[发明专利]一种用于甲烷深冷处理的宽范围温度调节换热装置

说明书

一种用于甲烷深冷处理的宽范围温度调节换热装置，包括保温箱、甲烷管路、低温氮气喷射器，甲烷管路布置于保温箱内，在保温箱外留有进出接口，氮气喷射器从保温箱顶部向下喷射低温氮气，与甲烷管路换热。本发明与现有技术相比，通过采取流量调节阀控制氮气流量，实现甲烷深冷处理温度的宽范围调节，而且本发明换热装置具有结构简单、制作容易、成本低的问题。

技术领域

本发明属于甲烷的深冷处理技术领域，涉及一种甲烷深冷装置，特别是一种用于甲烷深冷处理的宽范围温度调节换热装置。

背景技术

液化天然气或液甲烷供入系统后，温度会升高(可能气化)，从而达不到用户的温度使用要求。现有的技术大都是关于天然气制备过程中的液化技术，而关于甲烷的深冷处理技术很少。CN105953525A中公布了一种用液氮冷却天然气的方法，虽可以获得较理想的冷却效果，但存在一个致命的缺点：因为液氮沸点低于甲烷冰点，若液氮流量控制不当，甲烷很容易结冰，导致系统无法工作。同时还存在以下缺点：1)液氮管路规格限制了液氮流量，从而使得天然气冷却温度范围不会很宽；2)液氮管路为单层结构，保温性差；3)冷却与被冷却介质为开环控制，精度差，无法实现远程自动化控制；4)冷却与被冷却管路为固接状态，若两类管路为不同材质或不同步冷却，很有可能在低温应力下破坏，低温适应性差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供一种用于甲烷深冷处理的宽范围温度调节换热装置，解决了液氮直接冷却甲烷可能导致甲烷结冰，液氮管路规格限制了液氮流量，使得天然气冷却温度范围不会很宽；液氮管路保温性差；冷却与被冷却介质为开环控制，精度差，无法实现远程自动化控制；冷却与被冷却管路为固接状态，若两类管路为不同材质或不同步冷却，很有可能在低温应力下破坏，低温适应性差的问题，具有很好的使用价值。

本发明的技术解决方案是：一种用于甲烷深冷处理的宽范围温度调节换热装置，包括保温箱、甲烷管路、低温氮气喷射器，其中：

甲烷管路布置于保温箱内，在保温箱外留有进出接口，氮气喷射器从保温箱顶部向下喷射低温氮气，与甲烷管路换热。

所述的保温箱是双层壁保温结构，底端留有排液口，侧壁留有两个通孔，用于甲烷管路穿越保温箱内外，侧壁还留有一个测温接口，用于实时监测保温箱内的温度，顶盖留有排气口，作为低温氮气的喷射口，保温箱内为恒温、恒压状态。

所述的甲烷管路为盘管或者蛇形结构的光壁结构、螺纹管、螺旋槽管或者波纹管。

所述的低温氮气喷射器包括移动式工业液氮储罐、喷射管路、流量调节阀，移动式工业液氮储罐具有增压功能，流量调节阀控制排出的液氮流量，喷射管路产生低温氮气，从保温箱顶盖留有的排气口喷入保温箱。

所述的甲烷管路内的甲烷与喷射管路产生的低温氮气换热。

所述的甲烷换热后温度作为目标值，与保温箱内温度、流量调节阀形成闭环控制程序。

所述的甲烷管路与保温箱没有固定连接。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采取喷射低温氮气冷却甲烷的方式，通过在保温箱底端留有排液口，防止液氮集聚，从而根本上防止甲烷过冷甚至冻结；

(2)本发明采取流量调节阀控制氮气流量，实现甲烷深冷处理温度的宽范围调节，从甲烷进口温度到甲烷的冰点以下都能实现；

(3)本发明中保温箱采取双层壁保温结构，保温性好，有利于甲烷换热温度的稳定调节；

(4)本发明采取甲烷换热后温度与氮气流量闭环控制的方式，可实现精确化、自动化、远程化控制；

(5)本发明甲烷管路与低温箱为非固接状态，甲烷管路可自由变形，低温适应性好；