KR102134244B1 - 다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법 - Google Patents

다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 유체(F)를 수용하기 위한 적어도 하나의 전기 전도성 파이프라인(100), 및 적어도 하나의 파이프라인(100)에 연결된 적어도 하나의 전압 소스(2)를 포함하는, 유체(F)를 가열하기 위한 디바이스(1)에 관한 것으로, 적어도 하나의 전압 소스(2)는, 유체(F)를 가열하기 위해 적어도 하나의 파이프라인(100)을 가열하는 전류를, 적어도 하나의 파이프라인(100)에서 생성하도록 설계된다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 전압 소스(2)는 M개의 외측 전도체들(L1,...,LM)을 가지며, 여기서 M은 2와 동일하거나 그 초과인 자연수이고, 적어도 하나의 전압 소스(2)는 외측 전도체들(L1,...,LM)에서 AC 전압을 제공하도록 설계되며, 이러한 AC 전압들은 서로에 대해서 2π/M을 통해서 위상-시프팅되고, 외측 전도체들(L1,...,LM)은 스타 회로(star circuit)가 형성되는 방식으로 적어도 하나의 파이프라인(100)에 전기 전도적으로 연결되는 것이 제공된다.

Description

다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법{METHOD FOR HEATING A FLUID IN A PIPELINE BY MEANS OF POLYPHASE ALTERNATING CURRENT}
본 발명은, 적어도 하나의 파이프라인에서 전도되는 유체를 가열하기 위한 디바이스 및 유체를 가열하기 위한 대응하는 방법에 관한 것이다.
그러한 디바이스는 유체를 수용하기 위한 적어도 하나의 전기 전도성 파이프라인, 및 파이프라인에 연결되고, 적어도 하나의 파이프라인의 전기 저항 때문에 파이프라인에서 생성되는 줄 열(Joulean heat)에 의해 유체를 가열하기 위해서, 파이프라인을 가열하는 전류를 적어도 하나의 파이프라인에서 생성하도록 설계된 적어도 하나의 전기 에너지 소스, 예컨대, 전압 소스 또는 전류 소스를 가지며, 줄 열은, 전류가 흐르는 곳에서 변환되는 전력 및 전류가 흐르는 기간에 비례한다. 예컨대, 그러한 디바이스는 DE2362628C3으로부터 공지된다.
본원에서, 유체는 기체 및/또는 액체 매체(medium)를 의미하는 것으로 이해된다.
게다가, 파이프라인이 전기 전도성 재료로 구성되고 파이프라인 자체를 통해서 흐르는 전류를 갖는 상기 언급된 직접 가열 대신에, 유체들을 가열하기 위해서, 가열될 유체가 전도되는, 파이프라인의 가열될 외부 측에, 가열 엘리먼트들, 예컨대, 자기-제한 가열 스트립들, 일정-전력 가열 스트립들, 또는 광물-절연 고정 저항 가열 케이블들을 부착하는 것이 또한 공지된다. 이러한 경우에, 가열 스트립들을 구비한 각각의 파이프라인은 일반적으로, 주위 공기에 대한 열 손실로부터, 외부적으로 절연된다. 열 전도 또는 열 복사에 의해, 이제, 가열 케이블로부터 파이프라인으로, 그리고 파이프라인로부터, 파이프라인 내부에 위치되거나 내부에서 유동하는 매체로 열이 방출될 수 있다.
상기 언급된 직접 가열의 경우에, 적어도 하나의 절연 수단들, 예비(redundancy)의 이유로 종종 2개의 절연 수단들을 제공하는 것이 특히 중요한데, 이는, 전류에 의해 직접 가열되는 파이프라인으로의 병렬 전류 경로를 방지한다.
절연 수단이 파이프라인에서 매체에 의해 유효성 측면에서 손상되면, 직접 가열은, 안전성 이유들로, 연결 해제되어야 한다. 모든 설비 파트들(parts) 전체에서의 병렬 전류 흐름은, 제어되지 않은 방식으로 발생한다. 열은 예상치 못한 포인트에서 발생하며, 설비 파트들의 전기적 연결들이 불량한 경우에, 스파크들이 또한 발생할 수 있는데, 이는 특히 폭발 위험이 있는 설비들에서 상당한 안전성 위험을 나타낸다.
이러한 배경에 대하여, 본 발명은, 특히, 병렬 전류의 단점들의 위험을 무릅쓰지 않고서, 통상적으로 제공될 필요가 있는 절연 수단들의 개수를 감소시키는 것을 가능하게 하는, 유체를 가열하기 위한 개선된 디바이스 및 개선된 방법을 제공하는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 디바이스에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 구성들은, 특히, 연관된 종속항들에서 명시된다.
청구항 제 1 항에 따르면, 본 발명에 따른, 유체를 수용하기 위한 복수의 전기 전도성 파이프라인들뿐만 아니라 복수의 전압 소스들이 제공되고, 각각의 경우에 하나의 전압 소스는 각각의 파이프라인에 할당되어 각각의 파이프라인에 연결되며, 각각의 전압 소스는, 유체를 가열하기 위해 각각의 파이프라인을 가열하는, 파이프라인에 대한 전류를 생성하도록 설계되고, 전압 소스들은 M개의 외측 전도체들(L1 내지 LM)을 가지며, 여기서 M은 2과 동일하거나 그 초과인 자연수이고, 전압 소스들은 전압 소스들의 외측 전도체들(L1 내지 LM)에서 AC 전압을 제공하도록 구성되며, 이러한 AC 전압들은 서로에 대해서 2π/M을 통해서 위상-시프팅되고(phase-shifted), 외측 전도체들(L1 내지 LM)은 스타 회로(star circuit)가 형성되는 방식으로 각각의 파이프라인(100)에 전기 전도적으로 연결되며, 각각의 외측 전도체는 각각의 파이프라인들의 적어도 일부를 통해 스타 회로의 중성점(neutral point)에 전기 전도적으로 연결된다.
개별 중성점들을 갖는 복수의 스타 회로들을 형성하는 것이 또한 가능하다. 따라서, 예컨대, 개별 스타 회로가 각각의 파이프라인에 대해 형성될 수 있다.
원리상으로, 본 발명은 또한 단일 파이프라인에 적용될 수 있으며, 그러면, 단일 파이프라인에 할당된 전압 소스를 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 파이프라인들은 개질기(reformer)의 반응 튜브들(reaction tubes)의 형태이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전압 소스들 각각은 중성 전도체를 가지며, 여기서 각각의 전압 소스는 각각의 경우에 외측 전도체들과 중성 전도체 사이에 하나의 AC 전압을 제공하도록 설계되고, 이러한 AC 전압들은 서로에 대해 2π/M을 통해 위상-시프팅된다. 바람직하게, 각각의 중성 전도체는 중성점에 전기 전도적으로 연결된다.
본원에서 스타 회로는, 각각의 경우에, 중성점으로 지칭되는 공통 포인트에 대한 하나의 레지스터를 통한 임의의 원하는 개수의 연결들(가능하게는, 제공된 중성 전도체가 또한, 중성점에 연결될 수 있는 경우에, M개의 연결)의 상호 연결(interconnection)을 의미하는 것으로 이해된다.
유리하게, 중성점은 M(예컨대, M=3)개의 외측 전도체들의 균일한 로딩의 경우에 전류를 전도하지 않으며(불균일 로딩의 경우, 오직 전류들 간의 차이, 또는 적어도 하나의 파이프라인의 중성점에 대한 중성 전도체의 고-저항 연결의 경우, 차동 전압), 결과적으로 파이프라인의 유입구 및 배출구에서 다른 방식의 통상적인 절연 수단이 생략될 수 있다.
따라서, 바람직하게, 적어도 하나의 파이프라인 또는 복수의 파이프라인들은, 전류들이 중성점에서 서로 상쇄되는 방식으로 구성된다. 즉, 따라서, (각각 적어도 하나의 파이프라인의 일부를 구성하는) 생성된 전기 전도성 연결들은 바람직하게, 적어도 하나의 전압 소스의 각각의 외측 전도체와 중성점 사이에 동일한 옴 저항을 갖고, 결과적으로 개별 전류들은 중성점에서 서로 상쇄된다.
동작 접지(operational grounding)에 관해서는, 일반적으로, N개의 연결 또는 전압 소스의 중성점을 접지하기 위해 제공된 중성 전도체(예컨대, TN 네트워크)의 경우에 제공된다. 이러한 경우 접지는, 예컨대, 저-저항에서 견고하게(solidly) 또는 유도적으로(inductively) 구현될 수 있다. 중성 전도체가 없는 3-전도체 네트워크 또는 IT 네트워크의 경우, 이러한 작동 접지는 생략된다.
상기 언급된 두 유형들의 네트워크 모두에서, 본 발명에 따른 상기 스타 회로 또는 적어도 하나의 파이프라인의 중성점은 바람직하게 접지되고, 특히 견고하게 접지된다. 전압 소스 (N개의 연결)의 중성점이 견고하게 접지된 중성 전도체(예컨대, TN 네트워크)을 사용하는 전원 공급부의 경우, 상기 스타 회로 또는 적어도 하나의 파이프라인의 중성점의 접지는 또한, 본 발명의 일 변형 실시예에 따라 분배될 수 있다.
적어도 하나의 파이프라인 또는 복수의 파이프라인들은 인접한 파이프라인일 수 있다. 그러나, 파이프라인은 또한, 적절하다면, 서로 유체적으로 연결되지 않고 각각의 경우에 하나의 가열될 유체가 개별적으로 유동할 수 있는 복수의 섹션들을 가질 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, M=3, 즉, 또한 종종 3-상 전류라고도 지칭되는 3-상 교류가 사용된다. 이는, 공지된 방식으로, 동일한 주파수의 AC 전압들 또는 3개의 개별 교류들로 구성되는 다상 교류이고:
Figure 112017009374689-pct00001
이는, 이들의 위상 각도들 관점에서 서로에 대해 120°, 즉, 2π/3까지 고정적으로 시프팅된다.
AC 전압들은, 각각의 경우에 기간의 3분의 1의 시프트로 일시적으로(temporally) 연속적으로(successively) 전압들의 최대 편향(deflection)에 도달한다.. 서로에 대한, 이러한 소위 외측 전도체 전압들에서의 일시적 시프트는 위상 시프트 각도에 의해 설명된다. 3개의 전도체들은 외측 전도체들로 지칭되며, 일반적으로, L1, L2 및 L3으로 약칭된다. 중성 전도체는 N으로 표시된다.
본 발명에 따른 디바이스의 추가적인 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 파이프라인 또는 파이프라인들은 각각 M개의 림들을 갖고(즉, 예컨대, M=3 인 경우, 제 1, 제 2 및 제 3 림), 각각의 림은, 제 1 및 제 2 단부 섹션, 및 2개의 단부 섹션들을 서로에 대해 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결하는 중앙 섹션을 갖는 것이 제공된다.
바람직하게, 각각의 림의 2개의 단부 섹션들은 중성점에 연결되는데, 즉, 중성점에 대한 전기 접촉이, 서로에게 연결된 2개의 인접한 림들의 2개의 단부 섹션들 또는 각각의 단부 섹션에 제공된다.
또한, 적어도 하나의 전압 소스의 할당된 외측 전도체(L1 내지 LM)(예컨대, M=3인 경우에, L1, L2 또는 L3)에 전기 전도적으로 각각 연결되는, 림들의 중앙 섹션이 바람직하게 제공되는데, 즉, 할당된 외측 전도체에 대한 전기 접촉이 각각의 중앙 섹션에 제공되며, 특히 3-상 전류(M=3)의 경우, 제 1 림의 중앙 섹션은 L1 외측 전도체에 연결되고, 제 2 림의 중앙 섹션은 L2 외측 전도체에 연결되며, 제 3 림의 중앙 섹션은 L3 외측 전도체에 연결된다. 각각의 외측 전도체는 림의 하나의 중앙 섹션에 고유하게 정확하게 할당된다.
적어도 하나의 파이프라인은 추가적으로 바람직하게, M개의 림들의 경우에, 제 1 림의 제 2 단부 섹션이 제 2 림의 제 1 단부 섹션에 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결되고, (M>2인 경우에) 제 2 림의 제 2 단부 섹션은 제 3 림의 제 1 단부 섹션에 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결되는 방식으로 구성된다. 이는, 마지막(M번째) 림에 도달할 때까지 그렇게 계속된다. 특히, 적어도 하나의 파이프라인의 M개의 림들은, 파이프라인 내에서 유동하는 유체가 상기 파이프라인들을 통해서 연속적으로 유동할 수 있는 방식으로 서로 연결된다. 또한, 바람직하게, 제 1 림의 제 1 단부 섹션은, 유체를 적어도 하나의 파이프라인에 공급하기 위한 유입구를 형성하고, M번째 림의 제 2 단부 섹션은 바람직하게, 유체가 적어도 하나의 파이프라인 밖으로 나가는 것을 허용하기 위한 배출구를 형성한다. 상기 배출구는 추가적인 파이프라인의 유입구에 유체적으로 연결될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 파이프라인의 상기 유입구는 추가적인 파이프라인의 배출구에 유체적으로 연결될 수 있다(이하 참조).
이와 관련하여, M=3인 경우에, 바람직하게, 적어도 하나의 파이프라인은, 제 1 림의 제 2 단부 섹션이 제 2 림의 제 1 단부 섹션에 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결되고, 제 2 림의 제 2 단부 섹션이 제 3 림의 제 1 단부 섹션에 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결되는 방식, 즉, 특히, 적어도 하나의 파이프라인의 3개의 림들이, 파이프라인 내에서 유동하는 유체가 상기 파이프라인들을 통해 연속적으로 유동할 수 있는 방식으로 서로 연결되는 방식으로 구성된다. 또한, 바람직하게, 제 1 림의 제 1 단부 섹션은, 유체를 적어도 하나의 파이프라인에 공급하기 위한 유입구를 형성하고, 제 3 림의 제 2 단부 섹션은 바람직하게, 유체가 적어도 하나의 파이프라인 밖으로 나가는 것을 허용하기 위한 배출구를 형성한다. 상기 배출구는 추가적인 파이프라인의 유입구에 유체적으로 연결될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 파이프라인의 상기 유입구는 추가적인 파이프라인의 배출구에 유체적으로 연결될 수 있다(이하 참조).
바람직하게, 서로에게 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결된, 2개의 인접한 림들의 단부 섹션들은 공통 접촉을 통해 중성점 또는 중성 전도체에 전기적으로 연결되며, 접촉은, 예컨대, 서로에게 연결된 2개의 단부 섹션들 사이의 전이부(transition)에 제공될 수 있다.
상기 림들은 또한, 당연히(naturally) 서로 분리되어 형성될 수 있고, 따라서 서로에게 유체적으로 연결되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 복수의 유체 유동들은 림들을 통해 서로에 대해 독립적으로 전도될 수 있고 가열될 수 있다. 그런 다음에 림들의 단부 섹션들은, 개별 림들이 개별적으로 유체를 전달받을 수 있는 유입구들 또는 배출구들을 형성한다.
상기 림들은, 림들이 서로 연결되는 경우에, 바람직하게, 인접한 림들 상의, 림들의 단부 섹션들을 통해 일체형으로(integrally) 형성된다. 다른 유체적 및 전기 전도성 연결들이 또한 고려 가능하다. 또한, 각각의 경우에, 림의 단부 섹션들 사이에 제공되는 중앙 섹션은 바람직하게, 양쪽 측들 상에 제공되는 단부 섹션들 상에 일체형으로 형성된다. 이와 관련하여, 다른 유체적 및 전기 전도성 연결들이 또한 고려 가능하다. 원리상으로, 림들은 모든 고려 가능한 형상들 및 프로파일들을 취할 수 있다.
바람직하게, 림들은 림들의 치수들 및 기하학적 구조 또는 형상에 대해서 실질적으로 동일하게 구성되며, 그 결과 림들은 본질적으로, 동일한 저항성 소비체들(resistive consumers)을 나타낸다. 상이한 구성들을 갖는 림들의 경우에는, 보상 옴 저항들 또는 용량 또는 유도 리액턴스들(reactances)이 부가적으로 제공될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 림들은 각각, 루프의 형태이고, 각각의 림의 중앙 섹션은 각각의 루프의 단부를 형성하며, 이는, 바람직하게 서로 인접하여 배열된 각각의 루프의 2개의 단부 섹션들에 대향하고, 특히, 각각의 단부의 영역에서, 각각 할당된 외측 전도체는 각각의 림에 전기 전도적으로 연결된다. 이러한 경우, 각각의 루프 또는 림의 단부는 바람직하게, 각각의 중앙 섹션의 리턴 벤드(return bend)에 의해 형성되며, 제 1 단부 섹션의 각각의 루프에서 또는 각각의 림에서 유동하는 유체는 리턴 벤드에서 유체의 방향을 바꿔서 다시 제 2 단부 섹션을 향해 유동한다(또는 그 반대).
바람직하게, 적어도 하나의 파이프라인의 루프들 또는 림들은 각각 길이방향 축을 따라 연장되고, 특히, 림들 또는 루프들은 길이방향 축을 따라서 동일한 길이를 갖는다(또한 상기 내용 참고).
또한, 바람직하게, 중앙 영역에 배열될 중성점 또는 중성 전도체에 대한 각각의 전기 접촉이, 적어도 하나의 파이프라인 또는 파이프라인들의 림들의 단부 섹션들에 제공되며, 중앙 영역으로부터 림들은 방사상 방향을 따라 외측으로, 정확히 말하면, 특히, 바람직하게, 할당된 외측 전도체(L1 내지 LM)(또는, M=3인 경우에, L1, L2 또는 L3)에 대한 각각의 전기 접촉이 제공되는 각각의 단부 또는 리턴 벤드를 향하여 연장된다.
서로에 대해 파이프라인의 3개의 림들의 스타-형상 어레인지먼트의 경우, 각각의 경우에, 2개의 인접한 림들의 길이방향 축들은, 예컨대, 120°의 각도를 에워쌀 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 상기 설명된 파이프라인들, 그리고 특히, 복수의 전압 소스들이 제공되며, 각각의 경우에 하나의 전압 소스기 각각의 파이프라인에 할당된다. 그러면, 전압 소스의 외측 전도체들은, 결과적으로 스타 회로가 형성되는 방식으로, 할당된 파이프라인에 차례로 연결되며, 스타 회로에서 각각의 외측 전도체는 각각의 파이프라인의 적어도 파트를 통해 스타 회로의 중성점에 전기 전도적으로 연결되고, 각각의 전압 소스의 가능한 제공되는 중성 전도체는, 할당된 파이프라인의 중성점에 전기 전도적ㅇ로 연결될 수 있다(상기 참고).
바람직하게, 결과적으로 전압 소스들은 3-상 AC 전압 소스들(즉, M=3)의 형태이고, 그 결과, 각각의 파이프라인의 직접 줄 가열을 위해 각각의 파이프라인에서 생성되는 전류는 3-상 교류이다.
따라서, 결과적으로 파이프라인들은 바람직하게, M개의 림들 또는 제 1, 제 2, 및 제 3 림(M=3인 경우)을 각각 갖고, 각각의 파이프라인의 각각의 림은 제 1 및 제 2 단부 섹션뿐만 아니라 2개의 단부 섹션들을 서로 연결하는 중앙 섹션을 갖는다. 각각의 파이프라인 섹션의 각각의 림의 2개의 단부 섹션들은 바람직하게, 상기 설명된 바와 같이, 할당된 전압 소스의 중성 전도체(N) 또는 각각의 파이프라인의 중성점에 전기 전도적으로 연결되는 반면, 각각의 파이프라인 섹션의 중앙 섹션들은 각각 바람직하게, 상기 설명된 바와 같이, 할당된 전압 소스의 할당된 외측 전도체(L1 내지 LM, 또는, M=3인 경우에, L1, L2, 또는 L3)에 연결된다.
복수의 파이프라인들의 개별 림들은 바람직하게, 예시된 바와 같이, 서로 연결되어 있고(또는 서로 분리되어 형성됨), 또한 바람직하게, 루프들의 형태이며, 결과적으로, 각각의 림의 중앙 섹션은 바람직하게, 각각의 루프의 단부 또는 리턴 벤드를 형성하고(상기 참고), 각각 할당된 외측 전도체(L1 내지 LM, 또는 M=3인 경우에, L1, L2, 또는 L3)에 대한 전기 접촉이 바람직하게, 각각의 리턴 벤드에 또는 각각의 단부의 영역에 제공된다(또한 상기 참고).
바람직하게, 중성점 또는 중성 전도체(N)에 대한 각각의, 가능하게는 조인트 전기 접촉을 갖는, 각각의 파이프라인의 림들의 단부 섹션들은 중앙 영역에 배열되고, 중앙 영역으로부터 파이프라인들의 림들은 방사상 방향을 따라 외측을 향해 연장되며, 상기 단부들 또는 리턴 벤드들은, (예컨대, 중앙 영역 주위의 가상 원 상에서) 방사상으로 볼 때, 가장 먼 외측에 있다.
복수의 파이프라인들의 경우에, 복수의 또는 모든 파이프라인들은, 유체가 상기 파이프라인들을 통해 연속적으로 유동할 수 있도록, 서로 직렬로 유체적으로 연결될 수 있다.
게다가, 파이프라인들의 일부 또는 전체를 서로 병렬로 연결할 가능성, 즉, 유체가 복수의 부분 유동들로 분할되고 그런 다음에, 할당된 개별 파이프라인들을 통해 병렬로 유동하는 방식으로 파이프라인들의 일부 또는 전체를 구성할 가능성이 또한 있다.
직렬로 또는 병렬로 연결되는 파이프라인들의 임의의 원하는 구성이 물론 마찬가지로 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 문제는, 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스를 사용하여 적어도 하나의 유체를 가열하기 위한 방법에 의해 해결된다.
이러한 경우에, 유체는 바람직하게, 본 발명에 따른 디바이스의 하나 또는 그 초과의 파이프라인들을 통해 유동하고, 적어도 하나의 파이프라인 또는 복수의 파이프라인들에서 흐르는 다상 교류 또는 3-상 교류에 의해 가열되는 적어도 하나의 파이프라인 또는 복수의 파이프라인들에 의해 파이프라인에서 가열되며, 그 결과 적어도 하나의 파이프라인 또는 복수의 파이프라인들에서 줄 열이 생성되고, 상기 유체가 적어도 하나의 파이프라인 또는 복수의 파이프라인들을 통해 유동할 때 가열되도록 유체로 전달되며, 탄화수소들을 분해하기 위해, 탄화수소들과 증기의 예열된 혼합물은 유체로서 가열된다.
본 발명에 따른 방법의 일 변형에 따르면, 열분해될(cracked thermally) 탄화수소, 특히, 탄화수소들의 혼합물(mixture)이, 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스를 사용하여 유체로서 가열되는 것이 제공된다.
본 발명에 따른 방법의 추가적인 변형에 따르면, 대안적으로 또는 부가적으로, 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스를 사용하여 유체로서 가열될 물 또는 증기가 제공되며, 이러한 증기는 특히, 550℃ 내지 700℃ 범위의 반응기 유입구 온도로 가열되고 특히, 분해될 탄화수소(들)에 부가된다.
본 발명에 따른 방법의 추가적인 구성에 따르면, 대안적으로 또는 부가적으로, 탄화수소들을 분해하기 위해, 본 발명에 따른 적어도 하나의 디바이스를 사용하여 유체로서 가열될 예열된(preheated) 탄화수소/증기 혼합물이 제공된다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는, 예열된 탄화수소/증기 혼합물을 분해하기 위한 분해 노(cracking furnace)의 반응기 파트에서 열의 입력을 위해 사용된다. 이는, 생성물 가스가, 전형적으로 800℃ 내지 880℃의 온도들에서 반응기 파트를 떠나는 순전한(very) 흡열 반응이다.
특히, 또한 개질기 피드 가스(reformer feed gas)로서 지칭되고, 증기뿐만 아니라 하나 또는 다수의 탄화수소들(예컨대, CH4 내지 나프타) 및 가능하게는 수소 및, 예컨대, N2, Ar, He, CO, CO2, 및/또는 MeOH와 같은 다른 성분들을 갖는 분해될 혼합물은, 개질기 진입 온도로 될 수 있거나 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 과열될(overheated) 수 있으며, 특히, 10bar 내지 50bar, 바람직하게는 15 내지 40bar의 범위의 피드 가스 압력에서, 상기 온도는 바람직하게, 250℃ 내지 730℃의 온도 범위, 바람직하게는 320℃ 내지 650℃의 온도 범위에 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법에 의해, 개질기 노의 연소 공기는, 유체로서, 정확히 말하면, 특히 200℃ 내지 800℃, 바람직하게는 400℃ 내지 700℃ 범위의 온도로 예열될 수 있다.
특히, 게다가 개질기 노의 적어도 하나의 반응 튜브 또는 그 내부에서 유동하는 유체는, 본 발명에 따른 방법에 의해 가열될 수 있다(따라서, 본 발명에 따른 디바이스의 적어도 하나의 파이프라인은 개질기의 반응 튜브의 형태일 수 있다). 따라서, 이러한 경우, 개질기 노의 촉매-충진된(catalyst-filled) 반응 튜브 내로의 직접 가열에 의한 열의 입력은 본 발명에 따른 방법에 의해서 행해진다. 이런 경우, H2, CO, CO2, CH4, H2O 및 불활성 물질의 주 성분들로 구성된 생성물 가스는 부가적으로, 직접 가열 동안 동일한 시간에 개질기 노의 방사선 구역의 버너들에 의해 가열될 수 있다. 반응은 흡열이다. 개질된 가스는, 일반적으로 780℃ 내지 1050℃, 바람직하게는 820℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 개질기 노의 방사선 구역을 떠난다. 바람직하게 가스의 압력 범위는, 10bar 내지 50bar, 바람직하게는 15 내지 40bar의 범위이다.
게다가, 특히, 적어도 하나 또는 다수의 탄화수소들(예컨대, CH4 내지 나프타) 및 가능하게는 수소 및, 예컨대, N2, Ar, He, CO, CO2 및/또는 MeOH와 같은 다른 성분들을 갖는 분해될 건조한(dry) 피드 가스(즉, 특히, 증기와 혼합하기 이전)는 또한, 촉매 사전-정제(catalytic pre-purification)를 위해, 유체로서, 본 발명에 따른 방법에 의해, 특히, 100℃ 내지 500℃, 바람직하게는 200℃ 내지 400℃의 범위의 온도로, 정확히 말해서, 바람직하게 10bar 내지 50bar, 바람직하게는 15 내지 45bar의 범위의 가스 압력에서 가열될 수 있다.
또한, 일반적으로, 본 발명에 따른 방법은, 예컨대, 모든 고려 가능한 프로세스들에서 프로세스 증기를 생성하기 위해, 유체로서 물을 가열하는 데에 사용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 주제들(포인트들(1 및 16)) 및 포인트 1에 따른 주제의 구성들(포인트들(2 내지 15))이 이하에서 열거된다. 괄호들 사이의 참조 부호들은 도면들과 관련된다.
포인트 1 : 유체를 가열하기 위한 디바이스로서,
- 유체(F)를 수용하기 위한 적어도 하나의 전기 전도성 파이프라인(100), 및
- 적어도 하나의 파이프라인(100)에 연결되는 적어도 하나의 전압 소스(2)를 포함하고, 적어도 하나의 전압 소스(2)는, 유체(F)를 가열하기 위해, 적어도 하나의 파이프라인(100)을 가열하는 전류를 적어도 하나의 파이프라인(100)에서 생성하도록 설계되며,
적어도 하나의 전압 소스(2)는 적어도 M개의 외측 전도체들(L1,...,LM)을 가지며, 여기서 M은 2과 동일하거나 그 초과인 자연수이고, 적어도 하나의 전압 소스(2)는 외측 전도체들(L1,...,LM)에서 AC 전압을 제공하도록 설계되며, 이러한 AC 전압들은 서로에 대해서 2π/M을 통해서 위상-시프팅되고(phase-shifted), 외측 전도체들(L1,...,LM)은 스타 회로(star circuit)가 형성되는 방식으로 적어도 하나의 파이프라인(100)에 전기 전도적으로 연결되며, 스타 회로에서 각각의 외측 전도체(L1,...,LM)는 적어도 하나의 파이프라인(100)의 적어도 일부를 통해 스타 회로의 중성점(neutral point)(S)에 전기 전도적으로 연결된다.
포인트 2 : 포인트 1에 따른 디바이스로서, 전압 소스(2)는 중성 전도체(N)를 갖고, 특히, 중성 전도체(N)는 중성점(S)에 전기 전도적으로 연결된다.
포인트 3 : 전술한 포인트들 중 하나에 따른 디바이스로서, M은 3과 동일하다.
포인트 4 : 전술한 포인트들 중 하나에 따른 디바이스로서, 적어도 하나의 파이프라인(100)은 M개의 림들(limbs)(101)을 갖고, 각각의 림(101)은 제 1 및 제 2 단부 섹션(101a, 101c), 및 2개의 단부 섹션들(101a, 101c)을 서로에 대해 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결하는 중앙 섹션(101b)을 갖는다.
포인트 5 : 포인트 4에 따른 디바이스로서, 각각의 림(101, 102, 103)의 2개의 단부 섹션들(101a, 101c, 102a, 102c, 103a, 103c)은 중성점(S)에 전기 전도적으로 연결된다.
포인트 6 : 포인트들 4 또는 5 중 하나에 따른 디바이스로서, 림들(101, 102, 103)의 중앙 연결들(101b, 102b, 103b)은 각각, 적어도 하나의 전압 소스(2)의 할당된 외측 전도체(L1, L2, L3)에 전기 전도적으로 연결된다.
포인트 7 : 포인트 3, 또는 다시 포인트 3을 참조하는 상기 청구항들의 범위 내에서 포인트 4 내지 6 중 하나에 따른 디바이스로서, 제 1 림(101)의 제 2 단부 섹션(101c)은 제 2 림(102)의 제 1 단부 섹션(102a)에 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결되고, 특히 상기 제 1 단부 섹션 상에 일체형으로 형성되며, 제 2 림(102)의 제 2 단부 섹션(102c)은 제 3 림(103)의 제 1 단부 섹션(103a)에 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결되고, 특히 상기 제 1 단부 섹션 상에 일체형으로 형성되며, 특히, 제 1 림(101)의 제 1 단부 섹션(101a)은 유체(F)를 각각의 파이프라인(100) 내로 피딩하기 위한 유입구(3)를 형성하고, 특히, 제 3 림(103)의 상기 제 2 단부 섹션(103c)은 유체(F)가 각각의 파이프라인(100) 밖으로 나가는 것을 허용하기 위한 배출구(4)를 형성한다.
포인트 8 : 포인트들 4 내지 6 중 하나에 따른 디바이스로서, 림들(101, 102, 103)은 서로에 대해 유체적으로 연결되지 않고, 각각, 유체(F, F', F'')를 서로로부터 개별적으로 가열되게 전도하도록 설계된다.
포인트 9 : 포인트들 4 내지 8 중 하나에 따른 디바이스로서, 림들(101, 102, 103)은 각각 루프의 형태이고, 각각의 림(101, 102, 103)의 중앙 섹션(101b, 102b, 103b)은 각각의 루프(101, 102, 103)의 단부를 형성하며, 특히, 각각의 단부의 영역에서, 각각 할당된 외측 전도체(L1, L2, L3)는 각각의 림(101, 102, 103)에 전기 전도적으로 연결된다.
포인트 10 : 포인트들 4 내지 9 중 하나에 따른 디바이스로서, 림들(101, 102, 103) 각각은 길이방향 축(A)을 따라서 연장되고, 특히, 림들(101, 102, 103)은, 특히 각각의 길이방향 축(A)을 따라서 동일한 길이를 갖는다.
포인트 11 : 포인트들 4 내지 10 중 하나에 따른 디바이스로서, 적어도 하나의 파이프라인(100)의 림들(101, 102, 103)의 단부 섹션들(101a, 101c; 102a, 102c; 103a, 103c)은 중앙 영역(B)에 배열되고, 림들(101, 102, 103)은 중앙 영역(B)으로부터 방사상 방향(R)을 따라서 외측으로 연장된다.
포인트 12 : 포인트 10 또는 11에 따른 디바이스로서, 각각의 경우에, 2개의 인접한 림들(101, 102; 102, 103; 103, 101)의 길이방향 축들(A)은 120°의 각도를 둘러싼다.
포인트 13 : 전술한 포인트들 중 하나에 따른 디바이스로서, 복수의 파이프라인들(100) 및 특히 복수의 전압 소스들(2)이 제공되고, 특히 각각의 경우에 하나의 전압 소스(2)는 각각의 파이프라인(100)에 할당된다.
포인트 14 : 포인트 13에 따른 디바이스로서, 복수의 파이프라인들(100) 또는 파이프라인들(100) 전부가 서로 직렬로 유체적으로 연결되고, 결과적으로 유체(F)가 상기 파이프라인들을 통해 연속적으로 유동할 수 있다.
포인트 15 : 포인트 13 또는 14에 따른 디바이스로서, 복수의 파이프라인들(100) 또는 파이프라인들(100) 전부가 병렬로 구성되고, 결과적으로 유체(F)가 이러한 병렬 파이프라인들(100) 사이에서 분할될 수 있다.
포인트 16 : 포인트들 1 내지 15 중 하나에 따라 장치를 사용하여 유체(F)를 가열하기 위한 방법.
본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들은 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들의 설명에서 설명될 것이다:
도 1은, 본 발명에 따른 디바이스의 파이프라인의 개략도를 도시하고;
도 2는, 도 1에 도시된 실시예의 추가적인 전개도를 도시하며;
도 3은, 본 발명에 따른 디바이스의 파이프라인의 추가적인 개략도를 도시하고;
도 4는, 본 발명에 따른 디바이스의 복수의 파이프라인들의 어레인지먼트의 예시를 도시하며;
도 5는, TN 네트워크의 경우에 외측 전도체들과 중성 전도체의 상호 연결의 개략도를 도시하고; 그리고
도 6은, IT 네트워크의 경우 외측 전도체들의 상호 연결의 개략도를 도시한다.
먼저, 단순성의 이유들로, 본 발명의 실시예들은 이하에서 파이프라인(100)에 관하여 예시된다. 이러한 경우에, 파이프라인을 사용하여 예시된 측정들은, 각각의 경우에 당연히, 복수의 파이프라인들(100)에 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유체(F)를 가열하기 위한, 본 발명에 따른 디바이스(1)의 파이프라인(100)의 3-상 전류를 이용한 직접 가열의 경우, 중성점(S)이 제공될 수 있다. 이러한 경우, 3-상 시스템의 또는 3-상 전압 소스(2)(도 5 참고)의 3개의 위상들(L1, L2, 및 L3)은 파이프라인(100)의 림들(101, 102, 103)에 연결되고, 제공되는 경우에, 바람직하게는 N개의 전도체(중성 전도체)가 중성점(S)에 연결된다. 전원 공급부에 있어서 종래와 같이, 접지부(PE)에 대한 전압 소스(2)의 중성점(S') 또는 N개의 연결의 견고한 또는 낮은-저항 접지의 경우, 그리고 파이프라인(100)의 중성점(S)에 대한 중성 전도체(N)의 연결의 경우, 파이프라인(100)에서 중성점(S)의 접지를 생략하는 것이 가능하다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은, (바람직하게 3개의) 외측 전도체들 및 중성 전도체를 포함하는 네트워크(예컨대, TN 네트워크)의 파트로서, 그리고 중성 전도체가 없는 네트워크(예컨대, IT 네트워크)에 대해서 둘 다 적용될 수 있다.
도 5는, 예컨대, TN 네트워크에서 제공되는 바와 같은, 전압 소스(2)의 중성 전도체(N) 및 3개의 외측 전도체들(L1, L2, L3)을 도시한다. 중성 전도체(N)가 전기 전도적으로 연결되는 전압 소스(2)의 중성점(S')은, 이러한 경우에, 레지스터(RN)를 통해 접지되고, 특히, 예컨대, RN=0은 진성(true)(견고한 접지) 또는 낮은-저항을 유지할 수 있다. Z 1, Z 2, Z 3는, 적어도 하나의 파이프라인(100) 또는 그의 림들(101, 102, 103)에 의해 형성된 부하들 또는 임피던스들을 나타낸다. 후자는 파이프라인(100) 또는 부하의 중성점(S)에 상호 연결되고, 중성 전도체(N)는 중성점(S)에 전기 전도적으로 연결된다. 전압 소스(2)(RN=0)의 중성점(S')의 견고한 작동 접지의 경우, 중성점(S)의 접지가 생략될 수 있지만, 바람직하게는 제공된다.
도 6은, 중성 전도체(N)가 없는 3개의 전도체 네트워크(예컨대, IT 네트워크)를 도시한다. 이러한 경우에, 임피던스들(Z 1, Z 2, Z 3)의 상호 연결에 의해 형성된 중성점(S)은 바람직하게 견고하게 접지된다.
범용성(generality)에 대한 제한없이, 이하에서 3개의 외측 전도체들(L1, L2, L3) 및 중성 전도체(N)가 가정된다. 그러나, 중성 전도체(N)를 생략하거나(상기 참고) 또는 외측 전도체들의 개수를 변화시키는(상기 참고) 것이 가능하다.
구체적으로, 유체(F)가 파이프라인(100) 내로 피딩되는, 유입구(3)로부터 또는 제 1 단부 섹션(101a)으로부터 시작하는, 파이프라인(100)의 제 1 림(101)은 길이방향 축(A)을 따라 제 1 림(101)의 중앙 섹션(101b)의 리턴 벤드까지 연장되고, 리턴 벤드로부터 제 1 림(101)의 중앙 섹션(101b)은 다시 제 2 단부 섹션(101c)으로 연장되며, 제 2 단부 섹션은 중앙 영역(B)에서 제 1 단부 섹션(101a)에 인접하여 배열된다. 제 1 림(101)의 제 2 단부 섹션(101c)은 제 2 림(102)의 제 1 단부 섹션(102a)이 되고, 이는 유사한 방식으로, 제 2 림의 중앙 영역(102b)의 리턴 벤드를 통해 제 2 림(102)의 제 2 단부 섹션(102c)으로 연장되며, 결과적으로 제 3 림(103)의 제 1 단부 섹션(103a)이 되고, 이는 유사한 방식으로, 제 3 림의 중앙 섹션(103b)의 리턴 벤드를 통해 제 2 단부 섹션(103c)으로 연장되며, 제 2 단부 섹션에, (가열된) 유체들(F)이 파이프라인(100) 밖으로 나가는 것을 허용하기 위한 배출구(4)가 제공된다. 루프-형상 림들(101, 102, 103)의 3개의 길이방향 축들(A)은 바람직하게, 도 1에 도시된 바와 같이 스타의 형태로 배열되는데, 즉, 각각의 경우에 2개의 인접한 림들(101, 102; 102, 103; 103, 101)은 120°의 각도를 둘러싼다.
이러한 경우에, 3-상 전류 소스(2)의 외측 전도체(L1, L2, 또는 L3)에 대한 접촉(K)이, 각각, 루프(101, 102, 103)의 중앙 섹션(101b, 102b, 103b)의 각각의 리턴 벤드에 제공되고, 단부 섹션들(101a, 101c, 102a, 102c, 103a, 103c)은 접촉들(Q)을 통해 중성점(S)에 연결된다. 이러한 경우에 바람직하게, 서로 연결되는 림들(101, 102, 103)의 단부 섹션들(101c, 102a; 102c, 103a)은 각각의 단부 섹션들 사이의 전이부에서 접촉(Q)을 통해 중성 전도체(N)에 또는 중성점(S)에 연결된다.
도 1에 도시된 어레인지먼트는 당연히 또한, 일반적으로 M개의 위상들의 경우에서 사용될 수 있는데, M은 2와 동일하거나 그 초과인 자연수이다. 그러면, 대응하여 M개의 림들이 상기 설명된 바와 같이 제공되고 상호 연결된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 림들(101, 102, 103)은 도 1에 도시된 어레인지먼트에서 서로 분리되어 형성될 수 있고, 그 결과, 개별 유체 유동들(F, F', F'')은 상기 림들을 통해 서로 독립적으로 유동할 수 있다. 이러한 경우에, 제 1 단부 섹션들(101a, 102a, 103a)은 유체 유동들(F', F'')에 대해서 유입구들의 형태일 수 있고, 제 2 단부 섹션들(101c, 102c, 103c)은 유체 유동들에 대해 배출구들의 형태일 수 있으며, 이러한 단부 섹션들(101a, 102a, 103a 및 101c, 102c, 103c)은 결과적으로 중성점(S)에 연결된다.
도 3은, 림들(101, 102, 103)의 프로파일의 변형을 도시하며, 상기 림들은 이제, 도 1과 대조적으로, 서로에 대해 인접하여 이어진다.
이러한 구성은, 원리상으로, 도 4에 도시된 바와 같은, 도 3에 도시된 서로에 대해 인접한 유형의 복수의 파이프라인들(100)의 어레인지먼트를 가능하게 하고, 이러한 경우에, 개별 림들(101, 102, 103) 각각은, 개별 단부 섹션들이 배열되는 중앙 영역(B)으로부터 시작하여 방사상 방향(R)으로 외측으로 이어지며, 중앙 영역의 중성점(S)에 연결된다. 개별 루프-형상 림들(101, 102, 103)의 리턴 벤드들은 이제, 가상 원 상에서 방사상 방향(R)으로 외측으로 더 멀리에 있으며, 각각의 경우에, 3-상 전류 소스(2)의 하나의 위상(L1, L2, 또는 L3)에 연결된다.
이러한 경우에, 각각의 파이프라인(100)은 3-상 전류 소스(2)에 할당되며, 이는 바람직하게, 림들 위에 배열되고, 리턴 벤드들보다 방사상 더 내측으로 배열된다. 결과적으로, L1, L2, L3 및 S(또는 N)에 대한 피드 라인들이 최소화될 수 있다. 파이프라인들(100)은, 각각의 경우에, 3개의 루프-형상 림들(101, 102, 103)을 가지며, 림들의 리턴 벤드들은 각각, 할당된 전압 소스(2)의 외측 전도체 위상들(L1, L2, 또는 L3) 중 하나에 연결된다.
명료함을 위해, 오직 하나의 파이프라인(100)만 도 4에 도시된다. 도 4에 도시된 파이프라인 섹션들(100)은, 예시된 바와 같이, 유체(F)가 상기 섹션들을 통해 연속적으로 유동할 수 있도록 직렬로 배열될 수 있다. 그러나, 각각 3개의 림들(101, 102, 103)을 포함하는 개별 파이프라인들(100) 사이에서 유체(F)를 분할하는 분할기(divider)가 중앙 영역(B)에 제공되는 것이 또한 가능하며, 이로써, 유체(F)는 상기 림들을 통해 서로에 대해 병렬로 유동한다. 그 후, (가열된) 유체(F)는 다시 결합되고 유체의 추가적인 사용을 위해 공급될 수 있다.
상기 설명된 예들에서, 림들(101, 102, 103)에서의 3-상 전류는 각각의 경우에 림들(101, 102, 103)의 전기 저항 때문에 줄 열을 생성하고, 줄 열은 림들(101, 102, 103)에서 유동하는 유체(F)로 전달되며, 상기 림들이 가열된다.
당연히, 도 3 및 도 4에 도시된 어레인지먼트는 마찬가지로 M개의 위상들(M은 2와 동일하거나 그 초과임)에 대해 일반화될 수 있다.
그러나, 도 1 내지 도 4에 도시된 3-상 직접 가열의 구성 또는 그에 도시된 개별 림들(101, 102, 103)의 스타-형상 어레인지먼트는 절대적으로 필수적인 것은 아니다. 일반적으로, 파이프라인들(100) 또는 림들(101, 102, 103)의 임의의 기하학적 형상의 어레인지먼트가 고려 가능하다. 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 디바이스(1)는, 원리상으로, 모든 압력들, 온도들, 치수들, 등에 대해서 적용 가능할 수 있다.
기술적 구현에서, 더 높은 저항률 때문에, 카본 스틸들에 비해 스테인리스 스틸들이 파이프라인들(100)에 대해서 선호된다. 또한, 일반적으로 피드 라인의 열은 바람직하지 않기 때문에 피드 라인의 열의 생성을 최소화하기 위해, 다상 또는 3-상 교류의 피드 라인은 바람직하게, 유체(F)를 전도하는 파이프라인보다 현저하게 더 낮은 저항으로 구현된다.
본 발명에 따른 해결법은, 특히, 가열 매체가 절연 강도(dielectric strength)의 감소를 야기할 때(예컨대, 분해 노들의 경우에, 코킹(coking)), 유리하게 적용될 수 있다. 이러한 경우에 바람직하지 않은 전류 흐름의 위험성이 비교적 낮고, 그 결과 심지어, 초기에 언급된 바와 같이 스위치-오프(switch-off) 디바이스를 생략하는 것이 가능하다.
또한, 각각의 경우에, 대응하여 설정되는 각각의 위상들(L1, L2, L3)의 전류 흐름에 의해 3개의 림들(101, 102, 103)에서 가열을 제어할 가능성이 있다(이는 또한, M이 2와 동일하거나 그 초과인 경우, M개의 위상들의 경우에 적용된다).
원리상으로, 본 발명에 따른 유체의 가열은 전기 전도성 파이프라인들 내의 모든 매체에 대해 사용될 수 있다. 액체들이 (파이프라인의 전기 전도성과 비교하여) 매우 양호한 전도체들인 경우에, 적절하다면, 이러한 사실은 전류 흐름의 계산에 통합될 필요가 있다. 파이프라인들 또는 파이프라인 섹션들의 기하학적 구조 프로파일은 유리하게 융통성이 있으며(flexible), 각각의 요건들에 맞춰질 수 있다. 또한, 파이프라인 재료는 프로세스 요건들에 맞춰질 수 있다. 전류들, 전압들, 및 주파수는 기하학적 형상에 대해서 적절하게 선택될 수 있고, 임의의 기본 제한을 받지 않는다. 최대 달성 가능한 온도는 사용되는 파이프라인 재료에 의해 제한된다.
1 디바이스
2 3-상 전류 소스
3 유입구
4 배출구
100 파이프라인
101, 102, 103 림
101a, 102a, 103a 제 1 단부 섹션
101b, 102b, 103b 중앙 섹션
101c, 102c, 103c 제 2 단부 섹션
L1, L2, L3 외측 전도체
B 중앙 영역
N 중성 전도체
K, Q 전기 접촉들
F, F', F'' 유체
A 길이방향 축
R 방사상 방향
S 중성점
S' 전압 소스의 중성점

Claims (20)

  1. 디바이스(1)를 사용하여 다상(polyphase) 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법으로서, 상기 디바이스(1)는
    - 유체(F)를 수용하기 위한 적어도 하나의 전기 전도성 파이프라인(100), 및
    - 상기 적어도 하나의 파이프라인(100)에 연결되는 적어도 하나의 전압 소스(2)로서, 상기 적어도 하나의 전압 소스(2)는 적어도 하나의 파이프라인(100)에서, 유체(F)를 가열하기 위해 적어도 하나의 파이프라인(100)을 가열하는 전류를 생성하도록 설계되는 것인, 적어도 하나의 전압 소스(2)를 포함하고,
    - 상기 적어도 하나의 전압 소스(2)는 적어도 M개의 외측 전도체들(L1,...,LM)을 가지며, 여기서 M은 2와 동일하거나 그 초과인 자연수이고,
    - 상기 적어도 하나의 전압 소스(2)는 상기 외측 전도체들(L1,...,LM)에서 AC 전압을 제공하도록 설계되며, 상기 AC 전압들은 서로에 대해서 2π/M을 통해서 위상-시프팅되고(phase-shifted),
    - 상기 외측 전도체들(L1,...,LM)은 스타 회로(star circuit)가 형성되는 방식으로 상기 적어도 하나의 파이프라인(100)에 전기 전도적으로 연결되며, 각각의 외측 전도체(L1,...,LM)는 적어도 하나의 파이프라인(100)의 적어도 일부를 통해 상기 스타 회로의 중성점(neutral point)(S)에 전기 전도적으로 연결되고,
    - 상기 유체는 상기 디바이스(1)의 파이프라인들을 통해 유동하고, 상기 유체는 상기 파이프라인들이 상기 파이프라인들에 흐르는 다상 교류에 의해 가열되는 것에 의해서 상기 파이프라인들에서 가열되며, 결과적으로, 상기 파이프라인들에서 줄 열(Joulean heat)이 생성되고, 상기 줄 열은 상기 유체가 상기 파이프라인들을 통해 유동할 때 가열되도록 상기 유체로 전달되며,
    - 탄화수소들 및 증기의 예열된 혼합물이 탄화수소들을 분해(crack)하기 위해 유체로서 가열되거나, 또는 파이프라인들은 개질기(reformer)의 반응 튜브들(reaction tubes)의 형태인 것인,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 소스들(2) 각각은 중성 전도체(N)를 갖고, 상기 각각의 중성 전도체(N)는 상기 중성점(S)에 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    M이 3과 동일한 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    파이프라인들(100)은 M개의 림들(limbs)(101, 102, 103)을 갖고, 각각의 림(101; 102; 103)은 제 1 및 제 2 단부 섹션(101a, 101c; 102a, 102c; 103a, 103c), 및 상기 2개의 단부 섹션들(101a, 101c; 102a, 102c; 103a, 103c)을 서로에 대해 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결하는 중앙 섹션(101b; 102b; 103b)을 갖는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각각의 림(101; 102; 103)의 상기 2개의 단부 섹션들(101a, 101c; 102a, 102c; 103a, 103c)은 상기 중성점(S)에 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 림들(101, 102, 103)의 상기 중앙 섹션들(101b, 102b, 103b)은 각각, 상기 각각의 전압 소스(2)의 할당된 외측 전도체(L1, L2, L3)에 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    M이 3과 동일하고, 상기 제 1 림(101)의 상기 제 2 단부 섹션(101c)은 상기 제 2 림(102)의 상기 제 1 단부 섹션(102a)에 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결되고, 상기 제 2 림(102)의 상기 제 2 단부 섹션(102c)은 상기 제 3 림(103)의 상기 제 1 단부 섹션(103a)에 유체적으로 그리고 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 림들(101, 102, 103)은 서로에 대해 유체적으로 연결되지 않고, 각각, 유체를 서로로부터 개별적으로 가열되게 전도하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 림들(101, 102, 103)은 각각 루프의 형태이고, 상기 각각의 림(101, 102, 103)의 중앙 섹션(101b, 102b, 103b)은 상기 각각의 루프의 단부를 형성하며, 상기 각각의 단부의 영역에서, 상기 각각 할당된 외측 전도체(L1, L2, L3)는 상기 각각의 림(101, 102, 103)에 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 림들(101, 102, 103) 각각은 길이방향 축(A)을 따라서 연장되고, 상기 림들(101, 102, 103)은 상기 각각의 길이방향 축(A)을 따라서 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 각각의 파이프라인(100)의 상기 림들(101, 102, 103)의 상기 단부 섹션들(101a, 101c; 102a, 102c; 103a, 103c)은 중앙 영역(B)에 배열되고, 상기 림들(101, 102, 103)은 상기 중앙 영역(B)으로부터 방사상 방향(R)을 따라서 외측으로 연장되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    각각의 경우에, 2개의 인접한 림들(101, 102; 102, 103; 103, 101)의 상기 길이방향 축들(A)은 120°의 각도를 둘러싸는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수의 파이프라인들(100) 또는 파이프라인들(100) 전부가 서로 직렬로 유체적으로 연결되고, 결과적으로 상기 유체(F)가 상기 파이프라인들을 통해 연속적으로 유동할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수의 파이프라인들(100) 또는 파이프라인들(100) 전부가 병렬로 구성되고, 결과적으로 상기 유체(F)가 이러한 병렬 파이프라인들(100)로 분할될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    분해될 탄화수소들의 혼합물은 상기 디바이스(1)를 사용하여 열적으로 가열되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    물 또는 증기는 상기 디바이스(1)를 사용하여 가열되고, 이 증기는 가열되고, 그리고 분해될 탄화수소들에 첨가되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    개질기 로(furnace)로부터의 연소 공기는 상기 디바이스(1)를 사용하여 200℃ 내지 800℃ 범위의 온도로 예열되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  18. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 림(101)의 상기 제 1 단부 섹션(101a)은 상기 유체(F)를 상기 각각의 파이프라인(100) 내로 피딩하기 위한 유입구(3)를 형성하고, 상기 제 3 림(103)의 상기 제 2 단부 섹션(103c)은 상기 유체(F)가 상기 각각의 파이프라인(100) 밖으로 통과하는 것을 허용하기 위한 배출구(4)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 증기는 550℃ 내지 700℃ 범위의 반응기 입구 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는,
    다상 교류에 의해 파이프라인에서 유체를 가열하기 위한 방법.
  20. 삭제
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