專利名稱：低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，主要應(yīng)用于煤制氣、煤制甲醇等煤化工領(lǐng)域，包括-70°C低溫甲醇洗工藝等氣體低溫凈化、低溫液化分離技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器是一種換熱管道經(jīng)層層纏繞后形成的一種雙管束螺旋盤管型熱交換設(shè)備，主要應(yīng)用殼程-43. 29°C甲醇冷卻管程-25°C及管程-17. 430C甲醇兩股管束，使之溫度分別降至-36. 24°C及-36. 21°C，殼程甲醇溫度升高至-35. 87°C的換熱過程。殼程設(shè)計(jì)壓力小于I. OMPa，溫度介于+60 _60°C，管程設(shè)計(jì)壓力小于lOMPa，溫度介于+60 -60°C，換熱器實(shí)際進(jìn)出口參數(shù)可根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后可重新計(jì)算換熱工藝流程。低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器主要由第一甲醇進(jìn)口接管(I)、第二甲醇進(jìn)口接管(2)、纏繞管束(3)、纏繞管束(4)、殼體(5)、殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6)、第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)、第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)、排污管(9)、裙座(10)、第一甲醇出口接管(11)、第二甲醇出口接管(12)、下支撐圈(13)、芯筒(14)、上支撐圈(15)、殼程冷甲醇出口接管(16)、第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)、.第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)組成，主要用于存在較大溫差的雙股流低溫循環(huán)甲醇換熱過程。首先，傳統(tǒng)的低溫循環(huán)甲醇冷卻器采用兩臺(tái)獨(dú)立的單股流列管式換熱器進(jìn)行換熱，換熱器體積較大，單位體積換熱面積較小，換熱效率較低，而本發(fā)明采用雙股流纏繞管式循環(huán)甲醇冷卻器替代傳統(tǒng)的單股流列管式換熱器，其具有結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積換熱面積大，可實(shí)現(xiàn)雙股流換熱，傳熱管熱膨脹可自行補(bǔ)償，容易實(shí)現(xiàn)大型化，可減少低溫甲醇低溫凈化工藝中的換熱設(shè)備數(shù)量等特點(diǎn)，以替代傳統(tǒng)的單股流循環(huán)甲醇冷卻器用換熱器。另外，傳統(tǒng)的纏繞管式換熱器一般采用上下兩塊整體大管板與殼體(5)兩端直接焊接的方法固定管板及纏繞管束、纏繞管束(4)，或采用管板與封頭形成管箱的模式，一旦換熱器管束出現(xiàn)破裂等時(shí)，由于纏繞管束(3)、纏繞管束(4)、管板及殼體(5)焊接為一體，往往需要破壞整體管板及管板與殼體(5)的焊接部分進(jìn)入殼體(5)內(nèi)部檢修，導(dǎo)致?lián)Q熱器纏繞管束(3)、纏繞管束(4)易受損，更換纏繞管束(3)、纏繞管束(4)難道增大，但這種辦法容易損壞管板，管板損壞后需要重新更換管板并固定纏繞管束(3)、纏繞管束(4)，且甲醇本身為易燃易爆的化學(xué)物品，大面積檢修容易導(dǎo)致安全隱患，檢修過程復(fù)雜，甚至因往往不能檢修而報(bào)廢。此外，整體管板與殼體(5)直接焊接的形式增加了加工制造及組裝的難度，內(nèi)部焊縫焊接要求很高，容易導(dǎo)致焊縫泄漏。其次，由于纏繞管式換熱器應(yīng)用于低溫環(huán)境，內(nèi)部管道纏繞過程復(fù)雜，沒有通用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，也沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，隨著工藝流程或物性參數(shù)特點(diǎn)不同而存在較大差別，因此，給低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器尚未標(biāo)準(zhǔn)化。再者，由于大多數(shù)換熱器管箱不能參與整個(gè)換熱過程，換熱過程只能依賴管程與殼程進(jìn)行換熱，換熱器兩端管箱只做為輔助部分，不參與整個(gè)換熱過程，換熱器有效換熱高度受到一定影響。最后，由于低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器中的雙股流換熱纏繞管束(3)、纏繞管束(4)相互纏繞的方法很多，沒有統(tǒng)一的管道纏繞模式及理論設(shè)計(jì)計(jì)算方法用于計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算過程，給低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器的科學(xué)計(jì)算過程帶來了障礙。為了提高循環(huán)甲醇冷卻器的換熱效率，單位體積換熱面積，便于換熱器的維修，提高換熱器的有效換熱高度，推進(jìn)低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器標(biāo)準(zhǔn)化過程，本發(fā)明對(duì)低溫循環(huán)甲醇冷卻器用雙股流纏繞管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)及換熱工藝計(jì)算方法進(jìn)行了系統(tǒng)的理論及實(shí)驗(yàn)研究，采用改進(jìn)了進(jìn)出器管板形式的雙股流纏繞管式換熱器做為低溫循環(huán)甲醇冷卻器，并給出了基本結(jié)構(gòu)及雙股流低溫甲醇換熱工藝流程，以利于低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器的標(biāo)準(zhǔn)化。

發(fā)明內(nèi)容
低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器發(fā)明主要包括技術(shù)解決方案、基本原理、技術(shù)特點(diǎn)等內(nèi)容，主要涉及換熱器基本結(jié)構(gòu)、主要部件位置關(guān)系、連接關(guān)系、換熱工藝技術(shù)等方面。本發(fā)明的技術(shù)解決方案
低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器由第一甲醇進(jìn)口接管(I)、第二甲醇進(jìn)口接管
(2)、纏繞管束(3)、纏繞管束(4)、殼體(5)、殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6)、第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)、.第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)、排污管(9)、裙座(10)、第一甲醇出口接管
(11)、第二甲醇出口接管(12)、下支撐圈(13)、芯筒(14)、上支撐圈(15)、殼程冷甲醇出口接管(16)、第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)、.第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)構(gòu)成，主要用于雙股流管程循環(huán)甲醇與殼程冷甲醇進(jìn)行換熱。第一甲醇進(jìn)口接管(I)穿越殼體(5)與第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)側(cè)面聯(lián)接，環(huán)形中空管箱(18)底部聯(lián)接纏繞管束(3)進(jìn)口，纏繞管束(3)穿過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)中間并經(jīng)纏繞后再穿過第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)中間后聯(lián)接第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)側(cè)面連接第一甲醇出口接管(11)，第一甲醇出口接管(11)穿透殼體(5);第二甲醇進(jìn)口接管(2)穿越殼體(5)與第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)側(cè)面聯(lián)接，環(huán)形中空管箱(17)底部聯(lián)接纏繞管束(4)進(jìn)口，纏繞管束
(4)經(jīng)纏繞后聯(lián)接第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)側(cè)面連接第二甲醇出口接管(12)，第二甲醇出口接管(12)穿透殼體(5)。低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器采用第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)、第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)兩個(gè)內(nèi)置于殼體(5)內(nèi)的厚壁圓管彎曲形成的圓環(huán)形獨(dú)立管箱，并分別聯(lián)接纏繞管束(3)進(jìn)出口 ；纏繞管束(3)穿過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)、第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)。低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器采用第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)、第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)兩個(gè)內(nèi)置于殼體(5)內(nèi)的厚壁圓管彎曲形成的圓環(huán)形獨(dú)立管箱，并分別聯(lián)接纏繞管束(4)進(jìn)出口。第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)與第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)水平上下設(shè)置，第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)小于第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)，第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18 )下部連接的纏繞管束(3 )可通過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17 )中間區(qū)域；第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)與第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)水平上下設(shè)置，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)小于第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8 )上部連接的纏繞管束(3 )可通過第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(17 )中間區(qū)域。5. 876MPa、-17. 43°C第一甲醇經(jīng)第一甲醇進(jìn)口接管(I)進(jìn)入第一甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18)，再經(jīng)第一甲醇經(jīng)環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18)下部聯(lián)接的纏繞管束(3)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(3)，經(jīng)纏繞管束(3)繞芯筒(14)螺旋下降，并與來自殼程(5)的冷甲醇進(jìn)行換熱，溫度降至-36. 21°C時(shí)，經(jīng)纏繞管束(3)進(jìn)入第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)，再經(jīng)第一甲醇出口接管(11)流出。5. 984MPa、-25°C第二甲醇經(jīng)第二甲醇進(jìn)口接管(2)進(jìn)入第二甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17)，再經(jīng)第二甲醇經(jīng)環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17)下部聯(lián)接的纏繞管束(4)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(4)，經(jīng)纏繞管束(4)繞芯筒(14)螺旋下降，并與來自殼程(5)的冷甲醇進(jìn)行換熱，溫度降至-36. 24°C時(shí)，經(jīng)纏繞管束(4)進(jìn)入第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，再經(jīng)第二甲醇出口接管(12)流出。-43. 29 V冷甲醇經(jīng)殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6 )進(jìn)入殼體(5 )并逆流向上與來自纏繞管束(3)及纏繞管束(4)內(nèi)甲醇進(jìn)行換熱，換熱后溫度升至-35. 87°C時(shí)，再經(jīng)殼程冷甲醇出口接管(16)流出殼體(5)。方案所涉及的原理問題
低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器主要應(yīng)用于煤化工領(lǐng)域或低溫甲醇洗工藝技術(shù)包，為逆流型雙股流纏繞管式低溫?fù)Q熱器。傳統(tǒng)的纏繞管式換熱器一般采用上下兩塊整體大管板與殼體(5)兩端直接焊接的方法固定管板及纏繞管束(3)、纏繞管束(4)，或采用管板與封頭形成管箱，一旦換熱器管束出現(xiàn)破裂等時(shí)，由于纏繞管束(3)、纏繞管束(4)、管板及殼體(5)焊接為一體，往往需要破壞整體管板及管板與殼體(5)的焊接部分進(jìn)入殼體內(nèi)部檢修，導(dǎo)致?lián)Q熱器纏繞管束(3 )、纏繞管束(4)易受損，更換纏繞管束(3 )、纏繞管束
(4)難道增大，同時(shí)這種辦法容易損壞管板，管板損壞后需要重新更換管板并固定纏繞管束
(3)、纏繞管束(4)，不易檢修。此外，整體管板與殼體(5)直接焊接的形式增加了加工制造及組裝的難度，內(nèi)部焊縫焊接要求很高，容易導(dǎo)致焊縫泄漏。大多數(shù)換熱器管箱不能參與整個(gè)換熱過程，換熱過程只能依賴管程與殼程進(jìn)行換熱，換熱器兩端管箱只做為輔助部分，不參與整個(gè)換熱過程，換熱器有效換熱高度受到一定影響，本發(fā)明采用四個(gè)獨(dú)立的圓環(huán)形管狀管箱內(nèi)置于殼體內(nèi)，可做為換熱器有效管程與殼程之間進(jìn)行換熱，使換熱器有效高度延長至換熱器兩端，提高換熱器有效高度，增大換熱面積。本發(fā)明采用四個(gè)內(nèi)置于殼體(5)內(nèi)的厚壁圓管彎曲形成的圓環(huán)形獨(dú)立管箱，具有獨(dú)立的內(nèi)置于殼體(5)內(nèi)的第一甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18)、第一甲醇環(huán)形出口中空管箱(8)、第二甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17)、第二甲醇環(huán)形出口中空管箱(7);第一甲醇經(jīng)環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18)側(cè)面聯(lián)接第一甲醇進(jìn)口接管(I)進(jìn)入中空管箱(18)，再經(jīng)中空管箱(18)下部聯(lián)接的纏繞管束(3)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(3)，管箱內(nèi)不再設(shè)置管板，使纏繞管束(3)直接與環(huán)形厚壁圓管管箱連為整體，便于加工制造及安裝維修；第二甲醇經(jīng)環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17)側(cè)面聯(lián)接第二甲醇進(jìn)口接管(2)進(jìn)入中空管箱(17)，再經(jīng)中空管箱(17)下部聯(lián)接的纏繞管束(4)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(4)，管箱內(nèi)不再設(shè)置管板，使纏繞管束(4)直接與環(huán)形厚壁圓管管箱連為整體，便于加工制造及安裝維修；第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)與第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)水平上下設(shè)置，第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)小于第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)，第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)下部連接的纏繞管束(3)可通過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)中間區(qū)域，便于管箱的設(shè)置及管束的纏繞；第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)與第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)水平上下設(shè)置，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)小于第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7 )，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8 )上部連接的纏繞管束(3 )可通過第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(17)中間區(qū)域，便于管箱的設(shè)置及管束的纏繞；纏繞管束(3)穿過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)中間并經(jīng)纏繞后再穿過第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)中間后聯(lián)接第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)側(cè)面連接第一甲醇出口接管(11)，第一甲醇出口接管(11)穿透殼體(5)，便于管程流體通過第一甲醇出口接管
(11)流出換熱器；第二甲醇進(jìn)口接管(2)穿越殼體(5)與第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)側(cè)面聯(lián)接，環(huán)形中空管箱(17)底部聯(lián)接纏繞管束(4)進(jìn)口，纏繞管束(4)經(jīng)纏繞后聯(lián)接第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)側(cè)面連接第二甲醇出口接管(12)，第二甲醇出口接管(12)穿透殼體(5)，便于管程流體通過第一甲醇出口接管(12)流出換熱器。傳統(tǒng)的低溫甲醇循環(huán)冷卻器為兩臺(tái)獨(dú)立的單股流列管式換熱器，管道水平設(shè)置，換熱器體積較大，單位體積換熱面積較小，本發(fā)明采用雙股低溫甲醇循環(huán)冷卻器用纏繞管式換熱器，換熱效率更高，單位體積換熱面積更大，換熱中采用殼程冷甲醇同時(shí)冷卻兩股纏繞管束，達(dá)到同時(shí)冷卻兩股流甲醇的目的。根據(jù)傳熱學(xué)及流體力學(xué)原理，需要冷卻的兩股管束甲醇溫度與管程冷甲醇溫度的對(duì)數(shù)平均溫差較小，換熱過程可設(shè)置為整體逆流過程，纏繞管束(3 )及纏繞管束(4 )之間為并流過程，纏繞管束(3 )及纏繞管束(4 )內(nèi)甲醇自上而下與自下而上的殼程低溫甲醇進(jìn)行換熱，整體換熱過程近似交叉錯(cuò)流換熱過程，以提高換熱效率，降低換熱過程能量損失。首先，設(shè)置高壓甲醇為管程流體，5. 876MPa、-17. 43°C第一甲醇經(jīng)環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18 )側(cè)面聯(lián)接第一甲醇進(jìn)口接管(I)進(jìn)入中空管箱(18 )，再經(jīng)中空管箱(18)下部聯(lián)接纏繞管束(3)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(3)，經(jīng)纏繞管束(3)繞芯筒(14)螺旋下降，并與來自殼程(5)的冷甲醇進(jìn)行換熱，溫度降至-36. 21°C時(shí)，經(jīng)纏繞管束(3)進(jìn)入第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)，再經(jīng)第一甲醇出口接管(11)流出，溫度降低18. 780C ；5. 984MPa、_25°C第二甲醇經(jīng)環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17)側(cè)面聯(lián)接第二甲醇進(jìn)口接管(2)進(jìn)入中空管箱(17)，再經(jīng)中空管箱(17)下部聯(lián)接的纏繞管束(4)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(4)，經(jīng)纏繞管束(4)繞芯筒(14)螺旋下降，并與來自殼程(5)的冷甲醇進(jìn)行換熱，溫度降至-36. 240C時(shí)，經(jīng)纏繞管束(4)進(jìn)入第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)后，再經(jīng)第二甲醇出口接管(12)流出，溫度降低11. 24°C。其次，設(shè)計(jì)低溫冷甲醇為過程流體，殼體(5)內(nèi)-43. 29°C冷甲醇經(jīng)殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6)進(jìn)入殼體(5)并逆流向上與來自纏繞管束(3)及纏繞管束(4)內(nèi)甲醇進(jìn)行換熱，換熱后溫度升至-35. 87°C時(shí)，再經(jīng)殼程冷甲醇出口接管(16)流出殼體(5)，溫度上升7. 420C ;換熱器進(jìn)出口參數(shù)可根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后可重新計(jì)算換熱工藝流程。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)
本發(fā)明提出了低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，具有獨(dú)立的內(nèi)置于殼體(5)內(nèi)的第一甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18)、第一甲醇環(huán)形出口中空管箱(8)、第二甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17)、第二甲醇環(huán)形出口中空管箱(7)四個(gè)內(nèi)置于殼體(5)內(nèi)的厚壁圓管彎曲形成的圓環(huán)形獨(dú)立管箱，換熱器不再設(shè)置管板，獨(dú)立管箱與殼體(5)及封頭不再直接聯(lián)接，纏繞管束(3)、纏繞管束(4)直接與環(huán)形厚壁圓管管箱連為整體，便于復(fù)雜纏繞管束獨(dú)立加工制造及安裝；四個(gè)獨(dú)立圓管形管箱可做為換熱器管程與殼程之間進(jìn)行換熱，換熱面積增大，換熱器有效高度提高；第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)與第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)水平上下設(shè)置，第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)小于第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17 )，第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18 )下部連接的纏繞管束(3 )可通過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)中間區(qū)域，便于獨(dú)立管箱與管束的聯(lián)接；第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)與第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)水平上下設(shè)置，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)小于第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)上部連接的纏繞管束(3)可通過第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(17)中間區(qū)域，便于獨(dú)立管箱與管束的聯(lián)接；纏繞管束(3)穿過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)中間并經(jīng)纏繞后再穿過第二甲醇出口環(huán)形中空管箱
(7)中間后聯(lián)接第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)側(cè)面連接第一甲醇出口接管(11)，第一甲醇出口接管(11)穿透殼體(5)，便于纏繞管束(3)的加工制造過程；第二甲醇進(jìn)口接管(2)穿越殼體(5)與第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)側(cè)面聯(lián)接，環(huán)形中空管箱(17)底部聯(lián)接纏繞管束(4)進(jìn)口，纏繞管束(4)經(jīng)纏繞后聯(lián)接第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)側(cè)面連接第二甲醇出口接管(12)，第二甲醇出口接管(12)穿透殼體(5)，便于纏繞管束(4)的加工制造及與纏繞管束(3)的合理設(shè)置；管程與殼程之間為逆流換熱過程，纏繞管束(3)及纏繞管束(4)之間為并流過程，纏繞管束(3)及纏繞管束(4)內(nèi)甲醇自上而下與自下而上的殼程低溫甲醇進(jìn)行換熱，整體換熱過程近似交叉錯(cuò)流換熱過程，提高了整體換熱效率，單位體積換熱面積增大，換熱設(shè)備數(shù)量減少。


圖I所示為低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器主要部件圖
具體實(shí)施例方式首先，加工制造低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器主要部件，包括第一甲醇進(jìn)口接管(I)、第二甲醇進(jìn)口接管(2)、纏繞管束(3)、纏繞管束(4)、殼體(5)、殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6)、第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)、.第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)、排污管(9)、裙座(10)、第一甲醇出口接管(11)、第二甲醇出口接管(12)、下支撐圈(13)、芯筒
(14)、上支撐圈(15)、殼程冷甲醇出口接管(16)、第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)、第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18 )等。其次，將纏繞管束(3 )及纏繞管束(4 )繞芯筒(14 )纏繞并安裝于殼體(5)中的上支撐圈(15)與下支撐圈(13)之間；纏繞管束(3)進(jìn)口聯(lián)接第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)，出口聯(lián)接第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(8);纏繞管束(4)進(jìn)口聯(lián)接第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)，出口聯(lián)接第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7);將纏繞后的管芯安裝于殼體(5)內(nèi)的筒體內(nèi)，再聯(lián)接第一甲醇進(jìn)口接管(I)、第二甲醇進(jìn)口接管(2)、第一甲醇出口接管(11)、第二甲醇出口接管(12)、殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6)、殼程冷甲醇出口接管(16)、排污管(9)，聯(lián)接完成后焊接殼體(5)兩端封頭及裙座(10)，最后完成整體加工制造過程及檢測(cè)過程。然后，安裝換熱器到工藝流程中，將5. 876MPa、-17. 43°C第一甲醇通過第一甲醇進(jìn)口接管(I)打入環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18)，再經(jīng)中空管箱(18)下部聯(lián)接纏繞管束(3 )進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(3 )，經(jīng)纏繞管束(3 )繞芯筒(14)螺旋下降，并與來自殼程(5 )的冷甲醇進(jìn)行換熱，溫度降至-36. 21 °C時(shí)，經(jīng)纏繞管束(3 )進(jìn)入第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8 )后，再經(jīng)第一甲醇出口接管(11)流出；將5. 984MPa、-25°C第二甲醇通過第二甲醇進(jìn)口接管(2 )打入環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17 )，再經(jīng)中空管箱(17 )下部聯(lián)接的纏繞管束(4)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(4)，經(jīng)纏繞管束(4)繞芯筒(14)螺旋下降，并與來自殼程(5)的冷甲醇進(jìn)行換熱，經(jīng)纏繞管束(4)進(jìn)入第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)后，再經(jīng)第二甲醇出口接管(12)流出；將-43. 290C冷甲醇打入殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6)并進(jìn)入殼體(5)，逆流向上與來自纏繞管束(3)及纏繞管束(4)內(nèi)甲醇進(jìn)行換熱，再經(jīng)殼程冷甲醇出口接管(16)流出殼體(5)，完成整個(gè)換熱過程。
權(quán)利要求
1.低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器由第一甲醇進(jìn)口接管(I)、第二甲醇進(jìn)口接管(2)、纏繞管束(3)、纏繞管束(4)、殼體(5)、殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6)、第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)、.第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)、排污管(9)、裙座(10)、第一甲醇出口接管(11)、第二甲醇出口接管(12)、下支撐圈(13)、芯筒(14)、上支撐圈(15)、殼程冷甲醇出口接管(16)、第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)、.第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)構(gòu)成，主要用于雙股流管程循環(huán)甲醇與殼程冷甲醇進(jìn)行換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，其特征在于第一甲醇進(jìn)口接管(I)穿透殼體(5)與第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)側(cè)面聯(lián)接，環(huán)形中空管箱(18)底部聯(lián)接纏繞管束(3)進(jìn)口，纏繞管束(3)穿過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)中間并經(jīng)纏繞后再穿過第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)中間后聯(lián)接第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)側(cè)面連接第一甲醇出口接管(11)，第一甲醇出口接管(11)穿透殼體(5);第二甲醇進(jìn)口接管(2)穿透殼體(5)與第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)側(cè)面聯(lián)接，環(huán)形中空管箱(17)底部聯(lián)接纏繞管束(4)進(jìn)口，纏繞管束(4)經(jīng)纏繞后聯(lián)接第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)側(cè)面連接第二甲醇出口接管(12)，第二甲醇出口接管(12)穿透殼體(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，其特征在于低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器采用第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)、第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)兩個(gè)內(nèi)置于殼體(5)內(nèi)的厚壁圓管彎曲形成的圓環(huán)形獨(dú)立管箱，并分別聯(lián)接纏繞管束(3)進(jìn)出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，其特征在于低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器采用第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)、第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)兩個(gè)內(nèi)置于殼體(5)內(nèi)的厚壁圓管彎曲形成的圓環(huán)形獨(dú)立管箱，并分別聯(lián)接纏繞管束(4)進(jìn)出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，其特征在于第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)與第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)水平上下設(shè)置，第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)小于第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)，第一甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(18)下部連接的纏繞管束(3)可通過第二甲醇進(jìn)口環(huán)形中空管箱(17)中間區(qū)域；第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)與第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)水平上下設(shè)置，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)小于第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)上部連接的纏繞管束(3 )可通過第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(17 )中間區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，其特征在于.5.876MPa、-17. 43°C第一甲醇經(jīng)第一甲醇進(jìn)口接管(I)進(jìn)入第一甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18)，再經(jīng)第一甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(18)下部聯(lián)接的纏繞管束(3)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(3)，經(jīng)纏繞管束(3)繞芯筒(14)螺旋下降，并與來自殼程(5)的冷甲醇進(jìn)行換熱，溫度降至-36. 21°C時(shí)，經(jīng)纏繞管束(3)進(jìn)入第一甲醇出口環(huán)形中空管箱(8)，再經(jīng)第一甲醇出口接管(11)流出。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，其特征在于.5.984MPa、_25°C第二甲醇經(jīng)第二甲醇進(jìn)口接管(2)進(jìn)入第二甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17)，再經(jīng)第二甲醇環(huán)形進(jìn)口中空管箱(17)下部聯(lián)接的纏繞管束(4)進(jìn)口進(jìn)入纏繞管束(4)，經(jīng)纏繞管束(4)繞芯筒(14)螺旋下降，并與來自殼程(5)的冷甲醇進(jìn)行換熱，溫度降至-36. 24°C時(shí)，經(jīng)纏繞管束(4)進(jìn)入第二甲醇出口環(huán)形中空管箱(7)，再經(jīng)第二甲醇出口接管(12)流出。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器，其特征在于-43. 29°C冷甲醇經(jīng)殼程冷甲醇進(jìn)口接管(6)進(jìn)入殼體(5)并逆流向上與來自纏繞管束(3)及纏繞管束(4)內(nèi)的甲醇進(jìn)行換熱，換熱后溫度升至-35. 87°C時(shí)，再經(jīng)殼程冷甲醇出口接管(16)流出殼體(5)。
全文摘要
低溫循環(huán)甲醇冷卻器用纏繞管式換熱器主要應(yīng)用于煤制氣、煤制甲醇等煤化工領(lǐng)域，包括-70℃低溫甲醇洗工藝等氣體低溫凈化、低溫液化分離技術(shù)領(lǐng)域，是一種換熱管道經(jīng)層層纏繞后形成的一種雙管束螺旋盤管型熱交換設(shè)備，主要應(yīng)用殼程冷甲醇冷卻兩股不同溫度的管程甲醇，使之溫度分別降低的雙股流纏繞管式換熱器。本發(fā)明具有獨(dú)立的四個(gè)內(nèi)置于殼體內(nèi)的厚壁圓管彎曲形成的圓環(huán)形獨(dú)立管箱，兩股纏繞管束進(jìn)出口直接與環(huán)形厚壁圓管形管箱聯(lián)接形成整體無管板形雙股流換熱器，可提高低溫循環(huán)甲醇冷卻器的換熱效率及單位體積換熱面積，便于復(fù)雜纏繞管束的加工制造及安裝維修過程。
文檔編號(hào)F28F9/02GK102980422SQ20121054845
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者張周衛(wèi), 汪雅紅, 張小衛(wèi) 申請(qǐng)人:張周衛(wèi)