低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備制造方法
【專利摘要】本發(fā)明主要應(yīng)用于合成氨及低溫液氮【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備技術(shù)，應(yīng)用低溫液氮工藝中三級(jí)制冷裝置出口的－130.2℃、1.78MPaH2、－130.2℃、5.14MPaN2—H2合成氣及－130.2℃、0.15MPaN2—Ar—CO—CH4污氮冷卻－38℃、5.8MPaN2至－127.2℃、5.7MPa及冷卻來(lái)自低溫甲醇工藝的－63.3℃、5.26MPaH2—N2—CO—Ar—CH4凈化氣至－127.2℃、5.24MPa，即應(yīng)用三級(jí)制冷裝置出口的N2—H2合成氣、高壓H2及污氮的冷量回?zé)崂鋮s來(lái)流高壓N2、低溫甲醇洗后的凈化氣，給三級(jí)制冷裝置提供溫度條件；其結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高，可用于解決－38℃～－127.2℃低溫氮?dú)舛?jí)六股流四管束纏繞管式換熱技術(shù)難題，提高低溫液氮工藝系統(tǒng)的低溫?fù)Q熱效率。
【專利說(shuō)明】低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要應(yīng)用于合成氨低溫液氮工藝設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及低溫液氮用二級(jí)六股流四管束螺旋纏繞管式換熱裝備技術(shù)，應(yīng)用低溫液氮工藝中三級(jí)制冷裝置出口的一130.2。。、1.78MPa H2、一 130.2°C>5.14MPa N2-H2 合成氣及一130.2°C>0.15MPa N2-Ar-CO — CH4污氮冷卻一38°C、5.8MPa N2至一127.2°C、5.7MPa及冷卻來(lái)自低溫甲醇工藝的一63.30C>5.26MPa !12—％—0)—4一014凈化氣至一127.2°C、5.24MPa,即應(yīng)用三級(jí)制冷裝置出口的N2-H2合成氣、高壓H2及污氮的冷量回?zé)崂鋮s來(lái)流高壓N2、低溫甲醇洗后的凈化氣，給三級(jí)制冷裝置提供溫度條件；其結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高，可用于一 38°C-一 127.2°C氣體帶相變低溫?fù)Q熱領(lǐng)域，解決低溫液氮二級(jí)制冷技術(shù)難題，提高低溫液氮工藝系統(tǒng)的低溫回?zé)釗Q熱效率。
【背景技術(shù)】
[0002]合成氨低溫液氮工藝包中的主換熱設(shè)備為多股流螺旋纏繞管式換熱器，主換熱工藝流程主要包括三個(gè)階段，主要由三個(gè)不同換熱溫區(qū)的換熱器組成，其中，第一個(gè)階段是將壓縮后的高壓氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)冷，即將42°C高壓氮?dú)忸A(yù)冷至一 38°C ;第二個(gè)階段是將高壓氮?dú)鈴囊?8°C冷卻至一63.6°C，再冷卻至一127.2°C，將仏一隊(duì)一⑶一八一⑶‘凈化氣從一63.6°C冷卻至一 127.2°C，為三段制冷做準(zhǔn)備；第三個(gè)階段是將一 127.2°C高壓氮?dú)饫鋮s至一 188°C并液化及將低溫甲醇工藝來(lái)的一 127.2°C凈化氣冷卻至一 188.2°C。三個(gè)過(guò)程可采用不同換熱設(shè)備。首先，目前大多低溫液氮洗工藝系統(tǒng)采用整體換熱方式，將三段制冷過(guò)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(wèn)題是換熱工藝流程過(guò)于復(fù)雜，換熱設(shè)備體積過(guò)于龐大，給加工制造、現(xiàn)場(chǎng)安裝及運(yùn)輸帶來(lái)嚴(yán)重不便，且一旦出現(xiàn)管道泄漏等問(wèn)題，難于檢測(cè)，容易造成整臺(tái)換熱器報(bào)廢，成套工藝裝備停產(chǎn)，而本發(fā)明從三段式換熱裝備解決LN2預(yù)冷液化問(wèn)題入手，重點(diǎn)解決二段制冷裝置的低溫?fù)Q熱問(wèn)題。其次，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(jiǎn)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，難以將高壓N2在一個(gè)流程內(nèi)冷卻并液化，本發(fā)明則采用六股流四管束型螺旋纏繞管式換熱裝備進(jìn)行多股流低溫集約換熱過(guò)程，可解決二級(jí)制冷多股流低溫?fù)Q熱問(wèn)題，減小換熱器數(shù)量，提高換熱效率。此外，由于二級(jí)制冷裝備換熱溫區(qū)介于一 38°C-一 130.2°C，傳統(tǒng)的發(fā)泡材料保溫層很難防止冷量傳遞，漏熱嚴(yán)重，造成高壓氮?dú)鉄o(wú)法液化，回流流體溫度太高等問(wèn)題，而本發(fā)明采用真空多層絕熱技術(shù)，結(jié)合多股流纏繞管式換熱特點(diǎn)，可確保二級(jí)換熱過(guò)程冷量損失最小。另外，傳統(tǒng)的氮?dú)渑淦椒椒ㄊ菍⒅频到y(tǒng)生產(chǎn)的氮增壓至5.14MPa時(shí)直接注入合成氣管束，達(dá)到1:3精確配平后，轉(zhuǎn)入一級(jí)制冷裝置，并最終滿足合成氨中氮?dú)涞呐浔缺壤?，此法需?.14MPa增壓氮?dú)庋a(bǔ)充配平，需要另外添置多級(jí)氮壓縮機(jī)組。由于二級(jí)制冷裝置中擁有5.SMPa的高壓來(lái)流氮?dú)?，本發(fā)明直接從二級(jí)換熱器殼側(cè)底部引出高壓氮?dú)?，?jié)流至5.14MPa后打入二級(jí)合成氣管束，達(dá)到精 確配平氮?dú)浔壤哪康?，不再增加氮多?jí)壓縮系統(tǒng)，節(jié)約成本。最后，中段凈化氣進(jìn)口溫度為一 63.3°C，對(duì)數(shù)平均溫差3°C，若設(shè)定一 63.3°C為二級(jí)制冷進(jìn)口溫度，則一級(jí)制冷最大溫差為108.3°C，二級(jí)制冷最大溫差為66.9°C，三級(jí)制冷最大溫差為66.2 °C，三個(gè)溫差比較后，由于一級(jí)制冷溫差較大，導(dǎo)致一級(jí)制冷裝置較二級(jí)及三級(jí)體積大，換熱負(fù)荷高，因此，為了合理設(shè)計(jì)三段式制冷裝置，需要合理分配換熱溫差。根據(jù)換熱量詳細(xì)計(jì)算過(guò)程，分配一級(jí)制冷最大溫差83°C，二級(jí)制冷最大溫差89°C，三級(jí)制冷最大溫差66.2°C，這樣可使三段換熱器外形大小相似，易于加工制造、運(yùn)輸及安裝調(diào)試，所以，二級(jí)制冷裝置采用凈化氣中段打入方式換熱。本發(fā)明根據(jù)低溫液氮洗工藝技術(shù)特點(diǎn)及N2 二級(jí)低溫制冷特點(diǎn)，采用三級(jí)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，重點(diǎn)針對(duì)第二級(jí)六股流四管束型螺旋纏繞管式換熱制冷工藝流程，研究開(kāi)發(fā)溫區(qū)介于一38°C?一 130.2°C之間的第二級(jí)制冷工藝技術(shù)及纏繞管式換熱裝備，解決二級(jí)高壓N2低溫回?zé)崤c凈化氣預(yù)冷核心技術(shù)問(wèn)題，即二級(jí)六股流四管束螺旋纏繞管式換熱裝備工藝流程及結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要針對(duì)高壓氮?dú)舛我?38°C?一 127.2°C低溫液化問(wèn)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)整功能的六股流四管束螺旋纏繞管式換熱器做為主換熱設(shè)備，應(yīng)用一130.2°C、1.78MPa H2、一 130.2°C、5.14MPa N2-H2混合氣體及一130.2°C、0.15MPa N2—A,—CO — CH4混合氣體回?zé)嶂评涔に嚵鞒蹋刂聘邏旱獨(dú)饧皟艋瘹忸A(yù)冷溫度及壓力，提高換熱效率，解決高壓氮?dú)舛?jí)低溫回?zé)峒皟艋瘹忸A(yù)冷問(wèn)題，為合成氨低溫液氮三級(jí)制冷裝置提供預(yù)冷條件。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，包括二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I )、二級(jí)上封頭多層真空絕熱層(2)、二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)、二級(jí)污氮出口管板(4)、二級(jí)污氮出口接管
[5]、二級(jí)污氮出口法蘭(6)、二級(jí)污氮出口管箱(7)、二級(jí)外壓上筒體(8)、二級(jí)隔板(9)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)、二級(jí)珠光砂(12)、二級(jí)中外壓封頭
(13)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)中內(nèi)壓封頭(15)、二級(jí)外壓下筒體(16)、二級(jí)中支撐圈(17)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)、二級(jí)凈化氣出口管板(20)、二級(jí)凈化氣出口管箱(21)、二級(jí)凈化氣出口接管(22)、二級(jí)凈化氣出口法蘭(23)、二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)、二級(jí)污氮進(jìn)口法蘭(25)、二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)、二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27 )、二級(jí)污氮纏繞管束(28 )、二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29 )、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诜ㄌm(30)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)、二級(jí)外壓下封頭(32)、二級(jí)高壓N2出口接管(33)、二級(jí)高壓N2出口法蘭(34)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35)、二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36 )、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口法蘭(37 )、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口接管(38 )、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)、二級(jí)N2—H2合成氣進(jìn)口管板(40)、二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41)、二級(jí)H2進(jìn)口法蘭(42 )、二級(jí)H2進(jìn)口接管(43 )、二級(jí)H2進(jìn)口管板(44 )、二級(jí)H2纏繞管束(45 )、二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)、二級(jí)下支撐圈(47)、二級(jí)管束分隔板(48)、螺旋外盤管(49)、二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板(50 )、二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)、二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管(52 )、二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(53)、螺旋內(nèi)盤管(54)、二級(jí)中心筒(55)、二級(jí)上支撐圈(56)、二級(jí)H2出口管板(57)、二級(jí)H2出口管箱(58)、二級(jí)H2出口接管(59)、二級(jí)H2出口法蘭(60)、二級(jí)N2-H2合成氣出口法蘭(61)、二級(jí)N2-H2合成氣出口接管(62)、二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63)、二級(jí)N2-H2合成氣出口管板(64)、二級(jí)外壓上封頭(65)、二級(jí)高壓N2進(jìn)口法蘭(66)，其特征在于:二級(jí)污氮纏繞管束(28)、二級(jí)N2+H2合成氣纏繞管束(29)、二級(jí)H2纏繞管束(45)、繞二級(jí)中心筒(55 )纏繞，纏繞后形成螺旋內(nèi)盤管(54);二級(jí)凈化氣纏繞管束(46 )繞螺旋內(nèi)盤管(54)纏繞，纏繞后形成螺旋外盤管(49)，螺旋外盤管(49)低于螺旋內(nèi)盤管(54)，由換熱器中段抽出；纏繞后的螺旋內(nèi)盤管(54 )位于二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)與二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19 )內(nèi)，螺旋外盤管(49)位于二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)內(nèi)；二級(jí)中心筒(55)—端安裝二級(jí)上支撐圈(56)，一端安裝二級(jí)下支撐圈(47)，二級(jí)上支撐圈(56)固定于二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部，二級(jí)下支撐圈(47)固定于二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部；二級(jí)中支撐圈(17)安裝于螺旋內(nèi)盤管(54)與二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)之間，且位于下筒體(19)上部；二級(jí)污氮纏繞管束(28)、二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)、二級(jí)H2纏繞管束(45)纏繞于二級(jí)上支撐圈(56)與二級(jí)下支撐圈(47)之間；二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)纏繞于二級(jí)中支撐圈(17)與二級(jí)下支撐圈(47)之間；二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部與二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)連接，二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)頂部安裝二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)及二級(jí)高壓N2進(jìn)口法蘭(66); 二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)下部與二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)頂部連接，二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)底部連接二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)，二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部與二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)連接，二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)頂部安裝二級(jí)高壓N2出口接管(33 )及二級(jí)高壓N2出口法蘭(34 ); 二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部左側(cè)安裝二級(jí)污氮出口管板(4)，二級(jí)污氮出口管板(4)左側(cè)連接二級(jí)污氮出口管箱(7)，二級(jí)污氮出口管箱(7)頂部連接二級(jí)污氮出口接管(5)及二級(jí)污氮出口法蘭(6) ;二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部中間安裝二級(jí)N2-H2合成氣出口管板(64)，二級(jí)N2-H2合成氣出口管板(64)前面連接二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63 )，二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63 )頂部連接二級(jí)N2-H2合成氣出口接管
(62)及二級(jí)N2-H2合成氣出口法蘭(61) ;二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部右側(cè)安裝二級(jí)H2出口管板(57)，二級(jí)H2出口管板(57)右側(cè)連接二級(jí)H2出口管箱(58)，二級(jí)H2出口管箱(58)頂部連接二級(jí)H2出口接管(59)及二級(jí)H2出口法蘭(60); 二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)上部右側(cè)安裝二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板(50)，二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板(50)左側(cè)連接二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51 )，二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)頂部連接二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管(52 )及二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(53 );二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部左側(cè)安裝二級(jí)凈化氣出口管板(20)，二級(jí)凈化氣出口管板(20)左側(cè)連接二級(jí)凈化氣出口管箱(21)，二級(jí)凈化氣出口管箱(21)頂部連接二級(jí)凈化氣出口接管(22)及二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(23) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部中間安裝二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管板(40 )，二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管板(40 )前面連接二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)，二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)頂部連接二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口接管(38)及二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口法蘭(37) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部左側(cè)安裝二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27)，二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27)左側(cè)連接二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)，二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)頂部連接二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)及二級(jí)污氮進(jìn)口法蘭(25) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部右側(cè)安裝二級(jí)H2進(jìn)口管板(44 )，二級(jí)H2進(jìn)口管板(44 )右側(cè)連接二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41 )，二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41)頂部連接二級(jí)H2進(jìn)口接管(43)及二級(jí)H2進(jìn)口法蘭(42);二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部中間安裝二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诜ㄌm(30) ;二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)、二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)、二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)、二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)、二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)外表面分別交替包裹由多層絕熱紙及多層鋁箔構(gòu)成的二級(jí)上封頭多層真空絕熱層(2)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35) ;二級(jí)上封頭多層真空絕熱層(2)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35)外分別為二級(jí)外壓上封頭(65)、二級(jí)外壓上筒體(8)、二級(jí)中外壓封頭(13)、二級(jí)外壓下筒體(16)、二級(jí)外壓下封頭(32)；真空絕熱層內(nèi)填充二級(jí)珠光砂(12) ;二級(jí)外壓上筒體(8)上部穿透安裝二級(jí)污氮出口接管
(5)、二級(jí)N2—H2合成氣出口接管(62)、二級(jí)H2出口接管(59);二級(jí)外壓下筒體(16)上部穿透安裝二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管(52)，下部穿透安裝二級(jí)凈化氣出口接管(22)、二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)、二級(jí)H2進(jìn)口接管(43)、二級(jí)N2—H2合成氣進(jìn)口接管(38)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31) ;二級(jí)外壓上封頭(65)中部穿透安裝二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I) ;二級(jí)外壓下封頭(32)中部穿透安裝二級(jí)高壓N2出口接管(33)。
[0005]H2 在一130.21:、1.78MPa時(shí)進(jìn)入二級(jí)!12進(jìn)口管箱(41)，在二級(jí)!12進(jìn)口管箱(41)內(nèi)分配于二級(jí)H2纏繞管束(45)各支管，二級(jí)H2纏繞管束(45)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41°C、壓力降低至1.76MPa，再流至二級(jí)H2出口管箱(58)，再經(jīng)二級(jí)H2出口接管(59 )流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
[0006]N2-H2合成氣在一130.2°C、5.14MPa時(shí)進(jìn)入二級(jí)N2—H2合成氣進(jìn)口管箱(39)，在二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)內(nèi)分配于二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)各支管，二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41°C、壓力降低至
5.09MPa，再流至二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63 )，再經(jīng)二級(jí)N2-H2合成氣出口接管(62 )流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
[0007]N2—Ar—CO — CH4 污氮在一130.2°C、0.15MPa 時(shí)進(jìn)入二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)，在二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24 )內(nèi)分配于二級(jí)污氮纏繞管束(28 )各支管，二級(jí)污氮纏繞管束(28 )經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(O的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41°C、壓力降低至0.12MPa，再流至二級(jí)污氮出口管箱(7 )，再經(jīng)二級(jí)污氮出口接管(5 )流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
[0008]H2—N2—C0 — Ar — CH4凈化氣在一63.3°C、5.26MPa時(shí)進(jìn)入二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)，在二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)內(nèi)分配于二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)各支管，二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)內(nèi)被一 130.2°C、1.78MPa H2、一130.20C>5.14MPa N2-H2 合成氣及一130.2°C、0.15MPa N2-Ar-CO-CH4 污氮冷卻至一127.20C >5.24MPa，再流至二級(jí)凈化氣出口管箱(21 )，再經(jīng)二級(jí)凈化氣出口接管(22)流出并進(jìn)入三級(jí)制冷裝置。
[0009]高壓N2在一 38°C、5.8MPa時(shí)經(jīng)二級(jí)高壓隊(duì)進(jìn)口接管(I)進(jìn)入殼體，被二級(jí)污氮纏繞管束(28)內(nèi)污氮、二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)內(nèi)合成氣、二級(jí)H2纏繞管束(45)內(nèi)氫氣冷卻至一 127.2°C、5.7MPa N2，經(jīng)二級(jí)高壓N2出口接管(33)流出并進(jìn)入三級(jí)制冷裝置。
[0010]精配高壓N2在一 127.2°C、5.7MPa時(shí)經(jīng)二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)引出殼體，通過(guò)連接管路打入二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)進(jìn)行N2、H2比例1:3精配，精配后的N2-H2合成氣進(jìn)入二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)進(jìn)行二級(jí)換熱。
[0011]方案所涉及的原理問(wèn)題: 首先，傳統(tǒng)的低溫氮?dú)庖夯到y(tǒng)多采用板翅式整體換熱方式，換熱效率較級(jí)聯(lián)式氮液化系統(tǒng)有了明顯提高，使換熱器數(shù)量減少，整體液化工藝流程得到簡(jiǎn)化，獨(dú)立運(yùn)行的制冷系統(tǒng)減少，管理方便，但存在的問(wèn)題是液化工藝流程簡(jiǎn)化后，使LN2主換熱器體積龐大，換熱工藝復(fù)雜，加工制造、現(xiàn)場(chǎng)安裝及運(yùn)輸難度增大，且一旦出現(xiàn)泄漏等問(wèn)題，難于檢測(cè)，容易造成整臺(tái)換熱器報(bào)廢，成套工藝裝備停產(chǎn)。為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明將主換熱器內(nèi)高壓氮?dú)鉁囟茸兓^(guò)程分為42°C?一38°C、一 38°C?一127.2°C，一 127.2°C?一188.2°C三個(gè)級(jí)別，采用三個(gè)獨(dú)立的換熱器，完成三個(gè)溫度區(qū)間由高至低的換熱過(guò)程，重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)第二級(jí)一38°C?一 127.2°C氮?dú)獾蜏負(fù)Q熱流程及第二級(jí)換熱器總體結(jié)構(gòu)及換熱工藝參數(shù)，并采用三股流回?zé)嶂评涔に?，解決第二級(jí)制冷換熱設(shè)備問(wèn)題。研究過(guò)程相對(duì)獨(dú)立，可與前后兩級(jí)連接成為整體，連接后與整體式主換熱器換熱原理一致，便于主換熱器分拆后運(yùn)輸及安裝。其次，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(jiǎn)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，難以將高壓N2在一個(gè)流程內(nèi)冷卻并液化，本發(fā)明采用六股流四管束型螺旋纏繞管式換熱裝備進(jìn)行多股流低溫集約換熱過(guò)程，可解決二級(jí)制冷多股流低溫?fù)Q熱問(wèn)題，減小換熱器數(shù)量，提高換熱效率。此外，由于二級(jí)制冷裝備換熱溫區(qū)介于一 38°C?一 130.2°C，傳統(tǒng)的發(fā)泡材料保溫層很難防止冷量傳遞，漏熱嚴(yán)重，造成高壓氮?dú)鉄o(wú)法降溫，回流流體溫度太高等問(wèn)題，而本發(fā)明采用真空多層絕熱技術(shù)，換熱溫區(qū)由于保持高真空狀態(tài)，真空度為10 —3Pa,對(duì)流換熱可以忽略不計(jì)；由于應(yīng)用多層絕熱紙及鋁箔纏繞殼程形成多層真空絕熱保護(hù)層，熱輻射大大降低，再加上多層絕熱層外有珠光砂防輻射，輻射換熱強(qiáng)度降低至10 —2W/m2以下；由于采用多層真空絕熱紙防護(hù)，熱傳導(dǎo)降低至10 —3 ff/m.K以下，三種傳熱方式結(jié)合后，總體熱流密度小于10W/m2，小于傳統(tǒng)的絕熱層防護(hù)漏熱量，可確保二級(jí)換熱過(guò)程冷量損失最小。另外，傳統(tǒng)的氮?dú)渑淦椒椒ㄊ菍⒅频到y(tǒng)生產(chǎn)的氮增壓至5.14MPa時(shí)直接注入合成氣管束，達(dá)到一比三精確配平后，轉(zhuǎn)入一級(jí)制冷裝置，滿足合成氨中氮?dú)涞呐浔葐?wèn)題，但此法需要5.14MPa增壓氮?dú)庋a(bǔ)充配平，需要另外添置多級(jí)氮壓縮機(jī)組，但是，由于二級(jí)制冷裝置中擁有5.SMPa的高壓殼程氮?dú)?。本發(fā)明直接從二級(jí)換熱器底部引出5.7MPa高壓氮?dú)?，?jié)流至5.14MPa后打入二級(jí)合成氣管束，可達(dá)到精確配平氮?dú)浔壤哪康?，不再增加氮多?jí)壓縮系統(tǒng)，可節(jié)約成本。最后，中段凈化氣進(jìn)口溫度為一 63.3°C，取平均對(duì)數(shù)溫差為3°C，若設(shè)定一 63.3°C為二級(jí)制冷進(jìn)口溫度，則一級(jí)制冷最大溫差為108.3°C，二級(jí)制冷最大溫差為66.9°C，三級(jí)制冷最大溫差為66.2V’三個(gè)溫差比較后，由于一級(jí)制冷溫差較大，導(dǎo)致一級(jí)制冷裝置較二級(jí)及三級(jí)體積大，換熱負(fù)荷高，因此，為了合理設(shè)計(jì)三段式制冷裝置，需要合理分配換熱溫差。根據(jù)換熱量詳細(xì)計(jì)算過(guò)程，分配一級(jí)制冷最大溫差83 °C，二級(jí)制冷最大溫差89 °C，三級(jí)制冷最大溫差66.2°C，這樣可使三段換熱器外形大小相似，易于加工制造、運(yùn)輸及安裝調(diào)試。所以，二級(jí)制冷裝置采用凈化氣中段打入方式換熱。二級(jí)制冷共六股流換熱且須采用四管束纏繞管式換熱裝備進(jìn)行低溫回?zé)釗Q熱，三股回?zé)崂淞骼鋮s兩股來(lái)流，引出配平一股流反流換熱，可完成高壓低溫工況下六股流四管束纏繞管式換熱過(guò)程。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn):
本發(fā)明主要針對(duì)低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，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)整功能的六股流四管束螺旋纏繞管式換熱裝備，應(yīng)用低溫液氮工藝中三級(jí)制冷裝置出口的一130.20CU.78MPa H2、一 130.2°C、5.14MPaN2-H2 合成氣及一130.2°C、0.15MPa N2-Ar-CO-CH4 污氮冷卻一38°C、5.8MPa N2 至一127.2°C>5.7MPa 及冷卻來(lái)自低溫甲醇工藝的一63.3°C>5.26MPa H2-N2-CO-Ar-CH4 凈化氣至一 127.2°C、5.24MPa，即應(yīng)用三級(jí)制冷裝置出口的N2—H2合成氣、高壓H2及污氮的冷量回?zé)崂鋮s來(lái)流高壓N2、低溫甲醇洗后的凈化氣，給三級(jí)制冷裝置提供溫度條件。本發(fā)明采用中段打入一 63.3°C低溫凈化氣換熱，整體設(shè)置三管束及四管束設(shè)置兩段殼程換熱過(guò)程，三股預(yù)冷冷流管束沿中心纏繞且直通兩段殼程，凈化氣管束采用中段沿預(yù)冷管束外向下纏繞且設(shè)置于殼體下部，與三股預(yù)冷管束形成四管束纏繞結(jié)構(gòu)，可用于一 38°C?一 130.2°C氣體帶相變低溫?fù)Q熱領(lǐng)域，提高低溫液氮工藝系統(tǒng)的低溫回?zé)釗Q熱效率，減小換熱器數(shù)量。本發(fā)明采用真空多層絕熱技術(shù)，結(jié)合多股流纏繞管式換熱特點(diǎn)，可確保二級(jí)換熱過(guò)程冷量損失最小。本發(fā)明采用二級(jí)換熱器底部引出高壓氮?dú)?，?jié)流至5.14MPa后打入二級(jí)合成氣管束方法，可精確配平氮?dú)浔壤哪康?，不再增加氮多?jí)壓縮系統(tǒng)，可節(jié)約成本。本發(fā)明根據(jù)換熱量詳細(xì)計(jì)算過(guò)程，采用凈化氣中段打入方式換熱方式，分配一級(jí)制冷最大溫差83°C，二級(jí)制冷最大溫差89°C，三級(jí)制冷最大溫差66.2°C，可使三段式換熱器外形大小相似，易于加工制造、運(yùn)輸及安裝調(diào)試。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1所示為低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備的主要部件結(jié)構(gòu)及位置關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0014]加工制造低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，包括二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)、二級(jí)上封頭 多層真空絕熱層(2)、二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)、二級(jí)污氮出口管板(4)、二級(jí)污氮出口接管(5 )、二級(jí)污氮出口法蘭(6 )、二級(jí)污氮出口管箱(7 )、二級(jí)外壓上筒體(8 )、二級(jí)隔板(9)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)、二級(jí)珠光砂(12)、二級(jí)中外壓封頭(13)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)中內(nèi)壓封頭(15)、二級(jí)外壓下筒體(16)、二級(jí)中支撐圈(17)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)內(nèi)壓下筒體
(19),二級(jí)凈化氣出口管板(20)、二級(jí)凈化氣出口管箱(21)、二級(jí)凈化氣出口接管(22)、二級(jí)凈化氣出口法蘭(23)、二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)、二級(jí)污氮進(jìn)口法蘭(25)、二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)、二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27)、二級(jí)污氮纏繞管束(28)、二級(jí)隊(duì)一仏合成氣纏繞管束
(29)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诜ㄌm(30)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)、二級(jí)外壓下封頭(32)、二級(jí)高壓N2出口接管(33)、二級(jí)高壓N2出口法蘭(34)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35)、二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口法蘭(37)、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口接管(38)、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)、二級(jí)N2+H2合成氣進(jìn)口管板(40)、二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41)、二級(jí)H2進(jìn)口法蘭(42)、二級(jí)H2進(jìn)口接管(43)、二級(jí)H2進(jìn)口管板(44)、二級(jí)H2纏繞管束(45)、二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)、二級(jí)下支撐圈(47)、二級(jí)管束分隔板(48)、螺旋外盤管(49)、二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板(50)、二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51 )、二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管
(52)、二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(53)、螺旋內(nèi)盤管(54)、二級(jí)中心筒(55)、二級(jí)上支撐圈(56)、二級(jí)H2出口管板(57)、二級(jí)H2出口管箱(58)、二級(jí)H2出口接管(59)、二級(jí)H2出口法蘭(60)、二級(jí)N2-H2合成氣出口法蘭(61)、二級(jí)N2+H2合成氣出口接管(62)、二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63)、二級(jí)N2-H2合成氣出口管板(64)、二級(jí)外壓上封頭(65)、二級(jí)高壓N2進(jìn)口法蘭(66 )，且各部件滿足以下連接關(guān)系:二級(jí)污氮纏繞管束(28 )、二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29 )、二級(jí)H2纏繞管束(45 )、繞二級(jí)中心筒(55 )纏繞，纏繞后形成螺旋內(nèi)盤管(54 ); 二級(jí)凈化氣纏繞管束(46 )繞螺旋內(nèi)盤管(54 )纏繞，纏繞后形成螺旋外盤管(49 )，螺旋外盤管(49 )低于螺旋內(nèi)盤管(54)，由換熱器中段抽出；纏繞后的螺旋內(nèi)盤管(54)位于二級(jí)內(nèi)壓上筒體
(11)與二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)內(nèi)，螺旋外盤管(49)位于二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)內(nèi)；二級(jí)中心筒(55) —端安裝二級(jí)上支撐圈(56), —端安裝二級(jí)下支撐圈(47), 二級(jí)上支撐圈(56)固定于二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部，二級(jí)下支撐圈(47)固定于二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部；二級(jí)中支撐圈(17)安裝于螺旋內(nèi)盤管(54)與二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)之間，且位于下筒體(19)上部；二級(jí)污氮纏繞管束(28)、二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)、二級(jí)H2纏繞管束(45)纏繞于二級(jí)上支撐圈(56)與二級(jí)下支撐圈(47)之間；二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)纏繞于二級(jí)中支撐圈(17)與二級(jí)下支撐圈(47)之間；二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部與二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)連接，二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3 )頂部安裝二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)及二級(jí)高壓N2進(jìn)口法蘭(66 );二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)下部與二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)頂部連接，二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)底部連接二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)，二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部與二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)連接，二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)頂部安裝二級(jí)高壓N2出口接管(33)及二級(jí)高壓N2出口法蘭(34);二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部左側(cè)安裝二級(jí)污氮出口管板(4)，二級(jí)污氮出口管板(4)左側(cè)連接二級(jí)污氮出口管箱(7)，二級(jí)污氮出口管箱(7)頂部連接二級(jí)污氮出口接管(5)及二級(jí)污氮出口法蘭
(6);二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部中間安裝二級(jí)N2-H2合成氣出口管板(64)，二級(jí)隊(duì)一仏合成氣出口管板(64 )前面連接二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63 )，二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱
(63)頂部連接二級(jí)N2-H2合成氣出口接管(62)及二級(jí)N2+H2合成氣出口法蘭(61) ;二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部右側(cè)安裝二級(jí)H2`出口管板(57 )，二級(jí)H2出口管板(57 )右側(cè)連接二級(jí)H2出口管箱(58)，二級(jí)H2出口管箱(58)頂部連接二級(jí)H2出口接管(59)及二級(jí)H2出口法蘭
(60);二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)上部右側(cè)安裝二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板(50)，二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板
(50)左側(cè)連接二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51 )，二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)頂部連接二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管(52)及二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(53) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部左側(cè)安裝二級(jí)凈化氣出口管板(20 )，二級(jí)凈化氣出口管板(20 )左側(cè)連接二級(jí)凈化氣出口管箱(21)，二級(jí)凈化氣出口管箱(21)頂部連接二級(jí)凈化氣出口接管(22)及二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(23) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部中間安裝二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管板(40)，二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管板(40 )前面連接二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39 )，二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39 )頂部連接二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口接管(38)及二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口法蘭(37) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部左側(cè)安裝二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27)，二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27)左側(cè)連接二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)，二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)頂部連接二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)及二級(jí)污氮進(jìn)口法蘭(25);二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部右側(cè)安裝二級(jí)H2進(jìn)口管板(44)，二級(jí)H2進(jìn)口管板(44)右側(cè)連接二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41 )，二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41)頂部連接二級(jí)H2進(jìn)口接管(43 )及二級(jí)H2進(jìn)口法蘭(42);二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部中間安裝二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诜ㄌm(30);二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)、二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)、二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)、二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)、二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)外表面分別交替包裹由多層絕熱紙及多層鋁箔構(gòu)成的二級(jí)上封頭多層真空絕熱層(2)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35) ;二級(jí)上封頭多層真空絕熱層(2)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35)外分別為二級(jí)外壓上封頭(65)、二級(jí)外壓上筒體(8)、二級(jí)中外壓封頭(13)、二級(jí)外壓下筒體(16)、二級(jí)外壓下封頭(32);真空絕熱層內(nèi)填充二級(jí)珠光砂(12);二級(jí)外壓上筒體(8)上部穿透安裝二級(jí)污氮出口接管(5)、二級(jí)N2-H2合成氣出口接管(62)、二級(jí)H2出口接管(59) ;二級(jí)外壓下筒體(16)上部穿透安裝二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管(52)，下部穿透安裝二級(jí)凈化氣出口接管(22)、二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)、二級(jí)H2進(jìn)口接管(43)、二級(jí)N2+H2合成氣進(jìn)口接管(38)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31) ;二級(jí)外壓上封頭(65)中部穿透安裝二級(jí)高壓隊(duì)進(jìn)口接管(I); 二級(jí)外壓下封頭(32)中部穿透安裝二級(jí)高壓N2出口接管(33)。
[0015]將4在一130.20CU.78MPa時(shí)打入二級(jí)4進(jìn)口管箱(41)，在二級(jí)4進(jìn)口管箱(41)內(nèi)分配于二級(jí) H2纏繞管束(45)各支管，二級(jí)H2纏繞管束(45)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41°C、壓力降低至1.76MPa，再流至二級(jí)H2出口管箱(58)，再經(jīng)二級(jí)H2出口接管(59 )流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
[0016]將隊(duì)一4合成氣在一130.20C >5.14MPa時(shí)打入二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)，在二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)內(nèi)分配于二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)各支管，二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體
(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41°C、壓力降低至5.09MPa,再流至二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63 )，再經(jīng)二級(jí)N2-H2合成氣出口接管(62 )流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
[0017]將N2—Ar—CO—CH4污氮在一130.2°C、0.15MPa時(shí)打入二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)，在二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)內(nèi)分配于二級(jí)污氮纏繞管束(28)各支管，二級(jí)污氮纏繞管束(28)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41°C、壓力降低至0.12MPa，再流至二級(jí)污氮出口管箱(7 )，再經(jīng)二級(jí)污氮出口接管(5 )流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
[0018]將H2—N2—C0 — Ar — CH4凈化氣在一63.3°C>5.26MPa時(shí)打入二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)，在二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)內(nèi)分配于二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)各支管，二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)內(nèi)被一 130.2°C、1.78MPa H2、一130.2°C>5.14MPa N2-H2 合成氣及一130.2°C、0.15MPa N2-Ar-CO-CH4 污氮冷卻至一127.20C >5.24MPa，再流至二級(jí)凈化氣出口管箱(21 )，再經(jīng)二級(jí)凈化氣出口接管(22)流出并進(jìn)入三級(jí)制冷裝置。
[0019]將高壓N2在一 38°C、5.8MPa時(shí)經(jīng)二級(jí)高壓隊(duì)進(jìn)口接管(I)打入殼體，被二級(jí)污氮纏繞管束(28)內(nèi)污氮、二級(jí)隊(duì)一仏合成氣纏繞管束(29)內(nèi)合成氣、二級(jí)H2纏繞管束(45)內(nèi)氫氣冷卻至一 127.2°C、5.7MPa N2，經(jīng)二級(jí)高壓N2出口接管(33)流出并打入三級(jí)制冷裝置。
[0020]將精配高壓N2在一 127.20C >5.7MPa時(shí)經(jīng)二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)引出殼體，通過(guò)連接管路打入二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)進(jìn)行N2、H2比例1:3精配，精配后的N2-H2合成氣再打入二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)進(jìn)行二級(jí)換熱。
【權(quán)利要求】
1.低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，包括二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)、二級(jí)上封頭多層真空絕熱層(2)、二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)、二級(jí)污氮出口管板(4)、二級(jí)污氮出口接管(5)、二級(jí)污氮出口法蘭(6)、二級(jí)污氮出口管箱(7)、二級(jí)外壓上筒體(8)、二級(jí)隔板(9)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)、二級(jí)珠光砂(12)、二級(jí)中外壓封頭(13)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)中內(nèi)壓封頭(15)、二級(jí)外壓下筒體(16)、二級(jí)中支撐圈(17)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)、二級(jí)凈化氣出口管板(20)、二級(jí)凈化氣出口管箱(21)、二級(jí)凈化氣出口接管(22)、二級(jí)凈化氣出口法蘭(23)、二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)、二級(jí)污氮進(jìn)口法蘭(25)、二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)、二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27 )、二級(jí)污氮纏繞管束(28 )、二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29 )、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诜ㄌm(30)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)、二級(jí)外壓下封頭(32)、二級(jí)高壓N2出口接管(33)、二級(jí)高壓N2出口法蘭(34)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35)、二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口法蘭(37)、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口接管(38)、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管板(40)、二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41)、二級(jí)H2進(jìn)口法蘭(42)、二級(jí)H2進(jìn)口接管(43)、二級(jí)H2進(jìn)口管板(44)、二級(jí)H2纏繞管束(45)、二級(jí)凈化氣纏繞管 束(46)、二級(jí)下支撐圈(47)、二級(jí)管束分隔板(48)、螺旋外盤管(49)、二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板(50 )、二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)、二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管(52 )、二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(53)、螺旋內(nèi)盤管(54)、二級(jí)中心筒(55)、二級(jí)上支撐圈(56)、二級(jí)H2出口管板(57)、二級(jí)H2出口管箱(58)、二級(jí)H2出口接管(59)、二級(jí)H2出口法蘭(60)、二級(jí)隊(duì)一4合成氣出口法蘭(61)、二級(jí)N2—H2合成氣出口接管(62)、二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63)、二級(jí)N2—H2合成氣出口管板(64)、二級(jí)外壓上封頭(65)、二級(jí)高壓N2進(jìn)口法蘭(66)，其特征在于:二級(jí)污氮纏繞管束(28 )、二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29 )、二級(jí)H2纏繞管束(45 )、繞二級(jí)中心筒(55)纏繞，纏繞后形成螺旋內(nèi)盤管(54) ;二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)繞螺旋內(nèi)盤管(54)纏繞，纏繞后形成螺旋外盤管(49)，螺旋外盤管(49)低于螺旋內(nèi)盤管(54)，由換熱器中段抽出；纏繞后的螺旋內(nèi)盤管(54)位于二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)與二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)內(nèi)，螺旋外盤管(49)位于二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)內(nèi)；二級(jí)中心筒(55) —端安裝二級(jí)上支撐圈(56), —端安裝二級(jí)下支撐圈(47), 二級(jí)上支撐圈(56)固定于二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部，二級(jí)下支撐圈(47)固定于二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部；二級(jí)中支撐圈(17)安裝于螺旋內(nèi)盤管(54)與二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)之間，且位于下筒體(19)上部；二級(jí)污氮纏繞管束(28)、二級(jí)隊(duì)一仏合成氣纏繞管束(29)、二級(jí)H2纏繞管束(45)纏繞于二級(jí)上支撐圈(56)與二級(jí)下支撐圈(47)之間；二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)纏繞于二級(jí)中支撐圈(17)與二級(jí)下支撐圈(47)之間；二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部與二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)連接，二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)頂部安裝二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)及二級(jí)高壓N2進(jìn)口法蘭(66) ;二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)下部與二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)頂部連接，二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)底部連接二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)，二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部與二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)連接，二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)頂部安裝二級(jí)高壓N2出口接管(33)及二級(jí)高壓N2出口法蘭(34);二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部左側(cè)安裝二級(jí)污氮出口管板(4)，二級(jí)污氮出口管板(4)左側(cè)連接二級(jí)污氮出口管箱(7)，二級(jí)污氮出口管箱(7)頂部連接二級(jí)污氮出口接管(5)及二級(jí)污氮出口法蘭(6);二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部中間安裝二級(jí)N2-H2合成氣出口管板(64)，二級(jí)N2+H2合成氣出口管板(64)前面連接二級(jí)N2-H2合成氣出口管箱(63)，二級(jí)N2+H2合成氣出口管箱(63)頂部連接二級(jí)N2-H2合成氣出口接管(62)及二級(jí)N2-H2合成氣出口法蘭(61) ;二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)上部右側(cè)安裝二級(jí)H2出口管板(57)，二級(jí)H2出口管板(57)右側(cè)連接二級(jí)H2出口管箱(58)，二級(jí)H2出口管箱(58)頂部連接二級(jí)H2出口接管(59)及二級(jí)H2出口法蘭(60);二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)上部右側(cè)安裝二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板(50)，二級(jí)凈化氣進(jìn)口管板(50)左側(cè)連接二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51 )，二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)頂部連接二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管(52)及二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(53) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部左側(cè)安裝二級(jí)凈化氣出口管板(20 )，二級(jí)凈化氣出口管板(20 )左側(cè)連接二級(jí)凈化氣出口管箱(21)，二級(jí)凈化氣出口管箱(21)頂部連接二級(jí)凈化氣出口接管(22)及二級(jí)凈化氣進(jìn)口法蘭(23) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部中間安裝二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管板(40)，二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管板(40)前面連接二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)，二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)頂部連接二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口接管(38 )及二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口法蘭(37 ) ; 二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19 )下部左側(cè)安裝二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27)，二級(jí)污氮進(jìn)口管板(27 )左側(cè)連接二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24), 二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)頂部連接二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)及二級(jí)污氮進(jìn)口法蘭(25);二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部右側(cè)安裝二級(jí)H2進(jìn)口管板(44)，二級(jí)H2進(jìn)口管板(44)右側(cè)連接二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41 )，二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41)頂部連接二級(jí)H2進(jìn)口接管(43 )及二級(jí)H2進(jìn)口法蘭(42) ;二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)下部中間安裝二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诜ㄌm(30);二級(jí)內(nèi)壓上封頭(3)、二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)、二級(jí)內(nèi)壓中封頭(15)、二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)、二級(jí)內(nèi)壓下封頭(36)外表面分別交替包裹由多層絕熱紙及多層鋁箔構(gòu)成的二級(jí)上封頭多層真空絕熱層(2)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35) ;二級(jí)上封頭多層真空絕熱層(2)、二級(jí)上筒體多層真空絕熱層(10)、二級(jí)中外壓封頭多層真空絕熱層(14)、二級(jí)下筒體多層真空絕熱層(18)、二級(jí)下封頭多層真空絕熱層(35)外分別為二級(jí)外壓上封頭(65)、二級(jí)外壓上筒體(8)、二級(jí)中外壓封頭(13)、二級(jí)外壓下筒體(16)、二級(jí)外壓下封頭 (32);真空絕熱層內(nèi)填充二級(jí)珠光砂(12) ;二級(jí)外壓上筒體(8)上部穿透安裝二級(jí)污氮出口接管(5)、二級(jí)N2-H2合成氣出口接管(62)、二級(jí)H2出口接管(59) ;二級(jí)外壓下筒體(16)上部穿透安裝二級(jí)凈化氣進(jìn)口接管(52)，下部穿透安裝二級(jí)凈化氣出口接管(22)、二級(jí)污氮進(jìn)口接管(26)、二級(jí)H2進(jìn)口接管(43)、二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口接管(38)、二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31) ;二級(jí)外壓上封頭(65)中部穿透安裝二級(jí)高壓隊(duì)進(jìn)口接管(I); 二級(jí)外壓下封頭(32)中部穿透安裝二級(jí)高壓N2出口接管(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，其特征在于=H2在一130.2°C、1.78MPa時(shí)進(jìn)入二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41 )，在二級(jí)H2進(jìn)口管箱(41)內(nèi)分配于二級(jí)H2纏繞管束(45)各支管，二級(jí)H2纏繞管束(45)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41°C、壓力降低至1.76MPa，再流至二級(jí)H2出口管箱(58)，再經(jīng)二級(jí)H2出口接管(59)流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，其特征在于:N2—H2合成氣在一130.20C >5.14MPa時(shí)進(jìn)入二級(jí)N2—H2合成氣進(jìn)口管箱(39)，在二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)內(nèi)分配于二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)各支管，二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41 °C、壓力降低至5.09MPa,再流至二級(jí)隊(duì)一H2合成氣出口管箱(63)，再經(jīng)二級(jí)N2-H2合成氣出口接管(62)流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，其特征在于:N2—A1- — CO — CH4污氮在一130.2°C、0.15MPa時(shí)進(jìn)入二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)，在二級(jí)污氮進(jìn)口管箱(24)內(nèi)分配于二級(jí)污氮纏繞管束(28)各支管，二級(jí)污氮纏繞管束(28)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)與二級(jí)內(nèi)壓上筒體(11)內(nèi)被來(lái)自二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)的殼程高壓N2加熱，溫度升高至一 41V、壓力降低至0.12MPa，再流至二級(jí)污氮出口管箱(7 )，再經(jīng)二級(jí)污氮出口接管(5 )流出并進(jìn)入一級(jí)制冷裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，其特征在于:H2 — N2—CO — Ar — 014凈化氣在一63.3°C、5.26MPa時(shí)進(jìn)入二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)，在二級(jí)凈化氣進(jìn)口管箱(51)內(nèi)分配于二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)各支管，二級(jí)凈化氣纏繞管束(46)經(jīng)螺旋纏繞后在二級(jí)內(nèi)壓下筒體(19)內(nèi)被一130.20CU.78MPa H2、一 130.2V、5.14MPa N2-H2 合成氣及一130.2°C、0.15MPa N2-Ar-CO-CH4 污氮冷卻至一127.2°C、5.24MPa，再流至二級(jí)凈化氣出口管箱(21 )，再經(jīng)二級(jí)凈化氣出口接管(22)流出并進(jìn)入三級(jí)制冷裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，其特征在于:高壓N2在一 38°C、5.SMPa時(shí)經(jīng)二級(jí)高壓N2進(jìn)口接管(I)進(jìn)入殼體，被二級(jí)污氮纏繞管束(28)內(nèi)污氮、二級(jí)N2+H2合成氣纏繞管束(29)內(nèi)合成氣、二級(jí)H2纏繞管束(45)內(nèi)氫氣冷卻至一 127.20C>5.7MPa N2，經(jīng)二級(jí)高壓N2出口接管(33)流出并進(jìn)入三級(jí)制冷裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫液氮用二級(jí)回?zé)岫喙闪骼p繞管式換熱裝備，其特征在于:精配高壓隊(duì)在一 127.2°C、5.7MPa時(shí)經(jīng)二級(jí)精配高壓氮?dú)獬隹诮庸?31)引出殼體，通過(guò)連接管路打入二級(jí)N2-H2合成氣進(jìn)口管箱(39)進(jìn)行N2、H2比例1:3精配，精配后的N2-H2合成氣進(jìn)入二級(jí)N2-H2合成氣纏繞管束(29)進(jìn)行二級(jí)換熱。
【文檔編號(hào)】F28D7/10GK103438736SQ201310361165
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】張周衛(wèi), 汪雅紅, 張小衛(wèi), 薛佳幸, 吳金群, 駱名軍, 王小成, 趙剛 申請(qǐng)人:張周衛(wèi)