DK165268B - Varmevekslere til apparat for kontinuerlig behandling af flydende affald - Google Patents

Description

DK 165268B

Opfindelsen angår isolerede ledninger i en varmeoverførings-indretning til varmevekslere og deres anvendelse i et apparat til kontinuerlig behandling af vasker, og som kan benyttes til vådoxidation af flydende affaldsstrømme herunder kommunalt 5 slam i brønde.

Overjordiske vådoxidationsanlæg har i flere år, men med begrænset succes, været benyttet til behandling af kommunalt slam, som modtages fra spiIdevandsbehandl ingsanlæg. Ved over-10 jordiske vådoxidationsanlæg benyttes højt overfladetryk og varme til at frembringe vådoxidationsreaktionen, men anlæggene har ikke i energimæssig henseende stor virkningsgrad, er tilbøjelige til at fejle og fremkalde en kun delvis oxidation af slammet, se f.eks. US patentskrift nr. 2.665.249 og US-patent-15 skrift nr. 2.932.613. Overjordiske vådoxidationsprocesser har derfor ikke erstattet traditionelle fremgangsmåder til behandling af kommunal slam. Disse traditionelle processer omfatter bundfældning, afvanding, tørring, forbrænding til aske og lignende operationer.

20

Der er blevet foreslået forskellige lodrette eller i en brønd anbragte væskebehandlingsanlæg, men brugen af disse er meget begrænset. Ved i en brønd anbragte væskebehandlingsanlæg benyttes lodrette anbragte rør, som strækker sig nedad i jorden 25 fra en kontrolstation. Den væske, som skal behandles, pumpes ned i de lodrette reaktorrør, og væskesøjlen fremkalder et tryk, som er medvirkende til at fremkalde den ønskede væskeproces eller -reaktion. Ved hidtil benyttede processer kræver reaktionen tilførsel af varme, som kan tilføres ved hjælp af 30 elektriske modstandsspoler eller ved hjælp af en opvarmet væske, som cirkulerer i en varmeveksler. Luft eller andre gasser kan tilsættes til den væske, som skal behandles for at fremme reaktionen, 35 Selvom der i adskillige ældre patentskrifter er blevet foreslået lodrette eller i en brønd anbragte væskebehandlingsanlæg til behandling af kommunalt slam eller andre flydende affalds-

DK 165268B

2 strømme har processerne og anlæggene vist sig at være meget lidt succesfulde, se f.eks. US-patent nr. 3.449.247. Som erkendt i disse ældre patentskrifter afhænger det af væskesøjlen frembragte tryk af reaktorens længde. Det er således teoretisk 5 set muligt fuldt ud at oxidere kommunalt slam i en dybde på i hovedsagen 1,6 km, forudsat at koncentrationen af det oxiderbare materiale i det kommunale slam afpasses efter oxigenet i den luft, som indsprøjtes i anlægget. Såvidt det er ansøgeren kendt, har ingen hidtil med succes bygget et i en brønd an-10 bragt vådoxidationsanlæg til behandling af kommunalt slam bortset fra indehaveren af foreliggende ansøgning.

US-patentskrift nr. 4.272.383 der indehaves af indehaveren af foreliggende opfindelse viser principperne for det første suc-15 cesfulde i en brønd anbragte vådoxidationsanlæg for behandling af kommunalt slam. Dette anlæg er på eksperimenterende plan i drift i Longmont, Colorado. Det i nævnte patent beskrevne apparat eller anlæg omfatter et antal i hovedsagen koncentrisk og teleskopisk inden i hinanden anbragte rør eller rørstrenge, 20 hvor fortyndet kommunalt slam fortrinsvis modtages i det indre rør, og strømmer nedad til en reaktionszone nær bunden af røret, og efter reaktionen recirkuleres opad gennem et andet rør, som omgiver det indre rør. Under tryk stående luft sprøjtes ind i den nedad strømmende slam, fortrinsvis i form af gasbob-25 ler af Tay1or-typen. Ved anlægget styres reaktionstemperåturen ved hjælp af en varmevekslerkappe, som omgiver de indre koncentriske rør, idet opvarmet olie eller et andet varmeveks-lende fluidum pumpes ind i kappen for herved at styre temperaturen i reakt ions.zonen.

30

Ved væskebehandlingsapparatet ifølge foreliggende opfindelse benyttes en centralt anbragt varmeoverføringsindretning, idet den væske, som skal behandles, befinder sig inden i recirkulationsrøret, som omgiver varmeoverføringsindretningen, hvilket 35 resulterer i en bedre styring af temperaturen i reaktionszonen og en mere effektiv opvarmning af den væske, som skal behand les. Varmeoverføringsindretningens centrale faldrør er for- 3

DK 165268B

trinsvis et isoleret rørformet legeme, som omfatter to koncentriske rør, der med afstand til hinanden er anbragt teleskopisk inden i hinanden, og hvor rummet mellem rørene er lukket eller forseglet, og fortrinsvis fyldt med en inaktiv gas. Rø-5 rene og det isolerede rørformede legeme, som benyttes i væskebehandlingsapparatet ifølge opfindelsen, består af et antal rør, som er indbyrdes forbundet i en lodret streng svarende til længden af hele væskebehandlingsapparatet. Isolerede, rørformede legemer har i adskillige år været benyttet i olieindu-10 strien eller indenfor andre industrier til transport af opvarmede væsker og gasser. Men, som det vil fremgå nedenfor, kræver væskebehandlingsaspparatet ifølge opfindelsen at varmen i så stor udstrækning som muligt lokaliseres i reaktionszonen, der er beliggende nær bunden af rørene. Den opvarmede olie 15 eller varmeoverføringsvæsken indføres ved toppen af apparatet eller ved jordniveau. De radiale varmetab gennem det isolerede rørformede legeme til den recirkulerede varmeoverføringsvæske må således minimeres. Det har vist sig, at det opstår et væsentligt varmetab på grund af atomar hydrogengennemtrængning 20 ind i rummet mellem rørene og det isolerede rørformede legeme, hvilken atomare hydrogen forenes og danner gasformet hydrogen. Der eksisterer derfor et behov for at udvikle et forbedret isoleret rørformet legeme, som forhindrer hydrogen gennemtrængning, og derved forbedrer det isolerede, rørformede le-25 gernes isolerende egenskaber, hvilket på sin side resulterer i en bedre varmeoverføringsindretning og varmeveksler og et bedre væskebehandlingsapparat.

Foreliggende opfindelse ti 1 vejebri nger en aflang varmeoverfø-30 ringsindretning til brug i en varmeveksler og omfattende en med en åben ende forsynet første aflang rørledning, der teleskopisk er anbragt i og omgivet af en anden rørledning, som har en lukket ende nær den åbne ende af den isolerede rørledning og står i forbindelse hermed, hvilken isolerede første 35 rørledning omfatter et første indre metalrør og et andet ydre metalrør, der omslutter det indre metalrør i afstand herfra, idet området mellem det indre og ydre metalrør er aflukket og 4

DK 16526SB

fyldt med en inaktiv gas, og hvorhos den første rørledning er indrettet til at føre en varm varmeoverføringsvæske, som modtages i den ene ende af og strømmer gennem rørledningen, hvilken væske afkøles og føres tilbage til den anden rørledn-5 ing med henblik på at blive opvarmet og recirkuleret. Varmeo-verføringsindretningen er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at der på de indre og ydre overflader af den isolerede rørlednings indre og ydre metalrør er en hydrogengennemtrængningsbarriere, som omfatter en metalbelægning valgt blandt 10 aluminium, nikkel og kobber.

Ifølge et andet aspekt ved foreliggende opfindelse er der tilvejebragt en aflang varmeveksler, som omfatter en varmeoverfø-ringsindretning ifølge opfindelsen sammen med en tredje rør-15 ledning, der omslutter den anden rørledning i afstand derfra og ved dens nedre ende har en åbning og en fjerde rørledning, der omslutter den tredje rørledning i afstand derfra og har en lukket nedre ende og kommunikerer med den tredje rørledning, idet den ligger afstand derfra.

20

Foreliggende opfindelse angår også anvendelsen af varmeveksleren til en væskebehandlingsproces, som omfatter en kontinuerlig kemisk reaktion.

25 Varmeoverføringsindretningen og varmeveksleren ifølge opfin delsen er især, men ikke udelukkende, indrettet til brug i et væskebehandlingsapparat til kontinuerlig behandling af flydende affald ved forhøjede temperaturer og tryk, såsom et i en brønd anbragt væskebehandlingsapparat, samt vådoxidation af 30 kommunalt slam og anden flydende affald. Den foretrukne varmeveksler omfatter en aflang isoleret rørledning, som fortrinsvis har en åben ende, og som i hovedsagen koncentrisk og teleskopisk er anbragt inden i en andet rørledning, som fortrinsvis har en lukket ende nær den første rørlednings åbne 35 ende, således at den står i forbindelse med den isolerede rørledning. Den isolerede rørledning omfatter et første indre rør og et andet ydre rør, som med afstand til og i hovedsagen

DK 165268 B

5 koncentrisk omslutter det første rør. Rummet mellem det første og det andet rør er lukket eller af tætnet og fyldt med en inaktiv gas, såsom argon, helium eller xenon. Varmeoverfø-ringsvæsken, såsom olie, indføres fortrinsvis opvarmet i den 5 isolerede rørlednings første indre rør. Varmeoverfør ingsvæsken strømmer dernæst gennem den første isolerede rørledning og vender med henblik på opvarmning og recirkulering tilbage gennem det ringformede rum mellem den isolerede rørlednings ydre rør og den anden rørledning som udgør den ene afgrænsning for 10 den indgående væske og oxiderende gas.

Den første isolerede rørledning har en hydrogengennemtrængningsbarriere på den indre og ydre overflade af begge dens rør. Hydrogengennemtrængningsbarrieren er fortrinsvis dannet 15 ved at belægge rørenes indre og ydre overflader med aluminium, nikkel eller kobber. Gennemtrængningsbarrieren reducerer strømmen af atomar hydrogen ind i rummet mellem den første isolerede rørlednings indre og ydre rør, hvorved varmetabene fra den varme varmeoverføringsvæske i den første isolerede 20 rørlednings centrale rør til den tilbagestrømmende varmeoverføringsvæske i den rørformede region reduceres. Den tilbagestrømmende varmeoverføringsvæske i den rørformede region, hvis indre overflade af den første isolerende rørlednings ydre overflade reduceres. Når varmeoverføri ngsi ndretningen ifølge 25 opfindelsen sænkes ned i en væske, er varmeoverførs1 en koncentreret i reaktionszonen, der befinder sig nær varmevekslerens ende, hvilket er særligt fordelagtig ved det i en brønd anbragte varmebehandlingsapparat ifølge opfindelsen. Den aflange væskevarmeveksler er omsluttet af cirkulationsrør indehol-30 dende den væske, som skal behandles. Cirkulationsrørene omfatter et første rør, som teleskopisk omslutter varmeoverføri ngsindretningens ydre rør i afstand fra dette, og som modtager den væske, som skal behandles, idet denne samtidig er i berøring med varmevekslerens ydre rør. Et andet rør, der i ho-35 vedsagen koncentrisk omslutter det første rør, modtager den behandlede væske. Den væske, som skal behandles, såsom kommunalt slam eller andet flydende affald, modtages mellem varme-

DK 165268B

6 overførings!ndretningens ydre rør og væskecirkulationsrørenes første rør, og strømmer i berøring med varmeveksleren gennem det første rør, og recirkuleres gennem det andet yderste rør. Ved denne udførelsesform tilvejebringer væskebehandl ingsappa-5 ratet således en væskereaktionszone nær enden af væskecirkulationsrørene .

Hydrogendiffusionsbarrieren er en diffusionsbelægning af aluminium på de indre og ydre overflader af den første isolerede 10 rørlednings koncentriske rør, og danner en "overfladebelægning" af en jern-aluminiumslegering. Denne belægning har vist sig at være særlig effektiv til at forhindre diffusion af atomare hydrogen ind i det aflukkede rum mellem rørene. Diffusionsbarrieren kan også tilvejebringes ved Elektroplettering 15 af kobber eller fortrinsvis nikkel på rørenes overflader. Som nævnt resulterer diffusionen af atomar hydrogen ind i det lukkede rum mellem den første isolerede rørlednings rør i en forøget varmeledningsevne, hvorved der opstår forøgede radiale varmetab fra varmeoverfør ingsvæsken, der strømmer gennem den 20 første isolerede rørledning til den recirkulerende varmeover-føringsvæske i varmeoverføringsindretningens anden ydre røi— ledning.

Ved en foretrukken fremgangsmåde til dannelse af den første 25 isolerede rørledning ifølge opfindelsen dannes hydrogengen-nemtrængningsbarrieren ved, at diffusionsbelægge rørenes indre og ydre overflader med aluminium, hvorved der dannes en jern-aluminiumslegering på overfladerne. Som nævnt kan hydro-gengennemtrænsningsbarrieren også dannes ved elektroplater ing 30 af overfladerne med nikkel eller kobber.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor 35 fig. 1 viser skematisk en foretrukken udførelsesform for væs kebehandlingsapparatet ifølge opfindelsen, og

DK 165268 B

7 fig. 2 et tværsnit gennem den nedre del af væskebehandlingsapparatet.

Det i figurerne viste væskebehandlingsapparat 20 er et lodret 5 og til anbringelse i en brønd beregnet væskebehandlingsapparat til behandling af forskelligt forurenet, flydende affald herunder vådoxidation af kommunalt slam. Som det fremgår af det ovenfor omtalte US-patentskrift nr. 4.272.383 omfatter væskebehandlingsapparatet et antal i hovedsagen koncentrisk og te-10 leskopisk inden i hinanden anbragte rør, som strækker sig lodret ned i jorden. Ved et behandlingsapparat, f.eks. til vådoxidation af kommunalt slam, kan rørene strække sig i hovedsagen 1,6 km ned. i jorden, hvorved der tilvejebringes en væsentlig trykhøjde. Det er imidlertid klart, at længden af rø-15 rene afhænger af den væske, som skal behandles, og den ønskede væskereaktion. Væskebehandlingsapparatet ifølge opfindelsen kan også benyttes til forskellige omdannelsesreaktioner, hvor et fast, partikelformet materiale er opslæmmet i den cirkulerende væske. Yderligere forløber rørene normalt ikke kontinu-20 erligt, idet hvert rør består af et antal sektioner, som er indbyrdes serieforbundet til dannelse af en streng på tilsvarende måde, som rørene i en oliebrønd. Ved vådoxidation af kommunalt slam har hver rørsektion typisk en længde på 12,2 m, idet rørets totale længde er omkring 1,6 km, og volumenstrøm-25 men af den behandlede væske ligger i hovedsagen på 303 til 1514 1 pr. minut.

Ved den viste foretrukne udførelsesform for væskebehandlingsapparatet ifølge opfindelsen er væskevarmeveksleren 22 anbragt 30 i centrum af væskebehandlingsapparatets koncentriske rør. Varmevekslerens første eller inderst liggende rør er et isoleret, rørledning 24, som har en åben ende 26. Som det vil blive beskrevet nærmere nedenfor, reducerer den isolerede rørledning den radiale varmeoverføring fra den nedad strømmende opvarmede 35 varmeoverføringsvæske i den isolerede rørledning til den re- cirkulerede opad strømmende varmeoverføringsvæske i et andet rør 28. Som vist er det første rør eller den isolerede rør

DK 165268B

8 ledning 24 i hovedsagen anbragt koncentrisk og teleskopisk inden i det andet rør 28 og det andet rør har en lukket ende 30 nær det isolerede rørs åbne ende 26. Den væske, som skal behandles, cirkuleres omkring varmeveksleren 22.

5

Et tredje rør 32, der er det første rør hørende til den ydre væskecirkulerende rørføring, omslutter i hovedsagen koncentrisk og teleskopisk varmeveksleren 22 i afstand fra denne. Det tredje rør 32 har en åben ende 34 nær varmevekslerens luk-10 kede ende 30. Et fjerde rør 36 omslutter med afstand til og i hovedsagen koncentrisk og teleskopisk det tredje rør, og har en lukket ende 38 nær det tredje rørs 32 åbne ende 34. Den væske, som skal behandles, cikuleres i berøring med varmvekslerens 22 andet rør 28 nedad gennem røret 32 og den behandlede 15 væske strømmer dernæst gennem det tredje rørs 32 åbne ende og i berøring med det tredje rørs 32 ydre overflade opad gennem det fjerde rør 38. Som beskrevet i det ovenfor omtalte US-patentskrift nr. 4.272.383 frembringer væskebehandlingsapparatet nær dettes bund en reaktionszone, i hvilken den væske, 20 der skal behandles, reagerer under vamre og tryk. Det er et væsentlig formål med foreliggende opfindelse, at koncentrere den varme, der overføres fra varmeveksleren til den væske, der cikulerer i røret 32 til den nedre reaktionszone og reducerer den radiale varmeoverførsel, især i den øvre del af apparatet.

25

Fig. 1 viser endvidere skematisk ovenover jorden værende dele, som benyttes til væskebehandlingsapparatet og væskebehandlingsprocessen. Varmeoverføringsvæsken såsom olie opbevares i en resevoirbeholder 40. Olien opvarmes i en varmgiver 42, såsom 30 en gasfyret varmegiver. Olien pumpes ved hjælp af en pumpe 44 fra reservoiret 40 gennem en ledning 46 og frem til varmegive-ren 42, og· volumenstrømmen styres ved hjælp af en ventil 52., Den opvarmede olie overføres dernæst gennem en ledning 48 og volumenstrømmen styres ved hjælp af en ventil 50. Når væskere-35 aktionen er eksoterm, såsom en vådoxidationsreaktion, kan det være nødvendigt at køle reaktionszonen, når reaktionsvarmen overskrider den foretrukne temperatur i reaktionszonen. Det

DK 165268 B

9 viste anlæg omfatter således en varmveksler 54, hvor olie kan afkøles. Olien fra reservoiret 40 kan pumpes gennem en ledning 56 og frem til varmeveksleren 54 ved hjælp af en pumpe 57. Strømmen styres ved hjælp af en ventil 62. Den afkølede olie 5 føres dernæst ud gennem en ledning 58 og en ventil 60 og frem til væskebehandlingsapparatets tilførselsledning 48.

Normalt tilføres der gennem ledningen 48 opvarmet olie til toppen af den første isolerede rørledning 24. Som det tyde-10 ligst fremgår i fig. 2, strømmer den opvarmede olie dernæst nedad gennem det isolerede rør, som vist ved hjælp af pilen 70. Olien strømmer herefter ud af det første isolerede rørs åbne ende 26 og recirkuleres opad gennem det andet rør 28 i berøring med det første rør 24, soro vist ved hjælp af pilen 15 72. Olien eller en anden varmeoverføringsvæske strømmer der næst fra toppen af røret 28 gennem en ledning 74 og tilbage til reservoiret 40 gennem en ventil 76.

Den væske, som skal behandles, f.eks. forurenede industrivæsk-20 er, kommunalt spildevand eller tilsvarende væsker tilføres til toppen af det tredje rør 32, og cirkuleres omkring varmveksleren 22 på den beskrevne måde. Som det fremgår af fig. 1 opbevares den væske, som skal behandles i en reservoirbeholder 80. Som beskrevet i det ovenfor omtalte US-patentskrift nr.

25 4.272.383 er væskebehandlingsapparatet især velegnet til be handling af kommunalt slam, der modtages fra almindelige kommunale spildevandsanlæg. Slammen modtages gennem en ledning 82 og strømmen styres ved hjælp af en ventil 84. Den flydende slam overføres til apparatet gennem en ledning 86 og en ventil 30 88. Den flydende slam fortyndes fortrinsvis med en væske, som strømmer ud fra det kommunale spildevandsanlæg, og som tilføres gennem en ledning 90 og en ventil 95. Den flydende slam fortyndes med henblik på at styre procentdelen af oxiderbart materiale, som leveres til væskebehandlingsapparatet. Den for-35 tyndede, flydende slam, flydende affald eller andre væsker, som skal behandles, strømmer dernæst nedad gennem det tredje rør 32 i berøring med varmevekslerens 22 ydre væg, som vist

DK 165268 B

10 ved hjalp af pilen 94. Som beskrevet har røret 32 en åben ende 34 og den behandlede væske strømmer opad gennem det fjerde rør 36 for at blive ledt bort fra væskebehandlingsapparatet. Som det fremgår af fig. 1 føres den behandlede væske fra røret 36 5 gennem en ledning 98 og frem til en beholder 100. Når appara-tet benyttes til våd-oxidation af flydende slam, er beholderen 100 fortrinsvis en bundfældningstank, hvor det i hovedsagen inaktive tiloversblevne materiale eller aske adskilles fra vandet. Det tiloversblevne materiale kan trækkes ud gennem en 10 ledning 102 og volumenstrømmen styres ved hjælp af en ventil 104.

I en vådoxidationsreaktor kan det materiale, der flyder ovenpå, trækkes ud gennem en ledning 106 og benyttes som et ti 1 -15 sætningsmiddel til processen. Som det fremgår af fig. 1 udtrækkes det materiale, som flyder ovenpå gennem ledningen 106, og overføres ti 1. ledningen 86, der står i forbindelse med røret 32. Volumenstrømmen og fortyndingen styres ved hjælp af en ventil 108. Som beskrevet i det ovenfor nævnte US-patentskrift 20 nr. 4.272.383 sprøjtes der luft ind i den nedad strømmende slam ved vådoxidation af kommunalt slam eller andre affaldsmaterialer. Luften sprøjtes fortrinsvis ind i den nedad strømmende strøm af væske, som skal behandles, neden under jordniveau 39 og i form af bobler af Taylor-typen. Det er endvidere 25 klart at andre væskereaktioner, afhængige af den ønskede reaktion, kan kræve andre gasser. Det viste apparat omfatter således også en luftkompressor 110 og den komprimerede luft tilføres til den nedad strømmende væske, der skal behandles i røret 32, neden under jordniveau og ved hjælp af en ledning 30 112. Volumenstrømmen styres ved hjælp af en ventil 114. Hen- visningstallet 110 kan også indikere en pumpe, som leverer enhver type gas, som er påkrævet ved den reaktion, som pågår i væskebehandlingsapparatet ifølge opfindelsen.

35 Som omtalt er væskebehandlingsapparatet ifølge opfindelsen primært beregnet til at behandle flydende affald ved hævede temperaturer og tryk. Trykket tilvejebringes ved hjælp af væ

DK 165268 B

11 skesøjlen, og temperaturen tilvejebringes ved hjælp af reaktionsvarmen, når reaktionen er eksoterm, og varmeveksleren 22. Ved en typisk vådoxidationsreaktion af kommunalt slam er temperaturen i bundet af hullet i hovedsagen 260*C. Den olie, 5 som leveres til varmevekslerens andet eller ydre rør 28, skal derfor have en temperatur, der er højere end 260eC. Ved en typisk vådoxidationsreaktion vil olien blive leveret til det isolerede, rørformede legemes 24 indløb med en temperatur på i hovedsagen 371*C. Olien eller varmeoverføringsvæsken strømmer 10 dernæst nedad til det isolerede, rørformede legemes åbne ende 26, hvor det overføres til varmevekslerens ydre rør ved en temperatur på i hovedsagen 274 til 288*C. Væsken strømmer dernæst opad gennem røret 28, som vist ved hjælp af pilen 72 i' fig. 2, og opvarmer den i røret 32 nedad strømmende væske, som 15 skal behandles, og som er i berøring med den ydre overflade af røret 28. Oliens temperatur ved rørets 28 øvre udløb er i hovedsagen 66°C. Væskereaktion sker i en reaktionszone, hvor temperaturen af den nedad strømmende væske er større end 177eC. Ved den foretrukne udførelsesform for væskebehandlings-20 apparatet benyttes der derfor et isoleret rør 24 til at reducere den radiale varmeoverførsel fra den nedad strømmende var-meoverføringsvæske i det isolerede rør 24 til den koldere var-meoverfør ingsvæske i røret 28.

25 Det isolerede rør 24 fremgår i detaljer i fig. 2. Det isolerede rør omfatter et indre rør 120 med en ydre- og indre overflade 122 henholdsvis 124 og et ydre rør 126 med en ydre- og en indre overflade 128 henholdsvis 130. Det indre rør 120 er fortrinvis anbragt koncentrisk og teleskopisk inden i det ydre 30 rør 126 og i afstand fra dette. Rummet 132 mellem rørene er fast og lukket ved hjælp af en tætningsring 134, som kan være svejst eller på anden måde fastgjort i mellemrummet mellem rørene. Rummet mellem rørene evakueres dernæst, og fyldes med en inaktiv gas, såsom argon, helium og xenon. Den inaktive gas 35 har lav termisk ledningsevne, hvorved den radiale varmeover-førsel gennem rummet 132 mellem rørene 120 og 126 reduceres.

DK 165268 B

12

Varmeoverførslen over rummet 132 mellem rørene kan bestemmes ved hjalp af følgende ligning: Q = kA At/Ar 5 hvor Q er den overførte varme pr. time, k er den termiske ledningsevne, A er arealet for varmeoverførsel og At/Ar er den radiale temperaturgradient. Ved det vådoxidationsapparat, som arbejder eksperimentalt i Longmont, Colorado, har det indre 10 rør 120 en indre diameter på 50,8 mm og en ydre diameter på 60,3 mm. Det ydre rør 126 har en indre diameter på 76,2 mm og en ydre diameter på 88,9 mm, hvorved Ar bliver 15,9 mm. I ovenstående eksempel er At ved toppen af varmeveksleren 288°C (370°C - 66°C). Temperaturgradienten er således væsentlig og 15 der vil opstå en væsentlig varmeoverf ørsel i den øvre del af væskebehandlingsapparatet med mindre det indre rør 24 er godt isoleret.

Benyttelsen af det isolerede rør 24 har bevirket en væsentlig 20 nedsættelse af de radiale varmetab, men det har dog vist sig, at isoleringsegenskaberne aftager med tiden. Det er blevet fastlagt, at reduktionen af det isolerede rørs isolerende egenskaber i det mindste delvis skyldes gennemtrængning af atomar hydrogen gennem det isolerede rørs vægge og ind i rum-25 met 132 mellem rørene. Atomar hydrogen er i stand til at trænge igennem de små porer i metalrørene 120 og 126 og ind i rummet 132 melleni rørene. Den atomare hydrogen forenes herefter til dannelsen af gasformet hydrogen, som ikke kan undslippe gennem væggene. Den gasformede hydrogen ophobes derfor i 30 rummet 132 mellem rørene, hvorved gassens termiske ledningsev ne forøges. Som beskrevet ovenfor er rummet mellem væggene fyldt op med en inaktiv gas. Det isolerede rør ifølge opfindelsen har derfor en hydrogen gennemtrængningsbarriere, som reducerer strømmen af atomar hydrogen ind i rummet mellem rø-35 rene.

Den foretrukne udførelsesform for hydrogengennemtrængningsbarrieren omfatter en diffusionsbelægning af aluminium på be-

DK 165268 B

13 gge rørs 124, 126, 128 og 130 indre og ydre overflader. Rørene er fortrinsvis fremstillet af stål, således at diffusionsbelæg-ningen bliver en jern-aluminiumslegering. Di f f u.sionsbelægni n-ger af aluminium påføres normalt ved en proces benævnt "Aloni-5 zing" på ovnrør af stål og tilsvarende dele for at forbedre korrosionsmodstanden og ovnens levetid. Ved ”Alonizing”-pro-cessen pakkes røret indvendigt og udvendigt med aluminium og aluminiumspulver og anbringes i tre til fire dage i en ovn med en temperatur på i hovedsagen 927eC. Belægningen er meget 10 hård, og vil ikke vanskeliggøre eller hindre svejsning. Det har vist sig, at nævnte diffusionsbelægning reducerer diffusionen af atomar hydrogen væsentligt.

Hydrogendiffusionsbarriere-belægningen kan også tilvejebrin-15 ges ved elektroplettering af nikkel på rørenes indre og ydre overflader. En sådan elektropletteret nikkelbelægning giver ligeledes en god diffusionsbarriere, men denne er dog ikke helt så god, som hvad der opnås ved diffusionsbelægning med aluminium. Endelig kan hydrogendiffusionsbarrieren tilveje-20 bringes ved elektroplettering af kobber på rørens overflader, men kobber vil imidlertid vanskeliggøre eller hindre svejsning og påvirke rørenes styrkeegenskaber i negativ retning. Når overfladerne elektropletteres med nikkel eller kobber, skal tykkelsen af belægningen være i hovedsagen 0,001 mm. Sammenli-25 net med rent stål vil et isoleret, rørformet legeme med en hy-drogengennemtrængningsbarriere-belægning have en hydrogen gennemtrængningshastighed, der er reduceret med en faktor på i hovedsagen 1000. Sammenlignes stål, der er. diffusionsbelagt med aluminum, med nikkelpletteret stål vil gennemtrængningsha-30 stigheden været reduceret med en faktor på i hovedsagen 10. Den foretrukne udførelsesform har således en hydrogen diffusionsbarriere, der er dannet ved diffusionsbelægning af aluminum, hvorved der dannes en jern-aluminiumslegering. Hydrogendiffusionsbarrieren reducerer forringelsen af det isolerede, 35 rørformede legemes isolerende egenskaber væsentligt.

Claims (6)

1. Aflang varmeoverføringsindretning til brug i en varme-5 veksler og omfattende en med en åben ende (26) forsynet første aflang isoleret rørledning (24), der teleskopisk er anbragt i og omgivet af en anden rørledning (28), som har en lukket ende (30) nær den åbne ende af den isolerede rørledning (26) og står i forbindelse hermed, hvilken isolerede første rørledning 10 (24) omfatter et første indre metalrør (120) og et andet ydre metalrør (126), der omslutter det indre metalrør (120) i afstand herfra, idet området (132) mellem det indre og ydre metalrør er aflukket og fyldt med en inaktiv gas, hvorhos den første rørledning (24) er indrettet til at føre en varm varme-15 overføringsvæske, som modtages i den ene ende af og strømmer gennem rørledningen, hvilken væske afkøles og føres tilbage gennem den anden rørledning (28) med henblik på at blive opvarmet og recirkuleret, kendetegnet ved, at der på den indre og ydre overflade (124, 122, 130, 128) af den isole-20 rede rørlednings indre (120) og ydre (126) rør er en hydrogengennemtrængningsbarriere, som omfatter en metalbelægning valgt blandt aluminium, nikkel og kobber.

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 25 det ydre rør (126) er anbragt i hovedsagen koncentrisk med det indre rør (120) og den anden rørledning (28) er anbragt i hovedsagen koncentrisk med den første rørledning (24).

3. Indretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at 30 den første isolerede rørlednings (24) indre (120) og ydre (121) metalrør er fremstillet af stål og hydrogendiffusionsbarrieren omfatter en diffusionsbelægning af aluminium på de indre og ydre overflader (124, 122, 130, 128), hvorved der dannes en jern-aluminiumslegering. 35

4. Indretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hydrogendiffusionsbarrieren omfatter en elektropletteret belægning valgt blandt nikkel og kobber. 15 DK 165268 B

5. Aflang varmeveksler omfattende en varmeoverføringsindret-ning ifølge et eller flere af kravene 1-4 sammen med en tredje rørledning (32), der omslutter den anden rørledning (28) i afstand derfra og ved dens nedre ende har en åbning (34) og en 5 fjerde rørledning (36), der omslutter den tredje rørledning i afstand derfra og har en nedre lukket ende (38) og kommunikerer med den tredje rørledning (32), idet den er beliggende i afstand derfra. 10

6. Anvendelsen af en varmeveksler ifølge krav 5 til en flui dumbehandlingsproces, som omfatter en kontinuerlig kemisk reaktion. 15 20 25 30 35