DE2055059A1 - Method and device for cooling soot-containing gases - Google Patents
Method and device for cooling soot-containing gasesInfo
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Description
Shell Internationale Research Maatschappij N.V., Den Haag, NiederlandeShell Internationale Research Maatschappij N.V., The Hague, Netherlands
11 Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von maßhaltigen Gasen " 11 Method and device for cooling dimensionally stable gases "
Priorität : 11. November 1969, Niederlande Anmelde-Nr. : 69 16 941Priority: November 11, 1969, Netherlands registration no. : 69 16 941
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen von russhaltigen Gasen, die bei der teilweisen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entstehen. Sie bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for cooling soot-containing gases that result from the partial combustion of hydrocarbons develop. It also relates to an apparatus for performing this method.
Beim Kühlen von heissen Gasen, die bei der teilweisen Verbrenn nung von Kohlenwasserstoffen entstehen una\vermeidbar Russ in Form von trockenen Teilchen enthalten, ergeben sich sowohl durch die auftretenden Temperaturen als auch durch den Russ Probleme, wie dies nachfolgend noch erläutert wird. Wenn solche Gase durch wendeiförmige Rohrschlagen geleitet werden, die an ihrer Aussenseite durch ein Kühlmittel gekühlt werden, nimmt .die Wand der Rohrschlange infolge der Wärmeübertragung eineWhen cooling hot gases that result from partial combustion The use of hydrocarbons inevitably produces soot Contained in the form of dry particles, result both from the temperatures occurring and from the soot Problems as explained below. If such gases are passed through helical pipes, the their outside are cooled by a coolant, takes .the wall of the pipe coil as a result of the heat transfer
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hohe Temperatur an.high temperature.
Beim Verwinden eines geraden Rohres zu einer wendeiförmigen Rohrschlange stellen sich Unrundheiten und Unregelmässigkeiten . der Wandstärke ein, was dazu führt, dass die Festigkeit der wendeiförmigen Rohrschlange geringer als jene des ursprünglich geraden Rohres ist. Das erwähnte Temperaturproblem ist mit dieser ünrundheit verbunden. Infolge der Wärmeübertragung kann nämlich die !Temperatur der Rohrschlangenwandung auf einen so hohen Wert ansteigen, dass sie infolge der Ünrundheit und der verminderten Festigkeit der Rohrschlange zu einem Kollabieren der Rohrschlange führt, wenn der Druck des Kühlmittels wesentlich höher als jener des zu kühlenden Gases ist.When twisting a straight tube into a helical one Coiled pipes present out-of-roundness and irregularities . the wall thickness, which leads to the strength of the helical Pipe coil is smaller than that of the originally straight pipe. The temperature problem mentioned is with this one connected to health. As a result of the heat transfer can namely the temperature of the pipe coil wall rise to such a high value that it is reduced as a result of the unhealth and the reduced Strength of the coil leads to a collapse of the coil if the pressure of the coolant is significantly higher than that of the gas to be cooled.
Die Wärmeübertragung nimmt mit steigender Gasgeschwindigkeit zu, was zur Folge hat, dass die Temperatur der Rohrwandung ansteigt. Gleichzeitig führt eine erhöhte Gasgeschwindigkeit zu einer j kürzeren Verweilzeit des Gases in der wendeiförmigen Rohrschlange, was einen relativ geringen Temperaturabfall im Gas ergibt. \ Eine allzu hohe Wandtemperatur führt nun dazu, dass die Gasgeschwindigkeit herabgesetzt werden muss, wodurch die Gasendtemperatur infolge der verringerten Verweilzeit ebenfalls abfällt. Andererseits vergrössert sich bei einer Erhöhung der Gasgeschwindigkeit die Gefahr einer Russablagerung an der Rohrinnenwandung^und nach Ablagerung einer dünnen Rußschicht nimmt die Wärmeübertragung ab, wobei die Temperatur der Rohrwandung noch weiter abfällt (was von geringerer Bedeutung ist, wenn die Festigkeit der Rohrwandung ausreichend gross ist\ und die Gas-The heat transfer increases with increasing gas velocity, which has the consequence that the temperature of the pipe wall increases. At the same time, an increased gas velocity leads to a shorter residence time of the gas in the helical pipe coil, which results in a relatively small temperature drop in the gas. Now \ A too high wall temperature results in that the gas velocity must be lowered, whereby the Gasendtemperatur due to the reduced residence time also drops. On the other hand, increasing the gas velocity increases the risk of soot being deposited on the inner wall of the pipe ^ and after a thin layer of soot has been deposited, the heat transfer decreases, with the temperature of the pipe wall dropping even further (which is of less importance if the pipe wall is sufficiently strong \ and the gas
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endtemperatur steigt wieder an. Bei Vergrösserung der Gasgeschwindigkeit kann die Dicke der abgelagerten Rußschicht an der Innenseite der Rohrwandung abnehmen und sogar vollständig verschwinden, wodurch die Yfärmeübertragung betrachtlich verbessert wird, wobei aber die Rohrwandung eine unzulässig hohe Temperatur annehmen kann und infolge der Änderung der Wärmeübertragung keine gleichförmige Kühlung des Gases mehr stattfindet. Es ist deshalb unmöglich, das Temperaturproblem und das Russablagerungsproblem unabhängig voneinander zu behandeln. Diese Probleme treten beispielsweise bei der Herstellung von Wasserstoff-Kohl en-1^ oxyd-Gemi sehen (Synthesegas) durch teilweise Verbrennung von Kohlenwasserstoffen und dem nachfolgenden Kühlen des Synthesegases auf, und sie müssen einer Lösung zugeführt werden.end temperature rises again. When the gas velocity is increased, the thickness of the deposited soot layer on the inside of the pipe wall can decrease and even disappear completely, whereby the heat transfer is considerably improved, but the pipe wall can reach an impermissibly high temperature and, as a result of the change in heat transfer, no more uniform cooling of the gas takes place. It is therefore impossible to deal with the temperature problem and the soot deposition problem independently. These problems occur, for example, in the production of hydrogen- carbon en- 1 ^ oxyd-Gemi (synthesis gas) by partial combustion of hydrocarbons and the subsequent cooling of the synthesis gas, and they must be supplied to a solution.
.Es hat sich nun ergeben, dass die Verwendung von wendeiförmigen Rohrschlagen zum Kühlen des Gases einen gleichförmigen und sicheren Kühlvorgang gewährleisten, wenn die Gase vor ihrem Eintritt in die wendeiförmige Rohrschlange teilweise gekühlt werden, indem sie durch ein gerades Rohr geleitet werden, wobei gleichzeitig bestimmte Bedingungen erfüllt werden.It has now been found that the use of helical Pipes for cooling the gas ensure a uniform and safe cooling process if the gases are in front of their entry in the helical coil are partially cooled by passing them through a straight pipe, at the same time certain conditions must be met.
Die Erfindung betrifft demgemäss ein Verfahren zum Kühlen von bei der teilweisen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entstehenden russhaltigen Gasen in wendeiförmigen Rohrschlangen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gase mit einem Durchsatz von zumindest 100 kg/m .see durch ein gerades Rohr oder mehrere gerade Rohre geleitet und dabei auf eine Temperatur von. 1200 0G oder darunter abgekühlt werden, worauf die Gase weiter abgekühltThe invention accordingly relates to a method for cooling soot-containing gases formed during the partial combustion of hydrocarbons in helical pipe coils, which is characterized in that the gases are passed through a straight pipe or several straight pipes with a throughput of at least 100 kg / m and at a temperature of. 1200 0 G or below are cooled, whereupon the gases are further cooled
werden, indem sie durch eine bzw. mehrere wendeiförmige Rohrschlangen geleitet werden, von denen sich zumindest eine im wesentlichen in Richtung des geraden Rohres bzw. der geraden Rohre erstreckt, wobei das gerade Rohr bzw. die geraden Rohre durch ein Kühlmittel im Gleichstrom mit den im Rohr bzw. in den Rohren strömenden Gasen gekühlt wird bzw. werden.by going through one or more helical coils are passed, of which at least one extends essentially in the direction of the straight pipe or the straight Extends tubes, the straight tube or tubes through a coolant in cocurrent with the in the tube or in the Pipes flowing gases is or are cooled.
Die Wahl eines geraden Rohres zum Abkühlen der Gase auf eineChoosing a straight pipe to cool the gases down to one
Temperatur von 1200 0C oder darunter ist nicht naheliegend, da es bekannt int, -3Hfr sich Russ in einem geraden Rohr rascherTemperature of 1200 0 C or below is not obvious, as it is known int, -3H for soot in a straight pipe more quickly
ablagert als in einer wendeiförmigen Rohrschlange.deposited than in a helical coil.
Das Abkühlen der Gase im geraden Rohr bzw. in den geraden Rohren auf eine Temperatur von unter 1000 0C ist im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich.The cooling of the gases in the straight pipe or in the straight pipes to a temperature below 1000 ° C. is not necessary within the scope of the invention.
Das Synthesegas, das durch teilweise Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entsteht, hat beim Verlassen des Reaktors eine Ausgangstemperatur von 1300 bis 1400 0C. Wenn Wasser als Kühlmittel verwendet wird, entsteht beim Abkühlungsvorgang Dampf.The synthesis gas, which is produced through partial combustion of hydrocarbons, has an outlet temperature of 1300 to 1400 ° C. when it leaves the reactor. If water is used as a coolant, steam is produced during the cooling process.
Ein Teil des Dampfes kann als Hilfsmedium bei der teilweisen ' « Verbrennung der Kohlenwasserstoffe verwendet werden. In der Regel wird Dampf als Energiequelle verwendet, beispielsweise als j Hochdruckdampf zur Erzeugung von elektrischem Strom. In diesem ' Fall wird Dampf mit einem Druck von 50 bis 150 atm bevorzugt. Die Erfindung ist nun für die Erzeugung solcher Dampfdrücke von besonderer Wichtigkeit, weil bei den genannten Drücken relativ hohe Rohrwandungstemperaturen auftreten und ein relativ grosserPart of the steam can be used as an auxiliary medium in the partial combustion of the hydrocarbons. As a rule, steam is used as an energy source, for example as high-pressure steam for generating electricity. In this case, steam with a pressure of 50 to 150 atm is preferred. The invention is of particular importance for the generation of such vapor pressures because, at the pressures mentioned, relatively high pipe wall temperatures occur and a relatively high one
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Druck auf die Rohrwandung ausgeübt wird, insbesondere wenn es aus Gründen der Verfahrensführung erwünscht ist, den Gasdruck beträchtlich niedriger als den Dampfdruck zu halten. Beim erfindungsgemässen Verfahren können höhere Überdrucke zugelassen werden als bei einem Verfahren, bei dem ausschliesslich wendeiförmige Rohrschlangen zum Kühlen des Gases angewendet werden. Pressure is exerted on the pipe wall, especially if it is desired for reasons of process management, the gas pressure considerably lower than the vapor pressure. When according to the invention Processes higher overpressures can be permitted than in a process in which only helical coils are used to cool the gas.
Die Kühlung der Gase hängt von der Wärmeübertragung und der Verweilzeit der Gase in den Rohren ab. Die Wärmeübertragung hängt ihrerseits vom Durchsatz (bzw. der Massengeschwindigkeit) der Gase ab, wogegen die Verweilzeit vom Durchsatz (bzw. der Massengeschwindigkeit) und der Länge des geraden Rohres abhängt.The cooling of the gases depends on the heat transfer and the Residence time of the gases in the pipes. The heat transfer in turn depends on the throughput (or the mass velocity) of the gases, whereas the residence time depends on the throughput (or the mass velocity) and the length of the straight pipe.
Zum Abkühlen der Gase auf eine Temperatur von 1200 0C oder darunter ist es in der Regel ausreichend, ein gerades Rohr mit einer Länge von etwa 2 m zu verwenden. Falls eine Erhöhung der Wärmeübertragung erwünscht ist, kann die Gasgeschwindigkeit erhöht und das Rohr länger als 2 m gemacht werden, wenn dies zur Erzielung einer ausreichend langen Verweilzeit erforderlich ist. \ Es ist natürlich möglich, mehrere gerade Rohre zu verwenden, die parallel zueinander angeordnet werden und von denen jedes an eine wendeiförmige Rohrschlange angeschlossen wird.To cool the gases to a temperature of 1200 ° C. or below, it is usually sufficient to use a straight pipe with a length of about 2 m. If an increase in heat transfer is desired, the gas velocity can be increased and the tube made longer than 2 m if this is necessary to achieve a sufficiently long residence time. \ It is of course possible to use several straight pipes that are arranged parallel to each other and each of which is connected to a helical pipe coil.
Die Länge des geraden Rohres kann bis zu 10 m gewählt werden. In der Regel wird aber eine solche Länge wegen der daraus resultierenden Höhe des Wärmeaustauschers vermieden, und die Rohrlänge wird vorzugsweise dadurch kleiner gehalten, dass mehrere parallel angeordnete Rohre verwendet werden, von denen jedes 'mit einer wendeiförmigen Rohrschlange verbunden ist.The length of the straight pipe can be chosen up to 10 m. Usually, however, such a length is used because of the resulting Height of the heat exchanger avoided, and the pipe length is preferably kept smaller by using a plurality of tubes arranged in parallel, each of which 'is connected to a helical coil.
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Vorzugsweise erstrecken sich zumindest einige der aufeinanderfolgenden Windungen der wendeiförmigen Rohrschlange zumindest im wesentlichen in Richtung des geraden Rohres. Im Hinblick auf den verfügbaren Raum kann die Längsachse der Rohrschlange einen kleinen Winkel mit der Verlängerung der Längsachse des geraden Rohres einschliessen. Die Verbindung des geraden Rohres mit einer wendeiförmigen Rohrschlange kann auf solche Weise erfolgen, dass die Längsachse der Rohrschlange zumindest im wesentliehen in der Verlängerung der Längsachse des geraden Rohres liegt, oder so, dass die Längsachse der Rohrschlange zumindest im wesentlichen parallel zur Verlängerung der Längsachse des geraden Rohres verläuft. Die wendeiförmige Rohrschlange kann, falls dies gewünscht ist, aus zwei Teilen bestehen, wobei die Anordnung so getroffen werden kann, dass sich der erste Teil in Richtung des geraden Rohres erstreckt und an einen zweiten Teil angeschlossen ist, dessen Windungen um die gleiche Längsachse angeordnet sind, aber unterschiedliche Radialabstände bezüg-Preferably at least some of the consecutive ones extend Windings of the helical pipe coil at least substantially in the direction of the straight pipe. With regard the available space can make the longitudinal axis of the coil at a small angle with the extension of the longitudinal axis of the straight line Include pipe. The connection of the straight pipe with a helical pipe coil can be done in such a way, that the longitudinal axis of the coil at least substantially lies in the extension of the longitudinal axis of the straight pipe, or so that the longitudinal axis of the pipe coil is at least runs essentially parallel to the extension of the longitudinal axis of the straight tube. The helical pipe coil can, if so desired, consist of two parts, the arrangement can be made so that the first part is in Direction of the straight tube extends and is connected to a second part, the turns of which about the same longitudinal axis are arranged, but different radial distances with respect to
^ lieh dieser Längsachse haben, wobei dieser zweite Teil innerhalb oder ausserhalb, vorzugsweise innerhalb, des ersten Teiles angeordnet wird. Auf diese Weise werden zwei konzentrische wendeiförmige Rohrschlangen gebildet.^ borrowed this longitudinal axis, this second part being within or is arranged outside, preferably inside, of the first part. This way, two become concentric helical coils formed.
Der Durchsatz (die Maseengeschwindigkeit) der Gase wird in Anhängigkeit von der Russablagerung und der zulässigen Rohrwandungsteiaperatur gewählt. Der Durchsatz beträgt vorzugsweise höchstens 500 kg/m .Bee, weil bei einem grösseren Durchsatz die Rohrwandungstemperatur θο hoch werden kann, dasaihr Widerstand gegen den erodierenden Angriff der Ruasteilchen rasch ab- The throughput (the mass velocity) of the gases is selected as a function of the soot deposit and the permissible pipe wall temperature. The throughput is preferably at most 500 kg / m .Bee, because with a larger throughput the pipe wall temperature θο can become high, the fact that its resistance to the erosive attack of the soot particles quickly decreases.
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nimmt. Der Durchsatz beim Eintritt der Gase in das Rohr wird- 7 -
takes. The throughput when the gases enter the pipe is
vorzugsweise in der Grössenordnung von 200 bis 350 kg/m .see gewählt.preferably in the order of magnitude of 200 to 350 kg / m .see chosen.
Bei hohen Dampfdrücken, z.B. 80 atm oder mehr, wird die Länge des geraden Rohres vorzugsweise grosser als 2 m, beispielsweise 4 bis 6 m gewählt, wobei in diesem Fall der Durchsatz 200 bisAt high vapor pressures, e.g. 80 atm or more, the length of the straight pipe is preferably greater than 2 m, e.g. 4 to 6 m is selected, in which case the throughput is 200 to
350 kg/m .see beträgt.350 kg / m .see is.
Die Kühlflüssigkeit wird in den Wärmeaustauscher so eingeleitet, dass das gerade Rohr bzw. die geraden Rohre im Gleichstrom mit den durch das Rohr bzw. die Rohre strömenden Gasen gekühlt werden. Hierbei verdampft zumindest ein Teil der Kühlflüssigkeit und das Kühlmittel kühlt, wenn Wasser zusätzlich zu dem aus einem Wasser-Dampf-Gemisch bestehenden Kühlmittel verwendet wird, auch die wendeiförmigen Rohrschlangen, wobei neuerlich Dampf gebildet wird. Es ist in diesem Fall (im Hinblick auf den Durchsatz und die Turbulenz des Kühlmittels) vorteilhaft, wenn gewährleistet wird, dass die freie Strömungsquerschnittsfläche des die geraden Rohre aufnehmenden Raumes vorzugsweise höchstens 30 ia der Querschnittsfläche des die wendeiförmigen Rohrschlangen j aufnehmenden Raumes beträgt. Um auch in Fällen, in denen die \ The cooling liquid is introduced into the heat exchanger in such a way that the straight pipe or pipes are cooled in cocurrent with the gases flowing through the pipe or pipes. In this case, at least part of the cooling liquid evaporates and the coolant cools, if water is used in addition to the coolant consisting of a water-steam mixture, also the helical pipe coils, with steam being formed again. In this case (with regard to the throughput and the turbulence of the coolant) it is advantageous if it is ensured that the free flow cross-sectional area of the space accommodating the straight pipes is preferably at most 30 ia of the cross-sectional area of the space accommodating the helical pipe coils j. In order also in cases where the \
freie Strömungsquerschnittsfläche grosser als 30 # ist, eine { einwandfreie Führung des Kühlmittels zu gewährleisten, können Prallplatten verwendet werden, die in dem das gerade Rohr bzw. die geraden Rohre aufnehmenden Raum angeordnet werden. Bei Verwendung von vier geraden Rohren können diese Prallplatten die Gestalt eines gekrümmten Schildes haben und symmetrisch ent-free flow cross-sectional area is greater than 30 #, a { To ensure proper guidance of the coolant, baffle plates can be used in which the straight pipe or the straight tubes receiving space are arranged. When using four straight tubes, these baffles can the Have the shape of a curved shield and are symmetrically shaped
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lang der Raumwandung angeordnet sein, wobei die konkaven Seiten der Schilde gegen die Wand gerichtet sind.be arranged along the wall of the room, the concave sides the shields are directed against the wall.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein zum Erzeugen von Synthesegas dienendes Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gase bis zu 5 Gew.$ Russ enthalten und bei der teilweisen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, die gegebenenfalls Russ enthalten, mittels Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft, mit oder ohne Dampfzufuhr, bei überatmosphärischem Druck, vorzugsweise zwischen 5 und 150 atm, erzeugt v/erden; das resultierende Gasgemisch wird hierbei in der vorstehend erläuterten Weise gekühlt. Die Erfindung bezieht sich speziell auf ein Verfahren, bei dem russhaltige Gase mittels Wasser als Kühlmittel auf eine Endtemperatur von 260 bis 340 C abgekühlt werden, wobei Dampf mit einem Druck von 50 bis 150 atm erhalten wird. Der Dampfdruck kann auf irgendeinen Wert in diesem Bereich eingestellt werden, abhängig vom Verwendungszweck des Hochdruckdampfes.The invention also relates to a for generating synthesis gas Serving process, which is characterized in that the gases contain up to 5 wt. $ soot and in the partial combustion of hydrocarbons, which may contain soot, by means of oxygen or with oxygen enriched air, with or without steam supply, at superatmospheric pressure, preferably between 5 and 150 atm, generated v / earth; the resulting gas mixture is cooled in the manner explained above. The invention relates focuses specifically on a process in which gases containing soot are reduced to a final temperature of 260 to 340 C, steam with a pressure of 50 to 150 atm is obtained. The vapor pressure can be on any Value can be set in this range, depending on the purpose of the high-pressure steam.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustauscher zum Kühlen von bei der teilweisen Verbrennung von Kohlenwasser-Another object of the invention is a heat exchanger for cooling in the partial combustion of hydrocarbon
stoffen entstehenden russhaltigen Gasen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er im Anschluss an einen Gaseinlass ein ge- >soot-containing gases produced by substances, which are characterized by this is that it has a>
rades Rohr oder mehrere gerade Rohre mit einer Mindestlänge von 2 m, eine oder mehrere an einen Gasauslass angeschlossene wendeiförmige Rohrschlange-η, eine Kühlmittelzufuhrleitung und eine Kühlmittelabfuhrleitung aufweist, wobei die Kühlmittelzufuhrleitung so ausgebildet ist, dass das Kühlmittel zum'Gas -straight pipe or several straight pipes with a minimum length of 2 m, one or more connected to a gas outlet helical coil-η, a coolant supply line and has a coolant discharge line, wherein the coolant supply line is designed so that the coolant to the'Gas -
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einlassende des geraden Rohres "bzw. der geraden Rohre strömt,und wobei die wendeiförmige Rohrschlange bzw. die wendeiförmigen Rohrschlangen an das gerade Rohr bzw. die geraden Rohre angeschlossen ist bzw. sind und zumindest einige Windungen jeder wendeiförmigen Rohrschlange sich zumindest im wesentlichen in Richtung des zugeordneten geraden Rohres erstrecken.inlet end of the straight pipe ″ or the straight pipes flows, and wherein the helical coil or the helical Coiled tubes are connected to the straight tube or straight tubes and at least a few turns each helical pipe coil extend at least substantially in the direction of the associated straight pipe.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasgemisches, die eine Reaktionskammer für die tfJ?weise Verbrennung von Kohlenwasserstoff mittels Sauerstoff aufweist, wobei diese Kammer gegebenenfalls mit Dampf unter überatmosphärischem Druck, insbesondere zwischen 5 und 150 atm, gespeist wird, und wobei an den Auslass der Reaktionskammer ein Wärmeaustauscher angeschlossen ist, der den vorstehend erläuterten Aufbau hat.Another object of the invention is a device for generating a gas mixture containing hydrogen and carbon monoxide, which has a reaction chamber for the tf J ? Wise combustion of hydrocarbons by means of oxygen, this chamber optionally with steam under superatmospheric pressure, in particular between 5 and 150 atm, is fed, and wherein a heat exchanger is connected to the outlet of the reaction chamber, which has the structure explained above.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum teilweisen Verbrennen von Kohlenwasserstoffen und zum Kühlen der entstehenden Gase;Fig. 1 is a schematic view of an apparatus for partial burning of hydrocarbons and for cooling the resulting gases;
Pig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines V/ärmeaustauschers gemäss der Erfindung;Pig. Figure 2 is a schematic view of an embodiment of a heat exchanger according to the invention;
Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform äea V/ärmeaustauschers, wobei der Schnitt durch den die geraden Rohre aufnehmenden Raum gelegt ist, und wobei der Wärmeaustauscher mit vier geraden Rohren und vier wendeiförmigen Rohr-3 is a cross-section through another embodiment of the heat exchanger, the section being taken through the space receiving the straight tubes, and the heat exchanger having four straight tubes and four helical tube
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schlangen sowie mit Prallplatten'ausgestattet ist, die in dem die geraden Rohre aufnehmenden Raum angeordnet sind.snakes as well as with baffle plates, which are in the the straight tubes receiving space are arranged.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist einen Reaktor A auf, der mit einer zu einem Brennerteil A1 des Reaktors führenden Brennstoffzuführleitung a und mit einer Sauerstoffzuführleitung b ausgestattet ist, während Dampf, falls er verwendet wird, sowohl durch die Leitung a als auch durch die Leitung b -zugeführt werden kann. Der Reaktor A ist durch eine Verbindung B mit einem Anschlussteil C verbunden. Dde heissen Gase strömen durch die Verbindung B und den Anschlussteil C zu einem Wärmeaustauscher D, der mit einem geraden Rohr und einer wendeiförmigen Rohrschlange ausgestattet ist und ausserdem einen Auslass c für die gekühlten Gase, einen Einlass d für das Kühlmittel, z.B. Wasser, und einen Auslass e für das Kühlmittel aufweist. Das gerade Rohr, das eine Länge von wenigstens 2 m hat, ist mit f und die wendeiförmige Rohrschlange mit g bezeichnet. The device shown in Fig. 1 comprises a reactor A which is equipped with a fuel supply line a leading to a burner part A 1 of the reactor and with an oxygen supply line b, while steam, if used, both through line a and through the line b can be fed. The reactor A is connected to a connection part C by a connection B. The hot gases flow through the connection B and the connection part C to a heat exchanger D, which is equipped with a straight pipe and a helical pipe coil and also an outlet c for the cooled gases, an inlet d for the coolant, e.g. water, and a Has outlet e for the coolant. The straight tube, which is at least 2 m in length, is denoted by f and the coiled tube is denoted by g.
Fig. 2 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Wärmeaustauschers. Der Wärmeaustauscher besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse 13 mit einer Bodenplatte 3, die auf dem Anschlussteil 5 ruht, an den eine Gaszufuhrleitung 4 angeschlossen ist. Der Wärmeaustauscher weist ferner Auslässe 8 und 9 für das gekühlte Gas, eine an ihrem unteren Ende mit Sprühdüsen 11 versehene Kühlmittelzufuhrleitung 10 und wendeiförmige Rohrschlangen 6 und: 7 auf, die an gerade Rohre 1 und 2 angeschlossen sind, welche zumin-Fig. 2 shows a partial longitudinal section through an embodiment of the heat exchanger. The heat exchanger consists essentially of a cylindrical housing 13 with a Base plate 3, which rests on the connection part 5, to which a gas supply line 4 is connected. The heat exchanger furthermore has outlets 8 and 9 for the cooled gas, a coolant supply line provided at its lower end with spray nozzles 11 10 and helical pipe coils 6 and: 7, which are connected to straight pipes 1 and 2, which at least
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dest 2 in lang sind. Das Kühlmittel, im allgemeinen V/asser, wird durch die Leitung 10 zugeführt und durch die Sprühdüsen 11 gegen die Bodenplatte 3 gesprüht, von welcher es in der Folge nach oben steigt und dabei die geraden Rohre 1 und 2 sowie die wendeiförmigen Rohrschlangen 6 und 7 kühlt. Die wendeiförmigen Rohrschlangen 6 und 7 sind in einem durch die Wand der Zufuhrleitung 10 und die Wandung des zylindrischen Gehäuses 13 gebildeten ringförmigen Raum angeordnet. Die Rohrschlangen 6 und 7 haben eine gemeinsame Längsachse, die mit der Längsachse der Zufuhrleitung 10 zusammenfällt. Der Wärmeaustauscher ist ferner mit zwei Prallplatten für das Kühlwasser ausgestattet, die sich von der Bodenplatte im wesentlichen bis zu jener Stelle erstrecken, an welcher die wendelförmigen Rohrschlangen mit den geraden Rohren verbunden sind. Die Anordnung dieser Prallplatten ist in der Zeichnung nicht dargestellt.at least 2 in long. The coolant, generally water, is fed through the line 10 and sprayed through the spray nozzles 11 against the base plate 3, from which it is subsequently rises upwards and thereby the straight tubes 1 and 2 and the helical tube coils 6 and 7 cools. The helical ones Coils 6 and 7 are in one through the wall of the supply line 10 and the wall of the cylindrical housing 13 formed annular space. The coils 6 and 7 have a common longitudinal axis which coincides with the longitudinal axis of the supply line 10. The heat exchanger is also equipped with two baffle plates for the cooling water, which extend from the base plate essentially to that point, at which the helical tube coils are connected to the straight tubes. The arrangement of these baffles is not shown in the drawing.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den die geraden Rohre aufnehmenden Raum eines Äusführungsbeispiels des Wärmeaustauschers nach Fig. 2, der mit vier wendeiförmigen Rohren ausgestattet ist, die an vier gerade Rohre angeschlossen sind. Im Querschnitt sind die Prallplatten für das Kühlmittel, die vier geraden Rohre und die Kühlmittelzufuhrleitung ersichtlich. Die geraden Rohre 20, 21, 22 und 23 sind in dem innen durch die 'Kühlmittelzufuhrleitung 24 und aussen durch das Gehäuse 25 des Wärmeaustauschers begrenzten Raum 26 angeordnet. In den die Rohre 20 bis 23 aufnehmenden Raum 26 ragen schildförmige Prallplatten 27, 28, 29 und 30 für das Kühlmittel, die am; Gehäuse 25 befestigt sind.FIG. 3 shows a cross section through the space receiving the straight tubes of an embodiment of the heat exchanger according to FIG. 2, which is equipped with four helical tubes which are connected to four straight tubes. The cross-section shows the baffle plates for the coolant, the four straight pipes and the coolant supply line. The straight tubes 20, 21, 22 and 23 are arranged in the space 26 delimited on the inside by the coolant supply line 24 and on the outside by the housing 25 of the heat exchanger. Shield-shaped baffle plates 27, 28, 29 and 30 for the coolant protrude into the space 26 receiving the tubes 20 to 23; Housing 25 are attached .
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