CN114688756B - 一种煤制天然气低温余热高效制冷装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤制天然气低温余热高效制冷装置及工艺。所述装置包括：氨发生器、一号换热器、高压吸收器、一号冷却器、加压泵、三号换热器、氨精馏塔、氨精馏塔再沸器、浓氨水节流阀、低压吸收器、过冷器、氨节流阀、氨蒸发器、氨压缩机、氨水储罐、循环泵、二号换热器和吸收剂节流阀。通过该装置可以实现将甲烷化100℃‑170℃的余热用于制取‑40℃的冷量，以降低丙烯制冷系统的高压蒸汽消耗。本发明利用无价值的余热制取了高品位的冷剂，实现了余热的高值化利用。

Description

一种煤制天然气低温余热高效制冷装置及工艺
技术领域
本发明属于煤化工领域，具体涉及一种煤制天然气低温余热高效制冷装置及工艺。
背景技术
煤制天然气通常采用固定床加压气化技术。煤经过加压气化后得到以CO、H2、CH4为有效组分的粗合成气，以及含有H2S、CO2等酸性气体。粗合成气将依序进入变换单元、低温甲醇洗单元和甲烷化单元等。煤气化产生的废水则经过煤气水分离、酚氨回收、生化处理后再排放。
煤制天然气装置是典型的低温余热过剩过程。甲烷化装置、煤气水分离、酚氨回收等工艺过程均存在大量的低温余热，被空冷器、水冷器带走。造成了大量的热量损失。甲烷化由1套装置组成，余热温度相对较高。余热温度区间为100℃-170℃，热量为40MW。煤气水分离由4套装置组成。余热温度区间为70℃-145℃，总热量为40MW。酚氨回收由3套装置组成。余热温度区间为40℃-125℃，总热量为56MW。另外夏季的LP蒸汽放空量为20-45t/h。
煤制天然气装置通常采用低温甲醇洗装置来分离粗合成气中的H2S、CO2等酸性气体。低温甲醇洗装置采用低温甲醇来实现酸性气体的吸收，其冷量来自丙烯压缩制冷，所需高压蒸汽能耗较大。当前低温甲醇洗单元的冷量由2套丙烯制冷装置提供。单套制冷装置的高压蒸汽用量为56t/h。提供的丙烯冷量为17MW(-40℃占比为88％，0℃占比为12％)。制1MW的冷量，成本约为530-550元(高压蒸汽和循环水分别为150元/吨和0.24元/吨)。
传统的丙烯压缩制冷流程如图1所示。丙烯压缩制冷共分为2段，分别提供0℃和-40℃的冷量。压缩机出口的高温高压气体经过水冷器变成液相丙烯。经过省煤器冷却后，丙烯温度有所降低。此时，丙烯分成2部分，在不同的压力下进行节流降温。0℃丙烯蒸汽进入2#丙烯压缩机；-40℃丙烯蒸汽依次进入1#、2#丙烯压缩机。1#、2#丙烯压缩机由高压蒸汽透平机同轴驱动。
上述制冷系统主要存在以下不足：
(1)丙烯压缩制冷消耗了大量的高压蒸汽，造成了煤化工的高能耗问题；
(2)煤制天然气低温余热过剩，且没有相匹配的热阱，造成了低温热源的损失。
发明内容
为解决现有技术存在的低温余热过剩和制冷所需高压蒸汽消耗大的问题，本发明的首要目的在于提供一种煤制天然气低温余热高效制冷装置。通过该装置可以实现将甲烷化100℃-170℃的余热用于制取-40℃的冷量，以降低丙烯制冷系统的高压蒸汽消耗。
本发明的另一目的在于提供一种煤制天然气低温余热高效制冷工艺。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种煤制天然气低温余热高效制冷装置，包括：氨发生器72、一号换热器77、高压吸收器79、一号冷却器81、加压泵83、三号换热器85、氨精馏塔87、氨精馏塔再沸器74、浓氨水节流阀91、低压吸收器93、过冷器94、氨节流阀96、氨蒸发器98、氨压缩机101、氨水储罐104、循环泵106、二号换热器112和吸收剂节流阀116；
所述氨发生器72气相出口与一号换热器77热入口相连，氨发生器72液相出口与二号换热器112热入口相连；一号换热器热77热物料出口与高压吸收器79入口相连；
高压吸收器79出口与一号冷却器81入口相连，一号冷却器81出口与加压泵83入口相连；加压泵83出口与三号换热器85冷入口相连；三号换热器85冷出口与氨精馏塔87入口相连；
氨精馏塔87塔釜液相出口与三号换热器85热入口相连；三号换热器85热出口与浓氨水节流阀91入口相连，浓氨水节流阀91出口与低压吸收器93液相入口相连；
氨精馏塔87塔顶液氨出口与过冷器94液相入口相连，氨精馏塔87配备氨精馏塔再沸器74，氨精馏塔87氨精馏塔再沸器74变成气相返回氨精馏塔87；过冷器94热出口与氨节流阀96入口相连；氨节流阀96出口与氨蒸发器98入口相连，氨蒸发器98出口与过冷器94氨气入口相连，过冷器94氨气出口与氨压缩机101入口相连；氨压缩机101出口与低压吸收器93气相入口相连；低压吸收器93出口与氨水储罐104入口相连，氨水储罐104出口与循环泵106入口相连，循环泵106出口分别与一号换热器77冷入口、二号换热器112冷入口、高压吸收器79液相入口相连；一号换热器77冷出口、二号换热器112冷出口均与氨发生器72入口相连；
二号换热器112低温氨水吸收剂出口与吸收剂节流阀116入口相连，吸收剂节流阀116出口与低压吸收器93吸收剂入口相连。
进一步的，所述氨精馏塔87的理论级数为10-25级。
进一步的，所述氨压缩机101的压比为1.0-2.5。
进一步的，所述高压吸收器79为绝热吸收器；所述低压吸收器93为降膜吸收器。
一种煤制天然气低温余热高效制冷工艺，包括以下步骤：
待使用的余热依次进入氨发生器72的加热盘管和氨精馏塔再沸器74；
氨发生器72在余热驱动下发生闪蒸，氨发生器72顶部的氨水蒸汽依次经一号换热器77冷却、高压吸收器79吸收、一号冷却器81冷却、加压泵83加压及三号换热器85冷却后进入氨精馏塔87；
氨精馏塔87塔顶得到的液氨经过冷后得到氨制冷剂97并供应给氨蒸发器98；氨蒸发器98可为来自低温甲醇洗单元的-40℃用户118提供-40℃冷量。
氨蒸发器98返回来的氨气经加压后进入低压吸收器93，氨精馏塔87塔釜的浓氨水经三号换热器85冷却后进入低压吸收器93，氨发生器72塔釜的高温氨水吸收剂经二号换热器112冷却后进入低压吸收器93；低压吸收器93吸收之后获得的循环氨水进入氨水储罐104；
氨水储罐104中的氨水作为循环氨水，分成三股物料：进入高压吸收器79，经一号换热器77加热后进入氨发生器72，经二号换热器112加热后进入氨发生器72。
上述工艺中，20％～35％浓度的氨水进入氨发生器，在氨发生器将氨水提纯到55％～65％，冷却至33℃～38℃进入高压吸收器；高压吸收器出口的稀氨溶液被加热至60℃～65℃进氨精馏塔，氨精馏塔塔顶氨蒸气被冷却至35℃～40℃；氨精馏塔塔顶获得的液氨经节流至72kPa，为用户提供-40℃的冷量变成氨气；制冷后的氨蒸气加压至72～180kPa被稀氨水吸收，并被循环水冷却到35℃～40℃；这个稀溶液经过换热至100℃～130℃进入低压氨发生器，由此形成一个循环。
上述工艺中，氨发生器和氨精馏塔的操作压力分别为0.6～1.0MPa和1.3～1.4MPa，蒸发温度分别低至110～140℃和90～110℃。
上述工艺中，制取的冷量可以替换一部分低温甲醇洗单元的丙烯制冷，进而降低了原丙烯压缩制冷系统的高压蒸汽等公用工程的消耗。
上述工艺中，所述余热的热源包括但不限于甲烷化单元、夏季过剩的低压蒸汽和酚氨废水的余热。
甲烷化装置为低温甲醇洗单元的相邻装置，保证了较高的操作同步性。甲烷化中余热主要位于空冷器，热负荷较大且气体干净，不会污染其他工艺物流。该余热物流的主要成分摩尔百分率：60.72％CH4、0.08％H2、0.08％CO、2.07％CO2、28.72％H2O、0.43％N2。
与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明利用无价值的余热制取了高品位的冷剂，实现了余热的高值化利用。
(2)本发明提出的余热制冷，部分替换了高压蒸汽驱动的丙烯压缩制冷。显著降低了单位制冷成本。
附图说明
图1为原丙烯压缩制冷系统，图中：1-一级丙烯压缩机、2-一级丙烯压缩机出口气、3-二级丙烯压缩机、4-二级丙烯压缩机出口气、5-冷却器、6-液相丙烯、7-省煤器、8-过冷丙烯、9-过冷丙烯去制冷、10-过冷丙烯去省煤器、11-省煤器出气相丙烯、12-丙烯储罐(0℃)、13-丙烯(0℃)去二级丙烯压缩机、14-过冷丙烯去制冷(0℃)、15-丙烯节流阀(0℃)、16-节流后丙烯(0℃)、17-丙烯蒸发器(0℃)、18-气相丙烯(0℃)、19-过冷丙烯去制冷(-40℃)、20-丙烯节流阀(-40℃)、21-节流后丙烯(-40℃)、22-丙烯蒸发器(-40℃)、23-气相丙烯(-40℃)、24-丙烯储罐(-40℃)、25-丙烯(-40℃)去一级丙烯压缩机、26-高压蒸汽、27-汽轮机、28-汽轮机乏汽、29-凝汽器、30-凝结水。
图2为简化的甲烷化单元，图中：31-净化气、32-一号产品冷却器、33-一次预热物料、34-一号原料预热器、35-二次预热物料、36-二号原料预热器、37-去一号反应器物料、38-去二号反应器物料、39-一号反应器、40-一号反应器出口物料、41-一号中压锅炉、42-反应气去二号反应器、43-二号反应器、44-二号反应器出口物料、45-过热器、46-物料去一号中压锅炉、47-一号中压锅炉、48-去一号补充反应器物料、49-一号补充反应器、50-一号补充反应器出口物料、51-一次冷却物料、52-二次冷却物料、53-锅炉给水加热器、54-去空冷器物料、55-空冷器、56-空冷器出口物料、57-高温闪蒸罐、58-气相去加热器、59-高温凝液、60-二号产品冷却器、61-去二号补充反应器、62-二号补充反应器、63-二号补充反应器出口物料、64-产品气一次冷却物料、65-产品气二次冷却物料、66-水冷器、67-产品气三次冷却物料、68-低温闪蒸罐、69-产品气、70-低温凝液、71-去氨发生器回收余热、72-氨发生器、73-去氨精馏塔再沸器回收余热、74-氨精馏塔再沸器、75-余热物料返回。
图3为本发明的煤制天然气低温余热高效制冷装置，图中：72-氨发生器、74-氨精馏塔再沸器、76-氨水蒸汽、77-一号换热器、78-去高压吸收器物料、79-高压吸收器、80-去一号冷却器物料、81-一号冷却器、82-过冷稀氨水、83-加压泵、84-去三号换热器物料、85-三号换热器、86-去精馏塔物料、87-氨精馏塔、88-液氨、89-浓氨水、90-冷却浓氨水、91-浓氨水节流阀、92-低压浓氨水、93-低压吸收器、94-过冷器、95-过冷液氨去节流、96-氨节流阀、97-氨制冷剂(-40℃)、98-氨蒸发器、99-氨气、100-氨气去压缩机、101-氨压缩机、102-加压氨气、103-循环氨水、104-氨水储罐、105-氨水去循环泵、106-循环泵、107-加压循环氨水、108-氨水去高压吸收器、109-氨水去一号换热器、110-一号换热器热出口物料进氨发生器、111-氨水去二号换热器、112-二号换热器、113-二号换热器热出口物料进氨发生器、114-高温氨水吸收剂、115-低温氨水吸收剂、116-吸收剂节流阀、117-吸收剂。
图4为采用本发明后的换热示意图，图中：118-来自低温甲醇洗单元的-40℃用户、119-去丙烯蒸发器换热物料、120-离开丙烯蒸发器换热物料、121-去氨蒸发器换热物料、122-离开氨蒸发器换热物料。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明涉及的原料均可从市场上直接购买。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
本发明的目的在于降低图1中所示高压蒸汽26的消耗。主要策略是采用余热制冷装置制取-40℃的冷量，部分替换了丙烯蒸发器22的负荷。
所述的余热来源如图2所示。甲烷化装置原来的操作为去空冷器物料54经空冷器55冷却后进入高温闪蒸罐57。在余热回收中，可以增设管线为去氨发生器回收余热71、氨发生器72、去氨精馏塔再沸器回收余热73、氨精馏塔再沸器74、余热物料返回75。
所述的煤制天然气低温余热高效制冷装置如图3所示。包括：氨发生器72、一号换热器77、高压吸收器79、一号冷却器81、加压泵83、三号换热器85、氨精馏塔87、氨精馏塔再沸器74、浓氨水节流阀91、低压吸收器93、过冷器94、氨节流阀96、氨蒸发器98、氨压缩机101、氨水储罐104、循环泵106、二号换热器112和吸收剂节流阀116；
所述氨发生器72气相出口与一号换热器77热入口相连，氨发生器72液相出口与二号换热器112热入口相连；一号换热器热77热物料出口与高压吸收器79入口相连；
高压吸收器79出口与一号冷却器81入口相连，一号冷却器81出口与加压泵83入口相连；加压泵83出口与三号换热器85冷入口相连；三号换热器85冷出口与氨精馏塔87入口相连；
氨精馏塔87塔釜液相出口与三号换热器85热入口相连；三号换热器85热出口与浓氨水节流阀91入口相连，浓氨水节流阀91出口与低压吸收器93液相入口相连；
氨精馏塔87塔顶液氨出口与过冷器94液相入口相连，氨精馏塔87配备有氨精馏塔再沸器74，氨精馏塔87底部物料部分作为产品离开精馏装置，另一部分通过氨精馏塔再沸器74变成气相返回氨精馏塔87；过冷器94热出口与氨节流阀96入口相连；氨节流阀96出口与氨蒸发器98入口相连，氨蒸发器98出口与过冷器94氨气入口相连，过冷器94氨气出口与氨压缩机101入口相连；氨压缩机101出口与低压吸收器93气相入口相连；
低压吸收器93出口与氨水储罐104入口相连，氨水储罐104出口与循环泵106入口相连，循环泵106出口分别与一号换热器77冷入口、二号换热器112冷入口、高压吸收器79液相入口相连；一号换热器77冷出口、二号换热器112冷出口均与氨发生器72入口相连；
二号换热器112低温氨水吸收剂出口与吸收剂节流阀116入口相连，吸收剂节流阀116出口与低压吸收器93吸收剂入口相连。
进一步的，所述氨精馏塔87的理论级数为10-25级。
进一步的，所述氨压缩机101的压比为1.0-2.5。
进一步的，所述高压吸收器79为绝热吸收器；所述低压吸收器93为降膜吸收器。
基于图3所示装置的工艺如下：待使用的余热依次进入氨发生器72的加热盘管和氨精馏塔再沸器74；
氨发生器72在余热驱动下发生闪蒸，氨发生器72顶部的氨水蒸汽依次经一号换热器77冷却、高压吸收器79吸收、一号冷却器81冷却、加压及三号换热器85冷却后进入氨精馏塔87；
氨精馏塔87塔顶得到的液氨经过冷后得到氨制冷剂97并供应给氨蒸发器98；氨蒸发器98可为来自低温甲醇洗单元的-40℃用户118提供-40℃冷量。
氨蒸发器98返回来的氨气经加压后进入低压吸收器93，氨精馏塔87塔釜的浓氨水经三号换热器85冷却后进入低压吸收器93，氨发生器72塔釜的高温氨水吸收剂经二号换热器112冷却后进入低压吸收器93；低压吸收器93吸收之后获得的循环氨水进入氨水储罐104；
氨水储罐104中的氨水作为循环氨水，分成三股物料：进入高压吸收器79，经一号换热器77加热后进入氨发生器72，经二号换热器112加热后进入氨发生器72。
基于图4所示换热原理如下：来自低温甲醇洗单元的-40℃用户118，不仅可以通过原有的丙烯蒸发器22实现制冷；还可以通过氨蒸发器98制冷。当丙烯蒸发器22的负荷降低时，其所需的高压蒸汽26用量随之降低。
实施例1
利用图3所示制冷装置将甲烷化装置的空冷器的余热予以回收。余热利用的温度区间为165-110℃，余热回收量按20MW计算。氨发生器和氨精馏塔的操作压力分别为0.7MPa、1.40MPa，其蒸发温度分别低至126℃和94℃。286t/h、21％质量浓度的循环氨水在氨发生器中将氨水提浓到68％，与少量循环氨水一起进入氨水高压吸收器，并被循环水冷却到33℃。出口的稀氨溶液被加热至61℃进入氨精馏塔，塔顶氨蒸气被冷却至37℃。液氨经节流至72kPa，为用户提供-40℃的冷量变成氨气。制冷后的氨蒸气无需加压被稀氨水吸收，并被循环水冷却到38℃。循环氨水被加热至124℃进氨发生器。
本实施例余热制冷量为6.24MW，消耗电力106kWh和循环水4570t/h。电价和循环水分别为0.5元/KWh和0.24元/吨，则余热制冷成本为1150元。单位制冷成本与丙烯压缩相比降低67％。
实施例2
利用图3所示制冷装置将甲烷化装置的空冷器的余热予以回收。余热利用的温度区间为165-110℃，余热回收量按25MW计算。氨发生器和精馏塔的操作压力分别为0.8MPa、1.38MPa，其蒸发温度分别低至120℃和95℃。281t/h、26％质量浓度的循环氨水在氨发生器中将氨水提浓到78％，与少量循环氨水一起进入氨水吸收器，并被循环水冷却到38℃。出口的稀氨溶液被加热至62℃进入氨精馏塔，塔顶氨蒸气被冷却至36℃。液氨经节流至72kPa，为用户提供-40℃的冷量变成氨气。制冷后的氨蒸气加压至110kPa被稀氨水吸收，并被循环水冷却到38℃。循环氨水被加热至112℃进氨发生器。
本实施例余热制冷量为7.87MW，消耗电力707kWh和循环水5790t/h。电价和循环水分别为0.5元/KWh和0.24元/吨，则余热制冷成本为1744元。单位制冷成本与丙烯压缩相比降低59％。
实施例3
利用图3所示制冷装置将甲烷化装置的空冷器的余热予以回收。余热利用的温度区间为165-110℃，余热回收量按30MW计算。氨发生器和精馏塔的操作压力分别为0.9MPa、1.35MPa，其蒸发温度分别低至116℃和96℃。294t/h、31％质量浓度的循环氨水在氨发生器中将氨水提浓到84％，与少量循环氨水一起进入氨水吸收器，并被循环水冷却到39℃。出口的稀氨溶液被加热至63℃进入氨精馏塔，塔顶氨蒸气被冷却至35℃。液氨经节流至72kPa，为用户提供-40℃的冷量变成氨气。制冷后的氨蒸气加压至150kPa被稀氨水吸收，并被循环水冷却到38℃。循环氨水被加热至103℃进氨发生器。
本实施例余热制冷量为9.56MW，消耗电力1425kWh和循环水7080t/h。电价和循环水分别为0.5元/KWh和0.24元/吨，则余热制冷成本为2412元。单位制冷成本与丙烯压缩相比降低53％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种煤制天然气低温余热高效制冷装置，其特征在于，包括：氨发生器、一号换热器、高压吸收器、一号冷却器、加压泵、三号换热器、氨精馏塔、氨精馏塔再沸器、浓氨水节流阀、低压吸收器、过冷器、氨节流阀、氨蒸发器、氨压缩机、氨水储罐、循环泵、二号换热器和吸收剂节流阀；
所述氨发生器气相出口与一号换热器热入口相连，氨发生器液相出口与二号换热器热入口相连；一号换热器热物料出口与高压吸收器入口相连；
高压吸收器出口与一号冷却器入口相连，一号冷却器出口与加压泵入口相连；加压泵出口与三号换热器冷入口相连；三号换热器冷出口与氨精馏塔入口相连；
氨精馏塔塔釜液相出口与三号换热器热入口相连；三号换热器热出口与浓氨水节流阀入口相连，浓氨水节流阀出口与低压吸收器液相入口相连；
氨精馏塔塔顶液氨出口与过冷器液相入口相连，氨精馏塔配备氨精馏塔再沸器；过冷器热出口与氨节流阀入口相连；氨节流阀出口与氨蒸发器入口相连，氨蒸发器出口与过冷器氨气入口相连，过冷器氨气出口与氨压缩机入口相连；氨压缩机出口与低压吸收器气相入口相连；
低压吸收器出口与氨水储罐入口相连，氨水储罐出口与循环泵入口相连，循环泵出口分别与一号换热器冷入口、二号换热器冷入口、高压吸收器液相入口相连；一号换热器冷出口、二号换热器冷出口均与氨发生器入口相连；
二号换热器低温氨水吸收剂出口与吸收剂节流阀入口相连，吸收剂节流阀出口与低压吸收器吸收剂入口相连。
2.根据权利要求1所述的一种煤制天然气低温余热高效制冷装置，其特征在于，所述氨精馏塔的理论级数为10-25级。
3.根据权利要求1所述的一种煤制天然气低温余热高效制冷装置，其特征在于，所述氨压缩机的压比为1.0-2.5。
4.根据权利要求1所述的一种煤制天然气低温余热高效制冷装置，其特征在于，所述高压吸收器为绝热吸收器；所述低压吸收器为降膜吸收器。
5.一种煤制天然气低温余热高效制冷工艺，其特征在于，包括以下步骤：
余热依次进入氨发生器的加热盘管和氨精馏塔再沸器；
氨发生器在余热驱动下发生闪蒸，氨发生器顶部的氨水蒸汽依次经一号换热器冷却、高压吸收器吸收、一号冷却器冷却、加压及三号换热器冷却后进入氨精馏塔；
氨精馏塔塔顶得到的液氨经过冷后得到氨制冷剂并供应给氨蒸发器；
氨蒸发器返回来的氨气经加压后进入低压吸收器，氨精馏塔塔釜的浓氨水经三号换热器冷却后进入低压吸收器，氨发生器塔釜的高温氨水吸收剂经二号换热器冷却后进入低压吸收器；低压吸收器吸收之后获得的循环氨水进入氨水储罐；
氨水储罐中的氨水作为循环氨水，分成三股物料：进入高压吸收器，经一号换热器加热后进入氨发生器，经二号换热器加热后进入氨发生器。
6.根据权利要求5所述的一种煤制天然气低温余热高效制冷工艺，其特征在于，所述工艺中，20%~35%浓度的氨水进入氨发生器，在氨发生器将氨水提纯到55%~65%，冷却至33℃~38℃进入高压吸收器；高压吸收器出口的稀氨溶液被加热至60℃~65℃进氨精馏塔，氨精馏塔塔顶氨蒸气被冷却至35℃~40℃；氨精馏塔塔顶获得的液氨经节流至72 kPa，为用户提供-40℃的冷量变成氨气；制冷后的氨蒸气加压至72~180 kPa被稀氨水吸收，并被循环水冷却到35℃~40℃；这个稀溶液经过换热至100℃~130℃进入低压吸收塔，由此形成一个循环。
7.根据权利要求5所述的一种煤制天然气低温余热高效制冷工艺，其特征在于，所述工艺中，氨发生器和氨精馏塔的操作压力分别为0.6~1.0 MPa和1.3~1.4 MPa，蒸发温度分别低至110~140℃和90~110℃。
8.根据权利要求5所述的一种煤制天然气低温余热高效制冷工艺，其特征在于，所述工艺中制取的冷量用于替换一部分低温甲醇洗单元的丙烯制冷。
9.根据权利要求5所述的一种煤制天然气低温余热高效制冷工艺，其特征在于，所述工艺中，所述余热的热源包括甲烷化单元、夏季过剩的低压蒸汽和酚氨废水的余热。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001116391A (ja) * 1999-10-19 2001-04-27 Osaka Gas Co Ltd 排熱吸収冷凍機
CN101575008A (zh) * 2009-06-10 2009-11-11 北京航空航天大学 多电飞行器的机载冷热电联产系统
CN102889752A (zh) * 2012-09-24 2013-01-23 瑞诺威（北京）工程技术有限公司 带有氨吸收式制冷机预冷的富甲烷气液化装置及工艺
CN103267384A (zh) * 2013-05-22 2013-08-28 山东大学 一种输出冷功比可调的氨动力/制冷复合循环系统
CN203240840U (zh) * 2013-04-25 2013-10-16 新奥科技发展有限公司 一种变换工段废热回收与低温甲醇洗工艺冷冻站集成的节能系统
CN104501528A (zh) * 2014-12-11 2015-04-08 中国天辰工程有限公司 甲烷合成气生产液化天然气的预冷系统及方法
CN104651004A (zh) * 2015-01-05 2015-05-27 华南理工大学 一种节能煤制天然气的工艺
CN113563148A (zh) * 2021-07-26 2021-10-29 华南理工大学 一种集成余热制冷的煤制天然气和甲醇多联产系统及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2002088607A1 (ja) * 2001-04-27 2004-08-19 日本工営パワー・システムズ株式会社 アンモニア吸収式冷温水装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001116391A (ja) * 1999-10-19 2001-04-27 Osaka Gas Co Ltd 排熱吸収冷凍機
CN101575008A (zh) * 2009-06-10 2009-11-11 北京航空航天大学 多电飞行器的机载冷热电联产系统
CN102889752A (zh) * 2012-09-24 2013-01-23 瑞诺威（北京）工程技术有限公司 带有氨吸收式制冷机预冷的富甲烷气液化装置及工艺
CN203240840U (zh) * 2013-04-25 2013-10-16 新奥科技发展有限公司 一种变换工段废热回收与低温甲醇洗工艺冷冻站集成的节能系统
CN103267384A (zh) * 2013-05-22 2013-08-28 山东大学 一种输出冷功比可调的氨动力/制冷复合循环系统
CN104501528A (zh) * 2014-12-11 2015-04-08 中国天辰工程有限公司 甲烷合成气生产液化天然气的预冷系统及方法
CN104651004A (zh) * 2015-01-05 2015-05-27 华南理工大学 一种节能煤制天然气的工艺
CN113563148A (zh) * 2021-07-26 2021-10-29 华南理工大学 一种集成余热制冷的煤制天然气和甲醇多联产系统及方法

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