本发明专利技术主要应用于合成氨及低温液氮技术领域，涉及低温液氮用多股流缠绕管式主回热换热装备技术，应用－191.5℃、1.8MPaH2、－193.4℃、5.19MPaN2—H2合成气、－191.5℃、0.18MPaN2—Ar—CO—CH4污氮冷却42℃、5.9MPaN2至－188℃、5.6MPaLN2及冷却来自低温甲醇工艺的H2—N2—CO—Ar—CH4净化气至－188.2℃、5.21MPa，即应用洗涤后的N2—H2合成气、高压H2及污氮的冷量回热冷却来流高压N2、低温甲醇洗后的净化气，给洗涤塔提供低温液氮洗涤低温净化气的温度条件；采用三段式三级低温多股流缠绕管式换热结构，换热效率高，可用于解决42℃～－197℃低温液氮用三级多股流缠绕管式换热技术难题，提高低温液氮工艺系统的低温回热换热效率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术主要应用于合成氨及低温液氮
，涉及低温液氮用多股流缠绕管式主回热换热装备技术，应用－191.5℃、1.8MPaH2、－193.4℃、5.19MPaN2—H2合成气、－191.5℃、0.18MPaN2—Ar—CO—CH4污氮冷却42℃、5.9MPaN2至－188℃、5.6MPaLN2及冷却来自低温甲醇工艺的H2—N2—CO—Ar—CH4净化气至－188.2℃、5.21MPa，即应用洗涤后的N2—H2合成气、高压H2及污氮的冷量回热冷却来流高压N2、低温甲醇洗后的净化气，给洗涤塔提供低温液氮洗涤低温净化气的温度条件；采用三段式三级低温多股流缠绕管式换热结构，换热效率高，可用于解决42℃～－197℃低温液氮用三级多股流缠绕管式换热技术难题，提高低温液氮工艺系统的低温回热换热效率。【专利说明】低温液氮用多股流缠绕管式主回热换热装备
本专利技术主要应用于合成氨低温液氮工艺设备
，涉及低温液氮用多股流缠绕管式主回热换热装备技术，应用低温液氮工艺中气液分离器分离出的一 191.5°C、1.8MPaH2、洗涤塔顶流出的一193.4°C、5.19MPa N2—H2合成气及洗涤塔顶流出的一191.5°C、0.18MPa N2—Ar—CO—CH4污氮、补充高压LN2冷却一127.2°C>5.7MPa 队至一188°C、5.6MPaLN2及冷却来自低温甲醇工艺的H2—N2-CO — Ar — CH4净化气至一188.2°C、5.2IMPa,即应用洗涤后的N2-H2合成气、高压H2及污氮的冷量回热冷却液化来流高压N2、低温甲醇洗后的净化气，给洗涤塔提供低温液氮洗涤低温净化气的温度条件；其结构紧凑，换热效率高，可用于42°C?一 193.4°C气体带相变低温回热换热领域，解决低温液氮一、二、三级连续回热制冷技术难题，提高低温液氮工艺系统的低温回热换热效率。
技术介绍
合成氨低温液氮洗工艺中的主换热设备为多股流螺旋缠绕管式换热器，主换热工艺流程主要包括三个阶段，主要由三个不同换热温区的换热器组成，其中，第一个阶段是将压缩后的高压氮气进行预冷，即将42°C高压氮气预冷至一 63.6°C，第二个阶段是将高压氮气及低温甲醇工艺来的净化气从一 63.6°C冷却至一 127.2°C，为低温液化做准备，第三个阶段是将一 127.2°C高压氮气冷却至一 188°C并液化及将一 127.2°C净化气冷却至一188.2°C，三个过程连续运行并连接成为一整体式低温液氮回热换热装备。目前，大多低温液氮洗工艺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。此外，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，若要将高压N2在一个流程内冷却并液化，需要多台列管式换热器连接换热，换热器数量众多，不宜管理。另外，传统的补充液氮的方法是将制氮系统生产的液氮在0.18MPa饱和状态下直接注入污氮中降低整个回流温度，加速启动扩散制冷过程，但汽化后的氮气与污氮一起排出系统燃烧后排入大气，造成氮气浪费。本专利技术采用5.9MPa高压过冷液氮直接打入壳体反向冷却缠绕管束，气化后与壳程高压氮气混合，可直接起到加速气氮液化作用，推动洗涤塔内扩散制冷过程，补充液氮也可有效应用于合成氨气体的配比这程，节流了氮气的使用量。最后，传统的精配合成气中的氮氢含量方法是另外补充高压氮气配平，本专利技术直接从二级制冷段引出精配氮气，直接加入到二级合成气管束的方法精确配平合成气氮氢比例，操作方便。本专利技术根据低温液氮洗工艺技术特点及液氮三级低温液化特点，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，重点针对低温液氮用多股流缠绕管式主回热换热装备回热制冷工艺流程，研究开发温区介于42°C?一 188°C之间的三级制冷工艺技术及缠绕管式换热装备结构及回热换热工艺流程，解决三级高压氮气低温回热液化与净化气预冷核心技术问题，即LN2低温液化一、二、三级多股流缠绕管式换热装备结构及工艺流程问题。
技术实现思路
本专利技术主要针对高压氮气一、二、三级42°C?一 188°C分段低温液化问题，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一、二、三级多股流缠绕管式主回热换热器做为主换热设备，应用一191.5°C、1.8MPa H2、一 193.4°C、5.19MPa N2-H2混合气体及一191.5°C、0.18MPa N2—A「C0—CH4混合气体回热制冷工艺流程，控制相变制冷流程，进而控制高压氮气及净化气预冷温度及压力，提高换热效率，解决高压氮气一、二、三级低温回热液化及净化气预冷问题，为低温液氮洗涤提供低温流体条件。本专利技术的技术解决方案:低温液氮用多股流缠绕管式主换热装备，包括一级氮气进口(I)、一级合成气出口(2)、一级污氮出口(3)、一级污氮缠绕管束(4)、一级上支撑圈(5)、一级筒体(6)、一级下支撑圈(7)、一级污氮进口(8)、二级污氮出口(9)、二级净化气进口(10)、二级上支撑圈(11)、二级筒体(12)、二级下支撑圈(13)、二级净化气缠绕管束(14)、二级净化气进口( 15)、二级污氮缠绕管束(16)、二级污氮进口( 17)、三级污氮出口( 18)、三级污氮缠绕管束(19)、三级净化气进口(20)、三级净化气缠绕管束(21)、三级上支撑圈(22)、三级筒体(23)、三级下支撑圈(24)、三级净化气出口(25)、三级污氮进口(26)、三级补充液氮进口(27)、三级裙座(28)、三级液氮出口(29)、三级下封头(30)、三级合成气进口(31)、三级氢气进口(32)、三级螺旋盘管(33)、三级中心筒(34)、三级氢气缠绕管束(35)、三级氢气出口(36)、三级合成气缠绕管束(37)、三级合成气出口(38)、二级精配氮气出口(39)、二级合成气进口(40)、二级合成气缠绕管束(41)、二级氢气进口(42)、二级氢气缠绕管束(43)、二级螺旋盘管(44)、二级中心筒(45)、二级氢气出口(46)、二级合成气出口(47)、一级氢气进口(48)、一级合成气进口(49)、一级中心筒(50)、一级螺旋盘管(51)、一级合成气缠绕管束(52)、一级氢气缠绕管束(53)、一级氢气出口(54)、一级上封头(55)，其特征在于:一级污氮缠绕管束(4)、一级合成气缠绕管束(52)、一级氢气缠绕管束(53)、绕一级中心筒(50)缠绕，缠绕后的螺旋盘管(51)安装于一级筒体(6)内；一级中心筒(50)—端安装一级上支撑圈(5), —端安装一级下支撑圈(7)，一级上支撑圈(5)固定于一级筒体(6)上部，一级下支撑圈(7)固定于一级筒体(6)下部，一级污氮缠绕管束(4)、一级合成气缠绕管束(52)、一级氢气缠绕管束(53)缠绕于一级上支撑圈(5)与一级下支撑圈(7)之间；一级筒体(6)上部左侧安装一级污氮出口(3)级筒体(6)上部中间安装一级合成气出口(2)级筒体(6)上部右侧安装一级氢气出口(54)级筒体(6)下部左侧安装一级污氮进口(8)级筒体(6)下部中间安装一级合成气进口(49);一级筒体(6)下部右侧本文档来自技高网...
【技术保护点】
低温液氮用多股流缠绕管式主回热换热装备，包括一级氮气进口（1）、一级合成气出口（2）、一级污氮出口（3）、一级污氮缠绕管束（4）、一级上支撑圈（5）、一级筒体（6）、一级下支撑圈（7）、一级污氮进口（8）、二级污氮出口（9）、二级净化气进口（10）、二级上支撑圈（11）、二级筒体（12）、二级下支撑圈（13）、二级净化气缠绕管束（14）、二级净化气进口（15）、二级污氮缠绕管束（16）、二级污氮进口（17）、三级污氮出口（18）、三级污氮缠绕管束（19）、三级净化气进口（20）、三级净化气缠绕管束（21）、三级上支撑圈（22）、三级筒体（23）、三级下支撑圈（24）、三级净化气出口（25）、三级污氮进口（26）、三级补充液氮进口（27）、三级裙座（28）、三级液氮出口（29）、三级下封头（30）、三级合成气进口（31）、三级氢气进口（32）、三级螺旋盘管（33）、三级中心筒（34）、三级氢气缠绕管束（35）、三级氢气出口（36）、三级合成气缠绕管束（37）、三级合成气出口（38）、二级精配氮气出口（39）、二级合成气进口（40）、二级合成气缠绕管束（41）、二级氢气进口（42）、二级氢气缠绕管束（43）、二级螺旋盘管（44）、二级中心筒（45）、二级氢气出口（46）、二级合成气出口（47）、一级氢气进口（48）、一级合成气进口（49）、一级中心筒（50）、一级螺旋盘管（51）、一级合成气缠绕管束（52）、一级氢气缠绕管束（53）、一级氢气出口（54）、一级上封头（55），其特征在于：一级污氮缠绕管束（4）、一级合成气缠绕管束（52）、一级氢气缠绕管束（53）绕一级中心筒（50）缠绕，缠绕后的螺旋盘管（51）安装于一级筒体（6）内；一级中心筒（50）一端安装一级上支撑圈（5），一端安装一级下支撑圈（7），一级上支撑圈（5）固定于一级筒体（6）上部，一级下支撑圈（7）固定于一级筒体（6）下部，一级污氮缠绕管束（4）、一级合成气缠绕管束（52）、一级氢气缠绕管束（53）缠绕于一级上支撑圈（5）与一级下支撑圈（7）之间；一级筒体（6）上部左侧安装一级污氮出口（3）；一级筒体（6）上部中间安装一级合成气出口（2）；一级筒体（6）上部右侧安装一级氢气出口（54）；一级筒体（6）下部左侧安装一级污氮进口（8）；一级筒体（6）下部中间安装一级合成气进口（49）；一级筒体（6）下部右侧安装一级氢气进口（48）；二级污氮缠绕管束（16）、二级合成气缠绕管束（41）、二级净化气缠绕管束（14）、二级氢气缠绕管束（43）绕二级中心筒（45）缠绕，缠绕后的螺旋盘管（44）安装于二级筒体（12）内；二级中心筒（45）一端安装二级上支撑圈（11），一端安装二级下支撑圈（13），二级上支撑圈（11）固定于二级筒体（12）上部，二级下支撑圈（13）固定于二级筒体（13）下部，二级污氮缠绕管束（16）、二级合成气缠绕管束（41）、二级净化气缠绕管束（14）、二级氢气缠绕管束（43）缠绕于二级上支撑圈（11）与二级下支撑圈（13）之间；二级筒体（12）上部左侧安装二级净化气进口（10）、二级污氮出口（9）；二级筒体（12）上部右侧安装二级氢气出口（46），二级合成气出口（47）；二级筒体（12）下部左侧安装二级净化气出口（15），二级污氮进口（17）；二级筒体（12）下部右侧安装二级氢气进口（42），二级合成气进口（40）；二级筒体（12）下部中间安装二级精配氮气出口（39）；三级污氮缠绕管束（19）、三级合成气缠绕管束（37）、三级净化气缠绕管束（21）、三级氢气缠绕管束（35）绕三级中心筒（34）缠绕，缠绕后的螺旋盘管（33）安装于三级筒体（23）内；三级中心筒（34）一端安装三级上支撑圈（22），一端安装三级下支撑圈（24），三级上支撑圈（22）固定于三级筒体（23）上部，三级下支撑圈（24）固定于三级筒体（23）下部，三级污氮缠绕管束（19）、三级合成气缠绕管束（37）、三级净化气缠绕管束（21）、三级氢气缠绕管束（35）缠绕于三级上支撑圈（22）与三级下支撑圈（24）之间；三级筒体（23）上部左侧安装三级净化气进口（20）、三级污氮出口（18）；三级筒体（23）上部右侧安装三级氢气出口（36），三级合成气出口（38）；三级筒体（23）下部左侧安装三级净化气出口（25），三级污氮进口（26）；三级筒体（23）下部右侧安装三级氢气进口（32），三级合成气进口（31）；三级筒体（23）下部中间安装三级补充液氮进口（27）；一级筒体（6）上部与一级上封头（55）连接...
【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，薛佳幸，骆名军，王小成，赵刚，吴金群，
申请(专利权)人：张周卫，
类型：发明
国别省市：
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