统包括如下系统:过滤系统、压缩系统、纯化系统、冷却系统、精懼系统、制冷压缩系统以及气液分离系统,所述过滤系统、所述压缩系统、所述纯化系统和所述冷却系统依次对原料空气进行过滤、压缩、净化和冷却处理,所述精馏系统对冷却后的空气进行分离处理形成氮气和液氧,所述制冷压缩系统由LNG提供冷能,并对所述精馏系统形成的氮气进行压缩冷却处理后形成液氮,所述气液分离系统对所述制冷压缩系统形成的液氮进行气液分离处理,形成成品液氮,所述冷却系统包括两套换热器,所述两套换热器根据LNG冷能供应状态交替投入运行,其中一套换热器为主换热器,其冷却介质包括所述精馏系统形成的氮气,其在LNG冷能供应时开启;另一套换热器为辅助换热器,其冷却介质包括所述气液分离系统形成的成品液氮,其在LNG冷能供应中断时开启;同时根据LNG冷能供应状态,调整所述空分系统的设备工艺参数,使所述空分系统,在LNG冷能供应充足时增加成品液氮产量,而在LNG冷能供应中断时低负荷运转并停止生产成品液氮;在LNG冷能供应中断时,所述制冷压缩系统以及所述气液分离系统关闭。
2.根据权利要求1所述的使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,所述过滤系统包括空气过滤器(al),所述压缩系统包括空压机(a3),所述纯化系统包括纯化器(a20),所述冷却系统包括主换热器(al2)和作为辅助换热器的外置换热器(a22);所述精馏系统包括精馏塔,所述制冷压缩系统包括LNG-氮换热器(a6)和氮气压缩系统,所述气液分离系统包括第一气液分离器(alO)和第二气液分离器(all);所述空气过滤器(al)、所述空压机(a3)以及所述纯化器(a20)依次连接对原料空气A(I)进行过滤、压缩及净化处理,处理后的净化压缩空气从所述纯化器(a20)输出后分为两路,两路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,一路通过阀门输入所述主换热器(al2),另一路通过阀门输入所述外置换热器(a22);当LNG冷能供应时,关闭所述外置换热器(a22),启动所述主换热器(al2)和所述LNG-氮换热器(a6),所述主换热器(al2)对来自所述纯化器(a20)的空气进行冷却,处理后输出冷却的空气至所述精馏塔,所述精馏塔对输入的空气进行分馏,形成液氧和氮气,从所述精馏塔下塔(al5)顶部抽出的氮气一部分经过所述主换热器(al2)释放冷能,再经过所述LNG-氮换热器(a6)冷却后输出,所述LNG-氮换热器(a6)输出的氮气输入所述氮气压缩系统进行压缩,并经进一步冷却后成为液氮,再依次经过所述第一气液分离器(alO)和所述第二气液分离器(all)进行气液分离,形成氮气和成品液氮,其中成品液氮输出至储槽,第二气液分离器(all)分离的氮气作为冷却介质输入主换热器(al2),LNG经过所述LNG-氮换热器(a6)释放冷能后,升温至管输温度送入天然气管线;当LNG冷能供应中断时,关闭所述主换热器(al2)、所述制冷压缩系统以及所述气液分离系统,启动所述外置换热器(a22),所述成品液氮作为冷却介质输入所述外置换热器(a22),所述外置换热器(a22)对来自所述纯化器(a20)的空气进行冷却,处理后输出冷却的空气至所述精馏塔,所述精馏塔设置为低负荷运转。
3.根据权利要求2所述的使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,所述空分系统还包括LNG-乙二醇换热器(a5),当LNG冷能供应量充足时,将LNG输入至所述LNG-乙二醇换热器(a5),利用乙二醇溶液储冷能,当LNG冷能供应量不足时,储冷能的乙二醇水溶液作为冷却介质向所述空压机内的中间冷却器(a2)和末级冷却器(a4)提供冷能,用于冷却原料空气。
4.根据权利要求2所述的使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,从所述精馏塔上塔(al3)顶部抽出的氮气分两路输出,两路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,其中一路在当LNG冷能供应时作为冷却介质通过阀门输入所述主换热器(al2),而另一路当LNG冷能中断时作为冷却介质通过阀门输入所述外置换热器(a22),两路氮气经换热后均直接排空或者作为再生气输入所述纯化器(a20);从所述精馏塔下塔(al5)顶部抽出的氮气分三路输出,第一、二路与第三路在LNG冷能供应及供应中断时不同时导通,当LNG冷能供应时,第一路作为冷却介质通过阀门输入所述主换热器(al2)进行换热,换热后输入所述LNG-氮换热器(a6)进行冷却,冷却后再输入所述氮气压缩系统,第二路通过阀门输入所述LNG-氮换热器(a6)进行冷却,冷却后再输入所述氮气压缩系统;当LNG冷能中断时,第三路作为冷却介质通过阀门输入所述外置换热器(a22),换热后输出至外部设备。
5.根据权利要求2所述的使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,所述制冷压缩系统还包括液氮-氮换热器(a9),所述氮气压缩系统输出的氮气经过所述LNG-氮换热器(a6)冷却后形成低温高压氮气,经过所述液氮-氮换热器(a9)进一步冷却后,输出液氮,从所述液氮-氮换热器(a9)输出的液氮输入所述第一气液分离器(alO),所述第一气液分离器(alO)分离的氮气和从所述液氮-氮换热器(a9)输出后反流的液氮作为冷却介质分别输入所述液氮-氮换热器(a9),换热后均作为冷却介质输入至所述LNG-氮换热器(a6),换热后输入所述氮气压缩系统。
6.根据权利要求2所述的使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,所述氮气压缩系统包括低温低压循环氮气压缩机(a7)和低温高压循环氮气压缩机(a8),从所述LNG-氮换热器(a6)输出的氮气依次经过所述低温低压循环氮气压缩机(a7)、所述LNG-氮换热器(a6)、所述低温高压循环氮气压缩机(a8)和所述LNG-氮换热器(a6),经过两次压缩和冷却后输出。
7.根据权利要求2所述的使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,所述空分系统还包括过冷器(al6),所述精馏塔冷凝蒸发器(al4)输出的液氮、所述精馏塔下塔(al5)上部输出的污液氮、所述精馏塔下塔(al5)下部输出的贫液空以及所述精馏塔下塔(al5)底部输出的富氧液空,分别经所述过冷器(al6)换热后输入所述上塔(al3),所述上塔(al3)顶部输出的氮气和所述上塔(al3)顶部输出的污氮经过所述过冷器(al6)换热后汇合,再分两路输出,其中一路在当LNG冷能供应时作为冷却介质通过阀门输入所述主换热器(al2),而另一路当LNG冷能中断时作为冷却介质通过阀门输入所述外置换热器(a22)。
8.根据权利要求2所述的使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,所述空分系统还包括循环氮-空气换热器(a21),当LNG冷能供应时,从所述纯化器(a20)输出的空气经所述主换热器(al2)换热后分为两路,其中一路直接输入所述精馏塔,另一路经所述循环氮-空气换热器(a21)换热后,输入所述精馏塔,从所述第一气液分离器(alO)分离出的液氮中,分流一部分液氮输入所述循环氮-空气换热器(a21)与空气换热。
9.根据权利要求2所述的使空分系统在LNG冷能供应中断期间连续运行的方法,其特征在于,所述空分系统还包括粗氩塔(al7)和精氩塔(al8),氩馏分从所述上塔(al3)中部抽出,输入所述粗氩塔(al7)除去其中的氧形成工艺氩,所述工艺氩输入所述精氩塔(al8)除去其中的氮形成精液氩,作为成品送入储槽;所述精馏塔下塔(al5)底部抽出富氧液空分流为两路,其中一路输入所述上塔(al3),另一路节流降压后作为冷却介质输入所述粗氩塔(al7)的塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔(al3);另从所述精馏塔下塔(al5)顶部抽出一路氮气,依次经过所述精氩塔(al8)的塔底蒸发器和塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔(al3);所述精馏塔的冷凝蒸发器(al4)输出的液氮抽出后分流,一部分输入所述上塔(al3),另一部 分作为冷却介质输入所述精氩塔(al8)的塔顶冷凝器,换热后输入所述上塔(al3)。
【文档编号】F25J5/00GK104019628SQ201410203695
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】魏林瑞, 张磊, 夏永强, 江克忠, 李亚军, 王玉川, 王德鹏 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油能源发展股份有限公司
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