LNG液化天然气冷能回收再利用技术介绍

      LNG（液化天然气）不仅储存运输方便，且是目前最清洁的化石能源，其消费量增长迅速。LNG在常压下的液化温度为－162℃，每千克LNG在气化过程中约释放冷量830kJ。若能够充分利用这部分冷能，则可以达到节能减排、提高经济效益的目的。因此，研究LNG冷能回收再利用技术，已经成为支持我国LNG产业持续健康发展的重要手段。

      1发展概况

      LNG冷能利用技术在世界上多个国家得到了利用，日本是较早开展LNG冷能利用的国家之一，主要将其用于空气分离、发电、制干冰及冷库冷藏，其中利用LNG冷能发电至今已经超过30年；韩国、澳大利亚、法国等国家主要利用LNG冷能进行空气分离、轻烃分离；美国、俄罗斯及欧盟等国家和地区也开展了LNG冷能利用的相关研究。

      2主要技术

      由于LNG再气化过程中蕴含巨大冷量，使其在低温区域中的空气分离、轻烃分离、废旧橡胶低温粉碎，中低温区域中的冷能发电、制干冰、海水淡化，常温区域中的冷库、制冷空调等方面均有应用。

      2.1空气分离

      低温精馏法通过结合深冷与精馏来实现O2与N2分离（在1个大气压下，O2的沸点为-183℃，N2的沸点为-196℃），具有工艺成熟、运行安全、操作弹性大、空气分离产品纯度高及回收率高等优点，是目前空气分离领域应用最为广泛的生产技术。由于低温精馏法空气液化或精馏的温度均低于-153℃，因此常规低温精馏空分系统能耗高，若将LNG再气化过程与空气分离系统相结合，利用LNG冷能则可以减少空气分离系统中用于维持低温环境和生产液体产品所需的大量冷能，简化空气分离流程，减少建设费用，缩短空气分离设备启动时间，提高设备的生产效率。

     除理论研究外，中国还开展了LNG冷能用于空气分离的工业化应用。四川空气分离集团与中国海油等公司取得了多项LNG冷能用于空气分离的发明专利，并在多个项目上得到工业化应用。中国海油宁波LNG冷能空气分离项目研制了中国首套具有自主知识产权利用LNG冷能的空气分离装置，其主要包括空气过滤及压缩系统、空气纯化系统、氧氮氩精馏系统、LNG-氮换热系统、乙二醇循环冷却系统、低温液体储存气化系统等。采用循环氮气吸收LNG的低温端冷量，采用乙二醇水溶液吸收LNG的高温端冷量，实现了空气分离运行机组小型化，使运行耗电量降低约56％，工艺耗水量降低99％以上，节能降耗效果显著，其投资、建设、运行经验对于其他同类项目具有重要的借鉴意义，目前已相继在河北唐山LNG接收站、广东珠海LNG接收站建成投产。

      2.2轻烃分离

      按照烃类的组成，LNG可以分为干气和湿气，其中C2+轻烃组分摩尔分数大于10％的为湿气。C2+轻烃是一种可生产高附加值化工产品的原料，如果直接将LNG燃烧仅利用其热值，将造成资源浪费，而利用LNG气化时释放的冷能分离C2+轻烃，可提高资源利用率，减少制冷设备，降低能耗。

     中国进口LNG来源广泛，主要有卡塔尔、澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚、也门、埃及、赤道几内亚等，因此LNG产品组成差异较大。在气化外输进入天然气管网前，若能充分利用LNG冷能，回收其中高附加值的C2+轻烃作为化工原料，将取得良好的效益。

      2.3冷能发电

      利用LNG冷能发电回收其冷量可提高发电效率，该技术在日本、韩国等国家已较为成熟，在中国也受到广泛关注，但受限于投资收益率以及系统关键设备技术尚不成熟，中国尚无相关工业应用的报道。按冷能利用方式，LNG冷能发电可以分为间接利用和直接利用两大类。

      2.4海水淡化

      海水淡化可分为膜法、热法及冷冻法。冷冻法是利用海水结冰将盐分排除在冰晶外，再通过对冰晶洗涤、分离、融化后得到淡水的方法，由于冰的融化热为334.7J/g，仅约为水汽化热（100℃时为2257.2J/g）的1/7，与膜法和热法等常规淡化方法相比，冷冻法的能耗极低，且冷冻法是在低温条件下操作，海水对设备的腐蚀轻、无结垢。