CN103817821A - 一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置 - Google Patents

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张谋
金春旭
潘振
陈保东
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Abstract

本发明公开一种实现液化天然气（LNG）卫星站冷能利用的方法与装置，属于油气储运与运输工程技术领域。该方法通过利用LNG冷能对废旧橡胶加以冷冻，达到橡胶的玻璃化温度后，进行低温粉碎，既可满足废旧橡胶的精细化加工。工艺流程过程中冷能通过冷媒传递，并以空气作为深冷加工介质，在深冷加工前将粗胶粒与助粉煤混合，并对冷媒及助粉煤循环使用，实现整个工艺过程。此工艺操作简单，便于控制，自动化程度较高，不仅对LNG卫星站冷能加以利用，而且实现了废旧橡胶的精细化加工，在不损坏橡胶性能的前提下满足颗粒大小。

Description

一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置
技术领域
本发明属于油气储存与运输工程技术领域，具体涉及一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置。
背景技术
LNG是由天然气在常压下冷却至-162℃而成，以此来解决天然气受管网的约束而无法到达的区域居民及工业等所用的天然气问题，LNG通过船舶、槽车等工具运送到指定接收站、卫星站等站内，经过气化等相关程序既可为用户提供用气。然而，LNG在站内气化过程中将释放大量冷能（约230kw·h/t），国内的大部分接收站、卫星站并没有对这部分冷能加以利用，而是直接随空气或海水排放到大自然中。如果对这部分冷能加以回收利用，将能起到节能减耗，以及保护环境的作用。
中国是世界最大的橡胶消费国，同时，也成为了世界最大的废旧橡胶生产国，因此，伴随着废旧橡胶的生产，废旧橡胶的高效率粉碎及回收利用便成为了随之而来的难题。废旧橡胶粉碎方法分为：常温粉碎、低温粉碎、湿法粉碎等。由于常温粉碎是指在常温状态下，通过机械剪切、挤压、碾磨等作用将废旧橡胶粉碎成20～40目的小胶粒，其颗粒大小并不能满足有些工艺要求，以及一些工业用处，并且在生产过程降低了胶粒的物理性能。
低温粉碎的工作原理则是在介质预冷、冷冻室冷冻、低温粉碎机粉碎等工艺过程的制作下完成粉碎的，由于废旧橡胶在冷冻室内被冷冻至玻璃化温度（-70～-90℃），废旧橡胶在低温粉碎机的粉碎下很容易满足其精细要求。但完全采用低温粉碎的方法粉碎废旧橡胶将大幅度提高生产成本，因此，为满足工艺要求，同时降低生产成本，可采用常、低温粉碎相结合的方法进行生产操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置。解决了液化天然气卫星站冷能浪费问题，并且克服了常温粉碎、低温粉碎单独工艺生产胶粉的缺点，实现了节约能源，提高生产质量的目的。
本发明技术方案如下：其特征在于：
包括以下三大系统：冷媒循环系统、空气介质系统、橡胶低温粉碎系统。冷媒循环系统：该系统以LNG卫星站中液化天然气冷能作为冷源，与常温冷媒在LNG换热器中换热，换热后的冷媒大约在-130℃被储存到冷媒储罐中，使用时通过冷媒泵提出输送到冷媒换热器中与空气换热，这时，仍带有一部分高温位冷能的冷媒在预冷器中为加工物质预冷，回到常温后的冷媒被送至常温冷媒储罐中，待常温冷媒泵出循环使用。通过保温管线依次将LNG换热器、冷媒储罐、冷媒泵、冷媒换热器、预冷器、常温冷媒储罐、常温冷媒泵连接成回路。空气介质系统：该系统中空气通过压缩机增压后进入冷媒换热器中与冷媒换热至-110℃左右，冷空气进入冷库，在冷库中对粗胶粒和助粉煤的混合物冷冻，使用过的空气被排放到大气中。在此系统中通过管线依次将压缩机、冷媒换热器、冷库连接，其中冷媒换热器、冷库通过保温管线连接。橡胶低温粉碎系统：粗胶粒与助粉煤在混合器中混合，通过泵被输送到常温换热器换热，之后在预冷器中预冷的粗胶粒和助粉煤混合物进入冷库中进行降温至-90℃左右，达到玻璃化温度的加工物质被送往低温粉碎机中粉碎，粉碎后的胶粉依次通过筛选机、常温换热器、助粉煤分离器后加工完成，经筛选机筛选出的不合格产品通过回路重新送回低温粉碎机中粉碎，而完成橡胶粉碎工艺过程的助粉煤则通过助粉煤分离器分离后循环使用。在此系统中通过管线将混合器、泵、常温换热器、冷库、低温粉碎机、筛选机连接，然后筛选机依次连接到常温换热器、助粉煤分离器上。
所述的方法与装置中包括的设备有LNG换热器、冷媒储罐、冷媒泵、冷媒换热器、预冷器、常温冷媒储罐、常温冷媒泵、冷库、压缩机、低温粉碎机、筛选机、常温换热器、助粉煤分离器、混合器、泵。
如上所述的一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置：
本发明结合我国目前天然气产业链发展趋势及我国橡胶工业领域技术方法，发明出实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置，该方法有效利用原本遗弃的大部分冷能，对液化天然气卫星站带有波动弊端的冷能加以使用，不仅实现了能源的高效利用，而且解决了气化过程海水或空气对大自然造成的冷污染。该方法还综合了废旧橡胶常、低温两种粉碎方法的优缺点，解决了常温粉碎颗粒较大和低温粉碎费用较高的弊端，实现废旧橡胶的精细化加工。
附图说明
图1为本发明一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明：
本发明专利具体涉及一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置，装置中包括以下三大系统：冷媒循环系统、空气介质系统、橡胶深冷粉碎系统。
（1）冷媒循环系统：该系统以LNG卫星站中液化天然气冷能作为冷源，与常温冷媒在LNG换热器（1）中换热，换热后的冷媒大约在-130℃被储存到冷媒储罐（2）中，使用时通过冷媒泵（3）提出输送到冷媒换热器（4）中与空气换热，这时，仍带有一部分高温位冷能的冷媒在预冷器（5）中为加工物质预冷，回到常温后的冷媒被送至常温冷媒储罐（6）中，待常温冷媒泵（7）泵出循环使用。通过保温管线依次将LNG换热器、冷媒储罐、冷媒泵、冷媒换热器、预冷器、常温冷媒储罐、常温冷媒泵连接成回路。
（2）空气介质系统：该系统中空气通过压缩机（9）增压后进入冷媒换热器（4）中与冷媒换热至-110℃左右，冷空气进入冷库（8），在冷库中对粗胶粒和助粉煤的混合物冷冻，使用过的空气被排放到大气中。在此系统中通过管线依次将压缩机、冷媒换热器、冷库连接，其中冷媒换热器、冷库通过保温管线连接。
（3）橡胶深冷粉碎系统：粗胶粒与助粉煤在混合器（14）中混合，通过泵（15）被输送到常温换热器（12）换热，之后在预冷器（5）中预冷的粗胶粒和助粉煤混合物进入冷库（8）中进行降温至-90℃左右，达到玻璃化温度的加工物质被送往低温粉碎机（10）中粉碎，粉碎后的胶粉以此通过筛选机（11）、常温换热器（12）、助粉煤分离器（13）后加工完成，经筛选机（11）筛选出的不合格产品通过回路重新送回低温粉碎机（10）中粉碎，而完成橡胶粉碎工艺过程的助粉煤则通过助粉煤分离器（13）分离后循环使用。在此系统中通过管线将混合器、泵、常温换热器、冷库、低温粉碎机、筛选机连接，然后筛选机依次连接到常温换热器、助粉煤分离器上。
所述的方法与装置中包括的设备有LNG换热器（1）、冷媒储罐（2）、冷媒泵（3）、冷媒换热器（4）、预冷器（5）、常温冷媒储罐（6）、常温冷媒泵（7）、冷库（8）、压缩机（9）、低温粉碎机（10）、筛选机（11）、常温换热器（12）、助粉煤分离器（13）、混合器（14）、泵（15）。
所述的粗胶粒为20～40目的胶粒。
所述的丙烷、丁烷、NH3中的一种或几种。
所述的助粉煤是丙烷、丁烷、CO2、NH3中的一种或几种组成的混合物，并且在与粗胶粒混合时的含量为1%～5%。
所述的低温粉碎机（10）为低温盘式粉碎机。
装置连接关系特征是：LNG换热器（1）分别与LNG卫星站储罐出来的LNG出口、天然气管线连接，同时还由冷媒保温管线连接到冷媒储罐（2）上，冷媒储罐（2）与冷媒泵（3）连接，再接到冷媒换热器（4）上，之后出口管线在连接到预冷器（5）上，通过管线依次将常温冷媒储罐（6）、温冷媒泵（7）连接，接回LNG换热器（1）。
空气管线连接到压缩机（9）后接往冷媒换热器（4），冷空气出口保温管线接至冷库（8）。
粗胶粒、助粉煤管线连接至混合器（14），从混合器（14）接至泵（15），由泵（15）连接到常温换热器（12）上，之后依次通过保温管线连接预冷器（5）、冷库（8）、低温粉碎机（10）、筛选机（11），筛选机（11）还通过回路管线与低温粉碎机（10）相连，还连接到常温换热器（12）上，之后与助粉煤分离器（13）连接，助粉煤分离器（13）还与混合器（14）连接。
根据所述方法，LNG冷能利用率按60%计算，每吨LNG可制备-115℃冷空气约2.56t，生产精细胶粉0.73t左右。对于每天供气量10×104Nm3的卫星站来说，每年LNG气化量约为2×104t，经计算可生产1.46×104t精细胶粉，每年约可处理100万条废旧轮胎。因此，将LNG卫星站的冷能用于废旧橡胶粉碎，不仅可以节约能源，增加LNG卫星站的经济效益，而且可以大大降低精细胶粉的生产成本，促进橡胶资源的循环利用，符合建设节约型社会的需要。

Claims (6)

1.一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置，其特征在于：包括以下三大系统：冷媒循环系统、空气介质系统、橡胶低温粉碎系统；
（1）冷媒循环系统：该系统以LNG卫星站中液化天然气冷能作为冷源，与常温冷媒在LNG换热器（1）中换热，换热后的冷媒大约在-130℃被储存到冷媒储罐（2）中，使用时通过冷媒泵（3）提出输送到冷媒换热器（4）中与空气换热，这时，仍带有一部分高温位冷能的冷媒在预冷器（5）中为加工物质预冷，回到常温后的冷媒被送至常温冷媒储罐（6）中，待常温冷媒泵（7）泵出循环使用，通过保温管线依次将LNG换热器、冷媒储罐、冷媒泵、冷媒换热器、预冷器、常温冷媒储罐、常温冷媒泵连接成回路；
（2）空气介质系统：该系统中空气通过压缩机（9）增压后进入冷媒换热器（4）中与冷媒换热至-110℃左右，冷空气进入冷库（8），在冷库中对粗胶粒和助粉煤的混合物冷冻，使用过的空气被排放到大气中，在此系统中通过管线依次将压缩机、冷媒换热器、冷库连接，其中冷媒换热器、冷库通过保温管线连接；
（3）橡胶低温粉碎系统：粗胶粒与助粉煤在混合器（14）中混合，通过泵（15）被输送到常温换热器（12）中换热，之后在预冷器（5）中预冷的粗胶粒和助粉煤混合物进入冷库（8）中进行降温至-90℃左右，达到玻璃化温度的加工物质被送往低温粉碎机（10）中粉碎，粉碎后的胶粉依次通过筛选机（11）、常温换热器（12）、助粉煤分离器（13）后加工完成，经筛选机（11）筛选出的不合格产品通过回路重新送回低温粉碎机（10）中粉碎，而完成橡胶粉碎工艺过程的助粉煤则通过助粉煤分离器（13）分离后循环使用，在此系统中通过管线将混合器、泵、常温换热器、冷库、低温粉碎机、筛选机连接，然后筛选机依次连接到常温换热器、助粉煤分离器上。
2.如权利要求1所述的一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置，其特征在于，所述的方法与装置中包括的设备有LNG换热器（1）、冷媒储罐（2）、冷媒泵（3）、冷媒换热器（4）、预冷器（5）、常温冷媒储罐（6）、常温冷媒泵（7）、冷库（8）、压缩机（9）、低温粉碎机（10）、筛选机（11）、常温换热器（12）、助粉煤分离器（13）、混合器（14）、泵（15）。
3.如权利要求1所述的一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置，其特征在于，所述的粗胶粒为20～40目的胶粒。
4.如权利要求1所述的一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置，其特征在于，所述的丙烷、丁烷、NH3中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置，其特征在于，所述的助粉煤是丙烷、丁烷、CO2、NH3中的一种或几种组成的混合物，并且在与粗胶粒混合时的含量为1%～5%。
6.如权利要求1所述的一种实现液化天然气卫星站冷能利用的方法与装置，其特征在于，所述的低温粉碎机（10）为低温盘式粉碎机。
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