JP2749957B2

JP2749957B2 - 多管式熱交換器

Info

Publication number: JP2749957B2
Application number: JP14125590A
Authority: JP
Inventors: 芳敬梶村; 孝義川岡; 山本　　誠; 真輔太田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1998-05-13
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: JPH0436595A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、管内の管側流体と管外の胴側流体で熱交換
が行なわれる多管式の反応器、その他の熱交換器に関す
る。

〔従来の技術〕

第４図及び第５図に多数の熱交換用の管09を備えた従
来の多管式反応器の例を示す。

この反応器では、反応部013とその上方にクーラ部011
が形成され、クーラ部011には反応塔の胴020を貫通しク
ーラ部011に胴側流体を供給・排出する対をなして対向
する管台06,07が設けられ、また、クーラ部011には胴02
0の外周に形成された断面Ｕ字状の伸縮継手01又は断面
オメガ状の伸縮継手01′が設けられている。

前記の管台06,07、伸縮継手01又は01′及び図示しな
い胴側流体のディストリビュータはそれぞれ別個に配置
されている。

第６図に示し従来の多管式反応器は、第４図及び第５
図に示す前記の反応器において、別個の管台06,07を反
応塔の胴020まわりに複数個設けることによって、胴側
流体を胴020内に分布させるようにしている。

前記の各反応器において、伸縮継手01,01′は、伸び
を吸収する目的で設置され、伸縮継手01,01′の上下に
上部及び下部の管板04,05が配置されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記した従来のこの種多管式反応器においては次に示
す技術的課題がある。

（１）胴側と管側の反応器の軸方向に温度差があり、こ
れによって、熱膨脹差が発生するために、応力緩和のた
めの伸縮継手が必要である。

（２）また、反応器013とクーラ部011の胴側の流体に温
度差があり、これによって、反応器の軸に直角方向にも
熱膨脹差が発生する。そこで、これをも吸収できる伸縮
継手が必要である。

（３）クーラ部011胴側の流体は一方向ワンパス流れで
あるために、流体を均一に管09の管群に流すためには、
最適なディストリビュータが必要である。

（４）反応部013から出た管09内の流体はクーラ部011の
流体により急冷する必要があり、また経済性の点からも
クーラ部011の長さは可能な限り短かくする必要があ
る。

胴側と管側の反応器軸方向の熱膨脹を吸収するために
は、通常、第４図に示す前記Ｕ型の伸縮継手01、または
第５図に示すオメガ型の伸縮継手01′が使用されてい
る。しかし、Ｕ型の伸縮継手01の場合には、前記技術的
課題の（４）のクーラ部の長さを小さくすることが難し
い。また、オメガ型の伸縮継手01′では、前記技術的課
題（２）の軸に直角方向の熱膨脹差を吸収することが難
しい。

また、管群に均一に流体を流すために、従来は第６図
に示すように、複数個の管台06,07を配置していたが、
この方式によっても、十分に均一な流れを発生させるこ
とができず、また構造が複雑となり、かつ、クーラ部の
長さを短かくするためのさまたげとなる。

本発明は、従来の熱交換器型反応器等における以上の
問題点を解決しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の多管式熱交換器は、胴側流体と管側流体の間
で熱交換が行なわれ、その胴の周囲に伸縮継手を備えた
多管式熱交換器において、前記伸縮継手に胴側流体の入
口管台と出口管台を配置すると共に、前記入口管台と出
口管台にそれぞれ対向する多孔のディストリビュータ及
び同ディストリビュータの両端部に取付けられ前記伸縮
継手の内側全幅にわたる仕切板を設けて前記入口管台か
らの胴側流体の流路と前記出口管台への胴側流体の流路
を形成する。

〔作用〕

本発明では、胴の周囲に設けられた伸縮継手によって
熱交換器の軸方向および直角方向の熱膨脹差が吸収され
る。

また、胴側流体は、一方の入口側の伸縮継手の管台か
ら多孔のディストリビュータを経て均一な流れとなって
胴内へ入り、胴内の管群を通って、出口側の多孔のディ
ストリビュータを経て伸縮継手の他方の出口側の管台を
通って排出される。従って、胴内の各管内の管側流体と
胴側流体との間の熱交換は均一に、かつ効果的に行なわ
れる。

しかも、各ディストリビュータの両端部には、胴側流
体の流路を形成する仕切板が設けられているので、胴側
流体は伸縮継手の間隙を通ってバイパスすることがな
く、胴側流体は確実に管群を通って流れる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を、第１図ないし第３図によって説
明する。

20は、堅型の断面円形の筒状の多管式反応器の胴で、
同胴20の下方には管側流体の入口側の管台16、その上方
には管側流体の出口側の管台17が設けられ、同胴20内に
は下部管板15、中間管板５及び上部管板４に固定された
多数の管９が配置されている。

前記管側流体は管台16、管９および管台17を通り、そ
の間で発熱反応を起こす。その熱を除去するために、前
記胴20の上部管板４と中間管板５の間及び中間管板５と
下部管板15の間には、それぞれクーラ部11及び反応部13
が形成され、このクーラ部11と反応部13内には、それぞ
れ異った温度の胴側流体が流れるようになっている。

前記クーラ部11の胴20には、同胴20の部分が断面Ｕ字
状に膨出して上下にベロー部2,3を形成し、胴20の全外
周にわたって設けられた伸縮継手１が設けられている。
同伸縮継手１の直径方向に対応する位置には、それぞれ
同側流体の入口側と出口側となる対をなす管台6,7が設
けられている。

前記管台6,7は伸縮継手１の反応器の軸と平行をなし
て上下に延びる外側の平行部に取付けられ、また、伸縮
継手のベロー部2,3は、それぞれ上部管板４、中間管板
５に接近して配置されている。

また、前記伸縮継手１内の内方の側には、その上下端
が前記伸縮継手１の上下のベロー部2,3を越えて延びて
伸縮継手１の内方の開口部を覆い、かつその上端におい
て胴20に固定された環状板８が配置されている。同環状
板８の管台6,7に対向する部分は、多数の孔12を有する
ディストリビュータとしての多孔板部8a,8bとなってお
り、同多孔板部8a,8bのそれぞれの両端部には、胴20の
半径方向外方へ延びる対をなす仕切板10が取付けられて
いる。同仕切板10の内方端は環状板８に固定され、か
つ、同仕切板10は上下方向に伸縮継手１の上下のベロー
部2,3迄延びている。同仕切板10によって伸縮継手１内
に、管台６から胴20内へ流入し、また胴20内から管台７
へ流出する胴側流体の区画された流路が形成されてい
る。なお、18は環状板８の保持部材である。

以上の構成をもつ本実施例においては、管側流体は管
台16より胴20内へ流入し、多数の管９内を流れ、その間
に発熱反応を起した上、管台17より排出される。一方、
クーラ部11においては、胴側流体は、第２図中矢印に示
すように、伸縮継手１に設けられた管台６から伸縮継手
１内へ入り、同伸縮継手１内に仕切板10,10で形成され
る流路を通って、多孔板部8aによって分散され、その多
数の孔12を通って均一な流れとなって、胴20内の多数の
管９で構成される管群を横切って流れ、前記管９内の管
側流体の反応熱を吸収する。管群を横切って流れた流体
は、多孔板部8bの多数の孔12を通って伸縮継手１内に仕
切板10,10で形成される流路を通って管台７より外部へ
排出される。また、反応部13においても、図示しない管
台より胴20内に胴側流体が入り、図示しない管台からこ
れが排出されて、同反応部13における管側流体の反応熱
が吸収される。

クーラ部11においては、胴側流体と管側流体の温度が
異なるための反応器軸方向の膨脹差およびクーラ部11と
反応部13の胴側流体の温度が異なるための、反応器の軸
方向に直角方向の熱膨脹差が生じる。この熱膨脹差は、
伸縮継手１のベロー部2,3によって緩和され、熱応力を
減少させることができる。

また、管台６からの胴側流体又は管台７への胴側流体
は、伸縮継手１内に仕切板10,10によって形成され区画
された流路を流れるために、胴側流体が伸縮継手１内の
間隙を円周方向へ流れてバイパスすることがなく、胴側
流体は、確実に管台６から多孔板部8aを通って伸縮継手
１内より胴20内へ入り、均一な流れとなって管群を横切
って流れ、更に多孔板部8b、伸縮継手１を通って管台７
から排出される。

本実施例は、次の効果を奏することができる。

（１）伸縮継手１に設けた管台６より胴側流体を伸縮継
手１内へ供給し、これを仕切板10,10で伸縮継手１内に
形成される区画された流路を経て、ディストリビュータ
としての多孔板部8aによって分散して胴20内部へ導入す
ることによって、胴側流体は均一な流れとなって管群を
横切って流れ、各管９内の管側流体を効率よく、かつ均
一に冷却することができる。

（２）次いで、胴側流体は多孔板部8bを経て管台７より
排出されるために、円滑な流れを実現することができ
る。

（３）クーラ部11の胴側流体と管側流体との温度差によ
る反応器の軸方向熱膨脹差及びクーラ部11と反応部13の
胴側流体の温度差による熱膨脹差を、伸縮継手１によっ
て吸収することができる。

（４）伸縮継手１に管台6,7を取付けることによって、
クーラ部11の長さを短かくすることができる。

（５）前記多孔板部8a,8bの設置位置、その孔の数およ
び大きさを調整することによって、より正確に均一な流
れを得ることができる。

（６）伸縮継手１は胴20の全周に設けられているが、前
記仕切板10によって、流体が伸縮継手１内の間隙を円周
方向へ流れて、管群を通らずにバイパスすることを防止
することができる。

（７）多孔板部8a,8bで形成されるディストリビュータ
を設置することによって、胴側流体は分散され、かつ均
一な流れとなり、胴側流体の入出のための管台を、それ
ぞれ複数個設置する必要はない。

なお、前記実施例は、反応器の胴20の軸が上下方向に
配置された堅型のものであるが、本発明は横型のものに
適用できることはいう迄もない。

また、前記実施例は、発熱反応を行なう管側流体と胴
側流体との間に熱交換を行なわせる多管式反応器に係る
が、本発明はひろく他の熱交換器に適用することができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では、熱交換器の胴の周
囲の伸縮継手に特許請求の範囲に記載した構成をもつ管
台、多孔のディストリビュータ及び仕切板を配置するこ
とによって、胴側と管側の温度差による軸方向の熱膨脹
差および中間管板の前方流体と後方流体との温度差によ
る軸直角方向の熱膨脹差を吸収することができる。ま
た、多孔のディストリビュータにより胴側流体が管群を
横切って流れるのを均一な流れにすることができ、これ
によって、熱交換器内の各管内の管側流体を均一に、か
つ、効率良く加熱又は冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部の縦断面図、第２図は
第１図のII-II矢視断面図、第３図は同実施例の縦断面
図、第4,5および６図はそれぞれ従来の多管式反応器を
示す説明図である。１……伸縮継手、４……上部管板、５……中間管板、6,
7……管台、８……環状板、8a,8b……多孔板部、９……
管、10……仕切板、11……クーラ部、12……孔、13……
反応部、15……下部管板、20……胴。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】胴側流体と管側流体の間で熱交換が行なわ
れ、その胴の周囲に伸縮継手を備えた多管式熱交換器に
おいて、前記伸縮継手に胴側流体の入口管台と出口管台
を配置すると共に、前記入口管台と出口管台にそれぞれ
対向する多孔のディストリビュータ及び前記ディストリ
ビュータの両端部に取付けられ前記伸縮継手の熱交換器
の軸方向両端にわたって延び前記入口管台からの胴側流
体の流路と前記出口管台への胴側流体の流路を形成する
仕切板を前記伸縮継手内に設けたことを特徴とする多管
式熱交換器。