DD274887A5

DD274887A5 - Waermetauscheranlage

Info

Publication number: DD274887A5
Application number: DD88320603A
Authority: DD
Inventors: Hellmut Herrmann
Original assignee: Schmidt'sche Heissdampf Gmbh,De
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1988-10-10
Publication date: 1990-01-03
Also published as: US4945978A; FR2621687B1; DE3734216C1; FR2621687A1; CS671888A2; CS272797B2

Abstract

Um eine wirtschaftliche zweistufige Waermetauscheranlage zu schaffen, die geeignet ist, die Kuehlung von Spaltgas aus Kurzzeitspaltoefen, welche fuer den flexiblen Betrieb mit wechselnden Einsatzprodukten ausgelegt sind, zu ermoeglichen, wird vorgeschlagen, die beiden Stufen des Waermetauschers in eine Vorrichtung zu integrieren, um zu vermeiden, dass das Spaltgas ueber lange, heissgehende Rohrleitungen einer zweiten separaten Stufe zugefuehrt werden muss und ferner durch eine geeignete Schaltung die Waermetauscheranlage gegebenenfalls einstufig zu betreiben. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmetauscheranlage für heiße strömende Gase, insbesondere aus Spaltgasöfen, bestehend ai mehreren parallel geschalteten Wärmetauschern, die jeweils gasseitig, einerseits mit einem Spaltofen und andererseits mit einem Sammler, verbunden sind, die eine nachgeschaltete Öl-Einspritzung aufweist, wobei die einzelnen Wärmetauscher jeweils einen rohrförmigen Heißgasdurchgang mit einem Einlaß und Auslaß aufweisen, dor über den größten Teil seiner Länge von einem Kühlmantel umgeben ist, der aus achsparallelen Rohren gebildet ist, die jeweils gasdicht miteinander verbunden sir . und einen Einlaß und einen Auslaß für das Kühlmittel aufweisen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Derartige Wärmetauscher werden für die Kühlung von Prozeßgasen, insbesondere von Spaltgasen aus thermischer Spaltung von gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen eingesetzt. Sie werden u.a. als Einrohrapparate ausgeführt, die an jedem einzelnen Spaltrohr-Austrilt anschließend und deren gasseitiger Querschnitt dem des Spaltofen-Austritts entspricht. Bei Spaltöfen, welchü mit einer einstufigen Spaltgaskühlung ausgerüstet sind, ist bei der Auslegung des Wärmetauschers die Bandbreite der einzusetzenden Rohstoffe (Gas bis Gasoil) zu berücksichtigen. In der Regel wird die Spaltgasaustrittstemperatur aus dem Wärmetauscher für den sauberen Zustand des Apparates so gewählt, daß bei leichten Einsatzprodukten eine noch wirtschaftliche Energierückgewinnung erzielt wird und bei schweren Produkten die Verkokungsneigung auf den Kühlflächen des Wärmetauschers erträglich bleibt. Der Temperaturbereich des Spaltgases hinter dem Wärmetauscher ist aus diesen Gründen auf in der Regel 42O⁰C bis 55O⁰C (bei sauberen Heizflächen) begrenzt. Hinter dem Wärmetauscher ist eine Öl-Einspritzung vorgesehen, die in der Regel einstufig ist und die weitere Abkühlung des Spaltgases übernimmt. Es wird in Kauf genommen, daß die Kühlflächen bei schweren Einsätzen relativ stark verkoken und somit eine Gasaustrittstemperatur bis etwa 650°C hinter dem Wärmetauscher erreicht wird. Eine periodische Reinigung der Kühler von Koksablagerungen ist erforderlich.

Bei Spaltöfen, welche mit einer zweistufigen Spaltgask-'ihlung ausgerüstet sind, besteht das Wärmetauschersystem regelmäßig aus einer großen Anzahl von einstufigen Wärmetaust nern, weiche an einzelne Ofenaustri.te anschließen. Die einstufigen Wärmetauscher geben das Gas mit etwa 55O⁰C bis 65O⁰C in einen Sammler ab. Bei Einsatz von leichten Produkten (Gas, Leichtbenzin) erfolgt die weitere Kühlung der Spaltgase in einem weiteren Wärmetauscher, der in der Regel als großvolumiger Einzelapparat pro Ofeneinheit vorgesehen wird.

Bei Einsatz von schweren Produkten (Gasoil, Vakuumgasoil, hydrierter Rückstand) wird das Spaltgas direkt aus dem Sammler hinter der ersten Wärmetauscherstufe entnommen und der nachgeschalteten Öl-Einspritzung zugeführt; der nachgeschaltete Wärmetauscher wird bei dieser Fahrweise nicht betrieben.

Nachteilig beim einstufigen Verfahren ist die Beschränkung auf ein relativ schmales Produktband, um zu starke Verkokungen zu vermeiden. Andererseits ist durch die Kompromißauslegung die Energieausbeute bei leichten Einsätzen geringer als technisch «möglich. Gegebenenfalls kann eine Beschränkung der Laufzeit durch das Kühlsystem durch dessen Verkokung bei Schwere'nsatzprodukten auftreten. Vorteilhaft sind das ^komplizierte kostengünstige System ohne heiße Verbindungsleitung zwischen den beiden Wärmetauscherstufen und die insgesamt wenig aufwendige Bauweise.

Das zweistufige Wärmetauschersystem ist durch die Aufteilung der ersten und zweiten Wärmetauscherstufen auf zwei getrennte Systeme, welche mit einer aufwendigen heißgahenden Zwischenverbindung (Rohrleitung bei 650⁰C bis 68O⁰C) verbunden sind,

sehr kostenintensiv. Hinzu kommt, daß die Druckverluste des Gesamtsystems aufgrund der relativ langen Rohrleitungen hoch sind; dies wirkt sich negativ auf den Verlust der Spaltung In Röhrunspaltölen aus. Vorteilhaft ist die Möglichkeit, den Betrieb den, Einsatzprodukt flexibel anpassen zu können (nur einstufige Wärnietauschersysteme bei schweren, zweistufige Wärmetauschersysteme bei leichten Stoffen).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine kostengünstige Wärmetauscheranlage zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches. .veistufiges Wärmetauschersystem zu schaffen, das geeignet ist, die Kühlung von Spaltgas aus Kurzzeitspaltöfen, welche fin Jen flexiblen Betrieb mit wechselnden Einsatzprodukten ausgelegt sind, zu ermöglichen.

Ausgehend von einem internen Stand dn Technik und der Patentanmeldung P 3714671.8-16 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) der Kühlmantel über den größten Teil seiner Länge von einem rohrförmigen Mantel umhüllt ist, dei durch Öffnungen im oberen Teil des Kühlmantels gasseitig mit dem Heißgasdurchgang verbunden ist,

b) an beiden Enden des Kühlmantels achsgleiche, gusdicht angeschweißte, rohrförmige Anschlüsse die Einlaufstrecke und die Auslaufstrecke des Heißgasdurchgangs bilden,

c) der Mantel mit einem Auslaß für das Heißgas versehen ist, der mit einem Sammler verbunden ist,

d) der Sammler durch eine Leitung mit dem Sammler verbunden ist,

e) die Leitung mit zwei Absperrschiebern und einem dazwischen angeordneten Auslaß für das abgekühlte Gas vorsehen ist, der Auslaß mit einer nachgeschalteten Öl-Einspritzung versehen ist.

Dia erfindungsgemäße Lösung hat gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil, daß das zweistufige Wärmetauschersystem sowohl bei de Spaltung von schweren als auch leichten Einsatzprodukten (Kohlenwasserstoffe) eingesetzt werden kann, ohne daß Spaltgas über lange, hoißgehende Rohrleitungen einer zweiten separaten Stufe zugeführt werden muß

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der Zeichnungen näher erläuw*.

Ausführungsboispiele Es zeigen:

Fig. 1: schematische Darstellung einer Spaltgasanlage mit nachgeschaltetem integrierten zweistufigen Wärmetauschersystem;

Fig. 2: Schnitt A-A in Figur 1;

Fig. 3: Querschnitt durch den zweistufigen Wärmetauscher;

Fig.4: Schnitt B-B in Figur 2;

Fig. 5: Schnitt C-C in Figur 2;

Fig. 6: Schnitt D-D in Figur 2;

Fig.7: Querschnitt durch eine andere Ausführung des Wärmetauschers;

Fig.8: Schnitt E-E in Figur 7.

Beim Betrieb mit schweren Einsatzprodukten wird der Absperrschieber 18 geöffnet und der Absperrschieber 19 geschlossen.

Das heiße Spaltgas aus dem Spaltofen 2 wird durch die Leitungen 22 und die Einlasse 7 in die Wärmetauscher 3 eingeleitet, in der ersten Stufe abgekühlt und durch die Auslässe 8 und die Leitungen 23 in den Sammler 4 zur evtl. weiteren Abkühlung durch die Ol-Einspritzung 5 und Entnahme durch die Leitung 20 weitergeleitet. Die Mantelrohre 10 der Wärmetauscher 3 sind an ihren unteren Enden durch die Einläsee 11 und an ihren oberen Enden durch die Auslässe 12 mit einer nicht dargestellten Dampftrommel wasserseitig bzw. dampfseitig verbunden.

Beim Betrieb mit leichten Einsatzprodukten wird der Absperrschieber 18 geschlossen und der Absperrschieber 19 geöffnet. Das heiße Spaltgas aus dem Spaltofen 2 wird durch die Leitungen 22 und die Einlasse 7 in die Wärmetauscher 3 eingeleitet, in der ersten und zweiten Stufe abgekühlt und durch die Auslässe 15 in den Sammler 16 zur evtl. weiteren Abkühlung durch die Öl-Einspritzung 21 und Entnahme durch die Leitung 20 weitergeleitet. Die Mantelrohre 10 der Wärmetauscher 3 sind an ihren unteren Enden durch die Einlasse 11 und an ihren oberen Enden durch die Auslässe 12 mit einer nicht dargestellten Dampftrommel wasserseitig bzw. dampfseitig verbunden.

Der Heißgasdurchgang 6 besteht aus dem Einlaß 7, dem Auslaß 8 und dem Kühlmantel 9. Der Einlaß 7 hat Anschluß an einen nicht dargestellten Spaltgasofen. Der Auslaß 8 an einen nicht dargestellten Sammler. Die Mantelrohre 10 sind miteinander, der Einlaß 7 der Auslaß 8 und der Mantel 13 gasdicht verbunden.

Die Mantelrohre 10 sind an ihren unteren Enden durch den Einlaß 11 des Sammlers 24 und an i'iren oberen Enden durch den Auslaß 12 des Sammlers 25 mit einer nicht dargestellten Dampftrommel wasserseitig bzw. dampfseitig verbunden. Im oberen Bereich des Mantels 13 sind die Mantelrohre 10 nach außen gebogen, um Öffnungen 14 für den Gasdurchlaß zwischen den zwei Stufendes Wärmetauschers 3 zu bilden. Der Mantel 13 hat einen Auslaß 15 für die zweite Stufe des Wärmetauschers 3.

Die Konstruktion des einstufigen Wärmetauschers 2 unterscheidet sich von dem zweistufigen Wärmetauscher 3 nur dadurch, daß der Mantel 13 und die Öffnungen 16 in dem Kühlmantel nicht vorhanden sind.

Claims

Wärmetauscheranlage für heiße strömende Gase, insbesondere aus Spaltgasöfen, bestehend aus mehreren parallel geschalteten Wärmetauschern, die jeweils gasseitig, einerseits mit einem Spaltofen und andererseits mit einem Sammler, verbunden sind, die eine nachgeschaltete Öl-Einspritzung aufweist, wobei die einzelnen Wärmetauscher jeweils einen rohrförmigen Heißgasdurchgang mit einem Einlaß und Auslaß aufweisen, der über den größten Teil seiner Länge von einem Kühlmantel umgeben ist, der aus achsparallelen Rohren gebildet ist, die jeweils gasdicht miteinander verbunden sind und einen Einlaß und einen Auslaß für das Kühlmittel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Kühlmantel (9) über den größten Teil seiner Länge von einem rohrförmigen Mantel (13) umhüllt ist, der durch Öffnungen (14) im oberen Teil des Kühlmantels (9) gasseitig mit dem Heißgasdurchgang (6) verbunden ist,

b) an beiden Enden des Kühlmantels (9) achsgleiche gasdicht angeschweißte rohrförmige Anschlüsse die Einlaufstrecke (7) und die Auslaufstrecke (8) des Heißgasdurchganges (6) bilden,

c) der Mantel (13) mit einem Auslaß (15) für das Heißgas versehen ist, der mit einem Sammler (16) verbunden ist,

d) der Sammler (16) durch eine Leitung (17) mit dem Sammler (4) verbunden ist,

e) die Leitung (17) mit zwei Absperrschiebern (18), (19) und einen dazwischen angeordneten Auslaß (20) für das abgekühlte Gas versehen ist,

f) der Auslaß (20) mit einer nachgeschalteten Öl-Einspritzung versehen ist.