低温液氮用二级回热多股流缠绕管式换热装备

摘要

本发明主要应用于合成氨及低温液氮技术领域，涉及低温液氮用二级回热多股流缠绕管式换热装备技术，应用低温液氮工艺中三级制冷装置出口的－130.2℃、1.78MPa H₂、－130.2℃、5.14MPa N₂—H₂合成气及－130.2℃、0.15MPa N₂—A_r—CO—CH₄污氮冷却－38℃、5.8MPa N₂至－127.2℃、5.7MPa及冷却来自低温甲醇工艺的－63.3℃、5.26MPa H₂—N₂—CO—A_r—CH₄净化气至－127.2℃、5.24MPa，即应用三级制冷装置出口的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，给三级制冷装置提供温度条件；其结构紧凑，换热效率高，可用于解决－38℃～－127.2℃低温氮气二级六股流四管束缠绕管式换热技术难题，提高低温液氮工艺系统的低温换热效率。

主权项

低温液氮用二级回热多股流缠绕管式换热装备，包括二级高压N₂进口接管(1)、二级上封头多层真空绝热层(2)、二级内压上封头(3)、二级污氮出口管板(4)、二级污氮出口接管(5)、二级污氮出口法兰(6)、二级污氮出口管箱(7)、二级外压上筒体(8)、二级隔板(9)、二级上筒体多层真空绝热层(10)、二级内压上筒体(11)、二级珠光砂(12)、二级中外压封头(13)、二级中外压封头多层真空绝热层(14)、二级中内压封头(15)、二级外压下筒体(16)、二级中支撑圈(17)、二级下筒体多层真空绝热层(18)、二级内压下筒体(19)、二级净化气出口管板(20)、二级净化气出口管箱(21)、二级净化气出口接管(22)、二级净化气出口法兰(23)、二级污氮进口管箱(24)、二级污氮进口法兰(25)、二级污氮进口接管(26)、二级污氮进口管板(27)、二级污氮缠绕管束(28)、二级N₂—H₂合成气缠绕管束(29)、二级精配高压氮气出口法兰(30)、二级精配高压氮气出口接管(31)、二级外压下封头(32)、二级高压N₂出口接管(33)、二级高压N₂出口法兰(34)、二级下封头多层真空绝热层(35)、二级内压下封头(36)、二级N₂—H₂合成气进口法兰(37)、二级N₂—H₂合成气进口接管(38)、二级N₂—H₂合成气进口管箱(39)、二级N₂—H₂合成气进口管板(40)、二级H₂进口管箱(41)、二级H₂进口法兰(42)、二级H₂进口接管(43)、二级H₂进口管板(44)、二级H₂缠绕管束(45)、二级净化气缠绕管束(46)、二级下支撑圈(47)、二级管束分隔板(48)、螺旋外盘管(49)、二级净化气进口管板(50)、二级净化气进口管箱(51)、二级净化气进口接管(52)、二级净化气进口法兰(53)、螺旋内盘管(54)、二级中心筒(55)、二级上支撑圈(56)、二级H₂出口管板(57)、二级H₂出口管箱(58)、二级H₂出口接管(59)、二级H₂出口法兰(60)、二级N₂—H₂合成气出口法兰(61)、二级N₂—H₂合成气出口接管(62)、二级N₂—H₂合成气出口管箱(63)、二级N₂—H₂合成气出口管板(64)、二级外压上封头(65)、二级高压N₂进口法兰(66)，其特征在于：二级污氮缠绕管束(28)、二级N₂—H₂合成气缠绕管束(29)、二级H₂缠绕管束(45)、绕二级中心筒(55)缠绕，缠绕后形成螺旋内盘管(54)；二级净化气缠绕管束(46)绕螺旋内盘管(54)缠绕，缠绕后形成螺旋外盘管(49)，螺旋外盘管(49)低于螺旋内盘管(54)，由换热器中段抽出；缠绕后的螺旋内盘管(54)位于二级内压上筒体(11)与二级内压下筒体(19)内，螺旋外盘管(49)位于二级内压下筒体(19)内；二级中心筒(55)一端安装二级上支撑圈(56)，一端安装二级下支撑圈(47)，二级上支撑圈(56)固定于二级内压上筒体(11)上部，二级下支撑圈(47)固定于二级内压下筒体(19)下部；二级中支撑圈(17)安装于螺旋内盘管(54)与二级内压下筒体(19)之间，且位于二级内压下筒体(19)上部；二级污氮缠绕管束(28)、二级N₂—H₂合成气缠绕管束(29)、二级H₂缠绕管束(45)缠绕于二级上支撑圈(56)与二级下支撑圈(47)之间；二级净化气缠绕管束(46)缠绕于二级中支撑圈(17)与二级下支撑圈(47)之间；二级内压上筒体(11)上部与二级内压上封头(3)连接，二级内压上封头(3)顶部安装二级高压N₂进口接管(1)及二级高压N₂进口法兰(66)；二级内压上筒体(11)下部与二级内压中封头(15)顶部连接，二级内压中封头(15)底部连接二级内压下筒体(19)，二级内压下筒体(19)下部与二级内压下封头(36)连接，二级内压下封头(36)顶部安装二级高压N₂出口接管(33)及二级高压N₂出口法兰(34)；二级内压上筒体(11)上部左侧安装二级污氮出口管板(4)，二级污氮出口管板(4)左侧连接二级污氮出口管箱(7)，二级污氮出口管箱(7)顶部连接二级污氮出口接管(5)及二级污氮出口法兰(6)；二级内压上筒体(11)上部中间安装二级N₂—H₂合成气出口管板(64)，二级N₂—H₂合成气出口管板(64)前面连接二级N₂—H₂合成气出口管箱(63)，二级N₂—H₂合成气出口管箱(63)顶部连接二级N₂—H₂合成气出口接管(62)及二级N₂—H₂合成气出口法兰(61)；二级内压上筒体(11)上部右侧安装二级H₂出口管板(57)，二级H₂出口管板(57)右侧连接二级H₂出口管箱(58)，二级H₂出口管箱(58)顶部连接二级H₂出口接管(59)及二级H₂出口法兰(60)；二级内压下筒体(19)上部右侧安装二级净化气进口管板(50)，二级净化气进口管板(50)左侧连接二级净化气进口管箱(51)，二级净化气进口管箱(51)顶部连接二级净化气进口接管(52)及二级净化气进口法兰(53)；二级内压下筒体(19)下部左侧安装二级净化气出口管板(20)，二级净化气出口管板(20)左侧连接二级净化气出口管箱(21)，二级净化气出口管箱(21)顶部连接二级净化气出口接管(22)及二级净化气进口法兰(23)；二级内压下筒体(19)下部中间安装二级N₂—H₂合成气进口管板(40)，二级N₂—H₂合成气进口管板(40)前面连接二级N₂—H₂合成气进口管箱(39)，二级N₂—H₂合成气进口管箱(39)顶部连接二级N₂—H₂合成气进口接管(38)及二级N₂—H₂合成气进口法兰(37)；二级内压下筒体(19)下部左侧安装二级污氮进口管板(27)，二级污氮进口管板(27)左侧连接二级污氮进口管箱(24)，二级污氮进口管箱(24)顶部连接二级污氮进口接管(26)及二级污氮进口法兰(25)；二级内压下筒体(19)下部右侧安装二级H₂进口管板(44)，二级H₂进口管板(44)右侧连接二级H₂进口管箱(41)，二级H₂进口管箱(41)顶部连接二级H₂进口接管(43)及二级H₂进口法兰(42)；二级内压下筒体(19)下部中间安装二级精配高压氮气出口接管(31)、二级精配高压氮气出口法兰(30)；二级内压上封头(3)、二级内压上筒体(11)、二级内压中封头(15)、二级内压下筒体(19)、二级内压下封头(36)外表面分别交替包裹由多层绝热纸及多层铝箔构成的二级上封头多层真空绝热层(2)、二级上筒体多层真空绝热层(10)、二级中外压封头多层真空绝热层(14)、二级下筒体多层真空绝热层(18)、二级下封头多层真空绝热层(35)；二级上封头多层真空绝热层(2)、二级上筒体多层真空绝热层(10)、二级中外压封头多层真空绝热层(14)、二级下筒体多层真空绝热层(18)、二级下封头多层真空绝热层(35)外分别为二级外压上封头(65)、二级外压上筒体(8)、二级中外压封头(13)、二级外压下筒体(16)、二级外压下封头(32)；真空绝热层内填充二级珠光砂(12)；二级外压上筒体(8)上部穿透安装二级污氮出口接管(5)、二级N₂—H₂合成气出口接管(62)、二级H₂出口接管(59)；二级外压下筒体(16)上部穿透安装二级净化气进口接管(52)，下部穿透安装二级净化气出口接管(22)、二级污氮进口接管(26)、二级H₂进口接管(43)、二级N₂—H₂合成气进口接管(38)、二级精配高压氮气出口接管(31)；二级外压上封头(65)中部穿透安装二级高压N₂进口接管(1)；二级外压下封头(32)中部穿透安装二级高压N₂出口接管(33)。