JPS58203394A - 高温ガス流の漸進的冷却方法及び熱交換器 - Google Patents

高温ガス流の漸進的冷却方法及び熱交換器

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JPS58203394A
JPS58203394A JP58019887A JP1988783A JPS58203394A JP S58203394 A JPS58203394 A JP S58203394A JP 58019887 A JP58019887 A JP 58019887A JP 1988783 A JP1988783 A JP 1988783A JP S58203394 A JPS58203394 A JP S58203394A
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JP
Japan
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heat exchanger
casing
heat
wall
cooling medium
Prior art date
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JP58019887A
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English (en)
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ヴアルタ−・ミユラ−
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ANSUTARUTO MUURA
Original Assignee
ANSUTARUTO MUURA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-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 one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106Heat-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 one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/48Carbon black
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/005Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

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】 本発明は、ケーシングの中における高温度のガス流を、
ケーシングの壁の中を案内される冷却媒体によって冷却
されるケーシングの中において、漸進的に冷却するため
の方法及びこの方法を実施するための熱交換器に関する
ものである。
本明細書の中においては、ケーシングという用語は、管
又は容器、特に、反応容器を含むものと考えられている
ものであり、また、その作用は高圧又は負圧の下におい
て行なわれ、容器の中には高温が生ずるものである。
ケーシングから熱を消散させる目的のために、ケーシン
グの壁の中に熱交換器を設け、ジャケットが、ケーシン
グの中における作動圧力のために、ケーシングの壁に溶
接されることは知られている。ケーシングの壁に溶接さ
れた加熱又は冷却導管、ケーシングの壁の中の管、例え
ば、薄い壁又はダイアフラム壁も公知である。例えば、
若しも、ケーシング出口にある与えられた出口温度を維
持することが必要であるならば、また、若しも、異なっ
た量の熱を取去ることが必要であるならば、特別な手段
が取られなければならない。特に、冷却回路制御系統は
、温度がある一定の出口温度以下に降下しないことが確
実にされるように、構成されなければならない。このこ
とは、若しも、ケーシングが反応を遂行するために使用
されるならば、特に当てはまることであり、また、出口
温度の維持は、製造されるべき生産物の量に著しく影響
を与える。
若しも、ケーシングが発熱反応を遂行するために設計さ
れるならば、大きな且つ変動する熱の量が、反応区域の
中に生成され、この区域の強力な冷却を必要とする。公
知の熱交換器の場合においては、このことに確保される
ことはできず、あるいは、著しい費用及び努力によって
達成されることができるだけであり、従って、他の解決
が見出されるように努力が払われている。直接冷却方法
も公知となっているが、この方法においては、冷却媒体
が反応区域の中に直接的に導入される。この過程は、例
えば、炭化(3) 水素の不足化学量論的な燃ml゛によってカーボンブラ
ックを製造する場合において使用されている。使用され
る冷却媒体は水である。しかしながら、この過程は、製
造されるカーボンブラックが部分的にカーボンブラック
の粗粒に塊るようになり、この粗粒は、それが使用され
ることを許すためには、その後の処理過程において粉砕
されなければならないという欠点を生ずる。
本発明の課題は、それ故、公知の解決における諸種の欠
点を回避しながら、ケーシングの出口側における温度こ
う配が、ケーシングの入口側における取去られるべき熱
の量に実質的に無関係にされるように、前述の形式の方
法を改良することにある。
本発明によると、この課題は、ガス流から消散されるべ
き熱の量が、冷却媒体の中に供給され、一方、ガス流と
冷却媒体との間に、こう配置を配置することによって解
決される。
本発明による過程は、ケーシングの外壁の上に配置され
た熱交換器によって遂行される。本発明によると、熱伝
導用内部ジャケットが、ケーシングの内面と前記熱交換
器との間に、熱交換器から間隔を置かれるように配置さ
れる。
以下、本発明を、それを限定するものではない実施例及
び添附図面に基づいて詳細に説明する。
第1図は、反応器として構成されたケーシング−を略図
で示すものである。このケーシングスは、任意の横断面
の内部領域3を有しているが、この横断面は、円形、長
方形又は多角形であって良い。E及びAは、ケーシング
コの入口側及び出口側を示すものである。第1図に示さ
れた反応器は、炭化水素からカーボンブラックを製造す
るのに使用されるが、この助けによって、本発明の詳細
な説明する。ケーシングコは。
外壁ダを有しており、その外側の上には、この外壁亭に
溶接されたジャケットの形式の熱交換器Sが配置されて
いる。しかしながら、熱交換器Sは、また、何らか他の
方法によって構成されることもでき、例えば、前述の公
知の構造物の任意の一つの形状のものであっても良い。
内部領域3は、周辺を耐熱拐料製、例えば、金属性の内
部ジャケット乙によって境界されているが、この内部ジ
ャケット6は、外壁ダから間隔を置かれており、また、
外壁ヶと一諸に環状の中間領域りを形成している。この
中間領域7は、出口側Aの上において、内部領域3から
図示されていないシールgによって分離されている。中
間領域7は、また、入口側Eをカバー板デによって閉塞
されているが、このカバー板デには、内部ジャケット6
がフランジIOによって固定されており、また、カバー
板ワは、外壁ダまで延びており、外壁ダはフランジ//
によってカバー板9の縁に連結されている。
連結支管/、lが出口側Aの上に備えられており、また
、他の連結支管/3が入口側Eの上に備えられている。
矢印の方向は、連結支管/コにおける冷却媒体の流入及
び連結支管/3における冷却媒体の流出を現わしている
外壁yに連続して端末円すい/4’が備えられており、
その出口ポート15は、更に、製造されたカーボンブラ
ックを処理するために必要とされる図示されていない手
段に連結される。
カバー板9の上には、酸素担体、すなわち、通常は空気
と、炭化水素とが内部領域3の中に導入される反応器の
部材が略図によって示されている。酸素担体は、酸素源
/Aから管路/7を経て、ケーシング2の側の上に開口
19を有している分配器/gの中に供給され、この開口
iqを経て酸素担体は混合室コθの中に導入される。こ
の混合室−〇の中において酸素担体は、ノズル21を経
て噴射される炭化水素と混合されるが、炭化水素は、略
図によって示された貯蔵容器ココから管路コ3によって
ノズル21に供給され、混合体は連続的に点火され、大
なり小なり強力な発熱反応が行なわれる。反応の間に遊
離させられた熱は、出口温度を狭い温度範囲内に維持す
るために、割り当てられた様式で除去されなければなら
ず、また、この温度の維持は、得られる製品の品質に著
しい影響を有しく 7 ) ている。このようにして、ガス出口温度は、遊離される
熱の量とは、十分に無関係でなければならない。
反応ガス及び反応生成物からの熱伝達は、内部ジャケッ
ト乙の内側への輻射によって行なわれる。内部ジャケッ
ト乙の外側の上の温度は、熱伝導によって増加される。
内部ジャケット6は、輻射性表面を形成し、前記輻射に
よって熱を外壁グに供給する。熱伝達は、輻射によって
温度の7乗で増加するので、中間領域7の中におけるガ
スの対流及び伝導による熱は、非常にわずかな重要さし
かを有していない。外壁ダの中において行なわれる熱の
吸収は、適当な冷却媒体、例えば、沸騰水によって行な
われる。
第2図は、本発明による冷却過程の作用を示すもので、
この冷却過程は、−個の輻射過程の直列から成立ってい
るが、すなわち、最初の内部領域3内のガスの内部ジャ
ケット6への輻射過程と、次ぎの内部ジャケット6から
外壁りへの輻射過程との直列から成立っている。
(ff) 第2図は、コ個の異なった品質のカーボンブラックの製
造のための2個の反応を示すものである。実線は、内部
領域3の長さLの上の領域内における温度こう配を示し
、一方、破線は、−個の過程の場合に対する内部ジャケ
ット乙の温度を示し、才た、鎖線は、熱交換器5の壁温
度を示している。約1900℃の最高ガス温度を有する
過程の場合rにおいては、酸素比率が比較的に高いカー
ボンブラックの品質を製造することが問題であり、約1
000℃のはるかに低い最高ガス温度を有する第二の過
程の場合用においては、酸素比率が比較的に低いカーボ
ンブラックの品質を製造することが問題となっているも
のである。しかしながら、第一図から、反応器の出口A
における温度こう配は、反応器人口Eにおいて到達され
る温度ピークには、著しく無関係であることは明らかで
ある。油と空気との比率を変更することによって異なっ
た形式のカーボンブラックの製造における作業条件を変
えると、広く変動する温度ピークが得られるが、しかし
ながら、反応器出口Aに向かっての温度輪郭には、はん
の限定された影響を有しているだけであり、従って、出
口から、すなわち、冷却系統の制御を介して何らの行為
も取られる必要がないようにする。このようにして、反
応器出口Aに向かっての希望される反応条件は、反応器
人口Eにおいて生ずることには全く無関係に、何らの外
部からの行為が必要とされること無しに、得られる。
このようにして、上述の冷却過程は、高い反応温度と比
較されて、その後の冷却が単にゆっくりと行なわれる特
番こ、反応の間に生ずる温度ピークが比較的に低い温度
に急速に降下するという利点を有している。この選択的
な熱の消散によって、反応の間に遊離されると共に特別
な反応熱及び貫流量による熱の量は、単に、反応ガスの
出口温度に、非常に限定された影響を有するだけである
。その上、・冷却媒体及び外壁ダの温度は、反応ガス内
の温度こう配に実際上何らの影響をも有していない。こ
のようにして、(// ) 冷却媒体の選択は、他の要求、例えば−熱のある特別に
適当な他の用途に対する要求に適応されることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は、カーボンブラックを製造するための本発明に
よる反応器の略縦断面図、第2図は本発明による反応器
内における二つの異なった作業条件に対する温度こう配
を示す線図である。 コ・・ケーシング;3・・内部領域;l・拳外壁;5・
・熱交換器;6・・内部ジャケット;7・・中間領域;
 /2./3・・支管:/lI・・端末円すい;/A−
・酸素源;コθ・・混合室;2コ炭化水素貯蔵器;コ/
・・ノズル。 1111111111 (/、2) 15    A FIG、2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l ケーシングの中における高温ガス流を、ケーシング
    の壁の中を案内される冷却媒体によって冷却されるケー
    シングの中において漸進的に冷却するための方法におい
    て、ガス流から消散されるべき熱の量が冷却媒体に供給
    され、また、輻射面がガス流と冷却媒体との間に配置さ
    れるようにしたことを特徴とする方法。 −1−輻射面が、ケーシングの壁の近くに配置されてい
    る特許請求の範囲第1項記載の方法。 ユ ケーシングの中における高温ガス流を、ケーシング
    の壁の中を案内される冷却媒体によって冷却されるケー
    シングの中において漸進的に冷却するために、ケーシン
    グの外壁の上に置かれている熱交換器において、熱伝導
    用内部ジャケットが、熱交換器からケーシングの内部領
    域と前記熱交換器との間において間隔を置かれた様式で
    間隔を置かれて配置されていることを特徴とする熱交換
    器。 弘 内部ジャケットと、熱交換器とによつ、て形成され
    る好適には環状の中間領域が、ケーシング内部領域及び
    外部環境の両方に関してシールによって漏れ止めされて
    いる特許請求の範囲第3項記載の熱交換器。 ふ 熱交換器が、例えば、薄い壁又はダイアフラム壁の
    形状で外壁に統合されている特許請求の範囲第3項記載
    の熱交換器。 乙 内部ジャケットが、耐熱金属から作られている特許
    請求の範囲第3項記載の熱交換器。 2 高温度のガス状態における反応のための容器に備え
    られた特許請求の範囲第3項記載の熱交換器O g 容器が発熱反応、例えば、カーボンブラック製造の
    ための容器である特許請求の範囲第7項記載の熱交換器
JP58019887A 1982-02-12 1983-02-10 高温ガス流の漸進的冷却方法及び熱交換器 Pending JPS58203394A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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CH899/82A CH657072A5 (de) 1982-02-12 1982-02-12 Verfahren und gehaeuse zur fortschreitenden kuehlung eines heissen gasstroms.
CH899/828 1982-02-12

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JP58019887A Pending JPS58203394A (ja) 1982-02-12 1983-02-10 高温ガス流の漸進的冷却方法及び熱交換器

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AU (1) AU558967B2 (ja)
BE (1) BE895847A (ja)
BR (1) BR8300648A (ja)
CA (1) CA1212664A (ja)
CH (1) CH657072A5 (ja)
DD (1) DD209684A5 (ja)
DE (1) DE3304174A1 (ja)
DK (1) DK61783A (ja)
FR (1) FR2521708A1 (ja)
GB (1) GB2115130B (ja)
IN (1) IN157703B (ja)
IT (1) IT1160717B (ja)
NL (1) NL8300305A (ja)
NO (1) NO830461L (ja)
RO (1) RO86102B (ja)
SE (1) SE8300703L (ja)
SU (1) SU1301325A3 (ja)

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NO830461L (no) 1983-08-15
DD209684A5 (de) 1984-05-16
CH657072A5 (de) 1986-08-15
DE3304174A1 (de) 1983-08-25
IT1160717B (it) 1987-03-11
RO86102A (ro) 1985-02-25
GB2115130A (en) 1983-09-01
RO86102B (ro) 1985-03-01
BR8300648A (pt) 1983-11-08
DK61783D0 (da) 1983-02-11
IN157703B (ja) 1986-05-24
SU1301325A3 (ru) 1987-03-30
BE895847A (fr) 1983-05-30
CA1212664A (en) 1986-10-14
AU558967B2 (en) 1987-02-19
GB8302810D0 (en) 1983-03-09
IT8319366A0 (it) 1983-01-31
FR2521708A1 (fr) 1983-08-19
DK61783A (da) 1983-08-13
SE8300703L (sv) 1983-08-13
SE8300703D0 (sv) 1983-02-10
NL8300305A (nl) 1983-09-01
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