創新接收站直供氮氣，實現循環經濟

摘要：本文主要簡述了冷能空分（簡稱“CAP”）的液氮貯罐T721每天蒸發液氮約6噸（按0.3%蒸發率算），合約200Nm3/hr。該部分氮氣被直接排放放空，排放的氮氣為成品氮氣，可回收利用。將液氮貯罐T721蒸發的氮氣經過壓縮機壓縮后通過現有的管廊鋪設管道輸送供應給接收站使用，不僅能夠提高CAP的氣態氮利用率，而且提高接收站氮氣供應可靠性和降低運營成本，實現循環經濟、互利共贏。

關鍵詞：氮氣 ?冷能空分 ?直供

1、項目背景

福建LNG接收站氮氣系統由兩套成套設備組成。一套是膜制氮成套設備，另一套是液氮成套設備，通過槽車運輸到LNG接收站，儲存在液氮儲罐內，由一個液氮儲罐和兩臺并列的空氣氣化器構成，兩臺氣化器一用一備，當出口溫度較低或一臺需要除霜時就需要運行另外一臺，氣化器設計每小時輸送氮氣流量為400Nm3/h。

正常運行時，通過膜制氮系統為下游用氮設備提供氮氣，高峰期用氮時，兩套系統需要同時開啟。膜制氮和液氮系統產生的氮氣首先送至氮氣緩沖罐中，再通過壓力控制閥分為兩路，一路為間歇用氮設備，一路為連續用氮設備。目前，接收站主要通過槽車運輸液氮氣化后供接收站生產和吹掃置換使用。LNG冷能空分裝置是一套利用LNG冷能與空分系統相結合的裝置，即充分利用LNG氣化時所釋放的巨大冷量，再根據空氣中各組分的沸點的不同，將液化空氣以精餾的方式分離從而生產出液氮、液氧、液氬等空分液體產品。冷能空分的液氮貯罐T721每天蒸發液氮約6噸（按0.3%蒸發率算），合約200Nm3/Hr氮氣被排放，排放的氮氣為成品氮氣，可回收利用。

2、直供氮氣

2.1工藝技術路線

CAP液氮貯罐T721蒸發的低溫氮氣經過換熱器升溫到常溫（﹥0℃）后，進入無油螺桿壓縮機壓縮到9.0barg，通過現有CAP管廊鋪設約1000米2寸管道至接收站氮氣管網，提供氮氣給接收站使用（壓縮機后端設置緩沖罐）。接收站原液氮供應系統將作為第一備用，當LNG接收站氮氣用量大于140Nm3/hr或CAP氮氣供應裝置故障時，由接收站液氮供應系統提供氮氣補充。CAP廠內備用罐T732作為第二備用，當CAP氮氣供應裝置故障和接收站液氮供應系統同時故障時，由CAP液氮備用罐T732（手動切換，0.6MPa）提供氮氣補充（因液氮罐內泵揚程和供應壓力受限，而無法直接采用冷能空分液氮罐液氮直接供應模式）。流程示意圖，如圖1所示。

特點：正常情況用氣態氮氣供氣，二級液氮備用，大大提高接收站氮氣供應的可靠性。

2.2可行性分析

2.2.1氮氣性能指標

根據接收站設計說明，接收站氮氣技術指標如下表1：

CAP液氮蒸發氣技術指標如下表2：

對比分析，CAP液氮蒸發氣的技術指標可滿足接收站生產需要。

2.2.2 氮氣接口方案（含管廊）

經查閱圖紙、現場勘查，氮氣接口可選擇了首站旁管廊上方氮氣預留口處。同時，因有預留隔斷閥門，可在不影響接收站正常生產用氮的前提下實現碰口作業。管廊可依托原冷能空分LNG冷能利用管廊，無需再建設。

2.2.3氮氣用量

根據接收站設計文件，接收站氮氣用量如下表3所示。

根據設計文件，接收站氮氣正常用量為80Nm3/hr，最大用量為127Nm3/hr;直供氮供應流量為140 Nm3/hr，可滿足連續生產需要。

2.2.4 設備選型

為確保氮氣供應裝置生產安全穩定的運行，本項目可采用變頻無油螺桿壓縮機將氮氣壓縮到供應壓力（0.75～0.95MPa）[1]。主要設備及選型詳見下表4。

3、創新及亮點

1）有別于其他LNG接收站，改變傳統的液氮氣化供應方式，采用回收液氮蒸發氣供接收站生產使用;

2）降低膜制氮壓縮機運行時間，降低能耗和維護成本;

3）管道直供輸送減少中間接卸、運輸環節，降低了人員誤操作風險和槽車運輸風險，更加安全可靠，且供應量穩定，有利于保障接收站連續生產;

4）回收液氮蒸發氣，避免液氮蒸發氣直接放空損失，提高了冷能空分氣態氮利用率，促進了產業鏈的協同發展。

4、實施效果情況

1）管道直供氮后，若相比液氮供應模式，等額結算預計可節約年購液氮成本：

（140×24×30×12×1000）÷992=121.94萬元。

若相比膜制氮和液氮共同供應模式。膜制氮（額定功率為60kW）產能按照設計70Nm3/h來計算，則每年運行電量為52.56萬千瓦，對應能耗為64.60噸折標煤/年，年運行電費為42.05萬元。剩余70Nm3/h采用液氮供應，則需采購液氮成本（含燃油費）為60.97萬元/年。在這種模式下，管道直供氮年共可節省的費用為42.05+60.97=103.02萬元。

2）采取冷能空分管道直供接收站氮氣為主，接收站液氮氣化供應為輔（作為第一備用），冷能空分液氮罐氣化直供作為應急（作為第二備用）的多種供應方式，大大提高了接收站運行的可靠性、安全性，同時，降低了液氮運輸和接卸風險。

3）管道直供氮由冷能空分出資建設，可節約投資151萬元。

4）減少冷能空分氮氣放空損失，提供氣態氮利用率。

5、研究結論

通過對本項目的產品方案、工藝技術、經濟效益等初步研究，結果表明：

1）本項目能夠極大提高LNG接收站氮氣供應可靠性。

2）同時提高CAP的氣態氮利用率，實現循環經濟。

3）冷能空分液氮蒸發氣直接回收利用于LNG接收站適用于其他接收站項目，同樣適用于冷能空分項目的其他用戶。

參考文獻：

[1]郁永章等.壓縮機工程手冊.中國石化出版社有限公司，2012.

作者簡介：邊遠（1986-），男，中海福建天然氣有限責任公司 工程師，本科，主要從事液化天然氣技術管理。