创新接收站直供氮气，实现循环经济

摘要：本文主要简述了冷能空分（简称“CAP”）的液氮贮罐T721每天蒸发液氮约6吨（按0.3%蒸发率算），合约200Nm3/hr。该部分氮气被直接排放放空，排放的氮气为成品氮气，可回收利用。将液氮贮罐T721蒸发的氮气经过压缩机压缩后通过现有的管廊铺设管道输送供应给接收站使用，不仅能够提高CAP的气态氮利用率，而且提高接收站氮气供应可靠性和降低运营成本，实现循环经济、互利共赢。

关键词：氮气  冷能空分  直供

1、项目背景

福建LNG接收站氮气系统由两套成套设备组成。一套是膜制氮成套设备，另一套是液氮成套设备，通过槽车运输到LNG接收站，储存在液氮储罐内，由一个液氮储罐和两台并列的空气气化器构成，两台气化器一用一备，当出口温度较低或一台需要除霜时就需要运行另外一台，气化器设计每小时输送氮气流量为400Nm3/h。

正常运行时，通过膜制氮系统为下游用氮设备提供氮气，高峰期用氮时，两套系统需要同时开启。膜制氮和液氮系统产生的氮气首先送至氮气缓冲罐中，再通过压力控制阀分为两路，一路为间歇用氮设备，一路为连续用氮设备。目前，接收站主要通过槽车运输液氮气化后供接收站生产和吹扫置换使用。LNG冷能空分装置是一套利用LNG冷能与空分系统相结合的装置，即充分利用LNG气化时所释放的巨大冷量，再根据空气中各组分的沸点的不同，将液化空气以精馏的方式分离从而生产出液氮、液氧、液氩等空分液体产品。冷能空分的液氮贮罐T721每天蒸发液氮约6吨（按0.3%蒸发率算），合约200Nm3/Hr氮气被排放，排放的氮气为成品氮气，可回收利用。

2、直供氮气

2.1工艺技术路线

CAP液氮贮罐T721蒸发的低温氮气经过换热器升温到常温（﹥0℃）后，进入无油螺杆压缩机压缩到9.0barg，通过现有CAP管廊铺设约1000米2寸管道至接收站氮气管网，提供氮气给接收站使用（压缩机后端设置缓冲罐）。接收站原液氮供应系统将作为第一备用，当LNG接收站氮气用量大于140Nm3/hr或CAP氮气供应装置故障时，由接收站液氮供应系统提供氮气补充。CAP厂内备用罐T732作为第二备用，当CAP氮气供应裝置故障和接收站液氮供应系统同时故障时，由CAP液氮备用罐T732（手动切换，0.6MPa）提供氮气补充（因液氮罐内泵扬程和供应压力受限，而无法直接采用冷能空分液氮罐液氮直接供应模式）。流程示意图，如图1所示。

特点：正常情况用气态氮气供气，二级液氮备用，大大提高接收站氮气供应的可靠性。

2.2可行性分析

2.2.1氮气性能指标

根据接收站设计说明，接收站氮气技术指标如下表1：

CAP液氮蒸发气技术指标如下表2：

对比分析，CAP液氮蒸发气的技术指标可满足接收站生产需要。

2.2.2 氮气接口方案（含管廊）

经查阅图纸、现场勘查，氮气接口可选择了首站旁管廊上方氮气预留口处。同时，因有预留隔断阀门，可在不影响接收站正常生产用氮的前提下实现碰口作业。管廊可依托原冷能空分LNG冷能利用管廊，无需再建设。

2.2.3氮气用量

根据接收站设计文件，接收站氮气用量如下表3所示。

根据设计文件，接收站氮气正常用量为80Nm3/hr，最大用量为127Nm3/hr;直供氮供应流量为140 Nm3/hr，可满足连续生产需要。

2.2.4 设备选型

为确保氮气供应装置生产安全稳定的运行，本项目可采用变频无油螺杆压缩机将氮气压缩到供应压力（0.75～0.95MPa）[1]。主要设备及选型详见下表4。

3、创新及亮点

1）有别于其他LNG接收站，改变传统的液氮气化供应方式，采用回收液氮蒸发气供接收站生产使用;

2）降低膜制氮压缩机运行时间，降低能耗和维护成本;

3）管道直供输送减少中间接卸、运输环节，降低了人员误操作风险和槽车运输风险，更加安全可靠，且供应量稳定，有利于保障接收站连续生产;

4）回收液氮蒸发气，避免液氮蒸发气直接放空损失，提高了冷能空分气态氮利用率，促进了产业链的协同发展。

4、实施效果情况

1）管道直供氮后，若相比液氮供应模式，等额结算预计可节约年购液氮成本：

（140×24×30×12×1000）÷992=121.94万元。

若相比膜制氮和液氮共同供应模式。膜制氮（额定功率为60kW）产能按照设计70Nm3/h来计算，则每年运行电量为52.56万千瓦，对应能耗为64.60吨折标煤/年，年运行电费为42.05万元。剩余70Nm3/h采用液氮供应，则需采购液氮成本（含燃油费）为60.97万元/年。在这种模式下，管道直供氮年共可节省的费用为42.05+60.97=103.02万元。

2）采取冷能空分管道直供接收站氮气为主，接收站液氮气化供应为辅（作为第一备用），冷能空分液氮罐气化直供作为应急（作为第二备用）的多种供应方式，大大提高了接收站运行的可靠性、安全性，同时，降低了液氮运输和接卸风险。

3）管道直供氮由冷能空分出资建设，可节约投资151万元。

4）减少冷能空分氮气放空损失，提供气态氮利用率。

5、研究结论

通过对本项目的产品方案、工艺技术、经济效益等初步研究，结果表明：

1）本项目能够极大提高LNG接收站氮气供应可靠性。

2）同时提高CAP的气态氮利用率，实现循环经济。

3）冷能空分液氮蒸发气直接回收利用于LNG接收站适用于其他接收站项目，同样适用于冷能空分项目的其他用户。

参考文献：

[1]郁永章等.压缩机工程手册.中国石化出版社有限公司，2012.

作者简介：边远（1986-），男，中海福建天然气有限责任公司 工程师，本科，主要从事液化天然气技术管理。