DE1501402A1 - Method and device for cooling media of high temperature - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abschrecken oder raschen Kühlen von fließfähigen Medien hoher Temperatur. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abschrecken oder raschen Abkühlen von Medien hoher Temperatur durch Berührung mit Kühlflüssigkeiten, wobei Verkokungsoder Verkohlungs- und Metallermüdungserscheinungen im wesentlichen herabgesetzt sind.The invention relates to an apparatus and method for quenching or rapidly cooling flowable High temperature media. In particular, the invention relates to an apparatus and a method for Quenching or rapid cooling of high-temperature media by contact with cooling liquids, with coking or charring and metal fatigue phenomena essentially are reduced.
Bei vielen technischen Verfahren ist ein rasches Abschrecken oder Kühlen von heißen Produktströmen erforderlich.. Beispielsweise ist dies beim thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffen verhältnismäßig gebräuchlich, wobei verdampfte Kohlenwasserstoffprodukte aus der Krackzone bei ziemlich hohen Temperaturen austreten. Andere Arbeitsweisen, bei wel- Many industrial processes require rapid quenching or cooling of hot product streams. For example, this is relatively common in thermal cracking of hydrocarbons, with vaporized hydrocarbon products emerging from the cracking zone at fairly high temperatures. Other ways of working with WEL
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chen hohe Temperaturen in der Reaktionszone zur Anwendung gelangen, führen ebenfalls zu Reaktionsprodukten, die zur Vermeidung einer weiteren Reaktion rasch gekühlt werden müssen. Mit dem Versuch, diese Produktströme von hoher Temperatur rasch zu kühlen oder abzuschrecken, waren viele Schwierigkeiten verbunden. Das rawche Abkühlen von Produktströmen von hoher Temperatur, mit hohem Kohlenstoffgehalt, welche Kohlenwasserstoffe oder Derivate von Kohlenwasserstoffen enthalten, erzeugt ein Verkoken, wodurch ein vollständiges Verstopfen von Entnahme- oder Abgabeleitungen aus den Reaktionszonen innerhalb einer Dauer von Minuten herbeigeführt wurde· Auch treten häufig beim raschen Abkühlen oder bei störender Beeinflussung des Fließens des Produktstroms beträchtliche Metallermüdungserscheinungen auf, welche wesentlich die Brauchbarkeit der Rohrleitung oder Aufnahmeeinrichtungen, die zum Teil aus Metall sind, verkürzt und außerdem die Gefahr des Undichtwerdens oder Platzens in solchen Vorrichtungen und der damit verbundenen Schaden erhöht·Chen high temperatures are used in the reaction zone, also lead to reaction products that lead to Must be cooled quickly to avoid a further reaction. There have been many difficulties associated with attempting to rapidly cool or quench these high temperature product streams. The raw cooling of product streams of high temperature, high carbon, which Containing hydrocarbons or derivatives of hydrocarbons, creates a coking, thereby complete Clogging of removal or delivery lines from the reaction zones brought about within a period of minutes During rapid cooling or if the flow of the product flow is interfered with, considerable metal fatigue phenomena often occur, which significantly shortens the usefulness of the pipeline or receiving devices, some of which are made of metal, and also the risk of leaking or bursting in such devices and the associated damage increases
Eine der geeigneteren Methoden, die für ein rasches Abkühlen von Produktströmen bekannt sind, besteht in der Verwendung eines Kühlmediumsj üblicherweise einer Flüssigkeit, die mit dem Produktstrom hoher Temperatur in Berührung gebracht wird, um aus dem ^roduktstrom warme zu absorbieren und diesen zu kühlen. Jedoch führte bei der bisher praktischOne of the more suitable methods known for rapidly cooling product streams is to use a cooling medium, usually a liquid, which is brought into contact with the product stream of high temperature in order to absorb warm from the product stream and to cool this. However, the result has been practical so far
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auegeübten Arbeiteweise die Verwendung von Kühlflüssigkeiten zu einer Verkokung in der Kühl- oder Abschreckzone und trug wesentlich zur Metallermüdung der Kühlvorrichtung bei. Tatsächlich haben Kühlflüssigkeiten wirksam das Verkokungsproblem vergrößert, da in vielen Fällen ein wesentlicher Teil der Kühlflüssigkeit durch Wärmeaustausch mit dem Produkt storm verdampft wird, wodijuch ein Ausfallen und Ablagern der Feststoffe eintreten kann, was in technisch praktischen Kühlflüssigkeiten beobachtet werden kann. Überdies ist bei den derzeit praktisch angewendeten Kühlmitteln, wobei eine Flüssigkeitskühlung zur Anwendung gelangt, das Ausmaß der Kühlung 8ehr häufig unangemessen afer ungenügend. The use of cooling fluids to coke in the cooling or quenching zone and contributed significantly to the metal fatigue of the cooling device. In fact, cooling liquids have effectively increased the coking problem, since in many cases a substantial part of the cooling liquid is vaporized by heat exchange with the product, which can lead to precipitation and deposition of the solids, which can be observed in technically practical cooling liquids. Moreover, in the presently practically used refrigerants using liquid cooling, the amount of cooling is very often inadequate or insufficient.
Ein Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer neuen und neuartigen Kühlvorrichtung und eines Verfahrens zum Küh len von Medien hoher Temperatur. Ein anderer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer neuen und neuartigen Vorrichtung und eines Verfahrens zum Kühlen von Medien hoher Temperatur, wobei ein flüssiges Kühlmedium verwendet wird. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer neuen und neu- aritgen Vorrichtung und eines Verfahrens zum Kühlen von Me dien hoher Temperatur, wobei die Ablagerung von freunden Niederschlägen oder Ausscheidungen, wie Koks, Kohlenstoff und Feststeffent die aus dem Kühlmedium oder dem flejißfähigen Medium hoher Temperatur ausfallen, wesentlich verringert ist. One purpose of the invention is to provide a new and novel cooling device and method for cooling media of high temperature. Another purpose of the invention is to provide a new and novel apparatus and method for cooling media of high temperature using a liquid cooling medium . Another purpose of the invention is to provide a new and newly aritgen apparatus and method for cooling Me serving high temperature, the deposition of friends rainfall or excretions such as coke, carbon, and hard Steffen t from the cooling medium or the flejißfähigen medium fail at high temperature, is significantly reduced.
BADBATH
9 C 9 8 L Λ - 0 1 ~ ;9 C 9 8 L Λ - 0 1 ~;
Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer neuen und neuartigen Vorrichtung und eines Verfahrens zum Abkühlen von Medien hoher Temperatur, wobeti die Metallermüdung in der Kühlzone wesentlich herabgesetzt iste Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschrei— ρ ' bung ersichtlich«Furthermore, the invention aims at providing a new and novel apparatus and method for cooling media of high temperature, wobeti metal fatigue is significantly lowered in the cooling zone e Other purposes and advantages of the invention are ρ from the following descriptions' bung visible "
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Kühlen von Medien hoher Temperatur innerhalb einer rohrförmigen Kühl*· kammer vorgesehen, wobei man dis zu kühlende Medium hoher Temperatur in Berührung mit einer Kühlflüssigkeit bringt· Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man einen divergierenden oder auseinanderstrebenden Sprühregen einer Kühlflüssigkeit bildet und einen Strom des zu kühlenden Mediums hoher Temperatur in den divergierenden Sprüh- ^ regen der Kühlflüssigkeit von einem Punkt in Nähe, Jedoch außer Berührung mit dem divergierenden Sprühregen und ohne wesentliche Kühlung des zu kühlenden Mediums vor der Berührung mit der Kühlflüssigkeit in solcher Weise einspritzt, daß ein wesentlicher Anteil des zu kühlenden Mediumstrome die äußere Seitenfläche des divergierenden Sprühregens der Kühlflüssigkeit in einem Winkel von etwa 90° schneidet, wobei der divergierende Sprühregen der Kühlflüssigkeit in wesentlichen in Berührung mit den Seitenwänden der Kühlkammer an allen stromabwärts von der Einspriteetelle des 1 According to the invention, a method for cooling media of high temperature within a tubular cooling chamber is provided, the high temperature medium to be cooled being brought into contact with a cooling liquid A spray of a cooling liquid forms and a flow of the medium to be cooled of high temperature in the diverging spray of the cooling liquid from a point in the vicinity, but out of contact with the diverging spray and without substantial cooling of the medium to be cooled before contact with the cooling liquid in injected in such a way that a substantial portion of the medium flow to be cooled intersects the outer side surface of the diverging spray of the cooling liquid at an angle of about 90 °, the diverging spray of the cooling liquid being in contact with the side walls of the cooling chamber at all substantially downstream from the injection point of the 1st
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°RIGlNAL ° RIGlNAL
Stroms von dem Medium hoher Temperatur , der in dem divergierenden Sprühregen der Kühlflüssigkeit gekühlt werden soll, gelegenen Stellen steht.Current from the high temperature medium, which is in the diverging The coolant is to be cooled.
Gemäß der Erfindung ist auch eine verbesserte Vorrichtung zum Kühlen von Medien hoher Temperatur durch Berührung mit einer Kühlflüssigkeit vorgesehen, die eine rohrförmige Kühlkammer, eine Einlaßeinrichtung für die Einführung der Jj Kühlflüssigkeit in die Kammer in Form eines divergierenden Sprühregens, um wenigstens einen Teil der Seitenwände der Kühlkammer zu berühren, eine gegen Wärmeverlust isolierte Einspritzeinrichtung für die Einführung eines Mediumstroms von hoher Temperatur, welcher gekühlt werden soll, in die Kammer in Berührung mit dem divergierenden Sprühregen der Kühlflüssigkeit in der Weise, daß ein wesentlicher Teil des zu kühlenden Mediumstroms den divergierenden Sprühregen der Kühlflüssigkeit unter einem Winkel von etwa 90° schneidet, wobei die Einspritzeinrichtung stromaufwärts von der Stelle, M <angeordnet ist} wo die Kühlflüssigkeit lie Seitenwände der Kühlkammer berührt, und außer Berührung mit dem divergierenden Sprühregen, Jedoch in Nähe davon < >, und eine Auslaßeinrichtung für das Abziehen von gekühltem Medium aus der Kammer umfaßt·In accordance with the invention there is also provided an improved apparatus for cooling high temperature media by contact with a cooling liquid, comprising a tubular cooling chamber, inlet means for introducing the cooling liquid into the chamber in the form of a divergent spray around at least a portion of the side walls of the To touch cooling chamber, an injection device insulated against heat loss for the introduction of a medium flow of high temperature, which is to be cooled, into the chamber in contact with the diverging spray of the cooling liquid in such a way that a substantial part of the medium flow to be cooled is the diverging spray of the Cooling liquid intersects at an angle of about 90 °, with the injector arranged upstream of the point, M < } where the cooling liquid touches the side walls of the cooling chamber, and out of contact with the divergent spray, but in the vicinity thereof <>, and an outlet a measuring device for drawing off the cooled medium from the chamber
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme aufThe invention is described below with reference to FIG
die Zeichnung näher erläutert·the drawing explained in more detail
Die Figuren 1 bis 3 sind schematische Darstellungen vonFIGS. 1 to 3 are schematic representations of FIG
drei verschiedenen Ausführungsformen gemäß der Erfindung. 909844/0132 three different embodiments according to the invention. 909844/0132
In der Zeichnung sind mit gleichen Bezugszeichen gleich· Teile der Vorrichtung gemäß der Erfindung bezeichnet. Ein Medium von hoher Temperatur, beispellswiise ein Strom eines verdampften, normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffes wird in eine rohrförmige Kühlkammer 10 mittels einem oder mehreren Einspritzrohren 11 eingeführt, die sich in die rohrförmige Kühlkammer 10 erstrecken und mit dieser in offener Verbindung durch das offene Ende 12 stehen. Die Richtungspfeile A zeigen die Strömungsrichtung dem Mediums hoher Temperatur innerhalb des Einspritzrohres 11 an. Eine Kühlflüssigkeit wird in die rohrförmige Kühlkammer 10 mittels einer Leitung 13 und einer Sprühdüse 14 eingeführt. Die Art und Anordnung der Sprühdüse muß so sein, daß die Kühlflüssigkeit in die Kühlkammer 10 in Form eines auseinanderstrebenden oder divergierenden kegelförmigen Sprühregens in einer solchen Weise eingespritzt wird, daß ein Teil der äußeren Seitenoberfläche des Sprühregens den Fluß öder Strömungsweg des zu kühlenden Mediums hoher Temperatur ungefähr im rechten Winkel unmittelbar nach der Einführung des heißen Mediums in die Kühlkammer 10 durch das offene Ende 12 de» Einspritzrohrs 11 schneidet. Die gestrichelten Linien in der Zeichnung stellen den kegelförmigen Sprühregen der Kühlflüssigkeit aus der Düse 14 dar. Die Sprühdüse 14 ist außerdem innerhalb der Kühlkammer so angeordnet, daß der Teil der beim Kühlen des Mediums hoher Temperatur nicht verdampften Kühlflüssigkeit auf dieIn the drawing, the same reference numerals denote the same parts of the device according to the invention. A High temperature medium, for example a stream of vaporized, usually liquid, hydrocarbon is introduced into a tubular cooling chamber 10 by means of one or more injection tubes 11 extending into the tubular cooling chamber 10 and are in open communication therewith through the open end 12. The direction arrows A indicate the direction of flow of the high temperature medium inside the injection tube 11. A coolant is introduced into the tubular cooling chamber 10 by means of a conduit 13 and a spray nozzle 14. The type and Arrangement of the spray nozzle must be such that the cooling liquid in the cooling chamber 10 in the form of a diverging or diverging conical spray is injected in such a manner that part of the outer side surface of the spray, the flow or flow path of the high temperature medium to be cooled approximately at right angles immediately after the hot medium has been introduced into the cooling chamber 10 through the open end 12 of the injection tube 11 cuts. The dashed lines in the drawing represent the conical spray of the cooling liquid from the nozzle 14. The spray nozzle 14 is also arranged within the cooling chamber so that the part of the cooling of the medium high temperature not evaporated coolant on the
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Rohrwand der Kühlkammer 10 stromabwärts von der Einführungestelle dee Mediums hoher Temperatur in die Kühlkammer 10 aus dem Einspritzrohr 11 auftrifft· Das gekühlte Medium hoher Temperatur und verdampfte Kühlflüssigkeit (quenched liquid) gelangen aus der Kühlkammer 10 durch eine Leitung 15· Durch dieses Verfahren und durch diese Vorrichtung wird das Medium hoher Temperatur rasch gekühlt und die Bildung von Kohlenstoff und die Kohlenstoffablagerung in der Kühlkammer sind wesentlich verringert. Aufgrund der Wirksamkeit der raschen Kühlung und der Benetzung der Wand der Kühlkammer stromabwärts von der Einführungsstelle des heißen Mediums wird auch die Metallermüdung beachtlich verringert, was weitgehend auf die niedrigeren und gleichförmigeren Oberflächentemperaturen der Wände der Kühlkammer zurückzuführen ist.Pipe wall of the cooling chamber 10 downstream from the point of introduction of the high-temperature medium into the cooling chamber 10 the injection tube 11 impinges · The cooled medium higher Temperature and evaporated cooling liquid (quenched liquid) pass from the cooling chamber 10 through a line 15 · through by this method and apparatus, the high temperature medium is rapidly cooled and the formation of carbon and carbon deposition in the cooling chamber are eliminated significantly reduced. Due to the effectiveness of the rapid cooling and the wetting of the wall of the cooling chamber downstream from the point of introduction of the hot medium will also the metal fatigue is significantly reduced, largely due to the lower and more uniform surface temperatures the walls of the cooling chamber.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Einspritzrohre 11 vorzugsweise innerhalb zylindrischer Arme 16 über eine wesentliche Strecke, die sich von der Kühlkammer 10 erstreckt, eingeschlossen, im einen ringförmigen Zwischenraum 17 vorzusehen, welcher die Einspritzrohre 11 isoliert und deren Kühlung verhindert· Die Einspritxrohre 11 enden in einem offenen Ende 11 an einer Stelle, die außerhalb des Kühlrohre 10, jedoch innerhalb der Arme 16 liegt, und sie springen nicht in die Kühlkammer 10 vor. Auf diese Weise wird eine Berührung der Kühlflüssigkeit mit der Oberfläche der Einepritzrohre 11 vermieden.As shown in Fig. 1, the injection tubes 11 are preferably within cylindrical arms 16 about a substantial Distance extending from the cooling chamber 10, enclosed in an annular gap 17 to be provided, which insulates the injection pipes 11 and prevents them from being cooled. The injection pipes 11 terminate in an open end 11 a position which is outside the cooling tube 10 but inside the arms 16, and they do not protrude into the cooling chamber 10. In this way, contact of the cooling liquid with the surface of the injection tubes 11 is avoided.
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In Figo 1, welche eine "bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, ist ein Mittel.oder eine Einrichtung zum Durchspülen de» ringförmigen Zwischenräume 17» welche die Einspritzrohre 11 umgeben, vorgesehen. Diese Einrichtung umfaßt einen oder eine .Mehrzahl von Spüleinlässen 18 für die Einführung eines Spülmediums in die ringförmigen Zwischenräume 17» Die Anzahl und die Anordnung der Einlasse 18 soll so sein, daß eine verhältnismäßig gleichförmige Verteilung des Spülmediums innerhalb de» ringförmigen Räume 17 erzeugt wird. Das Spülmedium wird über Leitungen 19 zugeführt.In Figo 1, which is a "preferred embodiment of the Invention is a means or a device for flushing through the »annular spaces 17» which surrounding the injection pipes 11 are provided. This device comprises one or a plurality of flushing inlets 18 for the Introduction of a flushing medium into the annular spaces 17 »The number and arrangement of the inlets 18 should be such that that a relatively uniform distribution of the flushing medium within the »annular spaces 17 is generated. The flushing medium is supplied via lines 19.
In den Figuren 9 und 3 ist eine Au.sführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher die Kühlflüssigkeit von der Seitenwand der rohrförmigen Kühlkammer 10 anstelle aus dem einen Ende der Kühlkammer eingeführt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Einspritzrohr 11 durch einen ringförmigen Raum 17 isoliert, wobei jedoch dieser ringförmige Raum zwischen den landen der Kühlkammer 10 und dem Einlaßrohr 11 gebildet ist. Die Kühlleitung 13 und die Düse 14 sind so angeordnet, daß ihre Achsen im wesentlichen unter einem Winkel von 4-5° mit der Achse der rohrförmigen Kühlkammer 10 vorliegen. Das offene Ende 12 des Einspritzrohre 11 ist unmittelbar über der Stelle-enee***a·*« wo die Kühlflüssigkeit durch die Kühlleitung 13 ee eingeführt wird, *ββ- so angeordnet, daß ei* es nicht in Berührung mit der Kühlflüssigkeit stent. Die obere Oberfläche des kegelförmigen Sprühregens der KühlflüssigkeitIn Figures 9 and 3 is an Au. S embodiment of the invention is shown in which the cooling liquid is introduced from the side wall of the tubular cooling chamber 10 instead of from one end of the cooling chamber. As shown in Fig. 1, the injection tube 11 is isolated by an annular space 17, but this annular space between the ends of the cooling chamber 10 and the inlet pipe 11 is formed. The cooling line 13 and the nozzle 14 are arranged such that their axes are essentially at an angle of 4-5 ° with the axis of the tubular cooling chamber 10. The open end 12 of the injection tube 11 is arranged directly above the point where the cooling liquid is introduced through the cooling line 13 ee, * ββ- so that it does not come into contact with the cooling liquid. The top surface of the conical spray of the cooling liquid
BAD ORIGINAL 9098iU/(U32 - - .BAD ORIGINAL 9098iU / (U32 - -.
"9" 150H02" 9 " 150H02
achneidet den Fluß oder die Fließrichtung des Mediums hoher Temperatur, welches gekühlt werden soll, etwa im rechten Winkel, da die Kühlleitung 13 in einem Winkel von etwa 45° zu der Achse des Kühlrohrs 10 angeordnet ist; erwünschtenfalls kann jedoch die Kühlleitung 13 senkrecht zu der Achse des Kühlrohrs 10 angeordnet werden, wobei die Düse 14 unter einem solchen Winkel zu der Achse des Kühlrohrs 10 angeordnet ist, um die gleiche Beziehung oder das gleiche Verhältnis am Schnittpunkt des Sprühregens der Kühlflüssigkeit mit dem Medium hoher Temperatur zu erhalten. intersects the flow or direction of flow of the medium high temperature, which is to be cooled, approximately at right angles, since the cooling line 13 is at an angle is arranged at about 45 ° to the axis of the cooling tube 10; if desired, however, the cooling line 13 can be perpendicular to the axis of the cooling tube 10, the nozzle 14 at such an angle to the axis of the cooling tube 10 is arranged to have the same relationship or the same relationship at the intersection of the spray of the To obtain coolant with the medium of high temperature.
Fig. 3 zeigt eine der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ähnliche Ausführungsform der Erfindung, wobei das zu kühlende Medium hoher Temperatur an einem Ende der Kühlkammer 10 eingeführt wird; jedoch wird bei dieser Ausführungsform die Kühlflüssigkeit durchieine Mehrzahl von Düsen 14, die in der Seitenwand der Kühlkammer 10 angeordnet sind, so eingeführt, um die' Wände der Kühlkammer 10 stromabwärts von der Einfürungsstelle des fließfähigen Mediums hoher Temperatur gleich förmig zu benetzen. Ein weiteres Merkmal der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Ausdehnung oder Erweiterung im Durchmesser der Kühlkammer 10 stromabwärts von dem Einspritzrohr 11.FIG. 3 shows one of the embodiment according to FIG. 2 Similar embodiment of the invention, the medium to be cooled having a high temperature at one end of the cooling chamber 10 is introduced; however, in this embodiment the cooling liquid is passed through a plurality of nozzles 14 located in the Side wall of the cooling chamber 10 are arranged so inserted to the 'walls of the cooling chamber 10 downstream of the introduction point to wet the flowable medium of high temperature uniformly. Another feature of that shown in FIG Embodiment of the invention is the expansion or expansion in the diameter of the cooling chamber 10 downstream from the injection pipe 11.
Bei der praktischen Ausführung der Erfindung muß ein wesentlicher Anteil des zu kühlenden oder abzuschreckenden Mediums hoher Temperatur in Berührung mit der Außenoberfläche des divergierenden Sprühregens von Kühlflüssigkeit bei einemIn the practice of the invention, a substantial proportion of what is to be cooled or quenched must be used Medium of high temperature in contact with the outer surface of the divergent spray of cooling liquid at a
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150U02150U02
- ίο -- ίο -
Winkel von etwa 90° eingeführt werden, um die Vorteile gemäß der Erfindung zu erhaltene Ein Schneiden oder Uberkreuzen bei genau 90° ist nicht erforderlich, und der Winkel kann zwischen 75° und bis zu 105° variieren, wobei dennoch eine gewisse Verbesserung in der Kühlung erreicht wird. Die Kühlflüssigkeit wird überlicherweise in Form eines divergierenden Sprühregens oder von divergierenden Sprühstrahlen von Flüssigkeit eingeführt, d.h. in Form eines kegelförmigen Sprühregens. Das zu kühlende oder abzuschreckende Medium hoher Temperatur wird vorzugsweise mit der Kühlflüssigkeit ohne wesentliche Divergenz des Flusses ,in Berührung gebracht. Jedoch kann das zu kühlende Medium in Form eines auseinanderstrebenden oder divergierenden Stroms sein, vorausgesetzt, daß ein wesentlicher Teil des Mediums noch in Berührung mit der Kühlflüssigkeit bei einem Winkel von etwa 90° gebracht werden kann.Angle of about 90 ° can be introduced in order to obtain the advantages according to the invention. A cutting or crossing at exactly 90 ° is not required and the angle can be between 75 ° and up to 105 °, although a certain amount Improvement in cooling is achieved. The coolant is usually in the form of a divergent spray or introduced by divergent sprays of liquid, i.e. in the form of a conical spray. That to be cooled or quenched high temperature medium is preferably with the cooling liquid without essential Divergence of the river, brought into contact. However, the medium to be cooled can be in the form of a diverging or diverging flow, provided that a substantial part of the medium is still in contact with the cooling liquid can be brought at an angle of about 90 °.
Gemäß der Erfindung ist es notwendig, eine Einrichtung zur Isolierung der Außenbberflachen der Einspritzrohre vorzusehen, um den Wärmeverlust aus den Eirspiltzrohren zu verringern» Diese Isoliereinrichtung besteht gemäß der Erfindung zumeist a^s einem ringförmigen freien Raum zwischenAccording to the invention it is necessary to provide a device for insulating the outer surfaces of the injection pipes, to reduce the heat loss from the Eirspiltzpipes » According to the invention, this isolating device usually consists of an annular free space between
spritz/ den Wänden der Kühlkammer und den EinifÄrohren. Jedoch können Isoliermaterialien anstelle des ringförmigen freien Raums oder in Verbindung damit zur Anwendung gelangen. Die Art und Weise der Isolierung ändert sich mit den Temperaturenspray / the walls of the cooling chamber and the inlet pipes. However Insulation materials can be used instead of or in connection with the annular free space. the The manner of insulation changes with temperatures
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und den zu kühlenden fließfähigen Medien ebenso wie mit dem Kühlmedium. Die Bestimmung der Isolierungsart und -weise kann vom Fachmann mühelos getroffen werden. Die gegebenenfalls/ verwendeten Isoliermaterialien füllen vorzugsweise den ringförmigen Raum, welcher das Einspritzrohr umgibt, nicht aus. Vorzugsweise wird wenig oder kein Isoliermaterial verwendet, wobei der ringförmige Raum offengehalten wird, um das Strömen eines Spülmediums um die Einspritzrohre zu erlauben und einen minimalen Wärmeverlust aus den Einspritzrohren zu erhalten. and the flowable media to be cooled as well as with the cooling medium. Determination of the type and manner of insulation can easily be made by a specialist. The / The insulating materials used preferably do not fill the annular space surrounding the injection tube. Preferably little or no insulating material is used, with the annular space being kept open to allow flow a flushing medium to allow the injection tubes and to obtain minimal heat loss from the injection tubes.
Bei der bevorzugten praktischen Ausführung der Erfindung, wobei ein ringförmiger Raum, welcher die Einspritzrohre um gibt und ein Mittel oder eine Einrichtung zum Durchspülen des ringförmigen Raums-vorgesehen sind, kann eine große Vielzahl von Materialien als Spülmedium zur Anwendung gelangen. Zumeist wird ein inertes gasförmiges Material verwendet. Der Zweck des Spülmediums besteht darin, die ringförmigen Raune, welche die Xinapriterohre umgeben, von Koks und Kohlenetoff frei su halten. Obgleich die Erfindung su einer wesentlich verringerten Kohlenetoffbildung und -abscheidung führt, · wird auf den Wanden der Kühlkammer in Nähe der offenen Enden der Einepritsrohre etwas Kohlenetoff gebildet, insbesondere, In the preferred practice of the invention, wherein an annular space, which is the injection pipes to and a means or device for flushing of the annular space are-provided, a wide variety of materials as the purging medium be used. Usually an inert gaseous material is used. The purpose of the flushing medium is to keep the ring-shaped roughness surrounding the xinaprite tubes free of coke and carbon. Although the invention results in significantly reduced carbon formation and deposition, some carbon is formed on the walls of the cooling chamber near the open ends of the fuel pipes, in particular,
j tonn das au kühlende Medium bei sehr hohen Temperaturen let» ■ lach einer Zeitdauer wird diese Kohlenstoffbildung so grofi, daB sie den ringförmigen Raun absperrt und den Wärme verlust j tonn the au cooling medium at very high temperatures let "■ laughing a period this carbon formation is so grofi, dab it shuts off the annular Raun and the heat loss
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aus den Einspritzrohren steigert»Die Einführung des Spülmediums in die ringförmigen Räume fegt oder spült, diese gegebenenfalls vorhandenen Kohlenstoff- oder anderen Abschei— düngen in die Kühlkammer bei seine'r Bildung heraus, wodurch ein Kohlenstoffaufbau verhi ndert wird. Die bevorzugten Spülmedien sind Stickstoff oder Wasserdampf, wobei Wasserdampf im allgemeinen gegenüber Stickstoff bevorzugt ist.from the injection pipes increases »The introduction of the flushing medium sweeps or flushes into the annular spaces, these any carbon or other deposits that may be present fertilize out into the cooling chamber during its formation, whereby carbon build-up is prevented. The preferred flushing media are nitrogen or water vapor, with water vapor generally being preferred over nitrogen.
Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung sind einer großen Vielzahl von Anwendungsgebieten, wobei die Kühlang von Medien hoher Temperatur vorgesehen ist, zugänglich. Diese Medien können aus einem Gas, einem Gas, das mitgerissene Flüssigkeit enthält, einer verdampften Flüssigkeit oder einer Flüssigkeit bestehen. Zumeist besteht das Medium aus einem im wesentlichen verdampften, normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffström. In der Praxis ist die Erfindung beim Abschrecken oder raschen Kühlen von Verfahrensströmen brauchbar, wobei eine verhältnismäßig große und sehr rasche Abnahme in der Temperatur des Verfahrensstroms erforderlich ist, um eine Weiterreaktion zu vermeiden und zu unterbrechen oder aus anderen Überlegungen. Eine besondere Brauchbarkeit besitzt die Erfindung in der Anwendung, wobei die Kühlung des Produkts von bei verhältniemäßig hohen Temperaturen ausgeführten Krackvorgängen, insbesondere das thermische Kracken von Erdölbeschickungen, beabsichtigt ist.The apparatus and method according to the invention are in a wide variety of fields of application the cooling of media of high temperature is provided, accessible. These media can consist of a gas, a gas, containing entrained liquid, an evaporated liquid or a liquid. Mostly there is the medium of a substantially vaporized, normally liquid, hydrocarbon stream. In practice it is the invention is useful in quenching or rapidly cooling process streams, with a relatively large one and a very rapid decrease in the temperature of the process stream is required to avoid further reaction and to interrupt or for other considerations. The invention is particularly useful in the application the cooling of the product from at relatively high Cracking operations carried out at temperatures, particularly thermal cracking of petroleum feeds, is contemplated is.
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Die Wahl der Kühlflüssigkeit für die Anwendung beiThe choice of coolant for the application at
dem Verfahren gemäß der Erfindung hängt wesentlich von denthe method according to the invention depends essentially on the
dien/serve /
zu kühlenden fließfähigen Me^ond dem Zustand bei .ihrer Ankunft in der Kühlzone, d.h. ihrer Temperatur od.dgl., sowie von dem erwünschten Kühlausmaß ab. Die Auswahl einer Kühlflüssigkeit für eine besondere Ausnutzung oder Verwertung der Erfindung liegt im Bereich des fachmännischen Könnens. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird in Übereinstimmung mit einem besonderen Anwendungsgebiet, wobei sie zur Kühlung von Produkt von bei verhältnismäßig hohen Temperaturen ausgeführten Krackarbeitsgängen angewendet wird, insbesondere beim thermischen Kracken, es üblicherweise bevorzugt, daß die Kühlflüssigkeit aus einer Kohlenwasserstoff enthaltenden Flüssigkeit besteht.flowable medium to be cooled, the condition on its arrival in the cooling zone, i.e. its temperature or the like, as well as the desired cooling extent. Choosing a coolant for a particular exploitation or exploitation of the invention lies within the range of the skilled person. In practicing the invention is in accordance with a particular field of application in which it is used to cool product from cracking operations carried out at relatively high temperatures, especially in thermal cracking, it is usually preferred that the cooling liquid be a hydrocarbon containing liquid.
Um "die Wirksamkeit der Erfindung zu zeigen, wurde ein Vergleich zwischen zwei Kühlsystemen durchgeführt, wobei das eine entsprechend der Erfindung aufgebaut war und das andere in entsprechender Weise ausgebildet war, jedoch ohne von der Erfindung Gebrauch zu machen. Das gemäß der. Erfindung ausgebildete Kühlsystem war im wesentlichen das gleiche, wie das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte. Das andere Kühlsystem wurde dem in in Figo 1 gezeigten System ziemlich ähnlich, jedoch mit zwei Hauptabänderungen ausgeführt« Bei der Beschreibung des anderen Kühlsystems wird auf Fig. 1In order to show "the effectiveness of the invention, a comparison between two cooling systems was carried out, wherein the one according to the invention a was ufgebaut and the other was formed in a corresponding manner, but without making use of the invention. The according to the. Invention formed The cooling system was essentially the same as that shown in Figure 1. The other cooling system was made quite similar to the system shown in Figure 1, but with two major modifications
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Bezug genommen. Bei diesem Kühlsystem, war kein Einspritzrohr 11, das von einem ringförmigen Raum 17 umgegeben war, vorgesehen» Vielmehr wurde das zu kühlende Material direkt durch die Arme 16 eingeführt. Außerdem war bei diesem gebräuchlicheren System die Säe Kühlmitteldüse 14 nicht so angeordnet, daß die Abgabe der Kühlflüssigkeit in der Weise erfoigte, daß die eintretende heiße Flüssigkeit etwa im rechen Winkel geschnitten wird und gleichzeitig die Wände der Kühlkammer stromabwärts von der Einspritzstelle der heißen Flüssigkeit benetzt wir-den, wie dies gemäß der Erfindung vorgesehen ist·Referenced. With this cooling system, there was no injection tube 11, which was surrounded by an annular space 17, was intended »Rather, the material to be cooled was passed through directly the arms 16 inserted. In addition, in this more common system, the seed coolant nozzle 14 was not arranged in such a way that that the discharge of the cooling liquid erfoigte in such a way that the entering hot liquid cut approximately at the right angle and at the same time the walls of the cooling chamber downstream of the hot liquid injection point is wetted as provided according to the invention
Beim Vergleich dieser beiden Kühlsyeteme wurde ein/i heißes Reaktionsprodukt aus der thermischen Krackung eines Erdölkondensats kontinuierlich eingeführt. In jedem der Systeme wurde im wesentlichen das gleiche Kühlöl in Berührung mit den heißen Produkten eingeführt. Es wurde gefunden, daß bei dem Kühlsystem, bei welchem die Merkmale gemäß der Erfindung fehlen, eine beachtliche Verkokung innerhalb des Kühlsystems in Zeitabschnitten im Bereich von zwei Tagen bis zu zwei Wochen auftrat, während Äei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten und betriebenen Kühlsystem keine wesentliche Verkokung während einer Dauer von über 9 Monaten aufferat.When comparing these two cooling systems, an / i hot reaction product from the thermal cracking of a Petroleum condensate introduced continuously. In each of the systems essentially the same refrigerant oil was introduced in contact with the hot products. It was found that in the cooling system in which the features according to the invention are absent, considerable coking within the cooling system for periods ranging from two days to occurred up to two weeks, while the cooling system designed and operated according to the invention was not significant Coking for a period of more than 9 months.
Es wurde außerdem festgestellt, daß eine Metallermüdung,It was also found that metal fatigue,
sich
die/durch ein übermäßiges Metallbrechen bei anzeigt, bei dem gebräuchlichen Kühlsystem in Zeiträumen im Bereich von .4 bis
7 Monaten auftrat, während bei dem Kühlsystem gemäß der Erfindung keine Metallermüdung während einer Dauer von 9 Monaten
beobachtet wurde. BAD ORIGINALthemselves
which indicates excessive metal breakage in the conventional cooling system for periods ranging from .4 to 7 months, while in the cooling system according to the invention no metal fatigue was observed for a period of 9 months. BATH ORIGINAL
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Dieser Vergleich zeigt, daß durch die Erfindung eine wesentliche Verbesserung in der Technik der Kühlung von fließfähigen Medien hoher Temperatur geschaffen wird.This comparison shows that a substantial improvement in the art of cooling of flowable media of high temperature is created.
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