[發(fā)明專利]LNG低溫液化三級制冷螺旋纏繞管式換熱裝備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110373110.9
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102538387A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張周衛(wèi);汪雅紅;張小衛(wèi);魯小軍;李瑞明;李振國
• 申請（專利權(quán)）人: 張周衛(wèi)
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02;F28D7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬天然氣低溫液化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種LNG三級低溫液化過程裝備及混合制冷劑制冷技術(shù)，應(yīng)用一定配比的非共沸N₂—CH₄混合制冷劑在兩股流螺旋纏繞管式換熱器內(nèi)將6.0MPa、－120℃天然氣冷卻至－164℃并液化，以便LNG過冷貯存及方便運(yùn)輸。三級制冷螺旋纏繞管式換熱器首先預(yù)冷并液化非共沸N₂—CH₄混合制冷劑，混合制冷劑液化后被節(jié)流至殼程冷卻來自二級的出口溫度為－120℃的LNG管束及N₂—CH₄混合制冷劑預(yù)冷管束，使管程內(nèi)天然氣及預(yù)冷制冷劑均被液化，達(dá)到混合制冷劑節(jié)流前預(yù)冷及天然氣低溫液化目的，其結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高，可用于混合氣體帶相變低溫?fù)Q熱，解決LNG三級低溫技術(shù)難題，提高LNG系統(tǒng)低溫?fù)Q熱效率。

背景技術(shù)

大型混合制冷劑天然氣液化流程主要包括三個階段，第一個階段是將壓縮后的天然氣進(jìn)行預(yù)冷，即將36℃天然氣預(yù)冷至－53℃，第二個階段是將天然氣從－53℃冷卻至－120℃，為低溫液化做準(zhǔn)備，第三個階段是將－120℃天然氣冷卻至－164℃并液化，三個過程可采用不同制冷工藝、不同制冷劑及不同換熱設(shè)備。目前，大多混合制冷劑天然氣液化系統(tǒng)采用整體換熱方式，將三段制冷過程連接為一整體，換熱器高度可達(dá)60～80米，換熱效率得到明顯提高，但存在的問題是換熱工藝流程過于復(fù)雜，換熱設(shè)備體積過于龐大，給加工制造、現(xiàn)場安裝及運(yùn)輸帶來嚴(yán)重不便，且一旦出現(xiàn)管道泄漏等問題，難于檢測，很容易造成整臺換熱器報廢，成套工藝裝備停產(chǎn)。另外，由于普通列管式換熱器采用管板連接平行管束方式，結(jié)構(gòu)簡單，自收縮能力較差，一般為單股流換熱，換熱效率較低，體積較大，溫差較小，難以將天然氣在一個流程內(nèi)冷卻并液化。本發(fā)明根據(jù)LNG三級低溫液化特點(diǎn)，采用三段各自獨(dú)立的螺旋纏繞管式換熱器做為主要換熱設(shè)備，分段獨(dú)立制冷，針對第三級N₂—CH₄混合制冷劑低溫液化工藝流程，重點(diǎn)研究開發(fā)溫區(qū)介于－120℃～－164℃之間的第三級低溫液化工藝技術(shù)及裝備，解決第三級天然氣低溫液化核心技術(shù)問題，即雙股流螺旋纏繞管式換熱器結(jié)構(gòu)及工藝流程問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針對天然氣第三級低溫液化問題，采用具有體積小、換熱效率高、換熱溫差大、具有自緊收縮調(diào)整功能的雙股流螺旋纏繞管式換熱器做為主換熱設(shè)備，應(yīng)用非共沸N₂—CH₄混合制冷劑先預(yù)冷后節(jié)流的制冷工藝流程，控制相變制冷流程，進(jìn)而控制天然氣液化溫度及壓力，提高換熱效率，解決天然氣三級低溫液化問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

LNG低溫液化三級制冷螺旋纏繞管式換熱裝備，包括LNG出口接管1、LNG出口管板2、上封頭3、混合制冷劑進(jìn)口法蘭4、混合制冷劑進(jìn)口接管5、筒體6、中心筒7、墊條8、天然氣螺旋管束9、混合制冷劑預(yù)冷管束10、混合制冷劑預(yù)冷進(jìn)口接管11、混合制冷劑預(yù)冷進(jìn)口法蘭12、混合制冷劑預(yù)冷進(jìn)口管箱13、混合制冷劑預(yù)冷進(jìn)口管板14、混合制冷劑出口接管15、LNG出口法蘭16、LNG出口管箱17、預(yù)冷后混合制冷劑出口接管18、預(yù)冷后混合制冷劑出口法蘭19、預(yù)冷后混合制冷劑出口管箱20、預(yù)冷后混合制冷劑出口管板21、上支撐圈22、耳座23、下支撐圈24、天然氣進(jìn)口接管25、天然氣進(jìn)口法蘭26、天然氣進(jìn)口管箱27、天然氣進(jìn)口管板28、下封頭29、混合制冷劑出口接管法蘭30，其特征在于：天然氣螺旋管束9、混合制冷劑預(yù)冷管束10繞中心筒7纏繞，纏繞后的管芯安裝于筒體6內(nèi)；中心筒7一端安裝上支撐圈22，一端安裝下支撐圈24，上支撐圈22固定于筒體6上部，下支撐圈24固定于筒體6下部，天然氣螺旋管束9、混合制冷劑預(yù)冷管束10纏繞于上支撐圈22與下支撐圈24之間；筒體6上部與封頭3連接，封頭3頂部安裝管板2，管板2底部連接管束9，頂部安裝管箱17，管箱17頂部安裝接管1，接管1頂部安裝法蘭16；筒體6下部與封頭29連接，封頭29頂部安裝制冷劑出口接管15?，接管15頂部安裝法蘭30；筒體6上部左側(cè)安裝制冷劑進(jìn)口接管5，右側(cè)安裝制冷劑預(yù)冷出口管板21，管板21左側(cè)連接混合制冷劑預(yù)冷管束10出口，右側(cè)連接管箱20；筒體6下部左側(cè)安裝制冷劑預(yù)冷進(jìn)口管板14，管板14右側(cè)連接混合制冷劑預(yù)冷管束10進(jìn)口，左側(cè)連接管箱13；筒體6下部右側(cè)安裝天然氣進(jìn)口管板28，天然氣進(jìn)口管板28左側(cè)連接天然氣螺旋管束9進(jìn)口，右側(cè)連接管箱27；筒體6中部安裝耳座23。