本发明专利技术属天然气低温液化技术领域，涉及LNG二级低温液化装备及混合制冷剂制冷技术，应用C2H4制冷剂及LNG三级出口0.3MPa、－130℃的N2—CH4混合制冷剂蒸气在三股流螺旋缠绕管式换热器内将5.8MPa、－53℃天然气冷却至－120℃并液化，以便LNG进入三级过冷段；二级制冷三股流螺旋缠绕管式换热器首先过冷C2H4制冷剂，C2H4过冷后被节流至壳程与N2—CH4混合后冷却来自一级的－53℃LNG管束、N2—CH4预冷管束及C2H4过冷管束，达到过冷C2H4、预冷N2—CH4及液化天然气目的；其结构紧凑，换热效率高，可用于－53℃～－120℃气体带相变低温换热领域，解决LNG二级低温液化难题，提高LNG系统低温换热效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属天然气低温液化
，涉及LNG 二级低温液化装备及混合制冷剂制冷技术，应用C2H4制冷剂及LNG 二级进口 0. 3MPa、一 130°C的N2_CH4混合制冷剂蒸气在三股流螺旋缠绕管式换热器内将5. 8MPa、一 53°C天然气冷却至一 120°C并液化，以便LNG进入三级过冷段；二级制冷三股流螺旋缠绕管式换热器首先过冷C2H4制冷剂，C2H4过冷后被节流至壳程与队_014混合后冷却来自一级的一 53°C LNG管束、预冷管束及C2H4过冷管束，使管程内天然气及N2_CH4中CH4液化，达到过冷C2H4、预冷N2_CH4及液化天然气目的； 其结构紧凑，换热效率高，可用于一 53°C 一 120°C气体带相变低温换热，解决LNG 二级低温液化难题，提高LNG系统低温换热效率。
技术介绍
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。本专利技术根据LNG 二级低温液化特点，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，针对第二级C2H4制冷剂制冷工艺流程，重点研究开发温区介于一 53°C 一 120°C之间的第二级低温液化工艺技术及装备，解决第二级天然气低温液化核心技术问题，即LNG低温液化二级制冷三股流螺旋缠绕管式换热器结构及工艺流程问题。
技术实现思路
本专利技术主要针对天然气二级一 53°C 一 120°C低温液化问题，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三股流螺旋缠绕管式换热器做为主换热设备，应用C2H4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，解决天然气二级低温液化问题。本专利技术的技术解决方案LNG低温液化二级制冷三股流螺旋缠绕管式换热装备，包括N2_CH4壳程进口法兰1、 N2-CH4壳程进口接管2、C2H4出口法兰3、C2H4出口接管4、C2H4出口管箱5、C2H4出口管板 6、N2-CH4 出口法兰 7、N2-CH4 出口接管 8、N2-CH4 出口管箱 9、N2-CH4 出口管板 10、N2-CH4出口管束11、筒体12、螺旋盘管13、下支撑圈14、队_014进口管束15、N2—CH4进口管板 16、N2— CH4 进口管箱 17、N2— CH4 进口法兰 18、N2— CH4 进口接管 19、C2H4 进口管束 20、 C2H4-N2-CH4混合气出口接管21、C2H4-N2-CH4混合气出口法兰22、下封头23、C2H4进口法兰24、C2H4进口接管25、C2H4进口管箱26、C2H4进口管板27、天然气进口法兰观、天然气进口接管四、天然气进口管箱30、天然气进口管板31、天然气进口管束32、中心筒33、垫条 34、耳座35、上支撑圈36、C2H4预冷出口管束37、天然气出口管束38、天然气出口管箱39、天然气出口接管40、天然气出口法兰41、天然气出口管板42、节流后C2H4进口接管43、节流后 C2H4进口法兰44、上封头45，其特征在于天然气螺旋管束32j2_CH4螺旋管束15、C2H4螺旋管束20绕中心筒33缠绕，缠绕后的管芯安装于筒体12内；中心筒33 —端安装上支撑圈 36，一端安装下支撑圈14，上支撑圈36固定于筒体12上部，下支撑圈14固定于筒体12下部，天然气螺旋管束32、N2-CH4螺旋管束15、C2H4螺旋管束20缠绕于上支撑圈36与下支撑圈14之间；筒体12上部与封头45连接，封头45顶部安装接管2及法兰1 ；筒体12下部与封头23连接，封头23顶部安装接管21及法兰22 ；筒体12上部左侧安装N2-CH4制冷剂出口管板10，管板10右侧连接N2-CH4混合制冷剂出口管束11，左侧连接管箱9，管箱9顶部连接接管8及法兰7 ；筒体12上部右侧安装天然气出口管板42，管板42左侧连接天然气出口管束38，右侧连接管箱39，管箱39顶部连接接管40及法兰41 ；筒体12上部中间下方安装C2H4出口管板6，管板6前面安装C2H4预冷出口管束37，后面安装C2H4出口管箱5，出口管箱5顶部安装接管4及法兰3 ；筒体12上部中间上方安装节流后C2H4进口接管43、节流后C2H4进口法兰44 ；筒体12下部左侧安装N2-CH4进口管板16，管板16右侧连接N2-CH4预冷管束15进口，左侧连接N2-CH4进口管箱17，管箱17顶部安装接管19及法兰18 ； 筒体12下部右侧安装天然气进口管板31，管板31左侧连接天然气预冷管束32进口，右侧连接天然气进口管箱30，管箱30顶部安装接管四及法兰观；筒体12下部中间安装C2H4进口管板27，管板27前面安装C2H4预冷进口管束20，后面安装C2H4出口管箱沈，出口管箱沈顶部安装接管25及法兰M ；筒体12中部安装耳座35。C2H4制冷剂在一 53°C、1. 88MPa时进入管箱26，在管箱沈内分配于C2H4过冷管束20各支管，管束20经螺旋缠绕后在筒体12内被节流后的C2H4、自接管2进入壳体的一 1300C >0. 3MPa的N2-CH4混合制冷剂过冷，温度降低至一 120°C、压力降低至1. 58MPa，再流至管箱5，经安装于接管4与接管43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 119. 4°C，再经接管43进入筒体12与来自三级的自接管2进入壳体的 N2-CH4混合气体混合，混合后向下流动冷却天然气管束32j2_CH4预冷管束15、C2H4过冷管束20后，在一 63°C、0. 3MPa时经接管21流出二级制冷装置并进入一级制冷段。N2-CH4混合气体在一 53°C、1. 88MPa时进入N2—CH4预冷管箱17，在管箱17内分配于预冷管束15各支管，管束15经螺旋缠绕后在筒体12内被节流后的C2H4、自接管2进入壳体的混合制冷剂预冷，预冷后CH4被液化并形成气液两相流，温度降低至一 120°C、压力降低至1. 58MPa，再流至管箱9，经接管8后进入三级制冷装置预冷。天然气在一 53°C、5. SMPa时进入天然气进口管箱30，在管箱30内分配于天然气螺旋管束32各支管，管束32经螺旋缠绕后在筒体12内与节流后的C2H4、自接管2进入壳体的N2-CH4混合制冷剂进行换热，温度降至一 120°C、压力降至5. 5MPa时液化，液化后流至管箱39本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张周卫，汪雅红，张小卫，万续，鲁小军，
申请(专利权)人：张周卫，
类型：发明
国别省市：
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