LNG液化天然氣冷能回收再利用技術介紹

      LNG（液化天然氣）不僅儲存運輸方便，且是目前最清潔的化石能源，其消費量增長迅速。LNG在常壓下的液化溫度為－162℃，每千克LNG在氣化過程中約釋放冷量830kJ。若能夠充分利用這部分冷能，則可以達到節(jié)能減排、提高經濟效益的目的。因此，研究LNG冷能回收再利用技術，已經成為支持我國LNG產業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要手段。

      1發(fā)展概況

      LNG冷能利用技術在世界上多個國家得到了利用，日本是較早開展LNG冷能利用的國家之一，主要將其用于空氣分離、發(fā)電、制干冰及冷庫冷藏，其中利用LNG冷能發(fā)電至今已經超過30年；韓國、澳大利亞、法國等國家主要利用LNG冷能進行空氣分離、輕烴分離；美國、俄羅斯及歐盟等國家和地區(qū)也開展了LNG冷能利用的相關研究。

      2主要技術

      由于LNG再氣化過程中蘊含巨大冷量，使其在低溫區(qū)域中的空氣分離、輕烴分離、廢舊橡膠低溫粉碎，中低溫區(qū)域中的冷能發(fā)電、制干冰、海水淡化，常溫區(qū)域中的冷庫、制冷空調等方面均有應用。

      2.1空氣分離

      低溫精餾法通過結合深冷與精餾來實現(xiàn)O2與N2分離（在1個大氣壓下，O2的沸點為-183℃，N2的沸點為-196℃），具有工藝成熟、運行安全、操作彈性大、空氣分離產品純度高及回收率高等優(yōu)點，是目前空氣分離領域應用最為廣泛的生產技術。由于低溫精餾法空氣液化或精餾的溫度均低于-153℃，因此常規(guī)低溫精餾空分系統(tǒng)能耗高，若將LNG再氣化過程與空氣分離系統(tǒng)相結合，利用LNG冷能則可以減少空氣分離系統(tǒng)中用于維持低溫環(huán)境和生產液體產品所需的大量冷能，簡化空氣分離流程，減少建設費用，縮短空氣分離設備啟動時間，提高設備的生產效率。

     除理論研究外，中國還開展了LNG冷能用于空氣分離的工業(yè)化應用。四川空氣分離集團與中國海油等公司取得了多項LNG冷能用于空氣分離的發(fā)明專利，并在多個項目上得到工業(yè)化應用。中國海油寧波LNG冷能空氣分離項目研制了中國首套具有自主知識產權利用LNG冷能的空氣分離裝置，其主要包括空氣過濾及壓縮系統(tǒng)、空氣純化系統(tǒng)、氧氮氬精餾系統(tǒng)、LNG-氮換熱系統(tǒng)、乙二醇循環(huán)冷卻系統(tǒng)、低溫液體儲存氣化系統(tǒng)等。采用循環(huán)氮氣吸收LNG的低溫端冷量，采用乙二醇水溶液吸收LNG的高溫端冷量，實現(xiàn)了空氣分離運行機組小型化，使運行耗電量降低約56％，工藝耗水量降低99％以上，節(jié)能降耗效果顯著，其投資、建設、運行經驗對于其他同類項目具有重要的借鑒意義，目前已相繼在河北唐山LNG接收站、廣東珠海LNG接收站建成投產。

      2.2輕烴分離

      按照烴類的組成，LNG可以分為干氣和濕氣，其中C2+輕烴組分摩爾分數大于10％的為濕氣。C2+輕烴是一種可生產高附加值化工產品的原料，如果直接將LNG燃燒僅利用其熱值，將造成資源浪費，而利用LNG氣化時釋放的冷能分離C2+輕烴，可提高資源利用率，減少制冷設備，降低能耗。

     中國進口LNG來源廣泛，主要有卡塔爾、澳大利亞、印度尼西亞、馬來西亞、也門、埃及、赤道幾內亞等，因此LNG產品組成差異較大。在氣化外輸進入天然氣管網前，若能充分利用LNG冷能，回收其中高附加值的C2+輕烴作為化工原料，將取得良好的效益。

      2.3冷能發(fā)電

      利用LNG冷能發(fā)電回收其冷量可提高發(fā)電效率，該技術在日本、韓國等國家已較為成熟，在中國也受到廣泛關注，但受限于投資收益率以及系統(tǒng)關鍵設備技術尚不成熟，中國尚無相關工業(yè)應用的報道。按冷能利用方式，LNG冷能發(fā)電可以分為間接利用和直接利用兩大類。

      2.4海水淡化

      海水淡化可分為膜法、熱法及冷凍法。冷凍法是利用海水結冰將鹽分排除在冰晶外，再通過對冰晶洗滌、分離、融化后得到淡水的方法，由于冰的融化熱為334.7J/g，僅約為水汽化熱（100℃時為2257.2J/g）的1/7，與膜法和熱法等常規(guī)淡化方法相比，冷凍法的能耗極低，且冷凍法是在低溫條件下操作，海水對設備的腐蝕輕、無結垢。