JPH03113291A - 反応ガスを冷却する熱交換器 - Google Patents
反応ガスを冷却する熱交換器Info
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- JPH03113291A JPH03113291A JP23883190A JP23883190A JPH03113291A JP H03113291 A JPH03113291 A JP H03113291A JP 23883190 A JP23883190 A JP 23883190A JP 23883190 A JP23883190 A JP 23883190A JP H03113291 A JPH03113291 A JP H03113291A
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 title abstract description 27
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- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract 2
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
- F28D7/0075—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the same heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating or cooling the same heat exchange medium at different temperatures
-
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- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
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- F28D7/1669—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube
- F28D7/1676—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0075—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for syngas or cracked gas cooling systems
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、請求項１の前文に記載されている特（４）
（５）
徴を備えた管状炉内で発生した反応ガスを冷却する熱交
換器に関する。
換器に関する。
この種の熱交換器は、熱を移送する媒体として機能する
高圧の蒸気を発生するさい、分解炉や産業設備の反応器
から排出される反応ガスを迅速に冷却するために使用さ
れている０分解効率をできるだけ高めるため、できるだ
け短い時間内に管状炉から流出する高温の反応ガスを反
応ガス内で生じる化学的な反応が停止する中間温度まで
冷却しなければならない、しかるのち、例えば、経済的
な基準またはプロセス技術上の基準を考慮して、所要の
最終温度までゆっくりと反応ガスをさらに冷却しなけれ
ばならない、ガス側全体の圧力損失を低くすることは分
解効率を高める上から重要なことである。
高圧の蒸気を発生するさい、分解炉や産業設備の反応器
から排出される反応ガスを迅速に冷却するために使用さ
れている０分解効率をできるだけ高めるため、できるだ
け短い時間内に管状炉から流出する高温の反応ガスを反
応ガス内で生じる化学的な反応が停止する中間温度まで
冷却しなければならない、しかるのち、例えば、経済的
な基準またはプロセス技術上の基準を考慮して、所要の
最終温度までゆっくりと反応ガスをさらに冷却しなけれ
ばならない、ガス側全体の圧力損失を低くすることは分
解効率を高める上から重要なことである。
炉の出口に直接接続されている個々の管内で分解ガスを
最終温度まで冷却することはすでに公知のことである（
ＧＢ−ＰＳ第１０８７５１２号参照）、このやり方によ
れば、ガスを迅速に冷却することができるが、大きな圧
力損失を我慢しなければならない、２段階に分けて冷却
を行うこともＧＳ−ＰＳ第１０８７５１２号より公知の
ことである。この公知の発明によれば、最初の段階は炉
出口に直接接続された管から構成されていて、ガスは咳
管の中で短時間内に必要な中間温度まで冷却される。し
かるのち、分解ガスは管路をへて第２の別の装置に導か
れ、該装置内で残りの冷却を行う、このように２つの装
置を設置することは設備費が非常にかさむことになる。
最終温度まで冷却することはすでに公知のことである（
ＧＢ−ＰＳ第１０８７５１２号参照）、このやり方によ
れば、ガスを迅速に冷却することができるが、大きな圧
力損失を我慢しなければならない、２段階に分けて冷却
を行うこともＧＳ−ＰＳ第１０８７５１２号より公知の
ことである。この公知の発明によれば、最初の段階は炉
出口に直接接続された管から構成されていて、ガスは咳
管の中で短時間内に必要な中間温度まで冷却される。し
かるのち、分解ガスは管路をへて第２の別の装置に導か
れ、該装置内で残りの冷却を行う、このように２つの装
置を設置することは設備費が非常にかさむことになる。
さらに、装置間の管路による接続は圧力損失を高めるの
で、分解効率は悪影響を受ける。
で、分解効率は悪影響を受ける。
また、複数の炉出口を設け、入口チャンバーをへて分解
ガスを熱交換器の複数の冷却管に分配して冷却を行うこ
とも公知のことである。この構成の場合、分解ガスが入
口チャンバーに流入するさい容積が増大するため、分解
ガスの流動がゆっくりとなり、分解炉を出た後における
ガスの冷却が遅くなり、このため分解効率が悪影響を受
けることが欠点である。さらに、入口チャンバーは冷却
されないので、ガスの冷却が遅くなる。
ガスを熱交換器の複数の冷却管に分配して冷却を行うこ
とも公知のことである。この構成の場合、分解ガスが入
口チャンバーに流入するさい容積が増大するため、分解
ガスの流動がゆっくりとなり、分解炉を出た後における
ガスの冷却が遅くなり、このため分解効率が悪影響を受
けることが欠点である。さらに、入口チャンバーは冷却
されないので、ガスの冷却が遅くなる。
本発明の課題は、有利なプロセス上の条件と有利な冷却
条件を維持しながら当初に上げた種類の熱交換器の設備
費を低く抑えることである。
条件を維持しながら当初に上げた種類の熱交換器の設備
費を低く抑えることである。
上記の課題を解決するため、請求項１の特徴項に記載さ
れている特徴に基づいて構成された熱交換器が本発明に
従って提供されたのである０本発明の有利な実施態様に
ついては請求項２より５までを参照されたい。
れている特徴に基づいて構成された熱交換器が本発明に
従って提供されたのである０本発明の有利な実施態様に
ついては請求項２より５までを参照されたい。
この熱交換器によれば、第１の冷却段と第２の冷却段は
共通のジャケットにより取り囲まれていて、冷却媒体は
共通のジャケット内に収容されている０両方の冷却段は
単一のユニットに構成されているので、設備費を低減さ
せ不ことができる。
共通のジャケットにより取り囲まれていて、冷却媒体は
共通のジャケット内に収容されている０両方の冷却段は
単一のユニットに構成されているので、設備費を低減さ
せ不ことができる。
反応ガスは炉を出た後ただちに速度を低下させる−こと
なく第１の冷却段で中間温度まで迅速に冷却される。第
１の冷却段と一体に構成されている第２の冷却段におけ
る最終的な冷却は比較的低い速度と比較的低い圧力損失
で行われる。この熱交換器では第２の冷却段は単一管の
長さより大幅に短く構成されている。第１の冷却段と第
２の冷却段との間に設けられている分配チャンバーを冷
却することは熱の移送を高める上で効果がある０分配チ
ャンバーを円錐形に構成することにより圧力を回復する
ことができるので、全体の圧力損失を減少させることが
できる。
なく第１の冷却段で中間温度まで迅速に冷却される。第
１の冷却段と一体に構成されている第２の冷却段におけ
る最終的な冷却は比較的低い速度と比較的低い圧力損失
で行われる。この熱交換器では第２の冷却段は単一管の
長さより大幅に短く構成されている。第１の冷却段と第
２の冷却段との間に設けられている分配チャンバーを冷
却することは熱の移送を高める上で効果がある０分配チ
ャンバーを円錐形に構成することにより圧力を回復する
ことができるので、全体の圧力損失を減少させることが
できる。
以下、本発明の実施例を図解した添付図面を参照しなが
ら本発明の詳細な説明する。
ら本発明の詳細な説明する。
図示されている熱交換器は、管状炉として構成されてい
る分解炉または化学設備内の反応器の中で発生した分解
ガスまたは反応ガスを急速に冷却するために使用される
ものである。管状炉（図示されていない）は、発生した
分解ガスを貫流させる個々に加熱させる管から構成され
ている。
る分解炉または化学設備内の反応器の中で発生した分解
ガスまたは反応ガスを急速に冷却するために使用される
ものである。管状炉（図示されていない）は、発生した
分解ガスを貫流させる個々に加熱させる管から構成され
ている。
熱交換器は２つの冷却段を備えていて、第１の冷却段で
ある単一管式熱交換器は単一の管１と接続されていると
ともに、第２の冷却段である管束式熱交換器は複数の管
２と接続されている。単一の管１はジャケット３により
取り囲まれていて、ガス入口側にあるフランジ４を介し
て外管３とガスタイトに接続されている。単一管１は熱
応力の影響を受けない管路をへて管状炉の管と直接接続
されている。この場合、管状炉の管の内径は単一管１の
内径とほぼ等しい。
ある単一管式熱交換器は単一の管１と接続されていると
ともに、第２の冷却段である管束式熱交換器は複数の管
２と接続されている。単一の管１はジャケット３により
取り囲まれていて、ガス入口側にあるフランジ４を介し
て外管３とガスタイトに接続されている。単一管１は熱
応力の影響を受けない管路をへて管状炉の管と直接接続
されている。この場合、管状炉の管の内径は単一管１の
内径とほぼ等しい。
単一管ｌのガス出口側の端部は、管板６により限定され
ている分配チャンバー５に開口している。
ている分配チャンバー５に開口している。
管束の管２のガス出口側の端部は管板６とガスタイトに
溶接されている。管２のガス出口側の端部は第２の管板
７にガスタイトに接続されている。
溶接されている。管２のガス出口側の端部は第２の管板
７にガスタイトに接続されている。
また、冷却された分解ガスを排液させるため、ガス出口
チャンパー８が管板７に接続されている。
チャンパー８が管板７に接続されている。
ジャケット９は内部スペース１０と管２を取り囲んでい
る。
る。
第１図に示されている熱交換器の場合、分配チャンバー
５は、分解ガスの流動方向に見て円錐状に単一管ｌの横
断面から拡径している０分配チャンバー５を限定してい
る管板６の直径はジャケット９の内径より小さく寸法ぎ
めされている。外管３は、分配チャンバー５の領域にあ
る円錐状の中間部１１を介してジャケット９と接続され
ている。
５は、分解ガスの流動方向に見て円錐状に単一管ｌの横
断面から拡径している０分配チャンバー５を限定してい
る管板６の直径はジャケット９の内径より小さく寸法ぎ
めされている。外管３は、分配チャンバー５の領域にあ
る円錐状の中間部１１を介してジャケット９と接続され
ている。
このようにして単一管１と外管３との間の環状スペース
１２はジャケット９により取り囲まれている内部スペー
ス１０と連通しているので、冷却媒体は両方のスペース
１０と１２を貫流することができる。このように分配チ
ャンバー５は冷却媒体の流れの中に収容されているので
、分解ガスを冷却媒体により冷却することができる。
１２はジャケット９により取り囲まれている内部スペー
ス１０と連通しているので、冷却媒体は両方のスペース
１０と１２を貫流することができる。このように分配チ
ャンバー５は冷却媒体の流れの中に収容されているので
、分解ガスを冷却媒体により冷却することができる。
１つまたは複数の入口側継手１３をへて熱交換器に供給
される高圧の水が冷却媒体として使用される。単一管１
と分配チャンバー５と管２を貫流する分解ガスから熱を
受は取ることにしたがって水は蒸発し、水と蒸気の混合
物は１つまたは複数の出口側継手１４を通って流出する
。入口側継手１３は外管３に取り付けられており、一方
、出口側継手１４はジャケット９に取り付けられている
。
される高圧の水が冷却媒体として使用される。単一管１
と分配チャンバー５と管２を貫流する分解ガスから熱を
受は取ることにしたがって水は蒸発し、水と蒸気の混合
物は１つまたは複数の出口側継手１４を通って流出する
。入口側継手１３は外管３に取り付けられており、一方
、出口側継手１４はジャケット９に取り付けられている
。
第２図に示されている熱交換器の場合、単一管１は、ジ
ャケット９を通って管２と平行にジャケット９の長さ方
向の軸に沿って延設されている。
ャケット９を通って管２と平行にジャケット９の長さ方
向の軸に沿って延設されている。
分配チャンバー５は管板６とフード１５により限定され
ており、管板６とフード１５はジャケット９の端部に固
定されている。ジャケット９に取り付けられているガス
出口側の管板７は、この実施例の場合、単一管ｌの長さ
の一部を取り囲んでいるにすぎない外管３と接続されて
いる。該外管３はガス出口継手１７を備えていて、内部
スペース１０と反対側にある管板７によって限定されて
いるガス出口チャンパー１６により取り囲まれている。
ており、管板６とフード１５はジャケット９の端部に固
定されている。ジャケット９に取り付けられているガス
出口側の管板７は、この実施例の場合、単一管ｌの長さ
の一部を取り囲んでいるにすぎない外管３と接続されて
いる。該外管３はガス出口継手１７を備えていて、内部
スペース１０と反対側にある管板７によって限定されて
いるガス出口チャンパー１６により取り囲まれている。
冷却すべき分解ガスが流動方向を変えるとなく単一の管
１と管２を貫流するようにされた第１図に示されている
熱交換器と異なって、第２図に示されいる熱交換器にお
いては、ガスは反対方向に単一管１と管２を貫流するよ
うになっている。
１と管２を貫流するようにされた第１図に示されている
熱交換器と異なって、第２図に示されいる熱交換器にお
いては、ガスは反対方向に単一管１と管２を貫流するよ
うになっている。
また、第２図に示されている熱交換器の場合、環状スペ
ース１２と内部スペース１０は互いに連通していて、同
じ冷却媒体が貫流している。さらに、第２図に示されて
いる熱交換器の場合、冷却媒体の入口継手１３は外管３
に接続されている一方、出口継手１４はジャケット９に
接続されている。
ース１２と内部スペース１０は互いに連通していて、同
じ冷却媒体が貫流している。さらに、第２図に示されて
いる熱交換器の場合、冷却媒体の入口継手１３は外管３
に接続されている一方、出口継手１４はジャケット９に
接続されている。
管状炉で発生した分解ガスは、容積の変化を伴うことな
くかつ容積変化または速度変化による遅延を伴うことな
く、第１の冷却段を構成している単一管式熱交換器の単
一管１に流入して冷却される０分解ガスは、管状炉を出
た後、単一管１の回りにある環状スペース１２内にある
冷却媒体に分解ガスが有する熱を放出する。したがって
、大きい質量速度で比較的短時間内に必要な中間温度に
分解ガスを冷却することができる０分解ガスは単一管１
から流出して分配チャンバー５に入る０分配チャンバー
５は円筒形の形状に構成されているから、分解ガスの圧
力は回復し、全体の圧力損失を低下させることができる
０分解ガスは分配チャンバー５から流出して第２段の冷
却段を構成している管束の管２に流入する０分解ガスは
比較的低い質量速度と所要の比較的低い圧力損失を伴っ
て該管２を貫流する０分解ガスは内部スペース１゜４゜ 内の冷却媒体に熱を放出し、最終温度に冷却される。
くかつ容積変化または速度変化による遅延を伴うことな
く、第１の冷却段を構成している単一管式熱交換器の単
一管１に流入して冷却される０分解ガスは、管状炉を出
た後、単一管１の回りにある環状スペース１２内にある
冷却媒体に分解ガスが有する熱を放出する。したがって
、大きい質量速度で比較的短時間内に必要な中間温度に
分解ガスを冷却することができる０分解ガスは単一管１
から流出して分配チャンバー５に入る０分配チャンバー
５は円筒形の形状に構成されているから、分解ガスの圧
力は回復し、全体の圧力損失を低下させることができる
０分解ガスは分配チャンバー５から流出して第２段の冷
却段を構成している管束の管２に流入する０分解ガスは
比較的低い質量速度と所要の比較的低い圧力損失を伴っ
て該管２を貫流する０分解ガスは内部スペース１゜４゜ 内の冷却媒体に熱を放出し、最終温度に冷却される。
第１図は、本発明の一実施例に従って構成された反応ガ
スを冷却する熱交換器を長さ方向に切断して示した概要
断面図、第２図は、本発明の他の実施例に従って構成さ
れた反応ガスを冷却する熱交換器を長さ方向に切断して
示した概要断面図。 １・・・単一管、 ２・・・管束の管、３・・・外
管、 ４・・・フランジ、５・・・分配チャン
バー ６・・管板、７・・・第２の管板、８・・ガス
出口チャンパー９・・・ジャケット、 １０・・・内部
スペース、１１・・・円錐状の中間部、１２ ・・環状
スペース、１３・・・入口側継手、 １４ ・・
・出口側継手、１５・・・フード、１６・・出口チャン
パー１７・・・ガス出口継手。
スを冷却する熱交換器を長さ方向に切断して示した概要
断面図、第２図は、本発明の他の実施例に従って構成さ
れた反応ガスを冷却する熱交換器を長さ方向に切断して
示した概要断面図。 １・・・単一管、 ２・・・管束の管、３・・・外
管、 ４・・・フランジ、５・・・分配チャン
バー ６・・管板、７・・・第２の管板、８・・ガス
出口チャンパー９・・・ジャケット、 １０・・・内部
スペース、１１・・・円錐状の中間部、１２ ・・環状
スペース、１３・・・入口側継手、 １４ ・・
・出口側継手、１５・・・フード、１６・・出口チャン
パー１７・・・ガス出口継手。
Claims (5)
- （１）管状炉の管に直接接続されているとともに、分配
チャンバー（５）を介してジャケット（９）により取り
囲まれている管束と接続されている外管（３）により取
り囲まれている単一管（１）を使用して管状炉内で発生
した反応ガスを冷却する熱交換器において、単一管（１
）を取り囲んでいる外管（３）と管束を取り囲んでいる
ジャケット（９）が互いに接続されているとともに、冷
却媒体を供給または排出する継手（１３、１４）を備え
ていることを特徴とする熱交換器。 - （２）単一管（１）の外管（３）が分配チャンバー（５
）の領域で分配チャンバー（５）を取り囲んでいるジャ
ケット（９）と接続されていることを特徴とする請求項
１記載の熱交換器。 - （３）分配チャンバー（５）が反応ガスの流動方向に見
て円錐状に拡径されていて、管（２）のガス入口側の端
部を収容している管板（６）により限定されており、該
管板（６）の直径がジャケット（９）の内径より小さく
寸法ぎめされていることを特徴とする請求項１または２
記載の熱交換器。 - （４）単一管（１）が管（２）と平行にジャケット（９
）に貫設されていることと、冷却すべき反応ガスが反対
方向に管（２）と単一管（１）を貫流することと、外管
（３）が管（２）のガス出口側の端部を収容している管
板（７）を介してジャケット（９）と接続されているこ
ととを特徴とする請求項１記載の熱交換器。 - （５）管状炉の管の内部横断面積が該管に直接接続され
ている単一管（１）の内部横断面積に等しいことを特徴
とする請求項１より４までのいずれか１項記載の熱交換
器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893931685 DE3931685A1 (de) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Waermetauscher zum kuehlen von reaktionsgas |
| DE3931685.8 | 1989-09-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03113291A true JPH03113291A (ja) | 1991-05-14 |
Family
ID=6389997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23883190A Pending JPH03113291A (ja) | 1989-09-22 | 1990-09-07 | 反応ガスを冷却する熱交換器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0418534A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03113291A (ja) |
| CA (1) | CA2025756A1 (ja) |
| DE (1) | DE3931685A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013094149A1 (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 株式会社デンソー | 排気熱交換装置 |
| JP2014169857A (ja) * | 2010-04-09 | 2014-09-18 | Denso Corp | 排気熱交換装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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