SU355821A1 - А . - - •—__....-,.,«з - Google Patents

Description

МНОГОСЕКЦИОННОЕ ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАСКАДНОГО ЦИКЛА СЖИЖЕНИЯ

Изобретение относитс  к технике сжижени  и разделени  газовых смесей и касаетс  конструкции теплообменных аппаратов, в которых теплоносители не вступают в непосредственный контакт друг с другом.

Сжижение сложных газовых смесей типа природного газа наиболее часто осуществл ют за счет последовательного теплообмена с несколькими хладагентами на различных температурных уровн х (каскадный метод).

Охлаждение на различных температурных уровн х осуществл ют с помощью посторонних хладагентов или за счет холода, выдел емого в процессе конденсации сжижаемой газовой смеси жидких фракций.

Известно теплообменное устройство, используемое дл  сжижени  газовых смесей каскадным методом, включающее трубчатые теплообменники, обеспечивающие конденсацию газовой смеси за счет противотока испар ющихс  жидких фракций, сепараторы, отдел ющие сжиженные после теплообмена фракции, и систему коммуникационных трубопроводов , св зывающих трубки с корпусами теплообменников и с сепараторами.

выходные концы трубок, по которым проходит газова  смесь, наход ща с  в стадии частичной конденсации, закрепл ть в стенках сепараторов,  вл ющихс  одновременно и

коллекторами. Кроме того, нижнюю и верхнюю стенки сепаратора можно совместить с крыщкой и днищем примыкающих к нему теплообменников, а боковые стенки сепараторов расположить вне теплообменников.

Такое расположение позвол ет уменьщить размеры трубных рещеток, расположенных на концах теплообменников, и полностью устранить крышки на этих аппаратах. Сепараторы

могут быть расположены внутри системы теплообмена , име  общую обечайку. Однако дл  облегчени  подступа при проверке или ремонте сепараторы располагают таким образом, чтобы их средн   часть находилась вне теплообменников .

На фиг. 1 приведена схема процесса сжижени  природного газа каскадным методом; на .фиг. 2 - продольный разрез теплообменника и сепаратора по оси трубчатки вход щсго природного газа; на фиг. 3 - продольный разрез теплообменника и сепаратора по оси трубчатки газа цикла высокого давлени  и

переохлажденного конденсата; на фиг. 4 - продольный разрез двух теплообменников.

Сжимаемый природный газ под давлением 40 бар направл ют в теплообменник 1, в котором его охлаждают газовой смесью низкого давлени  (газ цикла), пропускают через теплообменники 2, 3 ъ 4 к ъ жидком виде направл ют на хранение.

В каждом теплообменнике в процессе повторного нагрева и испарени  циркулирует фракци , образуема  в результате объединени  жидких фракций, переохлажденных и затем ослабленных и выход щих из сепараторов . Указанна  фракци  в процессе охлаждени  и конденсации обеспечивает непосредственный теплообмен с газовой смесью, циркулирующей в трубопроводе, установленном в сепараторах по продольной оси устройства; в процессе охлаждени  - с жидкой фракцией, поступающей вверх из сепаратора и предназначенной дл  снижени  давлени  и дл  ввода в теплообменник, где она соедин етс  с названными ослабленными фракци ми, ноступающими из сепараторов вниз; в процессе фракционированной конденсации - с газовой фракцией, поступающей из сепаратора вверх и подаваемой к сепаратору вверх, в котором раздел ютс  полученные жидка  и газова  фазы.

Нагретый газ цикла, выход щий из теплообменника 1, при давлении 3 бар сжимают компрессором 5 до давлени  30 бар, охлаждают в вод ном холодильнике 6, где происходит его частична  конденсаци , и подают в сепаратор 7. Из сепаратора 7 конденсат отвод т в теплообменник 1, где его переохлаждают , затем дросселируют вентилем 8 и смещивают с газом цикла низкого давлени , поступающим к холодному концу теплообменника /.

Газ цикла под давлением поступает из сепаратора 7 в теплообменник 1, в котором при охлаждении происходит частичное образование конденсата. Образовавща с  паро-жидкостна  смесь поступает в сепаратор 9, откуда конденсат направл ют в теплообменник 2, переохлаждают, дросселируют вентилем 10 и смещивают с газом цикла низкого давлени , идущего к холодному концу теплообменника 2.

Газ цикла высокого давлени  поступает из сепаратора 9 в теплообменник 2, где он частично охлаждаетс , конденсируетс  и поступает в сепаратор //. Конденсат, как в предществующих случа х, поступает в теплообменник 3, где его переохлаждают, дросселируют вентилем 12 и смещивают с газом цикла низкого давлени , поступающим к холодному концу теплообменника 3. Из сепаратора // газ цикла высокого давлени  подают в теплообменник 3, где он, охлажда сь,. частично конденсируетс  и затем поступает в четвертый по пор дку теплообменник 4, в котором за счет переохлаждени  заканчиваетс  его конденсаци . Полученный конденсат дросселируют вентилем 13 и возвращают в теплообменник 4, где он испар етс  за счет отдачи холода идущему противотоком газу цикла высокого давлени .

Сепараторы Р и // представл ют собой сферические емкости с непосредственным доступом снаружи. Теплообменники 5 и 4  вл ютс  концентрическими, причем теплообменник 4 расположен внутри теплообменника

3, внещн   обечайка которого в таком случае может иметь такой же диаметр, что и обечайки теплообменников / и 2, несмотр  на то, что его поверхность теплообмена будет значительно меньще, чем у других теплообменНИКОВ . Теплообменник 4 оснащен двум  обечайками 14 и 15, причем внещн   обечайка 15 служит стержнем дл  витой трубчатки теплообменника 3. Теплообменник /, наход щийс  в наименее

холодной температурной зоне, снабжен щтуцером 16 дл  вход щего природного газа и трубной рещеткой 17, через которую этот газ поступает в витую вокруг стержн  18 трубчатку теплообменника 1. Холодный конец

трубчатки заканчиваетс  трубной рещеткой 19, наход щейс  в смежной стенке между теплообменником / и сепаратором 9. Штуцер 20 и трубна  рещетка 21 предназначены дл  ввода газа цикла высокого давлени  в теплообменник / с его гор чего конца. Пройд  трубчатку, газ выходит в сепаратор 9 через трубную рещетку 22.

Штуцер 23 и трубна  рещетка 24 предназначены дл  ввода переохлажденного конденсата цикла высокого давлени  в теплообменник / с его гор чего конца. Переохлажденный конденсат проходит по трубчатке, поступает через трубную рещетку 25 к дросселю 26 и затем возвращаетс  в межтрубное пространство теплообменника /. Отверсти  27 и 28, соответственно наход щиес  на холодном и гор чем концах стержн  18 теплообменника 1, служат дл  подачи газа цикла низкого давлени  вокруг трубчаток и дл  эвакуации его

отогретой фракции.

Верхн   и нижн   стенки сепаратора 9  вл ютс  одновременно низом и верхом теплообменников / и 2 а бокова  стенка не имеет

непосредственного соприкосновени  с этими теплообменниками и может быть снабжена люком 29.

Движение природного газа через сепаратор 9 соверщаетс  по трубопроводу 30, который соедин ет трубную рещетку 19 с трубной рещеткой 31.

Центральный трубопровод 32 обеспечивает переход газа цикла низкого давлени  из теплообменника 2 в теплообменник /.

Трубопровод 33 предназначен дл  отвода газа цикла через трубную рещетку 34 в теплообменник 2, а щиток 35 предохран ет трубопровод 33 от попадани  в иего конденсата, поступающего через трубную решетку 22 гепаналогично устройству теплообменника 1, а сенаратор 11 устроен подобно сепаратору 9.

Природный газ проходит по трубопроводу 36 (фиг. 4), который соедин ет трубные решетки на выходе из теплообменника 2 с трубными решетками 37 теплообменника 3.

Переохлажденный конденсат поступает в теплообменник 3 через трубную решетку 38. Газ цикла низкого давлени  проходит по центральному трубопроводу 39.

Трубчатка, по которой проходит природный газ, заканчиваетс  трубной решеткой 40. Затем природный газ идет к трубной решетке 41, наход шейс  на гор чем конце теплообменника 4. Газ цикла высокого давлени  проходит через трубную решетку 42 и доходит до трубной решетки 43, также расположенпой на гор чем конце теплообменника 4.

Газ цикла низкого давлени  поступает в теплообменник 3 через отверсти  44 и выходит через отверсти  45. Трубчатка теплообменника 4 навиваетс  на стержень 46. Трубчатка природного газа заканчиваетс  трубной решеткой 47 и газ поступает в емкости на хранение. Трубчатка газа цикла заканчиваетс  трубной решеткой 48 и патрубком 49, по которому этот газ эвакуируетс  в виде переохлажденного конденсата, дросселирование

которого производ т вентилем 50. Затем газ выходит через отверстие 51 в теплообменник 4. Подн вшись по межтрубному нространству , оп через отверсти  44 поступает в теплообмепник 3.

Предмет изобретени 

Claims (2)

1.Многосекционное теплообменное устройство дл  каскадного цикла сжижени , включающее трубчатые теплообменники, в трубках которых происходит охлаждение и конденсаци  сжижаемой газовой смеси за счет последовательного теплообмена с испар юшимис  жидкими фракци ми, и сепараторы, отдел ющие после теплообмена сжиженные фракции от газового потока, отличающеес  тем, что, с целью упрошени  конструкции, уменьшени  размеров и веса устройства, выходные концы трубок, но которым проходит

газова  смесь, наход ша с  в стадии частичной конденсации, закрецлены в стенках сепараторов ,  вл ющихс  одновременно и коллекторами .

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что нижн   и верхн   стенки сепаратора совмещены с крышкой и днищем примыкающих к нему теплообменников, а боковые стенки расположены вне теплообменников.

Риг. 1

Прирадншй i

{ 13

Жидкий газ на -хранение