JPH0436595A

JPH0436595A - 多管式熱交換器

Info

Publication number: JPH0436595A
Application number: JP14125590A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Kajimura; 梶村　芳敬; Takayoshi Kawaoka; 川岡　孝義; Makoto Yamamoto; 誠山本; Shinsuke Ota; 太田　真輔
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1992-02-06
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: JP2749957B2

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。

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
。

Ｃ従来の技術〕第４図及び第５図に従来の複数の熱交換用の管０９を備
えた多管式反応器例を示す。

この反応器では、反応部０１２とその上方にクーラ部０
１１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
をなしで対向する管台０２が設けられ、また、クーラ部
０１１には胴０２０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０２、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別個に配置されてい
る。

第６図に示す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０２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０３，０４が配置されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来のこの種、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、熱膨張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、反応部０１２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
向にも熱膨張差が発生する。そこで、これをも吸収でき
る伸縮継手が必要である。

（３）　　ターラ部０１１胴例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０２から出た管０９内の流体はクーラ部０
１１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張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張差を吸収すること
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０２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、従来の反応器等の熱交換器の以上の問題点を
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
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人口管
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。

〔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張差が吸収される
。

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
肉へ入り、胴肉の管群を通って、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、胴肉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
の通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１ＩＩないし第３図によって説
明する。

２０は、竪型の断面円形の筒状の多管式反応器の胴で、
同胴２０の下部には管側流体の人口側の管台１６、その
上部には管側流体の出口側の管台１７が設けられ、同訓
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１１１；Ｉ２０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
ＩＩ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、同訓２０の部分が断面
Ｕ字状に膨出して上下のへロ一部２．３を形成し、胴２
０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、
それぞれ胴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
継手のベロ一部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の上下のへロ一部２．３を越えて延びて
伸縮継手ｌの内方の開口部を覆い、かつその上下端にお
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、８
ｂ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の外方端は胴
２０に固定され、かつ、同仕切板１０は上下方向に伸縮
継手ｌの上下のベロ一部２．３迄延びており、同仕切板
ｌＯ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
画された通路が形成されている。なお、１３は環状板８
の保持部材であり、また２１は、反応器の反応部１３の
部分の胴２０の周囲に設けられたＵ字状の伸ｍｍ手であ
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、複数の管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ｉ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
で形成される波路を通って、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１
３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張差が生じる。この熱膨張差
は、伸縮継手１がへロ一部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ｌ内より胴２０内へ入り、均一な流れとなって管群
を横切って流れまた多孔板部８ｂを通って伸縮継手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ｔｏ、　ｔｏで伸縮継手
ｌ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）以上を逆に、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の胴側と管側の反応器の軸方向
及びこれＧこ直角方向の温度差による膨脹差を、伸縮継
手ｌ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
、ターラ部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、胴側流体の人出のための管台を、
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
配置された竪型のものであるが、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、胴側と管側の熱交換器の軸方向および同軸に
直角方向の温度差による膨張差を吸収することができ、
かつ最小の寸法で管群を横切って胴側流体を均一に流す
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■−■矢視断面図、第３回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、　　　６．７・・・管台、８・・・
環状板、　　　　８ａ、８ｂ・・・多孔板部、９・・・
管、　　　　　　１０・・・仕切板、１１・・・ターラ
部、１２・・・孔、１３・・・反応部、２０・・・胴。

Claims

【特許請求の範囲】

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。