本实用新型专利技术公开了利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的装置。包括LNG储罐、LNG泵、管壳式换热器、多股流板翅式换热器、第一压缩机、第二压缩机和集液箱；LNG储罐出口与LNG泵、管壳式换热器通过管道顺次连接、管壳式换热器管程出口与多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口连接；多股流板翅式换热器出口与第一压缩机的进口连接，第一压缩机的出口与多股流板翅式换热器入口连接，多股流板翅式换热器出口与管壳式换热器壳程入口连接、管壳式换热器壳程出口与集液箱连接，集液箱出口管道分为两支，第二压缩机出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口连接；本装置具有低耗能，LNG冷能利用率高和操作灵活优点。
【技术实现步骤摘要】
利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的装置
本技术涉及液体二氧化碳及干冰的制备领域，具体涉及一种利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的装置。
技术介绍
近年来我国液化天然气(简称LNG)市场迅速发展，2013年更是达到年LNG进口量约一千八百万吨的规模。通常在将LNG接收站或卫星站，需要将LNG经过换热升温气化转换为气态的天然气(简称NG)。针对LNG的气化过程中释放的冷能，已有众多研究人员展开了相关研究，如LNG冷能用于空分、冷库及制冰等。因此开发新的LNG冷能应用领域，对于增强LNG冷能利用项目的灵活性以及降低LNG气化成本具有积极意义。 另一方面，液体二氧化碳及干冰的制备过程中，CO2压缩制冷过程能耗较高导致整个工艺能耗居高不下，因此如何降低压缩机能耗是液体0)2及干冰制备工艺的关键问题。液体CO2及干冰制备可分为高压法(8.0MPa)和低压法(1.6MPa?2.5MPa)。高压法可实现气体CO2在常温条件液化，再经节流膨胀变为低温液体后进入干冰机制备干冰，压缩机一般为三级压缩或四级压缩，能耗非常大。低压法可实现气体CO2在低温条件液化，再经节流膨胀进一步降温后进入或不经过节流膨胀直接进入干冰机制备干冰，压缩机功耗相对高压法减小很多，目前普遍使用低压法生产液体二氧化碳及干冰。在干冰机中部分液体CO2吸热气化为气体C02，部分液体CO2放热冷却为雪花状固体干冰。在干冰生产中，一般设有气体二氧化碳回收装置，减少液体二氧化碳量，使干冰的生产成本大大降低。如何进一步降低工艺能耗，提高生产效率，是进一步优化液体CO2及干冰的制备工艺的关键。 专利CN101913604A公开了利用液化天然气冷能的干冰生产装置及其方法，但由于200K?268K状态下天然气为低温气体状态，因此实际上该装置利用的是低温气态天然气的冷能，与本技术中的低温液化天然气的相变冷能完全不同。该专利技术采用易燃易爆的丙烷作为一种中间换热介质，压缩后的二氧化碳采用水冷的方式，从而大大增加了设备投资、运行费用及操作的危险性。此外，该专利技术的目标产物为干冰，而本技术的目标产物为液体CO2及干冰两种产物。 上述现有技术均未涉及充分利用LNG气化冷能，以及系统能耗低的液体CO2及干冰制备技术。
技术实现思路
本技术目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的装置。利用LNG低温位的气化潜冷将低温的压缩气体CO2冷却液化，利用较高温位的低温天然气的显冷将压缩机进口 CO2及出口 CO2冷却，如此可充分利用LNG冷能，将-162°C?_140°C的LNG升温气化为10?25°C的常温天然气，同时可将液体CO2及干冰的制备压力降至1.0MPa以下。 本技术的目的通过如下技术方案实现: 利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法的装置，包括LNG储罐、LNG泵、管壳式换热器、多股流板翅式换热器、第一压缩机、第二压缩机、集液箱、液体CO2储罐、干冰机、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和液体CO2泵；LNG储罐出口与LNG泵、管壳式换热器管程入口通过管道顺次连接、管壳式换热器管程出口与多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口连接；多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道出口与第一压缩机的进口连接，第一压缩机的出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口连接，多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道出口与管壳式换热器壳程入口连接、管壳式换热器壳程出口与集液箱连接，集液箱出口管道分为两支，一支通过第一控制阀与液体CO2储罐连接，所述液体CO2储罐出口与液体0)2泵、第三控制阀和干冰机进口顺次连接；一支通过第二控制阀与干冰机进口连接；干冰机的气体CO2出口与多股流板翅式换热器低温CO2加热通道入口连接，多股流板翅式换热器低温CO2加热通道出口与第二压缩机进口连接，第二压缩机出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口连接。 上述装置中，所述集液箱放置于管壳式换热器的下方，以使管壳式换热器内液化的CO2能及时的排出，提高换热效率。所述多股流板翅式换热器中设有CO2原料气冷却通道、低温天然气加热通道、高压CO2冷却通道和低温CO2加热通道四个流动通道，其中CO2原料气冷却通道和高压CO2冷却通道为高温流动通道，低温天然气加热通道和低温CO2加热通道为低温流动通道；所述流动通道的排列方式为低温、高温、低温和高温四个流动通道交错布置，且低温与高温通道的进口与出口分别反向设置，即低温通道的进口与高温通道的出口设置在多股流板翅式换热器的相同一侧，低温通道的出口与高温通道的进口设置在多股流板翅式换热器的相同另一侧。 利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的方法，LNG储罐中的LNG通过LNG泵泵入管壳式换热器的管程，在管壳式换热器的管程中LNG的气化潜热部分或全部在管壳式气化器中释放，将处于管壳式换热器壳程的低温气体CO2冷却液化，然后LNG的气化产物作为冷源进入多股流板翅式换热器，将CO2原料气冷却后进入CO2压缩机，同时将CO2压缩机输出的高压高温CO2冷却，得到冷却后的C02，LNG升温气化为10?25°C的常温天然气；所述冷却后的CO2进入管壳式换热器的壳层,从管壳式换热器壳层出口流出的液体CO2分为两支，一支进入液体CO2储罐，另一支进入干冰机制备干冰，回收干冰机中的CO2气体时因其温度过低，故需先进入多股流板翅式换热器升温再进入CO2压缩机，以降低对CO2压缩机材质的要求。 上述装置的工作方法，包括以下步骤: (I)开启LNG泵，LNG由LNG储罐输出，经LNG泵进入管壳式换热器的管程并与壳程的CO2换热，LNG升温气化为低温气态天然气，然后进入多股流板翅式换热器换热升温至常温状态，并进入下游管网供给用气用户； (2) CO2原料气首先进入多股流板翅式换热器的CO2原料气冷却通道出口，换热降温为低温气体CO2，进入第一压缩机经压缩后变成高温高压的气体CO2 ;第一压缩机输出的高温高压气体CO2与第二压缩机输出的高温高压气体CO2混合，然后进入多股流板翅式换热器的高压CO2冷却通道再次换热变成高压低温的气体CO2,从多股流板翅式换热器输出后，再进入管壳式换热器的壳程换热降温冷凝为更低温度的液体CO2;液体CO2经集液箱后分为两支，一支经第一控制阀进入液体CO2储罐，另一支经第二控制阀进入干冰机制备干冰；干冰机中部分液体CO2放热凝结成干冰，另一部分液体CO2吸热气化为常压气体CO2 ;气体CO2由干冰机输出后进入多股流板翅式换热器的低温CO2加热通道，换热升温后进入第二压缩机，经压缩后变成高温高压的气体CO2,并与第一压缩机输出的高压CO2混合再次进入多股流板翅式换热器的高压C02冷却通道，重复上述步骤即可实现液体CO2及干冰的制备。 为保证干冰产量的稳定，当LNG气化量增加时，增加CO2原料气流量，LNG气化量增量和CO2原料气增量质量流量之比为1: 1.7?1: 1.4，随之在管壳式换热器中生成的液体CO2增加，关闭第三控制阀，打开并调节第一控制阀和第二控制阀，使进入干冰机中的液体CO2流量不变，进入液体CO2储罐的液体CO2流量增加； 当LNG气化量减本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用LNG冷能制备液体二氧化碳及干冰的装置，其特征在于包括LNG储罐（1）、LNG泵（2）、管壳式换热器（3）、多股流板翅式换热器（4）、第一压缩机（5）、第二压缩机（6）、集液箱（7）、液体CO2储罐（9）、干冰机（11）、第一控制阀（8）、第二控制阀（10）、第三控制阀（13）和液体CO2泵（12）； LNG储罐（1）出口与LNG泵（2）、管壳式换热器管程入口（a）通过管道顺次连接、管壳式换热器管程出口（b）与多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口（g）连接；多股流板翅式换热器CO2原料气冷却通道出口（h）与第一压缩机（5）的进口连接，第一压缩机（5）的出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口（j）连接，多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道出口（f）与管壳式换热器壳程入口（c）连接、管壳式换热器壳程出口（d）与集液箱（7）连接，集液箱（7）出口管道分为两支，一支通过第一控制阀（8）与液体CO2储罐（9）连接，所述液体CO2储罐（9）出口与液体CO2泵（12）、第三控制阀（13）和干冰机（11）进口顺次连接；一支通过第二控制阀（10）与干冰机（11）进口连接；干冰机（11）的气体CO2出口与多股流板翅式换热器低温CO2加热通道入口（e）连接，多股流板翅式换热器低温CO2加热通道出口（i）与第二压缩机（6）进口连接，第二压缩机（6）出口与多股流板翅式换热器高压CO2冷却通道入口（j）连接。...
【技术特征摘要】
1.利用冷能制备液体二氧化碳及干冰的装置，其特征在于包括储罐(1?、I如泵口)、管壳式换热器(3^多股流板翅式换热器“)、第一压缩机(5^第二压缩机“)、集液箱(了)、液体⑶2储罐(幻、干冰机(10、第一控制阀(8^第二控制阀(1(0、第三控制阀(13)和液体(1^^(12) ； 储罐(1)出口与泵(2^管壳式换热器管程入口(￡1)通过管道顺次连接、管壳式换热器管程出口(10与多股流板翅式换热器低温天然气加热通道入口(8)连接；多股流板翅式换热器002原料气冷却通道出口(卜)与第一压缩机(5)的进口连接，第一压缩机(5)的出口与多股流板翅式换热器高压(?冷却通道入口(彳)连接，多股流板翅式换热器高压(?冷却通道出口(￡)与管壳式换热器壳程入口(￠)连接、管壳式换热器壳程出口((1)与集液箱(7)连接，集液箱(7)出口管道分为两支，一支通过第一控制阀(8)与液体(?储罐(9)连接，所述液体(?储罐(9)出口与液体(?泵(12).第三控制阀(13)和干冰...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐文东，赵建河，程显弼，袁丹，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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