DE2104478A1 - Method and device for cooling hot media - Google Patents

Method and device for cooling hot media

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DE2104478A1 DE19712104478 DE2104478A DE2104478A1 DE 2104478 A1 DE2104478 A1 DE 2104478A1 DE 19712104478 DE19712104478 DE 19712104478 DE 2104478 A DE2104478 A DE 2104478A DE 2104478 A1 DE2104478 A1 DE 2104478A1
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Salvatore Albert Rowayton Conn Dorn Rolf Karl Berkeley Heights Maddock Maldwyn Jarvis Westfield N J Guerrien, (V St A)
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Description

Dr, Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, KölnDr, Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. BERKENFELD, patent attorneys, Cologne Anlage AktenzeichenAttachment file number

zur Eingabe vom · 12. Januar 1971 vA// Named.Anm. The Lummus Company, on the entry dated January 12, 1971 vA // Named.Nm. The Lummus Company,

1515 Broad Street, Bloomfield, N.J.07003, U. S. A.1515 Broad Street, Bloomfield, N.J. 07003, UNITED STATES.

Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen von heißen MedienMethod and device for cooling hot media

Die Erfindung betrifft ganz allgemein das Abkühlen von heißen Medien und besonders das Abkühlen von erhitzten Kohlenwasserstoffen« Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum | Abkühlen von erhitzten Kohlenwasserstoffen und eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens»The invention relates generally to the cooling of hot Media and especially the cooling of heated hydrocarbons «The invention relates in particular to a method for | Cooling of heated hydrocarbons and a device for carrying out the process »

In der nachfolgenden Beschreibung wird insbesondere auf das Abkühlen von erhitzten Kohlenwasserstoffen Bezug genommen. Während jedoch die Erfindung für diesen Zweck besonders gut geeignet ist, soll bemerkt werden, daß die Erklärung der Erfindung hinsichtlich des Abkühlens von erhitzten Kohlenwasserstoffen nur beispielsweise angegeben ist und daß die Erfindung in keiner Weise darauf beschränkt ist· Es ist bekannt, daß bei modernen chemischen Verfahren viele chemische Reaktionen bei hohen Temperaturen ausgeführt werden, um eine rasche Reak- J tionsgeschwindigkeit zu erzielen. Die Probleme, auf welche die Erfindung gerichtet ist, gea»hören zu vielen solchen chemischen Reaktionen, wie beispielsweise der Erzeugung von Äthylen durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen, insbesondere, aber nicht ausschließlich, von Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Molekulargewicht. In the following description, particular reference is made to the cooling of heated hydrocarbons. However, while the invention is particularly good for this purpose is appropriate, it should be noted that the explanation of the invention in terms of cooling heated hydrocarbons is given by way of example only and that the invention is in no way limited thereto. It is known that at Modern chemical processes many chemical reactions are carried out at high temperatures in order to achieve a rapid reaction to achieve speed. The problems to which the invention is directed belong to many such chemical ones Reactions such as the production of ethylene by pyrolysis of hydrocarbons, in particular, but not exclusive of low molecular weight hydrocarbons.

Bei dieser Äthylenerzeugung, sowie bei den anderen vorgenannten chemischen Reaktionen ist es am wichtigsten, die Reaktion zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt zum Stillstand zu bringen oder mindestens die Reaktionsgeschwindigkeit im wesentlichenIn this ethylene production, as in the other chemical reactions mentioned above, the most important thing is the reaction to bring to a standstill at a predetermined point in time, or at least substantially the rate of reaction

L 68/4 10 9 8 3 3/1394 - 1 -L 68/4 10 9 8 3 3/1394 - 1 -

rasch zu verringern, um die Bildung von Nebenprodukten und Rückständen zu vermeiden, welche sich aus sekundären Reaktionen ergeben, so daß dadurch eine maximale AusLeute des gewünschten Produktes erzielt wird. Bei der vorgenannten beispielsweisen Erzeugung von Äthylen werden daher Kohlenwasserstoffe mit einer sehr hohen Durchsatzgeschwindigkeit in eine Reaktionszone eingeführt. Die Kohlenwasserstoffe werden rasch auf die Reaktionstemperatur gebracht und auf dieser Temperatur während eines Zeitraumes gehalten, der den Bruchteil einer Sekunde betragen kann. Unter diesen Bedingungen ist Äthylen das ' primäre resultierende Produkt«rapidly to avoid the formation of by-products and residues resulting from secondary reactions result, so that a maximum yield of the desired product is achieved. In the case of the aforementioned, for example Production of ethylene are therefore hydrocarbons with a very high throughput rate in a Reaction zone introduced. The hydrocarbons are quickly brought to and at the reaction temperature held for a period of time that can be a fraction of a second. Under these conditions, ethylene is the ' primary resulting product «

Es ist jedoch bekannt, daß bei nicht sofortiger Abkühlung der Reaktionsprodukte sekundäre Reaktionen (wie zum Beispiel die Polymerisation) stattfinden, was die Erzeugung von Teeren und Koks, sowie eine Verringerung der Ausbeute von Äthylen ergibt. Neben diesem ziemlich offenbaren Nachteil besteht die Tatsache, daß beim Stattfindenlassen der sekundären Reaktionen die erzeugten Teere und der Koks die Rohrleitungen, Ventile und andere Bestandteile der Vorrichtung zu verstopfen und zu blockieren trachten, was komplizierte Instandhaltungsprobleme und häufig die Stillegung der Anlage ergibt.However, it is known that if the reaction products are not cooled immediately, secondary reactions (such as the Polymerization) take place, which results in the production of tars and coke, as well as a decrease in the yield of ethylene. Besides this rather obvious disadvantage, there is the fact that when the secondary reactions are allowed to take place, the generated Tar and the coke clog and block the pipes, valves and other components of the device endeavor, which results in complicated maintenance problems and often the shutdown of the plant.

Alle diese Probleme sind selbstverständlich von der Industrie erkannt worden, und es sind viele Versuche unternommen worden, um dieselben zu überwinden. Trotz der Erkenntnis, daß die Probleme überwunden und die gewünschten Ergebnisse durch Abkühlen des Reaktorabflusses erzielt werden können, indem derselbe mit einer Strömung kalten Mediums in innige Berührung gebracht wird, weist die große Zahl von Vorrichtungen, die für diesen Zweck bekannt geworden sind, noch immer verschiedene Nachteile auf, welche dieselben weniger als zweckdienlich machen. Viele dieser bekannten Vorrichtungen sehen insbesondere nicht die Schnelligkeit und Innigkeit des Mischens des Abflusses mit dem Kühlmedium vor, die erforderlich sind. Die gleichen oder andere Vorrichtungen verwenden in der Kühleinrichtung einen beträchtlichen Druckabfall, Solche bekannte Vorrichtungen bewirken zwarAll of these problems are self-evident from the industry have been recognized and many attempts have been made to overcome them. Despite realizing that the problems overcome and the desired results can be achieved by cooling the reactor effluent by using the same A flow of cold medium is brought into intimate contact with the large number of devices that are used for this purpose have become known still have various disadvantages which make them less than useful. Lots of these known devices in particular do not see the speed and intimacy of mixing the drain with the cooling medium before that are required. The same or different devices use a considerable amount of the cooling equipment Pressure drop, although such known devices cause

L 60/4 I 0 9 8 ?, Ί I 1 3 9 k - 2 -L 60/4 I 0 9 8 ?, Ί I 1 3 9 k - 2 -

3 2104A783 2104A78

eine rasche Abkühlung, aber nur auf Kosten eines höheren Pyrolysedrucks, der seinerseits die Ausbeute des gewünschten Produkts verringert, oder auf Kosten eines niedrigeren Drucks auf der stromabwärts liegenden Seite. Infolgedessen sind stärkere Kompressoren erforderlich, welche demgemäß in ihren Anschaffungskosten und in ihrem späteren Betrieb kostspieliger sind, um die Reaktionsprodukte in die nachfolgenden Behandlungseinheiten einzuführen.rapid cooling, but only at the expense of a higher pyrolysis pressure, which in turn reduces the yield of the desired product, or at the expense of a lower pressure the downstream side. As a result, more powerful compressors are required, which are accordingly more expensive in their acquisition costs and in their subsequent operation, to introduce the reaction products into the subsequent treatment units.

Ein weiterer und vielleicht der bedeutendste Mangel der bekannten Vorrichtungen ist die Bildung von Koks, Polymer oder ähnlichen Ablagerungen, wenn die Vorrichtungen bei Temperaturen betrieben werden, welche die Wiedergewinnung der Abwärme durch Erzeugung von Dampf in einer Kühleinrichtung erleichtern. Ua die Bildung dieser Ablagerungen zu vermeiden oder mindestens auf ein erträgliches Maß zu verringern, ist es bei diesen bekannten Vorrichtungen notwendig, auf viel niedrigere Temperaturen abzukühlen, als wünschenswert ist. Dies macht andererseits das Kühlmedium, wenn dasselbe von dem gasförmigen Reaktorabfluß getrennt ist, kju ka„v", um die wirtschaftliche Verwendung der Abwärme zu erleichtern.Another and perhaps the most significant deficiency of the known devices is the formation of coke, polymer or similar deposits when the devices are operated at temperatures which facilitate the recovery of waste heat by generating steam in a cooling device. Among other things, to avoid the formation of these deposits or at least reduce them to a tolerable level, it is necessary with these known devices to cool to much lower temperatures than is desirable. This, on the other hand, makes the cooling medium, when it is separated from the gaseous reactor effluent, kju ka "v" in order to facilitate the economical use of the waste heat.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, die vorstehend erwähnten Nachteile zu überwinden.Accordingly, it is an object of the invention to overcome the aforementioned drawbacks.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, für eine viel raschere Abkühlung des Reaktorabflusses Sorge zu tragen, als bisher möglich war, sowie einen rascheren und gleichmäßigeren Wärmeaustausch zwischen dem Abfluß und der Kühlflüssigkeit zu gewährleisten.One object of the invention is, in particular, for a much faster cooling of the reactor effluent than was previously possible, as well as faster and more uniform Ensure heat exchange between the drain and the cooling liquid.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, für eine rasche und gleichmäßige Abäkühlung des Reaktorabflusses Sorge zu tragen, ohne einen bedeutenden Druckabfall des Reaktionsprodukts in der Kühleinrichtung zu ν erzeugen.Another object of the invention is to provide rapid and uniform cooling of the reactor effluent carry without producing a significant pressure drop of the reaction product in the cooling device.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht unter Berücksichti- L 68/4 109833/1394 -3- Another object of the invention is taking into account- L 68/4 109833/1394 -3-

210AA78210AA78

gung der vorstehend erwähnten Vorteile in der Ausbildung eines Kühlverfahrens, welches zusätzlich eine erhöhte Ausbeute des gewünschten Reaktionsprodukts ergibt, wie zum Beispiel von Äthylen, das durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Molekulargewicht erhalten wirdo supply of the aforementioned advantages in the formation of a cooling process which additionally results in an increased yield of the desired reaction product such as ethylene obtained by pyrolysis of low molecular weight hydrocarbons or the like

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines solchen KühlVerfahrens, welches die Abkühlung des Reaktorabflusses bei höheren Temperaturen von solcher Größenordnung ermöglicht, daß die Wärme—wiedergewinnung aus dem Kühlmedium ohne wesentliche Bildung von Koks oder ähnlichen Ablagerungen erleichtert wird.Yet another object of the invention is to provide such a cooling method which allows the cooling of the Reactor effluent at higher temperatures of such magnitude allows heat to be recovered from the cooling medium is facilitated without substantial formation of coke or similar deposits.

Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung einer Vorrichtung zum Ausführen des neuen Verfahrens.An additional object of the invention is to provide an apparatus for carrying out the new method.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Abkühlen eines heißen Mediums, wie zum Beispiel von erhitzten Kohlenwasserstoffen. Kurz zusammengefaßt, umfaßt das Verfahren die folgenden Schritte: die Förderung einer Strömung des heißen Mediums in einen vorherbestimmten umschlossenen Weg aus dem stromaufwärts liegenden Ende eines Einlaßbereichs durch einen Ausdehnungsbereich und zu einem Ende des letzteren, das stromabwärts vom Ausdehnungsbereich liegt» In die Strömung des heißen Mediums wird im Ausdehnungsbereich Kühlmedium koaxial zur und gleichzeitig mit der Strömung eingespritzt. Das Kühlmedium ist kühler als das heiße Medium und könnte beispielsweise aus wieder in Umlauf gesetzten flüssigen Kühlenwasserstoffen bestehen, wenn das heiße Medium aus erhitzten Kohlenwasserstoffen besteht.The invention therefore relates to a method for cooling a hot medium, such as, for example, heated hydrocarbons. Briefly summarized, the process comprises the following steps: promoting a flow of the hot medium into a predetermined enclosed path from the upstream end of an inlet area through an expansion area and to one end of the latter, which is downstream of the expansion area »Into the flow of the hot medium In the expansion area, the cooling medium is injected coaxially with and simultaneously with the flow. The cooling medium is cooler than the hot medium and could, for example, consist of liquid cooling hydrogen put into circulation again, when the hot medium consists of heated hydrocarbons.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abkühlen von heißen Gasen, die bei der Behandlung von Kohlenwasserstoffen erhalten werden. Eine Strömung heißer gasförmiger Kohlenwasserstoffe tritt aus einem Reaktor aus und wird in einer Leitung gefördert. In unmittelbarer Nähe des Auslasses, welcher den Reaktor mit der Leitung verbindet, ist die letztereThe invention thus relates to a method and a device for cooling hot gases that are used in the treatment of hydrocarbons can be obtained. A stream of hot gaseous hydrocarbons emerges from a reactor and becomes promoted in one line. The latter is in the immediate vicinity of the outlet which connects the reactor with the pipe

109833/1394109833/1394

ζ 21QU78 ζ 21QU78

mit einer durch einen langen Halbmesser gebildeten Krümmung von mindestens ungefähr 45° versehen, um das Einspritzen der Kühlflüssigkeit gleichzeitig und koaxial in die Strömung der heißen gasförmigen Kohlenwasserstoffe zu erleichtern, ohne Behinderung des Strömungsweges der heißen gasförmigen Kohlenwasserstoffe, um jede Störung der Strömung der heißen gasförmigen Kohlenwasserstoffe zu vermeiden, welche durch die Leitung hindurchgehen. Stromabwärts von dieser Krümmung divergiert die Leitung, um einen Diffusor zu bilden..Die Krümmung ist mit mindestens einer eine Flüssigkeit einspritzenden Düse verbunden, welche die Kühlflüssigkeit, wie zum Beispiel wieder in Umlauf gesetzte Kohlenwasserstoffe, in das Auslaßende der Krümmung einspritzt. "provided with a curvature formed by a long radius of at least about 45 ° in order to allow the injection of the Cooling liquid simultaneously and coaxially to facilitate the flow of hot gaseous hydrocarbons without obstruction the flow path of the hot gaseous hydrocarbons to avoid any disturbance of the flow of the hot gaseous Avoid hydrocarbons passing through the pipe. Downstream of this bend the conduit diverges to form a diffuser. The bend is at least connected to a liquid-injecting nozzle, which recirculates the cooling liquid, such as, for example set hydrocarbons, is injected into the outlet end of the bend. "

Nachstehend werden einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigt;Some exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, in FIG which shows;

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche «nematische Darstellung, welche eine weitere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, undFIG. 2 shows a nematic representation similar to FIG further embodiment of the invention illustrated, and

Fig. 3 in größerem Maßstab und im senkrechten Längsschnitt eine Einspritzdüse, welche in der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 verwendet werden kann.Fig. 3 on a larger scale and in a vertical longitudinal section, an injection nozzle, which in the device according to the Figures 1 and 2 can be used.

Gemäß Fig. 1 ist ein Reaktor von bekannter Konstruktion, der für die in Frage kommenden Zwecke geeignet ist, wie zum Beispiel die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen, im Inneren mit einer Reaktionszone 1 versehen. Während die meisten Reaktoren dieser Art aus Rohrschlangen bestehen, sollen auch andere entsprechende Konstruktionen in den Rahmen dieser Beschreibung fallen. In dem Fachmann bekannter üblicher Weise werden Kohlenwasserstoffe, die ein niedriges Molekulargewicht aufweisen kön-Referring to Fig. 1, there is a reactor of known construction suitable for the purposes in question, such as, for example the pyrolysis of hydrocarbons, provided with a reaction zone 1 inside. While most reactors of this type consist of pipe coils, other corresponding constructions should also be within the scope of this description fall. In the usual manner known to the person skilled in the art, hydrocarbons, which may have a low molecular weight, are

L 68/4 109 8 3 3/1394 ~5~L 68/4 109 8 3 3/1394 ~ 5 ~

b 210U78 b 210U78

nen oder nicht, in die Reaktionszone 1 eingeführt, um Äthylen durch Pyrolyse dieser Kohlenwasserstoffe zu erzeugen.nen or not, introduced into reaction zone 1 to produce ethylene by pyrolysis of these hydrocarbons.

Der Auslaß der Reaktionszone 1 ist mit einer Leitung 3 verbunden, welche ihrer_seits mit einem gekrümmten Leitungsteil 4 verbunden ist. Letzterer begrenzt einen Winkel von mindestens ungefähr 45° und sein stromabwärts liegendes Ende ist mit dem stromaufwärts liegenden Ende eines Leitungsteils 5 verbunden, welcher divergiert, um eine Ausdehnungszone zu bilden. Der Divergenzwinkel liegt vorzugsweise zwischen 6° und 30°o The outlet of the reaction zone 1 is connected to a line 3 which, on its side, is connected to a curved line part 4. The latter defines an angle of at least approximately 45 ° and its downstream end is connected to the upstream end of a conduit part 5 which diverges to form an expansion zone. The divergence angle is preferably between 6 ° and 30 ° o

Der Halbmesser R des gekrümmten Leitungsteils 4 beträgt vorteilhaft das Zwei- bis Fünffache des Durchmessers d des Leitungsteils 3. Die Art und Weise, wie die Düse 8 die Kühlflüssigkeit in das stromaufwärts liegende Ende des divergierenden Leitungsteils 5 einspritzt, ist durch die Pfeile angegeben.The radius R of the curved line part 4 is advantageous two to five times the diameter d of the pipe part 3. The way in which the nozzle 8 the cooling liquid injected into the upstream end of the diverging conduit part 5 is indicated by the arrows.

Das nachfolgende Beispiel gibt die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung bei Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvform an.The following example shows the mode of operation of the device according to the invention when using the one shown in FIG Execution form.

In die Leitung 3 eintretender Reaktorabfluß (Gas):Reactor outflow (gas) entering line 3:

StrömungsgeschwindigkeitFlow velocity 5ο594 kg/h5ο594 kg / h Druckpressure 2,10 kp/cm2 2.10 kg / cm 2 Temperaturtemperature 788° C788 ° C Durchschnittliches MolekularAverage molecular gewichtweight ungefähr 25about 25 EintrittsgeschwindigkeitEntry speed 106,8 m/s106.8 m / s ie Düse 8 eingespritztes Kühlöl:The nozzle 8 injected cooling oil: StrömungsgeschwindigkeitFlow velocity 31.483 kg/h31,483 kg / h Temperaturtemperature 177° C177 ° C Anfänglicher SiedepunktInitial boiling point 288O C288O C Spezifisches Gewichtspecific weight ungefähr 1,05about 1.05 EinspritzgeschwindigkeitInjection speed ungefähr 18 m/sabout 18 m / s Spritzwinkel der DüseSpray angle of the nozzle ungefähr 30°about 30 °

L 68/4 109833/1394 ~ 6 ~L 68/4 109833/1394 ~ 6 ~

210U78210U78

Berechnete Bedingungen am Auslaß des Diffusors:Calculated conditions at the outlet of the diffuser:

Druck 2,016 kp/cm2 Pressure 2.016 kgf / cm 2

Gastemperatur 288° CGas temperature 288 ° C

Gasgeschwindigkeit 14,7 m/sGas speed 14.7 m / s

Kühlöltemperatur 288° CCooling oil temperature 288 ° C

Kühlölgeschwindigkeit 23,4 m/sCooling oil speed 23.4 m / s

Wegen der hohen Gasgeschwindigkeit relativ zur Einspritzgeschwindigkeit des Kühlöls wird der tatsächliche Spritzwinkel kleiner als der Spritzwinkel der Düse, der in einer stagnierenden Umgebung bestimmt ist.Because of the high gas velocity relative to the injection velocity of the cooling oil, the actual spray angle is smaller than the spray angle of the nozzle, which is in a stagnant Environment is determined.

Das obige Beispiel soll in keiner Weise einschränkend sein. Für die Zwecke der Erfindung können die im Beispiel angegebenen Werte der verschiedenen Faktoren innerhalb der Bereiche der nachstehenden Tabelle liegen, wobei für Vergleichszwecke die Werte des Beispiels zu dem betreffenden Bereich in zwei benachbarten Spalten nebeneinander gestellt wurden.The above example is not intended to be limiting in any way. For the purposes of the invention, those given in the example can be used Values of the various factors are within the ranges of the table below, with the Values from the example for the relevant area have been placed side by side in two adjacent columns.

TABELTABLE m/sm / s L EL E Beispielexample Bereicharea ReaktorabflußReactor drain kp/cmkp / cm Molekulargewicht des gasförmigenMolecular weight of the gaseous ° C° C 2525th 18-4018-40 MediumsMedium kg/hkg / h 106,8106.8 75-18075-180 EintrittsgeschwindigkeitEntry speed 2,102.10 1,4-3,51.4-3.5 EintrittsdruckInlet pressure 788788 732-899732-899 EintrittstemperaturInlet temperature 5.5945,594 2.718-362402.718-36240 StrömungsgeschwindigkeitFlow velocity

KühlölCooling oil

Einspritzgeschwindigkeit TemperaturInjection speed temperature

Strömungsge schwindigkeit Spezifisches Gewicht Anfänglicher SiedepunktFlow velocity Specific gravity Initial boiling point

m/sm / s 1818th 9-459-45 ° C° C 177177 121-260121-260 kg/hkg / h 31 ο48331 ο483 9060-1812009060-181200 1,051.05 . 0,9-1,15. 0.9-1.15 ° C° C 288288 204-399204-399

L 68/4L 68/4

109833/ 1394109833/1394

ρ
kp/cm
ρ
kp / cm
Beispielexample 21044782104478
tt ° C° C 2,0162.016 Bereicharea Bedingungen am DiffusorauslaßDiffuser outlet conditions m/sm / s 288288 0,035-0,28*0.035-0.28 * Druck am AuslaßPressure at outlet m/sm / s 14,714.7 232-316232-316 Austrittstemperatur
(Gas und Öl)
Outlet temperature
(Gas and oil)
23,423.4 11,4-3011.4-30
Austrittsgeschwindigkeit
(Gas)
Exit speed
(Gas)
9-459-45
Austrittsgeschwindigkeit
(Öl)
Exit speed
(Oil)

* kp/cm unterhalb des Eintrittsdrucks* kp / cm below the inlet pressure

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ist ähnlich jener gemäß Fig. 1.The embodiment shown in FIG. 2 is similar to that according to FIG. 1.

Der Auslaß der Reaktionszone 1 ist wieder mit einer Leitung verbunden, welche aus mehreren Teilen besteht. Auch hier ist die Leitung 3 direkt mit dem Reaktorauslaß verbunden und soll so kurz wie möglich sein. Die Leitung 3 ist mit einem gekrümmten Leitungsteil 4 verbunden, welcher einen Winkel von ungefähr 45° begrenzt. Das stromabwärts liegende Ende des Leitungsteils 4 ist; seinerseits mit einem verhältnismäßig kurzen Leitungsteil 51 verbunden, welcher in der stromabwärts liegenden Richtung divergiert, das heißt in der von der Reaktionszone 1 abgekehrten Richtung, und welcher seinerseits im Bereich des stromabwärts liegenden Endes ebenfalls mit einem gekrümmten Leitungsteil 6 verbunden ist, der wieder einen Winkel von ungefähr 45° begrenzt. Der Divergenzwinkel des Leitungsteils 51, welcher eine Ausdehnungszone bildet, liegt vorzugsweise zwischen 6° und 30°. Ferner ist ein letzter Leitungsteil 7 vorgesehen, der mit dem stromabwärts liegenden Ende des gekrümmten Leitungsteils 6 verbunden ist und der einen konstanten oder im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist, um das abgekühlte Medium und die Kühlflüssigkeit abzuführen.The outlet of the reaction zone 1 is again connected to a line which consists of several parts. Here, too, the line 3 is connected directly to the reactor outlet and should be as short as possible. The line 3 is connected to a curved line part 4 which delimits an angle of approximately 45 °. The downstream end of the conduit part 4 is; in turn connected to a relatively short line part 5 1 , which diverges in the downstream direction, i.e. in the direction facing away from the reaction zone 1, and which in turn is also connected in the region of the downstream end to a curved line part 6, which again has one Limited to an angle of approximately 45 °. The divergence angle of the line part 5 1 , which forms an expansion zone, is preferably between 6 ° and 30 °. Furthermore, a last line part 7 is provided which is connected to the downstream end of the curved line part 6 and which has a constant or substantially constant cross section in order to discharge the cooled medium and the cooling liquid.

Gemäß der Erfindung ist bei dieser Ausführungsform die erste Düse 8 mit dem gekrümmten Leitungsteil 4 im Bereich des stromaufwärts liegenden Ende desselben verbunden, vorzugsweise an der Verbindung mit der Leitung 3. Mit der Düse 8 ist eine Rohr-According to the invention, in this embodiment the first nozzle 8 with the curved line part 4 is in the region of the upstream lying end of the same connected, preferably at the connection with the line 3. With the nozzle 8 is a pipe

L 68/4 109833/1394 - 8 -L 68/4 109833/1394 - 8 -

leitung 9 verbunden und führt derselben die Kühlflüssigkeit zu, wie zum Beispiel wieder in Umlauf gesetzte flüssige Kohlenwasserstoffe, welche ein übliches Nebenprodukt der Äthylenerzeugung darstellen, wie dem Fachmann bekannt ist. Diese Kühlflüssigkeit ist kühl relativ zur Temperatur der erhitzten Kohlenwasserstoffe, welche aus dem Auslaß der Reaktionszone 1 austreten. Die Kühlflüssigkeit wird durch die Düse 8 in den Auslaßbereich des gekrümmten Leitungsteils 4 in der gleichen Richtung mit der Hauptströmung der erhitzten Kohlenwasserstoffe eingespritzt. Aus der Art dieser Einspritzung ergibt sich, daß der Zweck des gekrümmten Leitungsteils 4 darin besteht, die Einspritzung der Kühlflüssigkeit koaxial und gleichzeitig mit der heißen Gasströmung zu erleichtern, ohne daß Hindernisse im Weg I der Gasströmung erforderlich sind, so daß Strömungsstörungen und vfirbeTbildung vermieden werden.line 9 is connected and supplies the same to the cooling liquid, such as, for example, liquid hydrocarbons put into circulation again, which are a common by-product of ethylene production, as is known to those skilled in the art. This coolant is cool relative to the temperature of the heated hydrocarbons, which emerge from the outlet of reaction zone 1. The cooling liquid is fed through the nozzle 8 into the outlet area of the curved pipe part 4 is injected in the same direction with the main flow of the heated hydrocarbons. It follows from the nature of this injection that the purpose of the curved pipe part 4 is to perform the injection to facilitate the cooling liquid coaxially and at the same time with the hot gas flow, without obstacles in path I. the gas flow are required, so that flow disturbances and color formation can be avoided.

Außerdem ist eine zweite Düse 10 vorgesehen, welche mit dem gekrümmten Leitungsteil 6 verbunden ist, und zwar ebenfalls im Bereich des stromaufwärts liegenden Endes desselben und auf der Außenseite der Krümmung. Mit der Düse 10 ist eine Rohrleitung 11 verbunden und führt derselben zusätzliche Kühlflüssigkeit zu, das heißt wieder in Umlauf gesetzte flüssige Kohlenwasserstoffe, Diese zusätzliche Kühlflüssigkeit wird durch die Düse 10 in der gleichen Richtung in die teilweise abgekühlten erhitzten Kohlenwasserstoffe eingespritzt. |In addition, a second nozzle 10 is provided, which is connected to the curved line part 6, also in the Area of the upstream end thereof and on the outside of the curve. With the nozzle 10 is a pipe 11 connected and supplies the same additional cooling liquid, i.e. liquid hydrocarbons put into circulation again, This additional cooling liquid is heated by the nozzle 10 in the same direction in the partially cooled Injected hydrocarbons. |

Nach dem anfänglichen Kühlvorgang und der Einführung der Kühlflüssigkeit durch die Düse 8 kann sich das nunmehr teilweise abgekühlte Gemisch im divergierenden Leitungsteil 5 weiter ausdehnen, bevor die Einspritzung der zusätzlichen Kühlflüssigkeit durch die Düse 10 erfolgt.After the initial cooling process and the introduction of the cooling liquid through the nozzle 8, the now partially cooled mixture can expand further in the diverging line part 5, before the additional cooling liquid is injected through the nozzle 10.

Gemäß der Erfindung werden weniger als 50 % der Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit, die durch die Düsen 8 und 10 zusammen eingespritzt wird, durch die Düse 8 eingespritzt, während der Rest durch die Düse 10 eingespritzt wird. Vorzugsweise werden 15 bis 35 % der Kühlflüssigkeit durch die Düse 8 eingespritztAccording to the invention, less than 50 % of the total amount of the cooling liquid that is injected through the nozzles 8 and 10 together is injected through the nozzle 8, while the remainder is injected through the nozzle 10. Preferably, 15 to 35 % of the cooling liquid is injected through the nozzle 8

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und der auf 100 % fehlende Rest wird durch die Düse 10 eingespritzt. Mit anderen Worten, wird dadurch ermöglicht, den größeren Teil der Kühlflüssigkeit in die Gasströmung in einer Zone mit niedriger Gasgeschwindigkeit einzuspritzen, um den Druckabfall stärker als mit einer einzigen Einspritzung zu verringern. and the remainder missing to 100% is injected through the nozzle 10. In other words, this enables the greater part of the cooling liquid to enter the gas flow in a zone inject at low gas velocity to reduce the pressure drop more than with a single injection.

Die Erfindung sieht eine im wesentlichen gleichmäßige Erhitzung der Kühlflüssigkeit durch den Reaktorabfluß in der kürzest möglichen Zeit vor, ohne daß wesentliche Teile der Kühlflüssigkeit auf Temperaturen erhitzt werden, die höher sind, als die schließliche Gleichgewichtstemperatur des Gemischs, das aus dem Reaktorabfluß und der Kühlflüssigkeit besteht. Dadurch wird ermöglicht, daß Kühlsystem gemäß der Erfindung bis zu Jener Temperatur zu betätigen, bei welcher die abgekühlten Bestandteile oder die anteilmäßigen Bestandteile der Kühlflüssigkeit unstabil werden und sich zersetzen.The invention provides for a substantially uniform heating of the cooling liquid through the reactor drain in the shortest possible time Time before, without substantial parts of the cooling liquid being heated to temperatures that are higher than the final equilibrium temperature of the mixture consisting of the reactor effluent and the cooling liquid. This enables to operate the cooling system according to the invention up to that temperature at which the cooled components or the proportionate components of the coolant become unstable and decompose.

Die Einspritzung der Kühlflüssigkeit durch die Düse 8 erfolgt bei beiden Ausführungsformen in Form eines vollständigen Kegels mit einer Geschwindigkeit, welche nicht niedriger ist als ungefähr die Hälfte der Geschwindigkeit des Flüssigkeits-Dampfgemisches am stromabwärts liegenden Ende des Leitungsteils 5 oder 51· Die Breite des Spritzkegels ist so gewählt, daß der Querschnitt des Leitungsteils 5 oder 5f von der Kühlflüssigkeit fast vollständig ausgefüllt wird, daß aber die den Leitungsteil 5 oder 5* begrenzenden Wände durch die Kühlflüssigkeit erst benetzt werden, bis der gasförmige Reaktorabfluß und die durch die Düse 8 eingespritzte Kühlflüssigkeit die gleiche Gleichgewichtstemperatur erreicht haben.The injection of the cooling liquid through the nozzle 8 takes place in both embodiments in the form of a complete cone at a speed which is not less than approximately half the speed of the liquid-vapor mixture at the downstream end of the line part 5 or 5 1 · the width of the spray cone is chosen so that the cross-section of the line part 5 or 5 f is almost completely filled by the cooling liquid, but that the walls delimiting the line part 5 or 5 * are only wetted by the cooling liquid until the gaseous reactor effluent and that injected through the nozzle 8 Coolant have reached the same equilibrium temperature.

Die Länge und der Winkel des Leitungsteils 5 oder 5' sind so gewählt, daß die Tröpfchen des Kühlmediums, welches eine Flüssigkeit ist, und der gasförmige Reaktorabfluß das stromabwärts liegende Ende des Leitungsteils 5 oder 51 im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit verlassen, welche etwa 21 bis 30 m/s betragen kann. Wenn der Divergenzwinkel des LeitungsteilsThe length and the angle of the line part 5 or 5 'are chosen so that the droplets of the cooling medium, which is a liquid, and the gaseous reactor effluent leave the downstream end of the line part 5 or 5 1 at substantially the same speed, which is about 21 to 30 m / s. When the divergence angle of the pipe part

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5 oder 5! zwischen 6° und 30° liegt, wird eine Strömungsstörung vermieden. Die Düse 10 ist so angeordnet, daß dieselbe die zusätzliche Kühlflüssigkeit einspritzt, bevor die durch die Düse 8 eingespritzte Kühlflüssigkeit die die Leitung begrenzende Wand berühren kann.5 or 5 ! is between 6 ° and 30 °, a flow disturbance is avoided. The nozzle 10 is arranged so that it injects the additional cooling liquid before the cooling liquid injected through the nozzle 8 can contact the wall delimiting the line.

Pig. 3 veranschaulicht die Konstruktion einer Düse, welche für die Düsen 8 oder 10 der vorhergehenden Ausführungsformen geeignet ist. Die Düse 8 ist beispielsweise mit der Wand des gekrümmten Leitungsteils 4 verbunden, was nur schematisch dargestellt ist. Ein Gehäuse 30 weist einen Auslaß 31 auf, welcher mit einer Öffnung in Verbindung steht, die in der Wand des Leitungsteils 4 vorgesehen ist. Eine langgestreckte Spindel 32 | ist durch ein entsprechendes Schraubengewinde 39 in einer Mutter 40 oder dergleichen befestigt, die mit dem hinteren offenen Ende des Gehäuses 30 verbunden ist. Am vorderen Ende der Spindel 32 ist ein Schraubengewinde 36 als Linksge-ewinde in entgegengesetzter Richtung zu dem als Rechtsgewinde ausgebildeten Schraubengewinde 39 vorgesehen. Die Spindel 32 kann mittels des Schraubengewindes 39 in der Mutter 40 verdreht werden und dadurch wie eine Ventilspindel relativ zur Auslaßöffnung 31 koaxial zum rohrförmigen Gehäuse 30 vorwärts und rückwärts bewegt werden. Das vordere Ende der Spindel 32 ist mit 33 be-r zeichnet und mit 34 ist ein nach vorne abgeschrägter Teil der Spindel bezeichnet, welcher mit der die Auslaßöffnung 31 umge- a benden Wand des Gehäuses 30 einen ringförmigen Zwischenraum 35 begrenzt, dessen radiale Breite zunimmt oder abnimmt in dem Maße, in dem die Spindel 32 vorwärts oder rückwärts bewegt wird. Dadurch wird das Ausfließen der Flüssigkeit aus der Düse 8 geregelt. Ein Wandteil 37 ist hinter einer Einlaßöffnung 38 angeordnet, mit welcher ein entsprechender Nippel oder dergleichen verbunden werden kann, um die Kühlflüssigkeit in die Düse einzuführen. Eine Dichtung 41 ist hinter dem Wandteil 37 und vor der Mutter 40 angeordnet, um den Austritt der Kühlflüssigkeit in dieser Richtung zu verhindern. Das Schraubengewinde 36 erteilt der Kühlflüssigkeit eine Drehbewegung. Das Schraubengewinde 39 bewirkt, daß sich die Spindel 32 in der Auslaßöff-Pig. Figure 3 illustrates the construction of a nozzle suitable for the nozzle 8 or 10 of the previous embodiments is. The nozzle 8 is connected, for example, to the wall of the curved line part 4, which is only shown schematically is. A housing 30 has an outlet 31 which is in communication with an opening in the wall of the Line part 4 is provided. An elongated spindle 32 | is through a corresponding screw thread 39 in a nut 40 or the like attached, which is connected to the rear open end of the housing 30. At the front end of the Spindle 32 is a screw thread 36 as a left-hand thread in opposite direction to the screw thread 39 designed as a right-hand thread is provided. The spindle 32 can by means of of the screw thread 39 are rotated in the nut 40 and thus like a valve spindle relative to the outlet opening 31 can be moved back and forth coaxially with the tubular housing 30. The front end of the spindle 32 is 33 be-r and with a forward beveled part of the spindle is designated with which the outlet opening 31 is a Benden wall of the housing 30 delimits an annular gap 35, the radial width of which increases or decreases in the The extent to which the spindle 32 is moved forwards or backwards. This will cause the liquid to flow out of the nozzle 8 regulated. A wall part 37 is arranged behind an inlet opening 38 with which a corresponding nipple or the like can be connected to introduce the cooling liquid into the nozzle. A seal 41 is behind the wall part 37 and arranged in front of the nut 40 in order to prevent the escape of the cooling liquid in this direction. The screw thread 36 gives the coolant a rotary motion. The screw thread 39 has the effect that the spindle 32 is in the outlet opening

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nung 31 nach Art eines Bohrers bewegt, um Verunreinigungen zu entfernen, welche sich in der Auslaßöffnung 31 anzusammeln und dieselbe zu verstopfen trachten.tion 31 moved in the manner of a drill to remove impurities which collect in the outlet port 31 and seek to clog it.

Selbstverständlich kann jedoch auch eine andere Düsenkonstruktion Verwendung finden, die dem Fachmann bekannt ist,Of course, however, another nozzle construction known to the person skilled in the art can also be used,

Es wurde gefunden, daß gemäß der Erfindung eine rasche und gleichmäßige Abkühlung des Reaktorabflusses erzielt wird und daß die Polymerisation des Reaktionsproduktes verringert wird mit einer gleichzeitigen Verringerung der Ablagerung von Tee- . ren und von Koks.It has been found that, according to the invention, rapid and uniform cooling of the reactor effluent is achieved and that the polymerization of the reaction product is reduced with a simultaneous reduction in the deposition of tea. ren and coke.

Die Abkühlungsreaktion wird verbessert infolge der Kombination des Kühlvorganges mit der erforderlichen Verlangsamung des Reaktorabflusses, wobei die Kühlflüssigkeit eine geringere Geschwindigkeit aufweist als das aus dem Reaktor eintretende Gas, aber eine Geschwindigkeit, welche vorzugsweise im Bereich der Geschwindigkeit des Gases liegt, nachdem dasselbe verlangsamt worden ist. Das mit hoher Geschwindigkeit eintretende Gas trachtet zunächst, die Kühlflüssigkeit zu beschleunigen, und der sich ergebende Energieaustausch trachtet vorübergehend, den Druck des Gases zu verringern und eine vorübergehende teilweise Verdampfung der Flüssigkeit zu begünstigen,sowie eine Temperaturverringerung des Gases durch einen Joule-Thompson-Effekt. Obwohl diese Effekte im unteren Teil des Diffusors umgekehrt werden, das heißt im Leitungsteil 5 oder 5', verbessern sie die Kühlwirkung durch den rascheren anfänglichen Temperaturabfall. The cooling reaction is improved as a result of the combination of the cooling process with the required slowing down of the reactor discharge, wherein the cooling liquid has a lower velocity than the gas entering from the reactor, but a speed which is preferably in the range of the speed of the gas after it decelerates has been. The gas entering at high speed first tries to accelerate the cooling liquid, and the resulting energy exchange seeks temporarily, the To reduce the pressure of the gas and to favor a temporary partial evaporation of the liquid, as well as a decrease in temperature of the gas by a Joule-Thompson effect. Although these effects are reversed in the lower part of the diffuser be, that is, in the line part 5 or 5 ', they improve the cooling effect due to the more rapid initial temperature drop.

Das Vorhandensein des divergierenden Leitungsteils 5 oder 51 bewirkt eine allmähliche Verlangsamung des Abflusses mit minimaler Reibung, wodurch gewährleistet wird, daß im wesentlichen die ganze verfügbare kinetische Energie des Abflusses in potentielle Energie umgewandelt wird und daher zur Überwindung des Widerstandes stromabwärts vom Leitungsteil 5 oder 51 zur Verfügung steht. Da die Kühlflüssigkeit in den Abfluß mit derThe presence of the diverging conduit part 5 or 5 1 causes a gradual slowing down of the drain with minimal friction, thereby ensuring that essentially all of the available kinetic energy of the drain is converted into potential energy and therefore to overcome the resistance downstream of the conduit part 5 or 5 1 is available. Since the coolant in the drain with the

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Geschwindigkeit eingespritzt wird, welche die aus dem Abfluß und der Kühlflüssigkeit bestehende gemischte Strömung beim Verlassen des stromabwärts liegenden Endes des Leitungsteils 5 oder 5f aufweist, wird keine mechanische Energie des Abflusses ausschließlich zu dem Zweck verwendet, die Kühlflüssigkeit auf die schließliche Geschwindigkeit zu beschleunigen, Jeder Austausch von Energie, der zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Abkühlungszone erfolgt, wird zu dem Zeitpunkt wiedergewonnen, in dem das Gemisch den Auslaß der Zone erreicht, das heißt am Auslaß des Leitungsteils 5 oder 5".Velocity is injected, which has the mixed flow consisting of the drain and the cooling liquid on leaving the downstream end of the line part 5 or 5 f , no mechanical energy of the drain is used solely for the purpose of accelerating the cooling liquid to the final speed, Any exchange of energy which takes place between the inlet and the outlet of the cooling zone is recovered by the time the mixture reaches the outlet of the zone, that is to say at the outlet of the duct part 5 or 5 ".

Jedes der vorstehende beschriebenen Elemente bzw. auch zwei * oder mehrere derselben können in anderen Arten des Verfahrens " und der Vorrichtung nützliche Anwendung finden, um die Bestandteile von sekundären Zellen zu isolieren, die sich von den vorstehend beschriebenen Arten unterscheiden.Each of the above-described elements, or two or more of them * can find useful application in order to isolate the components of the secondary cells which are different from the types described above in other types of the method "and the device.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispxelsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen,The invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, the various Can experience changes without departing from the scope of the invention,

Patentansprüche :Patent claims:

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Claims (21)

Dr. ing, E. BERKENFELD · D i ρ !.-1 ng. H. B ERKE N FE LD, Patentanwälte, KölnDr. ing, E. BERKENFELD · D i ρ! .- 1 ng. H. B ERKE N FE LD, patent attorneys, Cologne Anlage AktenzeichenAttachment file number zur Eingabe vom 12. Januar 1971 Wi. Name d. Ann,. The Luiiimus Company on the submission of January 12, 1971 Wi. Name d. Ann ,. The Luiiimus Company PatentansprücheClaims Verfahren zum Abkühlen von heißen Medien, dadurch gekennzeichnet, Process for cooling hot media, characterized in that, daß eine aus dem heißen Medium bestehende Strömung auf einem vorgegebenen Weg durch eine Expansionszone geleitet wird und sowohl strömungsaufwärts wie auch strömungsabwärts dieses Gebietes eine kleinere erste und eine größere zweite Menge eines Kühlmediums eingespritzt wird.that a flow consisting of the hot medium is passed on a predetermined path through an expansion zone and a smaller first and a larger second quantity both upstream and downstream of this area a cooling medium is injected. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste wie auch die zweite Kühlmittelmenge in Form von konusförmigen Sprühstrahlen und in Richtung des zu kühlenden Mediums in dieses eingespritzt werden.2) Method according to claim 1, characterized in that both the first and the second amount of coolant in the form of conical spray jets and in the direction of the to be cooled Medium are injected into this. 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des heißen Mediums an den i Orten, an denen die Kühlmedien eingespritzt werden, um vorgegebene Winkel umgelenkt wird.3) Method according to claim 1, characterized in that the flow of the hot medium is deflected by predetermined angles at the i locations where the cooling media are injected. 4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel in der Größenordnung von 45° liegen.4) Method according to claim 3, characterized in that the angles are on the order of 45 °. 5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Kühlmittelmenge in ihrer Größe der zweiten KÜhlmittelmenge annähert.5) Method according to claim 1, characterized in that the size of the first amount of coolant is the same as that of the second amount of coolant approximates. 6) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß6) Method according to claim 1, characterized in that die erste Kühlmittelmenge zwischen etwa 15 und 35 % der gesamten Kühlmittelmenge liegt.the first amount of coolant is between about 15 and 35 % of the total amount of coolant. 7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Medium aus Kohlenwasserstoffgasen besteht.7) Method according to claim 1 to 6, characterized in that the hot medium consists of hydrocarbon gases. L 68/4 109833/1394 -l-L 68/4 109833/1394 -l- 8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel aus rückgeführten Kohlenwasserstoffen besteht.8) Method according to claim 1 to 6, characterized in that the coolant consists of recycled hydrocarbons. 9) Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffgase vor ihrem Eintritt in die sich expandierende Zone einer chemischen Reaktion ausgesetzt werden.9) Method according to claim 7 »characterized in that the Hydrocarbon gases are subjected to a chemical reaction before they enter the expanding zone. 10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffgase zur Erzeugung von Äthylen einer Pyrolyse ausgesetzt werden.10) Method according to claim 9, characterized in that the Hydrocarbon gases for the production of ethylene by pyrolysis get abandoned. 11) Verfahren nach Anspruch 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet,11) Method according to claim 1 to lo, characterized in that daß die flüssigen und die gasförmigen Bestandteile mit einer fthat the liquid and the gaseous components with a f bestimmten Austrittsgeschwindigkeit aus der Expansionszone austreten und die Kühlflüssigkeit mit einer Geschwindigkeit in diese Zone eingespritzt wird, die höchstens etwas unter der Hälfte dieser vorgegebenen Geschwindigkeit liegt.exit from the expansion zone at a certain exit speed and the cooling liquid is injected into this zone at a rate which is at most slightly less than half this predetermined speed lies. 12) Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strömungsweges in der Expansionsζone in Strömungsrichtung zunimmt, und daß der Winkel des kegelförmigen Sprühstrahles und der Ablenkwiiikel des Strömungsweges in der Expansionszone so gewählt w sind, daß sich die Querschnittsfläche des kegeligen Sprühstrahles der Querschnittsfläche des Expansionsgebietes mindestens im wesentlichen annähert, daß aber j die Kühlflüssigkeit den Innanumfang des Strömungsweges nur dann berührt, wenn sie eine Gleichgewichtstemperatur mit dem heißen Medium erreicht.12) Method according to claim 1 to 11, characterized in that the cross section of the flow path in the Expansionsζone increases in the direction of flow, and that the angle of the conical Spray jet and the deflection coil of the flow path are selected in the expansion zone so that the cross-sectional area of the conical spray jet is the cross-sectional area of the Expansion area at least substantially approximates, but that j the cooling liquid only then covers the inner circumference of the flow path touches when it is an equilibrium temperature with the hot Medium reached. 13) Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionsgebiet einen bestimmten Divergenzwinkel aufweist und eine bestimmte Länge in Richtung strömungsabwärts von der vorgegebenen Bahn, und daß der vorgegebene Winkel und die vorgegebene Länge so ausgewählt werden, daß das heiße gasförmige Medium und die eingespritzte Kühlflüssigkeit in Tröpfchenform mit praktisch identischen Geschwindigkeiten aus der Expansionszone austreten.13) Method according to claim 1 to 12, characterized in that the expansion area has a certain divergence angle and a certain length in the downstream direction from the predetermined path, and that the predetermined angle and length are selected so that the hot gaseous Medium and the injected cooling liquid in droplet form with practically identical speeds from the expansion zone step out. L 68/4 109833/ 1 39A -2-L 68/4 109833/1 39A -2- 14) Verfahren nach Ansprach 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium ein Durchschnitts-Molekulargewicht von 18 bis 4o aufweist und mit einer Eintrittsgeschwindigkeit von 75 bis l8o m/sec bei einem Druck von 1,41 bis 3,52 kg/cm absolut, mit β Einlaßtemperaturen zwischen 732 und 899° C und mit einer Menge von 27oo bis 36.000 kg/h eintritt, die Kühlflüssigkeit öl ist und mit einer. Geschwindigkeit von praktisch 9 bis 45 m/sec und mit einem Sprühwinkel von praktisch 3o° , mit einer Temperatur von 121 bis 2600 und in einer Menge von 9.000 bis 18.000 kg/h eingespritzt wird, das öl ein spezifisches Gewicht von im wesentlichen 0,9 bis 1,15 aufweist und einen Kochpunkt von 2o4 bis 4oo C, der Druck am strömungsabwärtigen Ende der Expansionszone 0,035 bis 0,28 kg/cm unter dem Eingangsdruck liegt, die Temperatur des gasförmigen Mediums und des Öls zwischen 232 und 3l6°liegt, und die Geschwindigkeit des gasförmigen Mediums und des Öls zwischen 9 bis 3o bzw. zwischen 9 bis 45 m/sec liegt.14) Method according spoke 1 to 13, characterized in that the gaseous medium has an average molecular weight of 18 to 4o and with an entry speed of 75 to 18o m / sec at a pressure of 1.41 to 3.52 kg / cm absolute, with β inlet temperatures between 732 and 899 ° C and with an amount of 27oo to 36,000 kg / h occurs, the cooling liquid is oil and with a. Speed of practically 9 to 45 m / sec and with a spray angle of practically 30 °, with a temperature of 121 to 260 0 and in an amount of 9,000 to 18,000 kg / h, the oil has a specific gravity of essentially 0, 9 to 1.15 and a boiling point of 2o4 to 4oo C, the pressure at the downstream end of the expansion zone is 0.035 to 0.28 kg / cm below the inlet pressure, the temperature of the gaseous medium and the oil is between 232 and 316 °, and the speed of the gaseous medium and the oil is between 9 and 30 and between 9 and 45 m / sec, respectively. 15) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das (8 gasförmige Medium ein Durchschnitts-Molekulargewicht von 25 hat und mit einer Eintrittsgeschwindigkeit von Io7 m/sec in den Strömungsweg eintritt bei einem Druck von 2,11 kg/cm , bei einer Temperatur von 788° C und in einer Menge von 5·55ο kg/h, das KiIi Kühlmittel öl ist und mit einer Geschwindigkeit von im wesentlichen 18 m/sec eingespritzt wird unter einem Sprühwinkel von praktsich 3o°, bei einer Temperatur von 177° C und mit einer Menge von 30.000 kg/h, das öl ein spezifisches Gewicht von etwa I,o5 aufweist und einen anfänglichen Kochpunkt von 288° C, dass der Druck am strömungs-15) Method according to claim 14, characterized in that the (8 gaseous medium has an average molecular weight of 25 and enters the flow path at an entry velocity of Io7 m / sec Pressure of 2.11 kg / cm, at a temperature of 788 ° C and in an amount of 5 · 55ο kg / h, the KiIi coolant is oil and with a speed of essentially 18 m / sec is injected at a spray angle of practically 30 °, at a Temperature of 177 ° C and with an amount of 30,000 kg / h, the oil has a specific weight of about I, o5 and a initial boiling point of 288 ° C, that the pressure at the flow abwärtigen Ende der Expansionszone t 2,03 kg/cm beträgt, die Temperatur des gasförmigen Mediums und des Öls 288° C beträgt und die Geschwindigkeit des gasförmigen Mediums und des Öls 15 bzw. 23 m/sec beträgt.downstream end of the expansion zone t is 2.03 kg / cm, the temperature of the gaseous medium and the oil is 288 ° C. and the speed of the gaseous medium and the oil is 15 and 23 m / sec, respectively. 16) Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Leitung (5) zur Aufnahme der zu kühlenden heißen Gase, und durch Düsen (8 und Io) zum Einspritzen von Kü&lmitteln in eine erste16) Device for performing the method according to claim 1 to 15, characterized by a Line (5) for receiving the hot gases to be cooled, and through nozzles (8 and Io) for injecting coolants into a first 109833/1394
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und in eine zweite Zone, wobei die in die erste Zone eingespritzte Kühlmittelmenge höchstens gleich der in die zweite Zone eingespritzen Kühlmittelmenge ist.and into a second zone, the one being injected into the first zone The amount of coolant is at most equal to the amount of coolant injected into the second zone.
17) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung eine H Kühlzone mit einem stromabwärtigen Ende aufweist, die Düsen (8 und Io) das Kühlmittel gleichsinnig mit dem zu kühlenden Gasen in die Kühlzone einspritzen und zwar in Form eines kegeligen Sprühstrahles und mit einer Geschwindigkeit, die nicht wesentlich unter dem halben Betrag der Geschwindigkeit liegt, mit der die heißen Gase und die Tröpfchen der eingespritzten Kühlflüssigkeit am stromabwärtigen Ende aus der Kühlzone austreten.17) Apparatus according to claim 16, characterized in that the line has a cooling zone with an H having downstream end, the nozzles (8 and Io) the coolant Inject into the cooling zone in the same direction as the gases to be cooled, namely in the form of a conical spray jet and at a speed that is not significantly less than half the speed at which they are called Gases and the droplets of the injected cooling liquid exit the cooling zone at the downstream end. 18) Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) einen in stromabwärtiger Richtung divergierenden Wandabschnitt aufweist und dieser die Kühlzone umschließt.18) Apparatus according to claim 16 and 17, characterized in that the line (5) in a downstream Has direction diverging wall section and this encloses the cooling zone. 19) Vorrichtung nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des kegeligen Sprühstrahles der Divergenzwinkel des Wandabschnittes der Leitung (5) und die Länge der Kühlzone so gewählt sind, daß die Querschnittsfläche des kegeligen Sprühstrahles an allen Punkten der Kühlzone im wesentlichen gleich dem Querschnitt dieser Kühlzone ist, daß aber die eingespritzte Kühlflüssigkeit den Wandabschnitt der Leitung (5) nur dann berührt und benetzt, wenn sich die eingespritzte Kühlflüssigkeit der Gleichgewichtstemperatur mit den heißen Gasen mindestens annähert.19) Device according to claim 16 to 18, characterized in that the angle of the conical spray jet the divergence angle of the wall section of the line (5) and the length of the cooling zone are chosen so that the cross-sectional area of the conical spray jet at all points of the cooling zone is essentially the same as the cross section of this cooling zone, but that the injected cooling liquid covers the wall section of the Line (5) is only touched and wetted when the injected coolant is at equilibrium temperature with the at least approximates hot gases. 20) Vorrichtung nach Anspruch 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Einrichtungen zum Einspritzen von zusätzlicher Kühlflüssigkeit in die Kühlzone strömungsaufwärts vom Gebiet der ursprünglichen Berührung zwischen dem ersten Kühlmittel und dem Wandabschnitt vorgesehen sind.20) device according to claim 16 to 19, characterized in that additional devices for injection of additional cooling liquid into the cooling zone upstream from the area of original contact between the first coolant and the wall portion are provided. 109833/1394109833/1394 21) Vorrichtung nach Anspruch 16 bis 2o,21) Device according to claim 16 to 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der Divergenzwinkel und die Länge der Kühlzone so gewählt sind, daß die heißen Gase und die eingespritzte Kühlflüssigkeit mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten aus der Kühlzone austreten.characterized in that the divergence angle and the length of the cooling zone are chosen so that the hot gases and the injected cooling liquid emerge from the cooling zone at essentially the same speeds. 109833/1394
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