KR102060846B1

KR102060846B1 - Apparatus and method for heating a liquefied stream

Info

Publication number: KR102060846B1
Application number: KR1020147036762A
Authority: KR
Inventors: 그레고리 마틴 페리 퍼킨스; 로드릭 켐페스; 로베르트 란신크; 렌데르트 요하네스 아리 주테메이예르
Original assignee: 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이.
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2019-12-30
Also published as: KR20150018593A; CN104428619A; WO2013186271A1; EP2861926A1; PT2861926T; CN104428619B; EP2861926B1; PH12014502742B1; PH12014502742A1

Abstract

폐쇄 회로에서, 열 전달 유체는, 모두 주위에 배열되는, 제 1 열 전달 구간으로부터 다운코머를 통하여 제 2 열 전달 구간으로 사이클링된다. 제 1 열 전달 구간은 제 1 열 전달 면을 포함하고 제 1 열 전달 면을 가로질러 가열될 액화 스트림이 열 전달 유체와 제 1 간접 열교환 접촉하게 된다. 제 2 열 전달 구간은 제 1 열 전달 구간보다 중력적으로 낮게 위치된다. 제 2 열 전달 구간은 제 2 열 전달 면을 포함하고 제 2 열 전달 면을 가로질러 열 전달 유체는 주위와 제 2 간접 열교환 접촉하게 된다. 다운코머는 제 1 열 전달 구간을 제 2 열 전달 구간과 유동적으로 연결하고, 다운코머는 주위로부터 열적으로 단열된다.In a closed circuit, the heat transfer fluid is cycled from the first heat transfer section through the downcomer to the second heat transfer section, all arranged around. The first heat transfer section includes a first heat transfer face and the liquefied stream to be heated across the first heat transfer face is brought into first indirect heat exchange contact with the heat transfer fluid. The second heat transfer section is located gravity lower than the first heat transfer section. The second heat transfer section includes a second heat transfer face and across the second heat transfer face the heat transfer fluid is brought into second indirect heat exchange contact with the surroundings. The downcomer fluidly connects the first heat transfer section with the second heat transfer section, and the downcomer is thermally insulated from the surroundings.

Description

Apparatus and method for heating a liquefied stream {APPARATUS AND METHOD FOR HEATING A LIQUEFIED STREAM}

본 발명은 액화 스트림을 가열하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for heating a liquefied stream.

본원과 관련하여 액화 스트림은 주위 온도 미만의 온도를 갖는다. 바람직하게, 액화 스트림의 온도는 2 bara 미만의 압력에서 액화 스트림의 기포점이거나 그 미만이어서, 이러한 압력에서 액화 스트림을 액체 상으로 유지할 정도이다. 가열을 필요로 하는 업계에서 액화 스트림의 예로는 액화 천연 가스 (LNG) 가 있다.In the context of this application the liquefied stream has a temperature below ambient temperature. Preferably, the temperature of the liquefied stream is at or below the bubble point of the liquefied stream at a pressure of less than 2 bara, to maintain the liquefied stream in the liquid phase at this pressure. An example of a liquefied stream in the industry requiring heating is liquefied natural gas (LNG).

천연 가스는 유용한 연료 소스이다. 하지만, 천연 가스는 종종 시장으로부터 비교적 장거리 떨어져 생산된다. 이러한 경우에, 천연 가스 스트림 소스에서 또는 그 가까이에서 LNG 플랜트 내에서 천연 가스를 액화시키는 것이 바람직할 수도 있다. LNG 형태인 천연 가스는 가스 형태보다 더욱 쉽게 보관되고 장거리 수송될 수 있는데, 왜냐하면 그것은 보다 작은 부피를 차지하고 고압으로 보관될 필요가 없기 때문이다. Natural gas is a useful fuel source. However, natural gas is often produced relatively long distances from the market. In such a case, it may be desirable to liquefy the natural gas in the LNG plant at or near the natural gas stream source. Natural gas in the form of LNG can be stored and transported more easily than gas, because it takes up smaller volume and does not need to be stored at high pressure.

LNG 는 그것이 연료로서 사용되기 전 일반적으로 재기화된다. LNG 를 재기화시키도록, LNG 에 열이 부가될 수도 있다. 열을 부가하기 전, 고객 요구사항을 충족시키도록 LNG 는 종종 가압된다. 가스 그리드 사양 또는 고객이 바라는 요구사항에 따라, 예컨대 다량의 질소를 부가하고 그리고/또는 C₂ ~ C₄ 함량의 일부를 추출함으로써, 원한다면 조성이 또한 변경될 수도 있다. 재기화된 천연 가스 생성물은 그 후 적절히 가스 그리드를 통하여 고객에게 판매될 수도 있다. LNG is usually regasified before it is used as fuel. Heat may be added to the LNG to regasify the LNG. Before adding heat, LNG is often pressurized to meet customer requirements. Depending on the gas grid specification or the customer's desired requirements, for example, by adding a large amount of nitrogen and / or extracting a portion of the C ₂ to C ₄ content, the composition may also be changed if desired. The regasified natural gas product may then be appropriately sold to the customer via a gas grid.

특허 출원 공개 US2010/0000233 은 액화 스트림을 기화하기 위한 장치 및 방법을 기술한다. 이 장치와 방법에서, 열 전달 유체는, 열이 열 전달 유체로부터 기화될 액화 스트림으로 전달되는 제 1 열 전달 구간과 열이 주위 공기로부터 열 전달 유체로 전달되는 제 2 열 전달 구간 사이, 폐쇄 회로에서, 사이클링된다. 열 전달 유체는 제 1 열 전달 구간에서 응축되고 제 2 열 전달 구간에서 부분적으로 기화된다. 열 전달 유체는, 폐쇄 회로에서 사이클링되는 열 전달 유체에 가해지는 중력을 이용해 사이클링된다. Patent application publication US2010 / 0000233 describes an apparatus and a method for vaporizing a liquefied stream. In this apparatus and method, the heat transfer fluid is a closed circuit between a first heat transfer section in which heat is transferred from the heat transfer fluid to the liquefied stream to be vaporized and a second heat transfer section in which heat is transferred from the ambient air to the heat transfer fluid. Is cycled. The heat transfer fluid condenses in the first heat transfer section and partially vaporizes in the second heat transfer section. The heat transfer fluid is cycled using gravity applied to the heat transfer fluid cycled in a closed circuit.

하지만, US2010/0000233 에 기술한 바와 같은 장치와 방법의 정상 작동 중 열 전달 유체의 순환이 방해를 받을 수도 있음이 예상된다.However, it is anticipated that the circulation of the heat transfer fluid may be disturbed during normal operation of the apparatus and method as described in US2010 / 0000233.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 액화 스트림을 가열하기 위한 장치가 제공되고, 이 장치는 열 전달 유체를 사이클링하기 위한 폐쇄 회로를 포함하고, 상기 폐쇄 회로는, 모두 주위에 배열되는, 제 1 열 전달 구간, 제 2 열 전달 구간, 및 다운코머 (downcomer) 를 포함하고, 상기 제 1 열 전달 구간은 제 1 열 전달 면을 포함하고 상기 제 1 열 전달 면을 가로질러 가열될 액화 스트림이 열 전달 유체와 제 1 간접 열교환 접촉하게 되고, 상기 제 2 열 전달 구간은 상기 제 1 열 전달 구간보다 중력적으로 낮게 위치되고 상기 제 2 열 전달 구간은 제 2 열 전달 면을 포함하고 상기 제 2 열 전달 면을 가로질러 상기 열 전달 유체는 주위와 제 2 간접 열교환 접촉하게 되고, 상기 다운코머는 유동적으로 상기 제 1 열 전달 구간을 상기 제 2 열 전달 구간과 연결하고, 상기 다운코머는 주위로부터 열적으로 단열된다.According to a first aspect of the invention there is provided an apparatus for heating a liquefied stream, the apparatus comprising a closed circuit for cycling a heat transfer fluid, the closed circuit being arranged all around. A heat transfer zone, a second heat transfer zone, and a downcomer, wherein the first heat transfer zone includes a first heat transfer face and the liquefied stream to be heated across the first heat transfer face is heat transfer. A first indirect heat exchange contact with the fluid, the second heat transfer section being located gravitationally lower than the first heat transfer section and the second heat transfer section including a second heat transfer surface and the second heat transfer Across the face the heat transfer fluid is brought into second indirect heat exchange contact with the surroundings, and the downcomer fluidly connects the first heat transfer section with the second heat transfer section and the down It is thermally insulating to the dimmer from the environment.

본 발명의 제 2 양태에서, 액화 스트림을 가열하는 방법이 제공되고, 이 방법은, In a second aspect of the invention, a method of heating a liquefied stream is provided, which method

- 열 전달 유체와 간접 열교환 접촉하게, 가열될 액화 스트림을, 제 1 열 전달 구간으로 통과시켜서 열을 상기 열 전달 유체로부터 상기 액화 스트림으로 전달하여, 상기 열 전달 유체의 적어도 일부를 응축시켜서 응축 부분을 형성하는 단계; -Indirect heat exchange contact with a heat transfer fluid, passing a liquefied stream to be heated in a first heat transfer section to transfer heat from the heat transfer fluid to the liquefied stream, condensing at least a portion of the heat transfer fluid to condense Forming a;

- 모두 주위에 배열되는, 상기 제 1 열 전달 구간으로부터 적어도 다운코머를 통하여 제 2 열 전달 구간으로 그리고 상기 제 1 열 전달 구간으로 되돌아가는 폐쇄 회로에서 상기 열 전달 유체를 사이클링하는 단계를 포함하고, 상기 열 전달 유체를 상기 사이클링하는 단계는, 액체 상이고 주위로부터 열적으로 단열된 응축 부분을 상기 다운코머를 통하여 상기 제 2 열 전달 구간까지 하향 통과시키는 단계, 및 상기 제 2 열 전달 구간을 통하여 상기 제 1 열 전달 구간으로 상기 열 전달 유체를 통과시키는 단계를 포함하여서, 상기 제 2 열 전달 구간에서 주위와 간접 열교환은 그렇게 함으로써 열을 주위로부터 상기 열 전달 유체로 통과시키고 상기 열 전달 유체를 부분적으로 기화시킨다.-Cycling the heat transfer fluid in a closed circuit, all arranged around, returning from the first heat transfer section to at least a downcomer to a second heat transfer section and back to the first heat transfer section, The cycling of the heat transfer fluid may include passing a condensed portion in the liquid phase and thermally insulated from the environment through the downcomer to the second heat transfer section, and through the second heat transfer section. Passing said heat transfer fluid to a first heat transfer section, wherein indirect heat exchange with ambient in said second heat transfer section thereby passes heat from said environment to said heat transfer fluid and partially vaporizes said heat transfer fluid. Let's do it.

본 발명은 또한 이하 단지 예로서 비제한적인 도면을 참조하여 설명될 것이다.The invention will also be described below with reference to the non-limiting drawings as examples only.

도 1 은 본 발명이 구현되는 가열기의 횡단면도를 나타낸다.
도 2 는 도 1 의 가열기의 종단면도를 나타낸다.
도 3 은 본 발명이 구현되는 가열기의 횡단면도를 나타낸다.1 shows a cross-sectional view of a heater in which the invention is implemented.
2 shows a longitudinal cross-sectional view of the heater of FIG. 1.
3 shows a cross-sectional view of a heater in which the invention is implemented.

이 설명을 위해, 라인뿐만 아니라 그 라인으로 옮겨지는 스트림에 단일 도면부호가 부여될 것이다. 동일한 도면부호들은 유사한 구성요소들을 지칭한다. 본 기술분야의 당업자는, 본 발명이 특징들과 방안들의 특정한 조합들 하나 이상을 참조하여 설명되지만, 그 특징들 및 방안들 대다수는 그것이 독립적으로 다른 실시형태들 또는 조합들로 동일하게 또는 유사하게 적용될 수 있도록 다른 특징들 및 방안들과 기능적으로 독립되어 있음을 쉽게 이해할 것이다.For this description, a single reference will be given to the line as well as to the stream carried there. Like reference numerals refer to similar elements. While those skilled in the art will understand that the present invention is described with reference to one or more specific combinations of features and solutions, many of the features and solutions may be independently the same or similar to other embodiments or combinations. It will be readily understood that it is functionally independent of other features and solutions so that they may be applied.

폐쇄 회로를 통한 열 전달 유체의 순환을 추가로 개선하는 방법은 하기에 설명될 것이다. 다운코머에서 증기의 존재는 폐쇄 사이클에서 열 전달 유체의 순환을 방해할 수도 있는 것으로 생각되었다. A method for further improving the circulation of the heat transfer fluid through the closed circuit will be described below. It was thought that the presence of steam in the downcomer could interfere with the circulation of the heat transfer fluid in a closed cycle.

본원의 제안된 장치에서, 제 1 열 전달 구간과 제 2 열 전달 구간 사이 유체 연결 부분을 형성하는 다운코머는 주위로부터 열적으로 단열된다. 열 전달 유체의 응축 부분은, 제 1 열 전달 구간으로부터, 주위로부터 열적으로 단열된 제 2 열 전달 구간으로 하향 통과한다. In the proposed device of the present application, the downcomer forming the fluid connection portion between the first heat transfer section and the second heat transfer section is thermally insulated from the surroundings. The condensation portion of the heat transfer fluid passes downward from the first heat transfer section to the second heat transfer section thermally insulated from the surroundings.

여기에서, 다운코머를 통하여 하향 운반되는 열 전달 유체의 응축 부분의 기화는 회피된다. 결과적으로, 폐쇄 회로를 통한 열 전달 유체의 순환은 다운코머에서 증기 발생에 의해 방해되지 않을 것이다. 여기에서, 전체 순환 사이클에 걸쳐 열 전달 유체의 일부가 액체 상을 유지할 수 있는 순환을 설정할 수 있다. 제 2 열 전달 구간으로부터 제 1 열 전달 구간으로 열 전달 유체의 일부를 이송하는데 필요한 헤드는, 다운코머에서 전적으로 액체 상으로 열 전달 유체를 유지하고 하향 유동하는 열 전달 유체와 상향 유동하는 열 전달 유체 사이 밀도 차이를 발생시키는 제 2 열 전달 구간에서 2 상 유체를 유지함으로써 설정된다.Here, vaporization of the condensed portion of the heat transfer fluid carried downward through the downcomer is avoided. As a result, the circulation of the heat transfer fluid through the closed circuit will not be disturbed by steam generation in the downcomer. Here, a circulation can be established in which a portion of the heat transfer fluid can maintain the liquid phase over the entire circulation cycle. The head required to transfer a portion of the heat transfer fluid from the second heat transfer section to the first heat transfer section is configured to maintain the heat transfer fluid entirely in the liquid phase in the downcomer and flow downwardly with the heat transfer fluid flowing down. By maintaining the two-phase fluid in the second heat transfer section to produce a density difference therebetween.

필요한 단열량에 대한 절대적인 요구사항은 없다. 단열량은, 다운코머 내부의 열 전달 유체와 다운코머의 외부 (예컨대, 주위 공기 온도와 태양 복사 흡수에 의해 영향을 받음) 사이 온도 차이로 인해, 열 전달 유체가 다운코머를 통과함에 따라 열 전달 유체로 누설되는 열이 다운코머 내부에 열 전달 유체의 어떠한 기화도 초래하지 않도록 달성하기에 충분하도록 권장된다. 따라서, 필요한 단열량은 설계별로 상이할 수 있는 특정한 설계 구성 (예컨대, 다운코머의 수직 높이, 다운코머에서 열 전달 유체의 체류 시간, 열 전달 유체의 조성, 및 열 전달 유체의 실제 작동 압력 포함) 에 의존할 것이다. 따라서, 누설되는 열 효과는 케이스별로 평가되는 것이 권장된다. 하지만, 가이드라인으로서, 0.3 ㎡K/W 이상의 R-값을 만족시키는 단열이 제안된 예이다.There is no absolute requirement for the amount of insulation required. The amount of thermal insulation is due to the temperature difference between the heat transfer fluid inside the downcomer and the outside of the downcomer (eg, affected by ambient air temperature and solar radiation absorption), so that the heat transfer fluid passes through the downcomer. It is recommended that the heat leaking into the fluid be sufficient to achieve no vaporization of the heat transfer fluid inside the downcomer. Thus, the amount of insulation required may vary from design to design, including specific design configurations (eg, vertical height of the downcomer, residence time of the heat transfer fluid in the downcomer, composition of the heat transfer fluid, and actual working pressure of the heat transfer fluid). Will depend on. Therefore, it is recommended that leakage thermal effects be evaluated on a case-by-case basis. However, as a guideline, heat insulation satisfying an R-value of 0.3 m 2 K / W or more is a proposed example.

증기는 임의의 남아있는 액체를 위로 이동시키는데 도움이 될 것이기 때문에, 제 2 열 전달 구간에서 열 전달 유체의 상기 기화 중 열 전달 유체가 위로 상승한다면 열 전달 유체의 순환이 훨씬 더 도움이 된다. 바람직하게, 제 2 열 전달 구간은, 제 1 열 전달 구간에 유동적으로 연결된 적어도 하나의 라이저 튜브를 포함한다. Since the steam will help to move any remaining liquid up, the circulation of the heat transfer fluid is much more helpful if the heat transfer fluid rises up during the vaporization of the heat transfer fluid in the second heat transfer zone. Preferably, the second heat transfer section comprises at least one riser tube fluidly connected to the first heat transfer section.

분명히, 다운코머 및/또는 적어도 하나의 라이저 튜브는 (그것의 각각의 유동 방향에 횡방향으로) 원형의 단면을 적절히 가질 수도 있다. 하지만, 다운코머 또는 적어도 하나의 라이저 튜브 중 어느 하나, 또는 양자에 대해 원한다면 비원형의 단면이 적용될 수도 있다. Clearly, the downcomer and / or at least one riser tube may suitably have a circular cross section (transverse to its respective flow direction). However, a non-circular cross section may be applied if desired for either the downcomer or at least one riser tube, or both.

전형적으로, 특히 열 전달 유체의 응축이 제 1 열 전달 구간에서 일어나고 열 전달 유체의 기화가 제 2 열 전달 구간에서 일어난다면, 펌프를 사용하지 않고, 중력만으로 순환이 유지될 수 있다. Typically, especially if condensation of the heat transfer fluid occurs in the first heat transfer section and vaporization of the heat transfer fluid occurs in the second heat transfer section, the circulation can be maintained by gravity alone, without using a pump.

일 그룹의 실시형태들에서, 다운코머와 제 2 열 전달 구간은 분배 헤더를 통하여 서로 유동적으로 연결되어서 제 2 열 전달 구간은 분배 헤더를 제 1 열 전달 구간과 유동적으로 연결하는 복수의 라이저 튜브들을 포함한다. 복수의 라이저 튜브들은 일렬의 라이저 튜브들을 형성하도록 바람직하게 일렬로 배열될 수도 있다. 다운코머에서 나온 응축 부분은, 상기 상향 상승이 일어나는 복수의 라이저 튜브들에 대해 분배될 수도 있다. 이것은, 제 2 열 전달 구간에서 간접 열교환을 위해 주위로 노출되는 누적 면적이 주위로 노출되는 다운코머의 면적보다 더 클 수 있도록 달성하는 한 가지 적합한 방식이다. 복수의 라이저 튜브들에 부가하여 또는 그 대신에 사용될 수도 있는 다른 방식은, 적어도 하나의 라이저 튜브로부터 주위로 외향 돌출한 핀들 (fins) 과 같은 열 접촉 향상기들을 적용하는 것이다.In one group of embodiments, the downcomer and the second heat transfer section are fluidly connected to each other via a distribution header such that the second heat transfer section comprises a plurality of riser tubes fluidly connecting the distribution header to the first heat transfer section. Include. The plurality of riser tubes may be preferably arranged in a row to form a row of riser tubes. The condensation portion exiting the downcomer may be dispensed for a plurality of riser tubes in which the upward rise takes place. This is one suitable way to achieve that the cumulative area exposed to the surroundings for indirect heat exchange in the second heat transfer section can be larger than the area of the downcomer exposed to the surroundings. Another way that may be used in addition to or instead of the plurality of riser tubes is to apply thermal contact enhancers such as fins projecting outwardly from the at least one riser tube.

주위로부터 열 전달 유체로 보다 높은 열 전달률의 결과로서 제 2 열 전달 구간에서 기화가 개선됨에 따라 다운코머와 비교했을 때 제 2 열 전달 구간에서 열교환 면적의 차이는 추가로 열 전달 유체의 순환을 만든다. As vaporization is improved in the second heat transfer section as a result of higher heat transfer rate from ambient to heat transfer fluid, the difference in heat exchange area in the second heat transfer section as compared to the downcomer further creates a circulation of the heat transfer fluid. .

다운코머에서 소량의 증기가 발생할 때에도, 가능하다면 순환이 전혀 없을 정도로 폐쇄 회로를 통한 열 전달 유체의 순환이 방해받는다. 그러므로, 다운코머에서 증기는 전혀 발생되지 않고 그리고/또는 유입되지 않는 것이 바람직하다.Even when a small amount of steam is generated in the downcomer, the circulation of the heat transfer fluid through the closed circuit is hindered if possible without any circulation. Therefore, it is desirable that no vapor is generated and / or not introduced at all in the downcomer.

바람직하게, 다운코머 뿐만 아니라 분배 헤더는 주위로부터 열적으로 단열된다. 이것은, 또한, 예를 들어 라이저 튜브들과 같은 제 2 열 전달 구간 내부로 유체가 진입하기 전 열 전달 유체의 기화가 일어나지 않도록 보장한다.Preferably, the downcomer as well as the distribution header are thermally insulated from the surroundings. This also ensures that no vaporization of the heat transfer fluid occurs before the fluid enters into the second heat transfer section, such as for example riser tubes.

더욱이, 분배 헤더는 바람직하게 제 2 열 전달 구간보다 중력적으로 낮게 배열된다. 여기에서, 적어도 하나의 라이저 튜브 내에서 발생되는 임의의 증기는 상향 유동하도록 기대되기 때문에, 적어도 하나의 라이저 튜브에서 발생되는 증기는 다운코머로 도달할 수 없도록 달성된다. Moreover, the distribution header is preferably arranged to be gravity lower than the second heat transfer section. Here, since any vapor generated in at least one riser tube is expected to flow upward, the vapor generated in at least one riser tube is achieved such that it cannot reach the downcomer.

와류 차단기 (vortex breaker) 는 바람직하게 제 1 열 전달 구간과 다운코머 사이에 제공될 수도 있다. 이러한 와류 차단기는, 다운코머로 응축된 열 전달 유체의 액체와 임의의 증기의 동반흐름 (entrainment) 의 감소 및/또는 회피를 용이하게 할 수도 있다.A vortex breaker may preferably be provided between the first heat transfer section and the downcomer. Such vortex breakers may facilitate the reduction and / or avoidance of entrainment of liquid and any vapor of the heat transfer fluid condensed with the downcomer.

액화 스트림을 가열하기 위한 장치의 한 가지 비제한적인 예는, 액화 천연 가스의 가열기의 형태로, 도 1 및 도 2 에 나타나 있다. 이 가열기는 액화 천연 가스의 기화기로서 또한 사용될 수도 있다. 도 1 은 장치의 횡단면도를 나타내고, 도 2 는 장치의 종단면도를 나타낸다. One non-limiting example of an apparatus for heating a liquefied stream is shown in FIGS. 1 and 2 in the form of a heater of liquefied natural gas. This heater may also be used as a vaporizer of liquefied natural gas. 1 shows a cross-sectional view of the device, and FIG. 2 shows a longitudinal cross-sectional view of the device.

장치는, 모두 주위 (100) 에 배열되는, 제 1 열 전달 구간 (10), 제 2 열 전달 구간 (20), 다운코머 (30), 및 열 전달 유체 (9) 를 사이클링 (화살표 (5a, 5b, 5c) 로 표시) 하기 위한 폐쇄 회로 (5) 를 포함한다. 전형적으로, 주위 (100) 는 공기로 구성된다. 제 1 열 전달 구간 (10), 제 2 열 전달 구간 (20) 및 다운코머 (30) 는 모두 폐쇄 회로 (5) 의 부분을 형성한다. 제 2 열 전달 구간 (20) 은 적어도 하나의 라이저 튜브 (22) 를 포함할 수도 있고, 이 경우에 주위가 적어도 하나의 라이저 튜브 (22) 의 외부와 접촉하는 동안 열 전달 유체 (9) 는 적어도 하나의 라이저 튜브 (22) 내에서 운반될 수도 있다. 선택적으로, 폐쇄 회로 (5) 는, 다운코머 (30) 와 제 2 열 전달 구간 (20) 을 서로 유동적으로 연결하기 위해서 분배 헤더 (40) 를 포함할 수도 있다. 제 2 열 전달 구간 (20) 이 복수의 라이저 튜브들 (22) 을 포함한다면 이러한 분배 헤더 (40) 는 유용할 수도 있다. 적어도 하나의 라이저 튜브 (22), 또는 복수의 라이저 튜브는 제 1 열 전달 구간 (10) 에 유동적으로 연결된다. The apparatus cycles the first heat transfer section 10, the second heat transfer section 20, the downcomer 30, and the heat transfer fluid 9, all arranged around the periphery 100 (arrows 5a, 5b, 5c). Typically, ambient 100 is comprised of air. The first heat transfer section 10, the second heat transfer section 20 and the downcomer 30 all form part of the closed circuit 5. The second heat transfer section 20 may comprise at least one riser tube 22, in which case the heat transfer fluid 9 is at least at least while the surroundings are in contact with the outside of the at least one riser tube 22. It may be carried in one riser tube 22. Optionally, the closed circuit 5 may include a distribution header 40 to fluidly connect the downcomer 30 and the second heat transfer section 20 to each other. Such a distribution header 40 may be useful if the second heat transfer section 20 includes a plurality of riser tubes 22. At least one riser tube 22, or a plurality of riser tubes, is fluidly connected to the first heat transfer section 10.

선택적 분배 헤더 (40) 는 바람직하게 제 2 열 전달 구간 (40) 보다 중력적으로 낮게 배열된다.The optional distribution header 40 is preferably arranged gravitationally lower than the second heat transfer section 40.

제 1 열 전달 구간 (10) 은, 열 전달 유체 (9) 를 담고 있는, 예컨대 쉘 (shell) 의 형태인 제 1 박스 (13) 를 포함할 수도 있다. 제 1 열 전달 구간 (10) 은, 제 1 박스 (13) 내부에 배열될 수도 있는 제 1 열 전달 면 (11) 을 포함한다. 제 1 박스 (13) 의 쉘은, 전방 단부와 후방 단부에 적합한 커버들을 구비한, 예컨대 본질적으로 실린더형 드럼의 형태인 기다란 보디일 수도 있다. 외향 만곡된 쉘 커버들은 적합한 옵션일 수도 있다. 쉘은 주 축선 (A) 을 따라 종방향으로 적절히 신장될 수도 있다. The first heat transfer section 10 may comprise a first box 13 containing a heat transfer fluid 9, for example in the form of a shell. The first heat transfer section 10 comprises a first heat transfer face 11, which may be arranged inside the first box 13. The shell of the first box 13 may be an elongated body, for example essentially in the form of a cylindrical drum, with covers suitable for the front and rear ends. Outwardly curved shell covers may be a suitable option. The shell may be appropriately elongated in the longitudinal direction along the main axis (A).

제 1 열 전달 면 (11) 은 가열될 액화 스트림을 열 전달 유체 (9) 와 제 1 간접 열교환 접촉하게 하는 기능을 하여서, 열 전달 유체 (9) 는 가열될 액화 스트림과 대면하지 않는 제 1 열 교환 면 측인 제 1 열 교환 면 (11) 의 대향 측에 위치된다. 선택적으로, 제 1 열 전달 면 (11) 은 튜브 번들 (14) 에 선택적으로 배열되는 하나 이상의 튜브들 (12) 중에서 형성될 수도 있다. 이러한 경우에, 열 전달 유체가 하나 이상의 튜브들 (12) 의 외부와 접촉하는 동안 가열될 액화 스트림은 하나 이상의 튜브들 (12) 내에서 운반될 수도 있다.The first heat transfer face 11 functions to bring the liquefied stream to be heated into first indirect heat exchange contact with the heat transfer fluid 9 such that the heat transfer fluid 9 does not face the liquefied stream to be heated. It is located on the opposite side of the first heat exchange face 11 which is the exchange face side. Optionally, the first heat transfer face 11 may be formed among one or more tubes 12 that are selectively arranged in the tube bundle 14. In such a case, the liquefied stream to be heated may be carried in one or more tubes 12 while the heat transfer fluid is in contact with the outside of the one or more tubes 12.

쉘 및 튜브 열교환기들과 유사하게, 필요하다면 전방 단부 및/또는 후방 단부에 임의의 적합한 고정식 (stationary) 헤드를 가지고, 튜브들 (12) 은 단일 패스 (pass) 또는 멀티 패스로 배열될 수도 있다. Similar to shell and tube heat exchangers, the tubes 12 may be arranged in a single pass or multiple passes, with any suitable stationary head at the front end and / or the rear end if necessary.

제 2 열 전달 구간 (20) 은 제 1 열 전달 구간 (10) 보다 중력적으로 낮게 위치된다. 제 2 열 전달 구간 (20) 은 제 2 열 전달 면 (21) 을 포함하고, 상기 제 2 열 전달 면을 가로질러 열 전달 유체 (9) 는 주위 (100) 와 제 2 간접 열교환 접촉하게 된다. 제 2 열 전달 면 (21) 이 하나 이상의 라이저 튜브들 (22) 을 포함한다면, 주위가 하나 이상의 라이저 튜브들 (22) 의 외부와 접촉하는 동안 열 전달 유체 (9) 는 하나 이상의 라이저 튜브들 (22) 내에서 운반될 수도 있다. 하나 이상의 라이저 튜브들 (22) 의 외부면은 편리하게도 면적 확대기들과 같은 열 전달 향상기들을 구비할 수도 있다. 이것은 핀들 (29), 그루브들 (미도시) 또는 다른 적합한 수단의 형태일 수도 있다. 핀들 (29) 이 모든 라이저 튜브들 (22) 에 존재할 수도 있지만, 명확성의 이유로 핀들은 도 2 에서 라이저 튜브들 (22) 중 하나에만 단지 도시되어 있음을 유념해야 한다. The second heat transfer section 20 is located gravitationally lower than the first heat transfer section 10. The second heat transfer section 20 comprises a second heat transfer face 21, wherein the heat transfer fluid 9 is brought into second indirect heat exchange contact with the periphery 100 across the second heat transfer face. If the second heat transfer face 21 comprises one or more riser tubes 22, the heat transfer fluid 9 may be connected to one or more riser tubes while the periphery is in contact with the outside of the one or more riser tubes 22. 22 may be carried within. The outer surface of the one or more riser tubes 22 may conveniently be provided with heat transfer enhancers such as area expanders. This may be in the form of pins 29, grooves (not shown) or other suitable means. Although pins 29 may be present in all riser tubes 22, it should be noted that for clarity the pins are only shown in one of the riser tubes 22 in FIG. 2.

다운코머 (30) 는 제 1 열 전달 구간 (10) 을 제 2 열 전달 구간 (20) 과 유동적으로 연결한다. 보다 상세하게, 다운코머 (30) 는 제 1 열 전달 구간 (10) 으로부터 다운코머 (30) 로 열 전달 유체의 통과를 허용하기 위한 상류 단부, 및 다운코머 (30) 로부터 제 2 열 전달 구간 (20) 을 향하여 열 전달 유체 (9) 의 통과를 허용하기 위한 하류 단부를 가지고 있다. 다운코머 (30) 는 주위 (100) 로부터 열적으로 단열된다. 이것은, 다운코머 (30) 의 외면에 적용된 단열층 (35) 에 의해 도 1 에 개략적으로 나타나 있다. 단열층 (35) 은 임의의 적합한 파이프 또는 도관 단열 재료로 형성될 수도 있고 그리고/또는 이를 포함할 수도 있고, 단열층은 단열체 하부 (under-insulation) 부식에 대한 보호를 선택적으로 제공할 수도 있다. 적절히, 단열층은 퍼콜레이션 (percolation) 응축을 회피하도록 발포 재료, 바람직하게 폐쇄 셀 발포 재료를 포함한다. 한 가지 예로는 선택적으로 Armachek-R (TM) 클래딩을 구비한 Armaflex (TM) 파이프 단열체가 있고, 둘 다 Armacell UK Ltd. 로부터 상업적으로 입수가능하다. Armachek-R (TM) 은 고밀도 고무 기반 커버 라이닝이다. The downcomer 30 fluidly connects the first heat transfer section 10 with the second heat transfer section 20. More specifically, downcomer 30 has an upstream end to allow passage of heat transfer fluid from first heat transfer section 10 to downcomer 30, and a second heat transfer section from downcomer 30 ( It has a downstream end to allow passage of the heat transfer fluid 9 towards 20). Downcomer 30 is thermally insulated from surroundings 100. This is schematically illustrated in FIG. 1 by the heat insulating layer 35 applied to the outer surface of the downcomer 30. The insulation layer 35 may be formed of and / or include any suitable pipe or conduit insulation material, which may optionally provide protection against under-insulation corrosion. Suitably, the thermal insulation layer comprises a foam material, preferably a closed cell foam material, to avoid percolation condensation. One example is Armaflex (TM) pipe insulation with optional Armachek-R (TM) cladding, both armacell uk ltd. Commercially available from. Armachek-R (TM) is a high density rubber based cover lining.

(하나 또는 다수인) 팬 (50) 은, 도 1 에서 화살표 (52) 로 표시된 대로, 제 2 열 전달 구간 (20) 을 따라 주위 공기의 순환을 증가시키도록 제 2 열 전달 구간 (20) 에 대해 위치결정될 수도 있다. 여기에서, 제 2 간접 열교환 접촉하는 열 전달률이 증가될 수도 있다. 바람직하게, 팬 (20) 으로부터 제 2 열 전달 구간 (20) 으로 또는 그 반대로 주위 공기를 가이드하도록 배열된 공기 도관 (55) 에 팬이 수용된다. 바람직한 실시형태에서, 주위 공기는 제 2 열 전달 구간 (20) 으로부터 공기 도관 (55) 으로 그리고 팬 (50) 까지 일반적으로 하향 순환한다.A fan 50 (one or multiple) is connected to the second heat transfer section 20 to increase circulation of ambient air along the second heat transfer section 20, as indicated by arrow 52 in FIG. 1. May be positioned relative to the Here, the heat transfer rate of the second indirect heat exchange contact may be increased. Preferably, the fan is received in an air conduit 55 arranged to guide ambient air from the fan 20 to the second heat transfer section 20 and vice versa. In a preferred embodiment, the ambient air generally circulates downwardly from the second heat transfer section 20 to the air conduit 55 and to the fan 50.

다운코머 (30) 는 다양한 형태를 취할 수도 있다. 예컨대, 비제한적인 예로서, 다운코머는 공통 섹션 (31) 을 포함할 수도 있고 이 공통 섹션은, 열 전달 유체 (9) 가 2 개의 브랜치들 (32) 로 나누어지는 T-접합부 (23) 와 제 1 열 전달 구간 (10) 을 유동적으로 연결한다. 2 개의 브랜치들 (32) 은 각각 하나의 분배 헤더 (40) 에 연결될 수도 있어서, 이 분배 헤더들 중 하나 내부의 열 전달 유체 (9) 가 T-접합부 (23) 또는 제 1 열 전달 구간 (10) 을 통하는 것을 제외하고는 다른 헤더로 유동할 수 없다는 면에서 이 분배 헤더들 각각은 분리되어 있다. T-접합부 (23) 는 중력적으로 제 1 박스 (13) 아래에 위치될 수도 있다. The downcomer 30 may take various forms. For example, by way of non-limiting example, the downcomer may comprise a common section 31, which comprises a T-junction 23 in which the heat transfer fluid 9 is divided into two branches 32. The first heat transfer section 10 is fluidly connected. The two branches 32 may each be connected to one distribution header 40 so that the heat transfer fluid 9 inside one of these distribution headers is connected to the T-junction 23 or the first heat transfer section 10. Each of these distribution headers is separate in that it cannot flow to other headers except through. The T-junction 23 may be gravityly located below the first box 13.

예컨대 버터플라이 밸브 형태의 밸브 (33) 는 다운코머 (30) 및/또는 다운코머 (30) 의 브랜치들 (32) 각각에 선택적으로 제공될 수도 있다. 이것은 수동으로 작동되는 밸브일 수도 있다. 이 밸브로, 폐쇄 사이클을 통한 열 전달 유체의 순환은 트리밍될 수 있고; 다운코머에서 큰 수직방향의 차이가 있는 경우, 밸브를 통하여 마찰 압력 강하를 생성함으로써 상쇄될 수 있는 기포점 (비등점) 에 대한 액체 정수두 (static head) 의 실질적 효과가 있을 수 있다.A valve 33, for example in the form of a butterfly valve, may optionally be provided in each of the downcomers 30 and / or branches 32 of the downcomers 30. This may be a manually operated valve. With this valve, the circulation of the heat transfer fluid through the closed cycle can be trimmed; If there is a large vertical difference in the downcomer, there can be a substantial effect of the liquid static head on the bubble point (boiling point) that can be offset by creating a frictional pressure drop through the valve.

제 1 박스 (13) 가 주 축선 (A) 을 따라 신장되는 기다란 외피 (hull) 의 형태로 제공된다면, 브랜치들 (32) 은 주 축선 (A) 의 방향에 횡방향으로 적절히 연장될 수도 있다. 복수의 라이저 튜브들의 라이저 튜브들 (22) 은 주 축선 (A) 에 평행한 주 방향으로 분배 헤더 (40) 에 대해 분배되어 배열될 수도 있다. 이 경우에, 각각의 분배 헤더 (40) 는 본질적으로 주 축선 (A) 과 동일한 방향으로 기다란 형상을 적절히 또한 가지고, 이 경우에 라이저 튜브들 (22) 은 주 축선 (A) 에 평행한 평면에서 적절히 구성될 수도 있다. 특히 유리한 실시형태에서, 라이저 튜브들은, 주 방향 뿐만 아니라 주 방향에 대해 가로질러 연장되는 횡 방향 양자로 2 차원 패턴을 통해 배열된다.If the first box 13 is provided in the form of an elongate hull that extends along the main axis A, the branches 32 may extend appropriately transverse to the direction of the main axis A. The riser tubes 22 of the plurality of riser tubes may be distributedly arranged relative to the dispensing header 40 in a major direction parallel to the main axis A. As shown in FIG. In this case, each dispensing header 40 suitably also has an elongated shape essentially in the same direction as the main axis A, in which case the riser tubes 22 are in a plane parallel to the main axis A. It may be appropriately configured. In a particularly advantageous embodiment, the riser tubes are arranged in a two-dimensional pattern in both the main direction as well as in the transverse direction extending transverse to the main direction.

선택된 분배 헤더 (40) 를 제 1 열 전달 구간 (10) 과 유동적으로 연결하는 라이저 튜브들 (22) 의 개수는, 제 1 열 전달 구간 (10) 을 동일한 분배 헤더 (40) 와 유동적으로 연결하는 다운코머들의 개수 (및/또는 단일 다운코머의 브랜치들의 개수) 보다 많다. 예컨대, 일 실시예에서, 단일 다운코머 (30) 의 단지 단일 브랜치 (32) 에 의해서만 열 전달 유체 (9) 를 공급받는 단일 분배 헤더 (40) 와 제 1 열 전달 구간 (10) 사이에 84 개의 라이저 튜브들 (22) 이 배열된다. 복수의 라이저 튜브들 (22) 은 적절히 2 개의 서브세트들 (subsets) 로 나누어 배열될 수도 있고, 제 1 서브세트는 분배 헤더 (40) 를 제 1 열 전달 구간 (10) 과 연결하는 다운코머 (30) (또는 브랜치 (32)) 의 일측에 배열되고, 그것의 제 2 서브세트는 다운코머 (30) (또는 브랜치 (32)) 의 타측에 배열된다. 다운코머 (30) 와 라이저 튜브들 (22) 의 각각의 서브세트 사이 간극을 통하여 공기가 제 2 열 전달 구간을 바이패스하는 것을 회피하도록 공기 시일 (57) 은, 다운코머 (30) 의 어느 하나의 측에서, 다운코머 (30) (또는 브랜치 (32)) 와 라이저 튜브들 (22) 의 각각의 서브세트 사이에 위치될 수도 있다. The number of riser tubes 22 fluidly connecting the selected dispensing header 40 with the first heat transfer section 10 allows for fluidly connecting the first heat transfer section 10 with the same distribution header 40. More than the number of downcomers (and / or the number of branches of a single downcomer). For example, in one embodiment, between the single distribution header 40 and the first heat transfer section 10, which is supplied with the heat transfer fluid 9 only by a single branch 32 of the single downcomer 30, Riser tubes 22 are arranged. The plurality of riser tubes 22 may be appropriately arranged in two subsets, the first subset of which is a downcomer (connecting the distribution header 40 with the first heat transfer section 10). 30) (or branch 32), and a second subset thereof is arranged on the other side of the downcomer 30 (or branch 32). The air seal 57 is either one of the downcomers 30 to avoid air from bypassing the second heat transfer section through a gap between the downcomer 30 and each subset of riser tubes 22. On the side of, it may be located between the downcomer 30 (or branch 32) and each subset of riser tubes 22.

정상 작동 중, 가열기는 제 1 열 전달 구간 (10) 내에 축적되는 액체 상으로 열 전달 유체 (9) 의 액체 층 (6) 을 포함한다. 바람직하게, 액체 층 (6) 으로부터의 액체만 다운코머 (30) 를 통하여 제 2 열 전달 구간 (20) 으로 액체 상으로 통과된다. In normal operation, the heater comprises a liquid layer 6 of heat transfer fluid 9 in the liquid phase that accumulates in the first heat transfer section 10. Preferably, only liquid from the liquid layer 6 is passed through the downcomer 30 into the liquid phase into the second heat transfer section 20.

제 1 열 전달 구간 (10) 내에서 액체 상인 열 전달 유체 (9) 의 액체 층 (6) 위에 증기 구간 (8) 이 있다. 공칭 액체 레벨 (7) 은 가열기의 정상 작동 중 액체 층 (6) 과 증기 구간 (8) 사이 계면의 레벨로서 규정된다. 제 1 열 전달 면 (11) 은, 공칭 액체 레벨 (7) 위에, 제 1 열 전달 구간 (10) 에서 증기 구간 (8) 내에 바람직하게 배열된다. 여기에서, 가열될 액화 스트림과 열 전달 유체 (9) 사이 제 1 열교환 접촉시 열 전달은, 증기 구간 (8) 내에서 이용가능한 열 전달 유체 (9) 의 응축열로부터 가장 효과적으로 이득을 얻을 수 있다.There is a vapor section 8 above the liquid layer 6 of the heat transfer fluid 9 which is liquid in the first heat transfer section 10. The nominal liquid level 7 is defined as the level of the interface between the liquid layer 6 and the vapor section 8 during normal operation of the heater. The first heat transfer face 11 is preferably arranged in the steam section 8 in the first heat transfer section 10, above the nominal liquid level 7. Here, the heat transfer in the first heat exchange contact between the liquefied stream to be heated and the heat transfer fluid 9 can most effectively benefit from the heat of condensation of the heat transfer fluid 9 available in the vapor section 8.

제 1 열 전달 구간 (10) 과 다운코머 (30) 사이 계면은 제 1 박스 (13) 의 쉘에서 관통 개구에 의해 형성될 수도 있다. 계면은 바람직하게 제 1 박스 (13) 내에서 열 전달 유체 (9) 의 공칭 액체 레벨 (7) 보다 중력적으로 낮게 위치된다. The interface between the first heat transfer section 10 and the downcomer 30 may be formed by through openings in the shell of the first box 13. The interface is preferably located gravitationally lower than the nominal liquid level 7 of the heat transfer fluid 9 in the first box 13.

제 2 열 전달 구간 (20) 은 바람직하게 중력적으로 공칭 액체 레벨 (7) 위의 로케이션에서 제 1 열 전달 구간 (10) 으로 배출된다. 이렇게 열 전달 유체 (9) 는, 제 1 박스 (13) 에 축적된 열교환 유체 (9) 의 액체 상의 층을 바이패스하면서 제 2 열 전달 구간 (20) 으로부터 제 1 열 전달 구간 (10) 으로 다시 사이클링될 수 있다. 이것은, 도 1 내지 도 3 에 도시된 대로, 라이저 튜브들에 유동적으로 연결되고 공칭 액체 레벨 (7) 위의 제 1 열 전달 구간 (10) 내부에서 라이저 튜브들 (22) 과 증기 구간 (8) 사이에 연장되는 라이저 단부 피스들 (24) 에 의해 달성될 수도 있고, 라이저 단부 피스들 (24) 은 액체 층 (6) 을 가로지른다. The second heat transfer section 20 is preferably gravityly discharged to the first heat transfer section 10 at a location above the nominal liquid level 7. The heat transfer fluid 9 is thus returned from the second heat transfer section 20 to the first heat transfer section 10 while bypassing the liquid phase layer of the heat exchange fluid 9 accumulated in the first box 13. Can be cycled. This is the riser tubes 22 and the vapor section 8 fluidly connected to the riser tubes and inside the first heat transfer section 10 above the nominal liquid level 7, as shown in FIGS. 1 to 3. It may be achieved by riser end pieces 24 extending in between, the riser end pieces 24 traversing the liquid layer 6.

라이저 단부 피스들 (24) 의 개방 단부들은 제 1 열교환 면 (11) 보다 중력적으로 높게 위치되거나, 제 1 열교환 면 (11) 보다 중력적으로 낮게 위치될 수도 있다. 선택적으로, 특히 후자의 경우에, 하나 이상의 액체 전환 수단은 작동 중 제 1 열교환 면 (11) 으로부터 아래로 떨어지는 응축된 열교환 유체 (9) 로부터 라이저 단부 피스들 (24) 을 차폐시키기 위해서 제공될 수도 있다. 이러한 액체 전환 수단은 여러 방식으로 구현될 수도 있고, 이 중 하나는 제 1 열교환 면 (11; 예컨대 튜브들 (12) 에 제공됨) 과 라이저 피스들 (24) 의 개방 단부들 사이에 배열되는 위어 플레이트 (25; weir plate) 의 형태로 도 1 및 도 2 에 도시된다. 도시된 위어 플레이트 (25) 는 주 축선 (A) 에 평행하게 배열되고, 박스 (13) 의 종방향 중심을 향해 응축된 열 전달 유체 (9) 를 가이드하도록 수평선으로부터 약 30°로 경사져 있다. 위어 플레이트가 배열되는 수직 평면의 일측에 제 1 열교환 면들이 있고, 라이저 단부 피스들이 수직 평면의 타측에 있는 위어 플레이트들의 수직 배열, 및/또는 증류 트레이들에서 사용되는 것과 유사한 라이저 단부 피스들 상의 버블 캡들과 같은 다른 배열들이 가능하다. 이런 방식들 및/또는 다른 방식들의 조합들이 또한 이용될 수도 있다.The open ends of the riser end pieces 24 may be located gravitationally higher than the first heat exchange face 11, or may be gravityly lower than the first heat exchange face 11. Optionally, in particular in the latter case, one or more liquid switching means may be provided for shielding the riser end pieces 24 from the condensed heat exchange fluid 9 falling down from the first heat exchange face 11 during operation. have. Such liquid diverting means may be implemented in a number of ways, one of which is a weir plate arranged between the first heat exchange face 11 (eg provided in the tubes 12) and the open ends of the riser pieces 24. 1 and 2 in the form of a 25 weir plate. The weir plate 25 shown is arranged parallel to the main axis A and is inclined at about 30 ° from the horizontal line to guide the condensed heat transfer fluid 9 towards the longitudinal center of the box 13. One side of the vertical plane on which the weir plate is arranged has first heat exchange faces, a vertical arrangement of weir plates with the riser end pieces on the other side of the vertical plane, and / or bubbles on riser end pieces similar to those used in distillation trays. Other arrangements are possible, such as caps. Combinations of these and / or other ways may also be used.

와류 차단기 (60) 는 다운코머 (30) 의 상류 단부에서, 예컨대 제 1 열 전달 구간 (10) 과 다운코머 (30) 사이 계면에 또는 그 가까이에 제공될 수도 있다. 도 1 및 도 2 의 실시형태에서, 와류 차단기 (60) 는 적절히 제 1 열 전달 구간 (10) 과 다운코머 (30) 의 공통 섹션 (31) 사이 계면 가까이에 있다. 와류 소용돌이는 다운코머 (30) 로 유입되는 액체에 증기를 엔트랩 (entrap) 할 수도 있으므로, 와류 차단기는 액체 층 (6) 에서 와류 소용돌이의 발생을 회피하도록 적용되는 공지된 기기이다.Vortex breaker 60 may be provided at an upstream end of downcomer 30, such as at or near the interface between first heat transfer section 10 and downcomer 30. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the vortex breaker 60 is suitably near the interface between the first heat transfer section 10 and the common section 31 of the downcomer 30. Since the vortex vortex may entrap vapor in the liquid entering the downcomer 30, the vortex breaker is a known device which is adapted to avoid the occurrence of vortex vortex in the liquid layer 6.

도 1 및 도 2 에 표시되지 않았지만, 분배 헤더 (40) 는 예컨대 다운코머 (30) 와 동일한 방식으로 주위로부터 열적으로 단열될 수도 있다. 분배 헤더 (40) 의 열적 단열체는 분배 헤더 (40) 상의 단열 재료, 바람직하게 다운코머 (30) 를 위해 사용된 것과 동일한 단열 재료의 층을 포함할 수도 있다. Although not shown in FIGS. 1 and 2, the distribution header 40 may be thermally insulated from the surroundings, for example, in the same manner as the downcomer 30. The thermal insulator of the distribution header 40 may comprise a layer of insulation material, preferably the same insulation material used for the downcomer 30 on the distribution header 40.

일 실시예로서, 이하 주로 도 2 를 참조하면, U-튜브 번들의 형태인 2 패스 튜브 번들 (14) 이 나타나 있다. 하지만, 본 발명은 이 유형의 번들에 제한되지 않는다. 이런 특정 쉘의 전방 단부 (15) 에서의 쉘 커버는, 임의의 유형의 적합한, 바람직하게 고정식, 헤드 및 튜브 시트가 장착될 수 있는 헤드 플랜지 (17) 를 포함하는 커버 노즐 (16) 을 구비한다. 하나 이상의 패스 분할부들이 멀티 패스 튜브 번들을 위한 헤드에 제공될 수도 있다. 전형적으로, 단일 패스 분할부는 2 패스 튜브 번들에 충분하다. 본 발명은 이런 특정 유형의 커버 노즐 (16) 에 제한되지 않고; 예컨대 고정 튜브 시트를 갖는 커버 노즐이 그 대신 선택될 수도 있다. 적합한 헤드는 일체형 보닛 헤드 또는 착탈식 커버를 갖는 헤드이다. 튜브들은 하나 이상의 횡방향 배플들 또는 지지 플레이트들에 의해 서로 상대적 위치에 고정될 수도 있다. 제 1 박스 (13) 내부의 기계적 구성은, 예컨대 튜브 번들 아래에 위치결정된 구조체의 형태로, 튜브 번들을 지지하도록 제공될 수도 있다. 튜브 단부들은 튜브 시트에 고정될 수도 있다.As an example, referring primarily to FIG. 2 below, a two pass tube bundle 14 in the form of a U-tube bundle is shown. However, the present invention is not limited to this type of bundle. The shell cover at the front end 15 of this particular shell is provided with a cover nozzle 16 comprising a head flange 17 to which any type of suitable, preferably stationary, head and tube sheet can be mounted. . One or more pass dividers may be provided in the head for the multi pass tube bundle. Typically, a single pass split is sufficient for a two pass tube bundle. The present invention is not limited to this particular type of cover nozzle 16; For example a cover nozzle with a fixed tube sheet may be selected instead. Suitable heads are integral bonnet heads or heads with removable covers. The tubes may be fixed in position relative to each other by one or more transverse baffles or support plates. The mechanical configuration inside the first box 13 may be provided to support the tube bundle, for example in the form of a structure positioned under the tube bundle. The tube ends may be secured to the tube sheet.

선택적으로, 후방 단부는 또한 커버 노즐을 구비할 수도 있어서, U-튜브 대신에, 튜브 시트가 후방 단부에도 제공될 수도 있다. Optionally, the rear end may also be provided with a cover nozzle, so that instead of the U-tube, a tube sheet may also be provided at the rear end.

본 발명의 요건은 아니지만, 전술한 실시형태들에서, 다운코머 (30) 의 각각의 브랜치 (32) 는, 연결 엘보우 부분 (38) 을 통하여 서로 유동적으로 연결되는 횡방향 부분 (34) 과 하향 부분 (36) 을 갖는다. 횡방향 부분 (34) 에서 제 1 열 전달 구간 (10) 으로부터 제 2 열 전달 구간 (20) 으로 열 전달 유체 (9) 의 제 1 공칭 유동 방향 (화살표 (5a) 로 표시) 은, 하향 부분 (36) 에서 제 1 열 전달 구간 (10) 으로부터 제 2 열 전달 구간 (20) 으로 열 전달 유체 (9) 의 제 2 공칭 유동 방향 (후자의 공칭 유동 방향은 화살표 (5b) 로 표시됨) 보다 덜 수직으로 향한다. 바람직하게, 제 1 공칭 유동 방향 (5a) 은 수직 방향으로부터 60° ~ 90°의 범위 내에서, 보다 바람직하게 수직 방향으로부터 80° ~ 90°의 범위 내에서 벗어난다. 바람직하게, 제 2 공칭 유동 방향 (5b) 은 수직 방향으로부터 0° ~ 30°의 범위 내에서, 보다 바람직하게 수직 방향으로부터 0° ~ 10°의 범위 내에서 벗어난다. 놀랍게도, 폐쇄 회로를 통한 다운코머에서 증기가 존재하는 곳으로 열교환 유체 (9) 의 순환 감도는 30° ~ 60°범위의 경사 각도에서 매우 민감한 것으로 발견되었다. 이론에 의해 제한되지 않도록 하면서, 다운코머에서 압력 구배는 이 경사 각도 내에서 증기의 존재에 특히 민감하여서, 2 상 유동 양식은 층상 파형이라는 점이 현재 이해되고 있다.Although not a requirement of the present invention, in the above-described embodiments, each branch 32 of the downcomer 30 is a transverse portion 34 and a downward portion which are fluidly connected to each other via a connecting elbow portion 38. Have (36). The first nominal flow direction (indicated by arrow 5a) of the heat transfer fluid 9 from the first heat transfer section 10 to the second heat transfer section 20 in the transverse portion 34 is the downward portion ( Less vertical than the second nominal flow direction of the heat transfer fluid 9 from the first heat transfer section 10 to the second heat transfer section 20 (the latter nominal flow direction is indicated by an arrow 5b) in 36. Headed to. Preferably, the first nominal flow direction 5a deviates in the range of 60 ° to 90 ° from the vertical direction, more preferably in the range of 80 ° to 90 ° from the vertical direction. Preferably, the second nominal flow direction 5b deviates in the range of 0 ° to 30 ° from the vertical direction, more preferably in the range of 0 ° to 10 ° from the vertical direction. Surprisingly, the circulation sensitivity of the heat exchange fluid 9 to the presence of steam in the downcomer through the closed circuit was found to be very sensitive at inclination angles in the range of 30 ° to 60 °. Without being limited by theory, it is currently understood that the pressure gradient in the downcomer is particularly sensitive to the presence of steam within this angle of inclination, so that the two-phase flow mode is a layered waveform.

제 1 공칭 유동 방향 (5a) 이 수직 방향으로부터 60° ~ 90°의 범위 내에서, 보다 바람직하게 수직 방향으로부터 80° ~ 90°의 범위 내에서 벗어나도록 횡방향 부분 (34) 을 배열하고, 제 2 공칭 유동 방향 (5b) 이 수직 방향으로부터 0° ~ 30°의 범위 내에서, 보다 바람직하게 수직 방향으로부터 0° ~ 10°의 범위 내에서 벗어나도록 하향 부분 (36) 을 배열함으로써, 30°~ 60°의 경사 각도 내에서 다운코머 (30) 의 모든 부분들을 통과하는 평균 유동 방향은, 연결 엘보우 부분 (38) 내에서 비교적 짧은 지속기간 동안을 제외하고는 상기 경사 각도 내의 각도로 다운코머 (30) 를 통하여 열 전달 유체 (9) 를 유동시킬 필요없이 달성될 수 있다. 이러한 실시형태들에서, 연결 엘보우 부분 (38) 은 횡방향 부분 (34) 과 유동 방향이 30° ~ 60°의 경사도를 이룬 하향 부분 (36) 사이 다운코머의 부분으로서 규정된다. The transverse portion 34 is arranged such that the first nominal flow direction 5a deviates within the range of 60 ° to 90 ° from the vertical direction, more preferably within the range of 80 ° to 90 ° from the vertical direction, and 2 by arranging the downward portion 36 such that the nominal flow direction 5b deviates within the range of 0 ° to 30 ° from the vertical direction, more preferably within the range of 0 ° to 10 ° from the vertical direction, The average flow direction passing through all parts of the downcomer 30 within an inclination angle of 60 ° is the downcomer 30 at an angle within the inclination angle except for a relatively short duration in the connecting elbow portion 38. Can be achieved without the need to flow the heat transfer fluid 9). In these embodiments, the connecting elbow portion 38 is defined as the portion of the downcomer between the transverse portion 34 and the downward portion 36 in which the flow direction is inclined from 30 ° to 60 °.

라이저 튜브들 (22) 의 제 2 열 전달 면 (21) 은 라이저 튜브들 (22) 의 일반적으로 직선 부분에 위치될 수도 있다. 라이저 튜브들 (22) 의 일반적으로 직선 부분은, 30° ~ 60°의 경사 각도 내의 각도를 포함하는 임의의 원하는 각도를 이룰 수도 있다. 열 전달 유체 (9) 는, 수직선으로부터 약 30°의 각도만큼 벗어나는 라이저 튜브들 (22) 의 일반적으로 직선 부분에서 화살표 (5c) 를 따르는 방향으로 사이클링된다. 다운코머 (30) 의 각각의 브랜치 (32) 는 각각의 브랜치 (32) 의 하향 부분 (36) 위에서 라이저 튜브들 (22) 과 대략 평행하게 뻗어있다.The second heat transfer face 21 of the riser tubes 22 may be located in a generally straight portion of the riser tubes 22. The generally straight portion of the riser tubes 22 may achieve any desired angle, including an angle within an inclination angle of 30 ° to 60 °. The heat transfer fluid 9 is cycled in the direction along the arrow 5c in the generally straight portion of the riser tubes 22 which deviates by an angle of about 30 ° from the vertical line. Each branch 32 of the downcomer 30 extends approximately parallel with the riser tubes 22 over the downward portion 36 of each branch 32.

하지만, 일 그룹의 대안적 실시형태들에서, 다운코머 (30) 에서 각각의 브랜치 (32) 의 적어도 하향 부분 (36) 은, 예를 들어 30° 미만의 각도만큼 수직 방향으로부터 벗어나는 보다 수직인 유동 방향으로 위치결정된다. 이하, 도 3 을 참조하면, 이러한 대안적 실시형태의 실시예의, 도 1 과 유사한 단면도를 개략적으로 나타낸다. 대안적 실시형태는 전술한 바와 동일한 많은 특징들을 갖는다. 강조될 한 가지 차이점은, 각각의 브랜치 (32) 의 하향 부분 (36) 에서 열 전달 유체 (9) 의 화살표 (5b) 를 따르는 유동 방향이 라이저 튜브들 (22) 의 일반적으로 직선 부분에서 열 전달 유체 (9) 의 화살표 (5c) 를 따르는 유동 방향보다 수직선으로부터 덜 벗어난다는 점이다. 바람직하게, 각각의 브랜치 (32) 의 하향 부분 (36) 에서 화살표 (5b) 를 따르는 유동 방향은 수직선으로부터 약 10° 내에서 뻗어있다. 이런 식으로 배향된 (즉, 수직 또는 수직에 가까운 하향 유동) 다운코머 브랜치 (32) 에서 압력 구배는, 그것이 수직선으로부터 10° ~ 60°의 경사 각도로 배향될 때보다 증기 발생에 덜 민감하다는 것을 발견하였다.However, in one group of alternative embodiments, at least the downward portion 36 of each branch 32 in the downcomer 30 is a more vertical flow away from the vertical direction by an angle of less than 30 °, for example. Is positioned in the direction. Referring now to FIG. 3, there is schematically shown a cross-sectional view similar to FIG. 1 of an embodiment of this alternative embodiment. Alternative embodiments have many of the same features as described above. One difference to be emphasized is that the flow direction along the arrow 5b of the heat transfer fluid 9 in the downward portion 36 of each branch 32 is heat transfer in the generally straight portion of the riser tubes 22. Is less deviated from the vertical line than the direction of flow along the arrow 5c of the fluid 9. Preferably, the flow direction along the arrow 5b in the downward portion 36 of each branch 32 extends within about 10 ° from the vertical line. The pressure gradient in the downcomer branch 32 oriented in this way (ie vertical or near downward vertical flow) is less sensitive to steam generation than when it is oriented at an inclination angle of 10 ° to 60 ° from the vertical line. Found.

분명히, 다운코머에서 증기의 발생 또는 다운코머로 증기의 접근이 100 % 효과적이라면, 다운코머 내부에서 전형적으로 2 상 유동은 존재하지 않을 것이므로, 이런 고려사항들은 부가적 안전 장치로서 선택적으로 적용될 수도 있다. Clearly, if the generation of steam in the downcomer or the access of steam to the downcomer is 100% effective, these considerations may optionally be applied as an additional safety device since there will typically be no two-phase flow inside the downcomer. .

수평 평면에서 수직 투영도로 보았을 때, 연결 엘보우 부분 (38) 은 바람직하게 제 1 박스 (13) 의 외부에 위치되고, 이 투영도에서 주 축선 (A) 은 제 1 박스 (13) 안에 위치될 수도 있다. 이러한 구성으로, 다운코머 (30) 의 하향 부분 (36) 은 제 1 박스 (13) 로부터 (설명된 투영도로 보았을 때) 수평으로 변위될 수 있다. 그 결과, 수직 방향으로 주위 공기 (52) 의 순환은, 제 1 열 전달 구간 (10) 이 수용되는 제 1 박스 (13) 에 의해 덜 방해를 받을 필요가 있는데, 왜냐하면 주위 공기는 연결 엘보우 (38) 와 제 1 박스 (13) 사이에서 수직 방향으로 순환할 수 있기 때문이다. 이러한 실시형태들에서, 제 2 열 전달 (21) 면, 적어도 제 2 열 전달 면 (21) 의 일부는, 수평 평면에서 투영도로 보았을 때 연결 엘보우 (38) 와 제 1 박스 (13) 사이 공간에 바람직하게 배열된다. When viewed in a vertical projection in the horizontal plane, the connecting elbow portion 38 is preferably located outside of the first box 13, in which the main axis A may be located in the first box 13. . With this configuration, the downward portion 36 of the downcomer 30 can be displaced horizontally (as viewed from the projection view described) from the first box 13. As a result, the circulation of the ambient air 52 in the vertical direction needs to be less disturbed by the first box 13 in which the first heat transfer section 10 is accommodated, since the ambient air is connected to the elbows 38. And the first box 13 can be circulated in the vertical direction. In such embodiments, the second heat transfer 21 face, at least a portion of the second heat transfer face 21, is spaced in the space between the connecting elbow 38 and the first box 13 when viewed in projection in the horizontal plane. Preferably arranged.

도 1 에 도시된 대로, 다운코머의 하향 부분 (36) 은 적어도 하나의 라이저 튜브 (22) 에 평행하게 배열된다. 본 발명은 또한 다운코머 (30) 의 각각의 브랜치의 하향 부분 (36) 이 라이저 튜브들 (22) 과 동일한 평면에 배열되는 실시형태들을 포함한다. 더욱이, 접합부 (23) 와 횡방향 부분들 (34) 을 갖는 대신에, 각각의 다운코머는 라이저들과 동일한 평면 내 로케이션에서 제 1 박스로부터 노즐을 통하여 직접 연결될 수도 있어서, 다운코머와 라이저들은 횡방향 부분 필요없이 동일한 평면에 있게 된다. 이것은 또한 2 개의 독립 순환 루프들 (좌측 대 우측 레그, 각각은 개별 다운코머를 가짐) 을 가지는 것을 허용할 것이다.As shown in FIG. 1, the downward portion 36 of the downcomer is arranged parallel to the at least one riser tube 22. The invention also includes embodiments in which the downward portion 36 of each branch of the downcomer 30 is arranged in the same plane as the riser tubes 22. Furthermore, instead of having the junction 23 and the transverse portions 34, each downcomer may be connected directly through the nozzle from the first box at the same in-plane location as the risers, so that the downcomers and risers are transverse It is in the same plane without the need for the directional part. This would also allow to have two independent circular loops (left to right legs, each with a separate downcomer).

작동시, 전술한 바와 같은 임의의 실시형태들에 따른 장치는 액화 스트림을 가열하는 방법에서 사용하기에 적합하다. 가열될 액화 스트림의 아주 좋은 예는 LNG 스트림이다. 결과적으로 생긴 가열된 스트림은 재기화된 천연 가스 스트림 (액화 천연 가스를 가열 및 기화시킴으로써 생성됨) 일 수도 있고 천연 가스 그리드의 파이프망을 통하여 분배될 수도 있다. In operation, the device according to any of the embodiments as described above is suitable for use in a method of heating a liquefied stream. A very good example of a liquefied stream to be heated is an LNG stream. The resulting heated stream may be a regasified natural gas stream (generated by heating and vaporizing liquefied natural gas) or may be distributed through a pipe network of natural gas grids.

LNG 는, 보통, 펜탄을 포함한 미량의 보다 중질인 탄화수소 (C₅₊) 와 가능하다면 예컨대 질소, 물, 이산화탄소, 및/또는 황화수소를 포함한 일부 미탄화수소 성분들 (전형적으로, 2 몰% 미만) 과 비교적 소량 (예컨대 25 몰% 미만) 의 에탄, 프로판 및 부탄 (C₂~ C₄) 과 함께 주로 메탄인 혼합물이다. LNG 의 온도는 2 bara 미만의 압력에서 그것을 액체 상으로 유지하기에 충분히 낮다. 이러한 혼합물은 천연 가스로부터 유도될 수 있다. LNG usually contains traces of heavier hydrocarbons (C ₅₊ ), including pentane and possibly some non-hydrocarbon components (typically less than 2 mole percent), including, for example, nitrogen, water, carbon dioxide, and / or hydrogen sulfide; Mixtures that are predominantly methane with relatively small amounts (such as less than 25 mole%) of ethane, propane and butane (C ₂ to C ₄ ). The temperature of the LNG is low enough to keep it in the liquid phase at pressures below 2 bara. Such mixtures can be derived from natural gas.

LNG 의 가열을 달성하기 위한 적합한 열 전달 유체는 CO₂ 이다. 열 전달 유체 (9) 는 폐쇄 회로 (5) 에서 사이클링된다. 상기 사이클링 중 열 전달 유체 (9) 는 제 1 열 전달 구간 (10) 에서 증기로부터 액체 상으로 제 1 상 전이를 겪고, 제 2 열 전달 구간 (20) 에서 액체로부터 증기 상으로 제 2 상 전이를 겪는다. 하지만, 상향 유동하는 액체 상은 그것이 라이저 단부 피스들 (24) 의 개방 단부들을 통하여 액체 층 (6) 으로 유동할 때까지 제 2 열교환 구간 (20) 과 라이저 단부 피스들 (24) 에 걸쳐 지속되도록 액체의 분획물만 증발한다. 따라서, 열 전달 유체 (9) 는 전적으로 액체 상으로서 제 2 열 전달 구간 (20) 으로 진입하고 그것이 제 2 열 전달 구간 (20) 을 통하여 진행함에 따라 2 상 유체 (액체-증기 혼합물) 가 된다. 따라서, 열 전달 유체 순환율은 제 2 열 전달 구간 (20) 에서 증발률 (제 1 열 전달 구간 (10) 에서 응축률과 등가임) 보다 높다. A suitable heat transfer fluid for achieving heating of LNG is CO ₂ . The heat transfer fluid 9 is cycled in the closed circuit 5. During the cycling, the heat transfer fluid 9 undergoes a first phase transition from vapor to a liquid phase in a first heat transfer section 10 and undergoes a second phase transition from a liquid to a vapor phase in a second heat transfer section 20. Suffer. However, the upwardly flowing liquid phase is liquid such that it continues over the second heat exchange section 20 and the riser end pieces 24 until it flows through the open ends of the riser end pieces 24 to the liquid layer 6. Only fractions of evaporate. Thus, the heat transfer fluid 9 enters the second heat transfer section 20 entirely as a liquid phase and becomes a two-phase fluid (liquid-vapor mixture) as it proceeds through the second heat transfer section 20. Accordingly, the heat transfer fluid circulation rate is higher than the evaporation rate in the second heat transfer section 20 (equivalent to the condensation rate in the first heat transfer section 10).

2 상 유체에서 증기 상의 상대적인 양은, 전적으로 증기 상을 통하여, 제 2 열교환 구간 (20) 으로부터 라이저 단부 피스들 (24) 을 통하여 증기 구간 (8) 으로 임의의 퍼콜레이션 경로의 형성을 막기에 충분히 낮아야 한다. The relative amount of vapor phase in the two phase fluid must be low enough to prevent the formation of any percolation path from the second heat exchange section 20 to the vapor section 8 through the riser end pieces 24 entirely through the vapor phase. do.

특히 바람직한 실시형태에 따르면, 열 전달 유체는 적어도 90 몰% 의 CO₂를 포함하고, 보다 바람직하게 그것은 100 몰% 또는 약 100 몰% 의 CO₂ 로 구성된다. LNG 를 가열하기 위해 사용될 때 CO₂의 중요한 장점은, - 열 전달 유체 (9) 에 대해 폐쇄 회로 (5) 에서 누설이 발생한다면 - CO₂ 는 누설 지점에서 고형화되어서 누설 지점을 감소시키거나 심지어 막을 수도 있다는 점이다. 게다가, CO₂ 는 그것이 폐쇄 회로로부터 누설되더라도 가연성 혼합물들을 발생시키지 않는다. CO₂ 의 비등점은 30 ~ 35 bar 범위의 압력에서 -5.8 ~ -0.1 ℃ 의 범위에 있다.According to a particularly preferred embodiment, the heat transfer fluid comprises at least 90 mol% CO ₂ , more preferably it consists of 100 mol% or about 100 mol% CO ₂ . An important advantage of CO ₂ when used to heat LNG is that if a leak occurs in the closed circuit (5) for the heat transfer fluid (9)-the CO ₂ solidifies at the leak point to reduce or even prevent the membrane from leaking. It is also possible. In addition, CO ₂ does not generate flammable mixtures even if it leaks from a closed circuit. The boiling point of CO ₂ is in the range of -5.8 to -0.1 ° C. at a pressure in the range of 30 to 35 bar.

액화 스트림을 가열하는 방법에서, 가열될 액화 스트림은 열 전달 유체 (9) 와 간접 열교환 접촉하게 제 1 열 전달 구간 (10) 으로 통과되어서, 열 전달 유체 (9) 로부터 제 1 열 전달 구간 (10) 을 통과하는 액화 스트림으로 열이 전달된다. 그리하여, 열 전달 유체 (9) 의 적어도 일부는 응축 부분을 형성하도록 응축된다. 바람직하게, 가열될 액화 스트림과 증기 구간 (8) 내부에서 열 전달 유체 (9) 의 증기 사이에 간접 열교환이 일어난다. In the method of heating a liquefied stream, the liquefied stream to be heated is passed into the first heat transfer section 10 in indirect heat exchange contact with the heat transfer fluid 9, whereby the heat transfer fluid 9 from the first heat transfer section 10. Heat is transferred to the liquefied stream passing through). Thus, at least part of the heat transfer fluid 9 is condensed to form a condensation portion. Preferably, indirect heat exchange takes place between the liquefied stream to be heated and the steam of the heat transfer fluid 9 inside the steam section 8.

적절히, 가열될 액화 스트림은 선택적 튜브 번들 (14) 의 하나 이상의 튜브들 (12) 로 공급된다. 액화 스트림이 고압으로 있다면, 액화 스트림은 가열시 상 전이가 일어나지 않는 초임계 상태로 있을 수도 있다. 임계 압력 미만에서, 액화 스트림은 그것의 기포점 미만으로 유지될 수도 있고, 액화 스트림이 제 1 열 전달 구간 (10) 을 통과함에 따라 하나 이상의 튜브들 (12) 에서 부분적으로 또는 완전히 기화될 수도 있다. 제 1 열교환 면 (11) 은, 바람직하게, 공칭 액체 레벨 (7) 위의 제 1 열 전달 구간 (10) 에서 증기 구간 (8) 내에 배열된다. Appropriately, the liquefied stream to be heated is fed to one or more tubes 12 of the optional tube bundle 14. If the liquefied stream is at high pressure, the liquefied stream may be in a supercritical state where no phase transition occurs upon heating. Below the critical pressure, the liquefied stream may be kept below its bubble point and may be partially or fully vaporized in one or more tubes 12 as the liquefied stream passes through the first heat transfer section 10. . The first heat exchange face 11 is preferably arranged in the steam section 8 in a first heat transfer section 10 above the nominal liquid level 7.

바람직하게, 열 전달 유체 (9) 의 응축 부분과 라이저 단부 피스들 (24) 로부터 제 1 열교환 구간 (10) 으로 배출되는 비증발 액체 상은 액체 상으로 열 전달 유체 (9) 의 액체 층 (6) 을 형성하기 위해서 제 1 열 전달 구간 (10) 에 축적하도록 허용된다. 응축 부분은, 바람직하게 공칭 액체 레벨 (7) 위의, 제 1 열 전달 면 (11) 으로부터, 가능하다면 위어 플레이트들 (25) 중 하나와 같은 액체 전환 수단을 통하여, 액체 층 (6) 으로 떨어질 수도 있다.Preferably, the non-evaporative liquid phase exiting the condensation portion of the heat transfer fluid 9 and the riser end pieces 24 into the first heat exchange section 10 is a liquid layer 6 of the heat transfer fluid 9 into the liquid phase. Is allowed to accumulate in the first heat transfer section 10 to form. The condensation part will fall from the first heat transfer face 11, preferably above the nominal liquid level 7, into the liquid layer 6, if possible, through a liquid diverting means, such as one of the weir plates 25. It may be.

동시에, 액체 층 (6) 에 존재하는 액체 열교환 유체 (9) 의 일부는 다운코머 (30) 로 유입된다. 이것은 폐쇄 회로 (5) 에서 열 전달 유체 (9) 의 사이클링 일부를 형성한다. 액체 상은 다운코머 (30) 를 통하여 하향 유동하고 주위로부터 열적으로 단열되고, 제 1 열 전달 구간 (10) 으로부터 다운코머 (30) 를 통하여 제 2 열 전달 구간 (20) 으로, 그리고 다시 제 1 열 전달 구간 (20) 으로 유동한다. 다운코머 (30) 를 통과하는 열 전달 유체의 유량, 또는 바람직하게 다운코머 (30) 의 각각의 브랜치 (32) 를 통과하는 상대 유량은 밸브 (33) 에 의해 조절된다. At the same time, a part of the liquid heat exchange fluid 9 present in the liquid layer 6 flows into the downcomer 30. This forms part of the cycling of the heat transfer fluid 9 in the closed circuit 5. The liquid phase flows downward through the downcomer 30 and is thermally insulated from the surroundings, from the first heat transfer section 10 to the second heat transfer section 20 through the downcomer 30 and back to the first row. Flow into the delivery section 20. The flow rate of the heat transfer fluid through the downcomer 30, or preferably the relative flow rate through each branch 32 of the downcomer 30, is regulated by the valve 33.

제 2 열 전달 구간 (20) 에서, 열 전달 유체 (9) 는 주위와 간접 열교환하여서, 주위로부터 열 전달 유체 (9) 로 열이 통과하고 열 전달 유체 (9) 가 기화된다. 선택적 팬 (50) 은 제 2 열 전달 구간 (20) 을 따라 주위 공기의 순환을 증가시키는데 이용될 수도 있다. 주위 공기는, 도 1 에서 화살표 (52) 로 표시된 것처럼, 하향 방향으로 제 2 열 전달 구간 (20) 을 가로지를 수도 있다. In the second heat transfer section 20, the heat transfer fluid 9 is indirectly heat exchanged with the surroundings so that heat passes from the surroundings to the heat transfer fluid 9 and the heat transfer fluid 9 is vaporized. An optional fan 50 may be used to increase the circulation of ambient air along the second heat transfer section 20. Ambient air may cross the second heat transfer section 20 in the downward direction, as indicated by arrow 52 in FIG. 1.

열 전달 유체 (9) 는 바람직하게 제 2 열 전달 구간 (20) 에서 열 전달 유체 (9) 의 상기 기화 중 위로 상승한다. 이런 상향 상승은 적어도 하나의 라이저 튜브 (22), 바람직하게 복수의 라이저 튜브들 (22) 에서 일어날 수도 있다. 후자의 경우에, 다운코머 (30) 에서 나온 응축 부분은 바람직하게 복수의 라이저 튜브들 (22) 에 대해 분배된다. The heat transfer fluid 9 preferably rises up during said vaporization of the heat transfer fluid 9 in the second heat transfer section 20. This upward rise may occur in at least one riser tube 22, preferably in a plurality of riser tubes 22. In the latter case, the condensation portion coming out of the downcomer 30 is preferably dispensed for the plurality of riser tubes 22.

바람직하게, 다운코머 (30) 에서 임의의 증기는 폐쇄 회로 (5) 내부에서 열 전달 유체 (9) 의 유동 거동에 악영향을 미칠 수도 있으므로, 다운코머 (30) 내부에서 증기는 발생되지 않고 그리고/또는 존재하지 않는다. 특히 폐쇄 회로 (5) 를 통한 열 전달 유체 (9) 의 사이클링이 전적으로 중력에 의해 이루어질 때, 다운코머 (30) 에서 어떠한 증기도 막는 것이 유리하다. 폐쇄 회로 (5) 에서 열 전달 유체 (9) 의 상기 사이클링의 각각의 단일 패스 중 액체 상의 응축 부분은 바람직하게 와류 차단기 (60) 를 통하여 제 1 열 전달 구간 (10) 으로부터 다운코머 (30) 로 통과하고, 이것은 다운코머 (30) 로 증기의 접근을 막는데 또한 도움이 된다.Preferably, any vapor in the downcomer 30 may adversely affect the flow behavior of the heat transfer fluid 9 inside the closed circuit 5 so that no steam is generated inside the downcomer 30 and / or Or does not exist. In particular, when the cycling of the heat transfer fluid 9 through the closed circuit 5 takes place entirely by gravity, it is advantageous to block any vapor in the downcomer 30. The condensed portion of the liquid phase in each single pass of the cycling of the heat transfer fluid 9 in the closed circuit 5 preferably passes from the first heat transfer section 10 to the downcomer 30 via the vortex breaker 60. Passing through, this also helps to prevent access of the steam to the downcomer 30.

본 기술분야의 당업자는, 첨부된 청구범위에서 벗어나지 않으면서 많은 다양한 방식으로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the invention may be practiced in many different ways without departing from the scope of the appended claims.

Claims

An apparatus for heating a liquefied stream,
A closed circuit for cycling the heat transfer fluid, the closed circuit including a first heat transfer zone, a second heat transfer zone, and a downcomer, all arranged at ambient Wherein the first heat transfer section comprises a first heat transfer face, and across the first heat transfer face, a liquefied stream to be heated is brought into first indirect heat exchange contact with the heat transfer fluid, and the second row A transfer zone is located gravity lower than the first heat transfer zone, and the second heat transfer zone includes a second heat transfer face, and across the second heat transfer face, the heat transfer fluid A second indirect heat exchange contact with the surroundings, the downcomer fluidly connecting the first heat transfer section to the second heat transfer section, the heat transfer fluid inside the downcomer and the outside of the downcomer Due to this temperature difference, the downcomer in an amount such that the heat leaking into the heat transfer fluid as the heat transfer fluid passes through the downcomer does not cause any vaporization of the heat transfer fluid inside the downcomer. Is thermally insulated from the surroundings, and the second heat transfer section includes at least one riser tube fluidly connected to the first heat transfer section, such that in operation the circulation of the heat transfer fluid is maintained only by gravity And a heat transfer fluid circulation rate is higher than an evaporation rate in said second heat transfer section.

The method of claim 1,
And an outer surface of the at least one riser tube having heat transfer enhancers.

The method according to claim 1 or 2,
The downcomer and the second heat transfer section are fluidly connected to each other via a distribution header, such that the second heat transfer section includes a plurality of riser tubes fluidly connecting the first heat transfer section and the distribution header. , Apparatus for heating a liquefied stream.

The method of claim 3, wherein
The number of riser tubes fluidly connecting the distribution header with the first heat transfer section is greater than the number of downcomers fluidly connecting the first heat transfer section with the distribution header. .

The method of claim 3, wherein
And the distribution header is at least one of thermally insulated from the surroundings and arranged at a gravity lower than the second heat transfer section.

The method of claim 3, wherein
The first heat transfer section includes a first box extending longitudinally along a main axis, the riser tubes of the plurality of riser tubes being distributedly disposed with respect to the distribution header in a main direction parallel to the main axis , Apparatus for heating a liquefied stream.

The method of claim 6,
And the riser tubes are arranged in a two-dimensional pattern in both the main direction and the transverse direction extending across the main direction.

The method of claim 6,
When viewed in the main direction, a first subset of at least one riser tube of the plurality of riser tubes is arranged on one side of the downcomer connecting the distribution header to the first heat transfer section and And a second subset of at least one of the riser tubes of the plurality of riser tubes is arranged on the other side of the downcomer.

The method according to claim 1 or 2,
The downcomer allows an upstream end to allow passage of the heat transfer fluid from the first heat transfer section to the downcomer, and allows passage of the heat transfer fluid from the downcomer to the second heat transfer section. And a vortex breaker is provided at the upstream end of the downcomer, the apparatus having a downstream end for the purpose of heating the liquefied stream.

A method of heating a liquefied stream,
A condensed portion by passing a liquefied stream to be heated in a first heat transfer section to indirect heat exchange contact with a heat transfer fluid to transfer heat from the heat transfer fluid to the liquefied stream to condense at least a portion of the heat transfer fluid. Forming a;
Cycling the heat transfer fluid in a closed circuit, all arranged around, from the first heat transfer section to at least a downcomer to a second heat transfer section and back to the first heat transfer section; Cycling the heat transfer fluid includes passing the condensed portion in the liquid phase and thermally insulated from the surroundings through the downcomer to the second heat transfer section so that no vapor is present inside the downcomer. And passing the heat transfer fluid through the second heat transfer section to the first heat transfer section, thereby indirectly exchanging heat with the surroundings in the second heat transfer section to transfer heat from the surroundings to the heat transfer fluid. Passing through and partially vaporizing the heat transfer fluid, the heat transfer fluid Rises up during the vaporization of the heat transfer fluid in the second heat transfer section, the circulation of the heat transfer fluid is maintained only by gravity so that the heat transfer fluid circulation rate is higher than the evaporation rate in the second heat transfer section , Method of heating a liquefied stream.

The method of claim 10,
The second heat transfer section comprises at least one riser tube fluidly connected to the first heat transfer section, the outer surface of the at least one riser tube having heat transfer enhancers. .

The method of claim 10 or 11,
And the condensation portion exiting the downcomer is distributed over a plurality of riser tubes in which the upward rise takes place.

The method of claim 12,
The first heat transfer section includes a first box extending longitudinally along a main axis, the riser tubes of the plurality of riser tubes being distributedly arranged with respect to the distribution header in a main direction parallel to the main axis, When viewed in the main direction, a first subset of at least one riser tube of the plurality of riser tubes is arranged on one side of the downcomer that connects the distribution header to the first heat transfer section, the plurality of And a second subset consisting of at least one of the riser tubes of the riser tubes of is arranged on the other side of the downcomer.

The method of claim 10 or 11,
Each single pass of the cycling of the heat transfer fluid in the closed circuit includes passing the condensed portion of the liquid phase from the first heat transfer section to the downcomer through a vortex breaker. How to heat it.

The method of claim 10 or 11,
Wherein the liquefied stream to be heated comprises liquefied natural gas and the regasified natural gas stream is produced by heating and vaporizing the liquefied natural gas.

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