原料气冷却器用三股流低温缠绕管式换热器制造技术

原料气冷却器用三股流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，是一种三股流管束按先后次序经层层缠绕后形成的独立管束型三股流螺旋缠绕管式热交换设备，利用管程尾气、管程CO2及管程合成气三股冷源管束预冷壳程原料气，采用中段依次打入中温冷源，三股流、双股流及单股流换热区域重合设置，整体换热器为塔式结构的三股流螺旋缠绕管式换热器，以满足原料气冷却器利用三股系统工艺余冷对原料气进行预冷的工艺要求。该换热器具有结构紧凑，单位体积换热面积大，可实现多股流换热，传热管热膨胀可自行补偿，容易实现大型化，可减少工艺换热设备数量等特点，以替代传统的单股流原料气冷却器用换热器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及原料气冷却器用三股流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低温甲醇エ艺等气体低温浄化、低温液化分离
根据不同进出口介质及參数，也可应用于天然气液化、空气液化分离、低温液氮洗及其它多股流换热等领域。
技术介绍
原料气冷却器用三股流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三股流螺旋盘管型热交换设备，主要应用三股冷源管束即管程一 51.3°Cエ艺尾气、管程一 37°Cニ氧化碳、管程-21. 24°C合成气冷却壳程40°C原料气，使之温度降至_17°C。原料气(粗合成气)主要成份为 H2 (46. 02%)、CO2 (32. 1%)、CO (19. 02%)、H2S (0. 23%)、N2(0. 94%), H2O (1. 44%)、COS (0. 01%), H3N (0. 01%)等；合成气主要成份为 H2、CO 等；エ艺尾气主要成份为CO、H2, CH 4, CH3OH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、5. OMPa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，传统的原料气采用三台独立的单股流列管式换热器进行预冷换热，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，由于原料气冷却器换热温区中三股冷源的温度分别为-51. 30C >-370C及-21. 24°C，在冷却40°C原料的过程中，由于三股冷流之间存在较大温差，如果应用传统的三股流换热器，管程进ロ处-21. 24°C合成气冷源、_37°Cニ氧化碳将吸收-51. 3°C尾气冷源的冷量，温度降低后，再共同冷却壳程40°C原料气至-17°C，即-21.24°C合成气、_37°Cニ氧化碳、-51. 3°C尾气将彼此换热，-21. 24°C合成气、_37°Cニ氧化碳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，由于目前现有的多股流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，给原料气冷却器用三股流低温缠绕管式换热器设计开发带来了障碍。最后，由于原料气冷却器用三股流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，给原料气冷却器用三股流低温缠绕管式换热器的科学计算及标准化带来了障碍。为了提高原料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，减少换热设备数量，推进原料气冷却器用低温缠绕管式换热器标准化过程，本专利技术将三股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，对原料气冷却器用三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两股中温冷源，形成总体三股流换热、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，给出原料气冷却器用三股流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三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
原料气冷却器用三股流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 原料气冷却器用三股流低温缠绕管式换热器由上封头(I)、尾气出口管板(2)、尾气出ロ接管(3)、尾气出口管箱(4)、第一支持圈(5)、CO2出口管板(6)、CO2出口接管(7)、CO2出ロ管箱(8)、合成气出口管板(9)、合成气出ロ接管(10)、合成气出口管箱(11)、第三支持圈(12)、第二隔板(13)、壳体(14)、CO2缠绕管束(15)、第四支持圈(16)、合成气进ロ管板(17)、合成气进ロ接管(18)、合成气进ロ管箱(19)、CO2进ロ管板(20)、CO2进ロ接管(21)、CO2进ロ管箱(22)、第四支持圈支架(23)、第六支持圈(24)、尾气进ロ接管(25)、尾气进ロ管箱(26)、尾气进ロ管板(27)、原料气出口接管(28)、人孔(29)、下封头(30)、第二尾气进ロ管板(31)、第二尾气进ロ管箱(32)、第二尾气进ロ接管(33)、第五支持圈支架(34)、第ニ CO2进ロ管箱(35)、第二 CO2进ロ接管(36)、第二 CO2进ロ管板(37)、第五支持圈(38)、第二合成气进ロ管箱(39)、第二合成气进ロ接管(40)、第二合成气进ロ管板(41)、尾气缠绕管束(42)、合成气缠绕管束(43)、第一隔板(44)、芯筒(45)、第二合成气出口管箱(46)、第二合成气出ロ接管(47)、第二合成气出ロ管板(48)、第二支持圈(49)、第二 CO2出ロ管箱(50)、第二 CO2出口接管(51)、第二 CO2出口管板(52)、第二尾气出口管箱(53)、第二尾气出ロ接管(54)、第二尾气出ロ管板(55)、原料气进ロ接管(56)组成。尾气缠绕管束(42)沿连续层数独立缠绕，CO2缠绕管束(15)沿连续层数独立缠绕，合成气缠绕管束(43)沿连续层数独立缠绕，尾气缠绕管束(42)、CO2缠绕管束(15)与合成气缠绕管束(43)之间不再层内及层间交叉缠绕，尾气缠绕管束(42)、CO2缠绕管束(15)与合成气缠绕管束(43)三者之间具有不同的缠绕高度。 尾气缠绕管束(42)绕芯筒(45)缠绕；C02缠绕管束(15)绕尾气缠绕管束(42)缠绕；合成气缠绕管束(43)绕CO2缠绕管束(15)缠绕，缠绕后的螺旋盘管安装于壳体(14)内；芯筒(45) —端安装第一支持圈(5), —端安装第六支持圈(24),第六支持圈(24)固定于壳体(14)下部；尾气缠绕管束(42)外层安装第一隔板(44);第一隔板(44)外层上部安装第二支持圈(49)，下部安装第五支持圈(38);第五支持圈(38)下部安装第五支持圈支架(34)，第五支持圈支架(34)下部联接第六支持圈(24);C02缠绕管束(15)外层安装第二隔板(13);第二隔板(13)外层上部安装第三支持圈(12)，下部安装第四支持圈(16);第四支持圈(16)下部安装第四支持圈支架(23)，第四支持圈支架(23)下部联接第六支持圈支架(24);第三支持圈(12)安装于筒体(14)上部，第四支持圈(16)安装于筒体(14)下部；尾气缠绕管束(42)缠绕于第一支持圈(5)与第六支持圈(24)之间；C02缠绕管束(15)缠绕于第二支持圈(49)与第五支持圈(38)之间；合成气缠绕管束(43)缠绕于第三支持圈(12)与第四支持圈(16)之间。壳体(14)上部左侧上边安装尾气出口管板(2)，尾气出口管板(2)左侧联接尾气出口管箱(4 )，尾气出口管箱(4 )左侧联接尾气出口接管(3 );壳体(14 )上部左侧中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
原料气冷却器用三股流低温缠绕管式换热器，其特征在于：该换热器由上封头（1）、尾气出口管板（2）、尾气出口接管（3）、尾气出口管箱（4）、第一支持圈（5）、CO2出口管板（6）、CO2出口接管（7）、CO2出口管箱（8）、合成气出口管板（9）、合成气出口接管（10）、合成气出口管箱（11）、第三支持圈（12）、第二隔板（13）、壳体（14）、CO2缠绕管束（15）、第四支持圈（16）、合成气进口管板（17）、合成气进口接管（18）、合成气进口管箱（19）、CO2进口管板（20）、CO2进口接管（21）、CO2进口管箱（22）、第四支持圈支架（23）、第六支持圈（24）、尾气进口接管（25）、尾气进口管箱（26）、尾气进口管板（27）、原料气出口接管（28）、人孔（29）、下封头（30）、第二尾气进口管板（31）、第二尾气进口管箱（32）、第二尾气进口接管（33）、第五支持圈支架（34）、第二CO2进口管箱（35）、第二CO2进口接管（36）、第二CO2进口管板（37）、第五支持圈（38）、第二合成气进口管箱（39）、第二合成气进口接管（40）、第二合成气进口管板（41）、尾气缠绕管束（42）、合成气缠绕管束（43）、第一隔板（44）、芯筒（45）、第二合成气出口管箱（46）、第二合成气出口接管（47）、第二合成气出口管板（48）、第二支持圈（49）、第二CO2出口管箱（50）、第二CO2出口接管（51）、第二CO2出口管板（52）、第二尾气出口管箱（53）、第二尾气出口接管（54）、第二尾气出口管板（55）、原料气进口接管（56）组成。...

【技术特征摘要】
1.原料气冷却器用三股流低温缠绕管式换热器，其特征在于该换热器由上封头(I)、尾气出口管板(2)、尾气出ロ接管(3)、尾气出ロ管箱(4)、第一支持圈(5)、CO2出口管板(6)、CO2出口接管(7)、CO2出口管箱(8)、合成气出口管板(9)、合成气出口接管(10)、合成气出口管箱(11)、第三支持圈(12)、第二隔板(13)、壳体(14)、C02缠绕管束(15)、第四支持圈(16)、合成气进ロ管板(17)、合成气进ロ接管(18)、合成气进ロ管箱(19)、CO2进ロ管板(20)、CO2进ロ接管(21)、CO2进ロ管箱(22)、第四支持圈支架(23)、第六支持圈(24)、尾气进ロ接管(25)、尾气进ロ管箱(26)、尾气进ロ管板(27)、原料气出口接管(28)、人孔(29)、下封头(30)、第二尾气进ロ管板(31)、第二尾气进ロ管箱(32)、第二尾气进ロ接管(33)、第五支持圈支架(34)、第二 CO2进ロ管箱(35)、第二 CO2进ロ接管(36)、第二 CO2进ロ管板(37)、第五支持圈(38)、第二合成气进ロ管箱(39)、第二合成气进ロ接管(40)、第二合成气进ロ管板(41)、尾气缠绕管束(42)、合成气缠绕管束(43)、第一隔板(44)、芯筒(45)、第二合成气出口管箱(46)、第二合成气出口接管(47)、第二合成气出口管板(48)、第二支持圈(49)、第二 CO2出口管箱(50)、第二 CO2出口接管(51)、第二 CO2出口管板(52)、第二尾气出ロ管箱(53)、第二尾气出口接管(54)、第二尾气出口管板(55)、原料气进ロ接管(56)组成。2.根据权利要求1所述原料气冷却器用三股流低温缠绕管式换热器，其特征在于尾气缠绕管束(42)绕芯筒(45)缠绕；C02缠绕管束(15)绕尾气缠绕管束(42)缠绕；合成气缠绕管束(43 )绕CO2缠绕管束(15 )缠绕，缠绕后的螺旋盘管安装于壳体(14 )内；芯筒(45 )一端安装第一支持圈(5), —端安装第六支持圈(24),第六支持圈(24)固定于壳体(14)下部；尾气缠绕管束(42)外层安装第一隔板(44);第ー隔板(44)外层上部安装第二支持圈(49)，下部安装第五支持圈(38);第五支持圈(38)下部安装第五支持圈支架(34)，第五支持圈支架(34)下部联接第六支持圈(24) ;C02缠绕管束(15)外层安装第二隔板(13);第二隔板(13)外层上部安装第三支持圈(12)，下部安装第四支持圈(16);第四支持圈(16)下部安装第四支持圈支架(23)，第四支持圈支架(23)下部联接第六支持圈支架(24);第三支持圈(12)安装于筒体(14)上部，第四支持圈(16)安装于筒体(14)下部；尾气缠绕管束(42)缠绕于第一支持圈(5)与第六支持圈(24)之间；C02缠绕管束(15)缠绕于第二支持圈(49)与第五支持圈(38)之间；合成气缠绕管束(43)缠绕于第三支持圈(12)与第四支持圈(16)之间。3.根据权利要求1所述原料气冷却器用三股流低温缠绕管式换热器，其特征在于壳体(14)上部左侧上边安装尾气出口管板(2)，尾气出口管板(2)左侧联接尾气出口管箱(4)，尾气出口管箱(4)左侧联接尾气出ロ接管(3);壳体(14)上部左侧中间安装CO2出ロ管板(6)，CO2出口管板(6)左侧联接CO2出口管箱(8)，CO2出口管箱(8)左侧联接CO2出口接管(7 );壳体(14 )上部左侧下面安装合成气出口管板(9 )，合成气出ロ管板(9 )左侧联接合成气出ロ管箱(11)、合成气出ロ管箱(11)左侧联接合成气出ロ接管(10);壳体(14)上部右侧上边安装第二尾气出ロ管板(55)，第二尾气出口管板(55)右侧联接第二尾气出口管箱(53)，第二尾气出口管箱(53)右侧联接第二尾气出口接管(54);壳体(14)上部右侧中间安装第二 CO2出口管板(52)，第二 CO2出口管板(52)右侧联接第二 CO2出口管箱(50)，第二CO2出口管箱(50)右侧联接第二 CO2出ロ接管(51);壳体(14)上部右侧下面安装第二合成气出ロ管板(48)，第二合成气出口管板(48)右侧联接第二合成气出ロ管箱(46)、第二合成气出口管箱(46 )右侧联接第ニ合成气出口接管(47 );壳体(14 )下部左侧下边安装尾气进ロ管板(27 )，尾气进ロ管板(27 )左侧联接尾气进ロ管箱(26 )，尾气进ロ管箱(26 )左侧联接尾气进ロ接管(25);壳体(14)下部左侧中间安装CO2进ロ管板(20)，CO2进ロ管板(20)左侧联接CO2进ロ管箱(22)，CO2进ロ管箱(22)左侧联接CO2进ロ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张周卫，汪雅红，张小卫，
申请(专利权)人：张周卫，
类型：发明
国别省市：