[发明专利]一种深冷烃物料脱氮塔顶冷凝装置

说明书

本发明涉及一种深冷烃物料脱氮塔顶冷凝装置。本装置包括筒状壳体，所述筒状壳体立式设置在脱氮塔顶端，所述筒状壳体内设有缠绕管式芯体，各缠绕管的进料端和出料端分别与筒状壳体上设置的进料管板和出料管板对接，本发明的壳程与塔上下贯通，除了冷源烃物料管程进出口接管与塔顶气壳程出口接管之外，无需额外配置管线，无精馏塔憋压的安全隐患，具有高安全性；塔顶冷凝装置与管壳式冷凝器相比，管箱设置在壳程筒体侧面、采用小管板结构形式、相比整体管板结构的锻造厚管板、金属材料重量显著下降，而且缠绕管式换热管群在单位容积内的比换热面积更大，可达到板式换热器性能水平，具有高节能性。

技术领域

本发明属于液化天然气、闪蒸气等深冷烃物料脱氮装置的设计领域，特别涉及一种深冷烃物料脱氮塔顶冷凝装置。

背景技术

在天然气生产环节中，净化阶段一般包含脱二氧化碳、脱水、脱汞等过程，但未分离天然气中氮气，液化后的天然气贮存在液化天然气（LNG）储罐内，总有部分液体会发生蒸发、产生闪蒸气（BOG），并且LNG中含氮量越高、越容易导致LNG储罐内的翻滚事故，因此，在GB/T 19024-2003《液化天然气的一般特性》中指出“预防此类型翻滚的最好方法是保持LNG的含氮量低于1%，并且密切监测气化速率”，而使用含氮气的天然气物料（特别是高含氮天然气物料）生产LNG一直是天然气液化关键技术中的难点，为控制LNG含氮量低于1%，进而提高LNG产品质量，一般都采用汽提、精馏、闪蒸等方式对生产过程中的深冷烃物料进行脱氮处理。

现有技术的LNG脱氮过程中，较多采用两塔精馏流程，LNG原料气全部先经过一级脱氮塔，烃物料温度叠加造成脱氮能耗高，而采用闪蒸-精馏的脱氮方式可进一步将脱氮技术能耗由70kWh/吨LNG降低至25kWh/吨LNG，因此，含氮气天然气、特别是高含氮天然气的LNG生产经济环保问题一直是天然气液化关键技术中的控制点。

现有装置的脱氮塔冷凝器中，冷凝器通常布置于精馏塔（即用于脱氮塔工艺的精馏塔）外、冷凝器与精馏塔需要另外配置管线泵阀连通、操作不当则会导致通路堵塞精馏塔憋压的安全隐患，也有将卧式冷凝器直接安装在精馏塔上的精馏装置，还有精馏塔塔顶冷凝器与精馏塔为一体设备、属于全焊式板换热器，但这些装置都直接选用传统型式的换热器、带有各自型式的固有缺点（比如板式开裂泄漏），更没有针对塔顶冷凝器的热物理过程特点进行全新的结构设计，无法在真正意义上与现有先进技术的脱氮塔匹配并降低脱氮装置能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全、可靠且节能、环保的深冷烃物料脱氮塔顶冷凝装置。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种深冷烃物料脱氮塔顶冷凝装置，包括两端开口的筒状壳体，所述筒状壳体立式设置在脱氮塔顶端，且筒状壳体下端与脱氮塔顶端的塔顶气出口连通，所述筒状壳体内设有缠绕管式芯体，所述缠绕管式芯体由多根并联的缠绕管呈螺旋状绕制而成，所述缠绕管内通有冷源物料，各缠绕管的进料端和出料端分别与筒状壳体上设置的进料管板和出料管板对接，所述进料管板和出料管板分别设有一个或至少两个，且零散的分布于筒状壳体上，每个进料管板和出料管板上均设有多个管孔，使一个进料管板或出料管板能够同时与多根缠绕管对接。

本发明的技术效果在于：塔顶冷凝装置与传统外置冷凝器相比，壳程与塔上下贯通，除了冷源烃物料管程进出口接管与塔顶气壳程出口接管之外，无需额外配置管线，无精馏塔憋压的安全隐患，具有高安全性；塔顶冷凝装置与管壳式冷凝器相比，管箱设置在壳程筒体侧面、采用小管板结构形式、相比整体管板结构的锻造厚管板、金属材料重量显著下降，而且缠绕管式换热管群在单位容积内的比换热面积更大，可达到板式换热器性能水平，具有高节能性。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明的缠绕管式芯体的结构示例图；

图3是本发明的悬挂支撑机构的结构示意图；