利用lng冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的工艺及其装置。所述方法中：LNG泵入管壳式换热器的管程，在管壳式换热器的管程中LNG的气化释放潜热，将低温气体CO2冷却液化，然后LNG的气化产物作为冷源进入多股流板翅式换热器，CO2原料气冷却后进入CO2压缩机，同时将输出的高压高温CO2冷却，LNG升温气化为10~25℃的常温天然气；冷却后的CO2进入管壳式换热器的壳层，从管壳式换热器壳层出口流出的液体CO2分为两支，一支进入液体CO2储罐，另一支进入干冰机制备干冰。本工艺可实现LNG冷能的梯级利用，LNG冷能利用率高；通过利用LNG的冷能将液体CO2及干冰的制备压力降至0.6~1.0MPa，以及将压缩机进口气体CO2冷却至-40~-30℃，最终可实现较普通低压法节能58%以上的效果。
【专利说明】利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及液体二氧化碳及干冰的制备领域，具体涉及一种利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的工艺及装置。
【背景技术】
[0002]近年来我国液化天然气(简称LNG)市场迅速发展，2013年更是达到年LNG进口量约一千八百万吨的规模。通常在将LNG接收站或卫星站，需要将LNG经过换热升温气化转换为气态的天然气(简称NG)。针对LNG的气化过程中释放的冷能，已有众多研究人员展开了相关研究，如LNG冷能用于空分、冷库及制冰等。因此开发新的LNG冷能应用领域，对于增强LNG冷能利用项目的灵活性以及降低LNG气化成本具有积极意义。
[0003]另一方面，液体二氧化碳及干冰的制备过程中，CO2压缩制冷过程能耗较高导致整个工艺能耗居高不下，因此如何降低压缩机能耗是液体0)2及干冰制备工艺的关键问题。液体CO2及干冰制备可分为高压法(8.0MPa)和低压法(1.6MPa?2.5MPa)。高压法可实现气体CO2在常温条件液化，再经节流膨胀变为低温液体后进入干冰机制备干冰，压缩机一般为三级压缩或四级压缩，能耗非常大。低压法可实现气体CO2在低温条件液化，再经节流膨胀进一步降温后进入或不经过节流膨胀直接进入干冰机制备干冰，压缩机功耗相对高压法减小很多，目前普遍使用低压法生产液体二氧化碳及干冰。在干冰机中部分液体CO2吸热气化为气体C02，部分液体CO2放热冷却为雪花状固体干冰。在干冰生产中，一般设有气体二氧化碳回收装置，减少液体二氧化碳量，使干冰的生产成本大大降低。如何进一步降低工艺能耗，提高生产效率，是进一步优化液体CO2及干冰的制备工艺的关键。
[0004]专利CN101913604A公开了利用液化天然气冷能的干冰生产装置及其方法，但由于200ΙΓ268Κ状态下天然气为低温气体状态，因此实际上该装置利用的是低温气态天然气的冷能，与本发明中的低温液化天然气的相变冷能完全不同。该发明采用易燃易爆的丙烷作为一种中间换热介质，压缩后的二氧化碳采用水冷的方式，从而大大增加了设备投资、运行费用及操作的危险性。此外，该发明的目标产物为干冰，而本发明的目标产物为液体CO2及干冰两种产物。
[0005]上述现有技术均未涉及充分利用LNG气化冷能，以及系统能耗低的液体CO2及干冰制备技术。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法及装置。利用LNG低温位的气化潜冷将低温的压缩气体CO2冷却液化，利用较高温位的低温天然气的显冷将压缩机进口 CO2及出口 CO2冷却，如此可充分利用LNG冷能，将_162°C?_140°C的LNG升温气化为1(T25°C的常温天然气，同时可将液体CO2及干冰的制备压力降至1.0MPa以下。
[0008]本发明的目的通过如下技术方案实现:
利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法，具体是:LNG储罐中的LNG通过LNG泵泵入管壳式换热器的管程，在管壳式换热器的管程中LNG的气化潜热部分或全部在管壳式气化器中释放，将处于管壳式换热器壳程的低温气体CO2冷却液化，然后LNG的气化产物作为冷源进入多股流板翅式换热器，将CO2原料气冷却后进入CO2压缩机，同时将CO2压缩机输出的高压高温CO2冷却，得到冷却后的C02，LNG升温气化为1(T25°C的常温天然气；所述冷却后的CO2进入管壳式换热器的壳层,从管壳式换热器壳层出口流出的液体CO2分为两支，一支进入液体CO2储罐，另一支进入干冰机制备干冰，回收干冰机中的CO2气体时因其温度过低，故需先进入多股流板翅式换热器升温再进入CO2压缩机，以降低对CO2压缩机材质的要求。
[0009]上述方法，包括以下步骤:
(1)开启LNG泵，LNG由LNG储罐输出，经LNG泵进入管壳式换热器的管程并与壳程的CO2换热，LNG升温气化为低温气态天然气，然后进入多股流板翅式换热器换热升温至常温状态，并进入下游管网供给用气用户；
(2)CO2原料气首先进入多股流板翅式换热器的CO2原料气冷却通道出口，换热降温为低温气体CO2,进入第一压缩机经压缩后变成高温高压的气体CO2 ;第一压缩机输出的高温高压气体CO2与第二压缩机输出的高温高压气体CO2混合，然后进入多股流板翅式换热器的高压CO2冷却通道再次换热变成高压低温的气体CO2,从多股流板翅式换热器输出后，再进入管壳式换热器的壳程换热降温冷凝为更低温度的液体CO2 ;液体CO2经集液箱后分为两支，一支经第一控制阀进入液体CO2储罐，另一支经第二控制阀进入干冰机制备干冰；干冰机中部分液体CO2放热凝结成干冰，另一部分液体CO2吸热气化为常压气体CO2 ;气体CO2由干冰机输出后进入多股流板翅式换热器的低温CO2加热通道，换热升温后进入第二压缩机，经压缩后变成高温高压的气体CO2,并与第一压缩机输出的高压CO2混合再次进入多股流板翅式换热器的高压C02冷却通道，重复上述步骤即可实现液体CO2及干冰的制备。
[0010]上述方法中，为保证干冰产量的稳定，当LNG气化量增加时，增加CO2原料气流量，LNG气化量增量和CO2原料气增量质量流量之比为1: 1.7^1:1.4，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2增加，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CO2流量不变，进入液体CO2储罐的液体CO2流量增加；
当LNG气化量减小但仍可保证管壳式换热器中液体CO2生成流量大于干冰机所需液体CO2流量时，减小CO2原料气流量，LNG气化量减少量和CO2原料气减少量之比为1: 1.7^1:1.4，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2减少，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CO2流量不变，进入液体CO2储罐的液体CO2流量减少；
当LNG气化量减小幅度较大致使管壳式换热器中液体CO2生成流量小于干冰机所需液体CO2流量时，关闭第一控制阀，打开并调节第二控制阀和第三控制阀，开启液体CO2泵，将液体CO2储罐中的液体CO2经过第三控制阀输送到干冰机中。
[0011 ] 利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法的装置，包括LNG储罐、LNG泵、管壳式换热器、多股流板翅式换热器、第一压缩机、第二压缩机、集液箱、液体CO2储罐、干冰机、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和液体CO2泵；LNG储罐出口与LNG泵、管壳式换热器管程入口通过管道顺次连接、管壳式换热器管程出口与多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口连接；多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道出口与第一压缩机的进口连接，第一压缩机的出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口连接，多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道出口与管壳式换热器壳程入口连接、管壳式换热器壳程出口与集液箱连接，集液箱出口管道分为两支，一支通过第一控制阀与液体CO2储罐连接，所述液体CO2储罐出口与液体0)2泵、第三控制阀和干冰机进口顺次连接；一支通过第二控制阀与干冰机进口连接；干冰机的气体CO2出口与多股流板翅式换热器低温CO2加热通道入口连接，多股流板翅式换热器低温CO2加热通道出口与第二压缩机进口连接，第二压缩机出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口连接。
[0012]上述装置中，所述集液箱放置于管壳式换热器的下方，以使管壳式换热器内液化的CO2能及时的排出，提高换热效率。所述多股流板翅式换热器中设有CO2原料气冷却通道、低温天然气加热通道、高压CO2冷却通道和低温CO2加热通道四个流动通道，其中CO2原料气冷却通道和高压CO2冷却通道为高温流动通道，低温天然气加热通道和低温CO2加热通道为低温流动通道；所述流动通道的排列方式为低温、高温、低温和高温四个流动通道交错布置，且低温与高温通道的进口与出口分别反向设置，即低温通道的进口与高温通道的出口设置在多股流板翅式换热器的相同一侧，低温通道的出口与高温通道的进口设置在多股流板翅式换热器的相同另一侧。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
ULNG冷能利用率高。利用LNG低温位的气化潜冷将低温的压缩CO2气体冷却液化，利用较高温位的低温天然气的显冷将压缩机进口 CO2及出口 CO2冷却，如此可充分利用LNG冷能，将-162°C?_140°C的LNG升温气化为1(T25°C的常温天然气。
[0014]2、二氧化碳压缩机能耗低。二氧化碳压缩机是本工艺的主要能耗设备，因此降低CO2压缩机功耗是降低本工艺的关键。利用LNG的冷能将液体CO2及干冰的制备压力降至
1.0MPa以下，可使压缩机功耗较目前的2.0MPa的低压法节能29%以上，此外利用LNG冷能冷却压缩机进口温度，可在降压节能的基础上进一步降低功耗42%以上，最终可实现较普通低压法节能58%以上的效果。
[0015]3、操作灵活，可适应各种不同的工况。当LNG气化量波动且需保证干冰机的干冰产量的稳定时，可适当调节CO2原料气流量，LNG气化量增加或减少量和CO2原料气增加或减少量之比为1: 1.7?1:1.4，并调节液体CO2输送至液体CO2储罐和干冰机中的比例大小，即可保证当LNG气化量波动时本方法的稳定性。
[0016]
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明的利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的工艺流程图。
[0018]图中示出:LNG储罐1、LNG泵2、管壳式换热器3、多股流板翅式换热器4、第一压缩机5、第二压缩机6、集液箱7、液体CO2储罐9、干冰机11、第一控制阀8、第二控制阀10、第三控制阀13、液体CO2泵12、管壳式换热器管程入口 a、管壳式换热器管程出口 b、管壳式换热器壳程入口 C、管壳式换热器壳程出口 d、多股流板翅式换热器低温CO2加热通道入口 e、多股流板翅式换热器低温CO2加热通道出口 1、多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口j、多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道出口 f、多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口 g、多股流板翅式换热器低温天然气加热通道出口 k、多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道入口 I和多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道出口 h。
图2为多股流板翅式换热器的局部放大图。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0021]如图1和图2所示，LNG储罐1、LNG泵2、管壳式换热器3、多股流板翅式换热器
4、第一压缩机5、第二压缩机6、集液箱7、液体CO2储罐9、干冰机11、第一控制阀8、第二控制阀10、第三控制阀13、液体CO2泵12、管壳式换热器管程入口 a、管壳式换热器管程出口b、管壳式换热器壳程入口 C、管壳式换热器壳程出口 d、多股流板翅式换热器低温CO2加热通道入口 e、多股流板翅式换热器低温CO2加热通道出口 1、多股流板翅式换热器高压0)2冷却通道入口 j、多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道出口 f、多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口 g、多股流板翅式换热器低温天然气加热通道出口 k、多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道入口 I和多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道出口 h。
[0022]其连接关系为:LNG储罐I出口与LNG泵2、管壳式换热器3管程入口 a通过管道顺次连接、管壳式换热器3管程出口 b与多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口 g连接；多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道出口 h与第一压缩机5的进口连接，第一压缩机5的出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口 j连接，多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道出口 f与管壳式换热器壳程入口 c连接、管壳式换热器壳程出口 d与集液箱7连接，集液箱7出口管道分为两支，一支通过第一控制阀8与液体CO2储罐9连接，所述液体CO2储罐9出口与液体CO2泵12、第三控制阀13和干冰机11进口顺次连接；一支通过第二控制阀10与干冰机11进口连接；干冰机11的气体CO2出口与多股流板翅式换热器低温CO2加热通道入口 e连接，多股流板翅式换热器低温CO2加热通道出口 i与第二压缩机6进口连接，第二压缩机6出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口 j连接。
[0023]所述集液箱放置于管壳式换热器的下方，以使管壳式换热器内液化的CO2能及时的排出，提高换热效率。所述多股流板翅式换热器中设有低温天然气与CO2的流动换热通道，所述流动换热通道的排列方式为低温、高温、低温和高温四个的流动换热通道交错布置，且低温与高温通道的进口与出口分别反向设置，即低温通道的进口与高温通道的出口设置在多股流板翅式换热器的相同一侧，低温通道的出口与高温通道的进口设置在多股流板翅式换热器的相同另一侧。
[0024]实施例1
参照附图1，一种利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的工艺，包括以下步骤:开启低温LNG泵2，120kg/h、-162°C的LNG由LNG储罐I输出，经LNG泵2进入管壳式换热器3与200 kg/h、-40°C、0.6MPa的CO2换热，LNG走管程，CO2走壳程，LNG升温气化为低温气态天然气后，再进入多股流板翅式换热器4的低温天然气加热通道，换热升温至25°C的常温状态，并进入下游管网供给用气用户。150 kg/h 25°C >0.1MPa的CO2原料气进入多股流板翅式换热器4的CO2原料气冷却通道，换热降温为_40°C的低温CO2,进入第一压缩机5经压缩后温度升闻，压力升至0.6MPa ;第一压缩机5输出的CO2与第二压缩机6输出的50 kg/h、0.6MPa的CO2混合，进入多股流板翅式换热器4的高压CO2冷却通道，再次换热降温至_40°C，从多股流板翅式换热器4输出后进入管壳式气化器3的壳程，换热降温冷凝为_78°C的液体CO2 ；200 kg/h,-78°C,0.6MPa液体CO2经集液箱7后分为流量相等两支，一支经第一控制阀8进入液体CO2储罐9，所述液体CO2储罐9还通过管道与液体CO2泵12、第三控制阀13、干冰机11顺次连接，另一支经第二控制阀10进入干冰机11制备干冰；干冰机11中50 kg/h的液体CO2放热凝结成干冰，50 kg/h的液体CO2吸热气化为0.1MPa的气体CO2 ；50 kg/h,0.1MPa的气体CO2由干冰机11输出后进入多股流板翅式换热器4的低温CO2加热通道，换热降温至_40°C后进入第二压缩机6，经压缩后温度升高，压力升至0.6MPa并与第一压缩机5输出的CO2混合，重复上述步骤。
[0025]当LNG气化量增加20kg/h变为140 kg/h时，为保证干冰机干冰产量的稳定，可适当增加CO2原料气流量，LNG增量和CO2原料气增量的质量流量之比为1: 1.67，即CO2进料增加33.3kg/h，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2增加，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CO2流量不变仍为100kg/h，进入液体CO2储罐的液体CO2流量增加33.3kg/h，即将富裕的液体CO2储存在液体CO2储罐中。如此即可保证进入干冰机中的液体CO2流量的稳定。
[0026]当LNG气化量减少20kg/h变为100 kg/h时，为保证干冰机干冰产量的稳定，可适当减小CO2原料气流量，LNG减少量和CO2原料气减少量的质量流量之比为1: 1.67，即CO2进料减少33.3kg/h，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2减少，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CCV流量不变仍为100kg/h，进入液体CO2储罐的液体CO2流量减少33.3kg/h变为66.7kg/h。如此即可保证进入干冰机中的液体CO2流量的稳定。
[0027]当LNG气化量减少80kg/h变为40 kg/h时，为保证干冰机干冰产量的稳定，可适当减小CO2原料气流量，LNG减少量和CO2原料气减少量的质量流量之比为1: 1.67，即CO2进料减少133.3kg/h变为16.7kg/h,关闭第一控制阀，打开并调节第二控制阀和第三控制阀，开启液体CO2泵，将液体CO2储罐中的液体CO2输送到干冰机中，LNG减少量和液体CO2储罐中液体CO2输出量的质量流量之比为1: 0.42，即液体0)2输出量为33.31^/11。如此即可保证进入干冰机中的液体CO2流量的稳定。
[0028]在干冰机中干冰转化率为50%，输出干冰机的气体CO2全部回收的条件下，lkg, -16(T°C的LNG气化为25°C的常温天然气所提供的冷能可保证净加工1.25kg的二氧化碳进料；本发明节能效果显著，利用LNG冷能可将液体CO2及干冰制备压力降至0.6MPa，较现有的2.0MPa压力下的CO2压缩机功耗减少47%，另外本发明利用LNG冷能将CO2压缩机进口温度冷却至-40°C，可进一步地降低CO2压缩机功耗约21%，最终可实现较普通低压法节能58%的效果。
[0029]实施例2
参照附图1，一种利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的工艺，包括以下步骤:开启低温LNG泵2，140kg/h、-162°C的LNG由LNG储罐I输出，经LNG泵2进入管壳式换热器3与200 kg/h,-300C、1.0MPa的CO2换热，LNG走管程，CO2走壳程，LNG升温气化为低温气态天然气后，再进入多股流板翅式换热器4的低温天然气加热通道，换热升温至25°C的常温状态，并进入下游管网供给用气用户。155 kg/h 25°C >0.1MPa的CO2原料气进入多股流板翅式换热器4的CO2原料气冷却通道，换热降温为_30°C的低温CO2,进入第一压缩机5经压缩后温度升闻，压力升至1.0MPa ;第一压缩机5输出的CO2与第二压缩机6输出的45 kg/h、1.0MPa的CO2混合，进入多股流板翅式换热器4的高压CO2冷却通道，再次换热降温至_30°C，从多股流板翅式换热器4输出后进入管壳式气化器3的壳程，换热降温冷凝为_78°C的液体CO2 ；200 kg/h,-780C、1.0MPa液体CO2经集液箱7后分为流量相等两支，一支经第一控制阀8进入液体CO2储罐9，所述液体CO2储罐9还通过管道与液体CO2泵12、第三控制阀13、干冰机11顺次连接，另一支经第二控制阀10进入干冰机11制备干冰；干冰机11中55 kg/h的液体CO2放热凝结成干冰，45 kg/h的液体CO2吸热气化为0.1MPa的气体CO2 ；45 kg/h,0.1MPa的气体CO2由干冰机11输出后进入多股流板翅式换热器4的低温CO2加热通道，换热降温至_30°C后进入第二压缩机6，经压缩后温度升高，压力升至1.0MPa并与第一压缩机5输出的CO2混合，重复上述步骤。
[0030]当LNG气化量增加20kg/h变为160 kg/h时，为保证干冰机干冰产量的稳定，可适当增加CO2原料气流量，LNG增量和CO2原料气增量的质量流量之比为1: 1.43，即CO2进料增加28kg/h，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2增加，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CO2流量不变仍为100kg/h，进入液体CO2储罐的液体CO2流量增加28kg/h变为128kg/h，即将富裕的液体CO2储存在液体CO2储罐中。如此即可保证进入干冰机中的液体CO2流量的稳定。
[0031]当LNG气化量减少20kg/h变为120kg/h时，为保证干冰机干冰产量的稳定，可适当减小CO2原料气流量，LNG减少量和CO2原料气减少量的质量流量之比为1: 1.43，即CO2进料减少28kg/h，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2减少，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CO2流量不变仍为100kg/h，进入液体CO2储罐的液体CO2流量减少28kg/h变为72kg/h。如此即可保证进入干冰机中的液体CO2流量的稳定。
[0032]当LNG气化量减少80kg/h变为60 kg/h时，为保证干冰机干冰产量的稳定，可适当减小CO2原料气流量，LNG减少量和CO2原料气减少量的质量流量之比为1: 1.43，即CO2进料减少112kg/h变为43kg/h，关闭第一控制阀，打开并调节第二控制阀和第三控制阀，开启液体CO2泵，将液体CO2储罐中的液体CO2输送到干冰机中，LNG减少量和液体CO2储罐中液体CO2输出量的质量流量之比为1: 0.15，即液体0)2输出量为12kg/h。如此即可保证进入干冰机中的液体CO2流量的稳定。
[0033]在干冰机中干冰转化率为55%，输出干冰机的气体CO2全部回收的条件下，lkg, -16(T°C的LNG气化为25°C的常温天然气所提供的冷能可保证净加工1.1lkg的二氧化碳进料；本发明节能效果显著，利用LNG冷能可将液体CO2及干冰制备压力降至1.0MPa,较现有的2.0MPa压力下的CO2压缩机功耗减少29%，另外本发明利用LNG冷能将CO2压缩机进口温度冷却至-40°C，可进一步地降低CO2压缩机功耗约20%，最终可实现较普通低压法节能43%的效果。
[0034]本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法，其特征在于，LNG储罐中的LNG通过LNG泵泵入管壳式换热器的管程，在管壳式换热器的管程中LNG的气化潜热部分或全部在管壳式气化器中释放，将处于管壳式换热器壳程的低温气体CO2冷却液化，然后LNG的气化产物作为冷源进入多股流板翅式换热器，将CO2原料气冷却后进入CO2压缩机，同时将CO2压缩机输出的高压高温CO2冷却，得到冷却后的C02，LNG升温气化为1(T25°C的常温天然气；所述冷却后的CO2进入管壳式换热器的壳层,从管壳式换热器壳层出口流出的液体CO2分为两支，一支进入液体CO2储罐，另一支进入干冰机制备干冰。
2.根据权利要求1所述的利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)开启LNG泵，LNG由LNG储罐输出，经LNG泵进入管壳式换热器的管程并与壳程的CO2换热，LNG升温气化为低温气态天然气，然后进入多股流板翅式换热器换热升温至常温状态，并进入下游管网供给用气用户； (2)CO2原料气首先进入多股流板翅式换热器的CO2原料气冷却通道出口，换热降温为低温气体CO2,进入第一压缩机经压缩后变成高温高压的气体CO2 ;第一压缩机输出的高温高压气体CO2与第二压缩机输出的高温高压气体CO2混合，然后进入多股流板翅式换热器的高压CO2冷却通道再次换热变成高压低温的气体CO2,从多股流板翅式换热器输出后，再进入管壳式换热器的壳程换热降温冷凝为更低温度的液体CO2 ;液体CO2经集液箱后分为两支，一支经第一控制阀进入液体CO2储罐，另一支经第二控制阀进入干冰机制备干冰；干冰机中部分液体CO2放热凝结成干冰，另一部分液体CO2吸热气化为常压气体CO2 ;气体CO2由干冰机输出后进入多股流板翅式换热器的低温CO2加热通道，换热升温后进入第二压缩机，经压缩后变成高温高压的气体CO2,并与第一压缩机输出的高压CO2混合再次进入多股流板翅式换热器的高压C02冷却通道，重复上述步骤即可实现液体CO2及干冰的制备。
3.根据权利要求2所述的利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法，其特征在于，当LNG气化量增加时，增加CO2原料气流量，LNG气化量增量和CO2原料气增量质量流量之比为1: 1.7?1:1.4，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2增加，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CO2流量不变，进入液体CO2储罐的液体CO2流量增加； 当LNG气化量减小但仍可保证管壳式换热器中液体CO2生成流量大于干冰机所需液体CO2流量时，减小CO2原料气流量，LNG气化量减少量和CO2原料气减少量之比为1: 1.7^1:1.4，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2减少，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CO2流量不变，进入液体CO2储罐的液体CO2流量减少； 当LNG气化量减小幅度较大致使管壳式换热器中液体CO2生成流量小于干冰机所需液体CO2流量时，关闭第一控制阀，打开并调节第二控制阀和第三控制阀，开启液体CO2泵，将液体CO2储罐中的液体CO2经过第三控制阀输送到干冰机中。
4.实现权利要求Γ3任一项所述利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法的装置，其特征在于包括LNG储罐(1)、LNG泵(2)、管壳式换热器(3)、多股流板翅式换热器(4)、第一压缩机(5)、第二压缩机(6)、集液箱(7)、液体CO2储罐(9)、干冰机(11)、第一控制阀(8)、第二控制阀(10)、第三控制阀(13)和液体CO2泵(12) ； LNG储罐(I)出口与LNG泵(2)、管壳式换热器管程入口(a)通过管道顺次连接、管壳式换热器管程出口(b)与多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口(g)连接；多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道出口(h)与第一压缩机(5)的进口连接，第一压缩机(5)的出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口(j)连接，多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道出口(f)与管壳式换热器壳程入口(c)连接、管壳式换热器壳程出口(d)与集液箱(7)连接，集液箱(7)出口管道分为两支，一支通过第一控制阀(8)与液体CO2储罐(9)连接，所述液体CO2储罐(9)出口与液体CO2泵(12)、第三控制阀(13)和干冰机(11)进口顺次连接；一支通过第二控制阀(10)与干冰机(11)进口连接；干冰机(11)的气体CO2出口与多股流板翅式换热器低温CO2加热通道入口(e)连接，多股流板翅式换热器低温CO2加热通道出口(i)与第二压缩机(6)进口连接，第二压缩机(6 )出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口( j )连接。
5.根据权利要求4所述利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的工艺的装置，其特征在于，所述集液箱放置于管壳式换热器的下方，所述多股流板翅式换热器中设有CO2原料气冷却通道、低温天然气加热通道、高压CO2冷却通道和低温CO2加热通道四个流动通道，其中CO2原料气冷却通道和高压CO2冷却通道为高温流动通道，低温天然气加热通道和低温CO2加热通道为低温流动通道；所述流动通道的排列方式为低温、高温、低温和高温四个流动通道交错布置，且低温与高温通道的进口与出口分别反向设置，即低温通道的进口与高温通道的出口设置在多股流板翅式换热器的相同一侧，低温通道的出口与高温通道的进口设置在多股流板翅式换热器的相同另一侧。
【文档编号】F25J5/00GK104236252SQ201410425132
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】徐文东, 赵建河, 程显弼, 袁丹 申请人:华南理工大学