KR102461465B1 - 퀀칭 시스템 - Google Patents

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보르지크 게엠베하
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Abstract

본 발명은 직렬로 연결된 제 1 열교환기 또는 PQE(10) 및 제 2 열교환기 또는 SQE(11) 및 제 3 열 교환기 또는 TQE(12)를 포함하는, 기체 시재료 및 액체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트 용 퀀칭 시스템에 관한 것이다. 이 경우, 이중 작동을 위한 이송 라인 교환기 또는 TLX-D(26)가 제 3 열교환기로서 배열 및 구성된다. TLX-D(26)는 TLX-D 기체 공급 라인(24)을 통해 제 2 열교환기 또는 SQE(11)에 직렬로 연결된다. TLX-D(26)은 TLX-D 급수 드레인 라인(34) 및 TLX-D 라이저(46) 및 TLX-D 다운코머(38)를 통해, 급수 라인(49)에 연결된 증기 드럼(59)에 연결되며, SQE(11)는 SQE 다운코머(52) 및 SQE 라이저(57)를 통해 급수 라인(49)에 연결된 증기 드럼(59)에 연결된다.

Description

퀀칭 시스템{QUENCHING SYSTEM}
본 발명은 액체 및 기체 시재료로 크래킹 노(cracking furnace)를 동작시키기 위한 퀀칭 시스템(quenching system) 및 퀀칭 시스템을 위한 프로세스에 관한 것으로, 이는 직렬로 연결된 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기 및 제 3 열교환기를 포함한다.
크래킹 노라고도 불리는, 에틸렌 노의 작동을 위해 크래킹 노에서 추가로 처리되는 다양한 시재료가 존재한다. 여러 가지 중에서도, 이러한 시재료는 액체 시재료라고도 불리는 나프타(액체 공급물), 또는 높은 에틸렌 함량을 갖는 기체 시재료라고도 불리는 기체(기체 공급물)가 있다. 두 시재료는 모두 크래킹 노에서 고온으로 가열된 후, 퀀칭 시스템(약칭하여 QS)에 의해 즉각적으로 냉각된다.
시재료의 물리적 성질이 상이하기 때문에 시재료에 따라 특수 구조를 갖는 퀀칭 시스템 또는 QS이 필요하다. 시재료로서의 기체는 기체의 응축이 현저히 낮은 온도에서만 시작되기 때문에, 예컨대, 대략 900 ℃에서 350 ℃로 냉각되는 액체 시재료보다 더 낮게(예컨대, 900 ℃에서 150 ℃로) 냉각될 수 있다.
결과적으로, 기체 공급 모드를 위한 퀀칭 시스템은 종종 제 1 열교환기(또는 약칭하여 PQE) 및 제 2 열교환기(또는 약칭하여 SQE) 및 제 3 열교환기(또는 약칭하여 TQE)로 구성된다.
액체 공급 모드를 위한 퀀칭 시스템은 직렬로 연결된 PQE 및 SQE로만 구성된다. 급수 예열기 또는 보일러 급수 예열기로 항상 사용되는 TQE는 이러한 배열에 설치되지 않으며 PQE 및 SQE는 각각 증발기로서 연결되며 그와 같이 작동한다.
이제, 기체 공급 모드를 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드에 대한 가능한 냉각기 배열의 일례로서 이하에 설명되는 도면을 더 참조한다.
이와 유사하게, 액체 공급 모드를 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드에 대한 가능한 냉각기 배열의 일례로서 이하에 설명되는 도면을 더 참조한다.
DE 10 2014 018 261 A1은 최신 기술로서 언급되어있다.
또한, 기체 공급 모드 및 액체 공급 모드를 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 갖는 크래킹 노를 위한 이미 사용되는 프로세스의 다른 예로서 이하에 설명되는 도면을 더 참조한다.
액체 뿐만 아니라 기체 시재료로 퀸칭 시스템을 작동시키기 위해서는, PQE 및 SQE 및 TQE가 설치되어야 한다. 가스 측의 TQE는 액체 공급 작동 모드의 경우 우회로로 우회되어야 한다.
아래에 설명된 도면에 따른 기체 공급 및 액체 공급을 위한 퀀칭 시스템의 현재 작동 모드는 이러한 우회 회로와 함께 수행된다. TQE의 가스 주입관의 전방에 설치된 가스 주입 밸브는 개방되어 있고, TQE의 우회로에 배치된 우회로 밸브는 기체 공급 작동의 경우에 닫혀 있다. 액체 공급 작동의 경우 가스 주입 밸브는 닫혀 있고, 우회로 밸브는 열려 있다.
최신 기술에 따른 기체 공급 및 액체 공급 모드 작동을 위한 퀀칭 시스템의 사용되는 배열의 단점은, 기술적 배치 및 작동 모드가 신뢰성, 수리의 용이성 및 유지 보수 용이성의 측면에서 그러한 퀀칭 시스템에 대한 요구 조건을 충분히 충족시키지 못한다는 점 외에도, 우회로 제어를 갖는 그러한 배열이 매우 큰 공간을 필요로 하고, 그로 인해 고비용을 야기한다는 것이다.
본 발명의 목적은 신뢰성 및 비용 측면에서 기술적 장비 및 작동 모드에 대한 높은 요구사항을 개선하고 필수적인 수리 및 유지 보수 작업 측면에서도 간단한 가능성을 보장하는, 액체 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템 및 퀀칭 시스템을 위한 프로세스를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적은 일반적인 방식으로 이중 또는 교대 작동을 위한 트랜스퍼 라인 교환기 또는 약칭 TLX-D가 제3 열교환기로서 배열 및 구성되게 함으로써, TLX-D가 TLX-D 가스 공급 라인을 통해 직렬로 제2 열 교환기 또는 SQE에 연결되게 함으로써, 그리고 TLX-D가 TLX-D 급수 드레인 라인 및 TLX-D 라이저(riser) 및 TLX-D 다운코머(downcomer)를 통해, 급수 라인에 연결되어 있는 증기 드럼에 연결되게 함으로써, 그리고 SQE가 SQE 다운코머 및 SQE 라이저를 통해, 급수 라인에 연결되어 있는 증기 드럼에 연결되게 함으로써 달성된다.
또한 TLX-D에는 그 내부에 배열되어 있는 TLX-D 급수 공급 라인 밸브를 포함하는 TLX-D 급수 공급 라인이 제공된다. 또한, TLX-D 급수 드레인 라인 밸브는 TLX-D 급수 드레인 라인 내에 배치되고, TLX-D 라이저 밸브는 TLX-D 라이저 내에 배치되고, TLX-D 다운코머 밸브는 TLX-D 다운코머 내에 배치되며, 자연 순환에 의한 TLX-D의 냉각은 TLX-D 다운코머 및 TLX-D 라이저를 통해 제공되는 것이 바람직하다.
또한 본질적인 장점은 TLX-D가 그 내부에 설치된 TLX-D 급수 공급 라인 밸브를 포함하는, 제공된 TLX-D 급수 공급 라인에 연결되어 있고, 그 내부에 설치된 TLX-D 급수 드레인 라인 밸브를 포함하는, 배열된 TLX-D 급수 드레인 라인을 통해 증기 드럼에 연결되어 있고, 강제 순환에 의한 TLX-D의 냉각은 배열된 TLX-D 급수 공급 라인 및 TLX-D 급수 드레인 라인을 통해 제공된다는 점이다.
TLX-D는 TLX-D가 서로 거리를 두고 배치된 배플(baffle)을 갖도록 이중 동작을 위해 배열 및 구성되는 것이 유리하고, 이 배플은 수평으로 배치된 TLX-D의 중심선에 직각으로 TLX-D 재킷에 의해 둘러싸인 TLX-D 내부에 배치되고, 배플의 배열 및 위치는 액체 공급 모드에서 추가로 야기된 증기 발생에 기초하여 미리 정해진다.
다른 장점은 제1 배플이 TLX-D의 TLX-D 내부에 TLX-D 급수 주입관에 대하여 미리 정해진 거리를 두고 설치되고, 제 1 배플이 재킷 측상에서 급수 흐름을 180° 편향시키고, 자유 급수 흐름 단면을 가지며, 그 최대 높이는 미리 정해진 공정 조건의 함수로서 TLX-D 재킷 내부 직경의 10 % 내지 40 %, 바람직하게는 15 % 내지 25 % 범위라는 점에 기인한다. 또한, 제2 배플은 TLX-D의 TLX-D 내부에 제1 배플에 대하여 미리 정해진 거리를 두고 배치되어 있고, 제2 배플은 급수를 180° 편향시키고 자유 급수 흐름 단면을 갖는다. 추가적인 배플 어레이는 TLX-D 급수 배출관까지 TLX-D 길이의 함수로 제공된다.
다른 특징은 미리 정해진 공정 조건을 가진 TLX-D의 해당 길이가 가스 측과 물/증기 측에 대하여 미리 정해져 있다는 점 및 다수의 배열된 배플은 미리 정해진 공정 조건의 함수로서 가변적이라는 점에 기인하며, 서로로부터 각각의 배플의 거리는 약 100 mm 내지 800 mm, 바람직하게는 300 mm 내지 600 mm의 범위에 있다.
다른 이점은 TLX-D 중심선에 직각으로 수평으로 위치한 TLX-D를 통해 급수가 흐르는 TLX-D의 경우 배플이 상부 영역에서 편평한 구조를 가진다는 점, 및 TLX-D 라이저 파이프 아래에 자유 공간 또는 증기 공간이 구성되어 있다는 점이다.
추가적인 이점은, TLX-D의 경우, 배플의 편평한 부분이 한편으로는 급수 예열기로서 TLX-D의 작동 중에 기체 공급 모드에서 원하지 않는 우회 흐름이 발생하지 않을 정도로 작게 유지되고, 다른 한편으로는 증발기로서의 TLX-D의 운전 중에 액체 공급 모드에서 발생되는 증기의 양이 완전히 배출될 수 있을 정도로 크게 구성된다는 점이다. 편평한 부분의 최대 높이는 약 5 mm 내지 40 mm, 바람직하게는 10 mm 내지 15 mm의 범위로 구성되는 것이 바람직하다.
액체 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스에서, TLX-D 이중 열교환기 또는 TLX-D는 이중 작동을 위한 제3 열교환기로서 연결되고, 그리고 TLX-D는 기체 시재료의 경우 급수 예열기로서 기체 공급 모드로 작동되고, 액체 시재료의 경우 증발기로서 액체 공급 모드로 작동되고, 기체 공급 모드에서 TLX-D 급수 공급 라인 밸브 및 급수 밸브가 개방되고 TLX-D 다운코머 밸브 및 TLX-D 라이저 밸브가 폐쇄되는 것이 특히 유리하다는 것이 입증되었다.
이 프로세스의 다른 장점은 급수가 역류 원리로 재킷 측상의 기체 분해 가스의 흐름 방향에 대항하게 안내되고, 개방된 TLX-D 급수 공급 라인 밸브를 통해 TLX-D의 미리 정해진 온도로 냉각된다는 점에서 기인한다.
다른 이점은 안내되는 급수를 TLX-D 내의 분해 가스로부터 방출된 열에 의해 약 150 ℃ 내지 약 300 ℃의 온도로 가열함으로써 달성된다.
또한, 액체 공급 모드에서 TLX-D 다운코머 밸브 및 TLX-D 라이저 밸브가 개방되고 TLX-D 급수 공급 라인 밸브 및 급수 밸브가 닫히고, 급수가 설치된 급수 공급 라인을 통해 증기 드럼으로 안내되는 것이 유리하다는 것이 입증되었다.
또 다른 장점은 TLX-D 이중 열교환기가 퀀칭 시스템의 포화 증기 시스템 또는 냉각 시스템에 통합된다는 점이고, 물은 그것이 TLX-D에 설치된 TLX-D 다운코머에 분배될 때까지 TLX-D 다운코머 및 개방된 TLX-D 다운코머 밸브를 통해 증기 드럼으로부터 안내된다.
또한, 물이 자켓 측상의 증기 드럼에서, TLX-D 다운코머 파이프 반대편에 배치된 TLX-D 라이저 파이프까지 TLX-D를 통해 흐르는 것이 유리하고, 여기서 TLX-D를 통해 유동하는 분해 가스는 분해 가스 주입구 온도의 15 % 이하, 바람직하게는 10 % 미만으로 현저히 냉각되지 않는다.
특별한 이점은 분해 가스 주입구 온도가 수류의 특별한 안내로 인해 TLX-D에서 포화 증기 온도의 범위보다 큰, 50 ℃에 가깝고, 바람직하게는 30 ℃ 미만에 도달되고, TLX-D 자켓에 의해 물 측 또는 재킷 측에서 10 t/h 미만의 증기, 바람직하게는 5 t/h 미만의 증기와 같은 소량의 증기가 발생되며, 이 증기는 개방된 TLX-D 라이저 밸브와 TLX-D 증기 드럼 라이저 파이프를 통해 TLX-D 라이저 파이프를 통해, TLX-D 라이저를 통해, 증기 드럼으로 운반된다는 사실에 기인한다.
TLX-D가 기체 공급 모드 및 액체 공급 모드 둘 다의 작동 모드에 사용될 수 있도록, 그리고 TLX-D가 이중 작동을 위해 급수 예열기 및 증발기로서 모두 제공될 수 있도록 TLX-D가 듀얼 작동을 위해 배열 및 구성되는 것이 유리하다.
TLX-D의 유리한 배치의 경우, 작동 모드의 제어는 물/증기 순환을 통해 이루어지며, 더 이상 PQE 및 SQE의 가스 공급 장치의 가스 측을 통해 이루어지지 않는다.
본 발명의 추가적인 세부 사항들 및 이점들은 도면들에 도시된 예시적인 실시예에 기초하여 상세히 설명된다. 도면에서,
도 1은 종래 기술에 따른 기체 공급을 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 위한 냉각기 시스템의 개략적인 배치를 도시한다.
도 2는 종래 기술에 따른 액체 공급을 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 위한 냉각기 시스템의 개략적인 배치를 도시한다.
도 3은 종래 기술에 따른 우회로를 갖는 기체 공급 및 액체 공급을 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 위한 냉각기 시스템의 개략적인 배치를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 기체 공급 및 액체 공급을 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 위한 냉각기 시스템의 배열의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 기체 공급 및 액체 공급을 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 위한 TQE의 구성의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 1은 기체 공급 모드를 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 위한 냉각기 시스템의 종래 기술의 개략적인 배치를 도시한다. 제안된 PQE(10) 및 SQE(11) 및 TQE(12)는 직렬로 연결된다. PQE(10) 및 SQE(11)는 증발기로서 연결되고, TQE(12)는 물 예열기로서 작동된다. 분해 가스는 도시된 화살표(13) 방향으로 크래킹 노로부터 PQE(10), SQE(11) 및 TQE(12)에 공급된다.
도 2는 액체 공급 모드를 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 위한 냉각기 시스템의 종래 기술의 개략적인 배치를 도시한다. 제안된 PQE(10) 및 SQE(11)는 직렬로 연결되고 증발기로서 동작한다. 물 예열기 또는 보일러 급수 예열기(짧게 BFW 예열기라고도 함)로 항상 작동되는 TQE는 설치되지 않는다. 크래킹 노(도시되지 않음)로부터의 분해 가스는 표시된 화살표(13) 방향으로 PQE(10) 및 SQE(11)로 공급된다.
도 3은 기체 공급 모드 및 액체 공급 모드를 위한 퀀칭 시스템의 작동 모드를 위한 냉각기 시스템의 종래 기술의 개략적인 배치를 도시한다. 제안된 PQE(10) 및 SQE(11) 및 TQE(12)는 직렬로 연결된다. PQE(10) 및 SQE(11)는 증발기로서 작동하고, TQE(12)는 물 예열기로서 작동한다. TQE 가스 주입관(14)과 TQE 가스 배출관(15) 사이에는, 수평 배치된 TQE(12)의 화살표 방향으로 우회 라인(16)이 병렬로 연결되어 있다. 우회 라인(16)은 TQE(12)의 TQE 가스 주입관(14)에 배치된 TQE 공급 밸브(17) 앞에서 분기된다. 우회 라인(16)에는 TQE 우회 밸브(18)가 배치되어있다. 크래킹 노(도시되지 않음)로부터의 분해 가스는 표시된 화살표(13) 방향으로 PQE(10), SQE(11) 및 TQE(12)로 공급된다.
기체 공급 모드 및 액체 공급 모드를 위한 유리한 퀀칭 시스템의 배열의 바람직한 실시예가 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. PQE(10)는 보다 명확하게 하기 위해 개략적으로 도시되어 있다. 분해 가스를 제 2 열교환기(또는 짧게 SQE)(11)의 SQE 가스 주입관(21)을 향해 화살표 방향으로 안내하는, PQE(10)로부터 나와 화살표로 표시된 라인(20)이 도시되어 있다.
수평으로 배치된 SQE(11)는 이중 작동을 위해 마찬가지로 수평으로 배치된 트랜스퍼 라인 이중 열교환기(26)(약칭하여 TLX-D(26)라고도 함)와 분해 가스 측상에서 직렬로 연결된다. 냉각될 분해 가스는 제공된 라인(20)을 통해 SQE 가스 주입관(21)에 도달하고, SQE(11)를 통해 SQE 가스 배출관(23)까지 흐른다. 분해 가스는 TLX-D 가스 주입관(25)을 통해, 배열된 TLX-D 가스 공급 라인(24)을 통해 TLX-D(26)의 TLX-D 가스 배출관(27)까지 흐른다.
SQE(11)는 SQE 다운코머(52) 및 SQE 라이저(57)를 통해 냉각 측 또는 물/증기 측 또는 재킷 측상 의 증기 드럼(59)에 연결된다. SQE(11)의 냉각은 SQE 다운코머(52) 및 SQE 라이저(57)를 통한 자연 순환에서 발생한다.
또한, TLX-D(26)는 그 내부에 배치된 TLX-D 다운코머 밸브(39)를 포함하는, 설치된 TLX-D 다운코머(38)를 통해, 그리고 그 내부에 배치된 TLX-D 라이저 밸브(47)를 포함하는, 설치된 TLX-D 라이저(46)를 통해 증기 드럼(59)에 연결된다. TLX-D(26)의 냉각은 TLX-D 다운코머(38) 및 TLX-D 라이저(46)를 통한 자연 순환에서 발생한다.
또한, TLX-D(26)는 그 내부에 설치된 TLX-D 급수 공급 라인 밸브(31)를 포함하는, 제공된 TLX-D 급수 공급 라인(30)에 연결되고, 그 내부에 설치된 TLX-D 급수 드레인 라인 밸브(35)를 포함하는, 제공된 TLX-D 급수 드레인 라인(34)을 통해 증기 드럼(59)에 연결된다. TLX-D(26)의 냉각은 배열된 TLX-D 급수 공급 라인(30) 및 TLX-D 급수 드레인 라인(34)을 통한 강제 순환에 의해 이루어진다.
SQE(11)은 TLX-D(26)의 기능 방식의 보다 자세한 설명을 위한 아래의 설명에서 더 이상 고려되지 않을 것이다.
TLX-D(26)는 바람직하게는 2 개의 다른 변형으로 동작될 수 있다. 처리될 분해 가스에 따라, TLX-D(26)는 기체 시재료의 경우 기체 공급 모드에서 급수 예열기로서, 액체 시재료의 경우에 액체 공급 작동 모드에서 증발기로서 작동될 수 있다. 이와 같은 상이한 작동 모드에 대한 보다 상세한 설명은 이미 도입부에서 주어졌으므로, 추가 설명은 생략한다.
급수 예열기로서 작동되는 TLX-D(26)의 기체 공급 모드에서, TLX-D 급수 공급 라인 밸브(31) 및 TLX-D 급수 드레인 라인 밸브(35)는 열리고 TLX-D 다운코머 밸브(39) 및 TLX-D 라이저 밸브(47)는 닫힌다. 즉, TLX-D 다운코머(38) 및 TLX-D 라이저(46)는 차단되고 더 이상 작동하지 않는다.
급수 공급 또는 보일러 급수 공급은 도시되지 않은 펌프에 의해 TLX-D 급수 공급 라인(30)을 통해, 개방된 TLX-D 급수 공급 라인 밸브(31)를 통해 TLX-D(26)의 TLX-D 급수 주입관(32)으로 수행된다. 이로써, 급수는 TLX-D 급수 배출관(33)까지, 역류 원리에 따라, 즉, 분해 가스의 유동 방향에 대항하여, 재킷 측상의 TLX-D(26)를 통해 흐른다.
TLX-D 가스 주입관(25)으로부터 파이프 측의 TLX-D(26)를 통해 TLX-D 가스 배출관(27)까지 흐르는 분해 가스는 역류 원리에 따른 TLX-D(26)를 통한 급수의 특히 효과적인 흐름 안내로 인해 미리 정해진 온도로 효율적으로 냉각된다. 방출 되는 열은 안내된 급수에 의해 흡수되며, 급수는 약 150 ℃ 내지 약 300 ℃의 온도로 가열된다. 가열된 급수는 설치된 TLX-D 급수 배출관(33)을 통해 TLX-D(26)를 떠나고, 정열된 TLX-D 급수 드레인 라인(34)을 통해 그리고 개방된 TLX-D 급수 드레인 라인 밸브(35)를 통해, 증기 드럼(59)에 설치된 TLX-D 증기 드럼 급수관(36)을 통해 증기 드럼(59)으로 주입된다.
증발기로서 작동되는 TLX-D(26)의 액체 공급 모드에서, TLX-D 다운코머 밸브(39) 및 TLX-D 라이저 밸브(47)는 개방되고 TLX-D 급수 공급 라인 밸브(31) 및 TLX-D 급수 드레인 라인 밸브(35)는 폐쇄된다. 즉, TLX-D 급수 공급 라인(30) 및 TLX-D 급수 드레인 라인(34)은 차단되고 작동되지 않는다. 증기 드럼(59)으로의 급수 공급은 설치된 급수 공급 라인(49) 및 증기 드럼에 배치된 급수관(50)을 통해 이루어진다. 필요한 급수는 액체 공급 작동 모드의 경우에 외부 공급원으로부터 증기 드럼(59)으로 공급된다. 이러한 급수의 외부 공급은 TLX-D(26)의 작동 모드에 임의의 영향을 미치지 않으므로 더 이상 고려되지 않는다.
TLX-D(26)은 퀀칭 시스템의 포화 증기 시스템 또는 냉각 시스템에 통합된다. 증기 드럼(59)으로부터의 물은, 그것이 TLX-D(26)에 설치된 TLX-D 다운코머(40, 41, 42)에 분배될 때까지, 개방된 TLX-D 다운코머 밸브(39)를 통해 TLX-D, 다운코머(38)을 통해, TLX-D 다운코머 연결부(37)를 통해 지나간다. 물은 재킷 측의 TLX-D(26)를 통해 TLX-D 다운코머 파이프(40, 41, 42)로부터 대향하는 TLX-D 라이저 파이프(43, 44, 45)까지 흐른다.
TLX-D(26)를 통해 흐르는 경우, TLX-D 가스 주입관(25)으로부터 파이프 측의 TLX-D(26)를 통해 TLX-D 가스 배출관(27)까지 흐르는 분해 가스는 분해 가스 주입구 온도가 물의 포화 증기 온도의 범위보다 높은, 50 ℃에 가깝고, 바람직하게는 30 ℃ 미만이기 때문에, 현저히 냉각되지 않는데, 분해 가스 주입구 온도의 15 % 이하, 바람직하게는 10 % 이하로 냉각된다. 그러므로, TLX-D 라이저 파이프(43, 44, 45)를 통해, TLX-D 라이저(46)를 통해 그리고 TLX-D 라이저 밸브(47)를 통해 그리고 TLX-D 증기 드럼 라이저 파이프(48)를 통해 증기 드럼(59) 내로 운반되는 10 t/h 미만의 증기, 바람직하게는 5 t/h 미만의 증기와 같은 소량의 증기 만이 TLX-D(26)의 물 측 또는 자켓 측에서 발생된다. TLX-D(26)는 바람직한 구성으로 인해 매우 낮은 출력으로 작동될 수 있다. 이러한 작동 모드로 인해, 종래의 TQE가 우회로에 의해 우회될 필요없이, 분해 가스의 응축 온도 아래로의 냉각이 회피된다.
바람직한 실시예에서의 이점은 가스측 우회 회로가 회피될 수 있고 그것에 연결되는 값 비싼 공간의 요구가 제거될 수 있으므로, 상당한 비용이 절감될 수 있다는 사실에 기인한다.
기존 TQE와 비교하여 TLX-D(26)의 중요한 기술적 변화는 이중 작동을 위해 구성되는 것이다.
본 실시 예에서, 기체 공급 모드에서 급수 예열기로서 작동되는 TLX-D를 위한 TLX-D 급수 주입관(32) 및 TLX-D 급수 배출관(33)은 TLX-D(26)에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 액체 공급 모드에서 증발기로서 작동되는 TLX-D(26)에 대해서는 TLX-D 다운코머 파이프(40,41,42) 및 TLX-D 라이저 파이프(43, 44, 45)가 각각 설치되는 것이 바람직하다.
수평으로 배치된 TLX-D(26)의 TLX-D 급수 주입관(32) 및 TLX-D 급수 배출관(33)은 TLX-D 재킷(28)에서 각각 하부 측 및 상부 측 상에, 각각 TLX-D 가스 배출관(27)의 전방에 및 TLX-D 가스 주입관(25) 뒤에 제공된다. 급수의 공급은 TLX-D 재킷(28)의 하부 측에 설치된 TLX-D 급수 주입관(32)를 통해 이루어지며, 그리고 예열된 급수의 배출은 TLX-D 재킷(28)의 상부 측에 배치된 TLX-D 급수 배출관(33)을 통해 이루어진다.
TLX-D 다운코머(40, 41, 42) 및 TLX-D 라이저 파이프(43, 44, 45)의 개수 및 수평 위치는 요구되는 증기 발생에 기초하여 미리 정해진다. 즉, 도 4에 도시된 TLX-D 라이저 파이프와 TLX-D 다운코머 파이프의 개수는 가변적이다. 이 경우, 급수는 TLX-D 재킷(28)의 하부 측에 설치된 TLX-D 다운코머 파이프(40, 41, 42)를 통해 이루어지고, 물/증기 배출은 TLX-D 재킷의 상부 측에 배열된 수평으로 배치된 TLX-D(26)의 TLX-D 라이저 파이프(43, 44, 45)를 통해 이루어진다.
TLX-D(26)의 TLX-D 재킷(28)에 의해 둘러싸인 TLX-D 내부(29)에의 배플(62)의 배치 및 위치는 기체 공급 모드에서의 분해 가스 냉각에 기초하여 미리 정해진다. 배플(62)은 특별한 구성을 가지며, 이는 이하에 도시되고 기술될 것이다. 이러한 TLX-D(26)의 배플(62)의 배치 및 위치는 도 5에 도시되어 있다.
물결선으로 표시된 기체 공급 모드에서의 재킷 측상의 급수 흐름(65)이 도 5의 평면도에 도시되어 있다. 급수는 TLX-D 급수 주입관(32)을 통해 TLX-D(26)로 들어가고, TLX-D의 TLX-D 내부(29)에 설치된 제 1 배플(63)에 의해 급수 공급관에 대해 미리 정해진 거리를 두고 180° 편향되어, 그 단면이 A-A 단면에서 명백한 자유 급수 흐름 섹션(60)을 통해 흐르고, 그리고 TLX-D 재킷(28)의 직경의 10 % 내지 40 % 범위, 바람직하게는 15 % 내지 25 % 범위의 미리 정해진 공정 조건의 함수인 최대 높이를 갖는다. 또한, 급수는 또한 180° 편향되고, 제 1 배플(63)에 대해 미리 정해진 거리를 두고 TLX-D(26)의 TLX-D 내부(29)에 배치된 제 2 배플(64)의 경우에 제 2 자유 급수 흐름 섹션을 통과한다.
이러한 프로세스는 TLX-D 급수 배출관(33)까지의 TLX-D(26)의 길이의 함수로서 반복된다. TLX-D(26)의 대응 길이는 미리 정해진 정확한 공정 조건으로 가스 및 물/증기 측면에서 미리 정해진다. 배열되는 배플(62)의 개수는 미리 정해진 공정 조건의 함수로서 가변적이다. 각각의 배플의 서로 간 거리는 약 100 mm 내지 600 mm, 바람직하게는 300 mm 내지 500 mm의 범위 이내이다.
화살표로 표시된 액체 공급 모드에서의 재킷 측상의 물/증기 흐름(66)은 도 5의 측면도에 도시되어 있다. 물은 TLX-D 다운코머 파이프(40, 41, 42)를 통해 재킷 측상의 수평으로 배치된 TLX-D(26)로 진입하고 직각으로 TLX-D를 가로지른다. 물이 직각으로 TLX-D(26)를 가로지르는 동안, 물의 부분적인 상 전이(phase transition)가 일어난다. 따라서, 물 이외에, 증기 성분도 존재한다. 따라서, 결과적인 증기가 TLX-D 라이저 파이프(43, 44, 45)를 통해 배출된다는 것이 보장될 수 있다. 따라서, 배플(62)은 상부 영역에서 편평한 구조를 갖는다. 결과적으로, 결과적인 증기가 흐르고 TLX-D 라이저 파이프(43, 44, 45)를 통해 배출되는, 자유 체적 또는 증기 공간(61)은 TLX-D 라이저 파이프(43, 44, 45) 아래에 형성된다.
자유 체적 또는 증기 공간(61) 또는 배플(62)의 편평한 부분을 구성할 때, 배플의 편평한 부분은 한편으로는 급수 예열기로서의 TLX-D(26)의 작동 중에 기체 공급 모드에서 원하지 않는 우회 흐름이 발생하지 않을 정도로 작고, 다른 한편으로는 증발기로서의 TLX-D의 작동 중 액체 공급 모드에서 결과적인 증기 성분이 완전히 배출될 수 있을 정도로 커야 한다는 것이 고려될 수 있다. 편평한 부분의 단면의 최대 높이는 약 5 mm 내지 40 mm, 바람직하게는 10 mm 내지 15 mm의 범위 내로 구성되어야 한다.
TLX-D 다운코머 파이프 및 TLX-D 라이저 파이프의 개수와 위치의 변경 및 배플의 구성 디자인은 이중 작동에서 TLX-D(26)의 신뢰할 수 있는 작동 모드를 위해 중요하다. 따라서, TLX-D(26)가 구성 될 때 미리 정해진 공정 조건이 정확한 방식으로 고려되어야 한다.

Claims (19)

  1. 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스로서,
    제1 열 교환기, 제2 열 교환기 및 제3 열 교환기를 제공하는 단계;
    이중 작동을 위한 상기 제3 열교환기로서 이중(dual) 또는 교대 작동을 위한 트랜스퍼 라인 교환기(transfer line exchanger)를 연결하는 단계;
    기체 시재료의 경우 급수 예열기로서 상기 트랜스퍼 라인 교환기를 기체 공급 모드로 작동시키는 단계;
    액체 시재료의 경우 증발기로서 상기 트랜스퍼 라인 교환기를 액체 공급 모드로 작동시키는 단계를 포함하고,
    트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인의 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인 밸브 및 트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인의 급수 드레인 라인 밸브는 상기 액체 공급 모드에서 개방되고, 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머의 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 밸브 및 트랜스퍼 라인 교환기 라이저의 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 밸브는 상기 기체 공급 모드에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서, 급수는 역류 원리로 재킷 측에서 기체 분해 가스의 흐름 방향에 대항하도록 안내되고, 개방된 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인 밸브를 통해 상기 트랜스퍼 라인 교환기에서 미리 정해진 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스.
  3. 제 2 항에 있어서, 안내되는 급수는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 내의 분해 가스로부터 방출된 열에 의해 150℃ 내지 300℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 공급 모드에서 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인 밸브 및 상기 급수 밸브는 상기 트랜스퍼 라인 교환기에서 폐쇄되고, 상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 밸브 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 밸브는 개방되고 그리고 급수는 설치된 급수 공급 라인을 통해 증기 드럼으로 안내되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 퀀칭 시스템의 포화 증기 시스템 또는 냉각 시스템에 통합되고; 그리고
    물은 증기 드럼으로부터 상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 및 개방된 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 밸브를 통해, 물이 상기 트랜스퍼 라인 교환기에 설치된 상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 파이프로 분배될 때까지 안내되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    물은 재킷측의 상기 증기 드럼에서부터 상기 트랜스퍼 라인 교환기를 통해 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 파이프로 흐르고, 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 파이프는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 파이프 반대편에 배열되어 있고, 그리고
    상기 트랜스퍼 라인 교환기를 통해 흐르는 분해 가스는 현저하게 냉각되지 않는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    물 흐름의 안내로 인해 상기 트랜스퍼 라인 교환기 내부는 포화 증기 온도에 근접한 분해 가스 주입구 온도에 도달하고, 상기 트랜스퍼 라인 교환기 재킷에 의해 물 측 또는 재킷 측에서 소량의 증기가 생성되고; 그리고
    증기는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 파이프를 통해, 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저를 통해, 개방된 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 밸브 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 증기 드럼 라이저 파이프를 통해 상기 증기 드럼 내로 운반되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 퀀칭 시스템을 위한 프로세스.
  8. 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템으로서,
    제1 열교환기, 제2 열교환기 및 기체 모드 및 액체 공급 모드로의 이중(dual or double) 또는 교대 작동을 위한 트랜스퍼 라인 교환기를 포함하는 제3 열교환기;
    증기 드럼;
    가스 공급 라인;
    급수 라인;
    트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인;
    트랜스퍼 라인 교환기 라이저;
    트랜스퍼 라인 교환기 다운코머;
    제2 열교환기 다운코머를 포함하고,
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 상기 가스 공급 라인을 통해 상기 제2 열 교환기에 직렬로 연결되고;
    상기 증기 드럼은 상기 급수 라인에 연결되고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머를 통해 상기 증기 드럼에 연결되고;
    상기 제2 열교환기는 상기 제2 열교환기 다운코머를 통해 그리고 상기 제2 열교환기 라이저에 의해 상기 증기 드럼에 연결된 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인 밸브를 갖는 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인을 더 포함하고,
    트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인 밸브는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인에 배치되고;
    트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 밸브는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머에 배치되고;
    트랜스퍼 라인 교환기 라이저 밸브는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저에 배열되고; 그리고
    상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저를 통해 자연 순환에 의한 상기 트랜스퍼 라인 교환기의 냉각이 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인 밸브를 갖는 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인을 더 포함하고,
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인에 연결되고;
    트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인 밸브는 상기 증기 드럼을 상기 트랜스퍼 라인 교환기에 연결하는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인에 배열되고; 그리고
    상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인을 통해 강제 순환에 의한 상기 트랜스퍼 라인 교환기의 냉각이 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 수평으로 연장되어 배치되고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 서로 거리를 두고 배열된 배플을 포함하고;
    상기 배플은 트랜스퍼 라인 교환기 재킷으로 둘러싸인 트랜스퍼 라인 교환기 내부에, 수평으로 연장된 트랜스퍼 라인 교환기의 트랜스퍼 라인 교환기 중심선에 직각으로 배열 및 배치되고,
    상기 배플의 배열 및 위치는 추가로 액체 공급 모드를 초래하는 증기의 생성을 기초로 하여 미리 정해진 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 라인 교환기의 상기 배플 중 제1 배플은 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 주입관에 대해 미리 정해진 거리에 배치 및 배열되고;
    상기 제1 배플은 재킷 측에서 급수 흐름을 180° 편향시키고 자유 급수 흐름 단면을 가지고,
    상기 제1 배플의 상기 자유 급수 흐름 단면의 최대 높이는 미리 정해진 공정 조건의 함수인 트랜스퍼 라인 교환기 재킷 내부 직경의 10% 내지 40% 범위이고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기의 상기 배플 중 제2 배플은 상기 제1 배플에 대해 미리 정해된 거리에 배치 및 배열되고;
    상기 제2 배플은 급수를 180° 편향시키고 상기 제2 배플은 자유 급수 흐름 단면을 가지고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기의 상기 배플 중 추가적인 배플 어레이는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 배출관까지의 상기 트랜스퍼 라인 교환기의 길이의 함수로서 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 공정 조건을 가진 상기 트랜스퍼 라인 교환기의 길이는 가스 측 및 물/증기 측에서 미리 정해지고;
    상기 배플의 개수는 상기 미리 정해진 공정 조건의 함수로서 가변적이고; 그리고
    각각의 배플의 서로간 거리는 100mm 내지 800mm 범위인 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 라인 교환기의 배플 중 제1 배플은 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 주입관에 대해 미리 정해진 거리에 배치 및 배열되고;
    상기 제1 배플은 재킷 측에서 급수 흐름을 180° 편향시키고 자유 급수 흐름 단면을 가지고;
    상기 제1 배플의 자유 급수 흐름 단면의 최대 높이는 미리 정해진 공정 조건의 함수인 트랜스퍼 라인 교환기 재킷 내부 직경의 15% 내지 25% 범위이고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기의 상기 배플 중 제2 배플은 상기 제1 배플에 대해 미리 정해진 거리에 배치 및 배열되며;
    상기 제2 배플은 급수를 180° 편향시키고 상기 제2 배플은 자유 급수 흐름 단면을 가지고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기의 상기 배플의 추가적인 배플 어레이는 트랜스퍼 라인 교환기 급수 배출관까지의 트랜스퍼 라인 교환기의 길이의 함수로서 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 공정 조건을 가진 상기 트랜스퍼 라인 교환기의 길이는 가스 측 및 물/증기 측에서 미리 정해지고;
    상기 배플의 개수는 상기 미리 정해진 공정 조건의 함수로서 가변적이고; 그리고
    각각의 배플의 서로간 거리는 300mm 내지 600mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 배플은 급수가 수평으로 배치된 트랜스퍼 라인 교환기를 통해 흐르는 경우 상기 트랜스퍼 라인 교환기 중심선에 직각으로 상기 트랜스퍼 라인 교환기 내에 배열되고;
    상기 배플은 상부 영역에 편평한 구조를 가지고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 파이프를 가지고; 그리고
    상기 트랜스퍼 라인 교환기의 자유 체적 또는 증기 공간은 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 파이프 아래에 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 배플의 상기 편평한 구조는 상기 트랜스퍼 라인 교환기가 급수 예열기로서 작동하는 동안 기체 공급 모드에서 원하지 않는 우회 흐름이 발생하지 않도록 충분히 작고; 그리고
    상기 배플의 상기 편평한 구조는 상기 트랜스퍼 라인 교환기가 증발기로서 작동하는 동안 발생된 증기량이 상기 액체 공급 모드에서 완전히 배출되도록 충분히 크고; 그리고
    상기 편평한 구조의 최대 높이는 5mm 내지 40mm 범위로 구성된 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  18. 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템으로서,
    제1 열교환기;
    제2 열교환기;
    증기 드럼;
    가스 공급 라인;
    급수 라인;
    트랜스퍼 라인 교환기 급수 라인 밸브를 갖는 트랜스퍼 라인 교환기 급수 라인;
    트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인 밸브를 갖는 트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인;
    트랜스퍼 라인 교환기 라이저 밸브를 갖는 트랜스퍼 라인 교환기 라이저;
    트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 밸브를 갖는 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머;
    제2 열교환기 다운코머; 및
    기체 공급 모드 및 액체 공급 모드로의 이중(dual or double) 또는 교대 작동을 위한 제3 열교환기로서 배열되고 구성된 트랜스퍼 라인 교환기를 포함하고,
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 상기 가스 공급 라인을 통해 상기 제2 열교환기에 직렬로 연결되고;
    상기 증기 드럼은 상기 급수 라인에 연결되고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기는 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머를 통해 상기 증기 드럼에 연결되고;
    상기 제2 열교환기는 상기 제2 열교환기 다운코머를 통해 그리고 상기 제2 열교환기 라이저에 의해 상기 증기 드럼에 연결되고;
    상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인의 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 공급 라인 밸브 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 급수 드레인 라인의 급수 드레인 밸브는 액체 공급 모드를 제공하기 위해 개방되고; 그리고
    상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머의 상기 트랜스퍼 라인 교환기 다운코머 밸브 및 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저의 상기 트랜스퍼 라인 교환기 라이저 밸브는 기체 공급 모드를 제공하기 위해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 이중 작동을 위한 상기 제3 열교환기로서 배열 및 구성된 상기 트랜스퍼 라인 교환기와 상기 제2 열교환기 사이에 작동 가능하게 연결된 다른 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 시재료 및 기체 시재료로 크래킹 노를 작동시키기 위한 플랜트용 퀀칭 시스템.
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