KR102196031B1 - 반응 가스를 퀀칭하기 위한 열 교환기 - Google Patents

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이스마에일 마흐무디 나마르바르
피터 우드
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테크니프 프랑스 에스.아.에스.
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Abstract

반응 가스를 퀀칭(quenching)하기 위한 열 교환기는, 내측 튜브 벽 및 외측 튜브 벽을 포함하는 냉각 가능한 이중-벽 튜브 - 상기 내측 튜브 벽은 퀀칭될 상기 반응 가스를 운반하도록 구성되고, 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 정의되는 공간은 냉매(coolant)를 운반하도록 구성됨 -; 및 내화성 필러 물질로 채워진 중간 공간을 규정하는 외부 벽 섹션 및 내부 벽 섹션을 포함하는 두 갈래로 분기하는 종방향의 단면을 갖는 튜브형 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재의 수렴 단부는 냉각할 수 없는 반응 가스 운반 파이프에 연결되도록 배치되고, 상기 외부 벽 섹션은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽에 연결되고, 상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 축 방향 갭(axial gap)이 남겨진다.

Description

반응 가스를 퀀칭하기 위한 열 교환기
본 발명은 반응 가스를 퀀칭하기 위한 열 교환기와 관련된다.
이러한 디바이스는 일반적으로 알려져 있고, 예컨대, 에틸렌 제조 공장의 분해로(cracking furnace)에서 발견될 수 있고, 거기에서 이는 2차 반응들을 회피하기 위해, 분해 가스(cracked gas)를 빠르게 냉각시키기 위해 사용된다.
반응 가스를 퀀칭(quenching)하기 위한 열 교환기는 일반적으로,
내측 튜브 벽 및 외측 튜브 벽을 포함하는 냉각 가능한 이중-벽 튜브 - 상기 내측 튜브 벽은 퀀칭될 상기 반응 가스를 운반하도록 구성되고, 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 정의되는 공간은 냉매(coolant)를 운반하도록 구성됨 -;
내화성 필러 물질로 채워진 중간 공간을 규정하는 외부 벽 섹션 및 내부 벽 섹션을 포함하는 두 갈래로 분기하는 종방향의 단면을 갖는 튜브형 연결 부재- 상기 연결 부재의 수렴 단부는 냉각할 수 없는 반응 가스 운반 파이프에 연결되도록 배치되고, 상기 외부 벽 섹션은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽에 연결되고, 상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 축 방향 갭(axial gap)이 남겨짐 -; 및
상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 상기 축 방향 갭을 시일하도록 구성되는 실링 부재를 포함한다.
이러한 열 교환기들의 예시들은, 예컨대, 뜨거운 비냉각(unrefrigerated) 파이브 및 냉각 파이프 사이의 조인트 - 단면이 두 갈래로 분기하는 비냉각 파이프의 단부를 가지고, 플렉시블한 컴포넌트, 예컨대, O-링을 냉각 파이프의 면(face) 및 비냉각 파이프의 내부 섹션의 그것 사이에서 포함하고, O-링은 이들을 꽉 조임(resting tight against) -를 개시하는 US 5,732,981에서 발견될 수 있다. 그러나, 이러한 종래 기술의 디바이스의 단점은 뜨거운 반응 가스의 통과로 인해 상기 튜브형 연결 부재의 내부 벽 섹션이 축 방향으로 팽창할 때 실링 부재가 파쇄될 수 있기 때문에 실링 부재가 손상될 수 있다는 것이다. 적절한 실링이 없으면, 뜨거운 반응 가스가 내화물 필러 물질로 채워진 중간 공간으로 누출될 수 있으며, 이는 또한 이러한 동일한 방식으로 손상될 수 있다.
US2010/0319888에는 반응 가스를 냉각시키기 위한 종래 기술의 열 교환기의 다른 예시가 개시되어 있다. 실링 부재를 보다 잘 보호하기 위해, 실링 부재는 튜브형 연결 부재의 내측면으로부터 더 이상 도달할 수 없을 수 있고, 이는 그러한 교환이 필요하게 되는 경우, 예컨대, 특정 시간 후의 마모의 경우에 상기 실링 부재의 교환을 심각하게 어렵게 만든다.
이들 종래 기술의 열 교환기가 갖는 다른 문제점은 상기 내화물 필러 물질이 상기 튜브형 연결 부재의 내부 벽 섹션과 외부 벽 섹션 사이의 열 팽창의 차이로 인해 손상되거나 부숴질 수 있다는 것이다.
또 다른 문제점은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽과 상기 외측 튜브 벽에 의해 규정된 공간 내에서 냉매가 효율적으로 흐르지 않는다는 것에 있다.
본 발명의 목적은 하나 이상의 전술된 문제들을 해결하거나 완화하는 것에 있다. 특히, 본 발명의 제1 측면은 반응 가스를 퀀칭하기 위한 개선된 열 교환기를 제공하고자 하는 것이고, 이는 공정의 모든 단계들의 상이한 온도 범위들 동안 내화성 필러 물질의 효과적인 실링을 제공한다. 본 발명의 또 다른 목적은 필요 시에 효율적으로 수리될 수 있는 열 교환기를 제공하는 것이다. 본 발명의 제2 측면은, 상기 튜브형 연결 부재의 내부 벽 섹션 및 외부 벽 섹션 사이의 열 팽창 차이에 대한 보상을 제공하는, 반응 가스를 퀀칭하기 위한 개선된 열 교환기를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 제3 측면은, 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽과 외측 튜브 벽에 의해 규정된 상기 공간 내에서 냉매의 효율적인 흐름을 제공할 수 있는, 반응 가스를 퀀칭하기 위한 개선된 열 교환기를 제공하고자 하는 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 청구항 1의 특징들에 의해 특징지어지는 반응 가스를 퀀칭하기 위한 열 교환기가 제공된다. 특히, 상기 실링 부재와 결합하는(engaging) 상기 내측 튜브 벽의 에지는 상기 실링 부재와 결합하는 베벨(bevel)을 포함하는 적어도 부분적으로 베벨링된 에지(bevelled edge)를 포함한다. 실링 부재가 상기 내측 튜브 벽의 적어도 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨과 결합할 때, 실링 부재는 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션의 축 방향의 열 팽창 동안 상기 베벨을 따라 점진적으로 쉬프트될 수 있고, 따라서, 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션 및 상기 외부 벽 섹션 간의 열 팽창 차이를 보상한다. 이러한 방식으로, 상기 내측 튜브 벽의 에지와 상기 튜브형 연결 부재의 축 방향으로 확장하는 내부 벽 섹션 사이에서 상기 실링 부재가 파괴되는 것이 회피될 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 실링 부재는 슬라이드 되어 중첩하는 얇게 된 단부(thinned end)들을 포함할 수 있다. 상기 슬라이드 되어 중첩하는 얇게 된 단부들을 결합(joining)할 때, 링-유사 실링 부재가 형성될 수 있다. 실링 부재가 위치되는, 상기 내측 튜브 벽과 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션 사이의 축 방향으로 제한된 공간에 의해, 상기 실링 부재의 열 팽창은 특히 상기 실링 부재의 둘레 방향의 팽창(circumferential expansion)을 결과로서 낳을 것이고, 이는 슬라이드 되어 중첩하는 얇게 된 단부들에 의해 보상될 수 있고, 따라서, 우수한 실링이 상이한 온도 범위들에서 폐쇄 루프 실링 부재를 사용하는 경우보다 더 효율적으로 달성될 수 있다. 동시에, 슬라이드 되어 중첩하는 얇게 된 단부들은 또한 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션의 축 방향의 열 팽창 동안 상기 베벨을 따르는 상기 실링 부재의 점진적인 쉬프트에 의한 상기 링-유사 실링 부재의 직경의 약간의 변화를 보상할 수 있다.
유리하게는, 상기 실링 부재는 상기 내측 튜브 벽의 상기 적어도 부분적으로 베벨링된 에지에 대해(against) 상기 실링 부재를 가압하도록 배치되는 스프링-유사 요소를 포함할 수 있다. 상기 스프링-유사 요소의 탄성은 모든 온도 범위들에서 우수한 실링을 보장할 수 있다. 특히, 상기 스프링-유사 요소는, 온도의 급격한 하강에 의해 수반되는, 셧 다운 동안, 실링 부재가 그 원래의 형상으로 빠르게 돌아가는 것을 보장할 수 있다.
더 바람직한 일 실시예에서, 상기 내측 튜브 벽의 상기 에지는 내측 반경 방향으로(radially inwardly) 베벨링될 수 있다. 이러한 내측 반경 방향으로의 베벨링은 실링 부재가 상기 튜브형 연결 부재의 내측면으로부터 도달될 수 있는 위치에 위치될 수 있고, 따라서, 필요 시의 유지 보수를 용이하게 할 수 있다는 이점을 갖는다. 대안적으로, 상기 내측 튜브 벽의 상기 에지는 또한 외측 반경 방향으로 베벨링될 수 있다.
보다 더 바람직한 일 실시예에서, 상기 실링 부재와 결합하는 상기 내부 벽 섹션의 에지는 상기 내측 튜브 벽의 상기 단부 측의 상기 적어도 부분적으로 베벨링된 에지로부터 반경 방향으로 이격되고(radially spaced apart) 그것과 실질적으로 평행한 베벨을 포함하는 부분적으로 베벨링된 에지를 포함할 수 있다. 상기 내부 벽 섹션의 열 팽창 동안, 상기 내부 벽 섹션, 특히, 상기 베벨은 반경 방향 및 축 방향 모두로 팽창할 수 있고, 따라서, 상기 튜브형 연결 부재의 내측면과 내화물 필러 물질로 채워진 상기 중간 공간 사이에서 제2 시일을 형성하는 상기 내측 튜브 벽의 상기 단부 측의 상기 적어도 부분적으로 베벨링된 에지와 결합할 수 있다. 두 베벨들의 반경 방향 및/또는 축 방향의 이격이 바람직하게는 상기 튜브형 연결 부재의 최대 열 팽창 차이보다 작거나 같다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 분명할 것이다.
상기 실링 부재는 바람직하게는 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션의 상기 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨링되지 않은 부분과 결합할 수 있다. 실링 부재가 따라서 일 축 방향의 측 상에서 상기 내측 튜브형 벽의 상기 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨에 의해 결합되고 타 축 방향의 측 상에서 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션의 상기 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨링되지 않은 부분에 의해 결합될 때, 베벨링되지 않은 부분은 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션의 축 방향의 열 팽창 동안 상기 실링 부재의 상대적으로 자유롭고 쉬운 반경 방향으로의 쉬프트를 허용하면서, 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션의 상기 부분적으로 베벨링된 에지의 상기 베벨링되지 않은 부분 상에서의 상기 실링 부재의 비교적 우수한 지지를 유지한다.
일 유리한 실시예에 있어서, 상기 내화성 필러 물질은 축 방향 및 반경 방향으로 연장하는 적어도 2개의 슬릿들에 의해 구분되는(separated) 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 섹터들을 포함할 수 있다. 상기 적어도 2개의 슬릿들은, 상기 튜브형 연결 부재의 반경 방향으로 더 많이 팽창하는 내부 벽 섹션과 상기 튜브형 연결 부재의 반경 방향으로 덜 팽창하는 외부 벽 섹션 사이에서 파손될 수 있는 (팽창의 차이는 뜨거운 반응 가스에 대한 근접성의 차이에 인한 것일 수 있음), 상기 내화성 필러 물질의 손상을 회피하기 위해, 상기 내화성 필러 물질의 둘레 방향으로의 열 팽창을 흡수할 수 있다. 내화물 필러 물질은 예컨대, 180°의 두 섹터들 또는 예컨대, 120°의 세 섹터들로 균등하게 분할되거나 고르지 않은 섹터들로 분할될 수 있다. 이러한 특징은 그 자체로 발명으로 간주될 수 있다.
더 유리한 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 슬릿들은, 그 고온 어플리케이션에 대해 잘 알려진, 세라믹 페이퍼의 레이어를 포함할 수 있다. 비교적 부드러운 필러 물질인 상기 세라믹 페이퍼의 레이어는 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 및 외부 벽 섹션 사이의 둘레 방향으로의 열 팽창 차이를 흡수할 수 있다. 대안적으로, 상기 적어도 2 개의 슬릿은 층상의(laminar) 세라믹 물질을 포함할 수있다.
세라믹 페이퍼의 레이어는 상기 내화성 필러 물질 및 상기 튜브형 연결 부재의 상기 외부 벽 섹션 사이에서 포함되는 것이 바람직하다. 상기 레이어의 두께는 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 및 외부 벽 섹션 사이의 반경 방향의 열 팽창 차이에 대한 적절한 보상의 함수로 선택될 수 있다. 대안적으로, 상기 세라믹 페이퍼의 레이어는 무회 열 분해성 폴리머 물질(thermo-degradable polymer material)로 대체 될 수 있고, 내화성 드라이-아웃 프로세스 중에 가스화될 것이다.
상기 내화성 필러 물질은 축 방향으로 상이한 열 전도도를 갖는 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 레이어들을 포함할 수 있고, 상기 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 레이어들의 열 전도도는 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브 쪽으로 감소한다. 이러한 방식으로, 냉각 가능한 이중-벽 파이브 쪽으로의 단열이 증가하고, 튜브형 연결 부재의 수렴 단부 상에서의 응력(stress)이 감소될 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽은 망간 및/또는 몰리브덴으로 적어도 부분적으로 제조된다. 이러한 물질들 중 하나 또는 둘 다의 사용은 상기 외측 튜브 벽의, 두께의 감소, 길이의 증가의 가능성을 허용하고, 이는 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 및 외측 튜브 벽 사이에서의 열 팽창 차이에 의한 상기 내측 튜브 벽의 축 방향의 압축의 감소를 결과로서 낳는다. 대안적으로, 탄소강(carbon steel)이 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽에 대해 사용될 수 있고, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 여하한 적합한 다른 물질이 사용될 수 있다.
유리한 일 실시예에서, 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브는 상기 튜브형 연결 부재에 근접한 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 하부 단부 측에서 냉매를 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 규정된 상기 공간으로 유입시키도록 배치되는 냉매 유입 노즐을 포함한다. 이러한 방식으로, 냉매는 상기 내측 튜브 벽 내부의 뜨거운 가스가 아직 최고온을 가지고 가장 냉매가 필요한 레벨에서 이중-벽 튜브로 들어간다.
더 유리한 일 실시예에서, 상기 냉매 유입 노즐은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽과 상기 튜브형 연결 부재의 상기 외부 벽 섹션 사이에서 연장하고 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽을 둘러싸는(surrounding) 냉매 박스 내에 포함된다. 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브 및 상기 튜브형 연결 부재 사이에서의 냉매 박스의 삽입은, 예컨대, 더 두꺼운 외측 튜브 벽을 요구하는, 냉매 유입 노즐과 연결되는 구조적 제약들에 대한 그 부분의 상대적으로 쉬운 개작(adaptation)을 허용한다. 대안적으로, 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽에는 냉매 유입 노즐이 직접적으로 마련될 수 있다.
열 교환기는 바람직하게는, 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 규정된 상기 공간 내에서 냉매의 흐름을 가이드하도록 배치되는 적어도 하나의 배플(baffle)을 포함할 수 있다. 이러한 배플은 냉매의 흐름을 조절함으로써 냉각의 효과를 개선할 수 있다. 또한, 배플은 냉매의 흐름의 정체(stagnation)를 방지할 수 있고, 냉각수 유입 노즐의 반대 측 상에서 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 바닥 레벨에서 하부 증착 부식(under deposit corrosion)을 방지할 수 있다. 하부 증착 부식은 냉매 내에 소량으로 존재하는 염들이 침강하도록 허용되면 발생한다. 그것이 침전하는 영역이 열 유출에 종속된다면, 냉매, 예컨대, 물은 증발되고, 염들이 남게 된다. 이러한 고도로 농축된 염들은 침전물 아래의 물 공간의 표면을 공격한다.
상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽의 외부에 고정되어 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 및 외측 튜브 벽의 사이에서 냉매를 운반하는 환상의 공간(annular space) 내에서 위치되고, 상기 내측 튜브 벽 주위에서 냉매의 효율적인 흐름을 제공한다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 배플은 또한 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 외측 튜브 벽에 고정되거나 상기 냉매 박스의 벽에 고정되고, 특히, 상기 냉매 유입 노즐의 벽에 고정된다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉매 유입 노즐의 방향으로 연장할 수 있다. 적어도 하나의 배플은 상기 튜브형 연결 부재에 근접한 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽의 하부 단부 측 주위에서 상기 냉매 유입 노즐로부터 들어오는 냉매의 흐름을 분리(separating) 및 유도(directing)하는 것을 도울 수 있다. 대안적인 방식으로, 상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 및 외측 튜브 벽에 의해 규정되는 상기 환상의 공간 내의 다른 위치에서, 예컨대, 상기 냉매 박스의 상기 냉매 유입 노즐의 바로 위에서, 또한 위치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉매 유입 노즐의 중심축에 대해 중심에서 벗어나는 것(off-centered)이 이점이 된다, 이러한 방식으로, 상기 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 주위에서 냉각 효과를 개선시키는 불균일한 소용돌이가 발생될 수 있다.
더 유리한 일 실시예에 있어서, 상기 열 교환기는 적어도 2개의 서로 횡단하도록 위치된(mutually transversally positioned) 배플들을 포함할 수 있고, 이로 인해, 상기 유입하는 냉매의 흐름은 두 개의 횡단하는 방향들로 유도되고, 상기 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 주위를 흐르는 냉매의 소용돌이 효과(swirling effect)를 증가시킨다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 청구항 19의 특징들에 의해 특징 지어지는 반응 가스를 퀀칭하기 위한 열 교환기가 제공된다. 이러한 열 교환기는 하나 이상의 전술된 이점들을 제공할 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 청구항 22 특징들에 의해 특징 지어지는 반응 가스를 퀀칭하기 위한 열 교환기가 제공된다. 이러한 열 교환기는 하나 이상의 전술된 이점들을 제공할 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예들의 도면들을 참조하여 더 설명될 것이다. 대응하는 요소들에는 대응하는 참조 부호들이 지정된다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 열 교환기의 종방향의 단면도를 나타낸다;
도 2는 미가열 상태에서 도 1의 원형 표시한 영역의 확대도를 나타낸다;
도 3은 가열된 상태에서 상기 도 2의 확대도를 나타낸다;
도 4는 도 1의 열 교환기의 실링 부재의 바람직한 일 실시예를 나타낸다;
도 5는 도 4에서 프레임 표시한 영역의 확대도를 나타낸다;
도 6은 내화성 필러 물질의 도 1의 X-X 라인을 따르는 횡단면도를 나타낸다;
도 7은 도 1에서 프레임 표시한 영역의 확대도를 나타낸다;
도 8은 도 1의 열 교환기의 냉각수 유입 노즐의 축 방향으로의 개략적인 정면도를 나타낸다;
도 9는 도 8에 있어서의 배플의 대안적인 형상들의 측면도를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 열 교환기의 종방향의 단면도를 나타낸다. 열 교환기는 내측 튜브 벽(4) 및 외측 튜브 벽(3)을 포함하는 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)를 포함한다. 상기 내측 튜브 벽(4)은 상기 반응 가스를 퀀칭되거나 냉각 가능하도록 운반하기 위해 구성된다. 상기 내측 튜브 벽(4) 및 상기 외측 튜브 벽(3)에 의해 규정된 공간(15)은 냉매, 예컨대, 물을 운반하도록 구성된다. 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 상기 외측 튜브 벽(3)은 예컨대, 적어도 부분적으로 망간 및/또는 몰리브덴, 또는 탄소강 또는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 임의의 다른 적합한 물질로 제조될 수 있다. 외측 튜브 벽(3)은 예컨대, 5-20 mm 범위의 벽 두께를 가질 수 있다. 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 외경은 예컨대, 100-200 mm의 범위에 포함될 수 있다. 예컨대, 5-14 mm의 두께를 가지는, 상기 내측 튜브(4)는 예를컨대, 0.5Mo 또는 1.25Cr-0.5Mo의 강합금(steel alloy), 또는 임의의 다른 적합한 물질로 제조될 수 있다. 상기 이중-벽 튜브(1)의 상기 내측 튜브 벽(4)에 의해 규정된 내측 튜브의 외경은 예컨대, 60-140 mm의 범위 내에 포함될 수 있다. 열 교환기는 내화성 필러 물질(6, 7)로 채워진 중간 공간(21)을 규정하는 외부 벽 섹션(11) 및 내부 벽 섹션(14)을 포함하는 두 갈래로 분기하는 종방향의 단면을 갖는 튜브형 연결 부재(10)를 더 포함한다. 상기 튜브형 연결 부재는 예컨대, 적어도 부분적으로 강합금으로, 예컨대, 25Cr-35NiNb으로, 또는 당업자에게 공지된 여하한 다른 적절한 물질로 제조될 수 있다. 외부 벽 섹션(11) 및 내부 벽 섹션(14)의 두께는 예컨대, 7-14 mm의 범위 내에 포함될 수 있다. 상기 연결 부재(10)의 수렴 단부(16)는 비냉각 반응 가스 운반 파이프(17)와 연결되도록 배치된다. 상기 수렴 단부(16)는 예컨대, 상기 가스 운반 파이프(17)에 용접되거나, 그렇지 않으면, 연결될 수 있다. 외부 벽 섹션(11)은 예컨대, 용접을 통해 직접적으로 또는 예컨대, 도 1에서와 같이 중간 냉매 박스(2)를 통해 간접적으로 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 외측 튜브 벽(3)과 연결된다. 상기 연결부 부재(10)는 상기 이중-벽 튜브(1)의 상기 내측 튜브 벽(4)에 의해 규정된 내부 튜브의 내부 직경과 동일하거나 그보다 약간(<2mm) 더 작을 수 있다. 상기 내부 벽 섹션(14)과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 상기 내측 튜브 벽(4) 사이에서 축 방향 갭(axial gap)(27)이 남겨진다. 열 교환기는 또한 상기 내부 벽 섹션(14)과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 상기 내측 튜브 벽(4) 사이의 축 방향 갭(27)을 시일하도록 구성된 실링 부재(9)를 포함한다. 열 교환기의 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)는 상기 튜브형 연결 부재에 근접한 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 바닥 레벨에서 냉매를 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 상기 내측 튜브 벽(4) 및 상기 외측 튜브 벽(3)에 의해 규정된 상기 공간으로 유입시키도록 배치되는 냉매 유입 노즐(5)을 더 포함할 수 있다. 유입 노즐(5)은 접선 방향 또는 반경 방향으로 이중-벽 튜브(1)의 외측 튜브 벽(3) 내로 도달할 수 있다. 이러한 냉매 유입 노즐(5)의 내경은 예컨대, 60-125 mm의 범위 내에 포함될 수 있다. 도 1의 실시예에 있어서, 상기 냉매 유입 노즐(5)은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 상기 외측 튜브 벽(3)과 상기 튜브형 연결 부재(10)의 상기 외부 벽 섹션(11) 사이에서 연장하고 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 내측 튜브 벽(4)을 둘러싸는(surrounding) 냉매 박스(2) 내에 포함된다. 예컨대, 110-220 mm의 범위의 외경을 갖는, 냉매 박스(2)는 예컨대, 탄소강 또는 예컨대, 1.25Cr-0.5Mo와 같은 합금 또는 임의의 다른 적합한 물질로 제조될 수 있다. 냉매 박스(2)는 상기 냉매 박스(2)의 원통형 연장부(12)를 통해 상기 외측 튜브 벽(3) 및 상기 외부 벽 섹션(11)에 예컨대, 용접되거나, 그렇지 않으면 연결될 수 있다. 냉매 박스(5)는 또한 상기 이중-벽 튜브(1)의 바닥 레벨에서 내측 튜브 벽(4)에 고정되어, 예컨대, 용접(13)으로 연결될 수 있다. 냉매 박스(2)는 예컨대, 외부 벽 섹션(11) 또는 외측 튜브 벽(3)의 두께보다 더 두꺼운 10-24mm의 범위 내에 있을 수 있지만, 반드시 그러한 경우일 필요는 없는, 두께를 갖는 강화 외측 쉘(reinforced outer shell)을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 원형 표시한 영역의 확대도를 나타내고, 튜브형 연결 부재(10)의 내부 벽 섹션(14)이 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 내측 튜브 벽(4)과 만나는 영역의 더 상세한 도면을 나타낸다. 상기 내부 벽 부분(14)과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 내부 튜브 벽(4) 사이에는 축 방향 갭(27)이 남겨진다. 실링 부재(9)는, 튜브형 연결 부재(10)의 중간 공간(21) 내에서 내화성 필러 물질(6, 7)을 상기 중간 공간(21)으로 누출하고 상기 내화성 필러 물질(6, 7)을 손상시키는 뜨거운 반응 가스에 대해 보호하기 위해, 상기 내부 벽 부분(14)과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 내부 튜브 벽(4) 사이의 상기 축 방향 갭(27)을 시일하도록 구성된다. 냉각 공정의 모든 온도 범위들에 걸쳐 중간 공간(21)의 상기 보호용 실링을 개선시키기 위한 목적으로, 상기 실링 부재(9)와 결합하는 상기 내측 튜브 벽(4)의 에지는, 창의적인 방식으로, 상기 실링 부재(9)와 결합하는 베벨(9)을 포함하는 적어도 부분적으로 베벨링된 에지를 포함한다. 도 2 및 3에서 도시된 바람직한 실시예에서, 상기 내측 튜브 벽(5)의 상기 에지는 내측 반경 방향으로 베벨링되고, 이에 따라, 실링 부재(9)는 튜브형 연결 부재(10)의 내부로부터 및/또는 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)로부터 도달될 수 있다. 또한, 상기 실링 부재(9)와 결합하는 상기 내부 벽 섹션(14)의 에지는, 도 2 및 3에서 도시된 것처럼, 상기 내측 튜브 벽(4)의 상기 단부 측의 상기 적어도 부분적으로 베벨링된 에지로부터 반경 방향으로 이격되고(radially spaced apart) 그것과 실질적으로 평행한 베벨(19)을 포함하는 부분적으로 베벨링된 에지를 포함할 수 있다. 또한, 실링 부재(9)는 상기 튜브형 연결 부재(10)의 상기 내부 벽 섹션(14)의 상기 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨링되지 않은 부분과 결합한다. 도 2에서 도시된, 열 교환기의 비가열 상태에서, 중간 공간(21)은 따라서 실링 부재(9)에 의해서만 시일된다. 퀀칭될 뜨거운 반응 가스의 통과에 의해 야기되는 열에 의해, 열 교환기의 다양한 부분들이 모두 팽창할 것이지만, 이러한 열 팽창은 뜨거운 반응 가스에 대한 근접성 및 노출에 의존한다. 내부 벽 섹션(14)은 예컨대, 내측 튜브 벽(4)보다 더 많이 축 방향으로 및 반경 방향으로 팽창할 것이다. 도 3에서 도시된 것처럼, 실링 부재(9)의 위치는 따라서, 열 팽창 동안 약간 변화할 것이다: 실링 부재(9)는 내측 튜브 벽(4)의 베벨(18)을 따라 약간 쉬프트될 것이고, 또한, 튜브형 연결 부재(10)의 내부 벽 섹션(14)의 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨링되지 않은 부분 상에서 내측 반경 방향으로 약간 쉬프트될 것이다. 상기 튜브형 연결 부재(10)의 내부 벽 섹션(14)의 반경 방향의 열 팽창에 의해, 튜브형 연결 부재(10)의 적어도 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨(19)은 내측 튜브 벽(4)의 적어도 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨(18)과 결합할 것이고, 따라서, 튜브형 연결 부재(10)의 중간 공간(21) 내의 내화성 필러 물질(6, 7)의 제2 보호 실링을 형성한다.
도 4는 도 1의 열 교환기의 실링 부재(9)의 바람직한 일 실시예를 나타낸다. 실링 부재(9)는 도 4에서 프레임 표시한 영역의 확대도를 나타내는 도 5에서 보다 상세하게 도시된 것처럼, 슬라이드 되어 중첩하는 얇게 된 단부들(9a, 9b)을 갖는 링 구조를 형성하도록 결합될 수 있는 얇게 된 단부들(9a, 9b)을 포함한다. 얇게 된 단부들(9a, 9b)의 길이는 임의의 열 팽창이 일어나기 전에 냉각 공정의 시동 시의 실링 기능을 보장하기 위한 최소 및 초기 중첩(L3)을 제공하도록 배치된다. 얇게 된 단부들(9a, 9b), 특히, 길이(L2)는 또한 실링 부재(9) 자체의 둘레 방향의 열 팽창을 허용하도록 배치된다. 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1) 및 튜브형 연결 부재(10) 사이에서 실링 부재(9)의 제한(confinement)에 의해, 링의 열 팽창은 둘레 방향의 팽창으로 실질적으로 제한된다. 실링 부재(9)는 바람직하게는 상기 내측 튜브 벽(4)의 상기 적어도 부분적으로 베벨링된 에지에 대해 상기 실링 부재(9)를 가압하도록 배치된 스프링-유사 요소를 또한 포함한다. 상기 실링 부재(9)는 예컨대, 고(high) 니켈 합금으로 제조될 수 있고, 일례로, 철, 크롬 및 니켈을 포함하는 합금, UNS N08330 또는 DIN 1.4886와 같은 것 혹은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 여하한 다른 물질로 제조될 수 있다.
도 6은 튜브형 연결 부재(10)의 중간 공간(21) 내에서 내화성 필러 물질(6, 7)의 도 1의 X-X 라인을 따르는 횡단면도를 나타내고, 내화물 필러 물질(6, 7)은 반경 방향으로 예컨대, 15-25 mm의 두께를 갖는다. 도 1에서 볼 수 있는 것처럼, 상기 내화성 필러 물질(6, 7)은 축 방향으로 상이한 열 전도도를 갖는 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 레이어들(6, 7)을 포함하고, 상기 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 레이어들의 열 전도도는 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1) 쪽으로 감소한다. 내화성 필러 물질의 제1 레이어(6)는 예컨대, 높은 열 전도도를 갖는 밀집(dense) 내화성 필러 물질의 레이어일 수 있고, 예컨대, 실리콘 카바이드의 레이어 또는 일례로, 8-12 W/(m2 K)의 열 전도도 계수를 갖는 여하한 다른 적합한 물질일 수 있고, 제2 레이어(6)는 연성 단열 필러(soft insulating filler)(7), 예컨대, Superwool® PlusTM의 레이어 또는 일례로, 0.05-0.2 W/(m2 K)의 열 전도도 계수를 갖는 여하한 다른 적합한 물질일 수 있다. 혁신적인 방식으로, 도 6의 바람직한 실시예의 내화성 필러 물질(6, 7)은 축 방향 및 반경 방향으로 연장하는 3 개의 슬릿들(22)에 의해 구분되는 내화성 필러 물질의 3 개의 섹터들(26)을 포함한다. 내화성물질은 또한 2 개 또는 4 개 또는 그 이상의 섹터들(26) 및 슬릿들(22)을 포함할 수 있다. 슬릿들(22)은 예컨대, 180°, 120° 또는 90° 또는 임의의 다른 각도로 분리될 수 있다. 슬릿들(22)은 예컨대, 1-2 mm의 폭을 가질 수 있다. 섹터들(26)은 동등하게 분할될 수 있으나, 반드시 동일하게 분할될 필요는 없다. 적어도 2 개의 슬릿들(22)은 예컨대, 내화성 필러 물질(6, 7)과 상기 튜브형 연결 부재(10)의 덜 팽창하는 외부 벽 섹션(11)에 대해(against) 상기 내화물 필러 물질(6, 7)을 밀어 내는 더 팽창하는 내부 벽 섹션(14) 사이에서 반경 방향 및 둘레 방향의 열팽창 차이를 흡수하기 위해, 예컨대, 공기를 포함할 수 있고 또는 세라믹 페이퍼의 레이어를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 세라믹 페이퍼(8)의 레이어가 또한 상기 내화성 필러 물질(6)과 상기 튜브형 연결 부재(10)의 상기 외부 벽 섹션(11) 사이에 포함될 수 있다. 예컨대, 0.5-1.0 mm의 두께와 예컨대, 0.05-1.0 W/(m2 K)의 범위의 열 전도도 계수를 갖는 세라믹 페이퍼(8)의 얇은 레이어는 내화성 필러 물질의 일부만을, 예컨대, 도 1에서 도시된 것처럼 내화성 필러 물질의 제1 축 방향 레이어(6)만을 감쌀(enclose) 수 있고, 또는 중간 공간(21)의 전체 축 방향의 길이에 걸쳐 내화성 필러 물질을 에워쌀(encompass) 수 있다.
도 7은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 상기 내측 튜브 벽(4) 및 상기 외측 튜브 벽(3)에 의해 규정된 공간으로, 냉매, 예컨대, 물을 유입시키도록 배치된 냉매 유입 노즐(5)을 나타내는 도 1의 프레임 표시한 영역의 확대도를 나타낸다. 도 8은 도 1의 열 교환기의 냉매 유입 노즐(5)의 축 방향에서의 개략적인 정면도를 나타낸다. 이러한 바람직한 실시예에서, 냉매 유입 노즐(5)은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 상기 내측 튜브 벽(4)을 둘러싸는 냉매 박스(2) 내에 포함된다. 도 7에서, 냉매 박스(2)는 외측 튜브형 벽(3)의 두께보다 더 두꺼운, 그러나 반드시 이러한 경우일 필요는 없는, 강화 외측 쉘을 가진다. 열 교환기는 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 상기 내측 튜브 벽(4) 및 상기 외측 튜브 벽(3)에 의해 규정된 상기 공간 내에서 냉매의 흐름을 가이드하도록 배치되는 적어도 하나의 배플(baffle)을 포함하고, 따라서, 특히, 영역(28) 내에서(도 1 참조) 상기 적어도 하나의 배플(23, 24, 25)의 반대 측의 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 바닥 레벨에서(영역(28)은 하부 증착 부식에 대해 특히 취약함), 냉매 흐름의 정체 및 하부 증착 부식을 방지한다. 상기 적어도 하나의 배플(23, 24, 25)은 예컨대, 배플(25)의 경우와 같이, 외측 튜브 벽(3)의 내부 또는 냉매 유입 노즐의 내부와 고정되어 연결될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 배플은 예컨대, 배플들(23 및 24)과 같이, 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 내측 튜브 벽(4)의 외부에 고정적으로 연결된다. 배플(25)은 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 바닥 레벨을 쪽으로 냉매를 유도하는 냉매 유입 노즐(5)으로 연장한다. 배플들(23, 24)은 외측 및 내측 튜브 벽(3, 4) 사이의 냉매 공간 내에 위치되고, 바람직하게는, 상기 냉매 유입 노즐(5)의 방향으로 연장한다. 적어도 하나의 배플(23, 24, 25)은 예컨대, 홀들을 포함하거나 폐쇄된 플레이트 일 수 있는, 배플 플레이트일 수 있다. 배플 플레이트들(23, 24, 25)은 일정하거나 가변적인 높이를 가질 수 있고, 직사각형, 사다리꼴, 부분적으로 베벨링된 것 또는 바람직하게는 L 자형 배플 플레이트들(도 9 참조)과 같은 다양한 형상들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 배플은 내측 튜브 벽(4) 주위에서 둘레 방향으로 부분적으로 연장할 수 있고, 또는 냉매 유입 노즐(5)에 인접하거나 이를 마주보는(facing) 냉매 입구 영역으로 제한될 수 있다. 도 7 및 도 8의 도시 된 유리한 실시예는 적어도 2 개의 서로 횡단하여 위치된 배플들(23, 24)을 포함한다. 배플(24)은 냉매를 냉각 가능한 이중-벽 튜브(1)의 바닥 레벨로 유도하는 냉매 유입 노즐(5)의 중심 축과 평행하게 위치된다. 배플(23)은 배플(24)에 대해 횡단하여 위치되고 내측 튜브 벽(4) 주위에서 냉매의 흐름을 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전하는 흐름으로 분리한다. 도 8에서 가장 잘 볼 수 있는 것처럼, 적어도 하나의 베플(23, 24, 25)는 상기 냉매 유입 노즐(5)의 중심축에 대해 중심에서 벗어나 있다. 상기 배플(23, 24, 25)의 중심이 벗어난 위치는 순환을 향상시키고, 따라서, 냉매가 가장 필요한 이중-벽 튜브(1)의 바닥 레벨 주위에서 냉매의 효율을 향상시킨다. 적어도 하나의 배플(23, 24, 25)은 예컨대, 탄소강 또는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 임의의 다른 적절한 물질로 제조될 수 있다.
명확성 및 간략한 설명을 위해, 특징들은 동일하거나 구분되는 실시예들의 일부로서 여기에서 설명되었으나, 본 발명의 범위는 설명된 특징들의 모두 또는 일부의 조합들을 갖는 실시예들을 포함할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 도시된 실시예들은, 이들이 상이한 것으로서 설명되는 것과는 별개로, 동일하거나 유사한 구성 요소들을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
청구항들에 있어서, 괄호 사이의 임의의 참조 부호들은 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. '포함하는(comprising)'이라는 단어는 청구항에서 나열된 것들 이외의 다른 특징들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 또한, '하나(a)'및 '일(an)'이라는 단어는 '단 하나'로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, '적어도 하나'를 의미하는 것으로 사용되며, 복수를 배제하지 않는다. 특정 조치(measure)들이 서로 다른 청구항들에서 인용된다는 단순한 사실만으로 이러한 조치들의 결합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 많은 변형들이 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 모든 변형들은 하기 청구항들에서 정의된 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 이해된다.

Claims (28)

  1. 반응 가스를 퀀칭(quenching)하기 위한 열 교환기에 있어서,
    내측 튜브 벽 및 외측 튜브 벽을 포함하는 냉각 가능한 이중-벽 튜브 - 상기 내측 튜브 벽은 퀀칭될 상기 반응 가스를 운반하도록 구성되고, 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 정의되는 공간은 냉매(coolant)를 운반하도록 구성됨 -;
    내화성(refractory) 필러 물질로 채워진 중간 공간을 규정하는 외부 벽 섹션 및 내부 벽 섹션을 포함하는 두 갈래로 분기하는 종방향의 단면을 갖는 튜브형 연결 부재 - 상기 연결 부재의 수렴 단부는 냉각할 수 없는 반응 가스 운반 파이프에 연결되도록 배치되고, 상기 외부 벽 섹션은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽에 연결되고, 상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 축 방향 갭(axial gap)이 남겨짐 -; 및
    상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 상기 축 방향 갭을 시일하도록 구성되는 실링 부재
    를 포함하고,
    상기 실링 부재와 결합하는(engaging) 상기 내측 튜브 벽의 에지는 상기 실링 부재와 결합하는 베벨(bevel)을 포함하는 적어도 부분적으로 베벨링된 에지(bevelled edge)를 포함하는, 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실링 부재는 슬라이드 되어 중첩하는 얇게 된 단부(thinned end)들을 포함하는, 열 교환기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실링 부재는 상기 내측 튜브 벽의 상기 적어도 부분적으로 베벨링된 에지에 대해(against) 상기 실링 부재를 가압하도록 배치되는 스프링 요소를 포함하는, 열 교환기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내측 튜브 벽의 상기 에지는 내측 반경 방향으로(radially inwardly) 베벨링되는, 열 교환기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실링 부재와 결합하는 상기 내부 벽 섹션의 에지는 상기 내측 튜브 벽의 상기 단부 측의 상기 적어도 부분적으로 베벨링된 에지로부터 반경 방향으로 이격되고(radially spaced apart) 그것과 실질적으로 평행한 베벨을 포함하는 부분적으로 베벨링된 에지를 포함하는, 열 교환기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실링 부재는 상기 튜브형 연결 부재의 상기 내부 벽 섹션의 상기 부분적으로 베벨링된 에지의 베벨링되지 않은 부분과 결합하는, 열 교환기.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내화성 필러 물질은 축 방향 및 반경 방향으로 연장하는 적어도 2개의 슬릿들에 의해 구분되는(separated) 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 섹터들을 포함하는, 열 교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 슬릿들은 세라믹 페이퍼의 레이어를 포함하는, 열 교환기.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    세라믹 페이퍼의 레이어가 상기 내화성 필러 물질 및 상기 튜브형 연결 부재의 상기 외부 벽 섹션 사이에서 포함되는, 열 교환기.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내화성 필러 물질은 축 방향으로 상이한 열 전도도를 갖는 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 레이어들을 포함하고, 상기 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 레이어들의 열 전도도는 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브 쪽으로 감소하는, 열 교환기.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽은 망간 및/또는 몰리브덴으로 적어도 부분적으로 제조되는, 열 교환기.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브는 상기 튜브형 연결 부재에 근접한 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 바닥 레벨에서 냉매를 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 규정된 상기 공간으로 유입시키도록 배치되는 냉매 유입 노즐을 포함하는, 열 교환기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 냉매 유입 노즐은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽과 상기 튜브형 연결 부재의 상기 외부 벽 섹션 사이에서 연장하고 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽을 둘러싸는(surrounding) 냉매 박스 내에 포함되는, 열 교환기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 규정된 상기 공간 내에서 냉매의 흐름을 가이드하도록 배치되는 적어도 하나의 배플(baffle)을 포함하는, 열 교환기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽의 외부에 고정되어 연결되는, 열 교환기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉매 유입 노즐의 방향으로 연장하는, 열 교환기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉매 유입 노즐의 중심축에 대해 중심에서 벗어나는(off-centered), 열 교환기.
  18. 제14항에 있어서,
    적어도 2개의 서로 횡단하도록 위치된(mutually transversally positioned) 배플들을 포함하는, 열 교환기.
  19. 반응 가스를 퀀칭하기 위한 열 교환기에 있어서,
    내측 튜브 벽 및 외측 튜브 벽을 포함하는 냉각 가능한 이중-벽 튜브 - 상기 내측 튜브 벽은 퀀칭될 상기 반응 가스를 운반하도록 구성되고, 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 정의되는 공간은 냉매를 운반하도록 구성됨 -;
    내화성 필러 물질로 채워진 중간 공간을 규정하는 외부 벽 섹션 및 내부 벽 섹션을 포함하는 두 갈래로 분기하는 종방향의 단면을 갖는 튜브형 연결 부재 - 상기 연결 부재의 수렴 단부는 냉각할 수 없는 반응 가스 운반 파이프에 연결되도록 배치되고, 상기 외부 벽 섹션은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽에 연결되고, 상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 축 방향 갭(axial gap)이 남겨짐 -; 및
    상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 상기 축 방향 갭을 시일하도록 구성되는 실링 부재
    를 포함하고,
    상기 내화성 필러 물질은 축 방향 및 반경 방향으로 연장하는 적어도 2개의 슬릿들에 의해 구분되는(separated) 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 섹터들을 포함하는, 열 교환기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 슬릿들은 세라믹 페이퍼의 레이어를 포함하는, 열 교환기.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    세라믹 페이퍼의 레이어가 상기 내화성 필러 물질 및 상기 튜브형 연결 부재의 상기 외부 벽 섹션 사이에서 포함되는, 열 교환기.
  22. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 내화성 필러 물질은 축 방향으로 상이한 열 전도도를 갖는 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 레이어들을 포함하고, 상기 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 레이어들의 열 전도도는 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브 쪽으로 감소하는, 열 교환기.
  23. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 내화성 필러 물질은 축 방향 및 반경 방향으로 연장하는 상기 적어도 2개의 슬릿들에 의해 둘레 방향으로 구분되는(separated) 내화성 필러 물질의 적어도 2개의 섹터들을 포함하는, 열 교환기.
  24. 반응 가스를 퀀칭하기 위한 열 교환기에 있어서,
    내측 튜브 벽 및 외측 튜브 벽을 포함하는 냉각 가능한 이중-벽 튜브 - 상기 내측 튜브 벽은 퀀칭될 상기 반응 가스를 운반하도록 구성되고, 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 정의되는 공간은 냉매를 운반하도록 구성됨 -;
    내화성 필러 물질로 채워진 중간 공간을 규정하는 외부 벽 섹션 및 내부 벽 섹션을 포함하는 두 갈래로 분기하는 종방향의 단면을 갖는 튜브형 연결 부재 - 상기 연결 부재의 수렴 단부는 냉각할 수 없는 반응 가스 운반 파이프에 연결되도록 배치되고, 상기 외부 벽 섹션은 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 외측 튜브 벽에 연결되고, 상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 축 방향 갭(axial gap)이 남겨짐 -; 및
    상기 내부 벽 섹션과 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 사이에서 상기 축 방향 갭을 시일하도록 구성되는 실링 부재
    를 포함하고,
    상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 규정된 상기 공간 내에서 냉매의 흐름을 가이드하도록 배치되는 적어도 2개의 서로 횡단하도록 위치된 배플들을 더 포함하는, 열 교환기.
  25. 제24항에 있어서,
    적어도 하나의 배플이 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽의 외부에 고정되어 연결되는, 열 교환기.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브는 상기 튜브형 연결 부재에 근접한 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 바닥 레벨에서 냉매를 상기 냉각 가능한 이중-벽 튜브의 상기 내측 튜브 벽 및 상기 외측 튜브 벽에 의해 규정된 상기 공간으로 유입시키도록 배치되는 냉매 유입 노즐을 포함하는, 열 교환기.
  27. 제26항에 있어서,
    적어도 하나의 배플이 상기 냉매 유입 노즐의 방향으로 연장하는, 열 교환기.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배플은 상기 냉매 유입 노즐의 중심축에 대해 중심에서 벗어나는(off-centered), 열 교환기.
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