KR100322931B1

KR100322931B1 - 고온열교환기

Info

Publication number: KR100322931B1
Application number: KR1019940015067A
Authority: KR
Inventors: 를로이드에드워드씨즈마; 징밍리; 토마스마이클오코너
Original assignee: 왈포드 크레이그 더블유.; 더 엠. 더블유. 켈로그 컴파니
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 2002-06-20
Also published as: GR3032018T3; EP0633445A3; KR950001259A; JP3564172B2; DE69421763T2; ES2139037T3; AU6196194A; DE69421763D1; JPH0755385A; NO942427D0; CA2123290A1; BR9402440A; AU669061B2; NO304045B1; EP0633445B1; CA2123290C; US5362454A; NO942427L; EP0633445A2; MX9404858A

Abstract

튜브군을 지지하기 위한 개선된 지지장치를 갖는 고온열교환기.

이 개선된 지지장치는 튜브시트 및 상기 튜브군이 지지부착되어 있는 스커트, 그리고 립을 수납하는 플랜지조립체에 결합된 상기 스커트의 상단부상의 상기 립을 포함한다. 상기 스커트의 내면상의 제 1 스커트 내화물은 상기 립에서 부터 아래쪽으로 연장되며, 또한 튜브에 인접한 위치에서 위쪽으로 연장되어 상기 립으로 향하는 상기 스커트의 외면상의 제 2 스커트 내화물을 오버랩한다. 상기 지지장치를 실온의 플랜지조립체 내로 결속함으로써, 내부 내화물은 상기 튜브군을 지지하는데 사용되지 않으면서 자체의 성능을 유지하며, 조기항복현상이 억제되며, 최적의 내화물수명을 달성한다.

Description

고온 열교환기

본 발명은 일반적으로 고온 열교환기용의 개선된 지지구조체에 관한것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 탄화수소 리포딩 (reforming) 열교환기의 플랜지 조립체에 부착된 촉매가 채워진 관를 지지하는 개선된 지지장치에 관한 것이다.

종래의 열교환기의 튜브군은 통상적으로 이 열교환기 내부의 내화물에 고정되어 있음으로 해서, 이 내화물에 응력을 가하여 조기에 내화물이 파손되게 하여 내화물 및 튜브군을 보수하는데 고가의 비용이 소요된다. 따라서, 리포밍 반응기를 포함한 고온 열교환기의 튜브군용 지지구조체를 설계하는 것은 주요한 과제가 되어 왔다. 고온용기의 내부에 채용되는 지지구조체는, 극도의 극한환경에서 조절판 (baffle), 촉매튜브, 확산 플레이트 (diffusion plate) 및 다른 부품을 포함하는 각종의 부품 등을 지지하는 한편으로, 과도한 고온 및 중량응력에 견뎌야 한다.

종래 리포밍 교환기 내의 지지구조체는, 촉매 반응기의 내부면에 라이닝 처리된 내화물 내로 직접 연결되었다. 내화물은 반응기 내에서 발생된 고온으로부터 촉매 반응기의 내부먼을 덮어서 보호하고, 또한 "핫스팟' (hot spot) 현상 즉, 과도한 양의 열이 발생하여 반응기벽이 파손되는 현상을 방지한다. 내화물은 다양한 두께 및 성분으로 제조될 수 있으나, 통상적으로 내화성의 세라믹 또는 시멘트 같은 재료로 제조된다. 내화물은 취성 (brittle) 을 가져서, 광범위한 온도변화로 인하여 팽창 또는 수축할 수도 있는 내부 부품들을 적절히 지지하지 못한다.

따라서, 내화물은 최적의 조건하에서도 그 수명이 한정되어 있다. 내부부품의 지지에 따른 또 다른 응력이 내화물에 가해진다면, 내화물이 가속되어 떨어져 나가는 경향이 있으며, 이에 따라 고가의 열교환기의 보수 및 작동정지의 빈도수를 증가시킨다. 또한, 종래의 반응기의 내화물에 의해 지지되는 내부의 지지구조체는 통상적으로 각종의 금속합금으로 구성된다. 따라서, 온도가 저온에서 고온으로 다시 저온으로 변화할때, 이 지지구조체가 열팽창 및 열수축 사이클동안에 내화물을 손상시킬 수도 있다.

이에 따라, 극한환경에 견딜수 있도록 설계되어, 상기의 특성을 지닌 열교환기의 보수 및 유지에 소요되는 비용과 시간을 절약하는 튜브군 지지시스템에 대한 요구가 있다.

본 발명은 쉘측의 유체와 튜브측의 유체 사이의 열전달에 사용되는 튜브를 지지하는 개선된 지지장치를 갖는 고온 열교환기를 제공한다. 상기 열교환기는 상단부 및 하단부를 갖고, 또한 이 상단부 와 하단부의 사이에서 지지되는 튜브군을 내장하는 내화물로 라이닝된 용기를 구비한다. 상기 튜브군은 상부의 튜브시트에 의해 지지되는 복수의 튜브를 포함한다. 튜브시트 지지부재는, 상기 용기의 상단부에서 상기 용기의 경계를 따라서 플랜지 조립체에 설치된 환상립부와 상기 환상립부로부터 늘어져 상기 튜브시트에 결합된 입형 스커트를 포함한다. 립부의 외경에 인정하는 립부로부터의 하향 환상돌출부는 플랜지 조립체의 하부 플렌지의 내경에 인접하는 하부 플랜지로부터의 상향 환상돌출부와 상호 걸릴 수 있다. 상기 하향 돌출부의 내경이 상기 상향 돌출부의 외경보다 크다. 스커트의 외면 상의 제 1 스커트 내화물 라이닝은 튜브시트의 인접부로부터 립부로 상향으로 연장한다. 제 2 스커트 내화물 라이닝은 립부의 인접부로부터 튜브시트로 하향 연장하는 스커트의 내면에 구비된다. 제 1 및 제 2 스커트 내화물 라이닝은 스커트의 내면 및 외면이 길이방향으로 일정부분 이상 겹친다. 따라서, 플랜지 조립체와 거기에 설치된 립부는 스커트의 뒤에서 내화재의 겹침에 의하여 조장된 상대적으로 냉각된 환경에 놓인다.

본 발명은 또한 열교환기의 튜브가 내부에 촉매를 구비하고 반응유체가 거기를 통과하는 촉매 반응기를 제공한다. 상기 반응기는 튜브를 통과하여 촉매와 접촉하는 탄화수소의 촉매 리포밍에 특히 유용하다. 튜브의 각 단부 상의 천공된 하단부 캡은 그 위에 촉매를 지지할 수 있고, 유체가 통과할 수 있게 한다. 반응기는 튜브시트의 상면에 수평으로 위치한 오리피스 플레이트를 구비할 수 있다. 상기 오리피스 플레이트는 복수의 오리피스를 구비하여 튜브들 사이에 균일하게 유체를 분배한다. 복수의 천공된 튜브캡이 오리피스 플레이트의 상면에, 캡이 각 오리피스에 배치되도록, 부착될 수 있다. 오리피스 플레이트는 반응기의 제 1 입구부가 통과하기에 알맞은 크기를 가진 복수의 영역으로 형성될 수 있다. 분배 플레이트는 튜브시트로부터 지지되고 튜브의 하단부와 인접하게 배치되어, 통상 연관형 리포머 (fired tubular reformer) 로부터 방출되는 가열유체를 튜브에 걸쳐서 분배하는 것이 유리하다. 복수의 수평조절판이 튜브군으로부터 길이방향으로 떨어져서 튜브시트로부터 또한 지지될 수 있다.

유첨의 도면에 기재된 본 발명에 대하여 이제부터 상세히 설명하겠으며. 여기서 참조부호 등은 부품 등을 지시한다. 제 1 도에 있어서. 내화물 라이닝 처리된 촉매 반응기 (10) 는 용기 (12) 를 포함하고, 상기 용기 (12) 는 튜브시트 지지부재 (14) 를 포함하며, 상기 튜브시트 지지부재 (14) 는 플랜지 조립체 (16)로부터 지지되고, 튜브시트 (18) 및 이 튜브시트에 결합된 튜브군 (20) 을 지지한다. 작동시에, 예를 들어, 480℃ - 760℃ 의 비교적 저온의 반응물질공급 유체가 제 1입구 (22)로 유입된다. 상기 반응물질의 공급은 오리피스 플레이트 (26), 튜브시트 (18) 및 튜브군 (20) 을 통하여 아래쪽으로 유동한다, 상기 튜브군 (20) 은 통상적으로 수백개에서 천개까지 또는 이 이상의 복수의 촉매가 채워진 튜브 (28) 를 포함하며, 상기 튜브 (28) 내에서는 반응물질이 촉매반응한다. 반응된 유체는 각각의 상기 튜브 (28) 의 하단부를 떠난다. 바람직하게는 예를 들어, 연관형 리포머 같은 리포머에서 배출된 가열유체는 제 2 입구 (32) 로 도입되어 분배 플레이트 (24) 의 천공을 통하여 균일하게 분배되어 상기의 반응된 유체와 혼합된다. 상기 반응된 유체와 상기 가열유체의 혼합물은 상기 튜브 (28)들과의 열전달을 위하여 상기의 혼합물을 각각의 튜브 (28) 를 가로질러 분배하는 조절판 (34) 의 네트워크를 통해 측방 및 위쪽으로 유동한다. 상기 유체혼합물은 통상적인 방식으로 출구 (36) 를 통해 배출되어 또다른 공정으로 이행한다.

상기 반응기 (10) 는 일반적으로 상방의 튜브측 챔버 (40) 및 하방의 쉘측챔버 (42) 를 포함한다. 상기 튜브측 챔버 (40) 는 바람직하게는 헤드부 (41)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 튜브시트 (13) 는 상기 튜브측 챔버 (40) 를 상기 쉘측 챔버 (42) 로부터 분리하는 수평 칸막이의 기능을 수행한다. 이 기술분야에서 공지된 종래기술을 이용하여, 상기 반응물질은 튜브측 챔버 (40) 로 유입되고, 튜브군 (20) 을 통하여 유동하여, 쉘측 챔버 (42) 내에서 가열유체와 혼합된다. 상기 용기 (12) 는, 일반적으로 상기 튜브측 챔버 (40) 및 상기 쉘측 챔버(42) 의 내측면에 부착된 내열성의 내화물 라이닝 (38) 을 포함한다. 상기 내화물 라이닝은 일반적으로 당업자에 공지된 세라믹 또는 시멘트 같은 물질로 구성되며, 또한 하나 이상의 층 (layer) 을 포함할 수 있다. 상기 용기 (12) 의 설계 온도는, 튜브측 챔버 (40) 에서는 대략 260℃ (500℉) ∼ -25℃ (-10℉), 쉘측 챔버 (42) 에서는 425℃ (800℉) ∼ -25℃ (-10℉) 의 온도 사이에서 변화 가능하다. 상기 용기 (12) 는 예를 들어, 3.4 ∼ 6.9 MPa (500 ∼ 1000 psi) 의 내압에 곁딜수 있도록 설계된다. 상기 용기 (12) 는 리포밍 반응기 등에 빈번히 사용되는 외벽 (46) 과 열교환을 하는 통상적인 워티재킷 (도시안됨) 을 포함할 수도 있다. 상기 워터재킷은 "핫스팟" 또는 내화재의 파손 가능성을 나타낼 수도 있는 정상 스팀 이상의 발생을 감시하는데 사용될 수도 있다.

제 2 도는 튜브시트 지지부재 (14), 튜브시트 (18) 및 튜브군 (20) 을 도시한다. 상기 튜브시트 (18) 는 당업자에 공지된 각종의 내열강판으로 만들어 질수도 있다. 튜브시트 지지부재 (14) 는 일반적으로 입형 (立形) 인 스커트(50) 및, 상기 튜브시트 (18) 의 위쪽에 간격을 두고 바람직하게는 상기 스커트(50) 의 상단부에 인접하는 환상립부 (48) 를 포함한다. 상기 환상립부 (48)는. 플랜지 조립체 (16) 와 결합하기 위한 하향 환상돌출부 (52) 를 포함한다 (제 1 도. 제 3 도 및 제 4 도 참조). 상기 스커트 (50) 는. 상기 환상립부 (48) 의 아래쪽에 거리를 두고 바람직하게는 상기 스커트 (50) 의 하단부에 인접하면서, 상기 튜브시트 (18) 에, 바람직하게는 상기 튜브시트 (18) 의 외주에 인접하여 고정된다.

한편, 튜브군 (20) 은 튜브시트 (18) 에 의해 지지된다. 각각의 튜브 (28) 는 튜브시트 (18) 에 내력 (耐力) 용접되고 유압으로 팽창되는 것이 바람직하다. 비록 수백개 또는 천개 이상의 튜브 (28) 가 리포머에 있어 통상적이지만, 간단 명료함을 위하여 단지 수개의 튜브만이 제 1도 내지 제 10도에 도시되었다. 튜브시트 (18) 는 조절판 (34), 분배 플레이트 (24), 상기 조절판 (34) 을 안정시키는 복수의 타이로드 (tie rod) (54) 및 튜브군 (20) 을 지지하고 또한 위치결정한다. 상기 타이로드 (54) 는 튜브시트 (18) 에 매달리고 조절판 (34) 에 고정된다. 상기 조절판 (34)은 천공되어 있어서 각각 튜브 (28)가 슬라이딩 이동할 수 있게 수용된다. 상기 조절판 (34) 은 통상적으로, 튜브군 (20) 의 삽입 및 제거시에 상기 조절판이 내화물 (제 1 도 참조) 에 접촉하여 이 내화물을 손상시키는 것을 방지하도록 하는 범퍼 (56) 를 포함한다.

오리피스 플레이트 (26) (제 1 도 및 제 5 도 참조) 는 일반적으로 튜브시트(18) 의 상부에서 수평하게 위치한다. 상기 오리피스 플레이트 (26) 는 바람직하게는, 제 1 입구 (22) ( 제 1 도 참조) 에 끼워져 통과할 만큼 충분히 작은 복수의 부분들로 이루어진다. 따라서, 상기 오리피스 플레이트 (26) 의 부분들은 바람직하게는 상기 제 1 입구 (22) 보다 작은 치수를 갖는다. 상기 제 1 입구(22) 는, 작업자가 상기 오리피스 플레이트 (26) 를 조립하거나, 튜브측 챔버 (40)의 내부에서 또는 그 곳으로부터의 다른 유지 또는 보수작업을 행하는 것을 허용하기에충분히 큰 개구부를 갖는다. 복수의 튜브캡 (60) ( 제 5 도 참조) 이 오리피스 플레이트 (26) 의 상면에 부착되어, 이에 따라 예를 들어, 반응기의 천정에서 내화편과 같은 파편 (debris) 들이 낙하하여 오리피스 (62) 를 막는 것을 방지한다.

제 3 도는 플랜지 조립체 (16) 와 작동결합 관계에 놓인 튜브시트 지지부재(14) 의 단면도 이다. 상기 지지부재 (14) 는 환상립부 (48), 하향 환상돌출부(52) 및 스커트 (50) 를 포함한다. 스커트 (50) 는 그 하단부에서 튜브시트(18) 의 외측단부에 부착된다. 상기 환상립부 (48) 및 상기 하향 환상돌출부(52) 를 상기 플랜지 조립체 (16) 내로 고정함으로써, 상기 스커트 (50) 및 상기 튜브시트 (18) 는 내화물 라이닝 (38) 에 응력을 가하지 않으면서 정위치에 고정되고, 이에 따라 상기 내화물 라이닝 (38) 의 내구성을 증대시킨다. 내화물 라이닝 (38) 과 튜브군 (20) 사이의 접촉이 방지됨으로 해서, 내화물 라이닝 (38) 의 최적의 수명이 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 용기 (12) 는 일반적으로 종래의 이층절연체, 즉 용기 (12) 의 내부에 도포된 고밀도 내층 (64) 과, 상기 용기 (12) 의 상기 내층 (64) 과 벽 (46) 사이에 위치한 백업 층 또는 강화층 (66) 에 의해 라이닝된다. 이 내화물은 종래의 내화물의 조립에 사용되는 내화물 고정부. 냉간시임 (cold seams) 및 이 목적을 위하여 당업자들이 사용하는 장착용 하드웨어를 사용하여 조립될 수 있다. 그런데, 플랜지 조립체 (16) 및 튜브시트 (18) 의 주변에서, 제 1 스커트 내화물 (68) 및 제 2 스커트 내화물 (70) 이 각각 오버랩 되어 환상립부 (48) 및 플랜지 조립체 (16) 를 열적으로 격리 또는 보호한다. 상기 제 1 스커트 내화물 (68) 은, 상기 튜브시트 (18) 에 인접하는 위치에서 상기 환상립부 (48) 및 플랜지 조립체 (16) 방향인 위쪽으로 연장하는 상기 스커트 (50)의 외면을 라이닝 처리 한다. 이와 유사하게, 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 은 상기 환상립부 (48) 및 플랜지 조립체 (16) 에 인접하는 위치에서 상기 튜브시트 (18) 방향으로 연장하여, 상기 스커트 (50) 는 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 의 하단부의 위쪽에서 상단부를 갖는 제 1 스커트 내화물 (68) 에 의해 오버랩된다.

상기 스커트 (50) 는 일반적으로 상기 환상립부 (48) 에 인접하는 최대직경부 에서 상기 튜브시트 (18) 에 인접한 최소직경부까지 내측으로 경사져 있다. 상기 제 1 스커트 내화물 (68) 은 바람직하게는 상기 스커트 (50) 와 상기 용기 (12) 의 대향 벽 (46) 사이에 위치한다. 예를 들어, 상기 제 1 스커트 내화물 (68) 은 바람직하게는 내화 캐스트 (refractory cast) 를 포함하거나, 그렇지 않다면 적절한 강판 (예를 들어, 1/4 인치의 SA-240-TP347H) 으로 제조된 구조 지지부재 내에 위치하는 바, 이 강판은 일반적으로, 상기 제 1 스커트 내화물 (68) 의 수직길이 방향으로 연장하는 원통벽 (72) 과 상기 원통벽 (72) 의 하단부와 스커트 (50) 사이에 위치한 횡방향 연결링 (74) 의 형태이다. 상기 연결링 (74) 은 예를 들어, 용접 등의 방법으로 상기 스커트에 고정될 수 있다. 상기 제 1 스커트 내화물 (68) 은 바람직하게는 상기 벽 (72) 의 내면상에 설치된 통상적인 복수의 내화물 고정부 (71) 에 의해 정위치에 견고히 고정된다.

상기 벽 (72) 은 바람직하게는 이 벽에 대향하는 상기 용기 (12) 의 벽 (46) 과 충분히 이격되어 팽창갭 (73) 을 제공하므로서 상기 벽들이 작동온도까지 상호접촉하여 응력을 야기하는 일없이 소정의 열팽창을 허용한다. 이와 유사하게, 상기 연결링 (74) 은, 상기 튜브시트 (18) 의 아래쪽에 위치한 용기 (12) 를 라이닝 처리한 인접한 내화물 라이닝 (38) 의 상단부 (76) 로 부터 위쪽으로 이격되어 위치한다. 상기 상단부 (76) 는 상기 튜브시트 (18) 의 하면의 위에서 끝나고/끝나거나, 상기 내화물 라이닝 (38) 이 상기 튜브시트 (18) 의 의경부보다 작은 내경부를 갖는 경우에, 상기 내화물 라이닝 (38) 의 상단부 (76) 는 반경 방향으로 테이퍼면 (78) 을 가질수 있어서, 상기 스커트 (50) 의 경사도를 상보하고 또한 상기 스커트고부터 반경 방향으로 이격되어 소정의 열팽창을 허용한다. 상기 스커트 (50) 로부터 상기 제 1 스커트 내화물 (68) 을 간격을 두고 유사하게 이격시키는 것은, 상기 제 1 스커트 내화물 (68) 과 상기 스커트 (50) 사이에 예를 들어, 1/8 인치의 카드보드 (도시안됨) 와 같은 가연성의 스페이싱 요소를 개입시키는 것에 의해 실행될 수 있다. 상기 카드보드는 반응기의 작동온도에서 태워져 제거되면서 적절한 간격을 형성한다.

이와 유사하게, 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 은 일반적으로 이와 동일한 재료로 제조되고 상술의 상기 횡방한 연결링 (74) 과 유사하게 상기 스커트 (50)의 내면에 용접된 지지링 (80) 에 의해 지지된다. 원한다면. 복수의 수직슬롯(도시안됨) 을 상기 지지링 (80) 의 내부에 형성하여 좌굴 (buckling) 이 발생하지 않는 열팽창을 허용한다. 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 은 일반적으로 상기 스커트 (50) 의 내면상에 위치한 통상적인 복수의 내화물 고정부 (도시안됨) 에 의해, 또한 통상적인 냉간시임 (도시안됨) 의 사용에 의해 정위치에 고정된다.

상기 제 2 스커트 내화물 (70) 은, 일반적으로 상기 플랜지 조립체 (16) 에 인접하는 내화물 라이닝 (38) 의 단부 (38a) 와 맞닿는 상단부에서 마무리된다. 편리함과 단순함을 위해서, 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 은 이에 대향하는 플랜지 조립체 (16) 의 플랜지면과 실질적으로 동일한 높이의 상면에서 마무리되며, 또한 하나의 환상의 세라믹 개스킷 (82) 이 상호 인접하는 내화물 (38a) 과 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 사이의 열적 밀봉부분 (thermal seal) 을 위해 사용될 수 있다. 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 은 일반적으로 상단부에서 실질적으초 이에 인접하는 내화물 (38a) 내경부와 동일한 내경부를 갖고, 외경부는 대응하는 상기 환상립부 (48) 및 스커트 (50) 의 내경부와 맞추어 진다. 여기서, 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 의 외경부는 일반적으로 이에 인접하는 내화물단부 (38a) 의 외경부보다 작으나, 바람직하게는 고밀도층 (64) 의 외경부의 크기 이상이어서 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 은 상기 환상립부 (48) 를 열적으로 격리시키고 또한 상기 플랜지 조립체 (16) 를 비교적 저온의 상태로 유지시키기에 충분한 두께를 가진다. 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 이 상기 환상립부 (48) 에서부터 아래쪽으로 연장함에 따라, 상기 제 2 스커트 내화들은 상기 스커트의 내경부를 상보하는 경사진 외경부를 갖는다. 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 은 원통형 내경부 또는 윤곽을 갖거나. 또는 상기 튜브시트 (18) 를 향해 아래쪽으로 직경이 감소하거나, 내측경사부를 가져, 예를 들어 상기 스커트 (50) 의 경사를 상보하여 소정의 절연정도를 위한 충분한 두께를 상기 제 2 스커트 내화물 (70) 에 제공한다.

제 4 도에 도시된 바와 같이, 상기 플랜지 조립체 (16) 는 바람직하게는 상부 플랜지 (400), 하부 플랜지 (402), 그리고 1차 개스킷 (404) 을 포함하는바, 이들은 반경 방향으로 간격을 두고 위치한 복수의 볼트 (406) 에 의해 함께 결합된다. 상부 플랜지 (400) 는 상호 동심축을 갖는 환상의 상부 밀봉면 (408) 과 환상의 상부 볼트 수납부 (410) 를 갖는다. 상기 상부 볼트 수납부 (410) 는 상기 상부 밀봉면 (408) 에 대해 축방향으로 위쪽으로 단차를 형성하고 있으며, 또한 상기 상부 밀봉면 (408) 의 외측 반경 방향으로 놓여있다. 상기 상부 밀봉면 (408) 은 상기 상부 플랜지 (400) 의 내경부에 인접하는 내경부와 상기 상부 볼트 수납부 (410) 의 내경부에 인접하는 외경부를 갖는다. 상기 상부 볼트 수납부 (410) 는 상기 상부 플랜지 (400) 의 외경부에 인접하는 외경부를 갖는다.

상기 하부 플랜지 (402) 는 상향 환상돌출부 (412), 환상 만입부 (414), 환상의 하부 밀봉면 (416), 그리고 환상의 하부 볼트 수납부 (418) 를 가지는바, 이 모두가 동심축상에 위치한다. 상기 상향 환상돌출부 (412) 는 상기 하부 플랜지 (402) 의 내경부에 인접하는 내경부를 갖고, 또한 상기 만입부 (414) 의 내경부에 인접하는 외경부를 갖는다. 상기 만입부 (414) 는 상기 하부 밀봉면 (416) 의 내경부에 인접하는 외경부를 갖고, 상기 하부 밀봉면 (416) 은 상기 하부 볼트 수납부 (418) 의 내경부에 인접하는 외경부를 갖는다. 상기 하부 볼트 수납부 (418) 는 상기 하부 플랜지 (4()2) 의 외경부에 인접하는 외경부를 갖는다. 상기 하부 밀봉면 (416) 은 상기 만입부 (414) 에 대해 위쪽으로 단차가 형성되어 있으며, 다음은 상기 볼트 수납부 (418) 가 상기 하부 밀봉면 (416) 에 대해 위쪽으로 단차가 형성되어 있다.

볼트 (406) 는 각각 상기 상부 플랜지 (400) 에 형성된 상부 보어 (420) 내로 미끄럼운동이 가능하게 수납되며, 또한 각각의 하부 보어 (422) 내로 나사결합된다. 상기 상부 보어 (420) 및 하부 보어 (422) 는 일반적으로 이들에 대향하는 환상의 상부 볼트 수납부 (410) 및 하부 볼트 수납부 (418) 에 대해 횡방향으로 위치한다. 상기 상부 볼트 수납부 (410) 는 일반적으로 상기 하부 볼트 수납부 (418) 의 내경부보다 다소 작은 내경부를 가지고, 이에 따라 상기 볼트 수납부(410, 418) 사이의 단차상에서, 상기 상부 플랜지 (400) 와 하부 플랜지 (402) 의 정렬을 용이하게 하며, 그리고 상기 밀봉면 (408, 416) 들 간의 정렬들 용이하게 한다.

개스킷 (404) 은 일반적으로 상부 밀봉면 (408) 과 하부 밀봉면 (416) 사이에서 압착된다. 상기 개스킷 (404) 는 정격온도 및 압력을 포함한 소정의 서비스조건에 적합한 통상적인 개스킷 재료 (예를 들어, 고체, 연성의 어닐링처리된 4-6% 의 크롬강 합금) 로 제조된다. 상기 개스킷 (404) 은 일반적으로 상기 상부 밀봉면 (408) 및 하부 밀봉면 (416) 의 외경부들에 인접하는 외경부를 갖고. 또한 상기 하부 밀봉면 (416)의 내경부에 인접하는 내경부를 갖는다. 상호 대응하는 밀봉면 (408, 416) 사이에 위치한 개스킷 (404) 들 압착하는 것은 일반적으로 상기 플랜지 (400. 401) 사이에서 일차적인 밀봉부분을 제공한다.

환상립부 (48) 는 바람직하게는 하향 환상돌출부 (52) 를 포함하고, 일반적으로는 동심축을 갖는 환상의 밀봉 만입부 (426) 를 포함한다. 상기 하향 환상 돌출부 (52) 는 하부 밀봉면 (416) 의 내경부에 인접하는, 그러나 이 내경부보다 다소 작은 외경부를 갖는다. 또한, 상기 하향 환상돌출부 (52) 는 상향 환상 돌출부(412) 의 외경부에 인접하는, 그러나 이 외경부보다 다소 큰 내경부를 갖는다. 그리고 상기 하향 환상돌출부 (52) 는 상기 만입부 (414) 내로 수납된다. 밀봉 만입부 (426) 는 상기 상향 환상돌출부 (412) 의 외경부에 인접하는, 그러나 바람직하게는 이 외경부보다 다소 큰 외경부를 갖는다. 또한, 밀봉 만입부 (426) 는 상기 상향 환상돌출부 (412) 의 내경부에 인접하는, 그러나 바람직하게는 이 내경부보다 다소 작은 내경부를 갖는다. 그리고 상기 상향 환상돌출부 (412) 는 밀봉 만입부 (426) 내로 수납된다.

각각의 만입부 (426, 414) 에 대응하는 상향 및 하향 환상돌출부 (412, 52) 의 상호 결합은 환상립부 (48) 를 플랜지 조립체 (16) 내에서 상호체결 (interlock) 하는 기능을 수행한다. 돌출부 (412) 와 밀봉 만입부 (426) 사이의 밀봉결합은 바람직하게는 챔버 (40) 와 챔버 (42) (제 1 도 참조) 사이의 밀봉을 실행하며, 또한 고온유체가 상기 환상립부 (48) 와 상기 플랜지 조립체 (16) 사이를 순환하는 것을 방지한다. 예를 들어, 80 RMS 로 마무리된 1/4인치의 인코넬 (inconel) 600 합금 용접 오버레이 (overlay) 를 상향 환상돌출부 (412) 의 상면에, 그리고 80 RMS 로 마무리된 1/8 인치와 인코넬 600 합금 오버레이를 만입부 (426) 에 제공함으로써. 적절한 밀봉이 얻어질수 있다. 또한, 예를 들어 개스킷과 같은 통상적인 또다른 밀봉수단이 이 목적을 위해 사용될 수 있다.

제 5 도에 명확히 도시된 바와 같이, 튜브캡 (60), 오리피스 플레이트 (26), 튜브시트 (18), 튜브군 (20), 그리고 오리피스 (62) 의 조합은 유체가 튜브측 챔버 (40) 에서 튜브군 (20) 으로 통과하는 것을 용이하게 한다. 각각의 오리피스 (62)및 튜브캡 (60) 은 바람직하게는 동심축을 갖는다. 각각의 튜브캡 (60) 은 복수의 천공 (114) 을 갖는바, 이 천공은 튜브캡 (60) 아래쪽 오리피스 플레이트 (26) 상에 위치한 각각의 오리피스 (62) 의 직경보다 작다. 각각의 오리피스 (62) 는 오리피스 플레이트 (26) 를 통해 각각의 튜브(28) 까지 연장한다. 튜브캡 (60) 은 파편이 낙하하여 오리피스 (62) 및 튜브 (28) 를 막는 것을 방지한다. 오리피스 (62) 는 튜브 (28) 를 통한 유체유동이 균일한 분포로 행해지는 것을 용이하게 한다. 또한, 촉매는 오리피스 플레이트 (26) 의 섹션을 제거함으로써 그리고 튜브 (28) 로부터 촉매를 진공흡입하는 등의 적절한 방법을 사용함으로써, 튜브 (28) 로부터 제거가능하다. 오리피스 플레이트 (26) 및 튜브캡 (60) 이 제거된 상태에서, 새로운 또는 추가적인 촉매가 튜브군 (20) 에 또한 첨가될 수 있다.

제 6 도 및 제 7 도에는, 복수의 천공 (120) 을 갖는 단부 캡 (118) 의 바람직한 실시예가 도시된다. 각각의 튜브 (28) 는 자체의 하단부에 단부 캡 (118) 을 부착하여 촉매를 튜브 (28) 내에 보유한다. 촉매가 채워진 튜브(28) 로부터 배출된 반응물질은 단부 캡 (118) 을 통과하여 천공 (120) 을 이탈한다. 상기 천공 (120) 은 촉매를 튜브 (28) 내에 보유하도록 충분히 작으나. 반응물질이 바람직하게는 낮은 압력강하로써 통과 유동할 수 있도록 충분히 크다.

제 8 도에 도시된 바와 같이, 오리피스 플레이트 (26) 의 다중섹션구성은 오리피스 플레이트 (26) 의 상호 인접하는 섹션 사이에 하나 이상의 시임 (122) 에의해 달성된다.

제 9 도의 바람직한 실시예를 참고로 하면, 스커트 (50) 는 바람직하게는,다른 재료로 구성되어 서비스시에 초래될 수 있는 열응력을 감소하기가 용이해진다. 튜브시트 (18) 는 일반적으로, 비교적 높은 열팽창계수를 갖는 고온처리합금 (예를 들어, 347 스테인레스강)으로 제조된다. 도시된 스커트 (50) 의 하단부 (902), 즉 지지링 (80) (제 3 도 참조) 의 하방은 바람직하게는 튜브시트(18) 에 직접 용접된 동일한 또는 유사한 고온합금으로 제조된다. 스커트 (50) 의 환상립부 (48) 및 상단부 (904) 는 바람직하게는, 일반적으로 비교적 낮은 열팽창계수를 갖는 비교적 저온에 적합한 (예를 들어, 1 1/4% 크롬-1/2% 몰리브덴강 합금), 동일한 또는 상이한 재료로 제조될 수 있다. 상단부 (902) 와 하단부 (904) 의 사이에 용접된 스커트 (50) 의 중간부 (906) 는 바람직하게는 중간정도의 열팽창계수를 갖는 재료 (예를 들어, 인코넬 크롬-니켈 합금) 로 제조되어, 만약 스커트 (50) 가 단지 한 개 또는 두 개의 재료로 이루어졌다면 발생하였을 열응력을 완화시킨다.

또한, 제 9 도 및 제 10 도를 참조로 하던, 스커트 (50) 는 용접에 의해 또는 다른 방법으로 복수의 종방향 휜 (fin; 910) 을 스커트 (50) 에 부착시키는 것에 의해 보강될 수 있다. 상기 휜 (910) 은 바람직하게는 스커트 (50) 의 내면에 결합되고, 수직으로 상단부 (904) 와 중간부 (906) 사이의 용접부에 걸쳐서 연장한다. 상기 휜 (910) 은 바람직하게는 고강도를 갖는 적절한 재료로 제조될 수 있으며, 이 재료는 또한 상기 상단부 (904) 또는 중간부 (906) 와 같을 수 있다. 또한 환상립부 (48) 는 나사산이 형성된 복수의 보어 (912) 를 구비할 수 있으면, 이 보어들에 의해 지지구조체 (14), 튜브시트 (28), 그리고 튜브군 (20) (제 2 도 참조) 의 전체 조립체는, 예를 들어 나사산이 형성된 아이볼트 (eye bolt)(도시안됨) 를보어 (912) 내로 나사체결하고, 또한 크레인, 윈치, 호이스트기계등으로부터 적절한 케이블을 상기의 아이 부분을 통과시킴으로써, 필요시에 당기거나 교체하기 위하여 승강될 수 있다.

플랜지 조립체 (16) 가 풀리고, 헤드부 (41) 가 제거된 상태에서, 예비조립된 튜브시트 (28), 튜브군 (20), 및 스커트 내화물 (68, 70) 을 포함하는 튜브시트 지지부재 (14) 는 용기 (12) 위로 상승되고, 정위치로 하강될 수 있으며, 이에 따라 상기 립부 (48) 는, 하향 환상돌출부 (52) 가 만입부 (414) 에 수납된 상태에서, 하부플랜지 (402) 와 결합한다. 동시에, 하부플랜지 (402) 의 상향 환상돌출부 (412) 는 상기 립부 (48) 의 밀봉 만입부 (426) 와 결합한다. 튜브시트 지지부재 (14), 튜브시트 (18) 및 튜브군 (20) 의 삽입시에는 내화물 (38) 이 손상되지 않도록, 일반적으로 주의가 요망된다. 일단, 립부 (48), 튜브시트 지지부재 (14), 튜브시트 (18) 및 튜브군 (20) 이 용기 (12) 내의 정위치에 설치되면, 개스킷 (404) 은 밀봉면 (416) 에 위치하고, 또한 세라믹 개스킷 (82) 은 상기 스커트 내화물 (70) 의 상단부에 위치한다. 개스킷 (414) 이 정위치한 상태에서, 헤드부 (41) 는 용기 (12) 위로 들어올려져, 정위치에서 하강됨으로써, 상부플랜지 (400) 는 하부플랜지 (402) 와 결합하고, 볼트홀 또는 보어 (420, 422) 는 수직정렬된다. 볼트 (406) 는 상부 보어 (420) 내로 수납되고, 각각의 하부보어 (422) 로 나사체결되고, 또한 소정의 토크로 조여진다. 볼트 (406) 를 조일때, 개스킷 (404) 은 1차 밀봉부분을 형성하고, 2차 밀봉부분이 립부 (48) 와 플랜지 조립체 (16) 에 형성되고, 그리고 열적 밀봉부분이 상호 인접한 내화물 (38a) 과 내화물 (70) 사이에 형성된다.

용기 (12) 내의 온도가 작동온도에 도달하면, 튜브시트지지부재 (14) 는 팽창하고, 따라서 팽창갭 (73) 의 치수를 변화시키며, 그리고 상기 원통벽 (72) 과 외벽 (46) 사이에 경미한 접촉이 발생할 수도 있다.

본발명의 범위내에 있는 본 고온 열교환기 또는 다른 고온 열교환기가, 내부내화물에 충격을 주지 않으며, 내부부품을 더욱 효율적으로 지지하는, 촉매가 채워지거나 그렇지 않은 튜브군을 지지하기 위해 제공될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 하부 튜브시트가 분배 플레이트의 기능을 대신할 수 있으며, 또한 또다른 포트가 반응없는 열교환기로서의 용기의 작동을 위한 튜브시트 들 사이에 위치할 수도 있다. 튜브측 유체는 하부 튜브시트의 아래에 형성된 하부 헤드부로 부터 배출될 수 있고, 쉘측 유체는 튜브시트 들 사이의 포트로 도입되거나 이로 부터 배출될 수 있다.

추가의 고온 열교환기, 반응기 및, 기술, 공정, 재료 및 설비의 다양한 변경은 당업자에 있어 명확한 것이다. 첨부된 청구범위의 범위 및 사상내의 상기 한 모든 변형예가 청구범위에 포함되는 것으로 한다.

제 1 도는 본 발명에 따른 촉매 반응기의 부분 절개단면도.

제 2 도는 튜브군 (群), 타이 로드 (tie rods), 조절판, 그리고 분배 플레이트와의 관계를 도시한, 제 1 도의 반응기의 튜브시트 지지부재의 단면도.

제 3 도는 지지부재 및 플랜지 조립체에 인접한 내화물의 위치를 도시한, 제 1 도의 반응기의 플랜지 조립체의 단면도.

제 4 도는 상부 플랜지부재와 하부 플랜지부재의 결합을 도시한 제 1 도의 반응기의 플랜지 조립체의 분해 단면도.

제 5 도는 튜브가 상기 튜브시트에 부착된 상태의 제 1 도의 상기 반응기의 오리피스 플레이트, 튜브시트, 및 튜브군의 관계를 도시한 단면도.

제 6 도는 본 발명에 따른 상기 튜브에서 촉매를 지지하기 위해 사용되는 하단부 캡의 단면도.

제 7 도는 제 6 도의 하단부 캡의 평면도.

제 8 도는 다중섹션으로 구성된 제 5 도의 오리피스 플레이트의 정면도.

제 9 도는 제 1 도의 반응기의 지지구조체에 사용되는 튜브시트 및 스커트의 측단면도.

제 10 도는 제 9 도의 10-10 선을 따른 지지구조체의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 촉매 반응기 (catalytic reactor) 12 : 용기

14 : 튜브시트 지지부재 (tube sheet support member)

16 : 플랜지 조립체 18 : 튜브시트 (tube sheet)

20 : 튜브군 (tube bundle)

24 : 분배 플레이트 (distributor plate) 26 : 오리피스 플레이트

28 : 튜브 34 : 조절판 (baffle)

40 : 튜브측 챔버 (tube-side chamber) 42 : 쉘측 챔버

48 : 환상립부 (annular lip)

50 : 입형 스커트 (upright skirt)

52 : 하향 환상돌출부 (downward annular projection)

68 : 제 1 스커트 내화물 (first skirt refractory)

70 : 제 2 스커트 내화물 73 : 팽창갭 (expansion gap)

78 : 테이퍼면 400 : 상부 플랜지

402 : 하부 플랜지

408 : 상부 밀봉면 (upper sealing surface)

410 : 상부 볼트 수납부 412 : 상향 환상돌출부

414 : 환상 만입부 (annular recess) 416 : 하부 밀봉면

418 : 하부 볼트 수납부

426 : 밀봉 만입부(sealing recess) 906 : 중간부

Claims

쉘측의 유체와 튜브측의 유체 사이의 열전달을 위한 고온 열교환기에 있어서,

상단부 및 하단부를 가지며, 내면에 부착된 내열성 내화물 라이닝을 포함하는 용기;

상기 용기의 상단부에 인접하여 있는 플랜지 조립체;

상기 용기에서 상단부와 하단부 사이에서 지지되며, 또한 튜브시트 지지부재에 고착된 튜브시트에 매달린 복수의 튜브로 이루어진 튜브군;

상기 플랜지 조립체에 장착되는 환상립부와, 상단부와 하단부를 갖는 스커트로 이루어지며, 상기 스커트는 상기 환상립부에 매달려 상기 스커트의 상단부가 상기 환상립부에 고착되고 상기 스커트의 하단부가 상기 튜브시트에 고착되는 튜브시트 지지부재;

상기 스커트의 외면상에서, 상기 용기의 내면에 인접하여 상기 내면으로부터 이격되고 상기 내면에 부착되며, 상기 튜브시트 인접한 곳으로부터 상기 환상립부를 향해 위쪽으로 연장하는 제 1 스커트 내화물 라이닝; 그리고

상기 스커트의 내면상에서, 상기 환상립부 인접한 곳으로부터 아래쪽으로 연장하고 상기 튜브시트를 향하여 상기 용기의 내면에 부착되는 제 2 스커트 내화물 라이닝을 포함하고,

상기 제 1 스커트 내화물 라이닝과 제 2 스커트 내화물 라이닝이 적어도 상기 스커트의 내면 및 외면의 일부분에서 길이방향으로 오버랩되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 플랜지 조립체의 하부 플랜지의 내경부에 인접하는 하부 플랜지로부터의 상향 환상돌출부와 상호 체결되는 상기 환상립부의 외경부에 인접하는 환상립부로부터의 하향 환상돌출부를 추가로 구비하고, 상기 하향 환상돌출부가 상향 환상돌출부의 외경부보다 큰 내경부를 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 플랜지 조립체는 상부 플랜지의 상부 밀봉면과, 하부 플랜지의 하부 밀봉면 사이에 위치한 개스킷을 포함하고, 상기 하부 밀봉면은 싱기 환상립부에 인접한 내경부와 상기 상부 밀봉면의 외경부를 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서 상기 플랜지 조립체는 밀봉면을 가지는 상향 환상돌출부를 구비하여, 상기 밀봉면이 환상립부의 밀봉면과 맞물려서 상기 튜브시트 및 상기 스커트의 한측면에 위치한 상부 튜브측 챔버와, 상기 튜브시트 및 상기 스커트의 다른 한측면에 위치한 쉘측 챔버 사이에서 밀봉부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 플랜지 조립체는 상기 환상립부의 하향 환상돌출부와 결합하는 환상 만입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서. 상기 플랜지 조립체는 상부 및 하부 플랜지의 대향 1차 밀봉면들 사이에 위치하는 1차 개스킷과. 상부 및 하부 플랜지를 함께 사용하여 상기 개스킷과 상기 밀봉면간에 1차 밀봉부분을 형성하도록 압착하는 복수의 반경 방향으로 간격을 두고 위치한 볼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스커트 내화물 라이닝의 상단부와, 상기 제 2 스커트 내화물 라이닝에 인접한 용기의 고밀도 내화물 라이닝의 하단부의 사이에 위치되어 각 내화물 사이에서 열적 밀봉부분을 형성하는 환상의 세라믹 개스킷을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

동심의 환상의 상부 플랜지의 밀봉면과 상부 플랜지 볼트 수납부를 구비하며, 상기 밀봉면은 상기 상부 플랜지의 내경부에 인접하는 내경부와 상부 볼트 수납부의 내경부에 인접하는 외경부를 가지고, 상기 볼트 수납부는 상기 상부 플랜지의 외경부에 인접한 외경부를 갖는 플랜지 조립체의 상부 플랜지;

동심의 상향 환상돌출부, 환상 만입부, 하부 플랜지 밀봉면 및 하부 플랜지볼트 수납부를 구비하며, 상기 상향 환상돌출부는 상기 하부 플랜지의 내경부에 인접하는 내경부와 상기 환상만입부의 내경부에 인접하는 외경부를 가지고, 상기 밀봉면은 상기 환상만입부의 외경부에 인접한 내경부와 상기 볼트 수납부의 내경부에 인접한 외경부를 가지고, 상기 볼트 수납부는 상기 하부 플렌지의 외경부에 인접한 외경부를 가지는 플랜지 조립제의 하부 플랜지;

상기 하부 플랜지 밀봉면의 내경부에 인접하는 외경부와 상향 환상돌출부에 인접하는 내경부를 구비하여. 상기 환상만입부에서 하향 환상돌출부를 상호체결하는 상기 환상립부로부터의 하향 환상돌출부:

상기 하향 환상돌줄부의 내경부에 인접하는 외경부와 상기 상향 환상돌출부의 외경부에 인접하는 내경부를 구비하여, 상기 하부 플랜지의 상향 환상돌출부와 상기 립부의 밀봉 만입부 사이에 밀봉부분을 형성하는 립부의 밀봉 만입부;

상기 상부 플랜지 밀봉면과 상기 하부 플랜지 밀봉면 사이에서 압착되어 상기 밀봉면들과 1차 밀봉부분을 형성하는 개스킷;

상기 상부 플랜지 볼트 수납부의 보어개구부를 통과하여 상기 하부 플랜지 볼트 수납부의 보어개구부 내로 나사 체결되는 반경 방향으로 이격된 복수의 볼트; 및

상기 상부 플랜지 밀봉면에서 상부 플랜지 볼트 수납부로 이르는 단차와 맞물리는 상기 하부 플랜지 밀봉면에서 상기 하부 플랜지 볼트 수납부로 이르는 단차를 포함하며,

상기 하부 플랜지 단차는 상부 플랜지 단차보다 약간 더 큰 직경을 가져서 상부 플랜지와 하부 플랜지의 동심적 정렬을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 스커트는 하부 섹션보다 낮은 열팽창계수를 가지며 상기 환상립부에 인접한 상부 섹션과, 상기 환상립부에 인접한 상기 상부 섹션되다 높은 열팽창계수를 가지며 상기 튜브시트에 인접한 하부 섹션과, 상기 상부 섹션과 하부 섹션의 사이에 위치하띤서 상기 하부 섹션보다는 작고 상기 상부 섹션보다는 큰 열팽창계수를 갖는 중간섹션을 포함하는 복수의 섹션으로 이루어지는 것들 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스커트 내화물 라이닝은 상기 스커트로부터 반경방향으로 이격된 보유벽에 의해서 상기 스커트의 외면에 인접하여 지지되고, 상기 스커트에 부착되고 반경방향 외측으로 상기 보유벽의 하단으로 연장하는 횡방향 링에 의해서 상기 스커트에 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스커트 내화물 라이닝은 상기 스커트에 부착된 지지링 상에서 상기 스커트의 내면에 인접하여 지지되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 주위온도에서 대향하는 상기 용기의 벽과 상기 제 1 스커트 내화물 라이닝 사이에 팽창갭을 추가로 구비하여, 작동온도까지의 스커트의 열팽창을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 스커트의 하부에 인접한 위치에서 상기 용기의 내면에 부착된 내부 내화물층은 상기 스커트의 경사를 보완하는 반경방향으로의 테이퍼면을 가지며, 상기 스커트는 주위온도에서 상기 층에서부터 반경방향으로 이격되어, 작동온도까지의 열팽창을 허용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 튜브시트의 위쪽에 위치된 오리피스 플레이트를 추가로 구비하며, 상기 오리피스 플레이트는 튜브측 유체와 연통하기 위한 복수의 오리피스를 갖는 것들 특징으로 하는 열교환기.
제 14 항에 있어서, 복수의 천공된 캡을 추가로 포함하며, 각각의 캡은 상기 각각의 오리피스 위의 오리피스 플레이트의 상면에 부착되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 15 항에 있어서, 튜브는 이 튜브 내에서 유체의 반응을 위한 촉매를 보유하도록 된 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 16 항에 있어서, 각각의 상기 튜브는 천공된 하단부 캡을 가져서 촉매를 지지하고 거기를 통하여 유체의 유동을 허용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 상기 용기는 상기 튜브시트로부터 지지되며 또한 상기 용기의 하단부에 인접하여 배치되는 분배 플레이트를 포함하며, 상기 분배 플레이트는 상기 튜브위로 가열유체를 분배하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서, 복수의 수평조절판이 상기 튜브시트로부터 지지된 튜브군에서 길이방향으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
내화물 라이닝 처리된 고온 열교환기 내의 튜브군을 지지하는 방법에 있어서,

복수의 튜브의 상단부를 튜브시트에 고착하는 단계;

상기 튜브시트로부터 이격된 환상립부를 가지는 스커트를 상기 튜브시트에 부착하는 단계;

상기 환상립부에 인접한 위치에서부터 상기 튜브시트의 위쪽으로 이격된 제 2 내화물 지지링끼지, 상기 스커트의 내면에 제 2 스커트 내화물 라이닝으로 스커트를 라이닝 처리하는 단계;

상기 제 1 내화물 지지링의 아래쪽으로 이격된 제 1 내화물 지지링으로부터 상기 제 1 내화물 지지링 까지, 상기 스커트의 외면에 제 1 스커트 내화물 라이닝으로 상기 스커트를 라이닝 처리하여, 상기 스커트를 상기 제 1 스커트 내화물 라이닝과 상기 제 2 스커트 내화물 라이닝으로 오버랩하는 단계;

상기 튜브군을 내화물 용기 내로 하강시키고, 상기 환상립부로부터 이에 대응하는 상기 용기의 상단부에 위치한 제 1 플랜지면에 형성된 환상 만입부 내로 하향 환상돌출부를 결합시켜, 상기 환상립부를 상기 하부 플랜지 내로 상호체결하여, 상기 스커트, 상기 튜브시트, 그리고 상기 튜브군을 매다는 단계; 및

제 1 플렌지와 결합하고 있는 제 2 플랜지를 포함하는 상기 용기에 탑헤드부(top head) 를 위치시켜, 상기 플랜지들 사이에 1차 밀봉부분을 형성하고, 상기 환상립부와 상기 플랜지들 사이에는 2차 밀봉부분을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브군의 지지방법.