JP2881034B2 - 熱分解炉用熱交換装置 - Google Patents
熱分解炉用熱交換装置Info
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- JP2881034B2 JP2881034B2 JP3016153A JP1615391A JP2881034B2 JP 2881034 B2 JP2881034 B2 JP 2881034B2 JP 3016153 A JP3016153 A JP 3016153A JP 1615391 A JP1615391 A JP 1615391A JP 2881034 B2 JP2881034 B2 JP 2881034B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化水素の熱分解炉に用
いられる急速冷却用の熱交換装置に係り，特にオレフィ
ン系炭化水素などの高温の熱分解ガスを急冷して２次反
応を凍結し，かつ顕熱の回収を行うのに好適な構造の熱
交換装置に関する。
いられる急速冷却用の熱交換装置に係り，特にオレフィ
ン系炭化水素などの高温の熱分解ガスを急冷して２次反
応を凍結し，かつ顕熱の回収を行うのに好適な構造の熱
交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，ナフサ（粗製ガソリン），灯油や
軽油などの液体の炭化水素を原料として用い，これを熱
分解してエチレン，プロピレン等のオレフィン炭化水素
類を製造する熱分解炉においては，高温の熱分解生成ガ
スの２次反応の凍結と顕熱の回収を目的とした２段式の
冷却器（クエンチャー）が採用されている。この２段式
の冷却器を用いた炭化水素の熱分解システムの従来の系
統を図３に示す。なお，図３に示す炭化水素の熱分解シ
ステムに用いられている１次冷却器の構造を図４に，２
次冷却器の構造を図５に示す。
軽油などの液体の炭化水素を原料として用い，これを熱
分解してエチレン，プロピレン等のオレフィン炭化水素
類を製造する熱分解炉においては，高温の熱分解生成ガ
スの２次反応の凍結と顕熱の回収を目的とした２段式の
冷却器（クエンチャー）が採用されている。この２段式
の冷却器を用いた炭化水素の熱分解システムの従来の系
統を図３に示す。なお，図３に示す炭化水素の熱分解シ
ステムに用いられている１次冷却器の構造を図４に，２
次冷却器の構造を図５に示す。
【０００３】図３において，熱分解炉１には，バーナ２
が設けられていて，このバーナ２により反応管３の中を
流れる原料炭化水素を加熱し分解させるものである。分
解された生成ガスは，高温連絡管４を介して，１次冷却
器５に導入される。１次冷却器５は，高温の生成ガスの
２次反応の凍結を主目的とし，高温の生成ガスを高速度
で反応凍結温度にまで１次冷却器の降水管１１から供給
される冷却水によって冷却される。１次冷却器５で，所
定温度にまで冷却つれた生成ガスは，１次冷却器５の出
口ヘッダ６に集められ，中間連絡管７を介して，２次冷
却器８に送られ，２次冷却器８で生成ガスは２次冷却器
の降水管１２から供給される冷却水と熱交換して顕熱が
回収され冷却される。１次冷却器５，２次冷却器８とも
各々に設けられている上昇管９，１０，降水管１１，１
２中に供給される高圧水で熱交換され，スチームドラム
１３から高圧蒸気として熱回収されるものである。
が設けられていて，このバーナ２により反応管３の中を
流れる原料炭化水素を加熱し分解させるものである。分
解された生成ガスは，高温連絡管４を介して，１次冷却
器５に導入される。１次冷却器５は，高温の生成ガスの
２次反応の凍結を主目的とし，高温の生成ガスを高速度
で反応凍結温度にまで１次冷却器の降水管１１から供給
される冷却水によって冷却される。１次冷却器５で，所
定温度にまで冷却つれた生成ガスは，１次冷却器５の出
口ヘッダ６に集められ，中間連絡管７を介して，２次冷
却器８に送られ，２次冷却器８で生成ガスは２次冷却器
の降水管１２から供給される冷却水と熱交換して顕熱が
回収され冷却される。１次冷却器５，２次冷却器８とも
各々に設けられている上昇管９，１０，降水管１１，１
２中に供給される高圧水で熱交換され，スチームドラム
１３から高圧蒸気として熱回収されるものである。
【０００４】１次冷却器５は図４に示すごとく，外管１
４と内管１５との２重管構造になっており，１次冷却器
５の生成ガス入口部１６，１次冷却器５の生成ガス出口
部１７と，降水管接続ノズル１８，上昇管接続ノズル１
９を備えたものである。図５は２次冷却器８の構造を示
したもので，多管式のシェルアンドチューブ型の熱交換
器で，２次冷却器８の生成ガス入口部２１，２次冷却器
８の生成ガス出口部２２と，降水管接続ノズル１８，上
昇管接続ノズル１９を備えたものである。２次冷却器８
の生成ガス入口部２１および２次冷却器８の生成ガス出
口部２２には，断熱材２３が充填されている。一般的に
は，６００〜７００℃の２次反応凍結温度まで，１次冷
却器５によって生成ガスを高速度で冷却するために，１
次冷却器５内の生成ガスの質量速度を６０〜１２０kg／
ｍ2・ｓの高質量速度となし，２次冷却器８では，高沸点
分の凝縮を押さえるために３０〜６０kg／ｍ2・ｓの低質
量速度とするものである。そのため，図４および図５に
示すごとく，１次冷却器５の内管１５と２次冷却器８の
冷却管２５は，それぞれ口径の異なる冷却管を用い，ま
た１次，２次冷却器５，８の構造も全く異なるものであ
り，かつ個別に設置していることから熱交換装置の構造
が極めて複雑になるという問題があった。
４と内管１５との２重管構造になっており，１次冷却器
５の生成ガス入口部１６，１次冷却器５の生成ガス出口
部１７と，降水管接続ノズル１８，上昇管接続ノズル１
９を備えたものである。図５は２次冷却器８の構造を示
したもので，多管式のシェルアンドチューブ型の熱交換
器で，２次冷却器８の生成ガス入口部２１，２次冷却器
８の生成ガス出口部２２と，降水管接続ノズル１８，上
昇管接続ノズル１９を備えたものである。２次冷却器８
の生成ガス入口部２１および２次冷却器８の生成ガス出
口部２２には，断熱材２３が充填されている。一般的に
は，６００〜７００℃の２次反応凍結温度まで，１次冷
却器５によって生成ガスを高速度で冷却するために，１
次冷却器５内の生成ガスの質量速度を６０〜１２０kg／
ｍ2・ｓの高質量速度となし，２次冷却器８では，高沸点
分の凝縮を押さえるために３０〜６０kg／ｍ2・ｓの低質
量速度とするものである。そのため，図４および図５に
示すごとく，１次冷却器５の内管１５と２次冷却器８の
冷却管２５は，それぞれ口径の異なる冷却管を用い，ま
た１次，２次冷却器５，８の構造も全く異なるものであ
り，かつ個別に設置していることから熱交換装置の構造
が極めて複雑になるという問題があった。
【０００５】なお，この種の熱交換器として，例えば特
公昭５３−４４２５１号公報に，２重管式の分解ガス冷
却用熱交換器の提案がなされている。
公昭５３−４４２５１号公報に，２重管式の分解ガス冷
却用熱交換器の提案がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したごとく，従来
の２段式熱交換装置は，熱分解された高温の生成ガスの
副反応を凍結してコークスの発生を抑制する機能は優れ
ており，熱分解炉の操業時間を長くすることができる利
点はあるが，１次，２次冷却器を分離して別々に設置し
ているため，熱交換装置が複雑な構造になるという欠点
があった。
の２段式熱交換装置は，熱分解された高温の生成ガスの
副反応を凍結してコークスの発生を抑制する機能は優れ
ており，熱分解炉の操業時間を長くすることができる利
点はあるが，１次，２次冷却器を分離して別々に設置し
ているため，熱交換装置が複雑な構造になるという欠点
があった。
【０００７】さらに，熱分解炉の反応管と１次冷却器と
の間の高温連絡管や，１次と２次冷却器の中間連絡管な
ど，曲折の多い配管系となるため，熱分解生成ガス系の
圧力損失が大きくなるという問題があった。この圧力損
失の増大は，図６および図７に示すごとく，オレフィン
炭化水素の収率を低下させるのみならず，熱交換装置の
高温部でのコークスの生成を助長し，熱分解炉の操業時
間が短くなるという問題があった。
の間の高温連絡管や，１次と２次冷却器の中間連絡管な
ど，曲折の多い配管系となるため，熱分解生成ガス系の
圧力損失が大きくなるという問題があった。この圧力損
失の増大は，図６および図７に示すごとく，オレフィン
炭化水素の収率を低下させるのみならず，熱交換装置の
高温部でのコークスの生成を助長し，熱分解炉の操業時
間が短くなるという問題があった。
【０００８】本発明の目的は，上記従来技術における問
題点を解消するものであって，熱分解生成ガスの高温部
における質量速度を大きくし急速冷却して２次反応を凍
結するという従来の２段式熱交換装置の機能を損なうこ
となく，生成ガスの保有する顕熱を高効率で回収するこ
とができ，かつ圧力損失が小さくて簡単な構造で設備費
の安価な熱分解炉用熱交換装置を提供することにある。
題点を解消するものであって，熱分解生成ガスの高温部
における質量速度を大きくし急速冷却して２次反応を凍
結するという従来の２段式熱交換装置の機能を損なうこ
となく，生成ガスの保有する顕熱を高効率で回収するこ
とができ，かつ圧力損失が小さくて簡単な構造で設備費
の安価な熱分解炉用熱交換装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために，炭化水素の熱分解炉における高温の熱分解
生成ガスを急冷するための熱交換装置において，生成ガ
スの２次反応凍結を主目的とした１次冷却管１本に対
し，生成ガスの顕熱の回収を行うための２次冷却管を２
本または３本あるいはそれ以上を並列に接続して，１次
および２次冷却管内を流れる生成ガスの質量速度を，上
記のそれぞれの目的に合わせた最適値に制御できるよう
にするものである。
するために，炭化水素の熱分解炉における高温の熱分解
生成ガスを急冷するための熱交換装置において，生成ガ
スの２次反応凍結を主目的とした１次冷却管１本に対
し，生成ガスの顕熱の回収を行うための２次冷却管を２
本または３本あるいはそれ以上を並列に接続して，１次
および２次冷却管内を流れる生成ガスの質量速度を，上
記のそれぞれの目的に合わせた最適値に制御できるよう
にするものである。
【００１０】本発明の熱交換装置は，具体的には１本の
冷却管からなる１次冷却部に，２本以上の複数の冷却管
を，Ｙ型ベンド管または三つ又ベンド管などを用いて並
列に分岐して接続し，かつ分岐した複数の冷却管の生成
ガス出口部を，上記ベンド管などを用いて１箇所に集合
させて複数の冷却管を楕円状のループ構造に接続して２
次冷却部を構成し，上記１次冷却部と２次冷却部を，ボ
イラ水などの熱交換媒体が流通する同一のシェル（外
管）内に一体に配設した構造とするものである。
冷却管からなる１次冷却部に，２本以上の複数の冷却管
を，Ｙ型ベンド管または三つ又ベンド管などを用いて並
列に分岐して接続し，かつ分岐した複数の冷却管の生成
ガス出口部を，上記ベンド管などを用いて１箇所に集合
させて複数の冷却管を楕円状のループ構造に接続して２
次冷却部を構成し，上記１次冷却部と２次冷却部を，ボ
イラ水などの熱交換媒体が流通する同一のシェル（外
管）内に一体に配設した構造とするものである。
【００１１】そして，上記シェルの両端部には，降水管
ヘッダおよび上昇管ヘッダ等を設け，上記１次冷却部に
は高温の熱分解生成ガスの入口接続部を設け，上記２次
冷却部には生成ガスの出口接続部を設けることにより達
成される。
ヘッダおよび上昇管ヘッダ等を設け，上記１次冷却部に
は高温の熱分解生成ガスの入口接続部を設け，上記２次
冷却部には生成ガスの出口接続部を設けることにより達
成される。
【００１２】本発明は，オレフィン系炭化水素を製造す
る熱分解炉から発生する高温の生成ガスを，冷却管の内
部で急速に冷却して２次反応の凍結を行う１次冷却部
と，生成ガスが保有する顕熱の回収を行う２次冷却部と
を備えた熱交換装置において，上記熱交換装置は，単数
の冷却管からなる１次冷却部と，上記単数の冷却管に，
２本以上の複数の冷却管を並列に分岐して接続し，かつ
分岐した複数の冷却管の生成ガス出口部を１箇所に集合
して接続した構造の２次冷却部を，熱交換媒体が流通す
る同一のシェル内に一体に配設してなるものである。
る熱分解炉から発生する高温の生成ガスを，冷却管の内
部で急速に冷却して２次反応の凍結を行う１次冷却部
と，生成ガスが保有する顕熱の回収を行う２次冷却部と
を備えた熱交換装置において，上記熱交換装置は，単数
の冷却管からなる１次冷却部と，上記単数の冷却管に，
２本以上の複数の冷却管を並列に分岐して接続し，かつ
分岐した複数の冷却管の生成ガス出口部を１箇所に集合
して接続した構造の２次冷却部を，熱交換媒体が流通す
る同一のシェル内に一体に配設してなるものである。
【００１３】また，本発明の熱交換装置において，１次
冷却部と２次冷却部との間を，Ｕ字型のベンド管で接続
し，Ｕ字型のシェル内に一体に配設することも可能であ
る。
冷却部と２次冷却部との間を，Ｕ字型のベンド管で接続
し，Ｕ字型のシェル内に一体に配設することも可能であ
る。
【００１４】
【作用】本発明の熱交換装置によれば，炭化水素の熱分
解炉から発生した高温の生成ガスは，１次冷却管の部分
では高流速（高質量速度）を保ちつつ，２次反応の凍結
温度以下に冷却され，そして分岐された２次冷却管の部
分では低流速（低質量速度）に変わると同時に，冷却
（熱交換）面積を増大させることができるので，従来の
１次，２次冷却器が一体化された二重管構造のものより
も，全体的に冷却器の長さが短くなり，かつ熱分解炉の
反応管と接続される高温連絡管および，従来の１次と２
次冷却器との間の中間連絡管を省略することができるの
で，生成ガスの管路抵抗による圧力損失を大幅に低減さ
せることができる。また，２次冷却管を複数本並列に接
続してループ構造としているので，熱交換器全体として
の長さを短くすることができると同時に，シェル（外
管）と冷却管（内管）との熱膨張差を吸収することがで
き，熱交換器の熱応力による破損を著しく低減すること
が可能となる。
解炉から発生した高温の生成ガスは，１次冷却管の部分
では高流速（高質量速度）を保ちつつ，２次反応の凍結
温度以下に冷却され，そして分岐された２次冷却管の部
分では低流速（低質量速度）に変わると同時に，冷却
（熱交換）面積を増大させることができるので，従来の
１次，２次冷却器が一体化された二重管構造のものより
も，全体的に冷却器の長さが短くなり，かつ熱分解炉の
反応管と接続される高温連絡管および，従来の１次と２
次冷却器との間の中間連絡管を省略することができるの
で，生成ガスの管路抵抗による圧力損失を大幅に低減さ
せることができる。また，２次冷却管を複数本並列に接
続してループ構造としているので，熱交換器全体として
の長さを短くすることができると同時に，シェル（外
管）と冷却管（内管）との熱膨張差を吸収することがで
き，熱交換器の熱応力による破損を著しく低減すること
が可能となる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の一実施例を挙げ，図面を用い
てさらに詳細に説明する。図１に，本発明の熱分解炉用
熱交換装置の構成の一例を示す。図において，熱交換器
の全体の構造は，シェルまたはパイプかなる外管（シェ
ル）３０と１次冷却管３１と２次冷却管３２の内装管か
らなる，いわゆる２重構造の熱交換装置であるが，１本
の外管３０の中に，１本の１次冷却管３１と２本または
３本あるいはそれ以上の２次冷却管３２を設け，２次冷
却管３２の両端には，Ｙ型ベンドまたは三つ又ベンド３
３，３４などの２次冷却管３２の分岐管を設けたところ
に特徴がある。また，１次冷却管３１の一端には降水管
ヘッダ３５と突合せ溶接され，他端は三つ又ベンド３３
などと突合せ溶接してある。
てさらに詳細に説明する。図１に，本発明の熱分解炉用
熱交換装置の構成の一例を示す。図において，熱交換器
の全体の構造は，シェルまたはパイプかなる外管（シェ
ル）３０と１次冷却管３１と２次冷却管３２の内装管か
らなる，いわゆる２重構造の熱交換装置であるが，１本
の外管３０の中に，１本の１次冷却管３１と２本または
３本あるいはそれ以上の２次冷却管３２を設け，２次冷
却管３２の両端には，Ｙ型ベンドまたは三つ又ベンド３
３，３４などの２次冷却管３２の分岐管を設けたところ
に特徴がある。また，１次冷却管３１の一端には降水管
ヘッダ３５と突合せ溶接され，他端は三つ又ベンド３３
などと突合せ溶接してある。
【００１６】２次冷却管３２の両端は，三つ又ベンド３
３，３４と突合せ溶接し，三つ又ベンド３４の他端は上
昇管ヘッダ３６と突合せ溶接してある。降水管ヘッダ３
５には，降水管接続ノズル３７が，上昇管ヘッダ３６に
は，上昇管接続ノズル３８が設けられており，これらの
各々接続ノズル３７，３８には，ボイラシステムの上昇
管，降水管が接続される。また，１次冷却管３１の一端
には，生成ガス入口ノズル３９が設けられていて，断熱
材４０を内張りしてある。２次冷却管３２の一端には，
生成ガス出口ノズル４１が設けられている。また，上昇
管ヘッダ３６と外管３０および外管３０と降水管ヘッダ
３５とは，やはり突合せ溶接構造とすることが好まし
い。すなわち，高圧ボイラ水を内蔵する容器の主要部品
は，すべて突合せ溶接構造となし，その溶接構造の強度
を改善していることが構造的特徴の一つでもある。
３，３４と突合せ溶接し，三つ又ベンド３４の他端は上
昇管ヘッダ３６と突合せ溶接してある。降水管ヘッダ３
５には，降水管接続ノズル３７が，上昇管ヘッダ３６に
は，上昇管接続ノズル３８が設けられており，これらの
各々接続ノズル３７，３８には，ボイラシステムの上昇
管，降水管が接続される。また，１次冷却管３１の一端
には，生成ガス入口ノズル３９が設けられていて，断熱
材４０を内張りしてある。２次冷却管３２の一端には，
生成ガス出口ノズル４１が設けられている。また，上昇
管ヘッダ３６と外管３０および外管３０と降水管ヘッダ
３５とは，やはり突合せ溶接構造とすることが好まし
い。すなわち，高圧ボイラ水を内蔵する容器の主要部品
は，すべて突合せ溶接構造となし，その溶接構造の強度
を改善していることが構造的特徴の一つでもある。
【００１７】次に，本実施例において例示した熱交換装
置の作用について説明する。図３に示す熱分解炉１で分
解生成した高温の生成ガスは，反応管３から，図１に示
す生成ガス入口ノズル３９に導入され，まず１次冷却管
３１内に導入される。１次冷却管３１に導入された生成
ガスは，降水管接続ノズル３７から供給されるボイラ水
と熱交換して急速に冷却され，２次反応の凍結温度以下
にまで急冷され，三つ又ベンド（分岐管）３３を介し
て，２次冷却管３２に導かれる。２次冷却管３２に導か
れた生成ガスは，２または３あるいはそれ以上の系路に
分割され，上記１次冷却管３１で熱交換したボイラ水と
さらに熱交換して生成ガスは冷却され，生成ガス出口ノ
ズル４１から次工程へ送られる。熱を受けたボイラ水
は，一部高圧蒸気となり上昇管ヘッダ３６，上昇管接続
ノズル３８を介して，図３に示すスチームドラム１３へ
導かれる。本実施例においては，高温の生成ガスの２次
反応凍結のために要求される生成ガスの高速冷却を１本
（１系路）の１次冷却管３１で行い，高流速による生成
ガスの圧力損失の増大を防ぐために，２次冷却管３２で
は２または３本（２または３系路）とし，２次冷却管３
２での生成ガスの流速，すなわち質量速度を原料性状に
合せて自由に選択できるところにある。これに加えて，
反応管３と生成ガス入口ノズル３９とが直結でき，従来
の１次，２次冷却器５，８へ接続する高温連絡管４およ
び中間連絡管７を省略することができるので，熱交換装
置における圧力損失を最小とすることが可能となり，か
つ従来の２段冷却システムの利点も備えているものであ
る。また，生成ガスは高温で熱交換装置に導かれるた
め，内装されている１次冷却管３１および２次冷却管３
２と，外管３０との間に熱膨張差が生じるが，この熱膨
張差を吸収するために２次冷却管３２をＹ型ベンドまた
は三つ又ベンド３３，３４等によりループ構造とし，さ
らに高圧を受ける主要部品はすべて突合せ溶接が可能な
構造となし，溶接強度を一段と向上させた構造とするも
のである。
置の作用について説明する。図３に示す熱分解炉１で分
解生成した高温の生成ガスは，反応管３から，図１に示
す生成ガス入口ノズル３９に導入され，まず１次冷却管
３１内に導入される。１次冷却管３１に導入された生成
ガスは，降水管接続ノズル３７から供給されるボイラ水
と熱交換して急速に冷却され，２次反応の凍結温度以下
にまで急冷され，三つ又ベンド（分岐管）３３を介し
て，２次冷却管３２に導かれる。２次冷却管３２に導か
れた生成ガスは，２または３あるいはそれ以上の系路に
分割され，上記１次冷却管３１で熱交換したボイラ水と
さらに熱交換して生成ガスは冷却され，生成ガス出口ノ
ズル４１から次工程へ送られる。熱を受けたボイラ水
は，一部高圧蒸気となり上昇管ヘッダ３６，上昇管接続
ノズル３８を介して，図３に示すスチームドラム１３へ
導かれる。本実施例においては，高温の生成ガスの２次
反応凍結のために要求される生成ガスの高速冷却を１本
（１系路）の１次冷却管３１で行い，高流速による生成
ガスの圧力損失の増大を防ぐために，２次冷却管３２で
は２または３本（２または３系路）とし，２次冷却管３
２での生成ガスの流速，すなわち質量速度を原料性状に
合せて自由に選択できるところにある。これに加えて，
反応管３と生成ガス入口ノズル３９とが直結でき，従来
の１次，２次冷却器５，８へ接続する高温連絡管４およ
び中間連絡管７を省略することができるので，熱交換装
置における圧力損失を最小とすることが可能となり，か
つ従来の２段冷却システムの利点も備えているものであ
る。また，生成ガスは高温で熱交換装置に導かれるた
め，内装されている１次冷却管３１および２次冷却管３
２と，外管３０との間に熱膨張差が生じるが，この熱膨
張差を吸収するために２次冷却管３２をＹ型ベンドまた
は三つ又ベンド３３，３４等によりループ構造とし，さ
らに高圧を受ける主要部品はすべて突合せ溶接が可能な
構造となし，溶接強度を一段と向上させた構造とするも
のである。
【００１８】図２は，本発明の他の実施例を示すもので
あって，１次冷却管３１と三つ又ベンド（分岐管）３３
の間に，１８０度ベンド４２を設置したものである。１
次冷却管３１と降水管ヘッダ３５との溶接部および，２
次冷却管３２の生成ガス出口部の三つ又ベンド（分岐
管）３４と，降水ヘッダ３５との溶接部を基点として，
図２に示すごとく，図の上方部に自由に熱膨張すること
ができるので，重質原料炭化水素の熱分解生成ガスのよ
うに，生成ガスの冷却温度レベルが高いもの，または高
くなる可能性がある場合には，１次冷却管３１および２
次冷却管３２と，外管３０との間の温度差およびそれに
伴う熱膨張差が大きくなるので，特に有効である。
あって，１次冷却管３１と三つ又ベンド（分岐管）３３
の間に，１８０度ベンド４２を設置したものである。１
次冷却管３１と降水管ヘッダ３５との溶接部および，２
次冷却管３２の生成ガス出口部の三つ又ベンド（分岐
管）３４と，降水ヘッダ３５との溶接部を基点として，
図２に示すごとく，図の上方部に自由に熱膨張すること
ができるので，重質原料炭化水素の熱分解生成ガスのよ
うに，生成ガスの冷却温度レベルが高いもの，または高
くなる可能性がある場合には，１次冷却管３１および２
次冷却管３２と，外管３０との間の温度差およびそれに
伴う熱膨張差が大きくなるので，特に有効である。
【００１９】
【発明の効果】以上詳細に説明したごとく，本発明の熱
分解炉用熱交換装置によれば，単数の１次冷却管と，２
〜３本以上の複数の２次冷却管の組み合わせにより，そ
れぞれの冷却管内における生成ガスの流速（質量速度）
を設定の任意の値に変えることができ，高温の生成ガス
の２次反応の凍結を目的とした高速冷却と，主に顕熱の
回収と低圧力損失を目的とした低速冷却の，相反する両
目的を一つの熱交換ユニットで達成可能とする高性能な
熱交換装置である。また，１次冷却管と２次冷却管との
間の連絡配管の省略および２次冷却管の並列配置（ルー
プの構成）により生成ガスの圧力損失の低減および内外
の伝熱管の熱膨張差による応力の吸収が可能な構造であ
り，オレフィン炭化水素の収率の向上と２段冷却システ
ムの利点を備えたデコーキング周期の長い高性能の熱交
換装置である。さらに，熱交換部は簡単なパイプ要素の
組み合わせ構造であるため設備費を一段と低減すること
ができる。
分解炉用熱交換装置によれば，単数の１次冷却管と，２
〜３本以上の複数の２次冷却管の組み合わせにより，そ
れぞれの冷却管内における生成ガスの流速（質量速度）
を設定の任意の値に変えることができ，高温の生成ガス
の２次反応の凍結を目的とした高速冷却と，主に顕熱の
回収と低圧力損失を目的とした低速冷却の，相反する両
目的を一つの熱交換ユニットで達成可能とする高性能な
熱交換装置である。また，１次冷却管と２次冷却管との
間の連絡配管の省略および２次冷却管の並列配置（ルー
プの構成）により生成ガスの圧力損失の低減および内外
の伝熱管の熱膨張差による応力の吸収が可能な構造であ
り，オレフィン炭化水素の収率の向上と２段冷却システ
ムの利点を備えたデコーキング周期の長い高性能の熱交
換装置である。さらに，熱交換部は簡単なパイプ要素の
組み合わせ構造であるため設備費を一段と低減すること
ができる。
【図１】本発明の実施例において例示した熱分解炉用熱
交換装置の構造の一例を示す断面図。
交換装置の構造の一例を示す断面図。
【図２】本発明の実施例において例示した熱分解炉用熱
交換装置の構造の一例を示す断面図。
交換装置の構造の一例を示す断面図。
【図３】従来の熱分解炉と熱交換装置の構成を示すフロ
ーダイヤグラム。
ーダイヤグラム。
【図４】従来の１次冷却器の構造を示す断面図。
【図５】従来の２次冷却器の構造を示す断面図。
【図６】本発明の実施例において例示した熱交換装置に
おける圧力損失を従来型と比較して示したグラフ。
おける圧力損失を従来型と比較して示したグラフ。
【図７】本発明の実施例において例示した熱交換装置に
おけるオレフィン炭化水素の収率を従来型と比較して示
したグラフである。
おけるオレフィン炭化水素の収率を従来型と比較して示
したグラフである。
１…熱分解炉 ２…バーナ ３…反応管 ４…高温連絡管 ５…１次冷却器 ６…出口ヘッダ ７…中間連絡管 ８…２次冷却器 ９，１０…上昇管 １１，１２…降水管 １３…スチームドラム １４…外管 １５…内管 １６，２１…生成ガス入口部 １７，２２…生成ガス出口部 １８，３７…降水管接続ノズル １９，３８…上昇管接続ノズル ２０…サーマルスリーブ ２３，４０…断熱材 ２４…シェル ２５…冷却管 ２６…ボイラ水入口 ２７…ボイラ水出口 ２８…生成ガス入口 ２９…生成ガス出口 ３０…外管（シェル） ３１…１次冷却管 ３２…２次冷却管 ３３，３４…三つ又ベンド（分岐管） ３５…降水管ヘッダ ３６…上昇管ヘッダ ３９…生成ガス入口ノズル ４１…生成ガス出口ノズル ４２…１８０度ベンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F28D 1/00 - 13/00 C10G 9/40
Claims (3)
- 【請求項１】オレフィン系炭化水素を製造する熱分解炉
から発生する高温の生成ガスを，冷却管の内部で急速に
冷却して２次反応の凍結を行う１次冷却部と，生成ガス
が保有する顕熱の回収を行う２次冷却部とを備えた熱交
換装置において，上記熱交換装置は，単数の冷却管から
なる１次冷却部と，上記単数の冷却管に，２本以上の複
数の冷却管を並列に分岐して接続し，かつ分岐した複数
の冷却管の生成ガス出口部を１箇所に集合して接続した
構造の２次冷却部を，熱交換媒体が流通する同一のシェ
ル内に一体に配設してなることを特徴とする熱分解炉用
熱交換装置。 - 【請求項２】請求項１において，１次冷却部と２次冷却
部との間を，Ｕ字型のベンド管で接続し，Ｕ字型のシェ
ル内に一体に配設してなることを特徴とする熱分解炉用
熱交換装置。 - 【請求項３】請求項１または請求項２において，１次冷
却部と複数の冷却管からなる２次冷却部との接続部およ
び複数の冷却管からなる２次冷却部の生成ガス出口部
を，Ｙ型ベンド管もしくは三つ又ベンド管を用いて接続
し，２次冷却部を構成する複数の２次冷却管群をループ
構造に接続してなることを特徴とする熱分解炉用熱交換
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3016153A JP2881034B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 熱分解炉用熱交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3016153A JP2881034B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 熱分解炉用熱交換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04257692A JPH04257692A (ja) | 1992-09-11 |
| JP2881034B2 true JP2881034B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=11908563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3016153A Expired - Fee Related JP2881034B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 熱分解炉用熱交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881034B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104457342A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-25 | 新奥科技发展有限公司 | 换热器的控制方法及换热器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018002086A1 (de) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | Borsig Gmbh | Quenchsystem |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3016153A patent/JP2881034B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH04257692A (ja) | 1992-09-11 |
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