MX2010013229A - Intercambiador de calor de alimentacion/efluente combinado vertical con angulo de deflector variable. - Google Patents

Abstract

Se describe un intercambiador de calor de coraza y tubo, tal como un intercambiador de calor de alimentación/efluente combinado vertical (VCFE) que incluye: una coraza que tiene una entrada del luido y una salida del fluido; una pluralidad de deflectores montados en la coraza para guiar el fluido a un patrón de flujo helicoidal a través de la coraza, en donde el ángulo de hélice a del deflector próximo a la entrada es diferente que el ángulo de hélice ß de un deflector próximo a la salida.

Description

TERCAMBIADOR DE CALOR DE ALIMENTACIÓN/EFLUENTE COM VERTICAL CON ÁNGULO DE DEFLECTOR VARIABLE CAMPO DE LA INVENCIÓN Las modalidades reveladas en la prese mientes en general con un intercambiador de ca íficamente, las modalidades reveladas en la pres rnientes con un intercambiador de calor, tal cambiador de calor de coraza y tubo, configur sar eficientemente un flujo de dos fases.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Numerosas configuraciones para intercambiad son conocidas y usadas para una variedad de aplic de las configuraciones ampliamente usad cambiador de calor de coraza y tubo, como se ilust a 1, incluye una coraza cilindrica 10 que a do fluido cambia su dirección al pasar de un p ente. Los deflectores 20, configurados ya s ntos circulares parciales como se muestra (def ntales parciales) o como anillos anulares y dis lados perpendiculares a un eje longitudinal 2 a 10 para proveer un flujo en zigzag 24 del segund En esta disposición, el segundo fluido ti ar abruptamente la dirección de su flujo varias ve de la longitud de la coraza. Esto provoca una r presión dinámica del segundo fluido y una velo no uniforme del mismo, que en combinación, samente el desempeño del intercambiador de cal ío, una porción perpendicular de · los defleet ión con el eje longitudinal de la coraza da como r roporción de velocidad de transferencia de calor/ eacción en fase vapor es deseable entre las corri ntación y producto en fase líquida. Procesos ej n incluir reformación de nafta, hidrotratamiento d tratamiento de diesel y queroseno, isomeriz esis de hidrocarburo ligero y muchos otros trialmente importantes. Tales procesos i mente equipo de intercambio de cal ntación/efluente, en donde el calor requeri izar la corriente de alimentación de reactor es re nte condensación o condensación parcial del eflu or. Tal equipo de transferencia de calor ha sido d ricamente como intercambiadores de calor de coraz ontales convencionales.

Las capacidades de diseño unitario incre omía de escala) requieren un rendimiento vol e ' con un impacto resultante sobre el número de lujo de dos fases. Ya que el peso molecular d ser mucho más bajo que el liquido asociado, espec ervicios de hidrotratamiento, en donde el vap samente compuesto de hidrógeno, la mala distrib con el liquido que entra a un intercambiador pue pacto marcado sobre la curva de ebullición as cuentemente, la diferencia de temperatura media eración de ebullición.

El concepto de intercambiador de ca ntación/efluente combinado vertical (VCFE rollado para superar estas deficiencias al es superficies a una sola coraza vertical. Tales sido desarrolladas comercialmente en di guraciones , en las que se incluyen: ebullición ubo/condensación del lado de coraza en un solo d ctor segmenta!; condensación del lado del tubo/eb ciente de ebullición del lado de coraza es mejorad en relativamente más grande del lado de la coraz efecto de transporte de masa. Sin embarg deraciones de ensuciamiento deben también ser trat l lado del tubo será normalmente más fácil de limp Una deficiencia de la disposición de ebulli de coraza es considerado en una operación de carga agado, en donde las velocidades del lado de l n no ser suficientes para impedir la separación de aflujo de la fracción liquida de regreso a la entr lación de fracción liquida pesada a un alto t encia puede dar como resultado ensuciamiento.

La deficiencia principal de cualquier dispos ición del lado del tubo es que las fracciones de do deben ser distribuidas igualmente en cada un plicidad de entradas de tubo, con el fin de mant 1 6 nte son concernientes con un intercambiador de c ye : una coraza que tiene una entrada de fluid a de fluido; una pluralidad de deflectores montad a para guiar el fluido en un patrón de flujo heli s de la coraza; en donde un ángulo de hélice ctor próximo a la entrada es diferente de un á e ß de un deflector próximo a la salida.

En otro aspecto, las modalidades revelada nte son concernientes con un intercambiador de a y tubo que incluye: un múltiple de entrada del que tiene una primera de entrada de fluido en el m ple de salida del lado del tubo que tiene una a de fluido en el mismo; una pluralidad de tubo nden entre los múltiples y en comunicación fluida s; una coraza que se extiende entre los múltiples s tubos, la coraza tiene una segunda entrada con un fluido de fase mezclada, el proceso ntar un fluido de fase mezclada que comprende un lo menos uno de un liquido arrastrado y un trado a un intercambiador de calor, el intercamb incluye: una coraza que tiene una entrada para e a salida para el fluido; una pluralidad de def dos en la coraza para guiar el fluido a un patrón oidal a través de la coraza; convertir el fluido ada a esencialmente vapor e intercambiar indirecta entre el fluido de fase mezclada y un m cambio de calor; en donde el ángulo de hélic ctor próximo a la entrada mantiene una veloci o de fase mezclada mayor que la velocidad term do o sólido arrastrado y en donde el ángulo de hél flector próximo a la salida es mayor que el ángul deflector próximo a la entrada. cal con el ángulo de deflector de calor vari do con modalidades reveladas en la presente.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En un aspecto, las modalidades de la pres rnientes en general con un intercambiador de ca ificamente, las modalidades reveladas en la pres rnientes con un intercambiador de- calor, tal cambiador de calor de coraza y tubo, configur sar eficientemente el flujo de dos fases. ificamente, las modalidades reveladas en la pres rnientes con un intercambiador de calor qu ctores configurados para dirigir el flujo del fl de la coraza a un patrón de flujo helicoidal, en o de hélice del deflector próximo a la ent ente qué el ángulo de hélice de un deflector próx iclad de fluido suficiente para evitar la separ del vapor y el liquido. El ángulo de hélice ctores próximos a la entrada del fluido del lad a puede ser más cercano a una posición perpendi ubos, provocando asi que el fluido denso entrante ino a una alta velocidad. A medida que el v iza debido a la transferencia de calor den cambiador, el ángulo de hélice de los deflector además de perpendicular, tal como para deflecto no a la salida del lado de la coraza, proporció cambio de calor a velocidades más bajas para denso y una caída de presión relativamente baja ntercambiador de calor.

Ya que la separación de fases (vapor-líquido o, etc.) es función de las densidades relativas, t cula y/o gota y la velocidad de fase eficiencias asociadas típicas con los intercambia verticales que operan a carga parcial u oper do .

El ángulo de hélice usado para los def rnos a la entrada y salida del lado de la coraz der del tipo de operación. Por ejemplo, para una m os que incluye un vapor y un líquido vaporizante mbustión, el ángulo de hélice de los deflectores entrada puede ser mayor que el ángulo de hélice ctores próximos a la salida. De esta manera, la mezcla de dos fases puede ser mantenida mayor idad de transporte del sólido o líquido arr ndo así la separación de fases. A medida que el f iza, o el sólido experimenta combustión, se puede o de hélice más bajo. En otras modalidades, el á e puede disminuir gradualmente a lo largo de la ntación/efluente combinado vertical que tiene def ángulos de hélice variables de acuerdo con mod adas en la presente. El intercambiador de calor ir un múltiple de entrada del lado del tubo 32 q ntrada del fluido 34 en el mismo. El múltiple de lado del tubo 32 puede también tener un orif lación 36 dispuesto en el mismo. El intercamb 30 puede también incluir un múltiple de salida ubo 38 que tiene una salida del fluido 40 en el mi lidad de tubos 42 se pueden extender entre el múl da del lado del tubo 32 y el múltiple de sa tiendo el transporte de un fluido desde el múl da 32 al múltiple de salida 38 a través de los t igura 2 ilustra el uso de cuatro tubos, sin emb enderá que se pueden usar cualquier número de tubo La coraza 44 se extiende entre los múlti ostrados) para permitir con los tubos 42 pasen a t eflectores 50 y para permitir a los deflectores 50 tubos 42 en una ubicación alineada y deseab ctores 50 pueden actuar para guiar el fluido del oraza a un patrón de flujo helicoidal a travé a .

Los deflectores 50 son dispuestos den cambiador de calor 30 de tal manera que los deflec rnos a la entrada del lado de la coraza 46 tienen u lice diferente que los deflectores 50 próximos a l lado de la coraza 48. El ángulo de hélice ctores puede ser determinado, por ejemp nrollar" la hélice, que forma una repres ensional del patrón helicoidal. Como se ilustr a 2, para el deflector 50a, el ángulo de héli ces determinado como el arco tangente de la circun de la coraza 46 pueden tener un ángulo de hélic ctores 50 próximos a la salida del lado de la c n tener un ángulo de hélice ß con respecto tudinal A-A de la coraza 44. Asi, por ejemp ente de alimentación del lado de la coraza de d izante que entra a la entrada del lado de la co eflectores 50 próximos a la entrada 46 son dispues ángulo de hélice a; esto es, más cercan ndicular con respecto al eje A-A que los deflec rnos a la salida del lado de la coraza 48, que o de hélice ß en donde se espera que el interc sea de gas/gas a un flujo volumétrico del lad a más alto, tal como debido a evaporación, combus tamiento del fluido del lado de la coraza., Un á e bajo a puede asi provocar que el flujo de entrad forme un remolino en una trayectoria helicoida os de hélice a, ß. Por ejemplo, los ángulos de h eflectores 50 pueden incrementar o disminuir grad a entrada 46 a la salida 48, dependiendo del cio (por ejemplo, condensación, evaporación, et modalidades, los ángulos de hélice para los def eden sufrir uno o más cambios graduales.

Como se menciona anteriormente, los intercam alor que tienen deflectores con un ángulo de ble de acuerdo con modalidades reveladas en la n ser útiles en donde se espera un flujo de fluid . Ángulos de hélice más bajos en donde se espera s fases pueden proveer una velocidad de fase v evitando la separación de fases del lado de la ngulos de hélice de los deflectores próximos a la ida pueden ser función de las densidades relativa fases, tamaño de partícula o gota de los sóli sive. Cualquier combinación de ángulos de deflect presente) que crea un ángulo de hélice apropia sada de acuerdo con modalidades reveladas en la pr Por ejemplo, en algunas modalidades, el á e a puede estar dentro del intervalo de aproximada oximadamente 45°; dentro del intervalo de aproxim a aproximadamente 35° en otras modalidades imadamente 5° a aproximadamente 25° en todaví idades .

En otras modalidades, el ángulo de deflecto dentro del intervalo de 15° a aproximadamente 45° ntervalo de aproximadamente 25° a aproximadament modalidades y de aproximadamente 35° a aproxim n todavía otras modalidades.

Los intercambiadores de calor de acue idades reveladas en la presente pueden ser josamente proveer una caída de presión más baja se usa un ángulo de hélice constante en toda la en comparación con los intercambiadores d cionales que tienen deflectores con un ángulo d ante, intercambiadores de calor de acuerdo con mod adas en la presente pueden contener un flujo de f ases aun a niveles de salida significativamente re tiendo así ventajosamente un intervalo de sal o .

En tanto que la revelación incluyen un ado de modalidades, aquellos experimentados en ndo el beneficio de esta revelación, apreciarán q idades pueden ser ideadas que no se desvían del al resente revelación. Así, el alcance debe ser ente por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Un intercambiador de calor caracterizad ende : una coraza que tiene una entrada de fluid a de fluido; una pluralidad de deflectores montados en l guiar el fluido a un patrón de flujo helicoidal coraza; en donde el ángulo de hélice de un deflector entrada es diferente que el ángulo de hélice ctor próximo a la salida. 2. El intercambiador de calor de conformida ndicación 1, caracterizado porque el ángulo de hél que el ángulo de hélice a. 3. El intercambiador de calor de conformida ndicación 1, caracterizado porque el ángulo de hél 6. El intercambiador de calor de conformida ndicación 1, caracterizado porque un deflector in flector próximo a la entrada y el deflector próx a tiene un ángulo de hélice ? intermedio a los án e a y ß. 7. El intercambiador de calor de conformida ndicación 1, caracterizado porque el ángulo de hél que el ángulo de hélice ß y en donde el ángulo d stá dentro del intervalo de aproximadamente imadamente 35° y en donde el ángulo de' hélice o del intervalo de aproximadamente 15° a aproxim 8. El intercambiador de calor de conformida ndicación 7, caracterizado porque el ángulo de dentro del intervalo de aproximadamente imadamente 25°. a los tubos, la coraza tiene una segunda entr o y una segunda salida del fluido en la misma; una pluralidad de deflectores montados en l guiar el segundo fluido a un patrón de flujo heli s de la coraza; en donde el ángulo de hélice de un d o a la segunda entrada del fluido es diferente o de hélice ß de un deflector próximo a la segund luido . 10. El intercambiador de calor de conformida ndicación 9, caracterizado porque el ángulo de hél que el ángulo de hélice a. 11. El intercambiador de calor de conformida ndicación 9, caracterizado porque el ángulo de hél que el ángulo de hélice ß. 12. El intercambiador de calor de conformida flector próximo a la entrada y el deflector próx a tiene un ángulo de hélice ? intermedio a los án e a y ß. 15. El intercambiador de calor de conformida ndicación 9, caracterizado porque el ángulo de hél que el ángulo de hélice ß y en donde el ángulo d stá dentro del intervalo de aproximadamente imadamente 35° y en donde el ángulo de hélice o del intervalo de aproximadamente 15° a aproxim 16. El intercambiador de calor de conformida ndicación 15, caracterizado porque el ángulo de dentro del intervalo de aproximadamente imadamente 25°. 17. Un proceso para el intercambio de calor o de fase mezclada, el proceso está caracterizad coraza; convertir el fluido de fase mezclada a esenc etamente vapor y intercambiar indirectamente calor entre el f mezclada y un medio de intercambio de calor; en donde el ángulo de hélice a de un · d mo a la entrada mantiene una velocidad del fluido ada mayor que la velocidad terminal del liquido trado y en donde el ángulo de hélice ß de un d mo a la salida es mayor que el ángulo de hélic ctor próximo a la entrada. 18. El proceso de conformidad con la reivin caracterizado porque la conversión comprende eva do arrastrado. 19. El proceso de conformidad con la reivin