专利名称：天然气脱水脱烃预冷器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种预冷器，尤其是涉及一种天然气脱水脱烃装置的低温高压、高温差、大处理量的预冷器。
背景技术：
现有的西气东输等国家大型能源管道管输天然气较富(含C3以上组分较多)，管输环境温度低，天然气管输烃露点要求低(一般为-10°c左右)，一般的低温分离技术，烃露点无法达到管输要求，只能采用节流膨胀制冷的低温脱水脱烃分离工艺。其中，预冷器是低温脱水脱烃装置能否正常运转的关键设备，按现有工况条件要求预冷器承受的工作压力高 (可达15 MPa)、管壳程温差大(超过60° C)、处理量大，能防水合物生成，综合考虑只能采用固定管板换热器。但现有的固定管板换热器适用的管壳程温差小(小于50° C)、处理量小， 按常规设计的换热器管板厚度很大，如因温差大，设置膨胀节，也只能用于6. 3 MPa以下。因此，现有的预冷器已不能保证低温脱水脱烃装置正常运转的需求。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种天然气脱水脱烃预冷器，耐高压、高温差，处理量大，且能防水合物生成，节约大量能源，有效地满足了低温脱水脱烃装置正常运转的需求。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种天然气脱水脱烃预冷器，包括至少一组换热器，每组换热器由第一换热器和第二换热器通过鞍座重叠而成，且第一换热器和第二换热器的结构相同，均包括封头、管程壳体和壳程壳体、管程进口和管程出口、壳程入口和壳程出口 ；其中第一换热器的管程出口接第二换热器的管程进口，第二换热器的壳程出口接第一换热器的壳程入口 ；管程壳体和壳程壳体通过薄管板焊接在一起；壳程壳体内设置有与薄管板相焊接的换热管束。所述换热管束为高合金换热管束，与薄管板深度焊接在一起。在所述第一换热器的封头上设置有防水合物抑制剂注入装置。所述换热管束相对于水平面倾斜设置。与现有技术相比，本发明的积极效果是每套低温脱水脱烃装置根据工况条件按要求在竖向平面内采用多台重叠组装，可有效提高单套装置的处理能力，节约大量能源；采用“柔性管板”理论和应力分析计算相结合的设计技术，在预冷器上引入嵌入式固定薄管板结构和管板与高合金换热管深度焊接的措施，解决高压带有温差补偿工况这一难题，又因管板大大减薄(管板厚度可降低80%以上)，降低投资和减小制造难度；通过预冷器固定管板在原料气中注入水合抑制剂、并将预冷器换热管束相对于水平面倾斜设置，可使天然气的水合物形成温度降低到-40°C，有效避免了在预冷器管束中因水合物产生的冰堵，确保装置正常操作和安全平稳运行。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式一种天然气脱水脱烃预冷器，如图1所示，包括防水合物抑制剂注入装置1、封头 2、法兰连接组3、管程壳体4、第一换热器管程进口 5、薄管板6、第一换热器壳程出口 7、换热管束8、壳程壳体9、第一换热器10、第一换热器管程出口 11、第一换热器壳程入口 12、鞍座 13、第二换热器14、第二换热器壳程入口 15、第二换热器管程出口 16、原料气连接管线17和净化气连接管线18等，其中
第一换热器10和第二换热器14结构相同，二者通过鞍座13重叠，组成一组换热器，第一换热器和第二换热器均包括封头2、管程壳体4和壳程壳体9、管程进口和管程出口、壳程入口和壳程出口等，其中第一换热器的管程出口 11接第二换热器的管程进口，第二换热器的壳程出口接第一换热器的壳程入口 12 ；封头2通过法兰连接组3和管程壳体4连接； 管程壳体4和壳程壳体9通过薄管板6焊接在一起，所述薄管板为嵌入式固定薄管板；壳程壳体9内设置有与薄管板6相焊接的换热管束8，换热管束8相对于水平面倾斜设置，斜度为1%_3%，最佳斜度为1. 5%，对于粘度较大的液体斜度可适当增大；所述换热管束为高合金换热管束，与薄管板深度焊接在一起(焊接深度至少达到5-8mm)；在第一换热器10的封头 2上设置有防水合物抑制剂注入装置1，用于将防水合物抑制剂均勻喷注到与管程壳体4和壳程壳体9相焊接的薄管板6的表面，以防止换热管束8里面产生水合物。中温原料气(一般65°C以上)和极低温净化气(可到-40°C )之间的换热过程为常温原料气从第一换热器管程进口 5进入换热管束8与从第一换热器壳程入口 12 (即第二换热器壳程出口 )进入的净化气换热后通过第一换热器管程出口 11 (即第二换热器管程进口) 进入第二换热器14，与通过净化气连接管线18从第二换热器壳程入口 15进入的净化气继续换热后从第二换热器管程出口 16通过原料气连接管线17进入下一组换热器按同样的方式在下一组换热器(或根据工况条件设置的若干组换热器)中继续换热，这样经过若干级换热后的常温原料气变成了满足工况要求的低温原料气(可到_15°C )，从最后一组换热器的第二换热器管程出口出去后进入节流阀，极低温净化气经过若干级换热后变成烃露点满足管输要求的成品气(一般-10°C )，由第一组换热器的第一换热器壳程出口 7进入输送管道。
权利要求
1.一种天然气脱水脱烃预冷器，其特征在于包括至少一组换热器，每组换热器由第一换热器和第二换热器通过鞍座重叠而成，且第一换热器和第二换热器的结构相同，均包括封头、管程壳体和壳程壳体、管程进口和管程出口、壳程入口和壳程出口 ；其中第一换热器的管程出口接第二换热器的管程进口，第二换热器的壳程出口接第一换热器的壳程入口 ；管程壳体和壳程壳体通过薄管板焊接在一起；壳程壳体内设置有与薄管板相焊接的换热管束。
2.根据权利要求1所述的天然气脱水脱烃预冷器，其特征在于所述换热管束为高合金换热管束，与薄管板深度焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的天然气脱水脱烃预冷器，其特征在于在所述第一换热器的封头上设置有防水合物抑制剂注入装置。
4.根据权利要求1所述的天然气脱水脱烃预冷器，其特征在于所述换热管束相对于水平面倾斜设置。
全文摘要
本发明公开了一种天然气脱水脱烃预冷器，包括至少一组换热器，每组换热器由结构相同的两个换热器重叠而成，均包括封头、管程壳体和壳程壳体、管程进口和管程出口、壳程入口和壳程出口；管程壳体和壳程壳体通过薄管板焊接在一起；换热管束为高合金换热管束，与薄管板深度焊接在一起；在第一换热器的封头上设置有防水合物抑制剂注入装置；换热管束相对于水平面倾斜设置。本发明的积极效果是耐高压、高温差，处理量大，且能防水合物生成，节约大量能源，有效地满足了低温脱水脱烃装置正常运转的需求。
文档编号F28F21/08GK102250659SQ20111016865
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者刘俊, 刘慧敏, 刘文广, 刘春发, 唐昕, 施辉明, 杜通林, 汤智昀, 焦建国, 王西康, 申琳, 罗张东, 罗林林, 范海峰, 谢兵, 郭成华, 陈朝晖, 雒定明 申请人:中国石油集团工程设计有限责任公司