JPS5845403A - 管外側を分解ガスの流路とする急冷熱交換器 - 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】 本発明は石油類分解において生成する分解ガスの冷却、
すなわち熱回収装置に関する。

従来石油類分解ガスの急冷熱交換器として使用されてい
るものはＳＨＧクーラー、ボルジ、ヒクーラー、Ｍ−Ｔ
ＬＸ、ＳＷクーラー等があるが、これらのものは分解ガ
スを管内に通している為、コーキングによる使用限界が
あり、原料が重質化した場合その使用範囲は限定される
。またナフサのような軽質原料用に設計された急冷熱交
換器を重質原料の分解にそのまま用いることは不可能で
あり。

このような場合コーキングに対して厳しい重質原料の条
件で新に設計することになる。しかし逆に重質原料の条
件で設計されたものをそのまま軽質原料に切り換えた場
合、ガス出０濡度が非常に高くなり高圧スチームの回収
量が大幅に減少することになる。更に強度的には伝熱管
の熱応力に対して限界がある為、常に冷媒（高圧水）を
供給した運転を強いられることから、冷媒を完全蒸発さ
せて伝熱管表面に付着しているコークスを空気燃焼させ
る様な、所謂オンラインデコーキングが不可能となって
−る。

以上のように分解ガスを冷却管管内を通すいわば煙管式
の形式ではコーキングの対処に限界があるので、我々は
伝熱管には冷却水を通し９分解ガスは伝熱管の外側に沿
って流す形式、いわば水管形式の熱交換器を開発し、こ
れによりコーキングの問題を解決することとした。すな
わち汽水側の下部につながる管胴に汽水側から外側にフ
ィンを取付けた冷却管を垂下させ９分解ガスは管胴の下
部から入れてその上部から排出させる。つまり分解ガス
は冷却水の通る伝熱管の外側とフィンとをなでながら上
昇しその間に熱交換を行う。コーキングは管外側で起る
ことになり、これにより我々の木管式は従来の煙管式に
比ベコーキング対策上つぎのように有利になる。

すなわち煙管式ではコーキングは管内に生じ。

その生長を抑制するものはガスの流速である為。

流速が非常に遅いときは伝熱管は完全閉塞する様になる
。その為ある程度の質量速度で設計することが必要とな
る。これに比較して管外にコークスを付着させる我々の
やり方では流速が非常に遅い所においても完全閉塞する
ことなく、コークスはある一定の厚さ以上に生長するこ
とはなくなる。

これはコークスが伝熱管の外側に付着することになるた
め、コークスはその親和力を欠ぎ部分的に決定する因子
ｔクエンチャ−の高性能化との関係を第１表に示してい
る。第１表の１〜５までの達である。なぜならガス出口
温度を下げて熱回収を向上させることと、圧力損失を下
げてコンプレッサー動力の省力化とエチレン収率の低下
を防ぐこととは相反する操作であるからである。故に煙
管型のクエンチャ−はこの相反する操作条件の中で最適
値をさがして設計することになる。管外に分解ガスを通
過させるクエンチャ−の場合は、伝熱管のサポートであ
るスペーサーにより自由にその伝熱管長方向にその部分
のガス温度に応じて　ガス流速と相当径を自由に決定す
ることが出来るため、それぞれの原料及び分解条件に対
応した理想的な設計が可能である。クエンチャ−の長期
運転を維持するには次の相反する二つの方法がある。

１、　ガス速度を出来る限り小さく設計する。

これはＳＯＲ（運転開始）でのガス圧損失を出来る限９
小さくしてコークス付着時における圧損ΔＰを小さくし
長期運転を計かることである。

２、　ガス速度を出来る限り速くしてコークスの生長を
遅くする。

これらの１．２のそれぞれには次の様な欠点がある。

■９分解ガスの急冷の役目が果せない。

２、　　ＳＯＲ時のΔＰが大きくなるため少しのコーク
スの付着でもΔＰの絶対値は大きくなる。

この為ガス入口部では伝熱管に急冷効果をもたすようス
ペーサーを入れてガス流速を速くする必要があるが、普
通入口部の方が出口部に比較してコークスの生長速度が
小さい為、ガス流速をあげることには好都合である。更
に入口部ではガス温度が高温である為、ガス流速は出口
部に比較して大きい傾向にあるのでコーキングに対して
有利である。またガス出口部では伝熱管は振れ止めのた
めの部分的なスペーサー以外は取付けずガス流速を遅く
する。この場合ガス流速が遅いからと言って煙管型の様
に閉塞することなくコークスは一定厚さまでしか付着し
ないので有利となっている。

第１図には従来の管内ガス通過型の典型的なものと本発
明の管外ガス通過型について、ガスオイル分解に対する
設計適用範囲を下記条件下において比較したものである
。

分解ガス温度８００℃、冷却水湿度３２４℃、最大伝熱
管長さ１０ｍ（管外ガス通過型に対しては１．５ｍ　の
フィンをつける）。

本発明の管外ガス通過型はその設計適用範囲が広く特に
質量速度の比較的小さい範囲において。

ＳＯＲ時のガス出口温度を低くすることが出来るので、
軽質油原料から重質油原料までの範囲の原料多様化用と
してすぐれた特徴を有している。

本発明の熱交換器を第２図に縦断面で示す。■は熱交換
器の頭部をなす汽水胴で、これから伝熱管６が管胴部１
１の中に垂下している。５は伝熱管６の中に垂下する降
水管で冷却水はこの中を流下して高温ガスにより加熱さ
れて蒸気となり、その外側を上昇して汽水胴ｌに流入す
る。高温分解ガスは管胴部１１の下端の入口４から入り
、伝熱管６に熱を与えながら上昇して管胴部１１の上端
部の出口２から排出される。図では伝熱管６の下半分に
第２図のａ−Ｃ断面第８図で示すフィン７を管の長さ方
向に取付けている。このフィン７は隣接の管とのあるい
は管胴１１の内面との間のスペーサーの役目も果すので
、その高さをほぼこれらに接する大きさと′している。

また幾つかのフィンで囲まれる垂直空間１２が何れもほ
ぼ同じ三角形断面の煙路となるようフィン７の伝熱管６
への半径方向における取付位置を１２０°間隔としてい
る。このようなフィン７の配置はガスに対して整流作用
をなし伝熱効果の増大をもたらす。フィン７はまた当然
伝熱面を増し更にその厚さを適当な大きさに選ぶことに
よって　管胴１１内のガス通路断面積を所要の値まで狭
め、ガス流速を上げる役目をもたせることができる。こ
のようにしてこの部分ではフィン７の存在による伝熱面
積の増加とガス流速の増大がガスへの急冷効果をもたら
しく以下この部分を急冷部・Ａとよぶ）、これがコーキ
ングの抑制に働く。またこの場合コークスの付着は伝熱
管６の外面で起るので、それの自然のはく離現象が生じ
。

これがまたコーキング速度を小さくするのに役立つ○ 以上のよちに急冷部・Ａを急速に通過させたガスに対し
て有効な熱回収の手段を講じなければならぬので管胴１
１の上半部は熱回収部・Ｂとしここではガス速度を落し
、かつガス下流に若干のかく乱を与えてこの目的を達す
る。すなわち熱回収部Ｂには急冷部・Ａのようなフィン
を設けず、それだけガス通路断面積を大きくしてガス流
速を減じ、また伝熱管６上には突起９を長さ方向の数を
所に設け。

これによるガス流の乱れによりガスの伝熱係数の増大を
もたらすようにしている。

本発明を伝熱管大きさ５０．８％、　ピッチ比１．３．
フィンは厚さ６％、高さ１５χ、長さ１６０ｃｍ　、　
管６の数１９．フィンの配置第８図のものとしたもので
。

ＳＧｒ　＝　０．８４　　ＢＭＯｒ　＝　８０の原料を
使用した結果では連続運転６０日以上の成績を得ている
。本発明では第４図に示す様に伝熱管は外径５０〜６５
ｚ、チ度り５０℃、ガス質量速度５０’％、ｓｅｅのも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はコークスの付着していない状態におけるガス質
量速度−ガス出口温度曲線での従来例と本発明のものと
の設計範囲の比較、第２図は本発明の熱交換器の縦断面
図、第３図は本発明のものにおけるツーインの配置の例
を示し、第４図は伝熱管寸法の使用範囲（斜線部）を表
す。 １　　汽　　水　　胴 ２　ガス出口 ４　ガス入口 ５　　降　　水　　管 ６　　伝　　熱　　管 ７　　　フ　　　　ィ　　　　ン ９　伝熱管突起 １１管胴 １２　　垂直空間（煙路） 出願人　三井造船株式会社 三井石油化学工業株式会社 代理人　　　　　河　１）茂　夫 第１表　クエンチャ−の決定因子と高性能化の動向第４
図 ３０　４０　５０　６０　７０　６０ イｊＡＷＡＶｔ＋９１？ｌ　　［ｍｍ］広願人　　三芹
遭記４丞式含別 パ：共石う由化学工ｆ碗氏を辻

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 汽水胴下部に続くＷ胴部中に幾本もの伝熱管が汽水側か
   ら垂下し１分解ガスは管胴部の下端より入り、上記伝熱
   管の間をこれに沿って上昇して管胴部上部の出口から排
   出されるようにした分解ガス用急冷熱交換器で伝熱管外
   径５０〜６５ｔ、伝熱管チューブピッチ比１．２５〜１
   ．８０としたもの。