[發明專利]一種空氣分離系統及其使用方法

在審

• 申請號: 202011547458.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112696877A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 阿蘭·布里格利亞;尚憲丹
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

1.一種空氣分離系統，其包含：空氣分離單元(100)、液氮洗單元(200)及甲烷液化單元(300)；所述的空氣分離單元(100)包含：空氣壓縮機(1)、第一氮氣循環壓縮機(2)及第一氣體增壓膨脹機(3)，其特征在于，該系統還至少包含第一管路、第二管路、第三管路及第四管路；

所述的空氣分離單元(100)經所述的第一管路為所述的液氮洗單元(200)提供液氮洗處理的低溫高壓氮氣(6)；

所述的空氣分離單元(100)經所述的第二管路為所述的甲烷液化單元(300)提供中壓液氮(9)；

所述的甲烷液化單元(300)經所述的第三管路提供中壓氮氣(15)至所述的空氣分離單元(100)；

所述的液氮洗單元(200)經所述的第四管路為所述的甲烷液化單元(300)提供氣態甲烷(16)；

其中，所述的甲烷液化單元(300)還設有第二氣體增壓膨脹機(14a)，其包含：氣體膨脹機(14at)，及由所述的氣體膨脹機(14at)驅動的低溫增壓機(14ac)；經熱交換的中壓液氮(9)升溫變為氮氣，其至少分流為兩部分，來自中壓液氮(9)的第一部分氮氣(91)經所述的氣體膨脹機(14at)進行氣體膨脹，提供用于液化甲烷的冷量。

2.如權利要求1所述的空氣分離系統，其特征在于，來自中壓液氮(9)的第二部分氮氣(92)經低溫增壓機(14ac)增壓，成為高壓氮氣(921)。

3.如權利要求2所述的空氣分離系統，其特征在于，所述的甲烷液化單元(300)還設有連通所述的液氮洗單元(200)的第五管路，用于為所述的液氮洗單元(200)補充所述的高壓氮氣(921)。

4.一種液氮洗裝置，其特征在于，該裝置包含：液氮洗單元(200)、甲烷液化單元(300)和第四管路，其中，所述的液氮洗單元(200)經第四管路將氣態甲烷(16)輸入至所述的甲烷液化單元(300)；

所述的甲烷液化單元(300)還設有第二氣體增壓膨脹機(14a)，其包含：氣體膨脹機(14at)，及由所述的氣體膨脹機(14at)驅動的低溫增壓機(14ac)；經熱交換的中壓液氮(9)升溫變為氮氣，其至少分流為兩部分，來自中壓液氮(9)的第一部分氮氣(91)經所述的氣體膨脹機(14at)進行氣體膨脹，提供用于液化甲烷的冷量。

5.如權利要求4所述的液氮洗裝置，其特征在于，該裝置還包含：第五管路，所述的甲烷液化單元(300)經第五管路為所述的液氮洗單元(200)補充高壓氮氣(921)。

6.一種利用權利要求1-3中任意一項所述的空氣分離系統同時制備氮氫混合氣和液態甲烷的方法，該空氣分離系統包含：空氣分離單元(100)、液氮洗單元(200)及甲烷液化單元(300)；其特征在于，該方法包含：

a)所述的空氣分離單元(100)輸出低溫高壓氮氣(6)至所述的液氮洗單元(200)；

b)向所述的液氮洗單元(200)通入原料氣(10)，所述的原料氣(10)包含氫氣和甲烷；

c)所述的低溫高壓氮氣(6)與所述的原料氣(10)在所述的液氮洗單元(200)中進行熱交換，將原料氣(10)中的甲烷降溫分離，輸出到所述的甲烷液化單元(300)，熱交換升溫后的低溫高壓氮氣(6)與熱交換降溫后的原料氣(10)中的氫氣混合，輸出預定比例的氮氣和氫氣，作為氮氫混合氣(11)；

d)所述的空氣分離單元(100)輸出中壓液氮(9)至所述的甲烷液化單元(300)；

e)所述的中壓液氮(9)與來自所述的液氮洗單元(200)的液態甲烷在所述的甲烷液化單元(300)中進行熱交換，分別提供液態甲烷產品(12)、液氮產品(8)，并將升溫得到的中壓氮氣(15)輸送至所述的空氣分離單元(100)。

7.如權利要求6所述的利用空氣分離系統同時制備合成氣和液態甲烷的方法，其特征在于，步驟e)中，還包括提供一第二氣體增壓膨脹機(14a)，所述的中壓液氮(9)經熱交換得到甲烷液化的能量后，轉化為氣態，經所述的第二氣體增壓膨脹機(14a)進一步提供冷量。