KR20130105311A - 저온 메탄올 세척 원료가스 냉각기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온 메탄올 세척 원료가스 냉각기에 관한 것으로, 제1 열교환기(1), 제2 열교환기(2)로 구성된 열교환기를 포함한다. 제1 열교환기(1)는 제1 케이싱(11)과 제1 케이싱(11) 내에 위치하고 제1 튜브에 의해 지지되는 제1 열교환 튜브(12)를 포함한다. 제1 케이싱(11) 상에 원료가스 입구(g1)와 원료가스 출구(g2), 및 제1 열교환 튜브(12) 양단과 연통된 열교환 매질 입구(f1, f2, b1, b2)와 열교환 매질 출구(a1, a2, e1, e2)가 개설되어 있다. 제2 열교환기(2)는 제2 케이싱(21)과 제2 케이싱(21) 내에 위치하고 제2 튜브에 의해 지지되는 제2 열교환 튜브(22)를 포함하고 있다. 제2 케이싱(21) 상에 제2 열교환 튜브(22) 양단과 각각 연통되는 원료가스 입구(d1-d4)와 원료가스 출구(c1-c4) 및 열교환 매질 입구(h1)와 열교환 매질 출구(h2)가 개설되어 있다. 상기 냉각기의 제2 케이싱(21) 및 그 튜브는 비교적 얇은 판재를 사용할 수 있으므로, 생산 공정의 요구를 만족시키면서도, 냉각기의 재료 및 비용을 절약할 수 있다.

Description

저온 메탄올 세척 원료가스 냉각기{COOLER FOR FEED GAS OF LOW-TEMPERATURE METHANOL WASHING}
본 발명은 냉각기에 관한 것으로, 구체적으로 저온 메탄올 세척 원료가스 냉각기에 관한 것이다.
다음 공정의 수요를 만족시키기 위하여, 저온 메탄올 세척 원료가스에 대해 냉각을 진행해야 하며, 일반적으로 상기 냉각 공정은 냉각기에 의해 실현된다. 종래의 냉각기는 도1에 도시한 바와 같이 한대의 열교환기를 포함하고 있으며, 열교환기는 또 케이싱과 케이싱 내에 위치하고 튜브시트에 의해 지지되는 열교환 튜브를 포함하고 있으며, 냉각 시, 원료가스는 케이싱 경로에 따라 유동하고, 열교환 매질은 튜브 경로에 따라 유동한다. 즉 케이싱 상에 원료가스 입구와 원료가스 출구가 개설되어 있고, 동시에 케이싱 상에 또한 열교환 튜브의 일단과 연통된 열교환 매질 입구와 열교환 튜브의 타단과 연통된 열교환 매질 출구가 개설되어 있으며, 열교환 매질이 여러 가지일 경우, 열교환 매질의 입구와 출구를 상응하게 여러 개 설치함으로써 서로 다른 열교환 매질이 상응한 열교환 튜브 내에서 유동하게 한다. 현재의 열교환 매질은 주로 CO2 부생가스(작동 압력은 일반적으로 0.19Mpa이다), H2S 농축탑 배기가스(작동 압력은 일반적으로 0.08Mpa이다), 합성가스(작동 압력은 일반적으로 5.0MPa이다)를 사용하며, 이렇게 40℃, 5.5Mpa의 원료가스는 원료가스 냉각기의 케이싱 경로에 진입하고, 열교환기를 거쳐 -13℃~-20℃까지 냉각된다.
상기 열교환기를 이용하면, 저온 메탄올 세척 원료가스를 냉각시키는 목적에 도달할 수 있으나, 원료가스가 고압 매질이므로, 열교환기의 케이싱과 튜브시트가 비교적 높은 압력을 견딜 수 있어야 한다. 다시 말하면, 열교환기의 케이싱은 고압에서 견디는 벽이 두꺼운 용기로 만들고, 튜브시트는 두꺼운 튜브시트를 사용해야 한다. 이러한 구조는 필연적으로 냉각기의 제작원가를 높이므로, 투자비용이 높은 단점이 있음이 분명하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술과제는 상기 종래의 기술 현황에 대해 원가가 낮은 저온 메탄올 세척 원료가스 냉각기를 제공하는 것이다.
본 발명이 상기 기술과제를 해결하기 위한 기술방안은 다음과 같다.
열교환기를 포함하는 저온 메탄올 세척 원료가스 냉각기에서, 상기 열교환기는 제1 열교환기와 제2 열교환기로 구성되며, 제1 열교환기는 제1 케이싱과 제1 케이싱 내에 위치하고 제1 튜브시트에 의해 지지되는 제1 열교환 튜브를 포함하고 있으며, 상기 제1 케이싱 상에 원료가스 입구와 원료가스 출구가 개설되어 있으며, 동시에 상기 제1케이싱 상에 또한 상기 제1 열교환 튜브 일단과 연통된 열교환 매질 입구와 상기 제1 열교환 튜브 타단과 연통된 열교환 매질 출구가 개설되어 있으며, 상기 제2 열교환기는 제2 케이싱과 제2 케이싱 내에 위치하고 제2 튜브시트에 의해 지지되는 제2 열교환 튜브를 포함하고 있으며, 상기 제2 케이싱 상에 상기 제2 열교환 튜브 일단과 연통된 원료가스 입구와 상기 제2 열교환 튜브 타단과 연통된 원료가스 출구가 개설되어 있으며, 동시에 상기 제2 케이싱 상에 또한 열교환 매질 입구와 열교환 매질 출구가 개설되어 있다.
H2S 농축탑 배기가스의 작동 압력은 CO2 부생가스와 합성가스의 작동 압력보다 낮으므로, 상기 제1 열교환기 케이싱 상의 열교환 매질 입구와 열교환 매질 출구는 각각 복수개가 있으며, 복수개의 열교환 매질 입구는 각각 CO2 부생가스 입구와 합성가스 입구이며, 복수개의 열교환 매질 출구는 CO2 부생가스 출구와 합성가스 출구인 것이 바람직하다. 이렇게 H2S 농축탑 배기가스를 제2 열교환기의 케이싱 경로에 따라 유동하게 하면, 상대적으로 더욱 얇은 판재를 이용하여 제2 열교환기의 제2 케이싱과 제2 튜브시트를 제작함으로써 제작 원가를 더 낮춘다.
종래기술과 비교하면, 본 발명은 2대의 열교환기로 개량하여 냉각을 진행하고, 또한 그 중의 제2 열교환기를 원료가스가 튜브 경로에 따라 유동하고, 열교환 매질이 케이싱 경로에 따라 유동하게 하는 구조로 개량하였으므로, 실제 사용시, 작동 압력이 비교적 낮은 H2S 농축탑 배기가스가 제2 열교환기의 케이싱 경로에 따라 유동하게 할 수 있다. 이렇게 하면, 제1 케이싱은 여전히 고압에 견디는 벽이 두꺼운 용기로 만들고, 제1 튜브시트는 여전히 두꺼운 튜브시트를 사용해야 하지만, 이 경우의 제1 열교환기 부피가 기존의 한대의 열교환기 부피에 비해 많이 작으며, 또한 제2 케이싱과 제2 튜브시트는 비교적 얇은 판재를 사용하여 제작할 수 있으므로, 본 발명의 재료비용과 제작 원가를 크게 낮추어, 생산 공정의 요구를 만족시키면서도, 냉각기의 재료 및 제작비용을 현저하게 줄일 수 있으며, 구조가 합리적이고, 신뢰성이 있어, 본 제품은 시장에서 더욱 경쟁력을 갖게 된다.
도1은 종래기술의 냉각기의 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명 실시예의 구조 개략도이다.
이하, 도면과 실시예를 결합하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도2에 도시한 바와 같이, 상기 저온 메탄올 세척 원료가스 냉각기는 제1 열교환기(1), 제2 열교환기(2)와 메탄올 분사장치(3)를 포함하며, 상기 2대의 열교환기는 일반적인 구조를 사용한다. 즉, 제1 열교환기(1)는 제1 케이싱(11)과 제1 케이싱 내에 위치하고 제1튜브시트에 의해 지지되는 복수의 제1 열교환 튜브(12)를 포함하고 있으며, 제1 케이싱(11) 상에 원료가스 입구(g1)와 원료가스 출구(g2)가 개설되어 있고, 동시에 상기 제1 케이싱 상에 또한 열교환 매질 입구와 열교환 매질 출구가 개설되어 있으며, 본 실시예에서 제1 열교환 케이싱 상의 열교환 매질 입구와 열교환 매질 출구는 각각 복수개가 있다. 즉, 2개의 합성가스 입구(f1, f2)와 2개의 합성가스 출구(e1, e2), 2개의 CO2 부생가스 입구(b1, b2)와 2개의 CO2 부생가스 출구(a1, a2)가 각각 있다. 상기 복수의 제1 열교환 튜브는 2조로 나뉘며, 1조의 제1 열교환 튜브 일단은 합성가스 입구에 연결되고, 1조의 제1 열교환 튜브 타단은 합성가스 출구에 연결되어, 합성가스가 제1열교환기의 일부 열교환 튜브 내에서 유동하게 한다. 다른 1조의 제1 열교환 튜브 일단은 CO2 부생가스 입구에 연결되고, 다른 1조의 제1 열교환 튜브 타단은 CO2 부생가스 출구에 연결되어, CO2 부생가스가 제1 열교환기의 다른 일부 열교환 튜브 내에서 유동하게 한다.
마찬가지로, 상기 제2 열교환기(2)는 제2 케이싱(21)와 제2 케이싱 내에 위치하고 제2 튜브시트에 의해 지지되는 제2 열 교환튜브(22)를 포함하고 있으며, 제2 케이싱 상에 상기 제2 열교환 튜브 일단과 연통된 원료가스 입구와 상기 제2 열교환 튜브 타단과 연통된 원료가스 출구가 개설되어 있으며, 본 실시예에서 제2 열교환 튜브의 원료가스 입구는 4개이며, 도 2에서 부호는 d1, d2, d3, d4이며, 상응하게 제2 열교환 튜브의 원료가스 출구 또한 4개가 있으며, 도2에서 부호는 c1, c2, c3, c4이다. 동시에 상기 제2 케이싱(21) 상에 또한 열 교환 매질 입구와 열교환 매질 출구가 개설되어 있고, 여기서 열교환 매질은 H2S 농축탑 배기가스이며, 즉 H2S 농축탑 배기가스 입구(h1)와 H2S 농축탑 배기가스 출구(h2)이다.
상기 메탄올 분사 장치(3)는 종래 기술과 동일하며, 냉각 과정에서 수분이 결빙되는 것을 방지하기 위해 메탄올을 주입한다.
냉각 시, 원료가스는 메탄올 분사 장치를 거쳐 두 갈래로 나뉘며, 한 갈래는 제1 열교환기로 진입한다. 즉, 제1 열교환기의 케이싱 경로에 따라 유동하면서, 제1 열교환기의 튜브 경로에 따라 유동하는 합성가스와 CO2 부생가스와 열교환을 진행한다. 다른 한 갈래는 제2 열교환기로 진입한다. 즉, 제2 열교환기의 튜브 경로에 따라 유동하면서, 제2 열교환기의 케이싱 경로의 H2S 농축탑 배기가스와 열교환을 진행한다. 제1 열교환기와 제2 열교환기를 거치면서 열교환하여 냉각된 후의 원료가스는 다시 합성되어, 다음 공정으로 진입한다. 이렇게, 제2 열교환기의 케이싱 경로는 설계 압력이 0.3MPa인 벽이 얇은 판재를 사용하고, 튜브시트는 얇은 튜브시트를 사용하기만 하면, 종래 냉각기와 동등한 열교환 효과 하에서, 본 발명의 총 비용을 30~40% 절감할 수 있어, 재료비용과 제작원가를 현저하게 낮출 수 있다.

Claims (2)

  1. 열교환기를 포함하는 저온 메탄올 세척 원료가스 냉각기에 있어서,
    상기 열교환기는 제1 열교환기(1)와 제2 열교환기(2)로 구성되며, 상기 제1 열교환기(1)는 제1 케이싱(11)과 제1 케이싱(11) 내에 위치하고 제1 튜브시트에 의해 지지되는 제1 열교환 튜브(12)를 포함하고 있으며, 상기 제1 케이싱(11) 상에 원료가스 입구(g1)와 원료가스 출구(g2)가 개설되어 있으며, 동시에 상기 제1 케이싱(11) 상에 또한 상기 제1 열교환 튜브(12) 일단과 연통된 열교환 매질 입구와 상기 제1 열교환 튜브(12) 타단과 연통된 열교환 매질 출구가 개설되어 있으며, 상기 제2 열교환기(2)는 제2 케이싱(21)과 제2 케이싱(21) 내에 위치하고 제2 튜브시트에 의해 지지되는 제2 열교환 튜브(22)를 포함하고 있으며, 상기 제2 케이싱(21) 상에 상기 제2 열교환 튜브(22) 일단과 연통된 원료가스 입구와 상기 제2 열교환 튜브(22) 타단과 연통된 원료가스 출구(g2)가 개설되어 있으며, 동시에 상기 제2 케이싱(21) 상에 또한 열교환 매질 입구와 열교환 매질 출구가 개설되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 메탄올 원료가스 냉각기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환기(1) 케이싱 상의 열교환 매질 입구와 열교환 매질 출구는 각각 복수개가 있으며, 상기 복수의 열교환 매질 입구는 각각 CO2 부생가스 입구와 합성가스 입구이며, 상응하게 상기 복수의 열교환 매질 출구는 CO2 부생가스 출구와 합성가스 출구인 것을 특징으로 하는 저온 메탄올 원료가스 냉각기.
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