ES2898199T3

ES2898199T3 - Equipo de carcasa y tubos con baipás

Info

Publication number: ES2898199T3
Application number: ES18715486T
Authority: ES
Inventors: Giovanni Manenti
Original assignee: Alfa Laval Olmi SpA
Current assignee: Alfa Laval Olmi SpA
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: US11073347B2; US20210148659A1; RU2728574C1; KR20200011480A; CN110914630B; EP3631342A1; WO2018215102A1; EP3407001A1; CN110914630A; EP3631342B1; DK3631342T3; KR102295920B1

Abstract

Equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) que comprende: - al menos un canal de entrada (12; 71), provisto de al menos una boquilla de entrada de lado de tubo (28) para introducir un primer fluido (14); - al menos un canal de salida (16; 70), provisto de al menos una boquilla de salida de lado de tubo (30) para extraer el primer fluido (14); - una pluralidad de tubos de haz de tubos (24; 74; 79) que tienen un primer extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de entrada (12; 71) y un segundo extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de salida (16; 70); - al menos una placa tubular (22; 72) conectada a los segundos extremos abiertos de dicha pluralidad de tubos (24; 74; 79); - una carcasa (26; 73) que encierra herméticamente una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79), en donde dicha carcasa (26; 73) está provista de al menos una boquilla de entrada de lado de carcasa (32), para introducir un segundo fluido en dicha cámara, y con al menos una boquilla de salida de lado de carcasa (34), para extraer dicho segundo fluido de dicha cámara después del intercambio de calor indirecto con dicho primer fluido (14) a través de dichos tubos de haz de tubos (24; 74; 79); y - un sistema de baipás para controlar la temperatura de salida (T3) del primer fluido (14) en un valor objetivo, comprendiendo el sistema de baipás al menos una abertura o conducto (46), una válvula reguladora (44) y - una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás (38), estando el equipo de carcasa y tubos (10, 11, 13) caracterizado por que el sistema de baipás comprende, además: - al menos una caja (36) instalada dentro del al menos un canal de salida (16, 70), estando dicha al menos una caja (36) provista de dicha al menos una abertura o conducto (46), dicha válvula reguladora (44) y una placa tubular de caja (48); en donde dicha pluralidad de tubos de bayoneta de baipás (38) están en comunicación de fluidos con la caja (36) a través de la placa tubular de caja (48), en donde cada tubo de bayoneta (38) se extiende desde la placa tubular de caja (48) hasta un punto entre el primer extremo abierto y el segundo extremo abierto de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79) y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente (24; 74; 79), así como un hueco anular entre cada tubo de haz de tubos (24; 74; 79) y se forma el tubo de bayoneta correspondiente (38), por lo que el flujo del primer fluido (14), dependiendo de la posición de dicha válvula reguladora (44), se divide en un flujo principal (58) que fluye en dicho hueco anular, y un flujo de baipás (60), que fluye en dichos tubos de bayoneta (38), y dicho flujo principal (58) se descarga de dichos tubos de haz de tubos (24; 74; 79) a un primer valor de temperatura (T1), mientras que dicho flujo de baipás (60) se descarga de dicho sistema de baipás a un segundo valor de temperatura (T2) que es diferente del primer valor de temperatura (T1).

Description

DESCRIPCIÓN

Equipo de carcasa y tubos con baipás

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un equipo de carcasa y tubos y, más específicamente, a un enfriador de gas de proceso o PGC.

Los enfriadores de gas de proceso son intercambiadores de calor especiales instalados aguas abajo de los reactores químicos. Un enfriador de gas de proceso recibe un gas de proceso a alta temperatura y presión y proporciona enfriamiento de gas por medio de un fluido de enfriamiento, que puede estar vaporizando agua, agua subenfriada, vapor o cualquier otro líquido o gas. A menudo, el gas de proceso contiene especies químicas que pueden corroer o atacar los aceros de construcción estándar a alta temperatura y presión, como el monóxido de carbono, hidrógeno y amoniaco. Algunos ejemplos de gases de proceso son los que se descargan de los reactores de reformado de metano a vapor, reactores de reformado autotérmico, reactores de desplazamiento de agua de alta temperatura y reactores de síntesis de amoníaco.

La mayoría de los enfriadores de gas de proceso son intercambiadores de calor de tipo carcasa y tubos, con tubos de tipo recto o en forma de U, y con una instalación que puede ser vertical u horizontal. El gas de proceso caliente puede colocarse en el lado del tubo o en el lado de la carcasa. Si el gas fluye por el lado del tubo, el fluido de enfriamiento fluye por el lado de la carcasa; en caso de que el fluido de enfriamiento esté vaporizando agua, preferentemente fluye bajo circulación natural. Debido al servicio severo y específico, los enfriadores de gas de proceso tienen frecuentemente un diseño caracterizado por disposiciones de haces de tubos, configuraciones de deflectores de lado de carcasa y materiales de construcción especiales.

Dado que el gas de proceso se somete a síntesis química, la temperatura del gas en la salida de enfriador de gas de proceso debe mantenerse a menudo a un valor constante. Como consecuencia, una cuestión operativa importante de muchos enfriadores de gas de proceso es controlar la temperatura de salida de gas frente a las fluctuaciones del rendimiento de intercambio de calor. Por ejemplo, el ensuciamiento creciente de las superficies de intercambio puede aumentar significativamente la resistencia a la transferencia de calor y, por lo tanto, se reduce el enfriamiento del gas de proceso. Además, los cambios en las operaciones de carga y reducción pueden conducir a una desviación de las condiciones operativas nominales, con un impacto en la temperatura de salida de gas. Por último, los problemas no programados en los equipos aguas arriba y aguas abajo pueden forzar al equipo a trabajar en diferentes condiciones operativas.

Cuando debe controlarse la temperatura de gas de salida, el enfriador de gas de proceso normalmente está equipado con un sistema de baipás que permite desviar una parte del gas de proceso, con el fin de modificar la cantidad de calor transferido al fluido de enfriamiento. En consecuencia, el gas de proceso caliente se divide en dos flujos dispuestos en paralelo. Un flujo ("flujo de baipás") no participa, o participa de manera incompleta, en el intercambio de calor, mientras que el otro flujo ("flujo principal") participa en el intercambio de calor. Después del intercambio de calor, los dos flujos están a diferentes temperaturas y se recombinan y mezclan. Si la temperatura del flujo combinado, o el gas de proceso de salida, no está en el valor objetivo, el sistema de baipás permite modificar la cantidad del flujo principal y el flujo de baipás, respectivamente.

En las figuras 1 y 2 se muestran dos enfriadores de gas de proceso habituales con gas de proceso en el lado del tubo y un sistema de baipás. Estos enfriadores de gas de proceso representan la técnica anterior en el campo técnico respectivo.

El enfriador de gas de proceso 100 comprende un canal de entrada 102, donde el gas de proceso caliente 104 entra en el enfriador de gas de proceso 100, un canal de salida 106, donde el gas de proceso enfriado 108 sale del enfriador de gas de proceso 100, una placa tubular de entrada 110, conectada hidráulicamente al canal de entrada 102, y una placa tubular de salida 112, conectada hidráulicamente al canal de salida 106. El enfriador de gas de proceso 100 también comprende una pluralidad de tubos 114, conectados en sus extremos a las placas tubulares 110 y 112, y poniendo en comunicación los canales de entrada 102 y salida 106, y una carcasa 116, que encierra los tubos 114, y conectados a las placas tubulares de entrada 110 y salida 112. En una posible disposición alternativa, la carcasa 116 podría conectarse a los canales de entrada 102 y salida 106. En este caso, las placas tubulares de entrada 110 y salida 112 están conectadas, respectivamente, a los canales de entrada 102 y salida 106 o a la carcasa 116. Se proporciona una pluralidad de boquillas de entrada 118 y boquillas de salida 120 para el lado del tubo, mientras que se proporciona una pluralidad de boquillas de entrada y salida 122 para el lado de la carcasa.

El sistema de baipás del enfriador de gas de proceso 100 mostrado en la figura 1 comprende un tubo de baipás 124 con un material aislante interno 126, comprendido en la carcasa 116 y conectado en sus extremos a las placas tubulares de entrada 110 y salida 112. Una pared 128 está comprendida en el canal de salida 106, que está provista de al menos un primer conducto o abertura 130 y divide el canal de salida 106 en dos cámaras 132 y 134. Una extensión de tubería 136 del tubo de baipás 124 está alojada en el canal de salida 106. La extensión de tubería 136 se extiende desde la placa tubular de salida 112 hasta o más allá de la pared divisoria 128 y está provista de al menos una segunda abertura 138. Una primera válvula reguladora 140 para el flujo principal de gas de proceso 142 que fluye en los tubos 114 se proporciona en el canal de salida 106 y, más específicamente, está instalada en un conducto o abertura respectivo 130. Una segunda válvula reguladora 144 para el flujo de baipás de gas de proceso 146 que fluye en el tubo de baipás 124 también se proporciona en el canal de salida 106 y, más específicamente, está instalada en la extensión de tubería 136, preferentemente en la segunda abertura 138.

Un enfriador de gas de proceso 100 como se muestra en la figura 1 puede estar provisto de diferentes configuraciones de sistemas de baipás. Por ejemplo, la pared divisoria 128, las primeras aberturas 130 y las primeras válvulas reguladoras 140 pueden estar ausentes y, por lo tanto, solo el tubo de baipás 124, la extensión de tubería 136 y la segunda válvula reguladora 144 se instalan en el enfriador de gas de proceso 100.

De acuerdo con la técnica anterior mostrada en la figura 1, el gas de proceso caliente 104 en el canal de entrada 102 se divide en dos flujos: el flujo principal de entrada 142, que entra en los tubos 114, y el flujo de baipás 146, que entra en el tubo de baipás 124. El flujo principal de entrada 142 intercambia calor indirectamente con el fluido de enfriamiento que circula en el lado de la carcasa y, por lo tanto, en la salida de los tubos 114 el flujo principal de salida 148 está frío. Por el contrario, el flujo de baipás 146 no intercambia, o intercambia en menor medida, calor con el fluido de enfriamiento, dado que el material aislante 126 instalado en el tubo de baipás 124 actúa como una barrera de transferencia de calor. Como consecuencia, los dos flujos 146 y 148 tienen una temperatura diferente en la salida de los tubos 114, y, específicamente, el flujo principal de salida 148 es más frío que el flujo de baipás 146.

Las cantidades de flujo principal de salida 148 y flujo de baipás 146 están determinadas por la abertura de las válvulas reguladoras 140 y 144. Dado que las válvulas reguladoras 140 y 144 se instalan de manera distinta en los dos flujos 146 y 148, las válvulas reguladoras 140 y 144 actúan preferentemente de acuerdo con una lógica complementaria. Cuando se abre la primera válvula reguladora 140, la segunda válvula reguladora 144 se cierra y viceversa.

El flujo principal enfriado 148 en la salida de los tubos 114 se descarga en la cámara 132. Este flujo principal de salida 148 no está en contacto directo con el flujo de baipás 146. El flujo principal de salida 148 se mueve de este modo desde la cámara 132 a la cámara 134, a través de la primera abertura 130 y la primera válvula reguladora 140. A continuación, el flujo principal de salida 148 se descarga en la cámara 134. El flujo de baipás 146 fluye a lo largo del tubo de baipás 126 y la extensión de tubería 136, cruza a continuación la segunda abertura 138 y la segunda válvula reguladora 144. El flujo de baipás 146, más caliente que el flujo principal de salida 148, se descarga en la cámara 134.

En la cámara 134, el flujo principal de salida 148 y el flujo de baipás 146 entran en contacto directo, se mezclan entre sí y el gas de proceso combinado 108 sale del enfriador de gas de proceso 100 por la boquilla de salida 120. La temperatura del gas de proceso de salida 108 se mide cerca de la boquilla de salida 120. Si la temperatura de gas de salida no está en el valor objetivo, se ajustan las posiciones de las válvulas reguladoras 140 y 144, y, posteriormente, se ajustan las cantidades de los flujos principal y de baipás. El ajuste de las cantidades de los flujos tiene un impacto sobre el calor total transferido desde el gas de proceso al fluido de enfriamiento y, por lo tanto, sobre la temperatura de gas de salida. El ajuste prosigue hasta que se alcanza la temperatura objetivo en la boquilla de salida 120.

El enfriador de gas de proceso 200 mostrado en la figura 2 comprende un canal de entrada 202, donde el gas de proceso caliente 204 entra en el enfriador de gas de proceso 200 por una pluralidad de boquillas de entrada 218, y un canal de salida 206, donde el gas de proceso enfriado 208 sale del enfriador de gas de proceso 200 por una pluralidad de boquillas de salida 220. El canal de salida 206 y el canal de entrada 202 están dispuestos de manera que el canal de salida 206 encierre el canal de entrada 202. El enfriador de gas de proceso 200 también comprende una placa tubular 212, conectada hidráulicamente al canal de entrada 202 y al canal de salida 206, una pluralidad de tubos en forma de U 214, conectados en sus extremos a la placa tubular 212, y una carcasa 216, que encierra los tubos 214, y conectados a la placa tubular 212 en el lado opuesto del canal de salida 206. La carcasa 216 está provista de una pluralidad de boquillas de entrada y salida 222. Los tubos 214 están en comunicación de fluidos con el canal de entrada 202 en un extremo y con el canal de salida 206 en el otro extremo.

El sistema de baipás del enfriador de gas de proceso 200 mostrado en la figura 2 comprende un conducto o abertura de baipás 238 instalado en el canal de entrada 202 y encerrado en el canal de salida 206. Una pared 228 está comprendida en el canal de salida 206, que está provista de al menos una primera abertura 230 y divide el canal de salida 206 en dos cámaras 232 y 234. El conducto o abertura de baipás 238 se extiende desde el canal de entrada 202 hasta o más allá de la pared divisoria 228. Una primera válvula reguladora 240 para el flujo principal de gas de proceso 242 que fluye en los tubos 214 se proporciona en el canal de salida 206 y, más específicamente, se instala en un conducto o abertura respectiva 230. Una segunda válvula reguladora 244 para el flujo de baipás de gas de proceso 246 que fluye en el conducto o abertura de baipás 238 también se proporciona en el canal de salida 206.

Un enfriador de gas de proceso 200 como el mostrado en la figura 2 puede estar provisto de diferentes configuraciones de sistemas de baipás. Por ejemplo, la pared divisoria 228, las primeras aberturas 230 y las primeras válvulas reguladoras 240 pueden estar ausentes y, por lo tanto, solo el conducto o abertura de baipás 238 se instala en el enfriador de gas de proceso 200.

De acuerdo con la técnica anterior mostrada en la figura 2, el gas de proceso caliente 204 en el canal de entrada 202 se divide en dos flujos: el flujo principal de entrada 242, que entra en los tubos 214, y el flujo de baipás 246, que entra en el conducto o abertura de baipás 238. El flujo principal de entrada 242 intercambia calor indirectamente con el fluido de enfriamiento que circula en el lado de la carcasa y, por lo tanto, en la salida de los tubos, el flujo principal de salida 248 está frío. Por el contrario, el flujo de baipás 246 no intercambia calor con el fluido de enfriamiento. Como consecuencia, los dos flujos 246 y 248 tienen una temperatura diferente en el canal de salida 206, y, específicamente, el flujo principal de salida 248 es más frío que el flujo de baipás 246. La trayectoria, mezcla y combinación del flujo principal de salida 248 y el flujo de baipás 246, y el control lógico pertinente para la temperatura del gas de proceso de salida 208, son similares a los descritos para el enfriador de gas de proceso mostrado en la figura 1.

Se han desvelado varias realizaciones de enfriadores de gas de proceso similares a la técnica anterior de las figuras 1 y 2. Estas realizaciones cubren intercambiadores de calor de carcasa y tubos con baipás, específicamente, para enfriar un gas de proceso caliente. Por ejemplo, el documento WO 90/12993 desvela un sistema de baipás constituido por un tubo de baipás comprendido en la carcasa, un dispositivo de control del flujo de baipás y una caja para recoger el flujo principal comprendido en el canal de salida. El documento WO 90/12993 describe diferentes tipos de dispositivos de control para el flujo de baipás y también un dispositivo de control para el flujo principal.

El documento WO 2012/041344 describe una caja con una válvula reguladora, instalada en el canal de salida, recogiendo tanto el flujo de baipás como una parte del flujo principal. Los dos flujos se mezclan en la caja antes de llegar a la válvula reguladora. El flujo mezclado, después de cruzar la válvula, se recombina con la parte restante del flujo principal en el canal de salida.

El documento GB 2036287 describe una válvula reguladora de tipo tapón para controlar la cantidad del flujo de baipás y una pared para mezclar los flujos de baipás y principal, instalada en el canal de salida. El documento Ep 1498678 desvela un sistema de baipás constituido por un tubo de baipás encerrado en la carcasa y provisto, en el canal de salida, de un tubo guía donde un pistón se mueve a lo largo del eje del tubo guía, cerrando y liberando la sección transversal del tubo de baipás.

El documento EP 0617230 describe un intercambiador de calor para enfriar un gas de proceso caliente que fluye en tubos en donde dos haces de tubos diferentes están encerrados en la misma carcasa, y cada haz de tubos tiene su dispositivo de control instalado en el canal de salida. El intercambio de calor indirecto entre el gas de proceso de lado de tubo y el agua de enfriamiento de lado de carcasa es diferente para los dos haces y ajustable por los dispositivos de control que permiten cambiar la cantidad del gas de proceso que fluye en los dos haces.

El documento EP 0690262 desvela un sistema de baipás que incluye un tubo de baipás aislado y una boquilla en el canal de salida que inyecta un fluido hacia el extremo del tubo de baipás, con el fin de controlar la cantidad del flujo de baipás. El documento WO 2013/167180 desvela un sistema de baipás con al menos un tubo de baipás encerrado en la carcasa y, en el canal de salida, dos conductos que transportan, respectivamente, los flujos de baipás y principal a un mezclador de turbulencia.

El documento US 4294312 describe un intercambiador de calor de carcasa y tubos para el enfriamiento indirecto de un medio de alta temperatura que fluye en tubos mediante un medio de enfriamiento que fluye en la carcasa. El intercambiador de calor está constituido por una placa tubular de entrada y salida a la que están conectados los tubos en sus extremos, y canales de entrada y salida conectados a placas tubulares de entrada y salida, respectivamente. El intercambiador de calor está caracterizado por una placa tubular intermedia, o una tercera placa tubular, instalada en el canal de entrada y por unos tubos de inserción insertados concéntricamente en los tubos, con el fin de formar un espacio anular entre los tubos y los tubos de inserción para toda la longitud de los tubos. Dichos tubos de inserción están conectados a la placa tubular intermedia y se extienden más allá de las placas tubulares de entrada y salida, en los canales respectivos. El medio caliente inyectado en el canal de entrada entra en los tubos de inserción y fluye a lo largo de los tubos de inserción sin contacto directo con los tubos, que se enfrían en el lado de la carcasa por el medio de enfriamiento. Como resultado, se reduce la carga de calor en la placa tubular de entrada y en la parte de entrada de los tubos. El medio caliente de entrada que fluye a lo largo de los tubos de inserción, con un intercambio de calor pequeño o moderado, en la salida de los tubos de inserción, puede desviarse con un dispositivo instalado en el canal de salida, o hacer un giro en U y fluir en el espacio anular en la dirección opuesta con respecto al flujo en los tubos de inserción.

El documento US 2015/0004552, que se considera que representa el documento de la técnica anterior más cercano al objeto de la reivindicación 1, describe un intercambiador de calor de carcasa y tubos para un intercambio de calor indirecto entre un medio caliente que fluye en el lado de la carcasa y un medio de enfriamiento que fluye en el lado del tubo de acuerdo con una configuración a contracorriente, provisto de un sistema de baipás. De acuerdo con la figura 2 y la figura 3 del documento US 2015/0004552, el sistema de baipás está constituido por un plénum de entrada de baipás y un plénum de entrada principal que reciben, respectivamente, el flujo de baipás y el flujo principal procedente de una válvula de control aguas arriba, instalada fuera del cuerpo de intercambiador, que divide el medio de lado de tubo frío de entrada en los dos flujos. El plénum de entrada de baipás termina en una primera placa tubular a la que están conectados los tubos de baipás. El plénum de entrada principal termina en una segunda placa tubular a la que están conectados los tubos principales y el plénum de entrada principal está conectado a la primera placa tubular, con el fin de rodear herméticamente los tubos de baipás entre las placas tubulares primera y segunda. Los tubos de baipás se insertan concéntricamente en los tubos principales, para una longitud parcial de los tubos principales, con el fin de formar un espacio anular entre los tubos principales y los tubos de baipás. Los tubos de baipás tienen su extremo dentro de los tubos principales abiertos, con el fin de estar en comunicación con los tubos principales. Los tubos principales terminan, más allá de los tubos de baipás, en una sección de salida. El flujo de baipás frío procedente de la válvula de control se inyecta en el plénum de entrada de baipás y, a continuación, fluye dentro de los tubos de baipás. El flujo principal frío procedente de la válvula de control se inyecta en el plénum de entrada principal y, a continuación, fluye en el espacio anular entre los tubos principal y de baipás. El flujo principal frío en el espacio anular está en contacto directo con los tubos principales que, en el lado de la carcasa, están en contacto directo con el medio caliente. Por el contrario, el flujo de baipás frío que fluye en los tubos de baipás no está en contacto directo con los tubos principales. Como consecuencia, el flujo principal frío que fluye en el espacio anular tiene un intercambio de calor mayor que el intercambio de calor del flujo de baipás frío. Los dos flujos se recombinan en el extremo de los tubos de baipás, se mezclan entre sí y el flujo combinado se mueve a lo largo de la parte restante de los tubos principales, donde se produce el intercambio de calor restante con el medio caliente de lado de carcasa. A la salida de los tubos principales, si la temperatura de flujo combinado no está en el valor objetivo, se ajusta la válvula de división aguas arriba, con el fin de cambiar la cantidad de los flujos de baipás y principal y, posteriormente, cambiar el calor transferido desde el lado de la carcasa al lado del tubo.

Sumario de la invención

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de carcasa y tubos con baipás que sea capaz de resolver los inconvenientes de la técnica anterior de una manera sencilla, económica y especialmente funcional.

En detalle, un objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de carcasa y tubos con baipás en donde no se instalen tubos de baipás en la carcasa respectiva, fuera de los tubos del haz de tubos y, por lo tanto, pueda reducirse el diámetro interno de la carcasa resultante.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de carcasa y tubos con baipás en donde el flujo de baipás se enfríe previamente en el haz de tubos, de manera que todo el sistema de baipás funcione en condiciones más frías y se reduzca considerablemente la corrosión debida al gas de proceso.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un equipo de carcasa y tubos con baipás en donde los componentes de baipás estén completamente encerrados en el cuerpo del equipo de carcasa y tubos, de manera que no se clasifiquen como piezas de presión.

Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un equipo de carcasa y tubos con baipás en donde el sistema de baipás pueda retirarse fácilmente fuera del equipo de carcasa y tubos para una inspección y mantenimiento completos.

Estos objetivos se logran de acuerdo con la presente invención proporcionando un equipo de carcasa y tubos con baipás, así como un método para controlar la temperatura de salida de un equipo de carcasa y tubos con baipás, como se establece en las reivindicaciones adjuntas.

Específicamente, estos objetivos se logran mediante un equipo de carcasa y tubos que comprende:

- al menos un canal de entrada, provisto de al menos una boquilla de entrada de lado de tubo para introducir un primer fluido;

- al menos un canal de salida, provisto de al menos una boquilla de salida de lado de tubo para extraer el primer fluido;

- una pluralidad de tubos de haz de tubos que tienen un primer extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de entrada y un segundo extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de salida;

- al menos una placa tubular conectada a los segundos extremos abiertos de dicha pluralidad de tubos;

- una carcasa que encierra herméticamente una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos, en donde dicha carcasa está provista de al menos una boquilla de entrada de lado de carcasa, para introducir un segundo fluido en dicha cámara, y con al menos una boquilla de salida de lado de carcasa, para extraer dicho segundo fluido de dicha cámara después del intercambio de calor indirecto con dicho primer fluido a través de dichos tubos de haz de tubos; y

- un sistema de baipás para controlar la temperatura de salida del primer fluido en un valor objetivo.

El sistema de baipás comprende:

- al menos una caja instalada dentro del canal de salida, estando dicha caja provista de al menos una abertura o conducto, una válvula reguladora y una placa tubular de caja;

- una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás en comunicación de fluidos con la caja a través de la placa tubular de caja, en donde cada tubo de bayoneta se extiende desde la placa tubular de caja hasta un punto entre el primer extremo abierto y el segundo extremo abierto de los tubos de haz de tubos y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente, de modo que se forme un hueco anular entre cada tubo de haz de tubos y el tubo de bayoneta correspondiente, por lo que el primer flujo de fluido, dependiendo de la posición de dicha válvula reguladora, se divide en un flujo principal que fluye en dicho hueco anular, y un flujo de baipás, que fluye en dichos tubos de bayoneta, y dicho flujo principal se descarga de dichos tubos de haz de tubos a un primer valor de temperatura, mientras que dicho flujo de baipás se descarga de dicho sistema de baipás a un segundo valor de temperatura que es diferente del primer valor de temperatura.

En una realización, el primer fluido es un primer fluido a enfriar, el segundo fluido es un segundo fluido de enfriamiento y el segundo valor de temperatura es superior al primer valor de temperatura. Esto implica que la boquilla de entrada de lado de tubo es para introducir un primer fluido a enfriar, la boquilla de salida de lado de tubo es para extraer el primer fluido enfriado, el sistema de baipás es para controlar la temperatura de salida del primer fluido enfriado a un valor objetivo. Claramente, esto implica que los objetivos anteriores se logran mediante un equipo de carcasa y tubos que comprende:

- al menos un canal de entrada, provisto de al menos una boquilla de entrada de lado de tubo para introducir un primer fluido a enfriar;

- al menos un canal de salida, provisto de al menos una boquilla de salida de lado de tubo para extraer el primer fluido enfriado;

- una carcasa que encierra herméticamente una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos, en donde dicha carcasa está provista de al menos una boquilla de entrada de lado de carcasa, para introducir un segundo fluido de enfriamiento en dicha cámara, y con al menos una boquilla de salida de lado de carcasa, para extraer dicho segundo fluido de enfriamiento de dicha cámara después del intercambio de calor indirecto con dicho primer fluido a través de dichos tubos de haz de tubos; y

- un sistema de baipás para controlar la temperatura de salida del primer fluido enfriado a un valor objetivo.

El sistema de baipás comprende:

- una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás en comunicación de fluidos con la caja a través de la placa tubular de caja, en donde cada tubo de bayoneta se extiende desde la placa tubular de caja hasta un punto entre el primer extremo abierto y el segundo extremo abierto de los tubos de haz de tubos y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente, de modo que se forme un hueco anular entre cada tubo de haz de tubos y el tubo de bayoneta correspondiente, por lo que el primer flujo de fluido, dependiendo de la posición de dicha válvula reguladora, se divide en un flujo principal que fluye en dicho hueco anular, y un flujo de baipás, que fluye en dichos tubos de bayoneta, y dicho flujo principal se descarga de dichos tubos de haz de tubos a un primer valor de temperatura, mientras que dicho flujo de baipás se descarga de dicho sistema de baipás a un segundo valor de temperatura que es superior al primer valor de temperatura.

Estos objetivos también se logran mediante un método de control de la temperatura de salida de un primer fluido de un equipo de carcasa y tubos en un valor objetivo por medio de un sistema de baipás. El método comprende:

- introducir un primer fluido en un canal de entrada por una boquilla de entrada de lado de tubo proporcionada en el canal de entrada,

- distribuir el primer fluido en una pluralidad de tubos de haz de tubos que tienen un primer extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de entrada y un segundo extremo abierto en comunicación de fluidos con un canal de salida, cuyo segundo extremo abierto está conectado a una placa tubular,

- dividir el primer fluido, dependiendo de la posición de una válvula reguladora, en un flujo de baipás que fluye en una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás del sistema de baipás y un flujo principal que fluye en un hueco anular formado entre cada tubo de haz de tubos y el tubo de bayoneta de baipás correspondiente, comprendiendo el sistema de baipás una caja provista de una abertura o conducto, la válvula reguladora y una placa tubular de caja, en donde cada tubo de bayoneta se extiende desde la placa tubular de caja hasta un punto entre el primer extremo abierto y el segundo extremo abierto de los tubos de haz de tubos y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente, estando la pluralidad de tubos de bayoneta de baipás en comunicación de fluidos con la caja a través de la placa tubular de caja, instalándose la caja dentro del canal de salida,

- introducir un segundo fluido en una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos por una boquilla de entrada de lado de carcasa proporcionada en una carcasa que encierra herméticamente la cámara,

- extraer el segundo fluido de la cámara por una boquilla de salida de lado de carcasa proporcionada en la carcasa después del intercambio de calor indirecto con el primer fluido a través de los tubos de haz de tubos,

- descargar el flujo principal desde el hueco anular de los tubos de haz de tubos a la cámara de salida a un primer valor de temperatura,

- descargar el flujo de baipás del sistema de baipás a la cámara de salida a un segundo valor de temperatura que es diferente del primer valor de temperatura,

- extraer el primer fluido del canal de salida por una boquilla de salida de lado de tubo proporcionada en el canal de salida a una temperatura de salida.

En una realización, el primer fluido es un primer fluido a enfriar, el segundo fluido es un segundo fluido de enfriamiento y el segundo valor de temperatura es superior al primer valor de temperatura. Esto implica que el primer fluido se enfría en el equipo de carcasa y tubos, la primera entrada de fluido en el canal de entrada es un primer fluido a enfriar, la primera salida de fluido del canal de salida es el primer fluido enfriado. Claramente, esto implica que los objetivos anteriores se logran mediante un método de control de la temperatura de salida de un primer fluido enfriado en un equipo de carcasa y tubos en un valor objetivo por medio de un sistema de baipás. El método comprende:

- introducir un primer fluido a enfriar en un canal de entrada por una boquilla de entrada de lado de tubo proporcionada en el canal de entrada,

- introducir un segundo fluido de enfriamiento en una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos por una boquilla de entrada de lado de carcasa proporcionada en una carcasa que encierra herméticamente la cámara,

- extraer el segundo fluido de enfriamiento de la cámara por una boquilla de salida de lado de carcasa proporcionada en la carcasa después del intercambio de calor indirecto con el primer fluido a través de los tubos de haz de tubos, - descargar el flujo principal desde el hueco anular de los tubos de haz de tubos a la cámara de salida a un primer valor de temperatura,

- descargar el flujo de baipás del sistema de baipás a la cámara de salida a un segundo valor de temperatura que es superior al primer valor de temperatura,

- extraer el primer fluido enfriado del canal de salida por una boquilla de salida de lado de tubo proporcionada en el canal de salida a una temperatura de salida.

En detalle, el equipo de acuerdo con la presente invención es normalmente un enfriador de gas de proceso de tipo carcasa y tubos para el enfriamiento indirecto de un gas de proceso, que está provisto de un sistema de baipás para controlar la temperatura del gas a la salida del enfriador. El enfriador de gas de proceso también está provisto de al menos una placa tubular a la que están conectados los tubos de intercambio. El gas de proceso caliente fluye por el lado del tubo y el medio de enfriamiento fluye por el lado de la carcasa. El gas de proceso caliente puede ser cualquier medio gaseoso procedente de un reactor químico, con una temperatura superior a 400 °C y una presión superior a 0,15 MPa (abs) en la entrada del enfriador. El medio de enfriamiento es preferentemente agua en condiciones de saturación o en condiciones de subenfriamiento. El gas de proceso caliente y el medio de enfriamiento se ponen en contacto indirectamente de acuerdo con una configuración de flujo cruzado, en equicorriente y/o a contracorriente. El gas de proceso caliente y el medio de enfriamiento pueden ponerse en contacto indirectamente de acuerdo con una configuración de flujo cruzado o configuraciones tanto de flujo en equicorriente como a contracorriente. El sistema de baipás está completamente encerrado en el lado del tubo del cuerpo de enfriador de gas de proceso y, de forma más precisa, está casi completamente instalado en el canal de salida del enfriador de gas de proceso. En particular, la caja, incluyendo la placa tubular de caja, la abertura o conducto y la válvula reguladora, está completamente instalada en el canal de salida. El sistema de baipás tiene el objetivo básico de controlar la temperatura de salida del gas de proceso.

El equipo de carcasa y tubos de acuerdo con la presente invención es sustancialmente diferente al del documento US 4294312, ya que el equipo del documento US 4294312:

- tiene el objetivo básico de evitar una alta carga de calor en la placa tubular de entrada y en la parte de entrada de los tubos;

- tiene los tubos de inserción insertados en los tubos para toda la longitud de los tubos y se extienden más allá de ambas placas tubulares y ambos extremos de los tubos;

- tiene una tercera placa tubular intermedia, a la que están conectados los tubos de inserción, instalada en el canal de entrada y formando una cámara intermedia;

- tiene una cámara de inversión en la salida de los tubos;

- tiene el flujo en los tubos de inserción y el flujo en el espacio anular que están en una configuración a contracorriente.

El equipo de carcasa y tubos de acuerdo con la presente invención también es sustancialmente diferente al del documento US 2015/0004552, ya que el documento US 2015/0004552:

- tiene como objetivo reducir el sobrecalentamiento de los componentes internos de un intercambiador de calor; - se refiere a un intercambiador de calor de carcasa y tubos a contracorriente puro;

- tiene el medio caliente en el lado de la carcasa y el medio de enfriamiento en el lado del tubo;

- la válvula de control no está encerrada en el cuerpo de intercambiador;

- la válvula de control es de tipo 3 vías;

- el plénum o caja de baipás no está encerrado ni en el cuerpo de intercambiador ni en el plénum principal;

- el sistema de baipás está instalado en la entrada de lado de tubo del intercambiador de calor;

- la recombinación del baipás y los flujos principales se produce en los tubos.

Las características adicionales de la invención aparecen subrayadas en las reivindicaciones dependientes, que son una parte integral de la presente descripción.

Breve descripción de los dibujos

Las características y ventajas de un equipo de carcasa y tubos con baipás de acuerdo con la presente invención serán más claras a partir de la siguiente descripción ejemplificadora y no limitante, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que:

las figuras 1 y 2 muestran esquemáticamente los equipos de carcasa y tubos con baipás respectivos de acuerdo con la técnica anterior;

la figura 3 muestra esquemáticamente una primera realización preferentes de un equipo de carcasa y tubos con baipás de acuerdo con la presente invención;

la figura 4 es una vista parcial del equipo de carcasa y tubos de la figura 3, en donde se muestran los flujos de fluido;

la figura 5 muestra esquemáticamente una segunda realización preferentes de un equipo de carcasa y tubos con baipás de acuerdo con la presente invención;

la figura 6 es una vista parcial del equipo de carcasa y tubos de la figura 5, en donde se muestran los flujos de fluido; y

la figura 7 muestra esquemáticamente una tercera realización preferentes de un equipo de carcasa y tubos con baipás de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferentes

Con referencia a las figuras 3 y 4, se muestra una realización preferentes del equipo de carcasa y tubos 10 con baipás de acuerdo con la presente invención.

El equipo de carcasa y tubos 10, normalmente un enfriador de gas de proceso, comprende al menos un canal de entrada 12, en donde un primer fluido 14 a enfriar, normalmente gas de proceso caliente, entra en el equipo de carcasa y tubos 10, y al menos un canal de salida 16, en donde el primer fluido enfriado 18 sale del equipo de carcasa y tubos 10. El equipo de carcasa y tubos 10 también comprende una placa tubular de entrada 20, en comunicación de fluidos con el canal de entrada 12 aguas abajo de dicho canal de entrada 12, y una placa tubular de salida 22, en comunicación de fluidos con el canal de salida 16 aguas arriba de dicho canal de salida 16. La placa tubular de salida 22 puede denominarse placa tubular principal.

El equipo de carcasa y tubos 10 comprende además una pluralidad de tubos 24 de un haz de tubos, conectados en un primer extremo abierto o de entrada de los mismos a la placa tubular de entrada 20 y en un segundo extremo abierto o de salida de los mismos a la placa tubular de salida 22. Dicho de otro modo, el primer extremo abierto de cada tubo 24 está en comunicación de fluidos con el canal de entrada 12, mientras que el segundo extremo abierto de cada tubo 24 está en comunicación de fluidos con el canal de salida 16, de manera que el canal de entrada 12 está en comunicación de fluidos con el canal de salida 16 a través de los tubos de haz de tubos 24. Una carcasa 26 encierra herméticamente una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos 24. En la realización específica mostrada en las figuras 3 y 4, la carcasa 26 está unida herméticamente entre la placa tubular de entrada 20 y la placa tubular de salida 22. En una realización alternativa, la carcasa 26 podría conectarse directamente al canal de entrada 12 y al canal de salida 16.

Se proporciona al menos una boquilla de entrada de lado de tubo 28 en el canal de entrada 12 para introducir el primer fluido 14 en el mismo, mientras que se proporciona al menos una boquilla de salida de lado de tubo 30 en el canal de salida 16 para extraer el primer fluido 14 del mismo. De manera similar, se proporciona al menos una boquilla de entrada de lado de carcasa 32 en la carcasa 26 para introducir un segundo fluido de enfriamiento en la cámara encerrada por dicha carcasa 26, mientras que se proporciona al menos una boquilla de salida de lado de carcasa 34 en la carcasa 26 para extraer el segundo fluido de enfriamiento de la cámara encerrada por dicha carcasa 26. El segundo fluido es normalmente un medio de enfriamiento que intercambia indirectamente calor con el primer fluido 14 a enfriar.

De acuerdo con una primera realización preferentes, al menos una caja 36, una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás 38, una pared divisoria 40, al menos una primera válvula reguladora 42 y al menos una segunda válvula reguladora 44 se instalan dentro del canal de salida 16. La caja 36 está provista de al menos una abertura o conducto 46, colocado en una segunda válvula reguladora correspondiente 44, y con una placa tubular de caja 48. Los tubos de bayoneta 38 están en comunicación de fluidos con la caja 36 a través de la placa tubular de caja 48.

Cada tubo de bayoneta 38 se extiende hacia atrás desde la placa tubular de caja 48 hasta un punto entre la placa tubular de entrada 20 y la placa tubular de salida 22 y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente 24, idealmente de acuerdo con un diseño concéntrico, de modo que se forma un hueco anular entre cada tubo de haz de tubos 24 y el tubo de bayoneta correspondiente 38. Dicho de otro modo, el diámetro exterior de cada tubo de bayoneta 38 es siempre menor que el diámetro interior del tubo de haz de tubos correspondiente 24, con el fin de permitir la inserción de la bayoneta y formar el hueco anular mencionado anteriormente. Los extremos de tubo de bayoneta 50 insertados dentro de los tubos de haz de tubos 24 están abiertos, con el fin de estar en comunicación de fluidos con dichos tubos de haz de tubos 24.

La pared divisoria 40 divide el canal de salida 16 en una primera cámara 52, que encierra una parte del canal de salida 16 en comunicación de fluidos con la placa tubular de salida 22, y una segunda cámara 54, que encierra otra parte del canal de salida 16 en comunicación de fluidos con la boquilla de salida de lado de tubo 30. La pared divisoria 40 está provista de al menos una abertura o conducto 56 que pone en comunicación la primera cámara 52 con la segunda cámara 54. La primera cámara 52 está en comunicación con los tubos de haz de tubos 24 y recoge una primera cantidad 58 ("flujo principal") del primer fluido que sale de dichos tubos de haz de tubos 24. La segunda cámara 54 está en comunicación con la primera cámara 52 por la abertura o conducto 56, con la caja 36 por la abertura o conducto 46 y con la boquilla de salida de lado de tubo 30. Por lo tanto, la segunda cámara 54 recoge tanto una segunda cantidad 60 ("flujo de baipás") del primer fluido procedente de la caja 36 como la primera cantidad 58 del primer fluido procedente de la primera cámara 52 y, a continuación, entrega las cantidades combinadas 18 del primer fluido a la boquilla de salida de lado de tubo 30. La abertura o conducto 46 está provisto de la segunda válvula reguladora 44 que regula el área transversal libre de dicha abertura o conducto 46 disponible para el flujo de baipás 60 del primer fluido. La abertura 56 está provista de la primera válvula reguladora 42 que regula el área transversal libre de dicha abertura o conducto 56 disponible para el flujo principal 58 del primer fluido.

El primer fluido 14 (gas de proceso caliente) entra en el canal de entrada 12 por la boquilla de entrada de lado de tubo 28. El gas de proceso caliente 14 se distribuye a continuación en los tubos de haz de tubos 24, donde intercambia calor con el segundo fluido de lado de carcasa (medio de enfriamiento). El gas de proceso caliente y el medio de enfriamiento se ponen en contacto indirectamente de acuerdo con una configuración de flujo cruzado, una configuración de flujo en equicorriente y/o una configuración de flujo a contracorriente. Cuando el gas de proceso 14 llega a los extremos de tubo de bayoneta 50, dependiendo de la posición de las válvulas reguladoras 42 y 44, dicho gas de proceso 14 puede dividirse en dos flujos, el flujo principal 58 que fluye en el hueco anular entre los tubos de haz de tubos 24 y los tubos de bayoneta 38, y el flujo de baipás 60 que fluye en los tubos de bayoneta 38.

El flujo principal 58 está en contacto directo con los tubos de haz de tubos 24, que a su vez están en contacto directo con el medio de enfriamiento en el lado de la carcasa. Por el contrario, el flujo de baipás 60 no está en contacto directo con los tubos de haz de tubos 24. Como resultado, el flujo principal 58 tiene un intercambio de calor mayor que el flujo de baipás 60. El flujo principal 58 se descarga de los tubos de haz de tubos 24, o, más específicamente, del hueco anular, en la primera cámara 52 del canal de salida 16 a un primer valor de temperatura T1, mientras que el flujo de baipás 60 se descarga de los tubos de bayoneta 38 en la caja 36 a un segundo valor de temperatura T2 que es superior al primer valor de temperatura T1. Dicho de otro modo, después de los tubos de haz de tubos 24, el flujo principal 58 es más frío que el flujo de baipás 60.

El flujo principal 58 se mueve desde la primera cámara 52 a la segunda cámara 54 a través de la primera válvula reguladora 42. El flujo de baipás 60 se mueve desde la caja 36 a la segunda cámara 54 a través de la segunda válvula reguladora 44. Los flujos principal 58 y de baipás 60 descargados respectivamente de las válvulas 42 y 44 se recombinan en la segunda cámara 54, se mezclan entre sí y, a continuación, el flujo combinado 18, que está en un tercer valor de temperatura T3 entre T1 y T2, sale del canal de salida 16 por la boquilla de salida de lado de tubo 30.

La temperatura del gas de proceso de salida 18 se mide aguas abajo de la boquilla de salida de lado de tubo 30. Si la temperatura del gas de salida 18 no está en el valor objetivo, la posición de las válvulas reguladoras 42 y 44 se ajusta con el fin de modificar la cantidad de los flujos principal 58 y de baipás 60. En consecuencia, el intercambio de calor total en la parte de los tubos de haz de tubos 24 que alojan los tubos de bayoneta 38 se modifica y la temperatura T3 del gas de proceso de salida 18 se ajusta al valor objetivo. Las válvulas 42 y 44 se regulan preferentemente de acuerdo con un esquema lógico: cuando la primera válvula reguladora 42 se cierra, la segunda válvula reguladora 44 se abre y viceversa.

De acuerdo con una segunda realización del equipo de carcasa y tubos 10, la primera válvula reguladora 42 colocada en la abertura o conducto 56 de la pared divisoria 40 puede no estar presente. En esta realización, la temperatura del gas de proceso de salida 18 se mide aguas abajo de la boquilla de salida de lado de tubo 30 y, si dicha temperatura no está en el valor objetivo, la posición de la válvula reguladora 44 solo se ajusta con el fin de modificar la cantidad de los flujos principal 58 y de baipás 60. En consecuencia, el intercambio de calor total en la parte de los tubos de haz de tubos 24 que alojan los tubos de bayoneta 38 se modifica y la temperatura del gas de proceso de salida 18 se ajusta al valor objetivo.

De acuerdo con una tercera realización del equipo de carcasa y tubos 10, tanto la pared divisoria 40 como la abertura o conducto respectivo 56, así como la primera válvula reguladora 42, no están presentes en dicho equipo de carcasa y tubos 10. En esta realización, el canal de salida 16 ya no está dividido en dos cámaras y recoge tanto el flujo principal 58 que sale de los tubos de haz de tubos 24 como el flujo de baipás 60 que sale de la caja 36. Los flujos principal 58 y de baipás 60 se recombinan y se mezclan en el canal de salida 16. La temperatura T3 del gas de proceso de salida 18 se mide aguas abajo de la boquilla de salida de lado de tubo 30 y, si dicha temperatura no está en el valor objetivo, la posición de la válvula reguladora 44 solo se ajusta con el fin de modificar la cantidad de los flujos principal 58 y de baipás 60. En consecuencia, el intercambio de calor total en la parte de los tubos de haz de tubos 24 que alojan los tubos de bayoneta 38 se modifica y la temperatura del gas de proceso de salida 18 se ajusta al valor objetivo.

Independientemente de la realización específica del equipo de carcasa y tubos 10, los tubos de bayoneta 38 pueden ser:

- de formas y dimensiones diferentes entre sí, aunque con un diámetro exterior que es menor que el diámetro interior de los tubos de haz de tubos 24;

- diferentes entre sí;

- insertados solo en un primer conjunto de tubos de haz de tubos 24, mientras que el conjunto restante de tubos de haz de tubos 24 no tiene tubos de bayoneta 38.

El sistema de baipás puede desmontarse en varios componentes y, a continuación, estos componentes pueden retirarse del equipo de carcasa y tubos 10 mediante al menos un agujero de hombre 62 proporcionado en el canal de salida 16. Como alternativa, el sistema de baipás puede retirarse en un solo bloque o en varios bloques mediante una pestaña principal extraíble 64 proporcionada en el canal de salida 16. El sistema de baipás puede fabricarse de cualquier material de construcción.

Con referencia a las figuras 5 y 6, se muestra una segunda realización preferentes del equipo de carcasa y tubos 11 con baipás de acuerdo con la presente invención. El equipo de carcasa y tubos 11, normalmente un enfriador de gas de proceso, comprende al menos un canal de entrada 71, en donde un primer fluido 14 a enfriar, normalmente gas de proceso caliente, entra en el equipo de carcasa y tubos 11, y al menos un canal de salida 70, en donde el primer fluido 18 enfriado sale del equipo de carcasa y tubos 11. El canal de salida 70 y el canal de entrada 71 están dispuestos con el fin de que el canal de salida 70 encierre el canal de entrada 71, y con el fin de que el canal de entrada 71 y el canal de salida 70 no estén en comunicación directa entre sí. El equipo de carcasa y tubos 11 también comprende una única placa tubular 72, en comunicación de fluidos con el canal de entrada 71 y el canal de salida 70. La única placa tubular 72 puede denominarse placa tubular principal.

El equipo de carcasa y tubos 11 comprende además una pluralidad de tubos en forma de U 74 de un haz de tubos, conectados en un primer extremo abierto de los mismos, o en el extremo de entrada, a la placa tubular 72 y en comunicación de fluidos con el canal de entrada 71, y en un segundo extremo abierto de los mismos, o en el extremo de salida, a la placa tubular 72 y en comunicación de fluidos con el canal de salida 70. Dicho de otro modo, el primer extremo abierto de cada tubo 74 está en comunicación de fluidos con el canal de entrada 71, mientras que el segundo extremo abierto de cada tubo 74 está en comunicación de fluidos con el canal de salida 70, de manera que el canal de entrada 71 está en comunicación de fluidos con el canal de salida 70 a través de los tubos de haz de tubos 74. Una carcasa 73 encierra herméticamente una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos 74. En la realización específica mostrada en las figuras 5 y 6, la carcasa 73 está unida herméticamente a la placa tubular 72. En una realización alternativa, la carcasa 73 podría conectarse directamente al canal de salida 70.

Se proporciona al menos una boquilla de entrada de lado de tubo 28 en el canal de salida 70 para introducir el primer fluido 14 en el canal de entrada 71, mientras que se proporciona al menos una boquilla de salida de lado de tubo 30 en el canal de salida 70 para extraer el primer fluido 14 del mismo. De manera similar, se proporciona al menos una boquilla de entrada de lado de carcasa 32 en la carcasa 73 para introducir un segundo fluido de enfriamiento en la cámara encerrada por dicha carcasa 73, mientras que se proporciona al menos una boquilla de salida de lado de carcasa 34 en la carcasa 73 para extraer el segundo fluido de enfriamiento de la cámara encerrada por dicha carcasa 73. El segundo fluido es normalmente un medio de enfriamiento que intercambia indirectamente calor con el primer fluido 14 a enfriar.

De acuerdo con esta realización, al menos una caja 36, una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás 38, una pared divisoria 40, al menos una primera válvula reguladora 42 y al menos una segunda válvula reguladora 44 se instalan dentro del canal de salida 70. La caja 36 está provista de al menos una abertura o conducto 46, colocado en una segunda válvula reguladora correspondiente 44, y con una placa tubular de caja 48. Los tubos de bayoneta 38 están en comunicación de fluidos con la caja 36 a través de la placa tubular de caja 48.

Cada tubo de bayoneta 38 se extiende hacia atrás desde la placa tubular de caja 48 hasta un punto entre el primer extremo y el segundo extremo de los tubos de haz de tubos 74, y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente 74, idealmente de acuerdo con un diseño concéntrico, de modo que se forma un hueco anular entre cada tubo de haz de tubos 74 y el tubo de bayoneta correspondiente 38. Dicho de otro modo, el diámetro exterior de cada tubo de bayoneta 38 es siempre menor que el diámetro interior del tubo de haz de tubos correspondiente 74, con el fin de permitir la inserción de la bayoneta y formar el hueco anular mencionado anteriormente. Los extremos de tubo de bayoneta 50 insertados dentro de los tubos de haz de tubos 74 están abiertos, con el fin de estar en comunicación de fluidos con dichos tubos de haz de tubos 74.

La pared divisoria 40 divide el canal de salida 70 en una primera cámara 52, que encierra una parte del canal de salida 70 en comunicación de fluidos con el segundo extremo de los tubos de haz de tubos 74, y una segunda cámara 54, que encierra otra parte del canal de salida 70 en comunicación de fluidos con la boquilla de salida de lado de tubo 30. La pared divisoria 40 está provista de al menos una abertura o conducto 56 que pone en comunicación la primera cámara 52 con la segunda cámara 54. La primera cámara 52 está en comunicación con el segundo extremo de los tubos de haz de tubos 74 y recoge una primera cantidad 58 ("flujo principal") del primer fluido que sale de dichos tubos de haz de tubos 74. La segunda cámara 54 está en comunicación con la primera cámara 52 por la abertura o conducto 56, con la caja 36 por la abertura o conducto 46 y con la boquilla de salida de lado de tubo 30. Por lo tanto, la segunda cámara 54 recoge tanto una segunda cantidad 60 ("flujo de baipás") del primer fluido procedente de la caja 36 como la primera cantidad 58 del primer fluido procedente de la primera cámara 52 y, a continuación, entrega las cantidades combinadas 18 del primer fluido a la boquilla de salida de lado de tubo 30. La abertura o conducto 46 está provisto de la segunda válvula reguladora 44 que regula el área transversal libre de dicha abertura o conducto 46 disponible para el flujo de baipás 60 del primer fluido. La abertura o conducto 56 está provisto de la primera válvula reguladora 42 que regula el área transversal libre de dicha abertura 56 disponible para el flujo principal 58 del primer fluido.

El primer fluido 14 (gas de proceso caliente) entra en el canal de entrada 71, que está encerrado en el canal de salida 70, por la boquilla de entrada de lado de tubo 28. El gas de proceso caliente 14 se distribuye a continuación en los tubos de haz de tubos 74, donde intercambia calor con el segundo fluido de lado de carcasa (medio de enfriamiento). El gas de proceso caliente y el medio de enfriamiento se ponen en contacto indirectamente de acuerdo con configuraciones de flujo cruzado, en equicorriente y/o a contracorriente. Cuando el gas de proceso 14 llega a los extremos de tubo de bayoneta 50, dependiendo de la posición de las válvulas reguladoras 42 y 44, dicho gas de proceso 14 puede dividirse en dos flujos, el flujo principal 58 que fluye en el hueco anular entre los tubos de haz de tubos 74 y los tubos de bayoneta 38, y el flujo de baipás 60 que fluye en los tubos de bayoneta 38.

El flujo principal 58 está en contacto directo con los tubos de haz de tubos 74, que a su vez están en contacto directo con el medio de enfriamiento en el lado de la carcasa. Por el contrario, el flujo de baipás 60 no está en contacto directo con los tubos de haz de tubos 74. Como resultado, el flujo principal 58 tiene un intercambio de calor mayor que el flujo de baipás 60. El flujo principal 58 se descarga de los tubos de haz de tubos 74, o, más específicamente, del hueco anular, en la primera cámara 52 del canal de salida 70 a un primer valor de temperatura T1, mientras que el flujo de baipás 60 se descarga de los tubos de bayoneta 38 en la caja 36 a un segundo valor de temperatura T2 que es superior al primer valor de temperatura T1. Dicho de otro modo, después de los tubos de haz de tubos 74, el flujo principal 58 es más frío que el flujo de baipás 60.

El flujo principal 58 se mueve desde la primera cámara 52 a la segunda cámara 54 a través de la primera válvula reguladora 42. El flujo de baipás 60 se mueve desde la caja 36 a la segunda cámara 54 a través de la segunda válvula reguladora 44. Los flujos principal 58 y de baipás 60 descargados respectivamente de las válvulas 42 y 44 se recombinan en la segunda cámara 54, se mezclan entre sí y, a continuación, el flujo combinado 18, que está en un tercer valor de temperatura T3 entre T1 y T2, sale del canal de salida 70 por la boquilla de salida de lado de tubo 30.

La temperatura del gas de proceso de salida 18 se mide aguas abajo de la boquilla de salida de lado de tubo 30. Si la temperatura del gas de salida 18 no está en el valor objetivo, la posición de las válvulas reguladoras 42 y 44 se ajusta con el fin de modificar la cantidad de los flujos principal 58 y de baipás 60. En consecuencia, el intercambio de calor total en la parte de los tubos de haz de tubos 74 que alojan los tubos de bayoneta 38 se modifica y la temperatura T3 del gas de proceso de salida 18 se ajusta al valor objetivo. Las válvulas 42 y 44 se regulan preferentemente de acuerdo con un esquema lógico: cuando la primera válvula reguladora 42 se cierra, la segunda válvula reguladora 44 se abre y viceversa.

De acuerdo con otra realización del equipo de carcasa y tubos 11, la primera válvula reguladora 42 colocada en la abertura o conducto 56 de la pared divisoria 40 puede no estar presente. En esta realización, la temperatura del gas de proceso de salida 18 se mide aguas abajo de la boquilla de salida de lado de tubo 30 y, si dicha temperatura no está en el valor objetivo, la posición de la válvula reguladora 44 solo se ajusta con el fin de modificar la cantidad de los flujos principal 58 y de baipás 60. En consecuencia, el intercambio de calor total en la parte de los tubos de haz de tubos 74 que alojan los tubos de bayoneta 38 se modifica y la temperatura del gas de proceso de salida 18 se ajusta al valor objetivo.

De acuerdo con otra realización del equipo de carcasa y tubos 11, tanto la pared divisoria 40 como la abertura o conducto respectivo 56, así como la primera válvula reguladora 42, no están presentes en dicho equipo de carcasa y tubos 11. En esta realización, el canal de salida 16 ya no está dividido en dos cámaras y recoge tanto el flujo principal 58 que sale de los tubos de haz de tubos 74 como el flujo de baipás 60 que sale de la caja 36. Los flujos principal 58 y de baipás 60 se recombinan y se mezclan en el canal de salida 70. La temperatura T3 del gas de proceso de salida 18 se mide aguas abajo de la boquilla de salida de lado de tubo 30 y, si dicha temperatura no está en el valor objetivo, la posición de la válvula reguladora 44 solo se ajusta con el fin de modificar la cantidad de los flujos principal 58 y de baipás 60. En consecuencia, el intercambio de calor total en la parte de los tubos de haz de tubos 74 que alojan los tubos de bayoneta 38 se modifica y la temperatura del gas de proceso de salida 18 se ajusta al valor objetivo.

Independientemente de la realización específica del equipo de carcasa y tubos 11, los tubos de bayoneta 38 pueden ser:

- de formas y dimensiones diferentes entre sí, aunque con un diámetro exterior que es menor que el diámetro interior de los tubos de haz de tubos 74;

- diferentes entre sí;

- insertados solo en un primer conjunto de tubos de haz de tubos 74, mientras que el conjunto restante de tubos de haz de tubos 74 no tiene tubos de bayoneta 38.

El sistema de baipás puede desmontarse en varios componentes y, a continuación, estos componentes pueden retirarse del equipo de carcasa y tubos 11 mediante al menos un agujero de hombre 62 proporcionado en el canal de salida 70. Como alternativa, el sistema de baipás puede retirarse en un solo bloque o en varios bloques mediante una pestaña principal extraíble 64 proporcionada en el canal de salida 70. El sistema de baipás puede fabricarse de cualquier material de construcción.

Con referencia a la figura 7, se muestra una tercera realización preferentes del equipo de carcasa y tubos 13 con baipás de acuerdo con la presente invención. El equipo de carcasa y tubos 13, normalmente un enfriador de gas de proceso, es similar al equipo de carcasa y tubos 11 de la figura 5, excepto por los tubos de haz de tubos 79 que no están provistos de las curvas en U 75 mostradas en la figura 5. El equipo de carcasa y tubos 13 comprende unos tubos de haz de tubos 79 proporcionados, entre su primer extremo abierto y su segundo extremo abierto conectado a la placa tubular 72, con una conexión intermedia a una placa tubular intermedia 76. El equipo de carcasa y tubos 13 también comprende un canal intermedio 77, conectado a la placa tubular intermedia 76 o la carcasa 73, en comunicación de fluidos con los tubos de haz de tubos 79. Cada tubo de bayoneta 38 se extiende hacia atrás desde la placa tubular de caja 48 hasta un punto entre la placa tubular intermedia 76 y la placa tubular 72 y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente 79. El sistema de baipás descrito para la figura 6 también es válido para el equipo de carcasa y tubos 13 de la figura 7. Esta placa tubular 72 puede denominarse primera placa tubular o placa tubular principal.

De acuerdo con la descripción anterior de las figuras 3 a 7, está claro que el sistema de baipás desvelado en el presente documento es conceptualmente idéntico para un equipo de carcasa y tubos tanto con tubos rectos (dos placas tubulares) como con tubos en forma de U (una placa tubular). Para todas las realizaciones descritas anteriormente, con el fin de reducir o eliminar la transferencia de calor a través de los tubos de bayoneta 38 entre los flujos de baipás 60 y principal 58, los tubos de bayoneta 38 pueden diseñarse con una barrera térmica, que puede ser una capa aislante instalada en un lado o ambos lados de los tubos de bayoneta 38, o unos tubos de bayoneta 38 constituidos por una doble pared con un espacio intermedio lleno de gas estancado o material aislante. Los tubos de baipás 38 se instalan parcialmente dentro del canal de salida 16; 70 y se insertan parcialmente en los tubos de haz de tubos 24; 74; 79. La válvula reguladora 44 de la caja 36 es una válvula de 2 vías. Además, la válvula reguladora 42 de la pared 40 es una válvula de 2 vías.

El primer fluido 14 puede ser un gas de proceso caliente puesto en contacto indirecto con el segundo fluido de enfriamiento de acuerdo con una configuración de flujo cruzado, en equicorriente y/o a contracorriente. El primer fluido 14 del método puede ser un gas de proceso caliente puesto en contacto indirecto con el segundo fluido de enfriamiento de acuerdo con una configuración de flujo cruzado o de acuerdo con unas configuraciones de flujo en equicorriente y a contracorriente. El primer fluido 14 puede ser un gas de proceso caliente puesto en contacto indirecto con el segundo fluido de enfriamiento de acuerdo con una configuración de flujo cruzado. El primer fluido 14 puede ser un gas de proceso caliente puesto en contacto indirecto con el segundo fluido de enfriamiento de acuerdo con unas configuraciones de flujo en equicorriente y a contracorriente.

El canal de salida 16; 70 puede estar provisto de al menos un agujero de hombre 62 para realizar la extracción de los componentes del sistema de baipás una vez desmontados.

El canal de salida 16; 70 puede estar provisto de una pestaña principal extraíble 64 para realizar la extracción del sistema de baipás en un solo bloque o en varios bloques.

De acuerdo con un aspecto, la presente invención se refiere a un método para controlar la temperatura de salida de un primer fluido enfriado en un equipo de carcasa y tubos 10; 11; 13 en un valor objetivo por medio de un sistema de baipás. El método comprende las siguientes etapas:

- introducir un primer fluido 14 a enfriar en un canal de entrada 12; 71 por una boquilla de entrada de lado de tubo 28 proporcionada en el canal de entrada 12; 71,

- distribuir el primer fluido 14 en una pluralidad de tubos de haz de tubos 24; 74; 79 que tienen un primer extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de entrada 12; 71 y un segundo extremo abierto en comunicación de fluidos con un canal de salida 16; 70, cuyo segundo extremo abierto está conectado a una placa tubular 22; 72, - dividir el primer fluido 14, dependiendo de la posición de una válvula reguladora 44, en un flujo de baipás 60 que fluye en una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás 38 del sistema de baipás y un flujo principal 58 que fluye en un hueco anular formado entre cada tubo de haz de tubos 24; 74; 79 y el tubo de bayoneta de baipás correspondiente 38, comprendiendo el sistema de baipás una caja 36 provista de una abertura o conducto 46, la válvula reguladora 44 y una placa tubular de caja 48, en donde cada tubo de bayoneta 38 se extiende desde la placa tubular de caja 48 hasta un punto entre el primer extremo abierto y el segundo extremo abierto de los tubos de haz de tubos 24; 74; 79 y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente 24; 74; 79, estando la pluralidad de tubos de bayoneta de baipás 38 en comunicación de fluidos con la caja 36 a través de la placa tubular de caja 48, instalándose la caja 36 dentro del canal de salida 16; 70,

- introducir un segundo fluido de enfriamiento en una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos 24; 74; 79 por una boquilla de entrada de lado de carcasa 32 proporcionada en una carcasa 26; 73 que encierra herméticamente la cámara,

- extraer el segundo fluido de enfriamiento de la cámara por una boquilla de salida de lado de carcasa 34 proporcionada en la carcasa 26; 73 después del intercambio de calor indirecto con el primer fluido 14 a través de los tubos de haz de tubos 24; 74; 79,

- descargar el flujo principal 58 del hueco anular de los tubos de haz de tubos 24; 74; 79 en la cámara de salida 16; 70 a un primer valor de temperatura T1,

- descargar el flujo de baipás 60 del sistema de baipás en la cámara de salida 16; 70 a un segundo valor de temperatura T2 que es superior al primer valor de temperatura T1,

- extraer el primer fluido enfriado 14 del canal de salida 16; 70 por una boquilla de salida de lado de tubo 30 proporcionada en el canal de salida 16; 70 a una temperatura de salida T3.

El método puede comprender además la etapa:

- recombinar el flujo principal 58 y el flujo de baipás 60 en un flujo combinado 18 del primer fluido (enfriado), que está a la temperatura de salida T3, etapa que se realiza después de las etapas de descargar el flujo principal y el flujo de baipás y antes de la etapa de extraer el primer fluido (enfriado). El flujo principal 58 y el flujo de baipás 60 se recombinan y se mezclan en el canal de salida 16; 70. La temperatura de salida es el resultado de la recombinación del flujo principal y el flujo de baipás. Al recombinar el flujo principal y el flujo de baipás, el flujo principal y el flujo de baipás se mezclan.

En el método, la cantidad del flujo principal 58 y la cantidad del flujo de baipás 60 en el que se divide el primer fluido 14 pueden regularse por la válvula reguladora 44. Esto puede lograrse regulando la cantidad del flujo principal 58 y la cantidad del flujo de baipás 60 en el que el primer fluido 14 se divide por la válvula reguladora 44.

El método puede comprender además la etapa:

- ajustar la posición de la válvula reguladora 44 con el fin de modificar la cantidad del flujo principal 58 y el flujo de baipás 60 si la temperatura de salida T3 del primer fluido (enfriado) no está en el valor objetivo, lo que se realiza después de la etapa de extraer el primer fluido enfriado. En el caso de un enfriador de gas de proceso, si la temperatura de salida T3 es superior al valor objetivo, aumenta la cantidad del flujo principal 58 y disminuye la cantidad del flujo de baipás 60. En consecuencia, si la temperatura de salida T3 es menor que el valor objetivo, disminuye la cantidad del flujo principal 58 y aumenta la cantidad del flujo de baipás 60.

La etapa de descargar el flujo principal 58 del hueco anular de los tubos de haz de tubos 24; 74; 79 en la cámara de salida 16; 70 a un primer valor de temperatura T1 puede realizarse descargando el flujo principal 58 en una primera cámara 52 que encierra una primera parte del canal de salida 16; 70 en comunicación de fluidos con el segundo extremo de los tubos de haz de tubos 24; 74; 79. El canal de salida 16; 70 puede dividirse por una pared divisoria 40 del sistema de baipás en la primera cámara 52 que encierra una primera parte del canal de salida 16; 70 en comunicación de fluidos con el segundo extremo de los tubos de haz de tubos 24; 74; 79 y una segunda cámara 54 que encierra una segunda parte del canal de salida 16; 70 en comunicación de fluidos con la boquilla de salida de lado de tubo 30.

La etapa de descargar el flujo principal 58 puede comprender:

- recoger el flujo principal 58 en la primera cámara 52.

La etapa de descargar el flujo principal 58 puede comprender, además:

- recoger tanto el flujo principal 58 como el flujo de baipás 60 en la segunda cámara 54.

La pared divisoria 40 puede estar provista de una abertura o conducto 56 que pone la primera cámara 52 en comunicación con la segunda cámara 54. La segunda cámara 54 puede estar en comunicación con la primera cámara 52 por la abertura o conducto 56, con la caja 36 y con la boquilla de salida de lado de tubo 30.

La etapa de descargar el flujo principal 58 puede realizarse descargando el flujo principal 58 en la segunda cámara 54 de la cámara de salida 16; 70 a través de la abertura o conducto 56. El flujo principal 58 puede descargarse de la primera cámara 52 a la segunda cámara 54.

La etapa de descargar el flujo de baipás 60 puede realizarse descargando el flujo de baipás 60 en la segunda cámara 54 de la cámara de salida 16; 70. El flujo de baipás 60 puede descargarse en la cámara de salida 16; 70 a través de la abertura o conducto 46. El flujo de baipás 60 puede descargarse de la caja 36 a la cámara de salida 16; 70. El flujo de baipás 60 puede descargarse desde la caja 36 a la segunda cámara 54.

La etapa de sacar el primer fluido enfriado puede comprender suministrar el flujo combinado 18 a la boquilla de salida de lado de tubo 30.

La etapa de división puede comprender:

- regular el área transversal libre de una abertura o conducto 46 disponible para el flujo de baipás 60 por medio de la válvula reguladora 44 proporcionada en la abertura o conducto 46 por cuya abertura o conducto 46 la segunda cámara 54 está en comunicación con la caja 36.

En caso de que se proporcione la válvula reguladora 42 de la pared 40, la etapa de división puede comprender:

- regular el área transversal libre de la abertura o conducto 56 disponible para el flujo principal 58 por medio de una válvula reguladora 42 proporcionada en la abertura o conducto 56 por cuya abertura o conducto 56 la primera cámara 52 está en comunicación con la segunda cámara 54.

En caso de que se proporcione la válvula reguladora 42 de la pared 40, el método puede comprender la etapa:

- ajustar la posición de la válvula reguladora 44 de la caja 36 y la válvula reguladora 42 de la pared 40 con el fin de modificar la cantidad del flujo principal 58 y el flujo de baipás 60 si la temperatura de salida T3 del primer fluido enfriado no está en el valor objetivo, lo que se realiza después de la etapa de extraer el primer fluido enfriado.

El primer fluido 14 del método puede ser un gas de proceso caliente puesto en contacto indirecto con el segundo fluido de enfriamiento de acuerdo con una configuración de flujo cruzado, en equicorriente y/o a contracorriente. El primer fluido 14 puede ser un gas de proceso caliente puesto en contacto indirecto con el segundo fluido de enfriamiento de acuerdo con una configuración de flujo cruzado. Como alternativa, el primer fluido 14 puede ser un gas de proceso caliente puesto en contacto indirecto con el segundo fluido de enfriamiento de acuerdo con unas configuraciones de flujo en equicorriente y a contracorriente.

Por lo tanto, se ve que el equipo de carcasa y tubos con baipás, así como el método de control de la temperatura de salida de un equipo de carcasa y tubos con baipás de acuerdo con la presente invención, logra los objetivos esbozados anteriormente.

Cabe destacar que la caja 36 está instalada dentro del canal de salida 16; 70. La caja está provista de la válvula reguladora 44 y la placa tubular de caja 48. De este modo, la válvula reguladora 44 está instalada dentro del canal de salida 16; 70. Además, la placa tubular de caja 48 está instalada dentro del canal de salida 16; 70. Además, la válvula reguladora 42 así como la pared 40 están instaladas dentro del canal de salida 16; 70.

En realidad, el equipo de carcasa y tubos tiene las siguientes ventajas principales:

- el equipo de carcasa y tubos no tiene tubos de baipás instalados en la carcasa, fuera de los tubos de haz de tubos y, por lo tanto, el diámetro interno de carcasa resultante puede reducirse con respecto a un equipo de carcasa y tubos similar de la técnica anterior (figura 1);

- el flujo de baipás se enfría previamente en la primera parte de los tubos de haz de tubos, es decir, donde los tubos de bayoneta no están presentes. Por lo tanto, todo el sistema de baipás funciona en condiciones más frías con respecto a un equipo de carcasa y tubos similar de la técnica anterior (figuras 1 y 2), y se reducen considerablemente la corrosión y el desgaste;

- los componentes de baipás ya no son piezas de presión, sino que se clasifican como internos desde el punto de vista de los cálculos mecánicos;

- el sistema de baipás puede extraerse del equipo de carcasa y tubos para una inspección y mantenimiento completos.

Dado que la caja 36, la placa tubular de caja 48 y la abertura o conducto 46 y la válvula reguladora 44 del sistema de baipás, así como la válvula reguladora 42, la abertura o conducto 56 y la pared 40 del mismo, están instalados dentro del canal de salida 16; 70, estas piezas pueden clasificarse como componentes internos y no como piezas de presión. Estas piezas están sometidas a la misma presión en el interior y el exterior y, por lo tanto, estas piezas no tienen que diseñarse para soportar una presión externa ni interna. Por lo tanto, el diseño de estas piezas se simplifica con, por ejemplo, un espesor menor y se reduce la demanda de construcción y mantenimiento de estas piezas. Esto reduce los costes. Además, dado que estas piezas están instaladas en el canal de salida, se enfriarán por el flujo principal enfriado de tal manera que trabajen a una temperatura más baja, lo que reduce el riesgo de sobrecalentamiento y corrosión. Esto prolonga la vida útil del diseño y reduce los costes. Dado que estas piezas están instaladas dentro del canal de salida, la corriente de baipás caliente se confina dentro del equipo de carcasa y tubos y se mezcla con el flujo principal frío antes de dejar el equipo de carcasa y tubos. De este modo, se garantizan la fiabilidad y la seguridad gracias a la temperatura operativa moderada de las piezas de presión.

El equipo de carcasa y tubos con baipás, así como el método de la presente invención concebido de este modo, es susceptible en cualquier caso de numerosas modificaciones y variantes, encontrándose todas dentro del mismo concepto inventivo; además, todos los detalles pueden sustituirse por elementos técnicamente equivalentes. En la práctica, los materiales usados, así como las formas y tamaños, pueden ser de cualquier tipo de acuerdo con los requisitos técnicos.

El ámbito de protección de la invención está, por lo tanto, definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) que comprende:

- al menos un canal de entrada (12; 71), provisto de al menos una boquilla de entrada de lado de tubo (28) para introducir un primer fluido (14);

- al menos un canal de salida (16; 70), provisto de al menos una boquilla de salida de lado de tubo (30) para extraer el primer fluido (14);

- una pluralidad de tubos de haz de tubos (24; 74; 79) que tienen un primer extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de entrada (12; 71) y un segundo extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de salida (16; 70);

- al menos una placa tubular (22; 72) conectada a los segundos extremos abiertos de dicha pluralidad de tubos (24; 74; 79);

- una carcasa (26; 73) que encierra herméticamente una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79), en donde dicha carcasa (26; 73) está provista de al menos una boquilla de entrada de lado de carcasa (32), para introducir un segundo fluido en dicha cámara, y con al menos una boquilla de salida de lado de carcasa (34), para extraer dicho segundo fluido de dicha cámara después del intercambio de calor indirecto con dicho primer fluido (14) a través de dichos tubos de haz de tubos (24; 74; 79); y

- un sistema de baipás para controlar la temperatura de salida (T3) del primer fluido (14) en un valor objetivo, comprendiendo el sistema de baipás al menos una abertura o conducto (46), una válvula reguladora (44) y - una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás (38), estando el equipo de carcasa y tubos (10, 11, 13) caracterizado por que el sistema de baipás comprende, además:

- al menos una caja (36) instalada dentro del al menos un canal de salida (16, 70), estando dicha al menos una caja (36) provista de dicha al menos una abertura o conducto (46), dicha válvula reguladora (44) y una placa tubular de caja (48); en donde dicha pluralidad de tubos de bayoneta de baipás (38) están en comunicación de fluidos con la caja (36) a través de la placa tubular de caja (48), en donde cada tubo de bayoneta (38) se extiende desde la placa tubular de caja (48) hasta un punto entre el primer extremo abierto y el segundo extremo abierto de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79) y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente (24; 74; 79), así como un hueco anular entre cada tubo de haz de tubos (24; 74; 79) y se forma el tubo de bayoneta correspondiente (38), por lo que el flujo del primer fluido (14), dependiendo de la posición de dicha válvula reguladora (44), se divide en un flujo principal (58) que fluye en dicho hueco anular, y un flujo de baipás (60), que fluye en dichos tubos de bayoneta (38), y dicho flujo principal (58) se descarga de dichos ^{tubos de haz de tubos (24; 74; 79) a un primer valor de temperatura (T}1 ^{), mientras que dicho flujo de baipás}(60) se descarga de dicho sistema de baipás a un segundo valor de temperatura (T2) que es diferente del primer valor de temperatura (T1).

2. Equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema de baipás comprende una pared divisoria (40) que divide el canal de salida (16; 70) en una primera cámara (52), que encierra una primera parte de dicho canal de salida (16; 70) en comunicación de fluidos con el segundo extremo de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79), y una segunda cámara (54), que encierra una segunda parte de dicho canal de salida (16; 70) en comunicación de fluidos con la boquilla de salida de lado de tubo (30).

3. Equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la pared divisoria (40) está provista de al menos una abertura o conducto (56) que pone en comunicación la primera cámara (52) con la segunda cámara (54), en donde la primera cámara (52) está en comunicación con los tubos de haz de tubos (24; 74; 79) y recoge dicho flujo principal (58), mientras que la segunda cámara (54) está en comunicación con la primera cámara (52) mediante dicha al menos una abertura o conducto (56), con dicha caja (36) y con la boquilla de salida de lado de tubo (30), por lo que dicha segunda cámara (54) recoge tanto dicho flujo principal (58) como dicho flujo de baipás (60) para suministrar el flujo combinado (18) a dicha boquilla de salida de lado de tubo (30).

4. Equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la segunda cámara (54) está en comunicación con dicha caja (36) mediante una abertura o conducto (46), estando dicha abertura o conducto (46) de la caja (36) provista de dicha válvula reguladora (44) de la caja (36) que regula el área transversal libre de dicha abertura o conducto (46) de la caja (36) disponible para dicho flujo de baipás (60).

5. Equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado por que la abertura o conducto (56) de la pared divisoria (40) está provista de una válvula reguladora (42) que regula el área transversal libre de dicha abertura o conducto (56) de la pared divisoria (40) disponible para dicho flujo principal (58).

6. Equipo de carcasa y tubos (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que comprende una placa tubular de entrada (20), en comunicación de fluidos con el canal de entrada (12) aguas abajo de dicho canal de entrada (12), y una segunda placa tubular de salida (22), en comunicación de fluidos con el canal de salida (16) aguas arriba de dicho canal de salida (16), en donde cada tubo de haz de tubos (24) está conectado, en el primer extremo abierto del mismo, a la placa tubular de entrada (20) y, en el segundo extremo abierto del mismo, a la placa tubular de salida (22), poniendo dichos tubos de haz de tubos (24) el canal de entrada (12) en comunicación de fluidos con el canal de salida (16).

7. Equipo de carcasa y tubos (11) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que comprende una única placa tubular (72) en comunicación de fluidos con el canal de entrada (71) y con el canal de salida (70), en donde el canal de salida (70) encierra el canal de entrada (71) sin comunicación directa entre dicho canal de salida (70) y dicho canal de entrada (71), y en donde cada tubo de haz de tubos (74), en el primer extremo abierto del mismo, está conectado a la única placa tubular (72) y está en comunicación de fluidos con el canal de entrada (71) y, en el segundo extremo abierto del mismo, está conectado a dicha única placa tubular (72) y está en comunicación de fluidos con el canal de salida (70), poniendo el canal de entrada (71) en comunicación de fluidos con el canal de salida (70).

8. Equipo de carcasa y tubos (13) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que los tubos de haz de tubos (79) se proporcionan, entre el primer extremo abierto de los mismos conectado a una primera placa tubular (72) y un segundo extremo abierto de los mismos conectado a la primera placa tubular (72), con una conexión intermedia a una placa tubular intermedia (76), comprendiendo preferentemente el equipo de carcasa y tubos (13) un canal intermedio (77), conectado a la placa tubular intermedia (76) o la carcasa (73) y en comunicación de fluidos con los tubos de haz de tubos (79), en donde cada tubo de bayoneta (38) se extiende preferentemente desde la placa tubular de caja (48) hasta un punto entre dicha placa tubular intermedia (76) y dicha primera placa tubular (72) y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente (79).

9. Equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que los tubos de bayoneta (38) son de formas y dimensiones diferentes entre sí, aunque el diámetro exterior de cada tubo de bayoneta (38) es siempre menor que el diámetro interior del tubo de haz de tubos correspondiente (24; 74; 79), con el fin de permitir la inserción de bayoneta y formar dicho hueco anular.

10. Equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que los tubos de bayoneta (38) se insertan solo en un primer conjunto de tubos de haz de tubos (24; 74; 79), mientras que el conjunto restante de tubos de haz de tubos (24; 74; 79) no tiene tubos de bayoneta (38).

11. Método para controlar la temperatura de salida de un primer fluido de un equipo de carcasa y tubos (10; 11; 13) en un valor objetivo por medio de un sistema de baipás, comprendiendo el método:

- introducir un primer fluido (14) en un canal de entrada (12; 71) por una boquilla de entrada de lado de tubo (28) proporcionada en el canal de entrada (12; 71),

- distribuir el primer fluido (14) en una pluralidad de tubos de haz de tubos (24; 74; 79) que tienen un primer extremo abierto en comunicación de fluidos con el canal de entrada (12; 71) y un segundo extremo abierto en comunicación de fluidos con un canal de salida (16; 70), cuyo segundo extremo abierto está conectado a una placa tubular (22; 72),

- dividir el primer fluido (14), dependiendo de la posición de una válvula reguladora (44), en un flujo de baipás (60) que fluye en una pluralidad de tubos de bayoneta de baipás (38) del sistema de baipás y un flujo principal (58) que fluye en un hueco anular formado entre cada tubo de haz de tubos (24; 74; 79) y el tubo de bayoneta de baipás correspondiente (38), comprendiendo el sistema de baipás una caja (36) provista de una abertura o conducto (46), la válvula reguladora (44) y una placa tubular de caja (48), en donde cada tubo de bayoneta (38) se extiende desde la placa tubular de caja (48) hasta un punto entre el primer extremo abierto y el segundo extremo abierto de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79) y se inserta parcialmente en un tubo de haz de tubos correspondiente (24; 74; 79), estando la pluralidad de tubos de bayoneta de baipás (38) en comunicación de fluidos con la caja (36) a través de la placa tubular de caja (48), estando la caja (36) instalada dentro del canal de salida (16; 70),

- introducir un segundo fluido en una cámara alrededor de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79) por una boquilla de entrada de lado de carcasa (32) proporcionada en una carcasa (26; 73) que encierra herméticamente la cámara, - extraer el segundo fluido de la cámara por una boquilla de salida de lado de carcasa (34) proporcionada en la carcasa (26; 73) después del intercambio de calor indirecto con el primer fluido (14) a través de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79),

- descargar el flujo principal (58) del hueco anular de los tubos de haz de tubos (24; 74; 79) en la cámara de salida (16; 70) a un primer valor de temperatura (T1),

- descargar el flujo de baipás (60) del sistema de baipás en la cámara de salida (16; 70) a un segundo valor de temperatura (T2) que es diferente del primer valor de temperatura (T1),

- extraer el primer fluido (14) del canal de salida (16; 70) por una boquilla de salida de lado de tubo (30) proporcionada en el canal de salida (16; 70) a una temperatura de salida (T3).

12. Método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que el primer fluido es un primer fluido a enfriar, el segundo fluido es un segundo fluido de enfriamiento y el segundo valor de temperatura es superior al primer valor de temperatura.

13. Método de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, que comprende:

- recombinar el flujo principal (58) y el flujo de baipás (60) en un flujo combinado (18) del primer fluido, que está a la temperatura de salida (T3), antes de extraer el primer fluido.

14. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde la cantidad del flujo principal (58) y la cantidad del flujo de baipás (60) en las que se divide el primer fluido (14) se regulan por medio de la válvula reguladora (44).

15. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que comprende:

- ajustar la posición de la válvula reguladora (44) con el fin de modificar la cantidad del flujo principal (58) y el flujo de baipás (60) si la temperatura de salida (T3) del primer fluido no está en el valor objetivo.