JPS5812044Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、主に炭化水素を熱分解させてオレフィン、殊
にエチレンを製造する工程などに使用される熱交換器に
係り、熱分解ガスを急冷して副反応を抑制するとともに
、その際に得られる熱エネルギーにより高圧蒸気を得る
ことができる熱交換器に関する。

炭化水素を熱分解してオレフィン、殊にエチレンを製造
する工程においては、熱分解ガスを急冷してやらないと
副反応が進行してエチレンの収率が低下する。

そこで、従来からこの種の製造設備においては、熱分解
ガスを急冷して副反応を抑制するとともに、その際に得
られる熱エネルギーにより高圧蒸気を得ることを目的と
して、様々な構造を有する熱交換器が使用されている。

第１図、第２図は、それぞれ従来の熱交換器の一例を示
す説明図である。

第１図に示される従来例は、多管式急冷器などと呼ばれ
る熱交換器で、この熱交換器の基本構造は、その両端を
閉塞させ、且つ冷却水流入口Ｃ２Ｃ及び蒸気排出口ｄ、
ｄを形成した筒体す内に、この筒体すを軸方向に貫通さ
せて多数の伝熱管ａ。

ａ・・・を挿入したもので、これらの伝熱管ａ、ａ・・
・はそれぞれ入口部、出口部において入口主管ｅ。

出口主管ｆに一括して連結されている。

この従来例にあっては次のような欠点がある。

１ 構造的な制釣のために、熱分解ガスを１ケ所に１と
める必要があり、そのため超短時間に且つガス流れを乱
すことなく急冷するという装置本来の目的を達成するこ
とができない。

この結果、次のような問題点が生ずる。

ａ 伝熱管ａの内壁にカーボンが付着し、これが長期連
続運転をする際の妨げとなる。

ｂ エチレンの収率が低下する。

２ 伝熱管ａの内壁に付着したカーボンを除去するに際
して、伝熱管ａ内に高温ガスを通過させるところの、い
わゆる燃焼式クリーンアップを採用すると、伝熱管ａと
筒体すとの熱膨張等の差によって伝熱管ａと筒体すとの
接合部に亀裂が発生する虞れがある。

従って、カーボン除去に際しては機械的な掃除にたよら
ざるを得ない。

一方、第２図に示される従来例は、二重管式急冷器など
と呼ばれる熱交換器で、この熱交換器の基本構造は、両
端を閉塞させ且つ冷却水流入口Ｃ及び蒸気排出口ｄを形
成した筒体す内に、この筒体すを軸方向に貫通させて第
２の筒体ｇを挿入したものである。

この従来例にあっては次のような欠点がある。

１ この例にあっても、第２の筒体ｇの内壁に付着した
カーボンを除去するに際して、前述の燃焼式クリーンア
ップを採用すると、第２の筒体ｇと筒体すとの熱膨張率
の差により、第２の筒体ｇと筒体すとの接合部に亀裂が
発生する虞れがあり、結局カーボン除去に際しては機械
的な掃除しか採用することができない。

本考案は、以上述べた従来のこの種の熱交換器に於ける
欠点を解決するためになされたものである。

本考案の目的は、以下の如き要件を備えた熱交換器を提
供することにある。

■ 熱分解ガス発生設備より送られてくる熱分解ガスの
流れを乱すことなく、この熱分解ガスを瞬時に冷却する
ことができ、以ってエチレン製造工程に於ける副反応を
抑制し、エチレンの収率を向上させることができる。

２ 熱分解ガスの通過する伝熱管の内壁にカーボンが付
着した場合、これを伝熱管内に高温ガスを通過させて燃
焼式クリーンアップによって除去することができ、もっ
てこの種のクリーンアップ作業に要する時間と労力を大
幅に節減することができる。

３ 熱分解ガスを急冷させる用途のみに限らず、他の用
途にも熱交換器として使用することができる。

以下に、本考案に係る熱交換器の好適実施例を添付図面
に従って詳細に説明する。

図面は、本考案装置の実施例を説明するためのもので、
第３図は本考案に係る熱交換器の第１実施例を示す一部
破断正面図、第４図は同側断面図、第５図は第３図Ａ−
Ａ矢視断面図で一部を省略した図、第６図は本考案に係
る熱交換器の第２実施例を示す一部破断正面図、第７図
は同側断面図、第８図は第６図Ｂ−Ｂ矢視断面図である
。

第３図において、１は熱交換器であり、熱交換器１ば２
次熱媒流入口であるところの冷却水流入口２を有し第１
の密閉室を構成する下部ドラム３と、この下部ドラム３
の上方に位置されて設けられ且つ２次熱媒排出口である
ところの蒸気排出口４を有し第２の密閉室を構成する上
部ドラム５と、これら第１の密閉室たる下部ドラム３と
第２の密閉室たる上部ドラム５とを結び下部ドラム３か
ら上部ドラム５゛へ２次熱媒を移送するために設けられ
た複数本の通路６と、上記第２の密閉室たる上部ドラム
５に一端部が支持され他端部が上部ドラム５内より上記
通路６の任意の一つから上記第１の密閉室たる下部ドラ
ム３内を折り返し他の通路を介して上部ドラム５に戻さ
れてこれに支持され、下部ドラム３から上記通路を介し
て上部ドラム５に移送される２次熱媒と間接的熱交換さ
せる１次熱媒を移送するためのＵ字管７とを備える。

図示下部ドラム３は、その軸を水平にして支持され且つ
両端部を半球状の蓋板３ａ 、３ａによって溶接により
塞がれた中空円筒状の部材であり、また上部ドラム５は
、その軸を水平にして支持され且つ両端部を半球状の蓋
板５ａ、５ａによって溶接により塞がれた中空円筒状の
部材である。

また、上部ドラム５と下部ドラム３とを連通する通路６
゜６・・・の構造は、第３図の例（以下、これを第１実
施例と呼ぶ）の場合は、第４図、第５図に示す如く、中
実の部材８に上下方向へ通ずる孔９，９・・・を２列に
明けたものである。

一方、１次熱媒として熱分解ガスを移送するためのＵ字
管７．７・・・は第４図に示す如く、いわゆるＵ字状に
曲げられた管体で、図示例にあっては前記中実の部材８
内に２列に明けられた孔９，９・・・の中で、列同志で
向い合う各対の孔９，９内に、その曲折部７ａを下にし
て挿入され、その上端部７ｂ、７ｂは上部ドラム５の上
面５ｂを貫通するとともに、この貫通部においてＵ字管
Ｉは上部ドラム５に固定され、従ってＵ字管Ｉは上部ド
ラム５の上面５ｂにより懸垂支持されている。

また、上部ドラム５外へ突出するＵ字管７の、特に流入
側端部１ｃは図示しない熱分解ガス発生源へと連結され
、流出側端部７ｄは図示しないエチレン利用設備へと連
結されている。

次に、第６図〜第８図に示す本考案に係る熱交換器の他
の実施例（以下、これを第２実施例という。

）について説明する。第６図〜第８図に示される第２実
施例と前記第１実施例との違いは、上部ドラム５と下部
ドラム３とを連通ずる通路６の構造にある。

従って、第１実施例と構造が同一である部分については
、第１実施例と同一の番号を付して説明を省略し、構造
の異なる通路６の周辺の構造についてのみ詳述する。

第１実施例に督ける上部ドラム５と下部ドラム３とを連
通する通路６．６・・・は、前述の如く中実の部材８に
上下方向へ通ずる孔９，９・・・を２列に明けたもので
あるが、第２実施例における上部ドラム５と下部ドラム
３とを連通する通路６，６・・・ば、これ６のドラム間
を複数本の管材１０，１０・・・を介して連通したもの
である。

即ち、第８図に示す如く、上部ドラム５と下部ドラム３
との間にはこれらを連通ずる複数本の管材１０，１０・
・・が２列に配列されている。

そして、これらの管材１０，１０・・・の中で、列同志
で向い合う一対の管材１０．１０内に、第１実施例と同
様にしてＵ字管Ｉが懸垂支持されている。

次に、以上の構成よりなる本考案熱交換器の作用につい
て、第１実施例に従って説明する。

尚、第２実施例の作用説明は第１実施例と全く同じであ
るので省略する。

冷却水流入口２より下部ドラム３内へ冷却水を送り込む
と、この送り込１れた冷却水Ｗは下部ドラム３内に満た
された後、冷却水送込速度によって定筐る速度を以って
、通路６，６・・・内の、特に通路６とＵ字管７との間
の隙間を通って上方へ向けて流れる。

この状態において、Ｕ字管Ｉ内に、流入側端部７ｃより
流出側端部γｄへ向けて熱分解ガス発生源より送られて
くる高温の熱分解ガスを流すと、このガスはＵ字管Ｔの
管壁を介して外を流れる冷却水と接することによって、
その有する熱を奪われて冷却され、一方冷却水は加熱さ
れて蒸気となり、蒸気排出口４から上部ドラム５外へと
排出される。

特に、本考案にかかる熱交換器１の場合、第１図に示し
た多管式急冷器の場合とは異なり、熱交換器内へ熱分解
ガスを導入するに際して熱分解ガスを一括集合する必要
がない。

即ち、熱交換器内へ熱分解ガスを導入するための導入口
とも言うべきものは、各Ｕ字管７．７・・・について１
個づつ設けられていることとなり、このため熱分解ガス
発生源へ通ずる熱分解ガス供給管を各Ｕ字管７，７・・
・の流入側端部７ｃへ直接に連結することができるので
ある。

従って、多管式急冷器において問題とされた、熱分解ガ
スを一括集合することに起因するガス流の乱れを防止し
、このガス流の乱れによって副反応が進行し多量のカー
ボンが発生するなどの問題を解決することができる。

このように本考案にかかる熱交換器１によれば、熱分解
ガス発生設備より送られてくる熱分解ガスの流れを乱す
ことなく、この熱分解ガスを瞬時に冷却することができ
、以ってエチレン製造工程に於ける副反応を抑制し、エ
チレンの収率を著しく向上させることができるのである
。

一方、Ｕ字管Ｉの内壁にカーボンが付着した場合、本考
案に係る熱交換器１であればこれを燃焼式クリーンナツ
プによって除去することができる。

即ち、本考案に係る熱交換器１の場合、Ｕ字管Ｉは上部
ドラム５の上面５ｂから懸垂支持されているので、Ｕ字
管γ内に高熱ガスを通過させて燃焼式クリーンナツプを
行なった際に、仮にＵ字管Ｉが伸長しても、この伸びは
Ｕ字管７の下方へと逃がされ、Ｕ字管７の固定部（懸垂
部）近傍に歪みが生ずるなどの虞れは全くない。

このように、本考案によれば、熱分解ガスの通過する伝
熱管（Ｕ字管）の内壁にカーボンが付着した場合、これ
を伝熱管内に高温ガスを通過させて燃焼式クリーンアッ
プによって除去することができ、以ってこの種のクリー
ンアップ作業に要する時間と労力を大幅に節減すること
ができるものである。

尚、以上の説明は、本考案にかかる熱交換器をエチレン
製造工程に採用した例を示したが、本考案の用途は以上
に限定されるものではなく、冷却効率が高いこと、及び
クリーンアップが容易なことなどを活かして他の用途に
使用することができることは勿論であり、例えばその他
のプロセスガス急冷装置或いは廃熱回収装置などに応用
することができるものである。

以上で明らかなように、本考案によれば以下の如き優れ
た効果を発揮する。

１ エチレンプラント用の急冷器は、運転中に伝熱管内
壁にカーボンが付着しゃすく、その除去の為にプラント
をストップさせ、機械的もしくは化学的な掃除をしなけ
ればならない回数が非常に多く、これがプラント全体の
稼働率を大きく左右する。

しかしながら、本考案に係る熱交換器によれば、熱分解
ガスを極めて短時間に且つガス流れを乱すことなく急冷
することに依って、伝熱管内壁に付着するカーボンの量
を著しく減少させることができ、同時にエチレンの収率
を頗る向上させることが出来る。

２ 仮に、伝熱管内壁にカーボンが付着することがあっ
ても、その除去に際しては化学的な掃除、所謂燃焼式ク
リーンアップを採用することができる。

従って、メインテナンス費用が安く、プラントの再稼働
が短期間で可能となる。

３ 従来の燃焼式クリーンアップが可能な急冷器に較べ
て構成要素が少なく、簡単な構造である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本考案を説明するためのもので、第１図、第２
図はそれぞれ従来の熱交換器の一例を示す説明図、第３
図は本考案に係る熱交換器の第１実施例を示す一部破断
正面図、第４図は同側断面図、第５図は第３図Ａ−Ａ矢
視断面図で一部を省略した図、第６図は本考案に係る熱
交換器の第２実施例を示す一部破断正面図、第１図は同
側断面図、第８図は第６図Ｂ−Ｂ矢視断面図である。 尚、図面中１は熱交換器、２は２次熱媒流入口、３は第
１の密閉室、４は２次熱媒排出口、５は第２の密閉室、
６は通路、ＩはＵ字管、Ｗは２次熱媒である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２次熱媒流入口を有する第１の密閉室と、該第１の密閉
   室の上方に設けられ且つ２次熱媒排出口を有する第２の
   密閉室と、上記第１の密閉室と第２の密閉室とを結び第
   １の密閉室から第２の密閉室へ２次熱媒を移送するため
   に設けられた複数の通路と、上記第２の密閉室に一端部
   が支持され他端部がこれより上記通路の任意な一つから
   上記第１の密閉室内を折り返し他の通路を介して上記第
   ２の密閉室に戻って懸垂支持され、上記第１の密閉室か
   ら上記通路を介して第２の密閉室内に移送される２次熱
   媒と熱交換させる１次熱媒を移送するためのＵ字管とを
   備えたことを特徴とする熱交換器。