一種利用液化天然氣冷能的合成氨馳放氣處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用液化天然氣冷能的合成氨馳放氣處理裝置，其特征在于LNG儲罐經(jīng)管道依次連接一次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、三次換熱系統(tǒng)；合成氨裝置的馳放氣排放通道逆向地依次連接三次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)；在馳放氣輸送管道上，在三次換熱系統(tǒng)與二次換熱系統(tǒng)之間設置液氨分離罐；經(jīng)一次換熱系統(tǒng)后的管道連接深冷制冷設備后連接至低溫精餾塔；經(jīng)二次換熱系統(tǒng)的馳放氣輸送管道上設置三通，其中一支輸送管道連接至液氨分離罐。本實用新型有助于解決合成氨能耗過高的問題，同時也將LNG冷能梯級利用，提高了能源利用效率。
【專利說明】一種利用液化天然氣冷能的合成氨馳放氣處理裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于能源綜合利用【技術領域】，涉及一種利用LNG (液化天然氣)冷能的合成氨馳放氣處理系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]天然氣在從氣田開采后經(jīng)過凈化和超低溫處理，體積驟縮600倍轉(zhuǎn)變?yōu)槌蜏匾后w，形成液化天然氣(LNG)。經(jīng)凈化、液化而成的_162°C低溫LNG液體，通過LNG運輸船大規(guī)模的運往全球的天然氣市場。
[0003]在天然氣市場，低溫的LNG液體無法直接使用，需要進行再汽化轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)壓縮天然氣(CNG)通過管網(wǎng)送到最終用戶。LNG汽化所需的熱量，以往是通過與海水換熱或者通過燃燒天然氣補充加熱的方式提供。如此巨量的冷能不僅沒有被科學的利用，而且破壞了海洋生態(tài)環(huán)境甚至消耗了天然氣資源。
[0004]目前各國已經(jīng)充分重視了天然氣的冷能利用，在新建的LNG接收站附近，都配套有空氣分離，輪胎粉碎、發(fā)電、冷庫、煤氣化、輕烴分離等項目。然而，然而LNG的冷能溫度低達為_162°C，從常溫到_162°C具有很寬的溫位范圍。按照熱力學的理論分析，如果單獨利用某個溫度范圍會對剩余的冷能利用不夠充分，造成冷能的利用效率低下。因此，在高效的利用冷能需要將從常溫到_162°C具有很寬的溫位范圍進行劃分，在不同溫位都進行合理利用，只有這樣才能達到最佳能量利用效率和經(jīng)濟效益。
[0005]據(jù)發(fā)改委2005年發(fā)布的《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》統(tǒng)計，2000年大中型合成氨綜合能耗比國際先進水平高出31.2%，具有巨大的節(jié)能潛力?！痘使I(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》指出“十二五”期間，產(chǎn)能置換、優(yōu)化布局、技術升級、節(jié)能減排將是我國合成氨行業(yè)的發(fā)展重點。
[0006]目前合成氨工藝技術的發(fā)展多重點集中在降低能耗和提高能源利用效率上。經(jīng)過多年持續(xù)的努力合成氨工業(yè)的節(jié)能潛力已經(jīng)挖掘殆盡，如何在此基礎上進一步降低合成氨生產(chǎn)能耗成為難題。合成氨的馳放氣中含有氨、氫氣、氮氣、甲烷和氬氣等氣體，這些氣體排放后不僅對環(huán)境造成污染，而且也浪費了寶貴的資源。對馳放氣進行分離回用，不僅可以極大的降低廢氣對環(huán)境的影響，而且可以回收利用資源，減少合成氨的能耗。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于提供一種合成氨馳放氣處理裝置，將LNG的冷能劃分為不同的溫位，梯級對口地利用到馳放氣的處理工藝中，利用LNG氣化時釋放的冷能將馳放氣中的氨、氫氣、氮氣、甲烷和氬氣在不同溫度段分別液化后通過深冷精餾法分離回用。既減少了合成氨的廢氣排放，也可為LNG的氣化提供熱量。
[0008]為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0009]一種利用LNG冷能的馳放氣處理裝置，LNG儲罐經(jīng)管道依次連接一次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、三次換熱系統(tǒng)；合成氨裝置的馳放氣排放通道逆向地依次連接三次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)；
[0010]在馳放氣輸送管道上，在三次換熱系統(tǒng)與二次換熱系統(tǒng)之間設置液氨分離罐；經(jīng)一次換熱系統(tǒng)后的管道連接深冷制冷設備后連接至低溫精餾塔；
[0011]經(jīng)二次換熱系統(tǒng)的馳放氣輸送管道上設置三通，其中一支輸送管道連接至液氨分離罐。
[0012]低溫精餾塔塔底、塔頂均經(jīng)管道與馳放氣逆方向地依次連接深冷換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、三次換熱系統(tǒng)。
[0013]一種利用LNG冷能的馳放氣處理工藝，來自LNG儲罐的低溫LNG液體依次通過一次換熱系統(tǒng)，二次換熱系統(tǒng)，三次換熱系統(tǒng)共三級按照溫度對口的原則與馳放氣進行換熱后升溫;
[0014]合成氨裝置排放的馳放氣逆向地依次經(jīng)過三次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)后降溫；
[0015]其中，通過三次換熱系統(tǒng)后降溫至_68°C?_74°C，將馳放氣中的絕大部分氨氣液化后進入液氨分離罐；
[0016]在液氨分離罐中對液態(tài)的液氨進行分離并從罐底引出，含有氫氣、氮氣、甲烷、氬氣和極少量氨氣等氣體從罐頂引出，進入二次換熱系統(tǒng)；
[0017]在二次換熱系統(tǒng)與低溫天然氣逆流換熱降溫至_125°C?_137°C，將氣體中殘留的微量氨氣冷凍為固體后附著于二次換熱系統(tǒng)的管壁，使得流出二次換熱系統(tǒng)的氣體的氨含量低于120ppm ;當冷凍的固體氨在換熱系統(tǒng)管壁積累使得換熱器進出流體壓降大于
0.0lMPa時將氣體輸送管道的閥門關閉，打開與液氨分離罐連接管道的閥門，對冷凍在換熱系統(tǒng)管壁的固體氨進行加熱熔化后輸送至液氨分離罐。在二次換熱系統(tǒng)未配備備用設備時此除垢過程將影響整個處理過程的連續(xù)操作。因此，為了實現(xiàn)整個工藝的連續(xù)運行，需要在二次換熱系統(tǒng)中配置1-2臺備用換熱設備，從而在某臺主設備進行除垢時有備用設備啟動保證整個工藝的連續(xù)運行。
[0018]來自二次換熱系統(tǒng)的主要含有氫氣、氮氣、甲烷、氬氣的馳放氣，送入一次換熱系統(tǒng)與低溫LNG進一步換熱，來自一次換熱器的馳放氣進入深冷制冷設備進行補充制冷，再通過深冷換熱系統(tǒng)回收出精餾塔物料的余冷，溫度達到-170°C?-180°C后進入低溫精餾塔進行分離。精餾塔塔底產(chǎn)品為氮氣和甲烷，塔頂產(chǎn)品為氫氣含量70%以上的氣體。塔頂氣體產(chǎn)品和經(jīng)過節(jié)流減壓閥降溫的塔底液體產(chǎn)品依次進入深冷換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、三次換熱系統(tǒng)進行余冷回收后輸出到界區(qū)外。
[0019]本實用新型將LNG的冷能按照不同溫度段梯級利用到合成氨馳放氣處理工藝過程中，具體而言是將LNG的冷能分三個溫位對馳放氣進行分級預冷，減少了在對氣體壓縮液化分離過程中壓縮機、膨脹機消耗的電能和冷卻水。同時分不同溫度段對LNG冷能的綜合利用，可以提高LNG冷能利用效率，減少LNG氣化放出冷能對環(huán)境的負面影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型各部件連接關系示意圖。
[0021]圖中，1.LNG儲罐，2.—次換熱系統(tǒng)，3.二次換熱系統(tǒng)，4.三次換熱系統(tǒng)，5.深冷換熱系統(tǒng)，6.深冷制冷設備，7.低溫精餾塔，8.液氨分離罐。101.LNG輸送管道，102.—次換熱天然氣輸送管道，103.二次換熱天然氣輸送管道，104.常溫天然氣輸送管道，105.馳放氣輸送管道，106.低溫馳放氣輸送管道,107.液氨輸送管道,108.分離罐塔頂氣體產(chǎn)品輸送管道，109.氮氫甲烷組分輸送管道，110.液氨回流管道，111.低溫精餾塔進料管道，112.低溫精餾塔塔頂產(chǎn)品輸送管道，113.氮氣輸出管道，114.低溫精餾塔塔底產(chǎn)品輸送管道，115.氫氣輸出管道，V1-V2.液氨回流與氮氫甲燒組分輸送管道切換閥組。
【具體實施方式】
[0022]結(jié)合圖1與實施例對本專利技術進一步詳細闡述:
[0023]實施例1
[0024]圖1是本實用新型各部件連接關系示意圖。綜合利用LNG的合成氨裝置，包括2，3，4三級換熱系統(tǒng)，深冷換熱系統(tǒng)5，深冷制冷設備6，低溫精餾塔7，液氨分離罐8，以及各設備之間的連接管道和管件。
[0025]一次換熱系統(tǒng)2與LNG儲罐通過LNG輸送管道101相連，_162°C的LNG低溫液體通過一次換熱系統(tǒng)2換熱氣化，氣化后天然氣分別通過一次換熱天然氣輸送管道102和二次換熱天然氣輸送管道103輸送至二次換熱系統(tǒng)3和三次換熱系統(tǒng)4逐步升溫至室溫后經(jīng)常溫天然氣輸送管道104輸送到界區(qū)外燃氣管網(wǎng)。
[0026]含有氨、氫氣、氮氣、甲燒和IS氣等氣體的馳放氣經(jīng)馳放氣輸送管道105輸送至三次換熱系統(tǒng)4換熱至-68°C?_74°C，將氨組分降溫液化后經(jīng)低溫馳放氣輸送管道106輸送至液氨分離罐8。液態(tài)的氨氣從罐底經(jīng)管道107輸送至界區(qū)外；其余氣態(tài)組分從罐頂經(jīng)分離罐塔頂氣體產(chǎn)品輸送管道108輸送至二次換熱系統(tǒng)3。含有氫氣、氮氣、甲燒、IS氣和極少量氨氣等氣體的馳放氣在二次換熱系統(tǒng)3與低溫天然氣進行逆流換熱至_125°C?_137°C，將氣體中殘留的微量氨氣冷凍為固體后附著于二次換熱系統(tǒng)3的管壁，氨含量低于120ppm的馳放氣經(jīng)氮氫甲烷組分輸送管道109輸送至一次換熱系統(tǒng)2。當二次換熱系統(tǒng)3的管壁累積大量的固態(tài)氨后壓降大于0.0lMPa時通過切換閥組V1-V2將氮氫甲烷組分輸送管道109關閉，將液氨回流管道110打開后，通過對換熱器加熱的方式將附著于換熱器管壁的固態(tài)氨加熱液化后由液氨回流管道110輸送至液氨分離罐8。來自二次換熱系統(tǒng)3的馳放氣與-162°C的LNG在一次換熱系統(tǒng)2中進行逆流換熱將LNG氣化。來自一次換熱系統(tǒng)2的馳放氣被輸送至深冷制冷設備6進一步降溫后再進入深冷換熱系統(tǒng)5，與流出低溫精餾塔7的塔頂和塔底產(chǎn)品逆流換熱降溫，溫度達到_170°C?_180°C后進入低溫精餾塔7進行分離。塔底產(chǎn)品主要為氮氣和少量的甲烷經(jīng)帶節(jié)流閥的低溫精餾塔塔底產(chǎn)品輸送管道114降溫后輸送至深冷換熱系統(tǒng)5進行余冷回收，再經(jīng)氫氣輸出管道115依次輸送至二次換熱系統(tǒng)3和三次換熱系統(tǒng)4進行余冷回收后輸送到界區(qū)外；塔頂產(chǎn)品為氫氣含量70%以上的氣體，經(jīng)低溫精餾塔塔頂產(chǎn)品輸送管道112和氮氣輸出管道113依次輸送至深冷換熱系統(tǒng)5、二次換熱系統(tǒng)3和三次換熱系統(tǒng)4進行余冷回收后輸送到界區(qū)外。
[0027]以上所述僅為本專利的較佳實施例，凡依本專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本專利涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種利用液化天然氣冷能的合成氨馳放氣處理裝置，其特征在于LNG儲罐經(jīng)管道依次連接一次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、三次換熱系統(tǒng)；合成氨裝置的馳放氣排放通道逆向地依次連接三次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)； 在馳放氣輸送管道上，在三次換熱系統(tǒng)與二次換熱系統(tǒng)之間設置液氨分離罐；經(jīng)一次換熱系統(tǒng)后的管道連接深冷制冷設備后連接至低溫精餾塔； 經(jīng)二次換熱系統(tǒng)的馳放氣輸送管道上設置三通，其中一支輸送管道連接至液氨分離罐。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用液化天然氣冷能的合成氨馳放氣處理裝置，其特征在于低溫精餾塔塔底、塔頂均經(jīng)管道與馳放氣逆方向地依次連接深冷換熱系統(tǒng)、二次換熱系統(tǒng)、三次換熱系統(tǒng)。
【文檔編號】F25J3/02GK203463934SQ201320457257
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權日:2013年7月30日
【發(fā)明者】劉維佳, 商凡, 張崗, 張立剛, 徐曉明, 喬風笙, 賀平, 穆立文, 徐楓, 沈建鋒, 杜向前, 李明波 申請人:江蘇中核華緯工程設計研究有限公司