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摘 要：针对液化天然气（LNG）冷能利用问题，在对丁基橡胶装置传统的制冷流程分析的基础上，提出LNG、乙烯和丙烯联合制冷方案（方案一）、LNG和丙烯联合制冷方案（方案二）。对于50 kt/a普通丁基橡胶装置，与方案一相比，方案二具有LNG气化压力低、制冷设备设计压力低、冷剂损耗小、装置占地面积小等优势；与传统的制冷流程相比，方案二具有制冷流程简单、制冷工艺设备数量少、工艺装置及公用工程投资少、装置占地少、公用工程消耗低等优势；LNG冷能利用的可行性研究表明，LNG制冷路线生产丁基橡胶可节能约20%[1]，生产成本可降低约10%，在LNG供应充分的地区建设利用LNG冷能的丁基橡胶装置是可行的。
关键词：LNG 冷能；丁基橡胶；节能
一、LNG 和丙烯二级制冷方案
该方案的流程为：由福建LNG 接收站的低压储罐通过罐内低压泵直接供应的压力为0.8 MPa、温度为- 150 ℃左右的低压液态LNG 先进入丁基橡胶装置的缓冲罐，然后通过泵送入装置。液态LNG 进入装置后，通过气化直接为装置内操作温度低于- 45℃的物料提供冷能，同时为丙烯冷凝提供冷量。液态丙烯通过气化为装置内操作温度为- 45 ℃左右的物料提供冷能，同时为制造冷冻盐水提供冷量。液态丙烯气化后，利用LNG 气化的冷能进行冷凝，循环使用。气化后的天然气经一个功率为3 300 kW 的压缩机增压并升温后送出界区。具体流程如图1所示。
图1 LNG 和丙烯二级制冷方案原则流程图
与传统乙烯- 丙烯复叠式制冷相比，该方案具有如下特点：（1）LNG 和丙烯作为冷媒，设备包括天然气压缩机，无乙烯和丙烯压缩机，设备投资成本低；（2）取消乙烯制冷系统，每吨胶减少乙烯消耗6 kg；（3）LNG 冷凝丙烯并提供装置- 45 ℃以下换冷需要，丙烯提供装置- 45 ℃以上换冷需要并产生低温盐水；（4）LNG 气化压力为1.1～2.4 MPa，气化温度为- 120～- 101 ℃，气化压力适中，设备设计压力低；（5）LNG 气化用量约58 t/h；（6）天然气压缩机功率为3 300 kW，压缩机耗电量较乙烯、丙烯压缩机少；（7）设备设计条件：LNG 气化设备设计压力3.0 MPa，设计温度- 196 ℃；丙烯系统设计压力0.1MPa，设计温度- 80 ℃，设备设计压力较低[2]。通过对该方案的初步计算可知：与常规使用乙烯和丙烯制冷方式的丁基橡胶装置相比，每吨胶可节约电能1 100 kW·h 左右，而且不需要乙烯- 丙烯二元复叠制冷系统所需的装卸、贮存设施和运行设备等，可以降低投资成本约10%～12%，同时还可降低物耗和运行成本等。综合计算：每吨胶总成本可节约1 000 元左右。
二、LNG 直接用于丁基橡胶装置制冷方案
该方案的流程为：由LNG 接收站的低压储罐通过低压泵直接供应的压力为0.8 MPa、温度为- 150℃左右的低压液态LNG 先进入丁基橡胶装置内的缓冲罐，然后通过泵送入装置，一部分进入LNG 闪蒸罐，閃蒸后作为低温盐水冷却器、进料第三冷却器和引发剂溶剂冷却器的冷媒，另一部分用作反应器、进料最终冷却器、引发剂最终冷却器和氯甲烷不凝气冷凝器的冷媒，气化后的天然气通过功率为1 000kW 的天然气压缩机增压并升温后送往燃气电厂。具体见图2。
图2 LNG直接用于丁基橡胶装置制冷方案
该方案有如下特点：（1）可以直接使用LNG 接收站的低压LNG；（2）取消乙烯制冷系统，每吨胶减少乙烯消耗6 kg；（3）利用LNG 直接进入装置内各用户气化并进行换热的方式，不使用丙烯做冷媒，可以节省丙烯贮运设施等；（4）LNG 气化用量约120 t/h；（5）流程较短，易于操作。该方案取消丙烯制冷系统，与常规的丁基橡胶装置相比，每吨胶节约电能2 000 kW·h 以上，总成本可节约2 000 元以上。
三、LNG冷能在丁基橡胶装置应用的可行性
2012年中国石化工程建设公司受托进行“50kt/a LNG冷能利用丁基橡胶项目可行性研究”，委托方拟利用福建莆田LNG接收站LNG冷能建设丁基橡胶装置。经工程计算研究，50 kt/a丁基橡胶装置需要利用480 kt/a LNG提供冷能。福建莆田LNG接收站设计接收能力2 600 kt/a，完全满足50 kt/a丁基橡胶装置冷能的需要[3]。研究结果表明，以50 kt/a丁基橡胶装置为例，采用LNG冷能的丁基橡胶装置比传统丁基橡胶装置节约设备购置费8 000万元；能耗降低约20%；生产成本降低约10%；除此之外，借助该区域天然气管网的容量能平抑天然气用量波动对装置操作平稳性的影响，利用LNG缓冲罐能保证外界LNG中断时装置的安全性。可行性研究的结论为：丁基橡胶装置利用LNG冷能制冷，能大幅降低装置能耗，降低生产成本，具有技术经济竞争优势；周边配套工程满足丁基橡胶装置的需要，LNG供应充足可保障丁基橡胶装置用冷需求；项目具有优势，盈利能力和偿债能力较高，投资者可获得较好的收益。不确定分析表明，项目具有较强的抗风险能力，项目财务上可行。
四、结论
（1）对于丁基橡胶装置，与LNG、丙烯和乙烯联合制冷方案相比，LNG和丙烯联合制冷方案具有LNG气化压力低、制冷设备设计压力低、冷剂损耗小、装置占地面积小等优势。（2）对于丁基橡胶装置，与传统的制冷流程相比，LNG和丙烯联合制冷方案具有制冷流程简单、制冷工艺设备数量少、工艺装置及公用工程投资少、装置占地少、公用工程消耗低等优势。（3）LNG冷能利用的可行性研究表明，50 kt/a丁基橡胶装置采用LNG制冷路线可节能约20%，生产成本可降低约10%，在LNG供应充分的地区建设利用LNG冷能的丁基橡胶装置是可行的。
参考文献
[1] 郭永昌，胡晖.LNG冷能空分装置节能分析及问题探讨[J].制冷，2017，36（2）：89-92.
[2] 吕剑雄，王北福，聂立宏，等.液化天然气（LNG）冷能发电方法比较和研究[J].农村经济与科技，2017，28（13）：270-273.
[3] 吕剑雄，王北福，聂立宏，等.液化天然气（LNG）冷能发电方法比较和研究[J].农村经济与科技，2017，28（13）：270-273.
（作者单位：深圳华安液化石油气有限公司 广东深圳 518119；
身份证号码：440181198712111211）
关键词：LNG 冷能；丁基橡胶；节能
一、LNG 和丙烯二级制冷方案
该方案的流程为：由福建LNG 接收站的低压储罐通过罐内低压泵直接供应的压力为0.8 MPa、温度为- 150 ℃左右的低压液态LNG 先进入丁基橡胶装置的缓冲罐，然后通过泵送入装置。液态LNG 进入装置后，通过气化直接为装置内操作温度低于- 45℃的物料提供冷能，同时为丙烯冷凝提供冷量。液态丙烯通过气化为装置内操作温度为- 45 ℃左右的物料提供冷能，同时为制造冷冻盐水提供冷量。液态丙烯气化后，利用LNG 气化的冷能进行冷凝，循环使用。气化后的天然气经一个功率为3 300 kW 的压缩机增压并升温后送出界区。具体流程如图1所示。
图1 LNG 和丙烯二级制冷方案原则流程图
与传统乙烯- 丙烯复叠式制冷相比，该方案具有如下特点：（1）LNG 和丙烯作为冷媒，设备包括天然气压缩机，无乙烯和丙烯压缩机，设备投资成本低；（2）取消乙烯制冷系统，每吨胶减少乙烯消耗6 kg；（3）LNG 冷凝丙烯并提供装置- 45 ℃以下换冷需要，丙烯提供装置- 45 ℃以上换冷需要并产生低温盐水；（4）LNG 气化压力为1.1～2.4 MPa，气化温度为- 120～- 101 ℃，气化压力适中，设备设计压力低；（5）LNG 气化用量约58 t/h；（6）天然气压缩机功率为3 300 kW，压缩机耗电量较乙烯、丙烯压缩机少；（7）设备设计条件：LNG 气化设备设计压力3.0 MPa，设计温度- 196 ℃；丙烯系统设计压力0.1MPa，设计温度- 80 ℃，设备设计压力较低[2]。通过对该方案的初步计算可知：与常规使用乙烯和丙烯制冷方式的丁基橡胶装置相比，每吨胶可节约电能1 100 kW·h 左右，而且不需要乙烯- 丙烯二元复叠制冷系统所需的装卸、贮存设施和运行设备等，可以降低投资成本约10%～12%，同时还可降低物耗和运行成本等。综合计算：每吨胶总成本可节约1 000 元左右。
二、LNG 直接用于丁基橡胶装置制冷方案
该方案的流程为：由LNG 接收站的低压储罐通过低压泵直接供应的压力为0.8 MPa、温度为- 150℃左右的低压液态LNG 先进入丁基橡胶装置内的缓冲罐，然后通过泵送入装置，一部分进入LNG 闪蒸罐，閃蒸后作为低温盐水冷却器、进料第三冷却器和引发剂溶剂冷却器的冷媒，另一部分用作反应器、进料最终冷却器、引发剂最终冷却器和氯甲烷不凝气冷凝器的冷媒，气化后的天然气通过功率为1 000kW 的天然气压缩机增压并升温后送往燃气电厂。具体见图2。
图2 LNG直接用于丁基橡胶装置制冷方案
该方案有如下特点：（1）可以直接使用LNG 接收站的低压LNG；（2）取消乙烯制冷系统，每吨胶减少乙烯消耗6 kg；（3）利用LNG 直接进入装置内各用户气化并进行换热的方式，不使用丙烯做冷媒，可以节省丙烯贮运设施等；（4）LNG 气化用量约120 t/h；（5）流程较短，易于操作。该方案取消丙烯制冷系统，与常规的丁基橡胶装置相比，每吨胶节约电能2 000 kW·h 以上，总成本可节约2 000 元以上。
三、LNG冷能在丁基橡胶装置应用的可行性
2012年中国石化工程建设公司受托进行“50kt/a LNG冷能利用丁基橡胶项目可行性研究”，委托方拟利用福建莆田LNG接收站LNG冷能建设丁基橡胶装置。经工程计算研究，50 kt/a丁基橡胶装置需要利用480 kt/a LNG提供冷能。福建莆田LNG接收站设计接收能力2 600 kt/a，完全满足50 kt/a丁基橡胶装置冷能的需要[3]。研究结果表明，以50 kt/a丁基橡胶装置为例，采用LNG冷能的丁基橡胶装置比传统丁基橡胶装置节约设备购置费8 000万元；能耗降低约20%；生产成本降低约10%；除此之外，借助该区域天然气管网的容量能平抑天然气用量波动对装置操作平稳性的影响，利用LNG缓冲罐能保证外界LNG中断时装置的安全性。可行性研究的结论为：丁基橡胶装置利用LNG冷能制冷，能大幅降低装置能耗，降低生产成本，具有技术经济竞争优势；周边配套工程满足丁基橡胶装置的需要，LNG供应充足可保障丁基橡胶装置用冷需求；项目具有优势，盈利能力和偿债能力较高，投资者可获得较好的收益。不确定分析表明，项目具有较强的抗风险能力，项目财务上可行。
四、结论
（1）对于丁基橡胶装置，与LNG、丙烯和乙烯联合制冷方案相比，LNG和丙烯联合制冷方案具有LNG气化压力低、制冷设备设计压力低、冷剂损耗小、装置占地面积小等优势。（2）对于丁基橡胶装置，与传统的制冷流程相比，LNG和丙烯联合制冷方案具有制冷流程简单、制冷工艺设备数量少、工艺装置及公用工程投资少、装置占地少、公用工程消耗低等优势。（3）LNG冷能利用的可行性研究表明，50 kt/a丁基橡胶装置采用LNG制冷路线可节能约20%，生产成本可降低约10%，在LNG供应充分的地区建设利用LNG冷能的丁基橡胶装置是可行的。
参考文献
[1] 郭永昌，胡晖.LNG冷能空分装置节能分析及问题探讨[J].制冷，2017，36（2）：89-92.
[2] 吕剑雄，王北福，聂立宏，等.液化天然气（LNG）冷能发电方法比较和研究[J].农村经济与科技，2017，28（13）：270-273.
[3] 吕剑雄，王北福，聂立宏，等.液化天然气（LNG）冷能发电方法比较和研究[J].农村经济与科技，2017，28（13）：270-273.
（作者单位：深圳华安液化石油气有限公司 广东深圳 518119；
身份证号码：440181198712111211）