一种ＬＮＧ冷能用于丁基橡胶合成的方法技术

一种ＬＮＧ冷能用于丁基橡胶合成的系统和方法，其特征在于：该系统包括：ＬＮＧ换热器１、气态冷媒缓冲罐２、液态冷媒储罐３、闪蒸罐Ａ－４、闪蒸罐Ｂ－５、催化剂换热器６、原料换热器７、聚合釜换热器８、空温器９、压缩机１０；该方法在于选取一种满足丁基橡胶合成工艺要求和ＬＮＧ接口条件的冷媒如乙烷或者乙烯，通过冷媒将ＬＮＧ中蕴含的低温冷能置换出来，再通过相应的换热设备将冷媒中的低温冷能用于催化剂溶液冷却、混合原料冷却以及移除聚合反应热，以满足丁基橡胶合成工艺对温度和冷量的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源
，涉及一种LNG (液化天然气)冷能用于丁 基橡胶合成的系统和方法。这种系统和方法通过合适的冷媒将LNG汽化过 程中释放的高品位冷能置换出来用于丁基橡胶合成工艺，取代目前庞大复 杂、高电耗的丙烯、乙烯复迭制冷系统，克服目前全球丁基橡胶合成装置 制冷系统能耗(电能、循环水)过高问题。
技术介绍
液化天然气作为清洁能源在全球供需呈延续快速增长势头。由于全球 天然气资源集中在少数几个国家，因此需在天然气产地将开采后的天然气 经过净化后，采用压縮、节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺液化为-162°C 的低温液化天然气(简称LNG)，再通过船只运送到各国LNG接收站。在 LNG用作燃料或化工原料之前，必须在接收站加热使之汽化为常温气体， 然后通过当地的天然气管网运输到下游用户。传统汽化方式是用海水加热， 1吨LNG汽化时放出的冷量大约860MJ，折合电量约为240千瓦时。这部分 冷量目前大都随海水排放到邻近海域，造成大量优质冷资源浪费和海域冷 污染。丁基橡胶(HR)是异丁烯和异戊二烯在催化剂作用下进行阳离子聚合 反应生成的一种合成橡胶品种，具有优良的气密性和良好的耐热、耐老化、 耐酸碱、耐臭氧、耐溶剂、电绝缘、减震及低吸水等性能。IIR广泛应用 于轮胎内胎、水胎、硫化胶囊、轮胎气密层、电线电缆、防水建材、减震 材料、医用瓶塞、食品、橡胶水坝、防毒用具、粘合剂、防腐蚀制品、护舷、桥梁支承垫和耐热输送带等方面。目前国际上丁基橡胶大都采用淤浆 聚合生产工艺，该工艺聚合反应为放热反应，且不到is便完成。为了得到 符合使用要求的丁基橡胶产品，同时工艺上可行，聚合温度严格控制在-95 °C -IO(TC ，是典型的低温反应，生产1吨丁基橡胶需要为冷却混合原 料(异丁烯、异戊二烯、氯甲烷的混合物)、冷却催化剂溶液和移除聚合热等提供大约2000 MJ的低温(-100 。C左右)冷量。基于其所需低温冷量的 特点，现有制冷工艺采用乙烯为制冷介质，但由于乙烯的临界温度为9.21 °C，继而采用液态丙烯作为使乙烯冷凝的冷剂，组成丙烯制冷循环(丙烯 压縮、冷却水冷却、液化)和乙烯制冷循环(乙烯压缩、冷却水冷却、液 态丙烯冷却、液化)的丙烯、乙烯复迭制冷系统。该制冷系统庞大复杂， 需要消耗大量的电能和循环冷却水。因此如果利用LNG具有的大量高品位冷能为丁基橡胶合成提供冷量， 替代现有制冷系统；对LNG而言，既回收了目前浪费的优质LNG冷能，又 减少了冷污染；对丁基橡胶合成而言，既简化了制冷流程，又大大降低了 生产的电耗和水耗，提高了产品的市场竞争力；经济效益环境效益都将十 分显著。为了利用LNG中蕴含的大量优质冷能，世界先进国家如日、美、韩、 澳等国家均在LNG终端接收站建立了 LNG冷能利用装置，主要用于空分、 发电、低温粉碎、冷库、干冰制备等领域。各国相关研究和专利也主要集 中在LNG冷能用于空分(如中国专利申请200510043173. 2 、 200710027943.3)、 LNG冷能用于发电(如美国专利申请第6089028号、第 4320303号、中国专利申i青200510043173. 2、 200710027943.3)、 LNG冷能 用于低温粉碎(如专利US668562B1) 、 LNG冷能用于冷库(如中国专利ZL200420114636. ()、 ZL200720007870. 7)等领域。但LNG冷能用于丁基橡胶的合成却未见报道。
技术实现思路
鉴于LNG具有大量高品位(-16(TC)冷能以及丁基橡胶合成需要相当 量的低温(-10(TC左右)冷能，本专利技术的目的在于，提供一种LNG冷能用 于丁基橡胶合成的系统和方法，替代丁基橡胶合成现有庞大的蒸汽压縮膨 胀制冷系统，充分回收利用LNG冷能，大大降低丁基橡胶生产的制冷电耗、 循环水耗，减少产品生产成本。为了达到上述目的，本专利技术采取如下技术方案 一种LNG冷能用于丁 基橡胶合成的系统和方法，其特征在于选取一种满足丁基橡胶合成工艺 要求和LNG接口条件的冷媒，通过冷媒将LNG中蕴含的低温冷能置换出来， 再通过相应的换热设备将冷媒中的低温冷能用于催化剂溶液冷却、混合原 料冷却以及移除聚合反应热，以满足丁基橡胶合成工艺对温度和冷量的要 求；该系统包括LNG换热器1、气态冷媒缓冲罐2、液态冷媒储罐3、闪 蒸罐A-4、闪蒸罐B-5、催化剂换热器6、原料换热器7、聚合釜换热器8、 空温器9、压縮机10;该方法包括以下步骤和流程I. 气态冷媒液化LNG和从气态冷媒缓冲罐2来的气态冷媒在LNG换热器1进行热交换， LNG汽化为NG天然气并升温至略低于气态冷媒温度，气态冷媒直接冷凝为 液态后进入液态冷媒储罐3;II. 液态冷媒温度调节液态冷媒储罐3的液态冷媒进入闪蒸罐A-4，控制压力，使液态冷媒在闪蒸罐A-4中温度《-10(TC;闪蒸罐A-4的部分液态冷媒进入闪蒸罐B-5，控制压力，使液态冷媒 在闪蒸罐B-5中温度《-ll(TC;m.液态冷媒换热汽化闪蒸罐A-4的部分液态冷媒控制流量进入催化剂换热器6和原料换热 器7冷却催化剂溶液和混合原料后汽化回闪蒸罐A-4;催化剂溶液和混合 原料则被分别冷却至丁基橡胶合成工艺所需温度；闪蒸罐B-5的液态冷媒控制流量进入聚合釜换热器8换热汽化后回闪 蒸罐B-5;IV.气态冷媒压縮循环闪蒸罐A-4和闪蒸罐B-5出来的气态冷媒汇合后经空温器9进入压縮 机10;气态冷媒压縮后进入气态冷媒缓冲罐2;压縮机10为冷媒循环提供 动力。为了更好的实现本专利技术，进一步提高LNG冷能的利用率，所述步骤III、 IV可以优化为闪蒸罐A-4的部分液态冷媒和气态冷媒控制流量进入催化剂换热器6 和原料换热器7冷却催化剂溶液和混合原料后汽化并升温至略低于催化剂 溶液和混合原料初始温度的气态冷媒；催化剂溶液和混合原料则被分别冷 却至丁基橡胶合成工艺所需温度;闪蒸罐B-5的液态冷媒控制流量进入聚 合釜换热器8换热汽化后回闪蒸罐B-5;催化剂换热器6、原料换热器7和闪蒸罐B-5出来的气态冷媒汇合后 经空温器9进入压縮机10;气态冷媒压縮后进入气态冷媒缓冲罐2;压縮机io为冷媒循环提供动力。本专利技术的进一步特点(包括与丁基橡胶合成现有制冷技术不同点)和 技术特征如下① .所述系统和流程实现了 LNG低温冷能利用和丁基橡胶合成工艺的对接集成，对LNG而言拓展了 LNG冷能的利用领域，对丁基橡胶合成而言， 简化了制冷流程，大大降低了生产电耗、水耗。② .所述流程以LNG蕴含的大量高品位冷量为丁基橡胶合成工艺的冷 源，LNG压力范围为0. 1 10. 0MPa，温度为-162 -150°C。而丁基橡胶合 成现有制冷系统采用蒸汽压缩膨胀制冷，需要消耗大量的电能和循环冷却，k③ .所述流程用LNG作为冷媒冷凝液化的冷剂，由于LNG温度很低 (-162 -150。C)，可以直接对符合丁基橡胶工艺要求(提供-10(TC的低温)的冷媒实现液化，因此只需采用一种冷媒。而现有蒸汽压縮膨胀制冷工艺基于丁基橡胶工艺所需低温(-iocrc) 冷量的特点，采用乙烯为制冷介质，但由于乙烯的临界温度为9.2rc，不能实现由冷却水供冷的乙烯压縮膨胀制冷液化，继而同时需要选择另一种 制冷介质丙烯(丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＮＧ冷能用于丁基橡胶合成的系统和方法，其特征在于：　该系统包括：ＬＮＧ换热器（１）、气态冷媒缓冲罐（２）、液态冷媒储罐（３）、闪蒸罐Ａ（４）、闪蒸罐Ｂ（５）、催化剂换热器（６）、原料换热器（７）、聚合釜换热器（８）、空温器（９）、压缩机（１０）；　其方法包括以下步骤和流程：　Ⅰ．气态冷媒液化　ＬＮＧ和从气态冷媒缓冲罐（２）来的气态冷媒在ＬＮＧ换热器（１）进行热交换，ＬＮＧ汽化为ＮＧ（天然气）并升温至略低于气态冷媒温度，气态冷媒直接冷凝为液态后进入液态冷媒储罐（３）；　Ⅱ．液态冷媒温度调节　液态冷媒储罐（３）的液态冷媒进入闪蒸罐（Ａ－４）；控制压力，使液态冷媒在闪蒸罐（Ａ－４）中温度≤－１００℃；　闪蒸罐（Ａ－４）的部分液态冷媒进入闪蒸罐（Ｂ－５），控制压力，使液态冷媒在闪蒸罐（Ｂ－５）中温度≤－１１０℃；　Ⅲ．液态冷媒换热汽化　闪蒸罐（Ａ－４）的部分液态冷媒控制流量进入催化剂换热器（６）和原料换热器（７）冷却催化剂溶液和混合原料后汽化回闪蒸罐（Ａ－４）；催化剂溶液和混合原料则被分别冷却至丁基橡胶合成工艺所需温度；　闪蒸罐（Ｂ－５）的液态冷媒控制流量进入聚合釜换热器（８）换热汽化后回闪蒸罐（Ｂ－５）；　Ⅳ．气态冷媒压缩循环　闪蒸罐（Ａ－４）和闪蒸罐（Ｂ－５）出来的气态冷媒汇合后经空温器（９）进入压缩机（１０）；气态冷媒压缩后进入气态冷媒缓冲罐（２）；压缩机（１０）为冷媒循环提供动力。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋凌云，张磊，王洁，江克忠，张健，时洁，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油天津化工研究设计院，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]