KR101693175B1 - 다중 통로 열 시트 및 그것을 장착한 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤링 또는 용접 시임에 의해 적어도 2개의 통로로 분할되는 신규한 열 시트와, 이 열 시트로 구성되는 열 시트 모듈에 관한 것으로, 상기 통로는 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 공통 급송 및 방출 라인을 통해 연결된다. 이러한 열 시트는 다중-통로 열 시트로 불리운다.
또한, 본 발명은 외측 커버와, 적어도 2개의 열전달 모듈로서, 상기 열전달 모듈 중 하나는 본 발명에 따른 다중-통로 열 시트 모듈인 상기 적어도 2개의 열전달 모듈과, 상기 열전달 모듈 연결된 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 라인) 및 방출 라인을 포함하고, 상기 급송 라인 및/또는 방출 라인은 열교환기의 외측 커버 내에 결합되는 열교환기에 관한 것이다.

Description

다중 통로 열 시트 및 그것을 장착한 열교환기{MULTI-PASSAGE THERMAL SHEETING AND HEAT EXCHANGER EQUIPPED THEREWITH}
본 발명은 롤링 또는 용접 시임에 의해 적어도 2개의 통로로 분할되어 있는 신규한 열 시트와, 이 열 시트로 구성된 열 시트 모듈에 관한 것으로서, 상기 통로는 냉각제 또는 가열제 공급원을 위한 공통 급송 및 방출 라인을 통해 연결되어 있다. 이러한 열 시트가 다중 통로 열 시트로 불리운다.
본 발명은 또한 외측 커버와, 적어도 2개의 열전달 모듈로서, 상기 열전달 모듈 중 하나는 본 발명에 따른 다중-통로 열 시트 모듈인 상기 적어도 2개의 열전달 모듈과, 상기 열전달 모듈과 연결된 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 및 방출 라인을 포함하는 열교환기에 관한 것으로, 상기 열교환기의 외측 커버 내의 상기 급송 및 방출 라인은 함께 결합된다.
화학 반응과, 증발 및 응축 처리가 열교환기에서 수행될 때, 냉각제 또는 가열제에 의해 반응열이 종종 회수되거나 또는 공급되고, 냉각제 또는 가열제는 예를 들어, 파이프 코일, 관 다발(tube nest), 또는 열 시트로 구성된 열전달 모듈을 통해 통과된다. 화학 반응을 수행함에 있어서, 열교환기는 리액터에 상응하고, 증발 및 응축 처리를 수행함에 있어서는, 열교환기는 예를 들어 헤드 응축기와 같은 응축기에 상응한다.
특히 열 시트의 열전달 모듈은 이미 공지되어 있고, 대용량 처리에 종종 채용된다.
예를 들어, 특히 열 시트를 이용하여 부분 산화를 수행하기 위한 리액터가 독일 특허 공보 제 DE-A 199 52 964 호, 제 DE-C 197 54 185 호, 제 DE-A 198 48 208 호 및 국제 특허 공개 공보 제 WO A 01/85331 호에 기재되어 있다. 특히 유리한 판형 리액터가 또한 유럽 특허 공개 공보 제 EP-A 1 002 571 호에 기재되어 있는데, 이것은 강한 열성(heat tonality)으로 반응을 수행하기 위한 리액터에 관한 것이다. 여기에서 설명한 리액터에 있어서, 사이에 촉매 입자가 혼입될 수 있는 몇 개의 열 시트는 리액터 용기 내에 서로 나란히 배치되어, 공급 가스가 판 패키지를 통해 병렬로 흐르는 판 패키지 열 시트 모듈을 형성한다. 이러한 모듈형 조립체는 반응 제어에 있어서 큰 장점을 갖는다. 특히, 이러한 리액터에 있어서, 각각의 열 시트 모듈은, 손상된 열 시트 모듈 또는 유지 보수 작업의 경우에, 리액터가 열 시트 모듈이 교체되는 짧은 시간 동안만 스위치 오프되어야만 하도록, 교체되고 유지될 수 있다. 특정의 리액터는 또한 각각의 열 시트 모듈의 철수를 허용하고, 이 열 시트 모듈 없이 리액터 내에서의 추가의 반응 제어를 허용한다.
유럽 특허 공개 공보 제 EP-A 1 221 339 호에는, 열시트가 유리한 모듈형 구성으로 구성되어 있는 열교환기가 기재되어 있다. 그렇게 함으로써, 열 시트 모듈은 리액터 상에 위치하는 맨홀(manhole)보다 작다.
그러나, 특정 용례에 있어서, 종종 더 가변적이고 보다 양호하게 조절가능한 온도 제어는, 공지된 열 시트 및 열 시트 모듈에 의해 달성될 수 있는 것보다 바람직할 수 있다.
따라서, 보다 융통성 있게 작동될 수 있고, 이에 따라 공지된 열 시트로는 어려움이 있거나 실행될 수 없는 특정 용례에 적합할 수 있는 열 시트를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외측 커버와, 적어도 2개의 열전달 모듈과, 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 및 방출 라인을 구비하는 열교환기를 제공하는 것으로서, 상기 급송 및 방출 라인은 열교환기 모듈과 연결되어 전술한 불리한 점을 갖지 않고, 강력한 열성으로 증발 및 응축 처리와 화학 반응을 수행한다.
이러한 문제점은 특허청구범위의 대상에 의해 해결된다.
본 발명은 롤링 또는 용접 시임에 의해 적어도 2개의 통로(51, 52, 53)로 분할되는 열 시트와, 이러한 열 시트의 모듈(100)에 관한 것으로서, 각각의 통로는 공통 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)에 의해 연결되어 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 열 시트는 통로 중 적어도 하나에 유동 스포일러(spoiler)가 마련되어, 특히 통로 내의 유동을 제어를 더 용이하게 하도록 구성되어 있다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 2개의 통로 사이의 롤링 및 용접 시임(62)은 적어도 하나의 지점에서 중단되어, 2개의 통로 사이에서 유체 교환이 발생될 수 있다.
종래 기술에서는, 열 시트 모듈이 항상 하나의 통로에 조합된 단일-통로 열 시트로 구성되어 있다. 본 발명에 따른 다중-통로 열 시트 모듈에 있어서, 몇 개의 열 시트 섹션이 각각 하나의 통로에 조합된다. 본 발명에 따른 다중 통로 열 시트는, 특히 본 발명에 따른 열 시트가 열 시트 모듈에 통합될 때 보여주는, 종래 기술로부터 알려진 단일 통로 열 시트에 대해 다수의 잇점을 갖고 있다.
본 발명에 따른 열 시트 모듈은 2개 이상의 매체 사이에서 열교환을 허용한다. 이론적으로는, 매체의 개수는 제한되지 않으나(오직 통로의 개수에 의해서만제한됨), 실용성 및 기능성을 고려하여 2개 내지 5개의 다른 매체로 된다. 하나의 열 시트 모듈 내의 다양한 크기의 통로에 의해, 매우 소용량의 흐름을 대용량 흐름과 하나로 조합할 수 있고, 동일한 열 시트 모듈을 서로 추가로 조합할 수 있다. 따라서, 매체의 체적 흐름 및 유량 파라미터는 서로로부터 개별적으로 제어가능하다. 몇 개의 열교환기를 작동시키는 대신에, 상이한 매체 사이클이 본 발명에 따른 열 시트 모듈로 하나의 단일 열 시트 모듈로 통합될 수 있고, 이것은 고도의 경제적 이점을 의미하고, 작은 공간에서의 융통성 있는 처리 제어를 가능하게 한다. 또한, 하나의 모듈 내에서의 가스 및 액체 채널의 조합이 가능하다. 열교환기에서 통로의 내부 및 외부 모두에서 고체의 증발 및 응축과, 퇴적(승화, 결정화 등) 모두가 매번 가능하다.
이에 따라, 오직 하나의 매체를 사용하는 경우에도, 본 발명에 따른 다중-통로 열 시트의 사용은 상당한 잇점을 제공한다. 그래서, 열 시트의 다양한 통로는, 열 시트 모듈 내의 다양한 온도 프로파일을 조정할 수 있는 유동 스포일러에 따라, 매체에 대해 다양한 체적, 선택적으로는 다양한 경로를 가질 수 있다.
추가로, 본 발명에 따른 열 시트 모듈은 냉각제 및 가열제의 공급에 적합할 뿐 아니라, 열 시트 내에서 발생하는 화학적 및 물리적 반응에 적합하다. 롤링 또는 용접 시임의 선택적인 중단으로 인하여, 인접한 통로의 매체가 서로 접촉하게 되어, 화학적 또는 물리적 반응이 개시될 수 있다. 이에 의해, 열 시트 내의 정밀하게 규정된 위치에 반응제가 공급될 수 있다. 더욱이, 이상적인 온도 수준에서 측부 흐름의 가능한 공급이 Q-T 과정에서의 온도 중첩(Pinch)을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 열 시트는 탭이 정밀하게 규정된 온도로 매체를 배출하는 것을 허용한다.
또한, 본 발명에 따른 열 시트에 있어서, 각각의 단면에서 매우 높은 압력이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따른 열 시트에 의해서, 장치 내의 단일 단면을 최적화할 수 있고, 이에 의해 비교적 매우 높은 열전달율이 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 다중 열 시트는 롤링 또는 용접 시임(54)에 의해 통상적인 단일-통로 열 시트를 수 개의 통로(51, 52, 53)로 분할함으로써 공지된 단일-통로 열 시트로부터 용이하게 제공될 수 있다. 그리고, 각 통로에는 도 5 내지 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 공지된 방식으로 급송 및 방출 라인이 마련된다.
본 발명에 따른 열 시트 통로의 개수에는 특별한 제한이 없지만, 적어도 2개의 통로가 존재하여야 한다. 통로의 최대 개수는 열 시트의 크기 및 원하는 용도에 의해서만 제한되지만, 대체로 10개 이하, 바람직하게 7개 이하이다.
2개, 3개, 4개, 또는 5개의 통로, 특히 2개 또는 3개의 통로를 가진 열 시트가 특히 유리하다.
각각의 통로는 다양한 크기의 열 시트 면적을 커버할 수 있고, 이에 의해 예를 들어 상이한 체적 흐름이 조합될 수 있다.
본 명세서에서 앞서 설명한 바와 같이, 열 제공 또는 열 제거의 목적으로 각각의 통로를 통해 다양한 매체를 통과시킬 수 있다. 다양한 매체는 크게 변화되는 열용량을 가질 수 있다. 작은 열용량을 갖는 매체는, 더 작은 열용량을 갖는 매체로 인하여 필요한 양의 열을 공급 또는 제거하기 위해 더 짧은 시간 간격이 요구되기 때문에, 대응하게 더 큰 열용량을 갖는 매체보다 더 빨리 통로를 통과할 수 있다.
도 1은 열전달 모듈 및 2차 응축기를 가진 공지된 헤드 응축기를 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 열 시트 모듈을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 열교환기를 도시하는 도면,
도 4는 도 3의 열교환기에 대한 상면도,
도 5는 열 시트를 3개의 통로로 분할함으로써 형성된 3-통로 열 시트 모듈을 개략적으로 도시하는 도면,
도 6은 열 시트 통로의 유동 스포일러를 갖는 2-통로 열 시트 모듈을 도시하는 도면,
도 7은 비직선형 종방향 시임 및 유동 스포일러를 가진 2-통로 열 시트 모듈을 도시하는 도면,
도 8은 단축 열 시트 섹션을 가진 3-통로 열 시트 모듈을 도시하는 도면,
도 9는 중단된 종방향 시임을 통한 측류의 혼합이 가능한 3-통로 열 시트 모듈을 도시하는 도면.
본 발명에 따르면, 상이한 통로에서 가스 또는 액체와 같은 상이한 상태의 집합체를 갖는 균일한 매체가 사용될 수 있다. 또한, 반응에서 집합체 및 물질의 상태 변화도 가능하다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 열 시트의 각각의 통로(51, 52, 53)는 자연 순환이 가능하도록 수직으로 뻗어 있고, 그 상측 및 하측 단부에 개구를 구비하며, 이 개구에 의해 매체의 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)과 연결된다. 본 발명에 따른 열 시트의 인접한 통로 내의 매체의 진로는 동일한 방향일 수도 있고, 반대 방향일 수도 있다. 더욱이, 통로 내의 매체의 진로는 종방향 시임(54)의 상이한 형성에 의해 영향을 받을 수 있다. 종방향 시임은 각각의 통로를 분리시키는 롤링 또는 용접 시임을 의미한다. 요구되는 것에 따라, 이것들은 직선형 또는 다른 형성 방식을 취할 수 있다. 그러므로, 진로는 곡선형으로 구성되거나, 또는 수 개의 만곡부를 갖도록 구성될 수 있다. 종방향 시임과 인접한 통로를 분리시키는 시임의 다양한 방식은 각각 통로 내의 매체의 보유 시간과 통로 내의 매체의 진로에 영향을 주고 이를 제어한다.
통로(51, 52, 53) 내의 매체의 진로를 추가로 제어하기 위해, 유동 스포일러(61)가 적용될 수 있다. 적합하게도, 이러한 유동 스포일러는 또한 롤링 또는 용접 시임에 의해 제조된다. 이러한 유동 스포일러는 본 발명에 따른 하나의 열 시트의 하나의 통로 내에서의 편향을 의미한다. 유동 스포일러는 이러한 형태로 특별히 한정되는 것은 아니다. 그리하여, 유동 스포일러는 매체용 유동 채널을 형성할 수 있고, 유동 스포일러에 의해 형성된 채널은 임의의 방향을 향하도록, 특히 구불구불하게 또는 대각선으로 뻗어 있도록, 배치될 수 있다. 특정 구성으로는 열 시트 내의 매체 유동 방향을 가로지르는 직선 유동 스포일러가 있다.
또한, 본 발명에 따른 열 시트의 각각의 통로(51, 52, 53)가 열 시트의 전체 면적을 커버하지 않는 것이 가능하다. 이러한 경우, 종방향 시임(54) 중 적어도 하나가 열 시트의 상측 또는 하측 에지의 적어도 하나의 측부에서 각각 종료(예를 들어, 통로의 수직 진로)되지 않는다. 이것은 도 8에 도시되어 있는데, 여기서 도면에 도시되어 있는 우측 통로(52)는 본 발명에 따른 열 시트의 하부 에지로 연장되지 않는다. 따라서, 이 통로용으로 의도된 공급 또는 방출 라인(4c)은 열 시트의 측방향 에지에 위치하고, 이에 따라 인접한 통로(52)가 영역 둘레로 연장되며, 이에 의해 다른 것이 짧아졌다. 다양하게 구성된 편향부 및 종방향 시임의 조합은 원하는 처리 제어에 따라 달라지고, 열 시트 모듈의 복잡한 온도 프로파일의 조정을 허용한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 열 시트의 통로(51, 52, 53)를 분리시키는 종방향 시임(62)은 소정의 지점(63)에서 중단된다. 이러한 중단부(63)는 인접한 통로(51, 52) 사이의 연결, 즉 통로를 통과한 매체가 그 통로와 연결된 통로로 들어가거나 그 반대로 된다는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, 연결된 통로를 통해 통과될 수 있는 매체 혼합이 허용될 것이다. 중단부는 임의의 크기일 수 있고, 그 크기에 의해 혼합의 정도가 원하는 바에 따라 조정될 수 있다. 하나 이상의 중단부가 존재할 수 있음을 유의하라. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 열 시트 내에서, 또한 화학적 반응이 실행될 수 있다. 따라서, 연결된 통로를 통과하는 매체는 추출물 및 반응물을 포함하고 있을 수 있고, 일단 매체가 종방향 시임의 중단부에 의해 다른 통로에 도달하면 화학적 반응이 발생할 수 있다. 특정 화학 반응에 대해 종방향 시임과, 편향부와, 종방향 시임 내의 중단부의 배치에 대한 구성을 주의 깊게 조합함으로써, 혼합 시의 온도와, 온도 구배의 추이와, 매체의 혼합 정도에 대한 최적의 조건을 달성할 수 있다. 이것은 동적 제어된 반응에 특히 유용하다.
본 발명에 따른 열 시트는 바람직하게는 모듈에 통합되어, 본 발명에 따른 열 시트 모듈(100)을 형성한다. 본 발명에 따른 열 시트의 개수는 특히 한정되지 않고, 작동 요건에 따라 달라진다. 열 시트 모듈에 존재하는 열 시트는 적용된 롤링 또는 용접 시임(54, 61, 62)의 조합에 비추어 대체로 유사하게 구성된다. 본 발명에 따른 열 시트 모듈 내의 열 시트의 관련 통로가 공통의 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)에 의해 연결된다.
본 발명의 다른 양태는 외측 커버(2)와, 적어도 2개의 열전달 모듈(3)과, 상기 열전달 모듈(3)과 연결된 냉각제 또는 가열제의 공급을 위한 급송 및 방출 라인(4, 5)을 포함하고, 상기 열전달 모듈 중 하나는 본 발명에 따른 열 시트 모듈(100)이고, 상기 급송 및 방출 라인(4, 5)은 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에서 결합된다. 바람직하게는, 외측 커버 내에서 급송 라인이 더 바람직하게는 급송 및 방출 라인이 상호 연결된다. 본 발명에 따른 몇 개의 다중-통로 열 시트 모듈이 본 발명에 따른 열교환기(30) 내에 존재할 때, 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)에 상호 연결된 열 시트 모듈의 열 시트 섹션(51, 52, 53)은 바람직하게는 본 발명에 따른 다른 열 시트 모듈의 각각의 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)과 연결된다. 또한, 동일한 열 시트 모듈의 2개 이상의 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)이 서로 연결되는 것도 가능하다. 동일한 매체가 통과되는 공통의 급송 및 방출 라인을 가진 열 시트의 통로만이 연결된다는 것을 이해할 것이다.
이하에서, 모든 급송 라인(4a, 4b, 4c)이 하나의 공통 급송 라인(4)으로 통합되고, 모든 방출 라인(5a, 5b, 5c)이 하나의 공통 방출 라인(5)으로 통합되어, 즉 오직 하나의 매체만 사용되는 가장 간단한 실시예에 기초하여 본 발명을 자세히 설명한다. 달리 자세히 언급하지 않는다면, 또는 당업자에게 명백하다면, 이 실시예는 본 발명에 따른 구성에 대해 유사하게 적용되고, 여기서 예를 들어 상이한 통로에서 상이한 매체가 통과되기 때문에, 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c) 중 오직 하나만이 통합되거나 그렇지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 반응물 및 추출물은 본 발명에 따른 열 시트를 통해 유동하여, 열 시트 내에서 화학적 반응이 발생할 수 있다. 열 시트를 몇 개의 통로로 분할하는 롤링 또는 용접 시임이 인접한 통로 사이의 유체 전달을 허용하는 중단부를 구비하는 경우에, 이 실시예가 특히 관련이 있다. 그러나, 대체로 가열제 또는 냉각제가 본 발명에 따른 열 시트를 통해 흐르고, 이 바람직한 실시예는 실질적으로 아래에서 설명된다.
바람직한 실시예에 있어서, 열전달 모듈(3)에 연결된 급송 또는 방출 라인(4, 5)은 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내의 증기 드럼(33)에 의해 서로 연결된다. 상이한 매체와, 상이한 냉각제 및 가열제 사이클의 경우에, 본 발명에 따른 다중-통로 열 시트 모듈에 있어서, 대체로 증기 드럼과 연결된 오직 하나의 폐쇄된 냉각제 및 가열제 사이클이 있다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 증기 드럼(33)은 완전히 외측 커버(2) 내에 배치된다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 증기 터빈(33)은 중앙 냉각제 또는 가열제 공급부로부터 분리되고, 열교환기(30)로부터 수직 방향으로 인출될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 열전달 모듈(3)은 중앙 냉각제 또는 가열제 공급부로부터, 그리고 중앙 냉각제 또는 가열제 공급부들로부터 각각 분리되고, 열교환기(30)로부터 수직 방향으로 인출될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 냉각제 또는 가열제 공급부는 자연 순환식으로 작동될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 열교환기(30)는 응축기를 의미하고, 적어도 하나의 2차 응축기(36)를 갖고 있다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 각 열전달 모듈(3)에 대해, 2차 응축기(36)가 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에 배치되어 있다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 열교환기의 용량이 증가될 수 있는 반면, 또한 유리한 냉각제 또는 가열제 공급부는, 모듈(3) 및 선택적으로 존재하는 증기 드럼(33)이 용이하게 열교환기로부터 제거되어 유지 보수되는 것을 보증한다. 이것은 수 개의 열전달 모듈이 외측 커버(2) 내에 배치되고, 냉각제 및 가열제 공급부의 급송 및/또는 방출 라인이 열전달 모듈과 관계없이 외측 커버 내에 연결된다는 것으로 달성된다. 이러한 방식으로, 폐쇄된 냉각제 또는 가열제 시스템이 열교환기 내에 형성되고, 열교환기는 냉각제 또는 가열제용의 오직 하나의 중앙 내부 또는 외부 흐름이 필요하다. 이에 따라, 열교환기의 외측 커버는 용이하게 마련되고, 열응력은 회피되며, 사용된 외측 커버는 채용된 모듈의 개수에 의존하지 않는다. 따라서, 외측 커버는 표준화될 수 있다. 더욱이, 폐쇄된 냉각제 또는 가열제 공급부에 의해서, 자연 순환이 특히 쉽게 실현될 수 있고, 여기서 냉각제 또는 가열제는 온도 구배에 의해 가열제 또는 냉각제 시스템을 통해 이동하고, 펌핑 시스템의 사용이 불필요하다.
본 발명에 따른 열교환기(30)는 냉각제 또는 가열제 시스템의 통합 증기 드럼(33)의 사용에 특히 적합하다. 증기 생성용 열교환기와 연결된 증기 드럼의 사용은 당업자에게 널리 알려져 있다. 헤드 응축기에 사용될 때, 증기 드럼을 사용하여 다양한 상의 냉각제(액체/가스)를 분리시킬 수 있고, 냉각제 시스템의 원하는 압력을 조정할 수 있다. 리액터에 있어서, 증기 드럼은 또한 냉각제 또는 가열제 시스템의 압력을 조정하는 역할을 하고, 처리열을 제공하거나 제거하는 역할을 할 수 있다. 증기 드럼의 처리 온도에 따라서, 예를 들어 최고 400℃의 온도에서 진공으로부터 160 bar의 압력이 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 냉각제 또는 가열제 시스템에서, 최고 압력 및 처리열의 최적의 공급 또는 제거가 가능하다. 동시에, 매체 및 제품의 측부 상의 최적 열전달 계수가 각각 달성될 수 있고, 특히 압력 및 산출량의 저하를 회피할 수 있다.
본 발명에 따른 열교환기(30)에 있어서, 증기 드럼(33)은 열교환기의 외측 커버 내에 완전하게 또는 부분적으로 배치된다. 이 구성에 의해서, 열교환기의 고정 지점들 사이의 공간이 감소하고, 이에 따라 열 응력도 감소한다. 바람직하게는, 증기 드럼이 고정 지점들 사이의 최단 공간을 달성하기 위해 열교환기의 외측 커버 내에 완전히 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 열교환기의 특히 컴팩트한 구성이 달성된다.
본 발명의 특히 유리한 실시예에 있어서, 증기 드럼(33)은, 급송 라인이 분리된 후에, 열교환기로부터 상측으로 인출될 수 있도록 구성되어 있다. 일반적으로, 증기 드럼은 특히 나사 결합에 의해 냉각제 및 가열제(4, 5)의 급송 라인 및 방출 라인과 분리가능하게 연결되어 있다. 증기 드럼의 제거 후에, 열전달 모듈(3)은 동일한 방식으로 바람직하게는 별개로 수리 또는 유지 보수 작업 및 세정을 위해 끄집어내 질 수 있다. 이러한 구성에 의해, 열교환기의 외측 커버(2) 내에 하나의 개구와 장치 캡(34)을 제공하는 것이 충분하고, 이것을 통해 증기 드럼과 열전달 모듈이 각각 끼워맞춰진다. 또한, 증기 드럼의 제거에 의해, 열전달 모듈의 제거를 위해 필요한 자유 공간이 형성될 수 있다. 이러한 구성은 특히 대향 장치 캡이 그 제조에 있어서 고가이고 복잡한 경우에 있어서 특히 유리하다. 이것이 장치 캡과 이에 따라 외측 커버 내에 제공된 가능한 작은 개구를 유지 보수하는 데에 유리한 이유이다. 또한, 이것은, 증기 드럼이 장치 캡의 일부를 형성하고, 이에 따라 자연적으로 열교환기의 외측 커버 내의 개구의 일부를 폐쇄시킨다는 점에서 유리한 방식으로 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 열교환기(30)의 다른 잇점은 열교환기의 외측 커버와 열전달 모듈의 임의적인 형상으로 인한 것이다. 이것은 간단한 방식으로 개별적인 작동 요건에 대한 열교환기의 특수한 적응을 가능하게 한다.
열 시트는 당업계에 공지되어 있고, 마찬가지로 본 발명에 따른 열 시트는 소위 열전달 모듈 즉, 열 시트 모듈과 같은 유닛에 결합될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "열전달 모듈"이라는 용어는 이러한 수 개의 조합된 열 시트 유닛을 의미하는데, 이 열 시트 유닛을 통해 냉각제 또는 가열제(또는 매체, 각각)가 유동할 수 있고, 상기 열 시트 유닛은 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 및 방출 라인을 구비하고, 이에 따라 유닛을 형성한다. 다중-통로 열 시트의 경우에, 열전달 모듈이라는 용어는 본 발명에 따라 각각의 통로가 하나의 경로에 각각 결합되는 열 시트를 의미한다. 따라서, 열전달 모듈은 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 하나 이상의 급송 및 방출 라인을 가질 수 있지만, 현재 통로의 개수 이하이다.
본 발명에 따른 열교환기는 외측 커버 내에 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개, 더 바람직하게는 적어도 4개, 더 바람직하게는 적어도 5개, 보다 더 바람직하게는 6개 이상의 열전달 모듈을 포함하고 있다. 열전달 모듈은 임의의 구성을 갖고 있고, 여기에는 본 발명에 따른 적어도 하나의 다중-통로 열 시트 모듈이 사용된다.
열 시트 모듈은 냉각제 또는 가열제용의 공통 입구 및 출구를 갖는 연결된 열 시트의 구성에 의해 규정된다.
열전달 모듈(3)은 바람직하게는 열교환기로부터 제거될 수 있도록 열교환기(30)의 외벽 내에 배치되어 있다. 열전달 모듈은 냉각제 또는 가열제 공급(또는 반응 매체 공급, 각각)을 위한 급송 및 방출 라인(4, 5)에, 추가로 바람직하게는 열교환기의 적절한 고정 장치에 연결된다. 바람직하게는, 열전달 모듈은 열교환기의 프레임 상에 매달려 있다.
개별적인 열전달 모듈(3)을 제거하기 위해서는, 이 열전달 모듈을 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 및 방출 라인(4, 5)과 고정 장치로부터 분리시켜야 한다. 열전달 모듈의 급송 및 방출 라인은 열교환기(30)의 고정 장치와 냉각제 또는 가열제 공급부와 임의의 방식으로 각각 연결될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "분리"라는 용어는 예를 들어 나사형 마개와 같은 마개의 결합을 해제시키는 것을 포함하고 있다. 바람직하게는, 열전달 모듈은 공지된 마개 기구에 의해 착탈가능하게 연결되어 있어서, 열전달 모듈이 간단한 방식으로 제거된 후, 다시 부착 또는 고정될 수 있다.
헤드 응축기와 같은 열교환기(30)를 사용하면, 열전달 모듈(3)에는 응축물을 위한 수집기(10, 31)가 마련되는 것이 바람직하다. 수집기는 열전달 모듈 하부에 부착될 수 있고, 바람직하게는 열교환기의 외측 커버(2) 내에 연결되며, 또한 열교환기 외부로의 공통 방출 라인(11, 32)을 갖고 있다. 바람직하게는, 하나의 평면에 배치된 열전달 모듈은 열교환기 외부로의 공통 방출 라인을 갖고 있다. 적절한 수집기는 당업자에게 공지되어 있다.
바람직하게는, 열전달 모듈(3)과 연결되어 있는 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 라인(4)은 열전달 모듈의 하부에 적용된다. 이러한 급송 라인에 의해, 냉각제 또는 가열제가 열전달 모듈로 통과될 수 있다. 열전달 모듈을 통해 통과한 후에, 냉각제 또는 가열제는 열전달 모듈로부터 열전달 모듈과 연결되어 있는 방출 라인(5)을 통해 다시 통과된다.
냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 및/또는 방출 라인(4, 5)은 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에 함께 결합되어 있다. 바람직하게는, 급송 라인은 외측 커버 내에 함께 결합되어 있다. 일반적으로 그리고 가장 바람직하게는, 외측 커버 내의 각각의 열전달 모듈로의 급송 라인과 각각의 열전달 모듈로부터의 방출 라인 양자는 함께 결합되어 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 방식으로, 급송 라인용의 하나의 개구와 방출 라인용의 하나의 개구만이 열전달 모듈의 외측 커버에 마련되어야 한다는 최대 장점이 달성된다.
이것은 외측 커버 내의 소정 지점에서의 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 다이 급송 라인(또는 방출 라인)이 용기 또는 파이프에 의해 결속되거나 연결되어, 일체형 냉각제 또는 가열제 시스템이 형성된다. 바람직하게는, 급송 라인(및 방출 라인)은 열전달 모듈로부터 분리될 수 있고, 냉각제 또는 가열제 시스템은 냉각제 또는 가열제 공급부가 하나 이상의 열전달 모듈이 열교환기로부터 제거될 때 추가로 작동될 수 있도록 폐쇄될 수 있다. 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 또는 방출 라인을 열전달 모듈과, 급송 라인 및 방출 라인용의 적절한 마개와 연결시키기 위한 적절한 수단은 당업계에 공지되어 있고, 나사형 마개가 바람직하다.
수 개의 냉각제 또는 가열제 사이클이 작동될 수 있는 본 발명에 따른 열 시트 모듈의 경우에, 즉 열 시트 모듈의 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)이 서로 연결되지 않을 때, 열교환기에 얼마나 많은 본 발명에 따른 열 시트 모듈이 사용되는 가에 관계없이, 각각 분리된 냉각제 또는 가열제 사이클을 위한 하나의 급송 라인용의 하나의 개구와 하나의 방출 라인용의 하나의 개구만이 제공되어야 한다.
본 발명의 발명의 상세한 설명에는, 급송 라인은 일반적으로 도면부호 4로 지시되어 있고, 방출 라인은 도면부호 5로 지시되어 있다. 그러나, 본 발명에 따른 열 시트 모듈의 실시에 있어서, 물론 급송이 연결부(5)를 통해 발생되고, 특히 열 시트 모듈의 상이한 통로의 매체가 반대 방향으로 통과될 때, 연결부(4)를 통한 방출도 가능하다.
열교환기(30)가 증기 드럼(33)을 포함하면, 열전달 모듈(3)의 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 방출 라인(5)은 증기 드럼에 이르는 것이 바람직하다. 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 방출 라인은, 그것이 증기 드럼으로부터 분리될 수 있도록 그리고 증기 드럼이 열교환기로부터 제거될 수 있도록, 증기 드럼과 연결되는 것이 더 바람직하다.
본 발명에 따른 열교환기(30)에 적합한 증기 드럼(33)은 당업계에 공지되어 있고, 예를 들어 최근 발행된 문헌인 "VDI Warmetlas"을 참고할 수 있다. 증기 드럼은 열교환기의 외측 커버(2) 내에 완전히 또는 부분적으로 배치되어 있다. 바람직하게는, 증기 드럼은 냉각제 또는 가열제 시스템 또는 열전달 모듈의 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 및 방출 라인(4, 5)과 열결되어, 냉각제 또는 가열제가 증기 드럼으로부터 급송 라인을 통해 열전달 모듈로 흐를 수 있다. 이어서, 냉각제 또는 가열제는 방출 라인을 통해 열전달 모듈 외부로, 그리고 바람직하게는 증기 드럼 내로 다시 흐를 수 있다. 이로 인하여 폐쇄된 냉각제 또는 가열제 시스템이 된다. 더 바람직하게는, 증기 드럼은 열교환기에 "새로운(fresh)" 냉각제 또는 가열제를 제공하기 위한 외부로의 냉각제 또는 가열제용의 급송 라인(42)을 구비하고 있다. 더 바람직하게는, 증기 드럼은 냉각제 또는 가열제 시스템으로부터 외부에 냉각제 또는 가열제용의 방출 라인(39)을 구비하고 있다. 이 방출 라인을 통해, 증기 또는 액체 냉각제 또는 가열제가 열교환기로부터 제거될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "냉각제 또는 가열제 시스템"은 열교환기의 파이프, 열전달 모듈(3), 증기 드럼(33) 등과 같은 모든 구성부품을 포함하고, 열교환기의 작동 동안에 이들을 통해 냉각제 또는 가열제가 통과된다. 여기서, 냉각제 또는 가열제 시스템은 예를 들어 펌핑 시스템과 추가의 유입부 또는 유출부와 같은 추가의 구성부품을 구비할 수 있다. 바람직하게는, 냉각제 또는 가열제 시스템은 열교환기의 외측 커버를 통한 외부로의 유출 라인(32)을 구비한다. 이 유출 라인을 통해, 냉각제 또는 가열제는 예를 들어, 열교환기의 작동 후에 회수되거나, 또는 열교환기의 작동 동안에 냉각제 또는 가열제를 교체할 수 있다. 바람직하게는, 유출 라인의 출구는, 냉각제 또는 가열제가 냉각제 또는 가열제 시스템으로부터 용이하게 제거될 수 있도록, 열전달 모듈(3, 100) 하부에 배치된 열교환기 외측 커버의 소정 지점에 배치된다. 냉각제 또는 가열제 시스템이 냉각제 또는 가열제 시스템으로의 냉각제 또는 가열제의 도입을 허용하는 유입부를 포함하는 것이 더 바람직하다. 예를 들어, 유입부는 증기 드럼(33) 또는 열교환기의 외측 커버에 적용될 수 있고, 바람직하게는 유입부는 냉각제 또는 가열제 시스템의 용이한 충전을 가능하게 하도록 열전달 모듈 위에 위치한다.
열교환기(30)는 헤드 응축기로 구성될 때 열전달 모듈(3)의 하류에 있는 2차 응축기(6)를 구비하는 것이 더 바람직하다. 여기서, "하류"라는 용어는, 냉각될 매체가 먼저 열전달 모듈에서 냉각되고, 이어서 잔여 가스 매체가 추가로 2차 응축기로 통과되는 것을 의미한다. 이러한 2차 응축기에서, 추가의 응축 단계가 발생되고, 결과적인 응축물이 잔여 응축물에 추가되고, 잔여 가스 매체가 열교환기 외부로 통과되거나, 또는 응축 단계로 다시 되돌아올 수 있다. 바람직하게는, 2차 응축기는 열전달 모듈(추가 응축기)에 직접 적용되고, 열교환기 외측 커버를 통한 외부로의 방출 개구를 구비한다. 바람직하게는, 각 열전달 모듈에는, 2차 응축기가 적용된다.
열교환기(30)는 외측 커버(2)의 장치 캡(34)을 포함하는 것이 더 바람직하다. 증기 드럼(33)이 사용될 때, 이것은 장치 캡에 통합될 수 있다. 이것은 증기 드럼이 장치 캡에 연결, 예를 들어 용접 결합되어, 장치 캡의 표면이 감소한다는 것을 의미한다. 장치 캡은 통상적인 장치를 사용하는 열교환기에 적용된다. 증기 드럼 및/또는 열전달 모듈(3)을 제거하기 위해, 증기 드럼과 함께 장치 캡이 상방으로 제거되고, 열교환기의 외측 커버 내의 결과적인 구멍을 통해, 열전달 모듈이 회수된다. 이러한 구성에 의해, 제조에 있어서 더 고가이고 복잡한 장치 플랜지가 단순화되고, 장치 캡과 함께 증기 드럼이 제거될 수 있다.
변형예 및 바람직한 실시예에 있어서, 장치 캡(34)은 증기 드럼(33)에 견고하게 연결되지 않고, 특히 이 실시예에서, 증기 드럼은 완전히 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에 위치한다. 이러한 경우에, 장치 캡은 증기 드럼으로부터의 급송 또는 방출 라인용의 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다(그러나, 필수적인 것은 아니다).
외측 커버(2)의 열교환기(30)는 열교환기의 내부로의 경로를 허용하는 개구(35)를 구비하는 것이 더 바람직하다. 이 개구는 열교환기의 내부로의 작업자의 접근을 허용하는 맨홀(35)로서 형성될 수 있다.
열교환기(30)의 외측 커버(2)는 임의의 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 이것은 원통형이다.
열전달 모듈(3)은 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에 임의로 배치될 수 있다. 바람직하게는, 열전달 모듈은 예를 들어 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 상측에서 봤을 때 리액터의 중앙 부근에 배치되어 있다. 바람직하게는, 증기 드럼(33)은 리액터의 중앙에 배치되어 있다. 어떠한 증기 드럼도 존재하지 않는다면, 바람직하게는 냉각제 급송 및 방출 라인(4, 5)이 각각 리액터의 중앙에서 결합된다. 바람직하게는, 적어도 4개의 열전달 모듈은 하나의 평면에 증기 드럼 둘레에 배치되어 있다. 열전달 모듈이 하나의 평면에 배치될 뿐 아니라 서로의 상부에 배치되는 것이 더 바람직하다. 바람직하게는, 열전달 모듈을 가진 적어도 2개의 평면, 더 바람직하게는 적어도 3개의 평면이 열교환기에 배치된다.
본 발명에 따른 열교환기(30)에 사용될 수 있는 적절한 냉각제 또는 가열제가 당업자에 공지되어 있고, 예를 들어 물 또는 수증기를 각각 포함한다.
본 발명에 따른 열교환기(30)는 응축기 또는 리액터로서 구성될 수 있다. 본 발명의 의미에서의 리액터는 강한 열성을 가진 촉매 작용을 수용하기에 적합하다. 이에 적합한 촉매는 당업자에게 공지되어 있고, 역시 공지된 방식으로 리액터 바람직하게는 열전달 모듈에 추가될 수 있다. 또한, 공지된 방식으로, 응축기로 구성되어 있는 열교환기나 산업용 플랜트에서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 열교환기는 대용량 용도에 특히 적합하고, 따라서 바람직하게는 2m 이상, 더 바람직하게는 4m 이상, 보다 더 바람직하게는 6m 이상의 높이, 폭, 또는 깊이를 갖고 있다. 상한은 롤러 컨베이어, 승강 장치 등의 길이와 같은 시공성 제한에 의해서만 결정된다.
더 바람직하게는, 열전달 모듈은 보조 매체 공급을 위한 급송 및 방출 라인을 구비한다. 이러한 경우에, 보조 매체는 열교환기의 작동 동안에 예를 들어 열전달 모듈 내에서 또는 외면 상에서 사용할 수 있어야 하는 불활성 가스, 정화제, 또는 다른 액체 또는 가스 물질일 수 있다. 보조 매체 공급은 냉각제 또는 가열제 공급으로부터 분리될 수 있고, 냉각제 또는 가열제가 냉각제 또는 가열제 시스템 내에 유지되는 동안에, 보조 매체가 작동 동안에 각각 매체(들)가 통해 흐르는 열교환기의 내부로 유입된다. 예를 들어, 열전달 모듈을 열교환기로부터 인출할 필요없이 열전달 모듈의 정화에 사용될 수 있는 세정액이 보조 매체 공급부에 의해 열전달 모듈로 통과될 수 있다. 이어서, 오염된 액체가 열교환기의 하부에서 방출 라인을 통해 배출될 수 있다. 그러나, 보조 매체 공급부는 또한 반응 처리의 보다 양호한 제어를 하기 위해 열교환기 매체의 샘플을 취하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 또한 보조 매체 공급부는 열교환기 내의 보조 매체용의 급송 및/또는 방출 라인이 결합되고, 각각 열교환기의 외측 커버의 하나의 단일 개구를 통해 급송 또는 회수될 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명의 의미의 열교환기는 상이한 매체를 가진 처리에 적합하다. "매체"는 유체 특히, 가스, 액체, 분산된 고체(dispersed solid)를 의미한다. 매체는 또한 가스 및 액체 부분으로 이루어져 있을 수 있다. 바람직하게는, 매체는 가스 또는 가스 및 액체의 혼합물이고, 가장 바람직하게는 가스이다. 헤드 응축기와 같은 바람직한 실시예에 있어서, 매체는 가스로부터 액체 상태로의 응축에 의해 변환되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열교환기는 헤드 응축기와 함께 도 3 및 도 4에 더 설명되고 있지만, 본 발명은 또한 본 명세서에서 제시하지 않은 화학 반응의 수행을 위한 리액터에 관한 것이다.
도 1에는 외측 커버(2)를 구비하는 헤드 응축기(1)가 도시되어 있다. 외측 커버(2) 내에는, 열 시트 모듈로서 형성되는 열전달 모듈(3)이 배치되어 있다. 열 시트 모듈은 물을 냉각시키기 위한 급송 라인(4)과 방출 라인(5)을 구비한다. 또한, 2차 응축기(6)가 하류 응축을 허용하는 열 시트 모듈(3)에 적용된다. 응축되지 않은 가스 매체는 2차 응축기(6)를 통과한 후에, 헤드 응축기(1)로부터 방출 라인(7)을 통해 통과될 수 있다. 또한, 2차 응축기(6)는 물을 냉각시키기 위한 급송 라인(8)과 방출 라인(9)을 구비하고 있다. 격리 하부(10)를 구비하는 수집기를 사용함으로써, 결과적인 응축물이 수집되어 헤드 응축기로부터 방출 라인(11)을 통해 통과될 수 있다.
도 2에는 1-통로 열 시트 모듈(3)을 나타내는 열전달 모듈이 도시되어 있다. 열 시트 모듈(3)의 열 시트(21)는 서로 연결되어 있고, 폐쇄된 측부(22)를 구비한다. 열 시트 모듈(3)은 폐쇄된 측부(22)에 고정 장치{예를 들어, 구멍(23)를 통해}를 가질 수 있다. 열 시트 모듈(3)의 열 시트(21)들 사이에는, 열교환기의 작동 동안에 매체가 통해 흐를 수 있는 공간(24)이 있다. 열교환기가 리액터로서 사용되는 경우, 이 공간(24)은 촉매 예를 들어, 촉매 입자로 충전될 수 있다. 촉매는 유체 내에 분산된 또는 용해된 상태로 존재한다. 열교환기가 헤드 응축기로서 사용될 때, 이러한 공간(24)은 비어 있거나, 유동을 느리게 하는 장치를 가질 수 있다.
도 3에는 외측 커버(2) 내의 열전달 모듈(3)을 갖는 본 발명에 다른 열교환기(30)가 도시되어 있다. 열전달 모듈(3)은 열 시트 모듈로서 형성되고, 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 라인(4) 및 방출 라인(5)을 갖고 있다. 또한, 응축물을 수집하기 위한 수집기(31)가 열 전달 모듈(3)의 하부에 적용된다. 수집기(31)들이 서로 연결되고, 응축물은 방출 라인(도시되어 있지 않음)에 의해 열교환기(30)로부터 통과될 수 있다. 또한, 열교환기(30)는 냉각제 또는 가열제가 열교환기(30)로부터 제거될 수 있는 하부 출구(32)를 구비한다. 또한, 열교환기(30)의 냉각제 또는 가열제 시스템은 열전달 모듈(3)의 급송 라인(4) 및 방출 라인(5)에 연결된 증기 드럼(33)을 포함하고 있다. 열교환기(30)는 장치 캡(34)에 의해 폐쇄되고, 여기서 장치 캡(34)은 증기 드럼(33)과 견고하게 연결되어 있다. 증기 드럼(33)이 냉각제 또는 가열제 시스템으로부터 분리될 때, 증기 드럼은 장치 캡(34)과 함께 상측으로 제거될 수 있다. 열전달 모듈(3)은 결과적인 개구를 통해 회수될 수 있다. 열교환기(3)의 내부로의 접근을 가능하게 하기 위해, 열교환기(30)의 외측 커버(2)는 맨홀(35)을 구비하고 있다.
방출 라인(7)을 통해, 잔여 가스 매체는 열교환기(30)의 내부로부터 통과될 수 있다. 바람직한 실시예(도시되어 있지 않음)에 있어서, 방출 라인(7)은 열교환기의 외측 커버 내에서 결합되어, 열전달 모듈의 개수에 관계없이 열교환기로부터 잔여 가스 매체를 방출하기 위한 오직 하나의 개구만이 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에 제공되어야만 한다. 열교환기(30)의 증기 드럼(33)은 측정 장치(43)를 구비하고 있다. 또한, 증기 드럼은 급송 물 입구(42)와, 증기 배기부(39)와, 수위 지시기(38)를 구비한다. 열교환기(30)는 헤드 응축기로 구성된다. 화살표(40)의 방향으로, 매체가 열교환기의 내부로 진입한다. 이어서, 매체가 열교환기(30)의 상측으로 통과하고, 화살표(41) 방향으로 열전달 모듈로 진입하여 응축된다. 응축되지 않은 잔여 가스는 방출 라인(7)(선택사항임)에 의해 열교환기(30)로부터 통과될 수 있다. 열교환기(30)에 생성된 응축물이 수집기(31) 내에 수집되어, 방출 라인에 의해 열교환기로부터 통과된다.
도 4에는 상측으로부터의 도 3의 열교환기(30)가 도시되어 있다. 냉각제 또는 가열제용의 방출 라인(5)을 구비하는 열 시트 모듈 형태의 4개의 열전달 모듈(3)과 중앙에 배치된 증기 드럼(33)을 볼 수 있다. 열교환기(30)의 외측 커버(2)는 응축물을 제거하기 위한 방출 라인(39)을 구비한다. 방출 라인(39)은 수집기(31)(이 도면에는 도시되어 있지 않음)의 열교환기(30)의 내부에 도달한다. 부수적으로, 도 4의 실시예를 참조한다.
도 5에는 3-통로 열 시트(51, 52, 52)로 구성된 열 시트 모듈(100)이 도시되어 있다. 3개의 열시트 통로는 통상적인 1-통로 열 시트를 종방향 시임(54)에 의해 3개의 통로로 분할함으로써 형성된다. 대응하는 통로는 공통 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)에 의해 연결된다. 본 발명에 따른 일 실시예에서, 열 시트 통로(51, 52, 53)에 연결된 급송 및 방출 라인은 전술한 실시예에서와 같이 열교환기(30)(도시되어 있지 않음)의 외측 커버(2)(도시되어 있지 않음) 내에서 함께 결합된다.
도 5에서와 유사하게, 도 6에는 열 시트 모듈(100)이 도시되어 있고, 이것은 2개의 열 시트 통로를 구비하는 열 시트로 구성되고, 통로(51) 중 하나에는 예를 들어 롤링 또는 용접 시임에 의해 유동 스포일러(61)가 마련되며, 이에 의해 통로 내에서의 매체의 진로가 영향을 받고 더 양호하게 제어될 수 있다.
특히, 통로(51) 내의 유동 스포일러(61)에 의하면, 통로(51)를 통과하는 매체의 유동 경로가 길어진다.
이 실시예는 예를 들어 열 시트 모듈(100) 내의 온도에 있어서 더 큰 차이를 조성하기 위해 특히 유리하다. 영역(51) 내의 온도가 영역(52) 내에서와 같이 신속하게 방출될 수 없기 때문에, 동일한 매체가 통로(51, 52)를 통과할 때에, 열 시트 모듈(100)의 영역(51)이 열 시트 모듈의 영역(52)보다 더 가열된다. 열 시트 모듈 내의 이러한 불균일한 온도 추이는 소정의 용례에서 유리할 수 있다. 물론, 온도 추이의 불균일성은 상이한 매체가 통로(51, 52)를 통과할 때 더 촉진될 수 있고, 이러한 경우에 급송 라인과 방출 라인(4a, 4b, 5a, 5b)은 연결되지 않을 수 있다.
도 7에는 2-통로 열 시트 모듈(100)이 도시되어 있고, 여기서 도 6과 유사하게 양 통로(52)는 모두 직선형이 아니라 곡선형 경로를 나타낸다. 이러한 실시예에 있어서, 양 통로(51, 52)에서의 매체의 유동 경로는 동일한 길이를 갖지만, 전체적으로는 유동 스포일러에 의해 연장된다.
이 실시예는 가능한 균일한 열 시트 모듈의 전체 영역에 걸쳐 소정 온도 분포에 도달하기 위해 특히 유리하다. 그러한 이유로, 통로(51) 내의 매체가 급송 라인(5a)로부터 방출 라인(4b)으로 통과되고, 통로(52) 내의 매체는 급송 라인(4a)로부터 방출 라인(5b)로 통과될 수 있다(역류 원리). 통로를 통한 유동 동안에, 매체는 가열되고, 이에 따라 출구 지점에서보다 입구 지점에서 더 저온이다(매체가 냉각제로 사용되는 경우). 따라서, 대응하는 만곡된 경로를 가진 열 시트 모듈의 2-통로 구성은 이러한 처리 제어에서 공지된 1-통로 열 시트 모듈에서 달성될 수 없는 특히 균일한 온도 분포를 제공한다.
도 8에는 통로 중 하나(52)가 도 6에 도시되어 있는 유동 스포일러(61)를 구비하고, 다른 하나(51)는 열 시트의 전체 높이를 지나 연장되지 않는 3-통로 열 시트 모듈(100)이 도시되어 있고, 그래서 단축된다. 따라서, 인접한 열 시트 섹션(52)은 단축된 영역을 지나 연장된다. 이에 따라, 급송 라인(4a)이 열 시트 모듈의 하부 가장자리 대신에 측방에 위치한다.
도 7의 실시예와 달리, 이 실시예에 의하면 열 시트 모듈 내의 매우 불균일한 온도 프로파일을 조정하는 것이 가능하다.
도 9에는 통로(52) 중 하나가 도 6에 도시되어 있는 유동 스포일러(61)를 갖고, 종방향 시임(62) 중 하나는 측류가 혼합될 수 있는 유체 경로가 형성되도록 특정 지점(63)에서 중단되는, 3-통로 열 시트 모듈(100)이 도시되어 있다.
이 실시예는 열 시트 내의 화학 반응을 수행하도록 의도되는 경우 특히 유리하다. 여기서, 예를 들어 통로(52) 내에 화학 반응의 추출물이 통과될 수 있고, 통로(51)에서는 화학 반응을 수행하는 촉매가 통과될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 열 시트의 종방향을 따라서 특정 온도 프로파일을 각각 조절하는 냉각제 또는 가열제는 열 시트의 외부에 있을 수 있다. 개구(63)는 촉매가 특정 온도에서 반응 추출물과 결합되는 것을 허용하고, 반응은 소정의 반응에 유리할 수 있는 양호하게 규정된 온도에서 시작된다. 통로(53)를 통해 다시, 열 시트 모듈 내의 원하는 온도 추이 유지를 지지하도록 냉각제 또는 가열제가 통과된다.

Claims (13)

  1. 화학 반응을 수행하는데 사용되고 롤링 또는 용접 시임(54)에 의해 적어도 2개의 통로(51, 52, 53)로 분할된 복수의 열 시트를 포함하는 열 시트 모듈(100)에 있어서,
    상기 열 시트의 각각의 통로는 공통 급송 및 방출 라인(4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c)에 의해 연결되고,
    상기 열 시트 모듈은 적어도 2개의 상이한 매체 사이클을 포함하며,
    상기 롤링 또는 용접 시임 중 적어도 하나는 인접한 통로의 매체가 서로 접촉해서 화학 반응에 들어가는 것을 허용하기 위해서 적어도 하나의 지점(63)에서 끊겨진(interrupted) 것을 특징으로 하는
    열 시트 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통로 중 적어도 하나는 유동 스포일러(61)를 구비하는 것을 특징으로 하는
    열 시트 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    2개의 통로 사이의 적어도 하나의 롤링 또는 용접 시임(62)은, 상기 2개의 통로 사이에 유체용 경로가 제공되도록 적어도 하나의 지점(63)에서 중단되는 것을 특징으로 하는
    열 시트 모듈.
  4. 삭제
  5. 외측 커버(2)와, 적어도 2개의 열전달 모듈(3, 100)로서, 상기 열전달 모듈 중 적어도 하나는 제 1 항의 열 시트 모듈인, 상기 적어도 2개의 열전달 모듈(3, 100)과, 상기 열전달 모듈(3, 100)과 연결된 냉각제 또는 가열제 공급을 위한 급송 라인(4) 및 방출 라인(5)을 포함하는 열교환기(30)에 있어서,
    상기 급송 라인(4) 및/또는 방출 라인(5)은 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에서 결합되며,
    상기 열교환기(30)는 화학 반응을 수행하는데 사용되는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전달 모듈(3, 100)에 연결된 상기 급송 라인(4)은 증기 드럼(33)에 의해 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에서 결합되는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 증기 드럼(33)은 완전히 상기 외측 커버(2) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 증기 드럼(33)은 중앙 냉각제 또는 가열제 공급부로부터 착탈가능하고, 상기 열교환기(30)로부터 수직 방향으로 제거가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전달 모듈(3, 15)은 중앙 냉각제 또는 가열제 공급부로부터 착탈가능하고, 상기 열교환기(30)로부터 수직 방향으로 제거가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  10. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    중앙 냉각제 또는 가열제 공급부는 자연 순환식으로 작동될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  11. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기(30)는 응축기이고, 적어도 하나의 2차 응축기를 구비하는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 2차 응축기(36)는 열전달 모듈(3, 15)마다 상기 열교환기(30)의 외측 커버(2) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 열 시트 모듈은 화학 반응을 수행하기 위해 사용되는
    열 시트 모듈.
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