ES2271434T3 - Intercambiador de calor con un tubo bypas. - Google Patents
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- F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
- F28F2250/06—Derivation channels, e.g. bypass
Abstract
Intercambiador de calor destinado a la refrigeración de gases calientes de instalaciones petroquímicas mediante agua en curso de evaporización, constituido por tubos intercambia- dores de calor (2), por una cámara respectiva de entrada (5) y una cámara de salida (6) en las cuales desembocan los tubos intercambiadores de calor (2), y por un tubo bypass (11) que atraviesa el intercambiador de calor aproximadamente en su centro y paralelamente con respecto a los tubos intercambia- dores de calor (2) y que une la cámara de entrada (5) con la cámara de salida (6), estando un elemento de cierre dispuesto de modo que pueda ser introducido en la sección transversal del tubo bypass (11) y cerrando o liberando la sección trans- versal total o parcialmente, estando el elemento de cierre provisto de una varilla de accionamiento (14) posterior, sa- liendo hacia el exterior, caracterizado por el hecho que el tubo bypass (11) está conectado de manera estanca con un tubo guía (12), y porque en el tubo guía(12) está dispuesto un émbolo (13) configurado como elemento de cierre de modo que pueda desplazarse axialmente, porque el émbolo (13) está con- figurado con doble pared y porque en la doble pared (15) del émbolo (13) están colocados unos canales de refrigeración (23) atravesados por un líquido de refrigeración.
Description
Intercambiador de calor con un tubo bypass.
El objeto de la invención es un intercambiador
de calor con un tubo bypass para la refrigeración de gases calientes
de instalaciones petroquímicas mediante agua en curso de
evaporización, de acuerdo con las características del concepto
general de la reivindicación 1.
Un intercambiador de calor para la refrigeración
de gases calientes de instalaciones petroquímicas, tal como plantas
generadoras de amoníaco, hidrógeno o metanol, o plantas de
gasificación de carbón, con la ayuda de agua en curso de
evaporización es conocido por la patente EP-B 0 356
648. Para mantener constante la temperatura de salida del gas en el
caño de salida de gas de este intercambiador de calor, se dispone de
un tubo bypass, en el cual empeña un elemento de cierre,
paralelamente con respecto a los tubos intercambiadores de calor.
Según la posición del elemento de cierre, una cierta cantidad
parcial del gas que debe refrigerarse llega sin refrigerarse a
través del tubo bypass a la cámara de salida y allí se mezcla con el
gas refrigerado dentro de un tubo mezclador. El elemento de cierre
del intercambiador de calor conocido consiste de una placa de mando
que es giratoria o desplazable axialmente a través de una varilla
guiada hacia su exterior. La placa de mando situada en el flujo de
gas está sometida - debido al género de los gases del proceso - a
una corrosión, tal como la causan la carburación, la descarburación
u otros procesos erosivos.
El objeto de la invención presente es configurar
el elemento de cierre y colocarlo en un intercambiador de calor de
tal manera que se evite una corrosión en el elemento de cierre.
De acuerdo con la invención, el objeto se logra
en un elemento de cierre genérico por las características
determinantes de la reivindicación 1. Realizaciones ventajosas de la
invención son objeto de las subreivindicaciones.
El émbolo que sirve como elemento de cierre es
refrigerado de la manera indicada. Gracias a ello se logra que la
temperatura del metal del émbolo se encuentre fuera de aquel ámbito
de temperaturas en el cual puede producirse una corrosión
condicionada por el proceso, tal como la causan la carburación, la
descarburación u otros procesos erosivos.
A continuación, la invención se representa a
través del dibujo y posteriormente se describe en detalle. En el
dibujo:
La figura 1 muestra un corte longitudinal a
través de un intercambiador de calor con un elemento de cierre en
posición semiabierta,
La figura 2 muestra la cámara de salida del
intercambiador de calor con un elemento de cierre en posición
cerrada,
La figura 3 muestra la cámara de salida del
intercambiador de calor con un elemento de cierre en posición
abierta, y
La figura 4 muestra un corte longitudinal a
través del elemento de cierre del intercambiador de calor.
El intercambiador de calor representado sirve
para la refrigeración de gases calientes de una instalación
petroquímica. Al interior de una vaina exterior 1, el intercambiador
de calor contiene un haz de tubos intercambiadores de calor 2 cuyas
extremidades están retenidas respectivamente en un fondo de tubo 3,
4. En ambas extremidades del haz de tubos, adyacentes a los fondos
de tubo 3, 4 se encuentran una cámara de entrada 5 y una cámara de
salida 6 que están provistas de un caño de entrada 7 o de un caño de
salida 8 para la alimentación del gas destinado a ser refrigerado o
la evacuación del gas refrigerado.
El espacio cerrado por la vaina 1 y los fondos
de tubo 3, 4 está provisto de un caño 10 para la evacuación de un
medio intercambiador de calor. Como medio intercambiador de calor se
utiliza agua en curso de evaporización.
Aproximadamente en el centro y paralelamente con
respecto a los tubos intercambiadores de calor 2 el intercambiador
de calor es atravesado por un tubo bypass 11. El tubo bypass 11
penetra los fondos de tubo 3, 4 y conecta la cámara de entrada 5 con
la cámara de salida 6. El tubo bypass 11 tiene una sección
transversal más grande que los tubos intercambiadores de calor
2.
La extremidad del lado de la salida del tubo
bypass 11 sobresale en la cámara de salida 6 y allí está conectada
con un tubo guía cilíndrico 12 que discurre verticalmente con
respecto al eje longitudinal del tubo bypass 11. El tubo guía 12
está dispuesto coaxialmente con respecto al caño de salida 8,
existiendo una distancia axial entre la extremidad de salida del
tubo guía 12 y la extremidad de entrada del caño de salida 8.
Dentro del tubo guía 12 que discurre
perpendicularmente con respecto al eje longitudinal del tubo bypass
11 está dispuesto un émbolo 13 de manera que pueda ser desplazado
axialmente, sirviendo como elemento de cierre para el tubo bypass
11. En el émbolo 13 está sujetada una varilla de accionamiento
posterior 14 que es conducida a través de la pared de la cámara de
salida 6 hacia fuera del intercambiador de calor y allí se provee de
un accionamiento regulador no representado.
El émbolo 13 está configurado como cilindro
hueco con doble pared en cuyo espacio interior está colocado un
núcleo 16 de una masa cerámica resistente al fuego. A través de la
doble pared 15 del émbolo 13 se conducen en forma de meandro unos
canales refrigeradores 23 a través de los cuales fluye un agente
refrigerador. Los canales refrigeradores 23 están conectados con una
línea de alimentación 24 que está colocada en la varilla de
accionamiento 14 y dispone de una entrada 25 para el medio
refrigerador fuera de la cámara de salida 6. Los canales de
refrigeración finalizan en una salida de agente refrigerador 26 que
desemboca en la cámara de salida 6.
Una corredera cilíndrica 17 está conectada con
la varilla de accionamiento 14 a través de un brazo en voladizo 18.
El diámetro interior de la corredera cilíndrica 17 es tanto mayor
del diámetro exterior del caño de salida 8 como para permitir que la
corredera cilíndrica pueda deslizarse justo encima del caño de
salida 8.
Si el diámetro exterior del tubo guía 12 es
menor que él del caño de salida 8, entonces el tubo guía 12 está
rodeado - tal como es ilustrado en el dibujo - por una placa 19
anular, orientada radialmente con respecto al tubo guía 12, y cuyo
diámetro exterior es aproximadamente idéntico al diámetro interior
de la corredera cilíndrica 17, de modo que la corredera cilíndrica
17 pueda deslizarse sobre la placa 19. La altura de la corredera
cilíndrica 17 es un poco mayor que la distancia de la placa anular
19 del borde superior del caño de salida 8, pero menor que la altura
del caño de salida 8 que sobresale en la cámara de salida 6.
El flujo 20 del gas caliente de proceso que
entra en la cámara de entrada 5 a través del caño de entrada 7 se
divide en dos flujos parciales 21, 22. El primer flujo parcial 21
atraviesa los tubos intercambiadores de calor 2 y durante este paso
es refrigerado. Después de atravesar los tubos intercambiadores de
calor 2, el flujo parcial 21 llega a la cámara de salida 6. El
segundo flujo parcial 22 atraviesa el tubo bypass 11, en cuyo caso
el segundo flujo parcial no recibe ninguna refrigeración, debido al
diámetro relativamente grande del tubo bypass 11.
Cuando el émbolo 13 se encuentra en la posición
que cierra el tubo bypass 11 (figura 2), la totalidad del gas
alimentado a través del caño de entrada 7 fluye por los tubos
intercambiadores de calor 2, entra en la cámara de salida 6 y se
evacua a través del caño de salida 8.
Cuando el émbolo 13 está abierto plenamente, se
libera el paso a través del tubo bypass 11 (figura 3). El gas
alimentado ahora fluye exclusivamente por el tubo bypass 11 y el
tubo guía abierto 12 al caño de salida 8. En la posición abierta del
émbolo 13 la corredera cilíndrica 17 solapa al mismo tiempo con el
caño de salida 8 y la placa anular 19 que rodea el tubo guía 12 de
tal manera que el tubo bypass 11 y el caño de salida 8 estén
separados de la cámara de salida 6. Gracias a ello, se impide un
acceso eventual del primer flujo parcial 21 que atraviesa los tubos
intercambiadores de calor 2 al caño de salida 8.
En la posición parcialmente abierta o cerrada
del émbolo 13 (figura 1) ambos flujos parciales 21, 22 entran en el
caño de salida 8 y allí se mezclan entre sí. De acuerdo con los
contingentes de los flujos parciales 21, 22 que resultan de la
posición del émbolo 13, el gas que sale adopta la temperatura final
deseada.
Claims (6)
1. Intercambiador de calor destinado a la
refrigeración de gases calientes de instalaciones petroquímicas
mediante agua en curso de evaporización, constituido por tubos
intercambiadores de calor (2), por una cámara respectiva de entrada
(5) y una cámara de salida (6) en las cuales desembocan los tubos
intercambiadores de calor (2), y por un tubo bypass (11) que
atraviesa el intercambiador de calor aproximadamente en su centro y
paralelamente con respecto a los tubos intercambiadores de calor (2)
y que une la cámara de entrada (5) con la cámara de salida (6),
estando un elemento de cierre dispuesto de modo que pueda ser
introducido en la sección transversal del tubo bypass (11) y
cerrando o liberando la sección transversal total o parcialmente,
estando el elemento de cierre provisto de una varilla de
accionamiento (14) posterior, saliendo hacia el exterior,
caracterizado por el hecho que el tubo bypass (11) está
conectado de manera estanca con un tubo guía (12), y porque en el
tubo guía (12) está dispuesto un émbolo (13) configurado como
elemento de cierre de modo que pueda desplazarse axialmente, porque
el émbolo (13) está configurado con doble pared y porque en la doble
pared (15) del émbolo (13) están colocados unos canales de
refrigeración (23) atravesados por un líquido de refrigeración.
2. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho que un conducto
de alimentación de líquido de refrigeración (24) que está conectada
con los canales de refrigeración (23) en la doble pared (15) del
émbolo (13) está dispuesto a través de la varilla de accionamiento
(14).
3. Intercambiador de calor según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho que el
émbolo (13) está configurado como cilindro hueco.
4. Intercambiador de calor según la
reivindicación 3, caracterizado por el hecho que en el
cilindro hueco está dispuesto un núcleo (16) de una masa
cerámica.
5. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho que el
tubo guía (12) está dispuesto verticalmente con respecto al eje
longitudinal del tubo bypass (11) y coaxialmente con respecto al
caño de salida (8).
6. Intercambiador de calor según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho que debajo
del émbolo (13) está dispuesta una corredera cilíndrica (17),
conectada con la varilla de accionamiento (14) a través de un brazo
en voladizo (18), y porque la corredera cilíndrica (17), en la
posición en la cual el émbolo (13) cierra el tubo bypass (11),
separa el tubo bypass (11) y el caño de salida (8) de la cámara de
salida (6).
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