ES2323640T3 - Procedimiento para el enfriamiento brusco de gases de alta temperatura. - Google Patents
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Abstract
Quench para el enfriamiento brusco de corrientes de gas caliente con agua de quenching, presentando el quench una tubería de entrada de gas y una tubería de salida de gas y enfriándose el agua de quenching al menos en parte con un intercambiador de calor, caracterizado porque el quench dispone de un primer circuito de agua de enfriamiento que enfría una primera zona de la corriente de gas y de un segundo circuito de agua de enfriamiento separado, que enfría una zona de la corriente de gas localizada corriente abajo de la primera zona, porque la primera zona de la corriente de gas está limitada por la pared interior de un tubo interior cilíndrico en posición vertical, estando dispuesta la tubería de entrada de gas del quench en el extremo superior del tubo y estando limitada la segunda zona de la corriente de gas por la pared exterior del tubo interior y por la pared interior de un tubo exterior dispuesto de forma concéntrica alrededor del tubo interior, estando fijado un dispositivo de desviación en la zona inferior del tubo interior para la desviación de una corriente de gas que fluye hacia abajo en el tubo interior para obtener una corriente de gas que fluye hacia arriba en el tubo exterior, disponiendo sólo el segundo circuito de enfriamiento de intercambiadores de calor que enfrían el agua de quenching.
Description
Procedimiento para el enfriamiento brusco de
gases de alta temperatura.
La presente invención se refiere al enfriamiento
brusco de gases de alta temperatura con un dispositivo según la
reivindicación 1 y a un procedimiento según la reivindicación 5.
Además, la invención se refiere al uso del dispositivo según la
invención y del procedimiento según la invención en un procedimiento
de reciclaje a alta temperatura según la reivindicación 11.
En la técnica de procedimientos a alta
temperatura, en una multitud de casos de aplicación se enfrían
bruscamente gases de humo añadiéndose líquidos, por ejemplo agua.
Se habla del proceso de quenching, el aparato usado para ello es el
llamado quench.
El agua se hace circular en un circuito mediante
bombas de quench. Entre la entrada y la salida de agua, el agua de
quenching sube su temperatura entre aprox. 10 y 30ºC. Esta energía
térmica se evacua mediante intercambiadores de calor quench del
sistema.
Es característico para el proceso que además del
enfriamiento del gas también precipitan en el líquido sustancias
extrañas que se encuentran en el gas. Es inevitable un ensuciamiento
de los intercambiadores de calor, de las tuberías, así como de
todos los aparatos que conducen agua de quenching. Por lo tanto, es
necesario realizar limpiezas repetidas.
En el documento DE 24 16 167 A1 está descrito un
dispositivo para el enfriamiento de gases calientes y húmedos; en
el documento DE 100 04 138 A1 un enfriamiento de gases de síntesis
de 2 etapas. Finalmente, el documento DE 196 33 830 C2 describe un
dispositivo de enfriamiento.
El objetivo de la invención es especificar un
dispositivo y un procedimiento en el que pueda realizarse, por un
lado, el enfriamiento de los gases con una gran eficiencia pudiendo
reducirse, por otro lado, los trabajos de limpieza a un mínimo.
Además, la presente invención tiene el objetivo de especificar un
uso de un dispositivo de este tipo y de un procedimiento de este
tipo.
Este objetivo se consigue según la invención
mediante un dispositivo según la reivindicación 1, un procedimiento
según la reivindicación 5 y un uso según la reivindicación 11.
Por consiguiente, para conseguir según la
invención el objetivo del enfriamiento brusco del gas de la
temperatura se propone desarrollar un quench de dos etapas. En dos
etapas o zonas de la corriente de gas de alta temperatura
localizadas una tras otra a lo largo de la dirección de la corriente
del gas de alta temperatura se procede al enfriamiento mediante dos
circuitos de enfriamiento separados. El agua de quenching se
mantiene circulando, por lo tanto, en dos circuitos separados.
El circuito 1 sirve para el enfriamiento brusco
propiamente dicho del gas de alta temperatura en una primera zona a
lo largo de la dirección de la corriente de gas, precipitándose aquí
también las partículas sólidas contenidas en el gas; - el circuito
2 sirve para el enfriamiento final en una segunda zona a lo largo de
la dirección de la corriente de gas hasta alcanzarse la temperatura
final.
Según la invención, el uso de un dispositivo de
este tipo o de un procedimiento de este tipo está previsto para el
enfriamiento de gases de síntesis que se producen en un
procedimiento de reciclaje a alta temperatura.
El efecto ventajoso de la invención está en la
localización de las partículas sólidas precipitadas por el
enfriamiento brusco en una zona limitada del enfriamiento. En
relación con la realización indicada a continuación, incluso es
posible evitar del todo el ensuciamiento de intercambiadores de
calor por las partículas sólidas precipitadas.
Los intercambiadores de calor quench están
dispuestos exclusivamente en el circuito 2 limpio. Mediante estos
intercambiadores de calor quench se evacua la energía contenida en
el gas de alta temperatura. Por consiguiente, el circuito 1, es
decir, el circuito quench propiamente dicho, está realizado sin
intercambiadores de calor. Por lo tanto, queda en gran medida
excluido un ensuciamiento del primer circuito de enfriamiento.
El dispositivo quench es un aparato delgado con
un tubo interior dispuesto de forma concéntrica, entrando el gas
caliente desde arriba en el tubo interior y fluyendo por el aparato
desde arriba hacia abajo. En la zona inferior, el gas es desviado
por un dispositivo de desviación, pasa a continuación por el paso
anular exterior hacia arriba y sale del aparato por el extremo
superior. El enfriamiento en el tubo interior se realiza
preferiblemente de temperaturas entre 1000ºC y 2000ºC a temperaturas
entre 95ºC y 70ºC, de forma especialmente preferible de 85ºC y en
el paso anular exterior de 85ºC a temperaturas entre 70 y 40,
preferiblemente de 60ºC.
Según la invención, el agua de quenching se
evacua mediante un rebosadero libre del circuito 2 al circuito
1.
En otra realización preferible, el control de
nivel de los dos niveles del agua de quenching existentes en el
circuito 1 y en el circuito 2 se realiza mediante el nivel del agua
de quenching en el circuito 1. El mecanismo de la regulación de
nivel se realiza preferiblemente mediante la entrada o salida de
agua del circuito 1.
En el procedimiento según la invención se
enfrían bruscamente preferiblemente gases de humo con temperaturas
entre 1000ºC y 2000ºC, preferiblemente de 1200ºC. El quenching hace
que el gas de alta temperatura pase de temperaturas de más de
1200ºC a temperaturas entre 95ºC y 70ºC, preferiblemente de 85ºC en
la primera zona, que está formada preferiblemente por un tubo
interior.
El procedimiento se realiza preferiblemente para
gases de escape con un contenido de agua entre el 10% en volumen y
el 70% en volumen, de forma especialmente preferible del 30% en
volumen.
Claims (11)
1. Quench para el enfriamiento brusco de
corrientes de gas caliente con agua de quenching, presentando el
quench una tubería de entrada de gas y una tubería de salida de gas
y enfriándose el agua de quenching al menos en parte con un
intercambiador de calor, caracterizado porque el quench
dispone de un primer circuito de agua de enfriamiento que enfría
una primera zona de la corriente de gas y de un segundo circuito de
agua de enfriamiento separado, que enfría una zona de la corriente
de gas localizada corriente abajo de la primera zona, porque la
primera zona de la corriente de gas está limitada por la pared
interior de un tubo interior cilíndrico en posición vertical,
estando dispuesta la tubería de entrada de gas del quench en el
extremo superior del tubo y estando limitada la segunda zona de la
corriente de gas por la pared exterior del tubo interior y por la
pared interior de un tubo exterior dispuesto de forma concéntrica
alrededor del tubo interior, estando fijado un dispositivo de
desviación en la zona inferior del tubo interior para la desviación
de una corriente de gas que fluye hacia abajo en el tubo interior
para obtener una corriente de gas que fluye hacia arriba en el tubo
exterior, disponiendo sólo el segundo circuito de enfriamiento de
intercambiadores de calor que enfrían el agua de quenching.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque existe un rebosadero del segundo
circuito de enfriamiento al primer circuito de enfriamiento.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque existe un mecanismo para el
control del nivel del agua de quenching en el primer circuito de
enfriamiento.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el mecanismo para el control del nivel
del agua de quenching en el primer circuito de enfriamiento se
encarga de la regulación del nivel de agua de quenching mediante la
entrada y salida de agua de quenching del primer circuito.
5. Procedimiento para el enfriamiento brusco de
una corriente de gas caliente con un quench según una de las
reivindicaciones anteriores por adición de agua de quenching,
caracterizado porque el enfriamiento se realiza en una
primera zona de la corriente de gas mediante agua de quenching de un
primer circuito de enfriamiento y el enfriamiento en una segunda
zona de la corriente de gas, que se encuentra corriente abajo de la
primera zona, se realiza mediante agua de quenching de un segundo
circuito de agua de enfriamiento separado del primer circuito de
agua de enfriamiento.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque se enfría exclusivamente el agua de
quenching en el segundo circuito de enfriamiento mediante un
intercambiador de calor.
7. Procedimiento según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque el gas en la primera zona de la
corriente de gas fluye en contracorriente al gas en la segunda zona
de la corriente de gas.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque los gases en la
primera zona de la corriente de gas tienen antes del enfriamiento
una temperatura de partida entre 1000ºC y 2000ºC, preferiblemente
de 1200ºC y tras el enfriamiento una temperatura entre 95ºC y 70ºC,
preferiblemente de 85ºC.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque los gases en la
segunda zona de la corriente de gas tienen antes del enfriamiento
una temperatura de partida entre 95ºC y 70ºC, preferiblemente de
85ºC y tras el enfriamiento una temperatura entre 70ºC y 40ºC,
preferiblemente de 60ºC.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque los gases que se
han de enfriar tienen un contenido de agua entre el 10% en volumen
y el 70% en volumen, preferiblemente del 30% en volumen.
11. Uso de un dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 4 y de un procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 10 para el enfriamiento brusco de gases de
síntesis que se producen en un procedimiento de reciclaje a alta
temperatura.
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