一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置及其液化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置，它包括原料氣處理系統(tǒng)、制冷劑處理系統(tǒng)、壓縮熱回收系統(tǒng)，它還公開(kāi)了一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，它具有原料氣壓縮冷卻、原料氣液化、制冷劑壓縮、制冷劑液化、制冷劑復(fù)熱、載熱流體冷卻和常溫水、低溫水供應(yīng)的工藝步驟。本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)回收壓縮熱制取低溫水，大幅降低液化裝置的能耗；低溫水罐還可以用于蓄冷，可以根據(jù)電價(jià)差額外制取低溫水或冰，還可以僅在尖峰或高峰電價(jià)時(shí)送入低溫水，進(jìn)一步降低液化裝置的能耗；具有操作簡(jiǎn)單、能耗低，符合節(jié)能降耗的大趨勢(shì)，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】
一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置及其液化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及氣體深冷液化的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置 及其液化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 深冷液體產(chǎn)品（液氧、液氮、液氬、液氫和LNG等）的體積?。ㄈ鏻m3的液氧相當(dāng)于 800Nm3的氧氣、如lm 3的液氫相當(dāng)于788Nm3的氫氣、lm3的LNG相當(dāng)于600Nm3的天然氣），便于長(zhǎng) 距離運(yùn)輸、輻射區(qū)域廣，同時(shí)液氫、LNG等作為汽車燃料時(shí)行駛里程更長(zhǎng)。因此，生產(chǎn)液體產(chǎn) 品的液化裝置在工業(yè)上具有非常重要的作用。
[0003] 常規(guī)氣體液化裝置的壓縮熱由循環(huán)水帶走，再通過(guò)循環(huán)水冷卻塔降溫后循環(huán)使 用，壓縮熱白白浪費(fèi)且需要消耗大量循環(huán)水，導(dǎo)致常規(guī)氣體液化裝置的能耗偏高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置 及其液化方法。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置，它 包括原料氣處理系統(tǒng)、制冷劑處理系統(tǒng)、壓縮熱回收系統(tǒng)；
[0006] 所述的原料氣處理系統(tǒng)包括原料氣壓縮機(jī)、原料氣常溫水冷卻器、原料氣低溫水 冷卻器、原料氣凈化單元和氣體液化換熱器，其中，原料氣輸入管道與原料氣壓縮機(jī)連接， 原料氣壓縮機(jī)與原料氣常溫水冷卻器連通，原料氣常溫水冷卻器與原料氣低溫水冷卻器連 通，原料氣低溫水冷卻器與原料氣凈化單元連通，原料氣凈化單元與氣體液化換熱器連通；
[0007] 所述的制冷劑處理系統(tǒng)包括冷劑壓縮機(jī)、制冷劑常溫水冷卻器、制冷劑低溫水冷 卻器和氣體液化換熱器，所述的冷劑壓縮機(jī)與制冷劑常溫水冷卻器連通，制冷劑常溫水冷 卻器與制冷劑低溫水冷卻器連通，制冷劑低溫水冷卻器與氣體液化換熱器連通，所述的氣 體液化換熱器與冷劑壓縮機(jī)連通；
[0008] 所述的壓縮熱回收系統(tǒng)包括常溫水罐、常溫水栗、制冷機(jī)組和水冷卻器，所述的常 溫水罐的出水管上設(shè)置有多條支管，其中，第一支管與常溫水栗連接，第二支管與水冷卻器 連通，第三支管與制冷機(jī)組連通，所述的制冷劑常溫水冷卻器與原料氣常溫水冷卻器的出 水管均通過(guò)同一管道與制冷機(jī)組連通，且在該管道上設(shè)置有閥門，所述的制冷劑低溫水冷 卻器和原料氣低溫水冷卻器的入水管均通過(guò)同一管道與制冷機(jī)組連通，且在該管道和入 水管上均設(shè)置有閥門，所述的制冷劑常溫水冷卻器與原料氣常溫水冷卻器的入水管均通過(guò) 同一管道與常溫水栗連通，且該入水管上設(shè)置有閥門，所述的原料氣低溫水冷卻器的出水 管與原料氣常溫水冷卻器的入水管連通，所述的制冷劑低溫水冷卻器的出水管與制冷劑常 溫水冷卻器的入水管連通。
[0009] 所述的氣體液化換熱器內(nèi)設(shè)置有原料氣換熱通道、高壓冷劑換熱通道和低壓冷劑 換熱通道，所述的原料氣換熱通道的入口與原料氣凈化單元連通，原料氣換熱通道的出口 與液體儲(chǔ)存罐連接，所述的高壓冷劑換熱通道的入口與制冷劑低溫水冷卻器連通，高壓冷 劑換熱通道的出口與低壓冷劑換熱通道的入口連通，且在連通的管道上設(shè)置有冷劑節(jié)流 閥，所述的低壓冷劑換熱通道的出口與冷劑壓縮機(jī)連通。
[0010] 所述的制冷機(jī)組內(nèi)設(shè)置有發(fā)生側(cè)和蒸發(fā)側(cè)，所述的發(fā)生側(cè)的一端與連通制冷劑常 溫水冷卻器出水管與原料氣常溫水冷卻器出水管的管道連通，發(fā)生側(cè)的另一端與水冷卻器 連通，所述的蒸發(fā)側(cè)的一端與第三支管連通，蒸發(fā)側(cè)的另一端與連通制冷劑低溫水冷卻器 入水管與原料氣低溫水冷卻器入水管的管道連通。
[0011] 所述的與冷劑常溫水冷卻器入水管與原料氣常溫水冷卻器入水管連通的管道上 還設(shè)置有一低溫水罐和低溫水栗，在該管道上，以低溫水的輸送方向?yàn)榍?，所述的低溫水?位于低溫水罐的下游
[0012] -種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，它包括以下步驟，
[0013] S1:原料氣壓縮冷卻，原料氣經(jīng)原料氣壓縮機(jī)增壓后，依次被原料氣常溫水冷卻器 和原料氣低溫水冷卻器冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走；
[0014] S2:原料氣液化，被S1預(yù)冷后的原料氣經(jīng)原料氣凈化單元脫除其中易凍堵或腐蝕 性雜質(zhì)后，進(jìn)入氣體液化換熱器的原料氣換熱通道中，在氣體液化換熱器中被返流低壓冷 劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再送入液體產(chǎn)品貯罐或精餾塔中；
[0015] S3:制冷劑壓縮，制冷劑經(jīng)冷劑壓縮機(jī)增壓后，依次被常溫水冷卻器和低溫水冷卻 器冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走；
[0016] S4:制冷劑液化，被S3預(yù)冷后的制冷劑進(jìn)入氣體液化換熱器的高壓冷劑換熱通道 中，在氣體液化換熱器中被返流低壓冷劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再經(jīng)冷劑節(jié)流閥節(jié)流制冷；
[0017] S5:制冷劑復(fù)熱，在S4中被節(jié)流的低壓冷劑返回至氣體液化換熱器的低壓冷劑換 熱通道中，在其中被熱流股氣化、復(fù)熱至常溫后返回冷劑壓縮機(jī)的入口，形成一個(gè)制冷循 環(huán)；
[0018] S6:載熱流體冷卻，在S1和S3步驟中吸收了壓縮熱的載熱流體進(jìn)入制冷機(jī)組的發(fā) 生側(cè)中，釋放熱量后再經(jīng)水冷卻器進(jìn)一步冷卻后返回至常溫水罐中；
[0019] S7、常溫水、低溫水供應(yīng)，自常溫水罐來(lái)的常溫水分成兩股，一股常溫水經(jīng)常溫水 栗加壓后送入原料氣常溫水冷卻器和制冷劑常溫水冷卻器的入口；另一股常溫水進(jìn)入制冷 機(jī)組的蒸發(fā)側(cè)中，在其中釋放熱量所制取的低溫水被送入原料氣低溫水冷卻器和制冷劑低 溫水冷卻器的入口。
[0020] -種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，它包括以下步驟，
[0021 ] S1:原料氣壓縮冷卻，原料氣經(jīng)原料氣壓縮機(jī)增壓后，依次被原料氣常溫水冷卻器 和原料氣低溫水冷卻器冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走；
[0022] S2:原料氣液化，被S1預(yù)冷后的原料氣經(jīng)原料氣凈化單元脫除其中易凍堵或腐蝕 性雜質(zhì)后，進(jìn)入氣體液化換熱器的原料氣換熱通道中，在氣體液化換熱器中被返流低壓冷 劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再送入液體產(chǎn)品貯罐或精餾塔中；
[0023] S3:制冷劑壓縮，制冷劑經(jīng)冷劑壓縮機(jī)增壓后，依次被常溫水冷卻器和低溫水冷卻 器冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走；
[0024] S4:制冷劑液化，被S3預(yù)冷后的制冷劑進(jìn)入氣體液化換熱器的高壓冷劑換熱通道 中，在氣體液化換熱器中被返流低壓冷劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再經(jīng)冷劑節(jié)流閥節(jié)流制冷；
[0025] S5:制冷劑復(fù)熱，在S4中被節(jié)流的低壓冷劑返回至氣體液化換熱器的低壓冷劑換 熱通道中，在其中被熱流股氣化、復(fù)熱至常溫后返回冷劑壓縮機(jī)的入口，形成一個(gè)制冷循 環(huán)；
[0026] S6:載熱流體冷卻，在S1和S3步驟中吸收了壓縮熱的載熱流體進(jìn)入制冷機(jī)組的發(fā) 生側(cè)中，釋放熱量后再經(jīng)水冷卻器進(jìn)一步冷卻后返回至常溫水罐中；
[0027] S7、常溫水供應(yīng)，自常溫水罐來(lái)的常溫水分成兩股，一股常溫水經(jīng)常溫水栗加壓后 送入原料氣常溫水冷卻器和制冷劑常溫水冷卻器的入口；
[0028] S8、低溫水供應(yīng)，S7中的另一股常溫水進(jìn)入制冷機(jī)組的蒸發(fā)側(cè)中，在其中釋放熱量 所制取的低溫水被送入低溫水罐中，低溫水罐中的低溫水經(jīng)低溫水栗加壓后，送入原料氣 低溫水冷卻器和制冷劑低溫水冷卻器的入口，用于降低壓縮機(jī)各級(jí)進(jìn)口溫度，從而降低壓 縮功耗。
[0029]所述的常溫水、低溫水以及載熱流體吸熱后的高溫水的工作溫度分別為20~60 °C、5~30°C、100~300°C。
[0030] 所述的原料氣為氧氣、氮?dú)狻錃?、天然氣液化或液體空分中的一種或多種，所述 的制冷劑為空氣、氮?dú)狻⑻烊粴?、氮甲烷的一種或多種。
[0031] 所述的原料氣壓縮機(jī)和冷劑壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)均為1~4級(jí)或段，其級(jí)或段間和出口均 采用常溫水和低溫水串級(jí)冷卻，所述的制冷機(jī)組為溴化鋰吸收式制冷機(jī)組或吸收式制冷 與壓縮式制冷的組合機(jī)，所述的水冷卻器為空冷型、水冷型或吸收式熱栗的一種或多種。 [0032]所述的載熱流體為軟化水、脫鹽水、蒸汽、導(dǎo)熱油、乙二醇或甲醇水溶液。
[0033]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] 1、通過(guò)回收壓縮熱制取低溫水，大幅降低液化裝置的能耗；
[0035] 2、低溫水罐還可以用于蓄冷，可以根據(jù)電價(jià)差額外制取低溫水或冰，還可以僅在 尖峰或高峰電價(jià)時(shí)送入低溫水，進(jìn)一步降低液化裝置的能耗；
[0036] 3、本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、能耗低，符合節(jié)能降耗的大趨勢(shì)，具有良好的社會(huì)效益和 經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1為實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0038] 圖2為實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖中，1-低溫水栗，2-低溫水罐，3-原料氣壓縮機(jī)，4-冷劑壓縮機(jī)，5-制冷劑常溫水 冷卻器，6-制冷劑低溫水冷卻器，7-原料氣換熱通道，8-高壓冷劑換熱通道，9-低壓冷劑換 熱通道，10-常溫水罐，11-常溫水栗，12-發(fā)生側(cè)，13-蒸發(fā)側(cè)，14-制冷機(jī)組，15-水冷卻器， 16-原料氣常溫水冷卻器，17-原料氣低溫水冷卻器，18-原料氣凈化單元，19-氣體液化換熱 器，20-冷劑節(jié)流閥。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述：
[0041] 實(shí)施例一：
[0042]如圖1所示，一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置，它包括原料氣處理系統(tǒng)、制冷劑 處理系統(tǒng)、壓縮熱回收系統(tǒng)；
[0043] 在本實(shí)施例中，所述的原料氣處理系統(tǒng)包括原料氣壓縮機(jī)3、原料氣常溫水冷卻器 16、原料氣低溫水冷卻器17、原料氣凈化單元18和氣體液化換熱器19,其中，原料氣輸入管 道與原料氣壓縮機(jī)3連接，原料氣壓縮機(jī)3與原料氣常溫水冷卻器16連通，且原料壓縮機(jī)3與 一原料氣供應(yīng)管道連接，在本實(shí)施例中，所述的原料氣為氧氣、氮?dú)?、氫氣、天然氣液化或?體空分中的一種或多種，原料氣常溫水冷卻器16與原料氣低溫水冷卻器17連通，原料氣低 溫水冷卻器17與原料氣凈化單元18連通，原料氣凈化單元18與氣體液化換熱器19連通，在 原料氣凈化單元18上還設(shè)置有一排氣管道，排氣管道主要用于二氧化碳和水的排放；
[0044] 在本實(shí)施例中，所述的制冷劑處理系統(tǒng)包括冷劑壓縮機(jī)4、制冷劑常溫水冷卻器5、 制冷劑低溫水冷卻器6和氣體液化換熱器19,所述的冷劑壓縮機(jī)4與制冷劑常溫水冷卻器5 連通，所述的制冷劑為空氣、氮?dú)?、天然氣、氮甲烷的一種或多種，制冷劑常溫水冷卻器5與 制冷劑低溫水冷卻器6連通，制冷劑低溫水冷卻器6與氣體液化換熱器19連通，所述的氣體 液化換熱器19與冷劑壓縮機(jī)4連通；
[0045] 在本實(shí)施例中，所述的壓縮熱回收系統(tǒng)包括常溫水罐10、常溫水栗11、制冷機(jī)組14 和水冷卻器15,所述的常溫水罐10的出水管上設(shè)置有多條支管，其中，第一支管與常溫水栗 11連接，第二支管與水冷卻器15連通，第三支管與制冷機(jī)組14連通，所述的制冷劑常溫水冷 卻器5與原料氣常溫水冷卻器16的出水管均通過(guò)同一管道與制冷機(jī)組14連通，且在該管道 上設(shè)置有閥門，所述的制冷劑低溫水冷卻器6和原料氣低溫水冷卻器17的入水管均通過(guò)同 一管道與制冷機(jī)組14連通，且在該管道和入水管上均設(shè)置有閥門，所述的制冷劑常溫水冷 卻器5與原料氣常溫水冷卻器16的入水管均通過(guò)同一管道與常溫水栗11連通，且該入水管 上設(shè)置有閥門，所述的原料氣低溫水冷卻器17的出水管與原料氣常溫水冷卻器16的入水管 連通，所述的制冷劑低溫水冷卻器6的出水管與制冷劑常溫水冷卻器5的入水管連通。
[0046] 在本實(shí)施例中，所述的氣體液化換熱器19內(nèi)設(shè)置有原料氣換熱通道7、高壓冷劑換 熱通道8和低壓冷劑換熱通道9,所述的原料氣換熱通道7的入口與原料氣凈化單元18連通， 原料氣換熱通道7的出口液體儲(chǔ)存罐連接，即從原料氣換熱通道7出來(lái)的液體產(chǎn)品即可以通 過(guò)液體儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存，也可以直接進(jìn)入到下游工序中，所述的高壓冷劑換熱通道8的入口與制 冷劑低溫水冷卻器6連通，高壓冷劑換熱通道8的出口與低壓冷劑換熱通道9的入口連通，且 在連通的管道上設(shè)置有冷劑節(jié)流閥20，所述的低壓冷劑換熱通道9的出口與冷劑壓縮機(jī)4連 通。
[0047] 在本實(shí)施例中，所述的制冷機(jī)組14為溴化鋰吸收式制冷機(jī)組與壓縮式制冷的組合 機(jī)，其內(nèi)設(shè)置有發(fā)生側(cè)12和蒸發(fā)側(cè)13,所述的發(fā)生側(cè)12的一端與連通制冷劑常溫水冷卻器5 出水管與原料氣常溫水冷卻器16出水管的管道連通，發(fā)生側(cè)12的另一端與水冷卻器15連 通，所述的蒸發(fā)側(cè)13的一端與第三支管連通，蒸發(fā)側(cè)13的另一端與連通制冷劑低溫水冷卻 器6入水管與原料氣低溫水冷卻器17入水管的管道連通。
[0048] -種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，它包括以下步驟，
[0049] S1:原料氣壓縮冷卻，原料氣經(jīng)原料氣壓縮機(jī)3增壓后，依次被原料氣常溫水冷卻 器16和原料氣低溫水冷卻器17冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走；
[0050] S2:原料氣液化，被S1預(yù)冷后的原料氣經(jīng)原料氣凈化單元18脫除其中易凍堵或腐 蝕性雜質(zhì)后，進(jìn)入氣體液化換熱器19的原料氣換熱通道7中，在氣體液化換熱器19中被返流 低壓冷劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再送入液體產(chǎn)品貯罐或精餾塔中；
[0051 ] S3:制冷劑壓縮，制冷劑經(jīng)冷劑壓縮機(jī)4增壓后，依次被常溫水冷卻器5和低溫水冷 卻器6冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走；
[0052] S4:制冷劑液化，被S3預(yù)冷后的制冷劑進(jìn)入氣體液化換熱器19的高壓冷劑換熱通 道8中，在氣體液化換熱器19中被返流低壓冷劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再經(jīng)冷劑節(jié)流閥20節(jié) 流制冷；
[0053] S5:制冷劑復(fù)熱，在S4中被節(jié)流的低壓冷劑返回至氣體液化換熱器19的低壓冷劑 換熱通道9中，在其中被熱流股氣化、復(fù)熱至常溫后返回冷劑壓縮機(jī)4的入口，形成一個(gè)制冷 循環(huán)；
[0054] S6:載熱流體冷卻，在S1和S3步驟中吸收了壓縮熱的載熱流體進(jìn)入制冷機(jī)組14的 發(fā)生側(cè)12中，釋放熱量后再經(jīng)水冷卻器15進(jìn)一步冷卻后返回至常溫水罐10中；
[0055] S7、常溫水、低溫水供應(yīng)，自常溫水罐10來(lái)的常溫水分成兩股，一股常溫水經(jīng)常溫 水栗11加壓后送入原料氣常溫水冷卻器16和制冷劑常溫水冷卻器5的入口；另一股常溫水 進(jìn)入制冷機(jī)組14的蒸發(fā)側(cè)13中，在其中釋放熱量所制取的低溫水被送入原料氣低溫水冷卻 器17和制冷劑低溫水冷卻器6的入口，從而低溫水連續(xù)送入原料氣處理系統(tǒng)和制冷劑處理 系統(tǒng)中，降低了設(shè)備投資和占地面積。
[0056] 在本實(shí)施例中，所述的常溫水、低溫水以及載熱流體吸熱后的高溫水的工作溫度 分別為20~60°C、5~30°C、100~300°C。
[0057]在本實(shí)施例中，原料空氣壓縮機(jī)3和冷劑壓縮機(jī)4的排氣壓力分別為0.5MPa.G和 3.7MPa.G，所述的原料氣壓縮機(jī)3和冷劑壓縮機(jī)4的級(jí)數(shù)均為1~4級(jí)或段，優(yōu)選的均采用2 級(jí)，其級(jí)或段間和出口均采用常溫水和低溫水串級(jí)冷卻。
[0058]在本實(shí)施例中，所述的水冷卻器為空冷型、水冷型或吸收式熱栗的一種或多種。 [0059]在本實(shí)施例中，所述的載熱流體為軟化水、脫鹽水、蒸汽、導(dǎo)熱油、乙二醇或甲醇水 溶液。
[0060] 在本實(shí)施例中，以一套KD0N-3000Y/2000Y型液體空分為例，與常規(guī)液體空分的能 耗相比，日下表所示，其能耗降幅7.44%，年節(jié)約可達(dá)電費(fèi)126萬(wàn)元。
[0063] 實(shí)施例二：
[0064] 如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的裝置大體相同，不同點(diǎn)在于，所述的與冷劑常 溫水冷卻器5入水管與原料氣常溫水冷卻器16入水管連通的管道上還設(shè)置有一低溫水罐2 和低溫水栗1，在該管道上，以低溫水的輸送方向?yàn)榍?，所述的低溫水?位于低溫水罐2的 下游，低溫水罐2可通過(guò)一低溫水供應(yīng)管道補(bǔ)充低溫水，保證低溫水的持續(xù)供應(yīng)，從而使得 低溫水可以連續(xù)送入液化裝置中，也可以在尖峰或高峰電價(jià)時(shí)送入，并且還可以在低谷電 價(jià)時(shí)通過(guò)壓縮式制冷機(jī)制取低溫水，在尖峰或高峰電價(jià)時(shí)補(bǔ)充低溫水送入液化裝置中，進(jìn) 一步降低能耗，并且在本實(shí)施例中的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，與實(shí) 施例一的方法相比，其步驟S1~S6均相同，在S1~S6的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)方法步驟，即：
[0065] S7、常溫水供應(yīng)，自常溫水罐10來(lái)的常溫水分成兩股，一股常溫水經(jīng)常溫水栗11加 壓后送入原料氣常溫水冷卻器16和制冷劑常溫水冷卻器5的入口；
[0066] S8、低溫水供應(yīng)，S7中的另一股常溫水進(jìn)入制冷機(jī)組14的蒸發(fā)側(cè)13中，在其中釋放 熱量所制取的低溫水被送入低溫水罐2中，低溫水罐2中的低溫水經(jīng)低溫水栗1加壓后，送入 原料氣低溫水冷卻器17和制冷劑低溫水冷卻器6的入口，用于降低壓縮機(jī)各級(jí)進(jìn)口溫度，從 而降低壓縮功耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置，其特征在于:它包括原料氣處理系統(tǒng)、制冷劑處 理系統(tǒng)、壓縮熱回收系統(tǒng)； 所述的原料氣處理系統(tǒng)包括原料氣壓縮機(jī)(3)、原料氣常溫水冷卻器(16)、原料氣低溫 水冷卻器(17)、原料氣凈化單元(18)和氣體液化換熱器(19)，其中，原料氣輸入管道與原料 氣壓縮機(jī)(3)連接，原料氣壓縮機(jī)(3)與原料氣常溫水冷卻器（16)連通，原料氣常溫水冷卻 器（16)與原料氣低溫水冷卻器（17)連通，原料氣低溫水冷卻器（17)與原料氣凈化單元（18) 連通，原料氣凈化單元(18)與氣體液化換熱器(19)連通； 所述的制冷劑處理系統(tǒng)包括冷劑壓縮機(jī)(4)、制冷劑常溫水冷卻器(5)、制冷劑低溫水 冷卻器(6)和氣體液化換熱器(19)，所述的冷劑壓縮機(jī)(4)與制冷劑常溫水冷卻器(5)連通， 制冷劑常溫水冷卻器(5)與制冷劑低溫水冷卻器(6)連通，制冷劑低溫水冷卻器(6)與氣體 液化換熱器(19)連通，所述的氣體液化換熱器(19)與冷劑壓縮機(jī)(4)連通； 所述的壓縮熱回收系統(tǒng)包括常溫水罐（10)、常溫水栗（11)、制冷機(jī)組（14)和水冷卻器 (15)，所述的常溫水罐（10)的出水管上設(shè)置有多條支管，其中，第一支管與常溫水栗（11)連 接，第二支管與水冷卻器(15)連通，第三支管與制冷機(jī)組(14)連通，所述的制冷劑常溫水冷 卻器(5)與原料氣常溫水冷卻器（16)的出水管均通過(guò)同一管道與制冷機(jī)組（14)連通，且在 該管道上設(shè)置有閥門，所述的制冷劑低溫水冷卻器(6)和原料氣低溫水冷卻器（17)的入水 管均通過(guò)同一管道與制冷機(jī)組（14)連通，且在該管道和入水管上均設(shè)置有閥門，所述的制 冷劑常溫水冷卻器（5)與原料氣常溫水冷卻器（16)的入水管均通過(guò)同一管道與常溫水栗 (11)連通，且該入水管上設(shè)置有閥門，所述的原料氣低溫水冷卻器（17)的出水管與原料氣 常溫水冷卻器（16)的入水管連通，所述的制冷劑低溫水冷卻器(6)的出水管與制冷劑常溫 水冷卻器(5)的入水管連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置，其特征在于:所述的氣體 液化換熱器(19)內(nèi)設(shè)置有原料氣換熱通道(7)、高壓冷劑換熱通道(8)和低壓冷劑換熱通道 (9)，所述的原料氣換熱通道(7)的入口與原料氣凈化單元(18)連通，原料氣換熱通道(7)的 出口與液體儲(chǔ)存罐連接，所述的高壓冷劑換熱通道(8)的入口與制冷劑低溫水冷卻器(6)連 通，高壓冷劑換熱通道(8)的出口與低壓冷劑換熱通道(9)的入口連通，且在連通的管道上 設(shè)置有冷劑節(jié)流閥（20)，所述的低壓冷劑換熱通道(9)的出口與冷劑壓縮機(jī)(4)連通。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置，其特征在于:所述的制冷 機(jī)組（14)內(nèi)設(shè)置有發(fā)生側(cè)（12)和蒸發(fā)側(cè)（13)，所述的發(fā)生側(cè)（12)的一端與連通制冷劑常溫 水冷卻器(5)出水管與原料氣常溫水冷卻器（16)出水管的管道連通，發(fā)生側(cè)（12)的另一端 與水冷卻器（15)連通，所述的蒸發(fā)側(cè)（13)的一端與第三支管連通，蒸發(fā)側(cè)（13)的另一端與 連通制冷劑低溫水冷卻器(6)入水管與原料氣低溫水冷卻器(17)入水管的管道連通。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置，其特征在于:所述的與冷 劑常溫水冷卻器(5)入水管與原料氣常溫水冷卻器（16)入水管連通的管道上還設(shè)置有一低 溫水罐(2)和低溫水栗（1)，在該管道上，以低溫水的輸送方向?yàn)榍?，所述的低溫水栗?)位 于低溫水罐(2)的下游。5. 基于權(quán)利要求1~3所述的任意一項(xiàng)一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法， 其特征在于:它包括以下步驟， S1:原料氣壓縮冷卻，原料氣經(jīng)原料氣壓縮機(jī)(3)增壓后，依次被原料氣常溫水冷卻器 (16)和原料氣低溫水冷卻器(17)冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走； S2:原料氣液化，被S1預(yù)冷后的原料氣經(jīng)原料氣凈化單元（18)脫除其中易凍堵或腐蝕 性雜質(zhì)后，進(jìn)入氣體液化換熱器(19)的原料氣換熱通道(7)中，在氣體液化換熱器(19)中被 返流低壓冷劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再送入液體產(chǎn)品貯罐或精餾塔中； S3:制冷劑壓縮，制冷劑經(jīng)冷劑壓縮機(jī)(4)增壓后，依次被常溫水冷卻器(5)和低溫水冷 卻器(6)冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走； S4:制冷劑液化，被S3預(yù)冷后的制冷劑進(jìn)入氣體液化換熱器（19)的高壓冷劑換熱通道 (8)中，在氣體液化換熱器（19)中被返流低壓冷劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再經(jīng)冷劑節(jié)流閥 (20)節(jié)流制冷； S5:制冷劑復(fù)熱，在S4中被節(jié)流的低壓冷劑返回至氣體液化換熱器（19)的低壓冷劑換 熱通道(9)中，在其中被熱流股氣化、復(fù)熱至常溫后返回冷劑壓縮機(jī)(4)的入口，形成一個(gè)制 冷循環(huán)； S6:載熱流體冷卻，在S1和S3步驟中吸收了壓縮熱的載熱流體進(jìn)入制冷機(jī)組（14)的發(fā) 生側(cè)（12)中，釋放熱量后再經(jīng)水冷卻器(15)進(jìn)一步冷卻后返回至常溫水罐(10)中； S7、常溫水、低溫水供應(yīng)，自常溫水罐（10)來(lái)的常溫水分成兩股，一股常溫水經(jīng)常溫水 栗（11)加壓后送入原料氣常溫水冷卻器（16)和制冷劑常溫水冷卻器(5)的入口；另一股常 溫水進(jìn)入制冷機(jī)組（14)的蒸發(fā)側(cè)（13)中，在其中釋放熱量所制取的低溫水被送入原料氣低 溫水冷卻器(17)和制冷劑低溫水冷卻器(6)的入口。6.基于權(quán)利要求4所述的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，其特征在于： 它包括以下步驟， S1:原料氣壓縮冷卻，原料氣經(jīng)原料氣壓縮機(jī)(3)增壓后，依次被原料氣常溫水冷卻器 (16)和原料氣低溫水冷卻器(17)冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走； S2:原料氣液化，被S1預(yù)冷后的原料氣經(jīng)原料氣凈化單元（18)脫除其中易凍堵或腐蝕 性雜質(zhì)后，進(jìn)入氣體液化換熱器(19)的原料氣換熱通道(7)中，在氣體液化換熱器(19)中被 返流低壓冷劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再送入液體產(chǎn)品貯罐或精餾塔中； S3:制冷劑壓縮，制冷劑經(jīng)冷劑壓縮機(jī)(4)增壓后，依次被常溫水冷卻器(5)和低溫水冷 卻器(6)冷卻，同時(shí)壓縮熱被載熱流體帶走； S4:制冷劑液化，被S3預(yù)冷后的制冷劑進(jìn)入氣體液化換熱器（19)的高壓冷劑換熱通道 (8)中，在氣體液化換熱器（19)中被返流低壓冷劑預(yù)冷、液化并過(guò)冷后，再經(jīng)冷劑節(jié)流閥 (20)節(jié)流制冷； S5:制冷劑復(fù)熱，在S4中被節(jié)流的低壓冷劑返回至氣體液化換熱器（19)的低壓冷劑換 熱通道(9)中，在其中被熱流股氣化、復(fù)熱至常溫后返回冷劑壓縮機(jī)(4)的入口，形成一個(gè)制 冷循環(huán)； S6:載熱流體冷卻，在S1和S3步驟中吸收了壓縮熱的載熱流體進(jìn)入制冷機(jī)組（14)的發(fā) 生側(cè)（12)中，釋放熱量后再經(jīng)水冷卻器(15)進(jìn)一步冷卻后返回至常溫水罐(10)中； 57、 常溫水供應(yīng)，自常溫水罐（10)來(lái)的常溫水分成兩股，一股常溫水經(jīng)常溫水栗（11)加 壓后送入原料氣常溫水冷卻器(16)和制冷劑常溫水冷卻器(5)的入口； 58、 低溫水供應(yīng)，S7中的另一股常溫水進(jìn)入制冷機(jī)組（14)的蒸發(fā)側(cè)（13)中，在其中釋放 熱量所制取的低溫水被送入低溫水罐(2)中，低溫水罐(2)中的低溫水經(jīng)低溫水栗（1)加壓 后，送入原料氣低溫水冷卻器（17)和制冷劑低溫水冷卻器(6)的入口，用于降低壓縮機(jī)各級(jí) 進(jìn)口溫度，從而降低壓縮功耗。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，其特征在 于:所述的常溫水、低溫水以及載熱流體吸熱后的高溫水的工作溫度分別為20~60°C、5~30 。。、100~300。(： 。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，其特征在于： 所述的原料氣為氧氣、氮?dú)?、氫氣、天然氣液化或液體空分中的一種或多種，所述的制冷劑 為空氣、氮?dú)狻⑻烊粴?、氮甲烷的一種或多種。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，其特征在于： 所述的原料氣壓縮機(jī)(3)和冷劑壓縮機(jī)(4)的級(jí)數(shù)均為1~4級(jí)或段，其級(jí)或段間和出口均采 用常溫水和低溫水串級(jí)冷卻，所述的制冷機(jī)組（14)為溴化鋰吸收式制冷機(jī)組或吸收式制冷 與壓縮式制冷的組合機(jī)，所述的水冷卻器（15)為空冷型、水冷型或吸收式熱栗的一種或多 種。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種帶壓縮熱回收的氣體液化裝置的液化方法，其特征在 于:所述的載熱流體為軟化水、脫鹽水、蒸汽、導(dǎo)熱油、乙二醇或甲醇水溶液。
【文檔編號(hào)】F25J1/02GK106091574SQ201610390586
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日 公開(kāi)號(hào)201610390586.6, CN 106091574 A, CN 106091574A, CN 201610390586, CN-A-106091574, CN106091574 A, CN106091574A, CN201610390586, CN201610390586.6
【發(fā)明人】曹衛(wèi)華
【申請(qǐng)人】成都深冷液化設(shè)備股份有限公司