RU2703050C1 - Combined device for gas cooling - Google Patents

Combined device for gas cooling Download PDF

Info

Publication number
RU2703050C1
RU2703050C1 RU2019107677A RU2019107677A RU2703050C1 RU 2703050 C1 RU2703050 C1 RU 2703050C1 RU 2019107677 A RU2019107677 A RU 2019107677A RU 2019107677 A RU2019107677 A RU 2019107677A RU 2703050 C1 RU2703050 C1 RU 2703050C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchange
refrigerant
separation
exchange section
casing
Prior art date
Application number
RU2019107677A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Никита Дмитриевич Нозиков
Сергей Владимирович Руденко
Павел Олегович Федосеев
Original Assignee
Публичное акционерное общество "НОВАТЭК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "НОВАТЭК" filed Critical Публичное акционерное общество "НОВАТЭК"
Priority to RU2019107677A priority Critical patent/RU2703050C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2703050C1 publication Critical patent/RU2703050C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/022—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to cryogenic and oil and gas equipment, in particular to production of liquefied natural gas (LNG) and can be used in design of apparatus for cooling and liquefaction of natural gas with simultaneous jetting of dropping liquid of evaporated coolant during LNG production. Device for gas cooling comprises cylindrical housing 1 with inputs and outputs for coolant and cooled gas. Housing 1 accommodates heat exchange section including cylindrical casing 2 and at least one bundle of heat-exchange tubes 4 spirally wound on central tube 3. In a preferable version of the invention, the heat exchange section comprises two bundles 5 and 6 of heat exchange tubes 4 for different gas flows. Above heat exchange section there is a separation section for separation of vapor and liquid phases of cooling agent, including separation devices 12, 15, 17 and 13. In housing 1 there is also at least one overflow device 20 configured to discharge liquid coolant from separation section to bottom part of heat exchange section casing 2.
EFFECT: invention allows cooling of gas or gases and separation of drop liquid from coolant vapors in one device.
10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к криогенной и нефтегазовой технике, в частности к области производства сжиженного природного газа (СПГ) и может быть применен в конструкции аппаратов для охлаждения и сжижения природного газа с одновременной отбивкой капельной жидкости испарившегося хладагента при производстве СПГ.The invention relates to cryogenic and oil and gas technology, in particular to the field of production of liquefied natural gas (LNG) and can be used in the design of apparatus for cooling and liquefying natural gas with simultaneous beating droplets of evaporated refrigerant in the production of LNG.

Известен аппарат сжижения газа, включающий витой трубчатый теплообменник и связанные с ним вихревые охладители, диаметрально противоположные отводы потоков которых соединены с разными объемами, при этом отводы жидкого продукта вихревых охладителей размещены в межтрубной полости теплообменника, а отводы переохлажденного потока газа из вихревых охладителей собраны в коллектор, проходящий по оси витого теплообменника до входа сжижаемого газа в аппарат, при этом патрубок отвода жидкого продукта из аппарата соединен с осевой трубой теплообменника, в верхней части которой выполнена перфорация, расположенная ниже уровня выхода переохлажденного газа (RU 2193740 С1, 27.11.2002).A known gas liquefaction apparatus, including a twisted tubular heat exchanger and associated vortex coolers, diametrically opposed flow outlets of which are connected to different volumes, while the liquid product outlets of the vortex coolers are located in the annular cavity of the heat exchanger, and the outlets of the supercooled gas stream from the vortex coolers are collected in a collector passing along the axis of the twisted heat exchanger until the liquefied gas enters the apparatus, while the branch pipe for removing the liquid product from the apparatus is connected to the axial heat pipe exchanger, the top of which is formed a perforation, located below the outlet of supercooled gas (RU 2193740 C1, 27.11.2002).

Недостаток данного аппарата заключается в необходимости использования сепарационных устройств после аппарата для предотвращения уноса с парами хладагента капельной жидкости хладагента, а также в низкой эффективности вихревых труб и необходимости утилизации горячего потока, образовавшегося после расширения газа в вихревых трубах.The disadvantage of this apparatus is the need to use separation devices after the apparatus to prevent the dropping liquid of the refrigerant from being taken away with refrigerant vapor, as well as the low efficiency of the vortex tubes and the need to utilize the hot stream generated after gas expansion in the vortex tubes.

Наиболее близким к предложенному является теплообменный аппарат для охлаждения природного газа, содержащий цилиндрический кожух и размещенные в нем спирально навитые теплообменные трубки, при этом кожух снабжен соединенными с трубками патрубками для ввода и вывода потоков первой и второй среды, а также патрубками для ввода в полость кожуха и вывода потока третьей среды, которая находится в межтрубном пространстве и вступает в теплообмен с проходящим по трубам потоком среды (RU 2636287 С2, 21.11.2017).Closest to the proposed one is a heat exchanger for cooling natural gas, comprising a cylindrical casing and spirally wound heat exchanger tubes housed therein, the casing being equipped with pipes connected to the tubes for input and output flows of the first and second medium, as well as pipes for entering the casing cavity and output stream of the third medium, which is located in the annulus and enters heat exchange with the medium flow passing through the pipes (RU 2636287 C2, 11/21/2017).

При использовании аппарата в установках сжижения природного газа в качестве третьей среды используется хладагент, кипящий в межтрубном пространстве аппарата. Недостатком этого аппарата является необходимость использования сепарационных устройств для отделения капельной жидкости от паров выходящего хладагента, чтобы предотвратить попадание жидкости на всас компрессора, на который направляется на сжатие газообразный хладагент.When using the apparatus in natural gas liquefaction plants, the refrigerant boiling in the annulus of the apparatus is used as the third medium. The disadvantage of this apparatus is the need to use separation devices to separate droplet liquid from the vapor of the outgoing refrigerant in order to prevent liquid from entering the compressor inlet, to which gaseous refrigerant is sent for compression.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в создании аппарата для охлаждения газа для использования в установках сжижения газа, осуществляющего сепарацию выходящих из теплообменной секции паров хладагента от капельной жидкости.The technical problem solved by the invention is to create a gas cooling apparatus for use in gas liquefaction plants, which separates the refrigerant vapor leaving the heat exchange section from the dropping liquid.

Техническая проблема решается аппаратом для охлаждения газа, содержащим теплообменную секцию, включающую цилиндрический кожух и размещенный в нем по меньшей мере один пучок спирально навитых теплообменных трубок, при этом согласно изобретению аппарат снабжен цилиндрическим корпусом с вводами и выводами для хладагента и охлаждаемого газа, теплообменная секция размещена в цилиндрическом корпусе, в котором над теплообменной секцией размещена сепарационная секция для разделения паровой и жидкой фаз хладагента, а также в корпусе расположено по меньшей мере одно переливное устройство, выполненное с возможностью отвода жидкого хладагента из по меньшей мере одной сепарационной секции в нижнюю часть кожуха теплообменной секции.The technical problem is solved by a gas cooling apparatus comprising a heat exchange section including a cylindrical casing and at least one bundle of spirally wound heat exchanger tubes housed therein, while according to the invention, the apparatus is provided with a cylindrical body with inlets and outlets for refrigerant and cooled gas, the heat exchange section is located in a cylindrical body, in which a separation section is placed above the heat exchange section for separating the vapor and liquid phases of the refrigerant, and also in the housing at least one overflow device configured to discharge liquid refrigerant from the at least one separation section to a lower portion of the casing of the heat exchange section.

Кроме того, в частном случае выполнения аппарата сепарационная секция включает расположенные последовательно одна над другой устройства сепарации, устройство сепарации выходящих паров хладагента установлено непосредственно над теплообменной секцией, расположенное над ней по меньшей мере одно устройство входной сепарации хладагента соединено с входом для хладагента, и перед выводом для газообразного хладагента расположено устройство сепарации выходящего газообразного хладагента.In addition, in the particular case of the apparatus, the separation section includes sequentially located one above the other separation device, the separation device of the outlet refrigerant vapor is installed directly above the heat exchange section, at least one refrigerant inlet separation device located above it is connected to the inlet for the refrigerant, and before the output for gaseous refrigerant, a device for separating the outgoing gaseous refrigerant is located.

Возможен вариант выполнения аппарата, в котором теплообменная секция содержит один пучок теплообменных трубок, спирально навитых на сердечнике.An embodiment of the apparatus is possible in which the heat exchange section comprises one bundle of heat exchange tubes helically wound around the core.

В других вариантах теплообменная секция содержит два или более пучка теплообменных трубок для различных газовых потоков, спирально навитых на сердечнике.In other embodiments, the heat exchange section comprises two or more bundles of heat exchange tubes for various gas flows helically wound around the core.

Возможен вариант, когда первый пучок навит на сердечнике, а последующий или последующие пучки навиты поверх предыдущих пучков.It is possible that the first bundle is wound on the core, and the subsequent or subsequent bundles are wound on top of the previous bundles.

При этом пучки могут быть навиты под разными углами при одинаковой высоте навивки пучков, либо пучки могут быть навиты под одинаковыми углами при различной высоте навивки пучков.In this case, the bundles can be wound at different angles with the same height of bundle winding, or the bundles can be wound at the same angles at different heights of bundle winding.

Также возможен вариант, когда теплообменные трубки всех пучков навиты на сердечнике вперемежку с одинаковым углом навивки.It is also possible that the heat transfer tubes of all the bundles are wound on the core alternately with the same winding angle.

Возможен вариант выполнения аппарата, когда по меньшей мере одно переливное устройство выполнено с возможностью отвода жидкого хладагента из по меньшей мере одной сепарационной секции в нижнюю часть кожуха теплообменной секции через пространство между корпусом и кожухом теплообменной секции.An embodiment of the apparatus is possible when at least one overflow device is configured to discharge liquid refrigerant from at least one separation section to the lower part of the casing of the heat exchange section through the space between the casing and the casing of the heat exchange section.

В другом варианте теплообменные трубки навиты на полый сердечник, и по меньшей мере одно переливное устройство выполнено с возможностью отвода жидкого хладагента из по меньшей мере одной сепарационной секции в нижнюю часть кожуха теплообменной секции через полость сердечника.In another embodiment, the heat transfer tubes are wound around the hollow core, and the at least one overflow device is configured to discharge liquid refrigerant from the at least one separation section to the bottom of the casing of the heat exchange section through the core cavity.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан предлагаемый комбинированный аппарат для охлаждения газа.In FIG. 1 shows the proposed combined apparatus for cooling gas.

На фиг. 2 приведена схема введения каждого из двух охлаждаемых газов в соответствующий пучок спирально навитых теплообменных трубок через один штуцер с трубной решеткой.In FIG. 2 shows a diagram of the introduction of each of the two cooled gases into the corresponding bundle of spirally wound heat transfer tubes through one fitting with a tube sheet.

На фиг. 3 приведена схема введения каждого из двух охлаждаемых газов в соответствующий пучок спирально навитых теплообменных трубок через несколько штуцеров с трубной решеткой.In FIG. Figure 3 shows a diagram of the introduction of each of the two cooled gases into the corresponding bundle of spirally wound heat transfer tubes through several fittings with a tube sheet.

Комбинированный аппарат состоит из спирально навитой одно- или многопоточной теплообменной секции в нижней части аппарата и сепарационной секции разделения равновесных фаз капельной жидкости и пара в верхней части аппарата (фиг. 1). Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, в нижней части которого коаксиально расположен цилиндрический кожух 2 теплообменной секции, внутри которого на центральной трубе 3 спирально навиты теплообменные трубки 4. На фиг. 1 показан аппарат с двумя пучками 5 и 6 теплообменных трубок 4 для охлаждения двух разных потоков газов. Корпус 1 и кожух 2 имеют вводы и выводы для охлаждаемых газов - входной штуцер 7 для первого газа, выходной штуцер 8 для первого газа, входной штуцер 9 для второго газа и выходной штуцер 10 для второго газа. На штуцерах установлены трубные решетки 11, с которыми соединены теплообменные трубки 4 соответствующих пучков. В нижней части корпуса 1 имеется штуцер 12 вывода балансового жидкого хладагента на последующую ступень охлаждения/сжижения газа, а в верхней части - штуцер 13 вывода газообразного хладагента на сжатие.The combined apparatus consists of a spirally wound single or multi-threaded heat exchange section in the lower part of the apparatus and a separation section for separating the equilibrium phases of the dropping liquid and vapor in the upper part of the apparatus (Fig. 1). The apparatus comprises a cylindrical body 1, in the lower part of which a cylindrical casing 2 of the heat exchange section is coaxially located, inside of which the heat exchange tubes 4 are helically wound on the central pipe 3. In FIG. 1 shows an apparatus with two bundles 5 and 6 of heat exchange tubes 4 for cooling two different gas streams. The housing 1 and the casing 2 have inputs and outputs for cooled gases — an inlet fitting 7 for a first gas, an outlet fitting 8 for a first gas, an inlet fitting 9 for a second gas, and an outlet fitting 10 for a second gas. Pipe lattices 11 are installed on the fittings, to which heat transfer tubes 4 of the respective bundles are connected. In the lower part of the housing 1 there is a fitting 12 for carrying the liquid refrigerant to the next stage of gas cooling / liquefaction, and in the upper part there is a fitting 13 for removing the gaseous refrigerant for compression.

Сепарационная секция, состоящая из нескольких устройств сепарации, служит для отбивки капельной жидкости от отделяемой паровой фазы поступающего в аппарат хладагента, испарившегося в теплообменной секции хладагента и выводимого на последующее сжатие суммарного потока газообразного хладагента.The separation section, consisting of several separation devices, serves to beat off the dropping liquid from the separated vapor phase of the refrigerant entering the apparatus, evaporated in the heat exchange section of the refrigerant and brought to the subsequent compression of the total flow of gaseous refrigerant.

В верхней части кожуха 2 над теплообменными трубками расположено устройство 14 сепарации выходящих паров хладагента, которое представляет собой, например, тарелку с центробежными элементами или иное сепарационное устройство. Над ним в корпусе 1 расположено устройство 15 входной сепарации хладагента, соединенное с штуцером 16 ввода хладагента. Выше может быть расположено еще одно или более устройств 17 сепарации хладагента, соединенное со штуцером 18 ввода хладагента, например, с антипомпажной линии. Эти устройства 15, 17 сепарации могут представлять собой, например, горизонтальный сетчатый каплеотбойник или иной сепарационный элемент.In the upper part of the casing 2 above the heat exchange tubes is a device 14 for separating the outgoing vapor of the refrigerant, which is, for example, a plate with centrifugal elements or another separation device. Above it in the housing 1 is a device 15 of the input separation of the refrigerant connected to the fitting 16 of the refrigerant inlet. Above, one or more refrigerant separation devices 17 may be arranged connected to the refrigerant inlet fitting 18, for example, from an anti-surge line. These separation devices 15, 17 can be, for example, a horizontal mesh droplet eliminator or other separation element.

Вверху корпуса 1 под штуцером 13 вывода газообразного хладагента расположено устройство 19 сепарации выходящего газообразного хладагента, которое может представлять собой горизонтальный сетчатый каплеотбойник, или вертикальные жалюзийные блоки шевронного типа, или другой сепарационный элемент.At the top of the housing 1, under the gaseous refrigerant outlet fitting 13, there is a device 19 for separating the outgoing gaseous refrigerant, which may be a horizontal mesh droplet eliminator, or vertical louvre blocks of the chevron type, or another separation element.

Переливные устройства 20 одно или несколько, расположенные под устройством 19 сепарации, направляют жидкий хладагент с устройств сепарации в кольцевое пространство между корпусом 1 и кожухом 2 и/или в полость центральной трубы 3, через которые хладагент попадает в нижнюю часть теплообменной секции, где полость кожуха 2 сообщена с полостью корпуса 1, и заполняет межтрубное пространство теплообменной секции.Overflow devices 20, one or more, located under the separation device 19, direct the liquid refrigerant from the separation devices into the annular space between the housing 1 and the casing 2 and / or into the cavity of the central pipe 3, through which the refrigerant enters the lower part of the heat exchange section, where the cavity of the casing 2 communicates with the cavity of the housing 1, and fills the annular space of the heat exchange section.

Переливные устройства 20 могут представлять собой, например, сборную или глухую тарелку с трубами для перетока жидкости или иной переливной элемент.Overflow devices 20 may be, for example, a prefabricated or blank plate with pipes for fluid flow or another overflow element.

Теплообменная секция может содержать один пучок теплообменных трубок 4 для одного газового потока, либо два или более пучка теплообменных трубок 4 для различных газовых потоков, спирально навитых на центральной трубе 3. В случае двух или более пучков первый пучок 5 навит на центральной трубе 3, а последующий или последующие пучки 6 навиты поверх предыдущих пучков. На фиг. 1, 2 показаны два пучка 5 и 6, один пучок 5 навит на центральную трубу 3, а другой пучок 6 навит поверх пучка 6. Пучки могут быть навиты различным образом. Пучки могут быть навиты под разными углами при одинаковой высоте навивки пучков, либо пучки могут быть навиты под одинаковыми углами при различной высоте навивки пучков. Также возможен вариант, когда теплообменные трубки 4 всех пучков навиты на полой трубе вперемежку с одинаковым углом навивки. Различные углы и различные высоты навивки для теплообменных трубок разнородных потоков позволяют достичь требуемых показателей по потерям давлений при достижении заданных температур охлаждаемых газовых потоков в условиях кипения при постоянной температуре хладагента, в которую полностью погружены теплообменные трубки 4.The heat-exchange section may contain one bundle of heat-exchange tubes 4 for one gas flow, or two or more bundles of heat-exchange tubes 4 for different gas flows spiral wound on the central pipe 3. In the case of two or more bundles, the first bundle 5 is wound on the central pipe 3, and subsequent or subsequent bundles 6 are wound on top of previous bundles. In FIG. 1, 2, two bundles 5 and 6 are shown, one bundle 5 is wound onto the central pipe 3, and the other bundle 6 is wound over the bundle 6. The bundles can be wound in various ways. The bundles can be wound at different angles with the same height of bundle winding, or the bundles can be wound at the same angles at different heights of bundle winding. It is also possible that the heat transfer tubes 4 of all bundles are wound on a hollow pipe interspersed with the same winding angle. Different angles and different winding heights for heat transfer tubes of heterogeneous flows make it possible to achieve the required pressure loss indicators when the specified temperatures of the cooled gas flows are reached under boiling conditions at a constant temperature of the refrigerant in which the heat transfer tubes 4 are completely immersed.

При большом числе теплообменных трубок 4 подвод газа в каждый пучок и вывод газа может осуществляться через несколько штуцеров и трубных решеток. На фиг. 3 показаны штуцеры 21 и 22 ввода первого охлаждаемого газа во внутренний пучок и штуцеры 23 и 24 ввода второго охлаждаемого газа во внешний пучок теплообменных трубок.With a large number of heat exchange tubes 4, the gas supply to each bundle and gas outlet can be carried out through several fittings and tube sheets. In FIG. 3 shows the fittings 21 and 22 for introducing the first cooled gas into the inner bundle and the fittings 23 and 24 for introducing the second cooled gas into the outer bundle of heat exchange tubes.

Работа аппарата описана далее на примере аппарата с двумя пучками 5 и 6 теплообменных трубок.The operation of the apparatus is described further on the example of an apparatus with two bundles of 5 and 6 heat exchange tubes.

Изобретение относится к аппаратам непрерывного действия. Хладагент, поступающий в сепарационную секцию, направляется по специальным коробам - переливным устройствам к теплообменным трубкам для заполнения теплообменной секции и непрерывного пополнения балансовой части выкипающего и отводимого на последующую ступень хладагента.The invention relates to continuous apparatus. The refrigerant entering the separation section is sent through special boxes - overflow devices to the heat exchange tubes to fill the heat exchange section and continuously replenish the balance part of the refrigerant that is boiled out and taken to the next stage.

Хладагент, находящийся преимущественно в жидкой фазе, поступает в аппарат через устройство 15 сепарации, в котором происходит отделение жидкости от образовавшейся паровой фазы. Далее посредством переливного устройства 20, для предотвращения резкого неравномерного вскипания, хладагент направляется в нижнюю часть аппарата через пространство между кожухом 2 и корпусом 1. При стационарном режиме работы аппарата поддерживается необходимый уровень хладагента над теплообменными трубками 4. За счет испарения хладагента при постоянной температуре происходит охлаждение/сжижение первого газа, проходящего через наружный пучок 6 спирально навитых трубок 4, а также охлаждение дополнительного потока второго газа - хладагента более низкого давления, используемого на последних ступенях цикла сжижения газа. За счет решения по компоновке спирально навитых пучков 5, 6 «друг в друге», посредствам которого происходит охлаждение разнородных потоков за счет кипения чистого хладагента, полностью покрывающего теплообменные пучки, возможно достижение требуемых значений по гидравлическим потерям в трубках при достижении одинаковых температур охлаждения разнородных потоков за счет различных углов навивки и длин трубок. Балансовая часть жидкого хладагента выводится через штуцер 12, при непрерывном поступлении через переливное устройство 20 и испарении на пучках 5, 6. Испарившаяся часть хладагента поступает из теплообменной секции в устройство 12 сепарации, где отбивается капельная жидкость. Отсепарированная капельная жидкость направляется обратно в теплообменную секцию. Отсепарированная паровая фаза испарившегося с пучков хладагента объединяется с отсепарированной во входных устройствах 15, 17 сепарации паровой фазой поступающего хладагента. Объединенный паровой поток направляется к устройству 13 сепарации для окончательного отделения жидкости перед сжатием газообразного хладагента. Капельная жидкость с устройств сепарации направляется к нижней части аппарата.The refrigerant, which is predominantly in the liquid phase, enters the apparatus through the separation device 15, in which the liquid is separated from the formed vapor phase. Further, by means of an overflow device 20, to prevent sudden uneven boiling, the refrigerant is directed to the lower part of the device through the space between the casing 2 and the housing 1. During the stationary operation of the device, the necessary level of refrigerant is maintained above the heat exchanger tubes 4. Cooling occurs due to evaporation of the refrigerant at a constant temperature / liquefaction of the first gas passing through the outer bundle 6 of spiral-wound tubes 4, as well as cooling the additional flow of the second gas - refrigerant the lower pressure used in the last stages of the gas liquefaction cycle. Due to the decision on the arrangement of the spiral wound bundles 5, 6 “in each other”, by means of which the dissimilar flows are cooled by boiling a clean refrigerant that completely covers the heat exchange bundles, it is possible to achieve the required values for hydraulic losses in the tubes when the same cooling temperatures of dissimilar flows are achieved due to various winding angles and tube lengths. The balance part of the liquid refrigerant is discharged through the nozzle 12, with continuous flow through the overflow device 20 and evaporation in bundles 5, 6. The evaporated part of the refrigerant flows from the heat exchange section to the separation device 12, where droplet liquid is discarded. The separated dropping liquid is sent back to the heat exchange section. The separated vapor phase of the refrigerant evaporated from the bundles is combined with the vapor phase of the incoming refrigerant separated in the input devices 15, 17. The combined vapor stream is directed to the separation device 13 for the final separation of the liquid before compressing the gaseous refrigerant. Drop liquid from the separation devices is directed to the bottom of the apparatus.

Использование многопоточной спирально навитой теплообменной секции с расположением пучков «один в другом», комбинированного с сепарационной секцией позволит сократить затраты на реализацию системы «теплообменник-сепаратор», достичь низких гидравлических потерь по потокам, достичь низкого значения температурного напора для повышения эффективности теплообмена, при охлаждении/сжижении газа одновременно с другим потоком газа, значительно отличающимся по физическим свойствам и технологическим параметрам.The use of a multi-threaded spiral wound heat exchange section with the arrangement of beams “one in another” combined with a separation section will reduce the cost of implementing the “heat exchanger-separator” system, achieve low hydraulic flow losses, achieve a low temperature head to increase heat transfer efficiency during cooling / liquefaction of gas simultaneously with another gas stream, significantly different in physical properties and technological parameters.

Использование однопоточной спирально навитой теплообменной секции, комбинированной с сепарационной секцией, позволит сократить затраты на реализацию системы «теплообменник-сепаратор» и достичь низких гидравлических потерь по потоку.The use of a single-flow spiral wound heat-exchange section combined with a separation section will reduce the cost of implementing the "heat exchanger-separator" system and achieve low hydraulic flow losses.

Claims (10)

1. Аппарат для охлаждения газа, содержащий теплообменную секцию, включающую цилиндрический кожух и размещенный в нем по меньшей мере один пучок спирально навитых теплообменник трубок, отличающийся тем, что снабжен цилиндрическим корпусом с вводами и выводами для хладагента и охлаждаемого газа, теплообменная секция размещена в цилиндрическом корпусе, в котором над теплообменной секцией размещена сепарационная секция для разделения паровой и жидкой фаз хладагента, а также в корпусе расположено по меньшей мере одно переливное устройство, выполненное с возможностью отвода жидкого хладагента из сепарационной секции в нижнюю часть кожуха теплообменной секции.1. Apparatus for cooling a gas, comprising a heat exchange section including a cylindrical casing and at least one bundle of spirally wound tube heat exchanger placed in it, characterized in that it is provided with a cylindrical body with inlets and outlets for refrigerant and cooled gas, the heat exchange section is placed in a cylindrical a casing in which a separation section is arranged above the heat exchange section for separating the vapor and liquid phases of the refrigerant, and at least one overflow device is located in the casing, made with the possibility of removal of liquid refrigerant from the separation section into the lower part of the casing of the heat exchange section. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что сепарационная секция включает расположенные последовательно одно над другим устройства сепарации, устройство сепарации выходящих паров хладагента установлено непосредственно над теплообменной секцией, расположенное над ней по меньшей мере одно устройство входной сепарации хладагента соединено с входом для хладагента и устройство сепарации выходящего газообразного хладагента расположено перед выводом для газообразного хладагента.2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the separation section includes successively arranged separation devices, the separation device for the outlet refrigerant vapor is mounted directly above the heat exchange section, at least one inlet separation device for the refrigerant located above it is connected to the inlet for the refrigerant and a device for separating the outgoing gaseous refrigerant is located in front of the outlet for the gaseous refrigerant. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что теплообменная секция содержит один пучок теплообменных трубок, спирально навитых на центральной трубе.3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the heat-exchange section contains one bundle of heat-exchange tubes helically wound around the central pipe. 4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что теплообменная секция содержит два или более пучка теплообменных трубок для различных газовых потоков, спирально навитых на центральной трубе.4. The apparatus according to claim 1, characterized in that the heat-exchange section contains two or more bundles of heat-exchange tubes for various gas flows helically wound on the central pipe. 5. Аппарат по п. 4, отличающийся тем, что первый пучок навит на центральной трубе, а последующий или последующие пучки навиты поверх предыдущих пучков.5. The apparatus according to claim 4, characterized in that the first bundle is wound on the central pipe, and the subsequent or subsequent bundles are wound on top of the previous bundles. 6. Аппарат по п. 5, отличающийся тем, что пучки навиты под разными углами, а высоты навивки пучков одинаковы.6. The apparatus according to claim 5, characterized in that the beams are wound at different angles, and the heights of winding the beams are the same. 7. Аппарат по п. 5, отличающийся тем, что пучки навиты под одинаковыми углами, а высоты навивки пучков различны.7. The apparatus according to claim 5, characterized in that the beams are wound at the same angles, and the heights of winding the beams are different. 8. Аппарат по п. 4, отличающийся тем, что теплообменные трубки всех пучков навиты на сердечнике вперемежку с одинаковым углом навивки.8. The apparatus according to claim 4, characterized in that the heat exchange tubes of all the bundles are wound on the core alternately with the same winding angle. 9. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно переливное устройство выполнено с возможностью отвода жидкого хладагента из сепарационной секции в нижнюю часть кожуха теплообменной секции через пространство между корпусом и кожухом теплообменной секции.9. The apparatus according to claim 1, characterized in that at least one overflow device is configured to discharge liquid refrigerant from the separation section to the lower part of the casing of the heat exchange section through the space between the casing and the casing of the heat exchange section. 10. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно переливное устройство выполнено с возможностью отвода жидкого хладагента из сепарационной секции в нижнюю часть кожуха теплообменной секции через полость центральной трубы.10. The apparatus according to p. 1, characterized in that at least one overflow device is configured to drain liquid refrigerant from the separation section into the lower part of the casing of the heat exchange section through the cavity of the Central pipe.
RU2019107677A 2019-03-18 2019-03-18 Combined device for gas cooling RU2703050C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107677A RU2703050C1 (en) 2019-03-18 2019-03-18 Combined device for gas cooling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107677A RU2703050C1 (en) 2019-03-18 2019-03-18 Combined device for gas cooling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2703050C1 true RU2703050C1 (en) 2019-10-15

Family

ID=68280296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107677A RU2703050C1 (en) 2019-03-18 2019-03-18 Combined device for gas cooling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2703050C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB354868A (en) * 1930-05-22 1931-08-20 John Charles Bertsch Absorption refrigeration
SU1268929A1 (en) * 1985-05-14 1986-11-07 Уфимский Нефтяной Институт Vortex shell-and-tube heat exchanger
RU2045726C1 (en) * 1993-01-11 1995-10-10 Предприятие "Кубань-ПромАгроСервис" Condenser
RU2193740C1 (en) * 2001-07-24 2002-11-27 Финько Валерий Емельянович Gas liquefying apparatus
RU2636287C2 (en) * 2012-10-18 2017-11-21 Линде Акциенгезелльшафт Coiled heat exchanger with set of inlets and method of adjustment of heat exchanger's heating surfaces

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB354868A (en) * 1930-05-22 1931-08-20 John Charles Bertsch Absorption refrigeration
SU1268929A1 (en) * 1985-05-14 1986-11-07 Уфимский Нефтяной Институт Vortex shell-and-tube heat exchanger
RU2045726C1 (en) * 1993-01-11 1995-10-10 Предприятие "Кубань-ПромАгроСервис" Condenser
RU2193740C1 (en) * 2001-07-24 2002-11-27 Финько Валерий Емельянович Gas liquefying apparatus
RU2636287C2 (en) * 2012-10-18 2017-11-21 Линде Акциенгезелльшафт Coiled heat exchanger with set of inlets and method of adjustment of heat exchanger's heating surfaces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2005118106A (en) IMPROVED METHANE INSTANT EVAPORATION SYSTEM TO REDUCE NATURAL GAS
RU2017126023A (en) HEAVY-HYDROCARBON REMOVAL SYSTEM FOR LIQUIDATION OF THE POOLED NATURAL GAS
CN104896971B (en) Spiral tubular heat exchanger for reducing tube winding
JP2002147947A (en) Device and method of separating crude gas mixture
US3578073A (en) Heat exchange apparatus with integral formation of heat exchangers and separators
GB1589929A (en) Apparatus for cold drying of gas such as compressed air
WO2013141761A2 (en) Assembly for separating gas mixtures in fractionating columns
RU2703050C1 (en) Combined device for gas cooling
KR102552991B1 (en) Liquefaction system
KR20210120983A (en) Dehydrogenation Separation Unit with Mixed Refrigerant Cooling
JP2019522171A (en) Vertical tube heat exchanger and heat exchange method
US7716947B2 (en) Apparatus and method for condensing hydrocarbons from natural gas
JPH0642886A (en) Heat exchanger device for hybrid heat pump particularly operated by non-azeotropic working fluid
CN111684224B (en) Mixed refrigerant system and method
US3558439A (en) Water desalting process and apparatus
UA79319C2 (en) Method of cleaning and separation of mixtures by rectification and mass-exchange apparatus
US4681066A (en) Boiler for boiling mash or wort
CN111512106B (en) Device and installation for liquefying at least one gas
WO2005106368A1 (en) Method for cleaning and dividing a mixture by rectification and a mass-exchange device
CN206449627U (en) A kind of drum blow down cooler
RU2312279C2 (en) Method and device for low-temperature separation of gas into fractions
RU2738514C1 (en) Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof
RU2580250C1 (en) Device for liquefaction of natural gas
US11566827B2 (en) Mixed refrigerant condenser outlet manifold separator
RU2742009C1 (en) Natural gas liquefaction device and method for the realization therof