本发明涉及的空分节能领域，具体涉及一种利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置。
背景技术：
lng再利用需要将其汽化（在进入都市天然气管网前需要加热升温），传统lng采用直接海水汽化或燃气加热器加热方式，造成了lng优质冷能的极大浪费，随着我国lng工业的不断发展，越来越多的企业与研究单位开始重视lng冷能的再利用；空分设备是石油化工、冶炼等行业的基础性配套设施，设备能耗较高。本发明将lng汽化冷能用于空分设备的节能化改造，提出了一种利用lng冷能和混合制冷工质的生产液氮的空分节能设备，混合制冷工质循环为lng提供过冷量，将lng汽化冷能用于空分氮气液化，所产部分液氮作为产品输出，部分液氮作为空分设备冷源，用来冷却高压空气，降低空分设备能耗同时省去了空气膨胀机。
技术实现要素：
本发明一种利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能设备，充分回收lng汽化废弃冷量，用来生产液氮和降低空分设备能耗。本发明充分利用lng汽化产生的废弃冷量，以混合制冷工质过冷lng，然后lng汽化冷量液化空分氮气。液化后部分氮气作为产品输出，部分作为空分设备冷源，冷却高压空气，降低空分设备能耗同时省去了空气膨胀机，提高了空分设备运行稳定性和可靠性。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，它由空分氮气液化，产品液氮过冷，lng冷能和混合制冷工质循环三部分组成，其特征在于所述空分氮气液化包括氮液化主换热器，不同压力等级氮气压缩机，高压氮气节流阀，液氮储罐；所述产品液氮过冷至少包括液氮过冷换热器，液氮节流阀，液氮三通阀；所述lng冷能和混合制冷工质循环包括lng供给截止阀，混合工质压缩机，混合工质节流阀，lng和混合工质换热器。
作为优选:所述lng截止阀进口连接lng储罐，其出口分别接换热器冷端的进口、换热器热端进口，所述换热器冷端的出口连接用户ng管网，换热器冷端的进口连接换热器冷端的出口，换热器冷端的出口连接混合工质压缩机进口，所述换热器热端的进口连接混合工质压缩机的出口，换热器热端出口连接换热器热端进口。换热器热端出口连接混合工质节流阀进口，混合工质节流阀出口连接换热器冷端进口，换热器热端出口连接氮液化主换热器冷端进口。
作为优选:所述氮液化主换热器的热端进口连接空分氮气抽口，所述氮液化主换热器冷端出口汽化lng与换热器冷端出口汽化lng汇流后连接ng供给管网，所述氮液化主换热器热端出口连接氮液化主换热器热端进口，所述主换热器冷端进口连接液氮过冷换热器冷端出口，所述主换热器冷端出口连接氮气用户管网。
作为优选:所述主换热器热端的进口连接氮气压缩机出口，主换热器热端出口连接换热器热端进口。主换热器冷端进口连接换热器冷端出口，主换热器冷端出口连接三通阀进口。主换热器冷端进口连接换热器冷端出口，主换热器冷端出口连接三通阀进口。
作为优选:所述主换热器热端进口连接氮气压缩机出口，主换热器热端出口连接氮气压缩机进口，氮气压缩机出口连接主换热器热端进口，主换热器热端出口连接三通阀进口，三通阀出口连接氮气压缩机进口。主换热器热端出口连接三通阀进口，三通阀出口连接氮气压缩机进口。
作为优选:所述换热器热端出口分别连接液氮节流阀进口、液氮节流阀进口。液氮节流阀出口连接换热器冷端进口，所述换热器冷端进口连接液氮储罐氮气出口。
作为优选:所述液氮节流阀的出口连接液氮储罐液氮进口，液氮储罐液氮出口连接液氮过冷换热器的热端进口，液氮储罐液氮出口连接液氮截止阀进口，液氮截止阀出口连接空分设备液氮进口。
作为优选:所述液氮过冷换热器的热端出口连接分流阀的进口，分流阀的出口分别连接液氮产品出口、液氮节流阀的进口，所述液氮节流阀的出口连接液氮过冷换热器冷端进口。
本发明一种利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能设备，充分回收lng汽化废弃冷量，用来生产液氮和降低空分设备能耗。本发明充分利用lng汽化产生的废弃冷量，以混合制冷工质过冷lng，然后lng汽化冷量液化空分氮气。液化后部分氮气作为产品输出，部分作为空分设备冷源，冷却高压空气，降低空分设备能耗同时省去了空气膨胀机，提高了空分设备运行稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明构成示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：如图1所示为本发明一种利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能设备构成示意图，图中各序号所示组成部分的明晰如下：
1、氮液化主换热器，2（3、4）、氮气压缩机，5（6）、液氮节流阀，7、换热器，8（9）、三通阀，9，10、液氮储罐，11、混合工质压缩机，12、lng截止阀，13、换热器，14、换热器，15、混合工质节流阀，16、分流阀，17、液氮节流阀，18、液氮过冷换热器，19、液氮截止阀，20、空分氮气，21、出氮液化主换热器1空分氮气，22、空分氮气，23、21和22汇流氮气，24、出氮液化主换热器1热端氮气，25、出换热器7冷端氮气，26、出氮液化主换热器1冷端氮气，27、24和26汇流氮气，28、出压缩机2氮气，29、出氮液化主换热器1热端氮气，30、出压缩机3氮气，31、出氮液化主换热器1热端氮气，32、出氮液化主换热器1冷端氮气，33、出换热器7冷端氮气，34、8和32汇流氮气，35、出压缩机4氮气，36、出氮液化主换热器热1端氮气，37、出换热器7热端液氮，38、做冷源液氮，39、进液氮储槽10液氮，40、进液氮过冷换热器18热端液氮，41、回空分液氮，42、出液氮过冷换热器18热端过冷液氮，43、反流液氮，44、进液氮过冷换热器18冷端液氮，45、出液氮过冷换热器18冷端液氮，46、出氮液化主换热器1热端氮气，47，来自储槽lng，48、进换热器13冷端lng，49、进换热器14热端lng，50、出换热器14热端lng，51、出氮液化主换热器1热端ng，52、出换热器13冷端ng，53、51和52汇流ng，54、混合工质压缩机，55、高压混合工质，56、出换热器15热端混合工质，57、节流混合工质，58、出液氮储槽10冷氮气。
如图1所示，本发明一种利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能设备，至少由空分氮气液化，产品液氮过冷，lng冷能和混合制冷工质循环三部分组成。其中空分氮气液化至少包括氮液化主换热器，不同压力等级氮气压缩机，高压氮气节流阀，液氮储罐；产品液氮过冷至少包括液氮过冷换热器，液氮节流阀，液氮三通阀；lng冷能和混合制冷工质循环至少包括lng供给截止阀，混合工质压缩机，混合工质节流阀，lng和混合工质换热器。
本发明利用lng废气冷量实现氮气液化，液化氮气一部分作为产品输出，一部分作为空分设备冷源，省去了空气膨胀机。本发明在充分利用lng废气冷量生产液氮同时，降低了空分能耗和运营成本。
本发明设备启动前，所有阀门均关闭。设备启动前期，空分氮气20部分通过氮液化主换热器1热端，余下空分氮气22则与氮液化主换热器1热端出口氮气汇流，通入氮液化主换热器1热端进口。
进一步，氮液化主换热器1热端出口氮气24通过三通阀9进入氮气压缩机2，压缩后氮气28进入氮液化主换热器1热端进口；氮液化主换热器1热端出口氮气29进入氮气压缩机3，压缩后氮气30进入氮液化主换热器1热端进口；氮液化主换热器1热端出口氮气31通过三通阀8进入氮气压缩机4，压缩后氮气35进入氮液化主换热器1热端进口。
进一步，氮液化主换热器1热端出口氮气36进入换热器7热端进口。节流阀5全开，换热器7热端出口氮气37进入液氮储槽10。打开阀门19，氮气回空分设备。
空分氮气流路打通后，开始启动lng冷能利用和混合工质制冷循环。启动混合工质压缩机11，高压混合工质55进入换热器13热端进口，换热器13热端出口连接换热器14热端进口，换热器14热端出口混合工质56经过节流阀15节流后成为低压低温混合工质57，进入换热器14冷端进口。换热器14冷端出口连接换热器13冷端进口，换热器13冷端出口连接混合工质压缩机11进口。
进一步，混合工质循环稳定后，逐步打开截止阀12，lng47进入混合工质和制冷循环系统。储槽lng分为两路：一路lng48进入换热器13冷端进口，用来预冷高压混合工质，换热器13冷端出口ng52供给管网；另一路lng49进入换热器14热端进口，换热器14热端出口lng进入氮液化主换热器1冷端进口，氮液化主换热器1冷端出口ng51与52汇流（53），供给管网。
进一步，换热器14热端出口lng为过冷lng，进入氮液化主换热器1冷端，用来冷却高压氮气，随着lng供应量的逐步增加，供给给氮液化主换热器1的冷量相应逐步增加，高压氮气温度下降，逐步关小节流阀5，阀后低压氮39出现液化。
进一步，逐步打开节流阀6，换热器7热端出口氮气37部分经过节流降温后返流换热器7（进入换热器7冷端入口），为换热器7提供部分冷量。节流降温后氮39进入液氮储槽10，液氮在底部积聚，冷氮气58进入换热器7冷端入口。换热器7冷端出口氮气25进入氮液化主换热器1冷端进口，氮液化主换热器1冷端进出口氮气26通过三通阀9与出氮液化主换热器1热端氮气24汇流（27），进入氮气压缩机2。
换热器7热端出口氮气37部分经过节流降温后返流换热器7，为高压氮降温提供冷量。换热器7冷端出口氮气33进入氮液化主换热器1冷端进口，氮液化主换热器1冷端出口氮气32通过三通阀8与氮液化主换热器1热端出口氮气31汇流（34），进入氮气压缩机4。
随着系统逐步进入热负荷平衡，本发明装置开始稳定生产常压液氮，部分液氮作为产品输出，部分液氮则作为空分设备冷源，液化高压空气，大幅降低了空分设备能耗。
本发明一种利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能设备，充分回收lng汽化废弃冷量，用来生产液氮和降低空分设备能耗。本发明充分利用lng汽化产生的废弃冷量，以混合制冷工质过冷lng，然后lng汽化冷量液化空分氮气。液化后部分氮气作为产品输出，部分作为空分设备冷源，冷却高压空气，降低空分设备能耗同时省去了空气膨胀机，提高了空分设备运行稳定性和可靠性。
技术特征：
1.一种利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，它由空分氮气液化，产品液氮过冷，lng冷能和混合制冷工质循环三部分组成，其特征在于所述空分氮气液化包括氮液化主换热器，不同压力等级氮气压缩机，高压氮气节流阀，液氮储罐；所述产品液氮过冷至少包括液氮过冷换热器，液氮节流阀，液氮三通阀；所述lng冷能和混合制冷工质循环包括lng供给截止阀，混合工质压缩机，混合工质节流阀，lng和混合工质换热器。
2.根据权利要求1所述的利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，其特征在于所述lng截止阀（12）进口连接lng储罐，其出口分别接换热器（13）冷端的进口、换热器（14）热端进口，所述换热器（13）冷端的出口连接用户ng管网，换热器（13）冷端的进口连接换热器（14）冷端的出口，换热器（13）冷端的出口连接混合工质压缩机（11）进口，所述换热器（13）热端的进口连接混合工质压缩机（11）的出口，换热器（13）热端出口连接换热器（14）热端进口,换热器（14）热端出口连接混合工质节流阀（15）进口，混合工质节流阀（15）出口连接换热器（14）冷端进口，换热器（14）热端出口连接氮液化主换热器（1）冷端进口。
3.根据权利要求1所述的利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，其特征在于所述氮液化主换热器（1）的热端进口连接空分氮气抽口，所述氮液化主换热器（1）冷端出口汽化lng（51）与换热器（13）冷端出口汽化lng（52）汇流后连接ng供给管网，所述氮液化主换热器（1）热端出口连接氮液化主换热器（1）热端进口，所述主换热器（1）冷端进口连接液氮过冷换热器（18）冷端出口，所述主换热器（1）冷端出口连接氮气用户管网。
4.根据权利要求1或2或3所述的利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，其特征在于所述主换热器（1）热端的进口连接氮气压缩机（4）出口，主换热器（1）热端出口连接换热器（7）热端进口,主换热器（1）冷端进口连接换热器（7）冷端出口，主换热器（1）冷端出口连接三通阀（8）进口,主换热器（1）冷端进口连接换热器（7）冷端出口，主换热器（1）冷端出口连接三通阀（9）进口。
5.根据权利要求4所述的利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，其特征在于所述主换热器（1）热端进口连接氮气压缩机（2）出口，主换热器（1）热端出口连接氮气压缩机（3）进口，氮气压缩机（3）出口连接主换热器（1）热端进口，主换热器（1）热端出口连接三通阀（8）进口，三通阀（8）出口连接氮气压缩机（4）进口,主换热器（1）热端出口连接三通阀（9）进口，三通阀（9）出口连接氮气压缩机（2）进口。
6.根据权利要求4所述的利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，其特征在于所述换热器（7）热端出口分别连接液氮节流阀（5）进口、液氮节流阀（6）进口,液氮节流阀（6）出口连接换热器（7）冷端进口，所述换热器（7）冷端进口连接液氮储罐（10）氮气出口。
7.根据权利要求6所述的利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，其特征在于所述液氮节流阀（5）的出口连接液氮储罐（10）液氮进口，液氮储罐（10）液氮出口连接液氮过冷换热器（18）的热端进口，液氮储罐（10）液氮出口连接液氮截止阀（19）进口，液氮截止阀（19）出口连接空分设备液氮进口。
8.根据权利要求7所述的利用lng冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，其特征在于所述液氮过冷换热器（18）的热端出口连接分流阀（16）的进口，分流阀（16）的出口分别连接液氮产品出口、液氮节流阀（17）的进口，所述液氮节流阀（17）的出口连接液氮过冷换热器（18）冷端进口。
技术总结
一种利用LNG冷能和混合制冷工质循环的生产液氮的空分节能装置，它由空分氮气液化，产品液氮过冷，LNG冷能和混合制冷工质循环三部分组成，所述空分氮气液化包括氮液化主换热器，不同压力等级氮气压缩机，高压氮气节流阀，液氮储罐；所述产品液氮过冷至少包括液氮过冷换热器，液氮节流阀，液氮三通阀；所述LNG冷能和混合制冷工质循环包括LNG供给截止阀，混合工质压缩机，混合工质节流阀，LNG和混合工质换热器，它具有降低空分设备能耗同时省去了空气膨胀机，提高了空分设备运行稳定性和可靠性。
技术研发人员：夏鸿雁;何晖;袁士豪;韩帅;宁燕;常运建;王定伟;余卓玮;胡洋
受保护的技术使用者：杭州杭氧股份有限公司
技术研发日：.11.25
技术公布日：.02.11
