利用LNG冷能粉碎廢舊橡膠工藝

崔國(guó)彪 劉 陽(yáng) 安海燕 陳建新

1.西南石油大學(xué)研究生院，四川 成都 610500；

2.中國(guó)石油管道公司長(zhǎng)慶輸油氣分公司，寧夏 銀川 750000；

3.西氣東輸管道銷(xiāo)售公司，陜西 榆林 718500

0 前言

LNG是將常壓下氣態(tài)的天然氣冷卻至-162℃凝結(jié)成的液體。LNG通過(guò)船舶、車(chē)輛運(yùn)送至目的地，經(jīng)汽化后變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣供民用或工業(yè)使用。

由于LNG的儲(chǔ)存溫度為-162℃，在汽化過(guò)程中會(huì)釋放出大量的冷量，如果將這部分冷量加以回收利用，能起到節(jié)省能耗的作用[1]。目前，國(guó)內(nèi)一些LNG接收站開(kāi)始回收LNG冷能，用來(lái)淡化海水、發(fā)電等，但大部分LNG汽化站在LNG汽化過(guò)程中釋放的冷能卻被浪費(fèi)掉。在國(guó)外，將LNG汽化站汽化過(guò)程中釋放的冷能用于粉碎廢舊橡膠已經(jīng)非常普遍。

中國(guó)是世界上最大的橡膠消費(fèi)國(guó)，也是最大廢舊橡膠生產(chǎn)國(guó)之一，每年報(bào)廢的廢舊橡膠達(dá) 400×104t[2]，粉碎廢舊橡膠的工作量非常龐大。按照常規(guī)低溫深冷粉碎法，粉碎如此龐大數(shù)量的橡膠將會(huì)消耗巨大的能量[3]，所以利用LNG冷能來(lái)對(duì)廢舊橡膠進(jìn)行粉碎在節(jié)能降耗方面具有重要意義。山東威海市內(nèi)有大批橡膠企業(yè)，每年需要處理大量的廢舊橡膠（如輪胎），本文以威海LNG汽化站為例，詳細(xì)闡述了LNG冷能用于廢舊橡膠粉碎的工藝[4-5]。

1 LNG冷能粉碎廢舊橡膠工藝流程

威海LNG汽化站一期工程供氣4.0×104m3/d，屬于衛(wèi)星站。由于LNG衛(wèi)星站汽化量較小，晝夜波動(dòng)大，不適合利用LNG冷能制取液氮，所以把空氣作為中間媒介。利用LNG冷能粉碎廢舊橡膠的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 利用LNG冷能粉碎廢舊橡膠工藝流程

由LNG儲(chǔ)罐來(lái)的LNG（-162℃，0.6 MPa）經(jīng)過(guò)換熱器1，與冷媒二氟一氯甲烷（R22）進(jìn)行換熱，汽化后的LNG（25℃、0.55 MPa）進(jìn)入城市天然氣管網(wǎng)。經(jīng)過(guò)換熱器1冷卻后的冷媒R22（-125℃、1.55 MPa）被輸送至冷媒儲(chǔ)罐，然后通過(guò)冷媒泵被送到換熱器2，與經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后的空氣（62.7℃、0.14 MPa）進(jìn)行換熱，空氣經(jīng)過(guò)冷卻，溫度達(dá)到-115℃，然后被噴灑到粗膠粉上進(jìn)行冷卻。

2 工藝流程模擬

利用HYSYS軟件對(duì)工藝流程進(jìn)行模擬，見(jiàn)圖2；LNG的組分見(jiàn)表1；工藝流程中各物流點(diǎn)參數(shù)的具體模擬結(jié)果見(jiàn)表2；各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3。

圖2 工藝流程HYSYS模擬

表1 LNG組成

表2 工藝流程中各物流點(diǎn)參數(shù)

表3 工藝流程中各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

3 結(jié)果分析

需從兩方面來(lái)評(píng)價(jià)廢舊橡膠粉碎方法的優(yōu)越性：一是節(jié)能降耗；二是粉碎效果[6]。常溫直接切割粉碎法節(jié)能降耗效果顯著，但粉碎效果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，獲得的顆粒大小不能滿(mǎn)足工業(yè)要求。液氮冷凍法和空氣渦輪膨脹冷凍法，粉碎效果非常好，但能耗較高，表4為兩種低溫深冷粉碎法的經(jīng)濟(jì)性比較[7]。

表4 液氮冷卻法和空氣渦輪膨脹冷凍法的經(jīng)濟(jì)性比較

根據(jù)模擬結(jié)果，威海LNG汽化站利用LNG冷能粉碎廢舊橡膠工藝，一期工程可以獲得-115℃的冷空氣3.18 t/h，冷空氣攜帶的冷能約102.17 kW·h，相當(dāng)于0.91 t液氮產(chǎn)生的冷能。按生產(chǎn)1 t精細(xì)膠粉需要1 t液氮的冷量來(lái)計(jì)算，則-115℃、3.18 t/h的冷空氣可生產(chǎn)0.91 t/h精細(xì)膠粉。每年運(yùn)行時(shí)間按照5 000 h來(lái)計(jì)算，可產(chǎn)0.46×104t精細(xì)膠粉，處理32萬(wàn)只廢舊輪胎。

采用空氣渦輪膨脹冷凍法來(lái)生產(chǎn)同規(guī)格的冷空氣，制功率約為214.6 kW[8]，而LNG冷能粉碎廢舊橡膠工藝中壓縮機(jī)的功率為33.7 kW，與空氣渦輪膨脹冷凍法相比可節(jié)省功率181 kW，1 a省電1.59×106kW·h，折算生產(chǎn)每噸膠粉降低能耗349.5 kW·h，節(jié)能效果顯著。

4 結(jié)論

隨著國(guó)內(nèi)LNG產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，LNG汽化站數(shù)目逐年增長(zhǎng)，目前LNG汽化站已超過(guò)100座，按文中的廢舊橡膠處理規(guī)模，每年每座LNG汽化站可以處理32萬(wàn)只廢舊輪胎，100座LNG汽化站就可以處理3 200萬(wàn)只，這個(gè)相當(dāng)于國(guó)內(nèi)半年產(chǎn)生的廢舊輪胎量。因?yàn)樾l(wèi)星站不同于接收站，其分布范圍較廣，可以利用其冷能建設(shè)廢舊橡膠低溫深冷粉碎裝置，就近粉碎當(dāng)?shù)氐膹U舊輪胎，大大節(jié)約輪胎的運(yùn)輸成本。因此，利用LNG汽化站的冷能粉碎廢舊橡膠不僅可以節(jié)約能源，提高LNG衛(wèi)星站的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以降低精細(xì)膠粉的生產(chǎn)成本，促進(jìn)橡膠資源的循環(huán)利用，符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的需要。

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