变换气冷却器用低温缠绕管式换热器主要应用于煤制气、煤制甲醇等煤化工领域，包括-70℃低温甲醇工艺等气体低温净化、低温液化分离技术领域，为逆流型两股流独立管束型缠绕管式低温换热器，两股管束之间不再层内及层间交叉缠绕，各自按缠绕先后顺序拥有独立的缠绕区域，沿轴向具有不同的缠绕高度，按照换热温度梯度及两股管束温度与壳程流体温度差值大小，由里向外设置换热管束的缠绕次序及各自适当的缠绕高度，按计算温度梯度采用中段打入第二冷源的方式，以达到提高单位体积换热面积及换热效率的目的。换热过程中避免了两股冷源管束由于存在较大温差而相互传热的过程，节约了换热面积，提高了换热效率，缩小了换热器体积。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变换气冷却器用低温缠绕管式换热器，主要应用于煤制气、煤制甲醇等煤化工领域，包括-70°C低温甲醇洗エ艺等气体低温浄化、低温液化分离
技术介绍
变换气冷却器用低温缠绕管式换热器是ー种换热管道经层层缠绕后形成的ー种双管束螺旋盘管型热交换设备，主要应用两股冷源管束即管程-51. 3°Cエ艺尾气混合气及管程-21. 24°C合成气混合气冷却壳程37. 74°C变换原料混合气，使之温度降至-15. 06°C,两股管程气体温度升高至31. 24°C。变换气主要成份为H2 (46. 02%)、CO2 (32. 1%), CO(19. 02%)、H2S (0. 23%), N2 (0. 94%), H2O (1. 44%)等；合成气主要成份为 CH4、CH30H、H2、CO等；エ艺尾气主要成份为CO、H2、CH4、CH30H等。壳程设计压カ小于6. 3MPa，温度介于-70 +60°C，管程设计压力分别小于6. 3MPa及0. 7MPa，温度介于-70 +60°C。换热器实际进出ロ參数可根据实际エ况进行调整，调整后可重新计算换热エ艺流程。首先，传统的变换气冷却器采用两台独立的单股流列管式换热器进行换热，换热器体积较大，単位体积换热面积较小，换热效率较低。其次，由于变换气冷却器换热温区中两股冷源的温度分别为-51. 3°C及-21. 24°C，在冷却37. 74°C变换气的过程中，由于两股冷流之间存在较大温差，如果应用传统的双股流换热器，管程进ロ处-21.24°C合成气冷源将吸收-51. 3°C尾气冷源的冷量，合成气温度降低后，再共同冷却壳程37. 74°C变换气至-15. 06°C，即-21. 24°C合成气将经历先降温再升温的过程，从而导致冷源之间重复换热，换热效率降低，换热面积増大。再者，由于目前现有的缠绕管式换热器主要应用于低温环境，内部多股流管束交叉缠绕，换热过程复杂，没有通用的设计标准，也没有统ー的设计计算方法，随着工艺流程或物性參数不同而存在较大差别，因此，给变换气冷却器用低温缠绕管式换热器设计开发带来了障碍。最后，由于变换气冷却器用低温缠绕管式换热器中的缠绕管束相互缠绕的方法很多，没有统一的管道缠绕模式及理论设计计算方法用于计算机辅助计算过程，给变换气冷却器用低温缠绕管式换热器的科学计算及标准化带来了障碍。为了提高变换气冷却器的换热效率，增大单位体积换热面积，縮小换热器体积，減少换热设备数量，推进变换气冷却器用低温缠绕管式换热器标准化过程，本专利技术将独立缠绕管束相结合的复合型缠绕管式换热器的基本结构及换热エ艺计算方法进行了系统研究，对变换气冷却器用双股流缠绕管式换热器采用管束独立缠绕、先里后外的同心圆模式依次设计缠绕管束总体结构，按照温度梯度采用中段引进中温冷源，形成总体双股流换热、各股相对独立、管束长度可灵活设置的换热原则，改进不同温位冷源的换热效率，给出变换气冷却器用低温缠绕管式换热器的基本结构及换热エ艺流程，以此替代传统的单股流列管式换热器或传统的双股流缠绕管式换热器，使其具有结构紧凑，単位体积换热面积大，换热效率高，传热管热膨胀可自行补偿，容易实现大型化，可減少低温净化工艺中的换热设备数量等特点
技术实现思路
变换气冷却器用低温缠绕管式换热器主要包括技术解决方案、基本原理、技术特点等内容，主要涉及换热器基本结构、主要部件位置关系、连接关系、换热エ艺技术等方面。本专利技术的技术解决方案 变换气冷却器用低温缠绕管式换热器由上封头(I)、尾气出口管板(2)、尾气出口管箱(3)、尾气出口接管(4)、合成气出口管束(5)、第一支持圈(6)、上壳体(7)、中间隔板(8)、合成气进ロ接管(9)、合成气进ロ管箱(10)、合成气进ロ管板(11)、隔板(12)、下壳体(13)、尾气进ロ管束(14)、下封头(15)、变换气出ロ接管(16)、裙座(17)、尾气进ロ管板(18)、尾气进ロ管箱(19)、尾气进ロ接管(20)、第三支持圈(21)、锥形过度壳体(22)、合成气进ロ管束(23)、第二支持圈(24)、合成气缠绕管束(25)、尾气缠绕管束(26)、芯筒(27)、合成气出口管板(28)、合成气出口接管(29)、合成气出口管箱(30)、尾气出口管束(31)、变换气进ロ接管(32)组成，尾气缠绕管束(26)沿连续层数独立缠绕，合成气缠绕管束(25)沿连续层数独立缠绕，尾气缠绕管束(26)与合成气缠绕管束(25)之间不再层内及层间交叉缠绕，尾气缠绕管束(26)与合成气缠绕管束(25)两者具有不同的缠绕高度。尾气缠绕管束(26 )绕芯筒(27 )缠绕，缠绕后的螺旋盘管安装于上壳体(7 )及下壳体(13 )内；合成气缠绕管束(25 )绕尾气缠绕管束(26 )缠绕，缠绕后的螺旋盘管安装于上壳体(7)内；芯筒(27)—端安装第一支持圈(6)，中间安装第二支持圈(24)，一端安装第三支持圈(21)，第一支持圈(6)固定于上壳体(7)上部，第二支持圈(24)固定上壳体(7)下部，第三支持圈(21)固定于下壳体(13)下部，尾气缠绕管束(26)缠绕于第一支持圈(6)与第三支持圈(21)之间，合成气缠绕管束(25)缠绕于第一支持圈(6)与第二支持圈(24)之间。上壳体(7 )上部右侧安装合成气出口管板(28 )，合成气出口管板(28 )右侧联接合成气出口管箱(30)、合成气出ロ管箱(30)右侧联接合成气出ロ接管(29);上壳体(7)上部左侧安装尾气出口管板(2)，尾气出口管板(2)左侧联接尾气出口管箱(3)，尾气出口管箱(3)左侧联接尾气出ロ接管(4);上壳体(7)下部左侧安装合成气进ロ管板(11)，合成气进ロ管板(11)左侧联接合成气进ロ管箱(10)，合成气进ロ管箱(10)左侧联接合成气进ロ接管(11);上壳体(7)底部联接锥形过度壳体(22)，锥形过度壳体(22)底部联接下壳体(13);下壳体(13)下部右侧安装尾气进ロ管板(18)，尾气进ロ管板(18)右侧联接尾气进ロ管箱(19)，尾气进ロ管箱(19)右侧联接尾气进ロ接管(20);下壳体(13)下部封头(15)联接变换气出口接管(16);下壳体(13)底部联接裙座(17)。变换气冷却器用低温缠绕管式换热器应用缠绕管式换热器管程エ艺尾气逆流换热并冷却壳程变换气，再采用中段引进合成气管程中温冷源构成双股流独立管束型缠绕管式换热器，应用两股冷源管束即管程エ艺尾气独立管束及管程合成气独立管束逆流换热并预冷壳程变换气。尾气在-51. 3°C、0. 196MPa时通过尾气进ロ接管(20)进入尾气进ロ管箱(19)，再经尾气进ロ管束(14)分配于尾气缠绕管束(26)，尾气缠绕管束(26)经螺旋缠绕后在下壳体(13)内被来自上壳体(7)内的变换气加热，温度升高至-21. 24°C、压カ降低至0. 1795MPa，再进入上壳体(7)，被来自上壳体(7)的变换气加热，尾气温度升高至31. 2，4で、压カ降低至0. 163MPa，再经尾气出口管束(31)进入尾气出ロ管箱(3)，通过尾气出口接管(4)流出换热器。合成气在-21. 240C>5. 508MPa时通过合成气进ロ接管(9)进入合成气进ロ管箱(10),再经合成气进ロ管束(23)进入合成气缠绕管束(25)，合成气缠绕管束本文档来自技高网...
【技术保护点】
变换气冷却器用低温缠绕管式换热器，包括上封头（1）、尾气出口管板（2）、尾气出口管箱（3）、尾气出口接管（4）、合成气出口管束（5）、第一支持圈（6）、上壳体（7）、中间隔板（8）、合成气进口接管（9）、合成气进口管箱（10）、合成气进口管板（11）、隔板（12）、下壳体（13）、尾气进口管束（14）、下封头（15）、变换气出口接管（16）、裙座（17）、尾气进口管板（18）、尾气进口管箱（19）、尾气进口接管（20）、第三支持圈（21）、锥形过度壳体（22）、合成气进口管束（23）、第二支持圈（24）、合成气缠绕管束（25）、尾气缠绕管束（26）、芯筒（27）、合成气出口管板（28）、合成气出口接管（29）、合成气出口管箱（30）、尾气出口管束（31）、变换气进口接管（32），其特征在于：尾气缠绕管束（26）沿连续层数独立缠绕，合成气缠绕管束（25）沿连续层数独立缠绕，尾气缠绕管束（26）与合成气缠绕管束（25）之间不再层内及层间交叉缠绕，尾气缠绕管束（26）与合成气缠绕管束（25）两者具有不同的缠绕高度。
【技术特征摘要】
1.变换气冷却器用低温缠绕管式换热器，包括上封头(I)、尾气出口管板(2)、尾气出口管箱(3)、尾气出口接管(4)、合成气出口管束(5)、第一支持圈(6)、上壳体(7)、中间隔板(8)、合成气进口接管(9)、合成气进口管箱(10)、合成气进口管板(11)、隔板(12)、下壳体(13)、尾气进口管束(14)、下封头(15)、变换气出口接管(16)、裙座(17)、尾气进口管板(18)、尾气进口管箱(19)、尾气进口接管(20)、第三支持圈(21)、锥形过度壳体(22)、合成气进口管束(23)、第二支持圈(24)、合成气缠绕管束(25)、尾气缠绕管束(26)、芯筒(27)、合成气出口管板(28)、合成气出口接管(29)、合成气出口管箱(30)、尾气出口管束(31)、变换气进口接管(32)，其特征在于尾气缠绕管束(26)沿连续层数独立缠绕，合成气缠绕管束(25 )沿连续层数独立缠绕，尾气缠绕管束(26 )与合成气缠绕管束(25 )之间不再层内及层间交叉缠绕，尾气缠绕管束(26)与合成气缠绕管束(25)两者具有不同的缠绕高度。2.根据权利要求1所述变换气冷却器用低温缠绕管式换热器，其特征在于尾气缠绕管束(26)绕芯筒(27)缠绕，缠绕后的螺旋盘管安装于上壳体(7)及下壳体(13)内；合成气缠绕管束(25)绕尾气缠绕管束(26)缠绕，缠绕后的螺旋盘管安装于上壳体(7)内；芯筒(27)—端安装第一支持圈(6)，中间安装第二支持圈(24)，一端安装第三支持圈(21)，第一支持圈(6)固定于上壳体(7)上部，第二支持圈(24)固定上壳体(7)下部，第三支持圈(21)固定于下壳体(13)下部，尾气缠绕管束(26)缠绕于第一支持圈(6)与第三支持圈(21)之间，合成气缠绕管束(25)缠绕于第一支持圈(6)与第二支持圈(24)之间。3.根据权利要求1所述变换气冷却器用低温缠绕管式换热器，其特征在于上壳体(7)上部右侧安装合成气出口管板(28 )，合成气出口管板(28 )右侧联接合成气出口管箱(30 )、合成气出口管箱(30)右侧联接合成气出口接管(29);上壳体(7)上部左侧安装尾气出口管板(2)，尾气出口管板(2)左侧联接尾气出口管箱(3)，尾气出口管箱(3)左侧联接尾气出口接管(4);上壳体(7)下部左侧安装合成气进口管板(11)，合成气进口管板(11)左侧联接合成气进口管箱(10 )，合成气进口管箱(10 )左侧联接合成气进口接管(11);上壳体(7 )底部联接锥形过度壳体(22)，锥形过度壳体(22)底部联...
【专利技术属性】
技术研发人员：张周卫，汪雅红，张小卫，吴金群，
申请(专利权)人：张周卫，
类型：发明
国别省市：
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