JPS5834893A - 反応容器 - Google Patents

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、特に化石した燃料のガス化のための、耐火性
ライニングを備えた反応容器であって、反応容器の内室
を制限するセラミック製の内側のライニング層と、同ラ
イニング層の外側の別の層と、反応容器縦方向で、異な
る直径の周面に沿って延在する複数の管層よ構成る配管
網とを備え、１つの管層が前記外側のライニング層内に
延在する形式めものに関する。

この種の公知反゛応容器では、内側ライニング層が押固
め物質から成っている。この内側のライニング層の内部
には冷却管は配置されていない。この内側のライニング
層の外側に配置された第２のライニング層は充てん・断
熱材から成りかつ２層の配管網を備えておシ、そのうち
の内側の配管網が第２のライニング層の内側を形成して
おシかつ互いに固足的に溶接された冷却管から成ってい
る。

内側の冷却管網は要するに外周に沿って隙間なく配置さ
れ、閉じた壁を形成している。

この構造の欠点は、内側の冷却管網の互いに溶接された
冷却管のために内側のライニング層が熱膨張できないこ
とにある。それゆえ、この反応容器は高い稼働温度に不
適当である。

特に１５００℃までの可能な稼働温度では、比較的大き
な熱膨張を吸収するのに適するようにかつ熱膨張によっ
て生じる半径方向の力が許容限度を越えて強くライニン
グ自体及び場合によってはこれを取囲んでいる構造部分
に負荷されないようにライニングを形成する必要がある
。

本発明の課題は、高い稼働温度で生じる比較的大きな熱
膨張をも確実に吸収することができるとともに、ライニ
ングからの十分良好な均一な熱排出が保証されるような
、冒頭に述べた形式の反応容器に適したライニングを提
供することにある。

この課題を解決した本発明の要点は、冷却管から成る内
側の管層が、前記内側のライニング層内に延在しておシ
、この内側の管層の前記冷却管がセラミック材料層によ
って完全に取囲まれており、前記外側の層が、前記内側
のライニング層ヲ環状隙間を挾んで取囲む外側のライニ
ング層として形成されておシ、同環状隙間が稼働温度の
到達時に閉じるように同隙間の半径方向の寸法が設計さ
れており、かつ前記外側の管層の管が、冷却機構の構成
部分として、ライニングの周方向でみて、内側の冷却管
層の２つの冷却管の間に配置されていることにある。

この構成によって、第１に内側のライニング層の特別効
果的な冷却が保証される。内側のライニング層は、稼働
温度に達するまで著しい抵抗なしに外側へ向かって膨張
することができるように形成されることができる。稼働
温度に達して内側のライニング層が外側のライニング層
に接触した場合には、外側のライニング層が若干の半径
方向力によって負荷される。それと同時に、外側のライ
ニング層の材料内への熱伝達が可能となり、従って熱は
外側のライニング層の外側の冷却管層を介して排出され
る。

内側の冷却管層の相隣る２つの冷却管の間の範囲では、
冷却管自体の近傍に比して冷却作用がわずかであシ、そ
れゆえ比較的高く加熱されるが、しかしこの範囲には外
側のライニング層内の冷却管が存在することによって、
この範囲の必要な熱排出が保証される。これによって、
全周にわたって著しく均一な冷却作用が生じる。熱排出
のこの均一性によって内側のライニング層の摩耗が軽減
される。

少なくとも内側のライニング層が耐火性のれんが積みか
ら成り、同れんが積みがそれぞれ１つの冷却管に隣合っ
た側に切欠を有し、同切欠内に冷却管の横断面の一部が
入シ込んでいると有利である。このようにすれば、内側
のライニング層の製作が簡単となるばかりでなく、内側
のライニング層のセラミック材料と同ライニング層内に
入り込んだ冷却管との間の熱伝達面が可能な限り大きく
なる。

内側のライニング層は通気性を有していても支障なく、
それゆえ、ライニングの外側範囲内へガスが漏れないよ
うにしなければならない。

このことのために有利には、外側のライニング層の冷却
管が周方向で少なくともほぼ気密に閉じたケージを形成
する。

この目的のために、外側のライニング層の冷却管を一貫
したウェブを介して溶接するか又は冷却管としてひれ付
き管を使用してひれ自体を互いに溶接するか、又はひれ
が互いに重なり合うようにひれ付き管を配置してもよい
。

冷却機構がライニング冷却のために反応容器の主たる反
応範囲のところにの°゛み配置されてもよく、かつ一方
の冷却管層がライニングの外部で反応容器の入口範囲ま
で案内されてもよい。

主たる反応範囲のところの特別著しい冷却のために必要
な冷却機構が同範囲内にだけ設けられてもよい。反応容
器の入口範囲のところのライニングからとの”冷□却機
構を導出することは、反応容器の内室から、入口範囲の
ライニングを比較的著しく加熱せしめるという目的に叶
っておシ、このことは化学的−物理的な反応の導入のた
めに極めて効果的である。それと同時に、入口範囲めと
ころに位置する冷却管層部分は。

ライニングと外側の圧力外壁との間の温度が所定値を下
回るまで降下するのを阻止するのに役立つ。なんとなれ
ば、冷却管内を循環する水が、このことのために必要な
温度を運んで来るからである。

冷却管の内側の層及び外側の層は、それぞれ固有の供給
導管及び排出導管を備えた互いに異なる循環回路を形成
することができる。このことによって、それぞれの冷却
、管層の冷却効果を別々に制御することができ、そのつ
どの要求に適合させることができる。

反応容器の出口範囲においてライニングと外側の圧力外
壁との間にガスが侵入するのを阻止するために、外側の
ライニング層の冷却管に、反応容器の出口側へ向かって
外側の圧力外壁まで延びる可撓性のガス流阻止体を配置
することができる。

内側ライニング層は種々異なる大きさの摩耗にさらされ
る可能性がある。そこで、ライニング全体を交、換しな
くても済むように、反応容器の入口範囲と出口範囲との
間に位置するライニング中間範囲の少なくとも内側のラ
イニング層が、その冷却管をも含めて、境界範囲に挿入
可能でかつそれら範囲の構造とほとんど無関係な一部又
は多部から成る構成ユニットとして形成されていると有
利である。

ここに中間範囲というのは、反応容器の内部で主たる反
応が行なわれるところに相当するライニング範囲を意味
している。

次に図示の実施例につき本発明を具体的に説明する。

図示の反応容器は鉛直に配置されており、上部に入口１
０を備え、同人口１０を通して原料が供給される。反応
容器下端には出口１１が設けられており、同出口１１は
図示しない後続の装置に接続されている。

この反応容器は錆性の圧力外壁１２と耐火性のライニン
グとを備え、同ライニングは容器内室１３−４−取囲ん
でいる。このライニングは離数の層から成る。内側のラ
イニング層１４は第３図に示すように、れんが積み１５
と冷却管１６とから成シ、同冷却管１６は鉛直に延在し
ている。相隣る冷却管１６の間にはそれぞれ２つのれん
が積み１５が配置されている。各れんが積み１５は冷却
管１６に面した側に、はぼ半円状の切欠を有しておシ、
各切欠内にそれぞれ冷却管１６の横断面の半分が入シ込
んでいる。それゆえ冷却管１６はれんが積み１５のため
の構造的な支持体をも形成している。

内側のライニング層１４は外側のライニング層１８によ
って取囲まれており１両層間には環状隙間１７が形成′
されている。環状隙間１７ｄ、内側のライニング層１４
の半径方向の予期される膨張の大きさに相当する大きさ
を有している。稼働温度に達するとれんが積み１５は外
側のライニング層１８に接触する。外側のライニング層
１８には冷却管１９が配置されており、れて、周方向で
閉じたケージを形成している。

同ケージの内側に押固め物質２１から成る耐火材料がラ
イニングされている。

特に第２図から判るように、外側の１つおきの冷却管１
９は、内側の２つの冷却管１６を結ぶ仮想線の直交二等
分線上に位置している。この冷却管１９は内側のライニ
ング層１４からの熱排出の均一化のために特に重要な役
目を有する。

冷却管１６と同−半径線上に位置する方の冷却管１９は
、予測しない故障又は損傷によって内側の冷却管１６か
ら成る冷却機構が部分的に又は全面的に作動しなくなっ
た場合に冷却能力を維持するための予備として配置され
ている。

要するに、外側の冷却機構全体の熱伝達面積は内側の熱
伝達面積に比して太きい。

内側の冷却管層の冷却管１６は、容器局部に分配されて
配置されたブラケット２２によって保持されている。こ
の保持は、半径方向で延在する保持薄板２３及び保持ア
ングル材２４をブラットに設け、これに冷却管を溶接す
ることによって行なわれる。外側の冷却管１９もこの保
持薄板２３に溶接されておシかつ補助的に保持アングル
材２５によってブラケット２２に結合されている。

内側の冷却管１６から成る冷却機構は周方向で個個の区
分に区分されており、それらの区分の半径方向で外方へ
導出された各供給導管２６及び排出導管２７は冷却媒体
中央供給装置に接続されている。この周方向の区分を設
けた理由は、交換の必要が生じた場合に、交換すべきれ
んが積みを含んだ区分だけを交換することができるよう
にするためである。

第１図から判るように、冷却管１６から成る内側の冷却
機構は、主たる反応範囲とみなされる容器内室中間範囲
にだけ配置されている。入口１ｏに面した入口範囲には
れんが積み・１５だけが存在し、冷却機構は存在しない
。このようにした理由は、この範囲のライニング層１４
が内部から強く加熱されるのが化学的−物理的な反応の
導入にとって効果的であるためである。

外側の冷却管１９は入η範囲まで延在しているが、この
入口範囲では内側のライニング層１牛から離れて位置し
ておりかつ上方の環状捕集管２８内に開口しているとと
もに同捕集管２８によって支持されている。この入口範
囲では冷却管１９が内側ライニング層１４及び圧力外壁
１２から離れているために、内側ライニング層１４と圧
力外壁１２との間の温度は露点温度以下には降下しない
。

反応容器の出口１１に面した容器範囲でも同様に形成さ
れている。要するにれんが積み１５が冷却管１６を備え
ておらず、外側の冷却管１９は内側の冷却管１６より下
方へ延長されておりかつ環状捕集管２９内へ開口してい
る。外側の冷却機構も周方向で扇形の区分に分割されて
いる。外側の冷却機構の各区分は供給導管３゜及び排出
導管３１を有しておシ、これら導管は同様に冷却媒体中
央供給装置に接続されている。

この冷却媒体中央供給装置内では冷却媒体温度及び冷却
媒体量の制御も行なわれる。一般には冷却媒体として水
が使用される。

反応容器の出口１１に面した、容器内室１３の出口範囲
は容器横断面のネックを形成している。このネックでは
冷却が別の環状補集管３２によって行なわれ、同捕集管
３２は同様に供給導管３３及び排出導管３４を介して冷
却媒体中央供給装置に接続されている。第１図から判る
ように、この環状捕集管３２は半径方向で少なくとも若
干運動可能に、容器周辺に分配されたブラケット３５上
に載着されている。この運動性によって熱膨張の補償が
行なわれる。さらに熱膨張の補償のために環状捕集管３
２と供給導管３３及び排出導管３４との間にも弾性的な
結合部材３６が挿入されている。

第１図の下方部分にはさらにガス流阻止体３７が図示さ
れているが、同、阻止体３７は弾性的な薄板から成シ、
ライニングと圧力外壁１２との間の隙間内へのガスの流
入を阻止している。

本実施例では要するに、反応容器が内側及び外側の冷却
機構を備えており、これら両冷却機構は必要に応じて互
いに無関係に制御される。

周方向での区分によって、予期せぬ故障又は損傷の発生
時に個個の区分の冷却機能を個個に停止することができ
る。この措置は特に冷却管１６から形成された内側の冷
却機構にとって重要である。要するに冷却管１６が直接
的な熱作用にさらされると、同冷却管は極めて迅速に損
傷を蒙り気密性金失なうので、冷却機能を遮断すること
によって、容器内室１３内への冷却媒体の流入を阻止す
るのである。

必要ならば、環状捕集管３２による冷却作用をも、両冷
却機構と無量に制御することもできる。

第３図に示す実施例では、外側の冷却機構がひれ付き管
３８によって形成されている。このひれは互いに部分的
に重なるように設計されかつ配置される。それゆえ、ひ
れ付き管３８は異なる熱膨張の補償のために少なくとも
わずかに互いに相対移動可能であり、しかもこれによっ
て、内側のライニング層１４の損傷時に外部への直接的
な熱放射を遮断する効果を失なわない。この構成によれ
ば、すでに説明した内側及び外側のライニング層間に形
成された環状隙間１７全省くこともでき、これによって
、ひれ付き管３８への熱伝達をさらに良好にすることが
できる。第２図に示す実施例では、外側の冷却管層は完
全な気密性を有する壁を形成しているが、第３図に示す
実施例は異なる熱膨張の補償のためにひれ付き管３８相
互のわずかな相対運動が可能であるので、はぼ気密であ
るとみなすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の縦断面図、第２図は第１図
の■−■線に沿った断面図及び第３図は本発明の別の実
施例を第１図の■−■線に沿って断面した図である。 １０・・・入口、１１・・・出口、１２・・・圧力外壁
、１３・・・容器内室、１４・・・内側のライニング層
。 １５・・・れんが積み、１６・・・冷却管、１７・・・
環状隙間、１８・・・外側のライニング、１９・・・冷
却管、２０・・・薄板、２１・・・押固め物質、２２・
・・ブラケット、２３・・・保持薄板、２４．２５・・
・保持アングル材、２６・・・供給導管、２７・・・排
出導管、２８．２９・・・環状捕集管、３ｏ・・・供給
導管、３１・・・排出導管、３２・・・環状捕集管、３
３・・・供給導管、３４・・・排出導管、３５・・・ブ
ラケット、３６・・・結合部材、３７・・・ガス流阻止
体、３８・・・ひれ付き管。 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ 第１頁の続き ■出　願　人　ルールヒエミー・アクチェンゼルシャフ
ト ドイツ連邦共和国オーベルノ゛ セン１３ホルテン・プルフシコ ラーセ２１９ ■出　願　人　ルールコーレ・アクチェンウルシャフト ドイツ連邦共和国エラセン１ リングハウゼル・シュトラ− 手続補正書（方式） ％式％ １・　事件の表示　昭和５６年特許願第１３２２０２号
２、発明の名称 反応容器 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　　カレナ・ゲゼルシャフト・ミツト・ペシュレ
ンクテル・ハフソング　　（ほか２名） ４、復代理人 ＆補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐火性ライニングを備えた反応容器であって、反応
   容器の内室を制限するセラミック製の内側のライニング
   層と、同ライニング層の外側の別の層と、反応容器縦方
   向で、異なる直径の局面に沿って延在する複数の管層よ
   り成る配管網とを備え、１つの管層が前記外側のライニ
   ング層内に延在する形式のものにおいて、冷却管（１６
   ）から成る内側の管層が前記内側のライニング層（１４
   ）内に延在しておシ、この内側の管層の前記冷却管（１
   ６）がセラミック材料層（１５）によって完全に取囲ま
   れてｉシ、前記外側の層が、前記内側のライニング層（
   １４）を環状隙間（１７）を挾んで取囲む外側のライニ
   ング層（１８）として形成されており、同環状隙間（１
   ７）が稼働温度の到達時に閉じるように同隙間の半径方
   向の寸法が設計されており、かつ前記外側の管層の管（
   １９）が、冷却機構の構成部分として、ライニングの周
   方向で゛みて、内側の冷却管層の２つの冷却管（１６）
   の間に配置されていることを特徴とする反応容器。 ２、　ライニングの少なくとも内側のライニング層（１
   ４）が耐火性のれんが積み（１５）として形成されてお
   り、同れんが積み（１５）が冷却管（１６）と隣合う側
   にそれぞれ切欠を備えており、同切欠内に、同冷却管（
   １６）の横断面の一部分が入り込んでいる特許請求の範
   囲第１項記載の反応容器。 ３、外側のライニング層（１８）の冷却管（１９）が、
   周方向で少なくともｔ４ぼ気密に閉じたケージを形成し
   ている特許請求の範囲第１項記載の反応容器。 ４、前記冷却機構が前記内側及び外側のライニング層（
   １４，１８）の冷却のために反応容器の主反応範囲のと
   ころにのみ配置されており、かつ、冷却管（１９）の層
   の一方がライユングの外側で反応容器の入口範囲のとこ
   ろまで案内されている特許請求の範囲第１項記載の反応
   容器。 ５、冷却管がひれ付き管（３８）として形成されており
   、かつ、相隣るひれ付き管（３８）のひれが、同ひれの
   平面に対してほぼモ行なギャップを形成させて互いに部
   分的に重なり合っている特許請求の範囲第１項記載の反
   応容器。 ６、外側のライニング層（１８）の冷却管（１９）に、
   反応容器の出口側へ向かって、外側の圧力外壁（１２）
   まで延在する弾性的にたれみ可能なガス流阻止体（３７
   ）が接続されている特許請求の範囲第３項記載の反応容
   器。 ７、反応容器の入口範囲と出口範囲との間に位置するラ
   イニング範囲の少なくとも内側のライニング層（１４）
   が、冷却管（１６）をも含めて、境を接する範囲内へ挿
   入可能で構造的にこれら範囲と著しく無関係な、一部分
   又は多部分から成る構造ユニットとして形成さ器。