专利名称：Lng低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备的制作方法
技术领域：
本发明属天然气低温液化技术领域，涉及LNG —级低温制冷装备及混合制冷剂制冷技术，应用 C3H8、C4H1Q—异 C4Hltl 制冷剂及 LNG 二级出口 0. 3MPa、一 63°C 的 N2-CH4 — C2H4 混合气在四股流螺旋缠绕管式换热器内将36°C、6. IMPa天然气冷却至一 53°C以便进入二级预冷段；应用缠绕管式换热器首先过冷C3H8、C4Hltl—异C4H10,再节流至壳程与N2—CH4_C2H4 混合后预冷天然气管束、N2-CH4-C2H4管束、过冷C3H8管束及C4Hltl—异C4Hltl管束，达到一级天然气预冷、混合气N2_CH4_C2H4预冷及C3H8、C4H1Q—异C4H10节流前过冷目的；其结构紧凑，换热效率高，可用于36 °C 一 53 °C气体带相变低温换热领域，解决LNG —级制冷技术难题，提高LNG系统低温换热效率。
背景技术：
大型混合制冷剂天然气液化流程主要包括三个阶段，第一个阶段是将压缩后的天然气进行预冷，即将36°C天然气预冷至一 53°C，第二个阶段是将天然气从一 53°C冷却至一 120°C，为低温液化做准备，第三个阶段是将一 120°C天然气冷却至一 164°C并液化，三个过程可采用不同制冷工艺、不同制冷剂及不同换热设备。目前，大多混合制冷剂天然气液化系统采用整体换热方式，将三段制冷过程连接为一整体，换热器高度可达60 80米，换热效率得到明显提高，但存在的问题是换热工艺流程过于复杂，换热设备体积过于庞大，给加工制造、现场安装及运输带来严重不便，且一旦出现管道泄漏等问题，难于检测，很容易造成整台换热器报废，成套工艺装备停产。另外，由于普通列管式换热器采用管板连接平行管束方式，结构简单，自收缩能力较差，一般为单股流换热，换热效率较低，体积较大，温差较小，难以将天然气在一个流程内冷却并液化。本发明根据LNG —级低温液化特点，采用三段各自独立的螺旋缠绕管式换热器做为主要换热设备，分段独立制冷，重点针对第一级C3H8、 C4Hltl—异C4Hltl制冷剂制冷工艺流程，研究开发温区介于36°C 一 53°C之间的第一级制冷工艺技术及装备，解决第一级天然气低温液化核心技术问题，即LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热器结构及工艺流程问题。
发明内容
本发明主要针对天然气一级36°C 一 53°C制冷问题，采用具有体积小、换热效率高、换热温差大、具有自紧收缩调整功能的四股流螺旋缠绕管式换热器做为主换热设备，应用C3H8、C4Hltl—异C4H10制冷剂先预冷后节流的制冷工艺流程，控制相变制冷流程，进而控制天然气预冷温度及压力，提高换热效率，解决天然气一级预冷问题。本发明的技术解决方案
LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备，包括N2_CH4_C2H4壳程进口接管1、节流后C4Hltl—异C4Hltl进口接管2、节流后C4Hltl—异C4Hltl进口法兰3、C4Hltl—异C4H10出口法兰 4、C4Hltl—异 C4H10 出口接管 5、C4Hltl—异 C4H10 出口管箱 6、C4Hltl—异 C4H10 出口管板 7、 C4Hltl—异 C4Hltl 预冷出口管束 8、N2—CH4 — C2H4 出口法兰 9、N2—CH4 — C2H4 出口接管 10、队一CH4-C2H4 出口管箱 11、N2—CH4+C2H4 出口管板 12、N2—CH4-C2H4 出口管束 13、筒体 14、螺旋盘管 15、下支撑圈 16、N2—CH4 — C2H4 进口管束 17、N2—CH4 —C2H4 进口管板 18、N2—CH4— C2H4 进口管箱 19、N2-CH4 — C2H4 进口法兰 20、N2—CH4 — C2H4 进口接管 21、C4H1(1—异 C4Hltl 进口管束 22、C4Hltl—异 C4H10 进口法兰 23、C4Hltl—异 C4H10 进口接管 24、C4Hltl—异 C4H10 进口 管箱 25、C4Hltl—异 C4Hltl 进口管板 26、N2—CH4 — C2H4 — C3H8 — C4Hltl—异 C4Hltl 混合气出口接管 27、 N2—CH4 — C2H4 — C3H8 — C4Hltl—异 C4Hltl 混合气出口法兰 28、下封头 29、C3H8 进口法兰 30、C3H8 进口接管31、C3H8进口管箱32、C3H8进口管板33、C3H8进口管束34、天然气进口法兰35、天然气进口接管36、天然气进口管箱37、天然气进口管板38、天然气进口管束39、中心筒40、垫条41、耳座42、上支撑圈43、天然气出口管束44、天然气出口管箱45、天然气出口接管46、 天然气出口法兰47、天然气出口管板48、C3H8预冷出口管束49、C3H8出口法兰50、C3H8出口接管51、C3H8出口管箱52、C3H8出口管板53、节流后C3H8进口接管54、节流后C3H8进口法兰 55、上封头56、N2—CH4_C2H4壳程进口法兰57，其特征在于天然气螺旋管束39、N2_CH4_ C2H4螺旋管束17、C4Hltl—异C4H10螺旋管束22、C3H8螺旋管束34绕中心筒40缠绕，缠绕后的螺旋盘管15安装于筒体14内；中心筒40 —端安装上支撑圈43，一端安装下支撑圈16，上支撑圈43固定于筒体14上部，下支撑圈16固定于筒体14下部，天然气螺旋管束39、N2-CH4-C2H4螺旋管束17、C4Hltl—异C4H10螺旋管束22、C3H8螺旋管束34缠绕于上支撑圈43与下支撑圈16之间；筒体16上部与封头56连接，封头56顶部安装接管1及法兰57 ；筒体14 下部与封头29连接，封头29顶部安装接管27及法兰28 ；筒体14上部左侧安装N2_CH4_ C2H4制冷剂出口管板12，管板12右侧连接N2—CH4_C2H4混合制冷剂出口管束13，左侧连接管箱11，管箱11顶部连接接管10及法兰9 ；筒体14上部右侧安装天然气出口管板48，管板48左侧连接天然气出口管束44，右侧连接管箱45，管箱45顶部连接接管46及法兰47 ； 筒体14上部中间左下方安装C4Hltl—异C4H10出口管板7，管板7前面安装C4Hltl—异C4H10预冷出口管束8，后面安装C4Hltl—异C4Hltl出口管箱6，出口管箱6顶部安装接管5及法兰4 ； 筒体14上部中间左上方安装节流后C4Hltl—异C4Hltl进口接管2、节流后C4Hltl—异C4Hltl进口法兰3 ；筒体14上部中间右下方安装C3H8出口管板53，管板53前面安装C3H8预冷出口管束 49，后面安装C3H8出口管箱52，出口管箱52顶部安装接管51及法兰50 ；筒体14上部中间右上方安装节流后C3H8进口接管54、节流后C3H8进口法兰55 ；筒体14下部左侧安装N2_ CH4-C2H4进口管板18，管板18右侧连接N2—CH4_C2H4预冷管束17进口，左侧连接N2_ CH4_C2H4进口管箱19，管箱19顶部安装接管21及法兰20 ；筒体14下部右侧安装天然气进口管板38，管板38左侧连接天然气预冷管束39进口，右侧连接天然气进口管箱37，管箱 37顶部安装接管36及法兰35 ；筒体14下部中间左侧安装C4Hltl—异C4Hltl进口管板26，管板26前面安装C4Hltl—异C4H10预冷进口管束22，后面安装C4Hltl—异C4Hltl进口管箱25，进口管箱25顶部安装接管24及法兰23 ；筒体14下部中间右侧安装C3H8进口管板33，管板33 前面安装C3H8预冷进口管束34，后面安装C3H8进口管箱32，管箱32顶部安装接管31及法兰30 ；筒体14中部安装耳座42。 C4Hltl—异C4Hltl混合制冷剂在36 °C、0. 9MPa时进入管箱25，在管箱25内分配于 C4Hltl—异C4Hltl过冷管束22各支管，管束22经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C3H8、 C4Hltl—异C4H1Q、自接管1进入壳体的一 63°C、0. 3MPa的N2-CH4 — C2H4混合气体过冷，温度降低至一 53°C、压力降低至0. 6MPa，再流至管箱6，经安装于接管5与接管2之间的节流阀节流为过冷液体，节流后压力降至0. 3MPa,温度变为一 52. 85°C，再经接管2进入筒体14，与节流后的C3H8、自接管1进入壳体的N2_CH4_C2H4混合气体混合，混合后向下流动冷却天然气管束 39、N2-CH4-C2H4 管束 17、C3H8 管束 34、C4H1。一异 C4H10 管束 22 后，在 26°C、0· 3MPa 时经接管27流出一级制冷装置并返回进气压缩机压缩。C3H8制冷剂在36°C、2. 18MPa时进入管箱32，在管箱32内分配于C3H8过冷管束 34各支管，管束34经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C3H8、C4Hltl—异C4H10,自接管1进入壳体的一 63°C、0. 3MPa的N2-CH4 — C2H4混合制冷剂过冷，温度降至一 53°C、压力降至 1. 88MPa，再流至管箱52，经安装于接管51与接管54之间的节流阀节流为过冷液体，节流后压力降至0. 3MPa,温度变为一 52. 29°C，再经接管54进入筒体14，与节流后的C4Hltl—异C4H10 混合制冷剂、自接管1进入壳体的N2_CH4_C2H4混合气体混合，混合后向下流动冷却天然气管束 39、N2-CH4-C2H4 管束 17、C3H8 管束 34、C4H1。一异 C4H10 管束 22 后，在 26°C、0· 3MPa 时经接管27流出一级制冷装置并返回进气压缩机压缩。N2-CH4-C2H4 混合气体在 36°C、2. 18MPa 时进入 N2-CH4 — C2H4 预冷管箱 19，在管箱19内分配于预冷管束17各支管，管束17经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C4Hltl+ 异C4H1Q、C3H8及自接管1进入壳体的N2—CH4_C2H4混合气体预冷，预冷后C2H4被液化并形成N2_CH4_C2H4气液两相流，温度降低至一 53°C、压力降低至1. 88MPa,再流至管箱11，经接管10后进入气液分离器，分离后再进入二级制冷装置预冷。天然气在36°C、6. IMPa时进入天然气进口管箱37，在管箱37内分配于天然气螺旋管束39各支管，管束39经螺旋缠绕后在筒体14内与节流后C4Hltl—异C4H10, C3H8及自接管1进入壳体的N2-CH4 — C2H4混合气体进行换热，温度降至一 53°C、压力降至5. SMPa时， 流至管箱45，再经接管46流出一级制冷装置并进入二级液化段。方案所涉及的原理问题
首先，传统的LNG混合制冷剂天然气液化系统采用整体换热方式，换热效率较级联式 LNG液化系统有了明显提高，使换热器数量减少，整体液化工艺流程得到简化，独立运行的制冷系统减少，管理方便，但存在的问题是液化工艺流程简化后，使LNG主换热器体积庞大，换热工艺复杂，加工制造、现场安装及运输难度增大，且一旦出现管道泄漏等问题，难于检测，容易造成整台换热器报废，成套工艺装备停产。为解决这一问题，本发明将主换热器内天然气温度变化过程分为36°C 一 53°C、— 53°C 一 120°C，— 120°C 一 164°C三个级别，采用三个独立的换热器，完成三个温度区间由高至低的换热过程，重点研究开发第一级36°C 一 53°C低温换热流程及第一级换热器总体结构及进出口参数，并采用C4Hltl—异 C4H1(I、C3H8混合制冷剂制冷工艺，解决第一段制冷换热设备问题。研究过程相对独立，可与后两段连接成为整体，连接后与整体式主换热器换热原理一致，便于主换热器分拆后运输及安装。其次，采用近1 :1的C4Hltl—异C4Hltl混合制冷剂制冷工艺，节流前过冷至一 53°C，可使一级制冷温度低于其饱和蒸发温度26°C，产生较进口低10°C的传热温差推动力。C4Hltl+ 异C4Hltl冷剂进口为0. 9MPa、36°C时，C2H4处于液相状态，当压力达到0. 6MPa、温度达到一 53°C时，C4Hltl—异C4H10过冷并具有较大显热，再节流后可得到更大制冷量。另外，一级制冷装备还采用C3H8制冷剂制冷工艺，即C3H8节流前过冷至一 53°C，节流至0. 3 MPa时饱和蒸发温度为一 14°C，使一级制冷过程中具有一 14°C与26°C两个蒸发温度，可降低传热过程熵增量。N2_CH4_C2H4混合制冷剂主要用于二、三级制冷过程，节流前须经36°C 一 53°C、一53°C 一 120°C、一 120°C 一 164°C三段低温预冷过程，在一级制冷过程中，N2—CH4—C2H4 混合制冷剂预冷过程与天然气液化、C3H8过冷、C4Hltl—异C4Hltl过冷同时进行，所以，一级须采用四股流低温换热过程。传统的列管式换热器由于采用了两块大管板连接平行管束结构， 体积较大，换热温差较小，易分区，管间距较大，自收缩能力较差，一般适用于单股流换热， 换热效率较低，难以将天然气在一个流程内冷却并液化，不易完成四股流均勻换热过程。本发明开发了可承受压力6. IMPa、温度一 53°C的9Ni钢四股流螺旋缠绕管式低温换热器，可完成高压低温工况下四股流换热过程。本发明的技术特点
本发明主要针对LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备，采用具有体积小、换热效率高、换热温差大、具有自紧收缩调整功能的四股流螺旋缠绕管式换热器做为主换热设备，应用C4Hltl—异C4H10, C3H8两股制冷剂先预冷后节流的制冷工艺流程，控制相变制冷流程，进而控制天然气液化温度及压力，提高换热效率，解决天然气在36°C 一 53°C — 级制冷问题；一级制冷过程用四股流螺旋缠绕管式换热器具有结构紧凑，多种介质带相变传热，传热系数大，可解决大型LNG低温液化过程中天然气一级混合制冷剂预冷、天然气低温液化技术难题，提高系统换热及液化效率；应用一级LNG低温液化过程后，LNG主换热器可分为三个独立的换热器，体积减小，可分段进行加工制造、运输及现场安装，一旦出现管道泄漏等问题，易于检测，不易造成整台换热器报废及成套工艺装备停产；LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备可合理分配液化段及过冷段的热负荷，使液化段和过冷段相对协调，可结合大型换热器的载荷分配以及换热管强度特性，采用辅助中心筒缠绕螺旋盘管的方式，从理论上保证缠绕过程均勻且强度符合设计要求；合理选择了换热器进出口位置及物料、采用多个小管板侧置的方法可使换热器结构更加紧凑，换热过程得到优化；螺旋缠绕管式换热器管外介质逆流并横向交叉掠过缠绕管，换热器层与层之间换热管反向缠绕，即使雷诺数较低，其依然为湍流形态，换热系数较大；由于是多种介质带相变换热过程，对不同介质之间的压差和温差限制要求较小，生产装置操作难度降低，安全性得以提高；螺旋缠绕管式换热器耐高压且密封可靠、热膨胀可自行补偿，易实现大型LNG液化作业。
图1所示为LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备的主要部件结构及位置关系。
具体实施例方式将混合制冷剂压缩机中段冷凝中分离出的36°C、0. 9MPa C4H1(1—异C4H10混合制冷剂打入管箱25，在管箱25内分配于C4Hltl—异C4Hltl过冷管束22各支管，管束22经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C3H8、C4Hltl—异C4H10,自接管1进入壳体的一 63°C、0. 3MPa的 N2-CH4-C2H4混合气体过冷，温度降低至一 53°C、压力降低至0. 6MPa,再流至管箱6，经安装于接管5与接管2之间的节流阀节流为过冷液体，节流后压力降至0. 3MPa，温度变为一 52. 850C，再经接管2进入筒体14，与节流后的C3H8、自接管1进入壳体的N2_CH4_C2H4混合气体混合，混合后向下流动冷却天然气管束39、N2—CH4_C2H4管束17、C3H8管束34、C4H1(1—异C4Hltl管束22后，在26°C、0. 3MPa时经接管21流出一级制冷装置并返回制冷压缩机压缩。将混合制冷剂压缩机末段冷凝中分离出的36°C、2. ISMPa C3H8制冷剂打入管箱 32，在管箱32内分配于C3H8过冷管束34各支管，管束34经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C3H8、C4H1Q—异C4H1Q、自接管1进入壳体的一 63°C、0. 3MPa的N2-CH4 — C2H4混合制冷剂过冷，温度降至一 53°C、压力降至1. 88MPa,再流至管箱52，经安装于接管51与接管54之间的节流阀节流为过冷液体，节流后压力降至0. 3MPa，温度变为一 52. 29°C，再经接管54进入筒体14，与节流后的C4Hltl—异C4Hltl、来自二级的自接管1进入壳体的N2_CH4_C2H4混合气体混合，混合后向下流动冷却天然气管束39、N2—CH4_C2H4管束17、C3H8管束34、C4H1(1—异 C4H10管束22后，在26°C、0. 3MPa时经接管27流出一级制冷装置并返回进气压缩机压缩。将混合制冷剂压缩机末段冷凝器中分离出的36°C、2. ISMPa N2-CH4-C2H4混合气体打入N2_CH4_C2H4预冷管箱19，在管箱19内分配于预冷管束17各支管，管束17经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C4Hltl—异C4H10, C3H8及自接管1进入壳体的N2—CH4_C2H4 混合气体预冷，预冷后C2H4被液化并形成N2_CH4_C2H4气液两相流，温度降低至一 53°C、压力降低至1. 88MPa，再流至管箱11，经接管10后进入气液分离器，分离后再进入二级制冷装置预冷。将原料气压缩机末端冷凝器出口的36°C、6. IMPa天然气打入管箱37，在管箱37内分配于天然气螺旋管束39各支管，管束39经螺旋缠绕后在筒体14内与节流后C4Hltl—异 C4H1Q、C3H8及自接管1进入壳体的N2—CH4_C2H4混合气体进行换热，温度降至一 53°C、压力降至5. SMPa时，流至管箱45，再经接管46流出一级制冷装置并进入二级液化段。
权利要求
1. LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备，包括N2_CH4_C2H4壳程进口接管1、节流后C4Hltl—异C4Hltl进口接管2、节流后C4Hltl—异C4Hltl进口法兰3、C4Hltl—异C4H10 出口法兰 4、C4Hltl—异 C4H10 出口接管 5、C4Hltl—异 C4H10 出口管箱 6、C4Hltl—异 C4H10 出口管板 7、C4Hltl—异 C4H10 预冷出口管束 8、N2-CH4-C2H4 出口法兰 9、N2-CH4-C2H4 出口接管 10、 N2-CH4-C2H4 出口管箱 11、N2-CH4-C2H4 出口管板 12、N2-CH4-C2H4 出口管束 13、筒体 14、螺旋盘管15、下支撑圈16、N2—CH4+C2H4进口管束17、N2—CH4-C2H4进口管板18、队一 CH4-C2H4 进口管箱 19、N2—CH4 — C2H4 进口法兰 20、N2—CH4 — C2H4 进口接管 21、C4Hltl—异 C4Hltl 进口管束 22、C4Hltl—异 C4Hltl 进口法兰 23、C4Hltl—异 C4Hltl 进口接管 24、C4Hltl—异 C4Hltl 进口管箱 25、C4Hltl—异 C4Hltl 进口管板 26、N2—CH4-C2H4 — C3H8 — C4Hltl—异 C4Hltl 混合气出口 接管 27、N2—CH4 — C2H4 — C3H8 — C4Hltl—异 C4Hltl 混合气出口法兰 28、下封头 29、C3H8 进口法兰30、C3H8进口接管31、C3H8进口管箱32、C3H8进口管板33、C3H8进口管束34、天然气进口法兰35、天然气进口接管36、天然气进口管箱37、天然气进口管板38、天然气进口管束39、 中心筒40、垫条41、耳座42、上支撑圈43、天然气出口管束44、天然气出口管箱45、天然气出口接管46、天然气出口法兰47、天然气出口管板48、C3H8预冷出口管束49、C3H8出口法兰 50、C3H8出口接管51、C3H8出口管箱52、C3H8出口管板53、节流后C3H8进口接管54、节流后 C3H8进口法兰55、上封头56、N2_CH4_C2H4壳程进口法兰57，其特征在于天然气螺旋管束 39、N2-CH4-C2H4螺旋管束17、C4Hltl—异C4H10螺旋管束22、C3H8螺旋管束34绕中心筒40 缠绕，缠绕后的螺旋盘管15安装于筒体14内；中心筒40 —端安装上支撑圈43，一端安装下支撑圈16，上支撑圈43固定于筒体14上部，下支撑圈16固定于筒体14下部，天然气螺旋管束39、N2-CH4-C2H4螺旋管束17、C4Hltl—异C4H10螺旋管束22、C3H8螺旋管束34缠绕于上支撑圈43与下支撑圈16之间；筒体16上部与封头56连接，封头56顶部安装接管1 及法兰57 ；筒体14下部与封头29连接，封头29顶部安装接管27及法兰28 ；筒体14上部左侧安装N2_CH4_C2H4制冷剂出口管板12，管板12右侧连接N2_CH4_C2H4混合制冷剂出口管束13，左侧连接管箱11，管箱11顶部连接接管10及法兰9 ；筒体14上部右侧安装天然气出口管板48，管板48左侧连接天然气出口管束44，右侧连接管箱45，管箱45顶部连接接管46及法兰47 ；筒体14上部中间左下方安装C4Hltl—异C4Hiq出口管板7，管板7前面安装C4Hltl—异C4Hltl预冷出口管束8，后面安装C4Hltl—异C4H10出口管箱6，出口管箱6顶部安装接管5及法兰4 ；筒体14上部中间左上方安装节流后C4Hltl—异C4Hltl进口接管2、节流后 C4Hltl—异C4Hltl进口法兰3 ；筒体14上部中间右下方安装C3H8出口管板53，管板53前面安装C3H8预冷出口管束49，后面安装C3H8出口管箱52，出口管箱52顶部安装接管51及法兰 50 ；筒体14上部中间右上方安装节流后C3H8进口接管54、节流后C3H8进口法兰55 ；筒体14 下部左侧安装N2_CH4_C2H4进口管板18，管板18右侧连接N2—CH4_C2H4预冷管束17进口，左侧连接N2-CH4-C2H4进口管箱19，管箱19顶部安装接管21及法兰20 ；筒体14下部右侧安装天然气进口管板38，管板38左侧连接天然气预冷管束39进口，右侧连接天然气进口管箱37，管箱37顶部安装接管36及法兰35 ；筒体14下部中间左侧安装C4Hltl—异C4Hltl 进口管板26，管板26前面安装C4Hltl—异C4H10预冷进口管束22，后面安装C4Hltl—异C4H10进口管箱25，进口管箱25顶部安装接管24及法兰23 ；筒体14下部中间右侧安装C3H8进口管板33，管板33前面安装C3H8预冷进口管束34，后面安装C3H8进口管箱32，管箱32顶部安装接管31及法兰30 ；筒体14中部安装耳座42。
2.根据权利要求1所述的LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备，其特征在于=C4Hltl—异C4Hltl混合制冷剂在36°C、0. 9MPa时进入管箱25，在管箱25内分配于 C4Hltl—异C4Hltl过冷管束22各支管，管束22经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C3H8、 C4Hltl—异C4H1Q、自接管1进入壳体的一 63°C、0. 3MPa的N2-CH4 — C2H4混合气体过冷，温度降低至一 53°C、压力降低至0. 6MPa，再流至管箱6，经安装于接管5与接管2之间的节流阀节流为过冷液体，节流后压力降至0. 3MPa,温度变为一 52. 85°C，再经接管2进入筒体14，与节流后的C3H8、自接管1进入壳体的N2_CH4_C2H4混合气体混合，混合后向下流动冷却天然气管束 39、N2-CH4-C2H4 管束 17、C3H8 管束 34、C4H1。一异 C4H10 管束 22 后，在 26°C、0· 3MPa 时经接管27流出一级制冷装置并返回进气压缩机压缩。
3.根据权利要求1所述的LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备，其特征在于=C3H8制冷剂在36°C、2. ISMPa时进入管箱32，在管箱32内分配于C3H8过冷管束34各支管，管束34经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C3H8、C4H1(I—异C4H10,自接管1进入壳体的一 63°C、0. 3MPa的N2—CH4 — C2H4混合制冷剂过冷，温度降至一 53°C、压力降至1. 88MPa， 再流至管箱52，经安装于接管51与接管54之间的节流阀节流为过冷液体，节流后压力降至 0. 3MPa，温度变为一 52. 29 °C，再经接管54进入筒体14，与节流后的C4Hltl—异C4H10混合制冷剂、自接管1进入壳体的N2_CH4_C2H4混合气体混合，混合后向下流动冷却天然气管束 39、N2-CH4-C2H4 管束 17、C3H8 管束 34、C4Hltl—异 C4Hltl 管束 22 后，在 26°C、0· 3MPa 时经接管27流出一级制冷装置并返回进气压缩机压缩。
4.根据权利要求1所述的LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备，其特征在于N2—CH4 — C2H4混合气体在36°C、2. 18MPa时进入N2-CH4 — C2H4预冷管箱19，在管箱19内分配于预冷管束17各支管，管束17经螺旋缠绕后在筒体14内被节流后的C4Hltl+ 异C4H1Q、C3H8及自接管1进入壳体的N2—CH4_C2H4混合气体预冷，预冷后C2H4被液化并形成N2_CH4_C2H4气液两相流，温度降低至一 53°C、压力降低至1. 88MPa,再流至管箱11，经接管10后进入气液分离器，分离后再进入二级制冷装置预冷。
5.根据权利要求1所述的LNG低温液化一级制冷四股流螺旋缠绕管式换热装备，其特征在于天然气在36°C、6. IMPa时进入天然气进口管箱37，在管箱37内分配于天然气螺旋管束39各支管，管束39经螺旋缠绕后在筒体14内与节流后C4Hltl—异C4H10, C3H8及自接管 1进入壳体的N2-CH4 — C2H4混合气体进行换热，温度降至一 53°C、压力降至5. SMPa时，流至管箱45，再经接管46流出一级制冷装置并进入二级液化段。
全文摘要
本发明属天然气低温液化技术领域，涉及LNG一级低温制冷装备及混合制冷剂制冷技术，应用C3H8、C4H10—异C4H10制冷剂及LNG二级出口0.3MPa、－63℃的N2—CH4—C2H4混合气在四股流螺旋缠绕管式换热器内将36℃、6.1MPa天然气冷却至－53℃以便进入二级预冷段；应用缠绕管式换热器首先过冷C3H8、C4H10—异C4H10，再节流至壳程与N2—CH4—C2H4混合后预冷天然气管束及N2—CH4—C2H4管束、过冷C3H8管束及C4H10—异C4H10管束，达到一级天然气预冷、混合气N2—CH4—C2H4预冷及C3H8、C4H10—异C4H10节流前过冷目的；其结构紧凑，换热效率高，可用于36℃～－53℃气体带相变低温换热领域，解决LNG一级制冷技术难题，提高LNG系统低温换热效率。
文档编号F25J5/00GK102455113SQ201110379518
公开日2012年5月16日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者万续, 庞凤皎, 张周卫, 张小卫, 李振国, 李瑞明, 汪雅红, 鲁小军 申请人:张周卫