CN210688917U - 一种利用lng冷能生产液氮装置 - Google Patents
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Abstract
一种利用LNG冷能生产液氮装置，该装置是：LNG经过液体泵压缩后送入换热器与氮气换热，复热至较低温度后送入BOG压缩机增压最终送入NG管网，来自管网或循环压缩机的氮气分为两股：一股先经过膨胀机增压端增压冷却，然后进入主换热器中冷却至一定温度后抽出至膨胀机膨胀，膨胀后的氮气经过复热至常温后再次进入膨胀机增压端增压冷却，并返回液化器中的主换热器冷却，待降低至一定温度后中抽送入膨胀机膨胀，膨胀后的低压氮气回换热器复热，在出冷箱后直接放空或送入氮气循环压缩机循环；一股直接送入换热器与LNG换热，冷却至目标温度并冷凝成液氮后，液氮分为二部分：其一液氮节流至低压后送入过冷器中对液氮进行过冷，蒸发后的低压液氮经主换热器复热放空或回循环氮气压缩机循环；其二经过过冷的液氮直接节流送入液氮贮槽。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种利用LNG冷能生产液氮的装置，主要适用于将空气及液氮进行液化，生产诸如液氮等液体产品，属于低温空气分离技术领域。
背景技术
随着国家能源结构调整及节能减排政策的实施，采用更加高效清洁的能源来代替传统能源已经大力开展。天然气作为清洁能源之一，因其能量密度高，使用便利，污染小，其消费量越来越大。根据国家的经济发展趋势，以及相关的法律和政策，今后我国天然气需求潜力仍将进一步扩大。通过近十几年的发展，目前国内天然气供应已形成多气源供应格局，已经基本形成了较为完整的LNG产业链，近些年特别在LNG接收站方面发展十分迅猛，LNG进口量快速增长，年均增长52％。
天然气在大气压下冷却至约一162℃时，由气态转变成液态，即LNG。LNG是一种无色透明液体，主要成分为甲烷，LNG体积约为同质量标准气态天然气体积的l／625，密度为450kg／nf，具有能源储存率高、占地少、投资省的特点。LNG包含30%的高品位冷能，随着LNG规模的不断扩大，其LNG蕴含冷能的充分利用具有极其重大的经济价值及社会意义。
当前国内外LNG冷能利用主要依靠空气分离、轻烃分离、低温发电、海水淡化、二氧化碳捕集、废旧橡胶低温粉碎、制冷等。其中LNG冷能与低温空气分离技术的冷能品质最为接近，是公认的较好方式，如合理的利用可以大幅度的降低空分装置液体产品（液氮等）的生产能耗，可以大幅度降低液氮、液氧等低温液体产品的成本。
专利ZL200810121860.5提出了一种由低温氮气循环机、氮气透平压缩机、天然气换热器、高温增压透平膨胀机、低温增压透平膨胀机、汽液分离器以及液氮过冷器组成液氮生产装置，生产1kg液氮的电消耗仅为0.24kwh。所述的方法及装置虽然具有较高的LNG冷能利用效率，但因压缩机、增压机等都采用低温进气方式，导致技术远不够成熟，且设备成本极其昂贵。
专利ZL201410616943.7提出了一种回收利用LNG 冷能的氮气液化系统，该系统采用一台氮气循环压缩机旨在提供一种结构简单，冷能利用率高，可降低氮气压缩机压力等级和换热器压力等级，节约能耗的氮气液化系统。该系统设备简单，技术成熟可靠，但在实际应用中存在LNG冷能利用率低。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种技术成熟，设备便宜，而且LNG冷能利用率极高的利用LNG冷能生产液氮的装置。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，一种利用LNG冷能生产液氮的装置，它包括LNG经过液体泵压缩后送入换热器与氮气换热，复热至较低温度后送入BOG压缩机增压最终送入NG管网，所述管网或循环压缩机的氮气分为两股：一股先经过膨胀机增压端增压冷却，然后进入主换热器中冷却至一定温度后抽出至膨胀机膨胀，膨胀后的氮气经过复热至常温后再次进入膨胀机增压端增压冷却，并返回液化器中的主换热器冷却，待降低至一定温度后中抽送入膨胀机膨胀，膨胀后的低压氮气回换热器复热，在出冷箱后直接放空或送入氮气循环压缩机循环；一股直接送入换热器与LNG换热，冷却至目标温度并冷凝成液氮后，液氮分为二部分：其一液氮节流至低压后送入过冷器中对液氮进行过冷，蒸发后的低压液氮经主换热器复热放空或回循环氮气压缩机循环；其二经过过冷的液氮直接节流送入液氮贮槽。
作为优选：所述BOG压缩机，LNG泵压缩后送入液化冷箱中的主换热器复热，复热至温度范围0—130℃低温后送入BOG压缩机压缩，并最终送入NG管网；当LNG流量较大导致冷量较多时，降低NG送入BOG压缩机的温度以降低BOG压缩机的消耗，同时降低氮气压缩机及膨胀机的负荷，以降低液氮单位能耗。
作为优选：所述膨胀机流程为串联式的增压、膨胀、增压、膨胀，其各机组的负荷调节是根据LNG冷量是否充足确定，如流量或组分变化导致的LNG冷量充足，则可以适当降低各个机组的负荷，以降低液氮单位能耗，反之LNG冷量不足，则应加大各个机组负荷以补充液氮产品的冷量。
本实用新型利用LNG冷能生产液氮的装置中，其生产获得液氮单位能耗较优为0.3kwh/Nm3，比常规液化装置生产的液氮单位能耗低50%以上；本发明的装置不仅大幅降低了液氮单位能耗，而且能够大幅度降低设备投资，提高设备可靠性。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本实用新型作详细的说明，如图1所示：本实用新型所述的一种利用LNG冷能生产液氮的装置，该装置是：LNG经过液体泵压缩后送入换热器与氮气换热，复热至较低温度后送入BOG压缩机增压最终送入NG管网，来自管网或循环压缩机的氮气分为两股：一股先经过膨胀机增压端增压冷却，然后进入主换热器中冷却至一定温度后抽出至膨胀机膨胀，膨胀后的氮气经过复热至常温后再次进入膨胀机增压端增压冷却，并返回液化器中的主换热器冷却，待降低至一定温度后中抽送入膨胀机膨胀，膨胀后的低压氮气回换热器复热，在出冷箱后直接放空或送入氮气循环压缩机循环；一股直接送入换热器与LNG换热，冷却至目标温度并冷凝成液氮后，液氮分为二部分：其一液氮节流至低压后送入过冷器中对液氮进行过冷，蒸发后的低压液氮经主换热器复热放空或回循环氮气压缩机循环；其二经过过冷的液氮直接节流送入液氮贮槽。
本实用新型配置了低温BOG压缩机，LNG泵压缩后送入液化冷箱中的主换热器复热，复热至温度范围0—130℃低温后送入BOG压缩机压缩，并最终送入NG管网；当LNG流量较大导致冷量较多时，降低NG送入BOG压缩机的温度以降低BOG压缩机的消耗，同时降低氮气压缩机及膨胀机的负荷，以降低液氮单位能耗。
本实用新型配置了常规产品氮气压缩机及高低温膨胀机，且膨胀机流程为串联式的增压、膨胀、增压、膨胀，其各机组的负荷调节是根据LNG冷量是否充足确定，如流量或组分变化导致的LNG冷量充足，则可以适当降低各个机组的负荷，以降低液氮单位能耗，反之LNG冷量不足，则应加大各个机组负荷以补充液氮产品的冷量。
所述的装置中，低温BOG压缩机入口温度范围是20~-130℃，较优值为-40℃，具体根据LNG的冷量进行匹配；入口压力范围是1-3bar，较优值为1.6bar；排气压力根据终端用气情况匹配；
所述的装置中，循环氮气压缩机的排气压力范围为24-30bar，较优值为27bar，入口压力及排气量根据LNG冷量及液体产量匹配；
所述的装置中，高低温膨胀机各级压力、温度及流量根据LNG冷量及液体产量进行匹配；
所述的装置中，LNG组分、流量发生变化时，通过调整膨胀机、氮压机参数进行匹配，变化较大时可以通过开停膨胀机进行公开调节。
实施例：图1所示，泵实用新型所述的一种利用LNG冷能生产液氮的装置，该装置是： LNG经过液体泵P1压缩至1.6bar后送入换热器与氮气换热，复热至较低温度约-40摄氏度后送入BOG压缩机增压最终送入NG管网。来自管网或循环压缩机压力为27bar的氮气分为两股：一股01先经过膨胀机增压端增压冷却，然后进入主换热器中冷却至一定温度后抽出至膨胀机膨胀，膨胀后的氮气经过复热至常温后再次进入膨胀机增压端增压冷却，并返回液化器中的主换热器冷却，待降低至一定温度后中抽送入膨胀机膨胀，膨胀后的低压氮气回换热器复热，在出冷箱后直接放空或送入氮气循环压缩机循环；一股02直接送入换热器与LNG换热，冷却至目标温度并冷凝成液氮后，液氮分为二部分：其一04液氮节流至低压后送入过冷器中对液氮进行过冷，蒸发后的低压液氮经主换热器复热放空或回循环氮气压缩机循环；其二03经过过冷的液氮直接节流送入液氮贮槽。
所述的装置中，如LNG流量变化导致冷量充足，则适当降低低温BOG压缩机入口温度，反之则适当提高BOG压缩机的入口温度；如LNG组分变化导致冷量充足，则只能适当降低氮气压缩机及膨胀机组的负荷，反之则需要增加对应负荷。
所述的装置中，采用的循环氮气压缩机入口温度为常温，必须确保入口温度在0℃以上，保证装置安全；氮气压缩机的出口压力可以适当调整；如工况发生较大变化时，可以适当的开停高、低温膨胀机以适应工况变化。
Claims (3)
1.一种利用LNG冷能生产液氮的装置，它包括LNG经过液体泵压缩后送入换热器与氮气换热，复热至较低温度后送入BOG压缩机增压最终送入NG管网，其特征在于所述管网或循环压缩机的氮气分为两股：一股先经过膨胀机增压端增压冷却，然后进入主换热器中冷却至一定温度后抽出至膨胀机膨胀，膨胀后的氮气经过复热至常温后再次进入膨胀机增压端增压冷却，并返回液化器中的主换热器冷却，待降低至一定温度后中抽送入膨胀机膨胀，膨胀后的低压氮气回换热器复热，在出冷箱后直接放空或送入氮气循环压缩机循环；一股直接送入换热器与LNG换热，冷却至目标温度并冷凝成液氮后，液氮分为二部分：其一液氮节流至低压后送入过冷器中对液氮进行过冷，蒸发后的低压液氮经主换热器复热放空或回循环氮气压缩机循环；其二经过过冷的液氮直接节流送入液氮贮槽。
2.根据权利要求1所述的利用LNG冷能生产液氮的装置，其特征在于所述BOG压缩机，LNG泵压缩后送入液化冷箱中的主换热器复热，复热至温度范围0—130℃低温后送入BOG压缩机压缩，并最终送入NG管网；当LNG流量较大导致冷量较多时，降低NG送入BOG压缩机的温度以降低BOG压缩机的消耗，同时降低氮气压缩机及膨胀机的负荷，以降低液氮单位能耗。
3.根据权利要求1或2所述的利用LNG冷能生产液氮的装置，其特征在于所述膨胀机流程为串联式的增压、膨胀、增压、膨胀，其各机组的负荷调节是根据LNG冷量是否充足确定，如流量或组分变化导致的LNG冷量充足，则可以适当降低各个机组的负荷，以降低液氮单位能耗，反之LNG冷量不足，则应加大各个机组负荷以补充液氮产品的冷量。
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| CN (1) | CN210688917U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114017992A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-08 | 四川空分设备(集团)有限责任公司 | 一种适用于lng冷能负荷变化的空分系统 |
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2019
- 2019-08-12 CN CN201921297619.8U patent/CN210688917U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Shi Junfeng Inventor after: Wang Junhui Inventor after: Zhang Jingjing Inventor after: Peng Rongmei Inventor after: Yang Rong Inventor after: Zhou Wen Inventor before: Wang Junhui Inventor before: Shi Junfeng Inventor before: Zhang Jingjing Inventor before: Peng Rongmei Inventor before: Yang Rong Inventor before: Zhou Wen |