NL8501514A

NL8501514A - TRANSMISSION PIPE HEAT EXCHANGER.

Info

Publication number: NL8501514A
Application number: NL8501514A
Authority: NL
Original assignee: Dow Chemical Nederland
Priority date: 1985-05-28
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1986-12-16
Also published as: EP0205205A1

Abstract

A transfer-line exchanger is disclosed having two separate heat exchanging zones (20,30) or compartments. Specifically, the transfer-line exchanger is comprised of a tube or tubes (24) through which the hot gas (61) being cooled is flowed. Each tube (24) is contained in a larger, outer tube or a number of tubes contained in the shell (21). Each outer tube or the shell (21) is divided into two compartments or zones (20,30) through which the cooling medium is flowed. The compartments or zones (27,37) in the outer tubes or shell are designed such that the hot gas flowing through the tube or tubes (24) is sequentially cooled by a cooling medium flowing through the first compartment (27) at a first temperature and a cooling medium flowing through a second compartment or zone (37) at a second and generally lower temperature. The tubes of the two sections are connected by intermediate tubes (24C) loosely held in guide sleeves (11,12) on the ends of the two sections. Although the transfer-line exchangers of the present invention are described with reference to two heat exchanging zones or compartments, additional cooling by means of additional compartments or zones can be affected.

Description

V '4 VO 72X4V '4 VO 72X4

Overdracht3-leiding - warmteuitwisselaar.Transfer 3 pipe - heat exchanger.

De uitvinding heeft betrekking op een overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar en meer in het bijzonder op een overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar met twee gescheiden warmteuitwisselende secties.The invention relates to a transfer line heat exchanger and more particularly to a transfer line heat exchanger with two separate heat exchanging sections.

Bij koolwaterstofprocessen bij verhoogde temperaturen zo ook 5 bij vele andere chemische reacties, is het vaak gewenst om snel en effectief de reactieprodukten te koelen dan wel een andere proces-stroom voor het beëindigen of voldoende verlagen van de mate van door-lopende chemische reacties. Voor het kraken van grondstoffen zoals nafta, vloeibaar propaangas (LPG) en dergelijke moet de kraak-10 reactie normaliter gelijk worden bij een kraaktemperatuur tussen 700°C en 1100°C. Wanneer de gewenste kraakreactie eenmaal heeft plaatsgevonden om het vormen van ongewenste bijprodukten te verminderen, veroorzaakt door een extra kraken, is het gewenst de kraak-reactieprodukten tot een voldoende lage temperatuur te koelen 15 zodat de kraakreacties worden beëindigd of tot een bepaalde mate worden gereduceerd. De temperatuur welke voor dit doel is vereist is in het algemeen tussen 500° en 700°C. Onder voorwaarde dat het reactieprodukt gekoeld wordt tot een voldoende lage temperatuur om de kraakreacties te beëindigen, is de werkelijke temperatuur tot waarop 20 de reactieprodukten worden gekoeld niet kritisch. Een kritische factor is de tijd welke wordt vereist om de temperatuur voldoende te verlagen, waarbij aan de kortste tijd de voorkeur wordt gegeven.In hydrocarbon processes at elevated temperatures, as well as many other chemical reactions, it is often desirable to quickly and effectively cool the reaction products or other process stream to terminate or sufficiently reduce the rate of ongoing chemical reactions. For cracking raw materials such as naphtha, liquid propane gas (LPG) and the like, the cracking reaction must normally be equal at a cracking temperature between 700 ° C and 1100 ° C. Once the desired cracking reaction has occurred to reduce the formation of undesired by-products caused by additional cracking, it is desirable to cool the cracking reaction products to a sufficiently low temperature so that the cracking reactions are terminated or reduced to a certain extent. The temperature required for this purpose is generally between 500 ° and 700 ° C. Provided that the reaction product is cooled to a sufficiently low temperature to terminate the cracking reactions, the actual temperature to which the reaction products are cooled is not critical. A critical factor is the time required to lower the temperature sufficiently, with the shortest time being preferred.

Het gekraakte reactieprodukt wordt bij voorkeur in minder dan 0,1 sec tot de gewenste temperatuur gekoeld.The cracked reaction product is preferably cooled to the desired temperature in less than 0.1 sec.

25 Het snel koelen van kraakreactieprodukten heeft in het algemeen geleid tot een of meer warmteuitwisselaars, gewoonlijk aangeduid als "overdrachts-leiding-warmteuitwisselaars, welke bestemd zijn om de gewenste mate van koeling mogelijk te maken. Een overdrachts-leiding-warmteuitwisse-laar is normaliter een mantel en een huistype warmteuitwisselaar 30 waarbij het gekraakte reactieprodukt door een verdeelkast stroomt in en door een aantal buizen naar een verzamelkast aan het overliggende einde. Aan elk einde zijn de buizen gestoken door en gelast aan een bui-zenplaat. Bij het koelen van het gekraakte reactieprodukt loopt het koelmedium, gewoonlijk water of een water/stoommengsel door de man-35 telsectie, d.w.z. buiten om de buizen, normaliter in gelijkstroom KJ Te/ J “ - ' * * -2- met het gekraakte reactieprodukt. Bij deze behandeling wordt een gedeelte van de warmte uit het hete reactieprodukt via de buiswanden overgebracht op het koelmedium. Bet totale effect van de warmteuiwisse-lende handeling is het te doen oplopen van de temperatuur van en/of 5 verdamping van een gedeelte van wat water dat wordt gebruikt in het koel medium terwijl de temperatuur van het gekraakte reactieprodukt zakt.Rapid cooling of cracking reaction products has generally resulted in one or more heat exchangers, commonly referred to as "transfer line heat exchangers, which are intended to allow the desired degree of cooling. A transfer line heat exchanger is normally a jacket and a house type heat exchanger 30 wherein the cracked reaction product flows through a distribution box into and through a plurality of tubes to a collection box at the opposite end, at each end the tubes are inserted and welded to a tube sheet. cracked reaction product, the cooling medium, usually water or a water / steam mixture, passes through the jacket section, ie, outside the tubes, normally in DC KJ Te / J "-" * * -2 - with the cracked reaction product. Part of the heat from the hot reaction product is transferred to the cooling medium via the pipe walls The overall effect of the heat exchangers the act is to raise the temperature and / or evaporation of some of the water used in the coolant as the temperature of the cracked reaction product drops.

Een warmteuitwisselaar van bijzonder belang te gebruiken als overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar is een type warmteuitwisselaar met dubbele buizen beschreven in "Recuperacion de Calor en Grandes Uni-10 dades Quimicas y Petroquimicasdoor Hellmut Hermann, chemisch ingenieur, mei 1984, blz. 71-84. In de beschreven dubbele buis warmteuitwisselaar is een binnenbuis of leiding voor het voeren van het gekraakte koolwaterstofreactieprodukt omsloten door een buis van grotere diameter of leiding voor het voeren van het koelfluidum.A heat exchanger of particular interest to be used as a transfer pipe heat exchanger is a type of double tube heat exchanger described in "Recuperacion de Calor and Grandes Uni-10 dades Quimicas y Petroquimicas" by Hellmut Hermann, Chemical Engineer, May 1984, pp. 71-84. In the disclosed double tube heat exchanger, an inner tube or conduit for feeding the cracked hydrocarbon reaction product is enclosed by a larger diameter tube or conduit for feeding the cooling fluid.

15 Bij. een gebruikelijk koolwaterstof kraakproces, wordt een· voldoend grote overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar gebruikt voor het koelen van gekraakte reactieprodukt bij een gewenste snelheid teneinde de kraakreacties te beëindigen. Het gekraakte reactieprodukt wordt voorts plotseling gekoeld door het toevoeren van koolwaterstofolie. Bij het 20 kraken van koolwaterstoffen evenals bij andere chemische processen is het gewenst de energie en/of de warmte te sparen. Het gebruik van een enkelvoudige overdrachtsleiding warmteuitwisselaar gevolgd door een plotselinge koeling van het gekraakte reactieprodukt is niet doelmatig bij het produceren van warmte en/of energie.15 Bee. In a conventional hydrocarbon cracking process, a sufficiently large transfer line heat exchanger is used to cool cracked reaction product at a desired rate in order to terminate the cracking reactions. The cracked reaction product is further suddenly cooled by the addition of hydrocarbon oil. In cracking hydrocarbons as well as in other chemical processes, it is desirable to save energy and / or heat. The use of a single transfer line heat exchanger followed by a sudden cooling of the cracked reaction product is not effective in producing heat and / or energy.

25 Voor het verbeteren van de energie efficiency, worden twee overdrachts-leidingwarmteuitwisselaars - een primaire overdrachtsleiding warmteuitwisselaar (PTLE) en een secondaire overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar (SHiE) - · toegepast om het gekraakte reactieprodukt te koelen. Bij deze handeling stroomt het reactieprodukt 30 achtereenvolgens door de primaire en vervolgens door de secundaire uit wisselaar, waarbij een verzamelkast voor het gekraakte gas van de primaire overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar in directe verbinding staat met de inlaat of verdeelkast van de secundaire overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar. In de primaire warmteuitwisselaar wordt 35 het gekraakte reactieprodukt gekoeld tot een voldoend lage temperatuurTo improve energy efficiency, two transfer line heat exchangers - a primary transfer line heat exchanger (PTLE) and a secondary transfer line heat exchanger (SHiE) - are used to cool the cracked reaction product. In this operation, the reaction product 30 flows successively through the primary and then through the secondary exchanger, with a cracked gas collection box from the primary transfer line heat exchanger in direct communication with the inlet or distribution box of the secondary transfer line heat exchanger. In the primary heat exchanger, the cracked reaction product is cooled to a sufficiently low temperature

Jj| !' 5 j k _ ^ Vj, 1* ·ΖΑ' ;· * * Η -3- teneinde de kraakreacties te stoppen om tot een gewenste lage snelheid te reduceren. Het water dat in het algemeen wordt gebruikt als koelmedium in de primaire warmteuitwisselaar wordt omgezet in een water/stoommengsel bij hoge druk. Dit geproduceerde water/stoommeng-5 sel kan vervolgens worden gebruikt om hogedrukstoom te produceren te gebruiken als bron voor energie en/of verwarming. In de secundaire uitwisselaar wordt het gekraakte reactieprodukt verder gekoeld.Yy | ! " 5 j k _ ^ Vj, 1 * · ΖΑ '; · * * Η -3- to stop the cracking reactions to reduce to a desired slow rate. The water generally used as the cooling medium in the primary heat exchanger is converted into a water / steam mixture at high pressure. This produced water / steam mixture can then be used to produce high pressure steam to use as a source of energy and / or heating. The cracked reaction product is further cooled in the secondary exchanger.

Het water dat wordt gebruikt als een koelmedium in de secundaire uitwisselaar wordt omgezet in een water/stoommengsel bij lage druk.The water used as a cooling medium in the secondary exchanger is converted into a low pressure water / steam mixture.

10 Bij het kraken van koolwaterstof, is de drukval bij het aanvankelijke toevoeren van koolwaterstof naar de kraakoven tot de uiteindelijke plotselinge koeling kritisch. Een lage drukval in het systeem leidt tot een verbeterde opbrengst van gekraakt gas. In het huidige kraakproces in het bijzonder bij systemen waarbij een pri-15 maire uitwisselaar wordt gebruikt in combinatie met een secundaire, is het koelen van de gekraakte koolwaterstofreactieprodukten een bron van aanzienlijke drukval.In hydrocarbon cracking, the pressure drop upon initial hydrocarbon feed to the cracking furnace until final sudden cooling is critical. A low pressure drop in the system leads to an improved cracked gas yield. In the current cracking process, especially in systems where a primary exchanger is used in combination with a secondary one, cooling the cracked hydrocarbon reaction products is a source of significant pressure drop.

De uitvinding betreft een overdrachts-leiding-warmteuitwisse-laar en een methode voor het koelen van fluidum zoals gekraakte reactie-20 produkten waarbij het drukverlies wordt beperkt als oorzaak van het koelen waarbij het koelmedium doelmatig kan worden gebruikt als bron voor verwarming en/of energie. De overdrachtsleiding-warmteuit-wisselaar volgens de uitvinding bestaat uit een mantel en een warmteuitwisselaar in de vorm van buizen met twee of meer gescheiden 25 warmteuitwisselsecties doch slechts met één inlaat en één verzamel-kast.The invention relates to a transfer line heat exchanger and a method of cooling fluid such as cracked reaction products in which the pressure loss is limited as a cause of the cooling whereby the cooling medium can be used efficiently as a source of heating and / or energy . The transfer line heat exchanger according to the invention consists of a jacket and a heat exchanger in the form of tubes with two or more separate heat exchange sections, but only with one inlet and one collection box.

Meer in het bijzonder omvat de overdrachts-leiding-warmteuit-wisselaar volgens de uitvinding een inlaatkast, een verzamelkast en een warmteuitwisselende sectie. De inlaat- en uitlaatkasten staan 30 in directe onderlinge verbinding door middel van een doorlopende of niet doorlopende buis of een aantal buizen (d.w.z. een buizen-bundel)voor het transport van fluidum met hoge temperatuur. Elke buis loopt door een eerste en tweede uitwisselzone van de warmteuitwisselende sectie en is aan zijn twee einden open.Een einde van 35 elke buis is bevestigd aan een eerste buizenplaat in rechtstreeks contact met de inlaatkast en het overliggende einde is bevestigd aan een tweede buizenplaat in directe verbinding met de verzamelkast.More particularly, the transfer line heat exchanger according to the invention comprises an inlet box, a collection box and a heat exchanging section. The inlet and outlet cabinets are in direct interconnection by means of a continuous or non-continuous tube or a plurality of tubes (i.e. a tube bundle) for the transport of high temperature fluid. Each tube passes through a first and second exchange zone of the heat exchanging section and is open at its two ends. One end of each tube is attached to a first tube sheet in direct contact with the inlet box and the opposite end is attached to a second tube sheet in direct connection to the collection box.

,-a. -** j j t ,r\ Λ ; :1,-a. - ** j j t, r \ Λ; : 1

Wr V W 1 * * J» -4-Wr V W 1 * * J »-4-

Bovendien bevat de buis of de buizenbundel van de eerste warmte-uitwisselende zone van de wanateuitwisselende sectie een inlaat en een uitlaat voor het eerste koelmedium en een bepaalde ruimte voor het doorgaan van het eerste koelmedium door de eerste warmteuitwisselende 5 zone zodanig dat het koelmedium in contact komt met tenminste een gedeelte van de lengte van de buis of de buizenbundel voor het fluidum met hoge temperatuur zich uitstrekkend door de eerste warmteuitwisselende zone. De tweede warmteuitwisselende zone omvat een inlaat en een uitlaat voor een tweede koelmedium en een bepaalde ruimte waarin voor 10 de doorgang van het tweede koelmedium vanuit een tweede inlaat naar een tweede uitlaat zodanig dat het secondaire koelmedium in contact is met een gedeelte van de buis of de buizenbundel voor het transport van fluidum met hoge temperatuur zich uitstrekkend door de tweede warmteuitwisselende zone.In addition, the tube or tube bundle of the first heat exchanging zone of the heat exchanging section includes an inlet and an outlet for the first cooling medium and a defined space for the passage of the first cooling medium through the first heat exchanging zone such that the cooling medium is in contact with at least a portion of the length of the tube or tube bundle for the high temperature fluid extending through the first heat exchanging zone. The second heat exchanging zone includes an inlet and an outlet for a second cooling medium and a defined space in which the passage of the second cooling medium from a second inlet to a second outlet is such that the secondary cooling medium is in contact with a portion of the tube or the high temperature fluid transport tube bundle extending through the second heat exchanging zone.

15 Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de buizen voor het voeren van fluidum van hoge temperatuur onderbroken buizen met een eerste doorlopend gedeelte dat zich uitstrekt in de eerste warmteuitwisselende zone en een tweede doorlopend gedeelte, zich uitstrekkend door de tweede warmteuitwisselende zone. Een derde of "losse" buis welke 20 niet mechanisch verbonden is met elk van de buisdelen bevindt zich tussen de eerste en tweede warmteuitwisselende zone scheidt deze en voorziet in een directe verbinding tussen de eerste en tweede buis-gedeeltes.According to a preferred embodiment, the tubes for feeding high temperature fluid are interrupted tubes with a first continuous section extending in the first heat exchanging zone and a second continuous section extending through the second heat exchanging zone. A third or "loose" tube which is not mechanically connected to each of the tube sections is located between the first and second heat exchanging zones separating them and provides a direct connection between the first and second tube sections.

Een ander aspect van de uitvinding is een methode voor het 25 koelen van het hele fluidum, waarbij gebruik gemaakt wordt van de beschreven warmteuitwisselaar. Volgens deze methode wordt het hete fluidum dat door de buis of buizenbundel wordt getransporteerd achtereenvolgens gekoeld door een eerste koelmedium bij een eerste temperatuur dat stroomt om de eerste warmteuitwisselende zone of 30 afdeling en vervolgens door een tweede koelfluidum bij een tweede temperatuur welke lager is dan de temperatuur van het eerste koelfluidum dat om het tweede gedeelte van de buis of buizenbundel in de tweede warmteuitwisselende zone of afdeling stroomt.Another aspect of the invention is a method of cooling the entire fluid using the described heat exchanger. According to this method, the hot fluid transported through the tube or tube bundle is successively cooled by a first cooling medium at a first temperature flowing around the first heat exchanging zone or section and then by a second cooling fluid at a second temperature lower than the temperature of the first cooling fluid flowing around the second portion of the tube or tube bundle in the second heat exchanging zone or section.

Door gebruik te maken van een overdrachts-leiding-warmte-35 uitwisselaar volgens de uitvinding met dubbele zone, kan de temperatuur van het fluidum snel en effectief tot een lagere temperatuur worden gebracht. In het bijzonder wordt de doelmatigheid van de warmte- S501514 -5- uitwisselende handeling effectief vergroot door achtereenvolgens te koelen van het hete fluïdum door gebruik te maken van twee of meer koelfluida van verschillende temperaturen. Wanneer water en/of stoom wordt gebruikt als koelfluidum in de eerste of in beide uitwisse-5 lende zones of afdeling door juiste keuze van druk en temperatuur van het koelfluidum, kan het stoom of het water/stoommengsel(s) op de gewenste temperatuur en druk in de eerste en tweede warmte-uitwisselende zones of afdelingen worden ontwikkeld. Op deze wijze kan de totale energie efficiency van het systeem door gebruik te 10 maken van de overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar worden verbeterd.By using a dual zone transfer line heat exchanger according to the invention, the temperature of the fluid can be quickly and effectively brought to a lower temperature. In particular, the efficiency of the heat exchange operation is effectively enhanced by successively cooling the hot fluid using two or more cooling fluids of different temperatures. When water and / or steam is used as a cooling fluid in the first or both exchanging zones or department by proper selection of pressure and temperature of the cooling fluid, the steam or water / steam mixture (s) can be heated to the desired temperature and pressure in the first and second heat exchange zones or departments is developed. In this way, the overall energy efficiency of the system can be improved by using the transfer line heat exchanger.

Bovendien is het drukverlies in de overdracht-leiding-warmteuitwisselaar volgens de uitvinding aanzienlijk kleiner dan bij bestaande, waarbij gebruik wordt gemaakt van de combinatie van de primaire en secundaire overdracht-leiding-warmteuitwisselaar. Zowel het werken in gelijkstroom · 15 als in tegenstroom zijn mogelijk door gebruik te maken van de over-drachts-leiding-uitwisselaar volgens de uitvinding. De uitwisselaar kan zowel vertikaal, horizontaal of zelfs onder een hoek worden opgesteld. Als gevolg van de verbeterde efficiency van de beschreven overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar kan een enkelvoudige uit-20 wisselaar met twee gescheiden warmteuitwisselende zones effectief worden toegepast in verschillende koelhandelingen, waaronder het koelen van een. gekraakt reactieprodukt dat de kraakoven verlaat.In addition, the pressure drop in the transfer line heat exchanger according to the invention is considerably smaller than with existing ones, using the combination of the primary and secondary transfer line heat exchanger. Both direct current and counter current operation are possible by using the transfer line exchanger according to the invention. The exchanger can be positioned vertically, horizontally or even at an angle. Due to the improved efficiency of the described transfer line heat exchanger, a single exchanger with two separate heat exchanging zones can be effectively used in various cooling operations, including cooling one. cracked reaction product leaving the cracking furnace.

De overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar volgens de uitvinding kan _„.ook worden gebruikt voor het koelen van het gekraakte reactieprodukt 25 bij een zelfde of lagere temperatuur waarbij minder ruimte wordt vereist en een lagere investering dan een combinatie van een primaire overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar gevolgd door een secundaire uitwisselaar.The transfer line heat exchanger according to the invention can also be used to cool the cracked reaction product at the same or lower temperature requiring less space and a lower investment than a combination of a primary transfer line heat exchanger followed by a secondary exchanger.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekening nader toege-30 licht. Daarin toont; fig. 1 schematisch een doorsnede, van een voorkeursuitvoeringsvorm van een overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar volgens de uitvinding; fig. 2 een gedeeltelijke doorsnede van een uitwisselaar volgens 35 fig.1 van een uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij elke buis verdeeld is in een eerste en een tweede gedeelte gescheiden door eenThe invention will be further elucidated with reference to the drawing. In it shows; Fig. 1 schematically shows a cross section of a preferred embodiment of a transfer pipe heat exchanger according to the invention; fig. 2 is a partial cross-section of an exchanger according to fig. 1 of an embodiment of the invention, wherein each tube is divided into a first and a second part separated by a

a ^ 4 j" Λ f = Λ ji j ** 1 ii V ‘ V ' Ja ^ 4 j "Λ f = Λ ji j ** 1 ii V" V "J

-6- derde of losse buis welke mechanisch niet met die buisgedeeltes is verbonden; fig. 3 een dwarsdoorsnede van een gedeelte van een overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar volgens de uitvinding met dubbele buis; en 5 fig. 4 gedeeltelijk in doorsnede, een zijaanzicht van een overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar van het dubbele huistype als weergegeven in fig.3 doch meer in detail, de verbindingen tussen de eerste en tweede warmteuitwisselende zones of afdelingen van de overdrac hts-1eiding-warmteuitwis selaar.-6- third or loose pipe which is not mechanically connected to those pipe sections; FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion of a double pipe transfer line heat exchanger according to the invention; and 5 FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a double house type transfer line heat exchanger as shown in FIG. 3 but in more detail, the connections between the first and second heat exchange zones or sections of the transfer line. heat exchanger.

10 Een uitvoeringsvorm van een overdrachts-leiding-warmteuitwisse- laar met dubbele zone is schematisch in fig. 1 weergegeven. De weergegeven warmteuitwisselaar bestaat uit een eerste warmteuitwisselende zone of afdeling 20 en een tweede warmteuitwisselende zone of afdeling 30 gescheiden door een zone of wand, aangeduid als zone 10 in fig. 1.An embodiment of a dual zone transfer line heat exchanger is shown schematically in FIG. The heat exchanger shown consists of a first heat exchange zone or section 20 and a second heat exchange zone or section 30 separated by a zone or wall, referred to as zone 10 in Fig. 1.

15 De overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar omvat voorts een inlaat of verdeelkast of kamer 29 en een uitlaat of verzamelkast of kamer 39.The transfer line heat exchanger further includes an inlet or distribution box or chamber 29 and an outlet or header box or chamber 39.

Zich uitstrekkend van een eerste buizenplaat 23 door de eerste warmteuitwisselende zone of afdeling 20 en de tweede warmteuitwisselende zone of afdeling 30 en naar een tweede buizenplaat 33 strekken zich een 20 aantal leidingen (b.v. buizen 24) uit. Een aantal leidingen of buizen wordt normaliter aangeduid als buizenbundel. De leidingen 24 zijn bevestigd, in het algemeen door lassen of hard-solderen, aan de eerste buizenplaat 23 en aan de tweede buizenplaat 33. Ofschoon de buizenplaten 23 en 33 zijn aangeduid als vlakke platen in het weergegeven geval, kunnen 25 de verdeel- en verzamelkasten 29, resp. 39 een aantal andere vormen hebben, In het bijzonder worden verdeel— en verzamelkasten als beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 4 191 247; 4 163 473 en 4 336 642 gebruikt. Eventueel kan een bolvormige verdeel- of verzamelkamer eveneens worden gebruikt.Extending from a first tube sheet 23 through the first heat exchange zone or section 20 and the second heat exchange zone or section 30 and to a second tube sheet 33, a plurality of lines (e.g. tubes 24) extend. A number of pipes or tubes are normally referred to as tube bundles. The conduits 24 are attached, generally by welding or brazing, to the first tubular sheet 23 and to the second tubular sheet 33. Although the tubular sheets 23 and 33 are referred to as flat sheets in the illustrated case, the dividing and collection boxes 29, resp. 39 have a number of other shapes, In particular, distribution and collection boxes are described as disclosed in U.S. Patents 4,191,247; 4 163 473 and 4 336 642 used. Optionally, a spherical distribution or collection chamber can also be used.

30 De leidingen zijn aan beide einden open en in directe verbinding met een inlaatleiding 22 via de verdeelkasten 29 en in directe verbinding met de uitlaatleiding 32 via de verzamelkast 39.The pipes are open at both ends and in direct connection with an inlet pipe 22 via the distribution boxes 29 and in direct connection with the outlet pipe 32 via the collection box 39.

In fig. 1 is weergegeven dat de leidingen 24 slechts een gedeelte van de warmteuitwisselende zones of afdelingen 20 en 30 innemen. Bij de 35 thans geldende faijrikage van overdrachts-leiding-warmteuitwisselaars beslaan de leidingen 24 een veel grotere dwarsdoorsnedevlak dat 3501514 -7- begrensd wordt binnen de warmteuitwisselende zones of kamers. De leidingen 24, welke zich uitstrekken door de eerste en tweede warmteuitwisselende zones of afdelingen worden door niet weergegeven geschikte middelen gesteund op verschillende punten over de zones of 5 afdelingen. Zulke middelen zijn als zodanig bekend en wordt slechts ten dienste van de uitvinding naar verwezen.In Figure 1 it is shown that the conduits 24 occupy only part of the heat exchanging zones or sections 20 and 30. In the current manufacture of transfer line heat exchangers, lines 24 cover a much larger cross-sectional area bounded within the heat exchanging zones or chambers. The conduits 24 extending through the first and second heat exchange zones or sections are supported at various points across the zones or sections by means not shown. Such means are known per se and are referred to only in the service of the invention.

De werkelijke warmteoverdracht vindt plaats in de eerste en tweede warmteuitwisselende zones of afdelingen 20 en 30. In de eerste warmteuitwisselende zone wordt het fluïdum van hoge temperatuur aller-10 eerst gekoeld op een lagere temperatuur. In de overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar volgens fig. 1 wordt de eerste zone 20 bepaald door een huis of mantel 21 en de buizenplaat 23. De leidingen 25 en 26 zijn aanwezig in de zone 20 voor de invoer en afvoer van het eerste koelfluidum uit de warmteuitwisselende zone of afdeling 20. Of de 15 leiding 25 of 26 is een inlaat of een uitlaat voor het eerste koelfluidum afhankelijk van het type werking,d.w.z. of de warmteuitwisse-laar wordt gebruikt in een gelijkstroom, of tegenstroombehandeling.The actual heat transfer takes place in the first and second heat exchanging zones or sections 20 and 30. In the first heat exchanging zone, the high temperature fluid is first of all cooled to a lower temperature. In the transfer line heat exchanger of Figure 1, the first zone 20 is defined by a housing or jacket 21 and the tube sheet 23. The lines 25 and 26 are located in the zone 20 for the inlet and outlet of the first cooling fluid from the heat exchange zone or section 20. Either the line 25 or 26 is an inlet or an outlet for the first cooling fluid depending on the type of operation, ie whether the heat exchanger is used in a direct current or counter current treatment.

In tegenstroom werkt de leiding 26 als inlaat en leiding 25 als uitlaat voor het koelfluidum. De overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar 20 wordt normaliter echter in gelijkstroom toegepast. In dat geval dient de leiding 25 als inlaat voor het aerste koelfluidum en leiding 26 als uitlaat voor dat fluidum. In de warmteuitwisselaar volgens fig. 1 voorziet de nauwe ruimte 27 tussen de naburige leidingen 24 en de wand 21 in de doorgang voor het eerste koelfluidum door de eerste warmte-25 uitwisselende zone of afdeling van de overdrachts-leiding-warmteuitwis-selaar en het vereiste contact tussen het eerste koelfluidum en de buizen of leidingen welke de hete vloeistof transporteren.In countercurrent, conduit 26 acts as an inlet and conduit 25 as an outlet for the cooling fluid. However, the transfer line heat exchanger 20 is normally used in direct current. In that case the line 25 serves as an inlet for the thinnest cooling fluid and the line 26 as an outlet for that fluid. In the heat exchanger of Figure 1, the narrow space 27 between the adjacent pipes 24 and the wall 21 provides the passage for the first cooling fluid through the first heat exchanging zone or section of the transfer pipe heat exchanger and the requirement contact between the first cooling fluid and the pipes or conduits that transport the hot liquid.

De tweede warmteuitwisselende zone of afdeling 30 omvat die zone van de warmteuitwisselaar waar het gedeeltelijk gekoelde fluidum 30 door de buizen 24 stroomt en verder wordt gekoeld door het tweede koelfluidum. In het algemeen heeft het tweede koelfluidum een lagere temperatuur dan het koelfluidum dat wordt gebruikt in de eerste warmteuitwisselende zone of afdeling 20. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 wordt de tweede warmteuitwisselende zone of afdeling 30 35 begrensd door een mantel 31 en de buizenplaat 32. Leidingen 35 en 36 zijn aanwezig voor de invoer en uitlaat van het tweede koelfluidum naar en vanuit de uitwisselingszone of afdeling 30. Bij de normale stroming λ. - r·* 4 =- .3 ï -2 S U 2 0 1 * -8- werkt de leiding 35 als inlaat voor het tweede koelfluidum terwijl de leiding 36 werkt als uitlaat. De ruimte bepaald door naburige leidingen 24 en de mantel 31 voorzien in een doorgang van het tweede koelfluidum door de tweede warmteuitwisselingszone of afdeling 30 van de over-5 drachts-leiding-warmteuitwisselaar en het vereiste contact tussen het tweede koelfluidum en de buizen waarin het gedeeltelijk gekoelde, fluïdum van hoge temperatuur wordt getransporteerd.The second heat exchanging zone or section 30 comprises that zone of the heat exchanger where the partially cooled fluid 30 flows through the tubes 24 and is further cooled by the second cooling fluid. Generally, the second cooling fluid has a lower temperature than the cooling fluid used in the first heat exchanging zone or section 20. In the embodiment of Figure 1, the second heat exchanging zone or section 30 is bounded by a jacket 31 and the tube sheet 32 Pipes 35 and 36 are provided for the inlet and outlet of the second cooling fluid to and from the exchange zone or section 30. At normal flow λ. - r * 4 = -. 3 ï -2 S U 2 0 1 * -8- the line 35 acts as an inlet for the second cooling fluid while the line 36 acts as an outlet. The space defined by adjacent pipes 24 and jacket 31 provides passage of the second cooling fluid through the second heat exchange zone or section 30 of the transfer pipe heat exchanger and the required contact between the second cooling fluid and the pipes in which it partially cooled, high temperature fluid is transported.

Tijdens de werking van de overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar volgens fi g. 1 voeren de buizen 24 fluidum van hoge temperatuur en de 10 mantelgedeeltes van de warmteuitwisselingszones 20 en 30 fluidum van lagere temperatuur. Op deze wijze wordt het fluidum dat door de buizen stroomt, gekoeld door warmteoverdracht via de buizen naar het fluidum van lagere temperatuur dat door de mantel van de overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar stroomt. De warmteuitwisseling in één van de beide 15 warmteuitwisselende zones kan in gelijkstroom of tegenstroom worden geleid. In het algemeen worden bij de overdrachtsleiding van de uitwisselaars volgens de uitvinding de gelijkstroomtechnieken op de meest voordelige wijze toegepast in beide warmteuitwisselende zones of afdelingen en ter illustratie wordt de werking van de uitwisselaar in fig. 1 be-20 schreven met betrekking tot het gelijkstroomuitwisselend proces. Daarbij wordt het fluidum van hoge temperatuur zoals een gekraakt reactie-produkt vanaf de inlaat 22 geleid in de verdeel- of inlaatkast 29.During operation of the transfer line heat exchanger according to fi g. 1 the tubes 24 carry high temperature fluid and the jacket portions of the heat exchange zones 20 and 30 lower temperature fluid. In this manner, the fluid flowing through the tubes is cooled by heat transfer through the tubes to the lower temperature fluid flowing through the jacket of the transfer line heat exchanger. The heat exchange in one of the two heat exchange zones can be conducted in direct current or counter current. Generally, in the transfer line of the exchangers according to the invention, the DC techniques are most advantageously applied in both heat exchanging zones or sections and illustratively, the operation of the exchanger in FIG. 1 is described with respect to the DC exchange process . Thereby, the high temperature fluid such as a cracked reaction product from the inlet 22 is led into the distribution or inlet box 29.

De stroom heet fluidum is aangeduid door de pijl met het verwijzings-cijfer 61. Het hete fluidum stroomt, zoals aangeduid door de pijlen 25 62, van de verdeelkast 29 in de leidingen 24 en via leidingen 24 door de warmteuitwisselende zones 20 en 30.The hot fluid flow is indicated by the arrow with reference numeral 61. The hot fluid flows, as indicated by the arrows 62 62, from the distribution box 29 into the lines 24 and through lines 24 through the heat exchanging zones 20 and 30.

Aan of nabij de invoer van het hete fluidum in de eerste warmteuitwisselende zone 20, wordt een eerste koelfluidum (d.w.z. van lage temperatuur) toegevoerd als aangeduid door de pijlen 63 en 64, 30 via inlaatleiding 25 in de ruimte 27 bepaald nabij de leidingen 24 en leidingen 24 en de mantel 21. Het fluidum van lage temperatuur stroomt door de ruimte 27 in gelijkstroom met de stroom fluidum van hoge temperatuur door de leidingen 24. Dit fluidum wordt gekoeld terwijl dit door de leidingen 24 stroomt door tussenkomst van het fluidum 35 van lage temperatuur dat door de ruimte 27 stroomt. Het fluidum van lage temperatuur stroomt van de eerste warmteuitwissellende zone 20, als aangeduid door de pijlen 65 en 66, via uitlaatleiding 26.To or near the inlet of the hot fluid into the first heat exchanging zone 20, a first cooling fluid (ie of low temperature) is supplied as indicated by arrows 63 and 64, 30 through inlet conduit 25 defined in space 27 near conduits 24 and conduits 24 and the jacket 21. The low temperature fluid flows through the space 27 in direct current with the high temperature fluid flow through the conduits 24. This fluid is cooled as it flows through the conduits 24 through the medium of low temperature fluid temperature flowing through space 27. The low temperature fluid flows from the first heat exchanging zone 20, as indicated by arrows 65 and 66, through outlet line 26.

S3Ö1514 -9-S3Ö1514 -9-

Het gedeeltelijk gekoelde, fluidum van hoge temperatuur stroomt van de eerste warmteuitwisselende zone 20 in de tweede uitwisselende zone 30. Aan of nabij de inlaat van de leidingen 24 in de tweede warmteuitwisselende zone 30, wordt een tweede koelfluidum, in het algemeen met 5 een lagere temperatuur dan het eerste koelfluidum zoals aangeduid door de pijl 67 geleid via de inlaatleiding 35 in de warmteuitwisselende zone 30 en via de ruimte 37, bepaald door naburige leidingen 24 en leidingen 24 en mantel 31, als aangeduid door de pijl 68, in gelijkstroom met de stroom fluidum van hoge temperatuur door de leidingen 24. Daar de twee vloei-10 stoffen in gelijkstroom door de warmteuitwisselende zone 30 worden getransporteerd wordt het fluidum van hoge temperatuur verder gekoeld door het koelfluidum van lage temperatuur dat door de ruimte 37 stroomt. Het tweede koelfluidum stroomt, zoals aangeduid door de pijlen 69 en 70 uit de tweede warmteuitwisselende zone via uitlaatleiding 36. Zoals 15 aangeduid door de pijlen 71 en 72 stroontde nu gekoelde hete vloeistof uit de leidingen 24 in de verzamelkast 39 en vanaf deze kast 39 vanuit de warmteuitwisselaar en de uitlaatleiding 32.The partially cooled, high temperature fluid flows from the first heat exchange zone 20 into the second exchange zone 30. At or near the inlet of the conduits 24 in the second heat exchange zone 30, a second cooling fluid, generally with a lower temperature then the first cooling fluid as indicated by the arrow 67 passed through the inlet pipe 35 into the heat exchanging zone 30 and through the space 37 defined by adjacent pipes 24 and pipes 24 and jacket 31 as indicated by the arrow 68 in direct current with the high temperature fluid flows through the conduits 24. Since the two liquids are transported in direct current through the heat exchanging zone 30, the high temperature fluid is further cooled by the low temperature cooling fluid flowing through the space 37. The second cooling fluid, as indicated by arrows 69 and 70, flows out of the second heat-exchanging zone via exhaust pipe 36. As indicated by arrows 71 and 72, cooled hot liquid now flowed from the pipes 24 into the collection box 39 and from this box 39 from the heat exchanger and the exhaust pipe 32.

Tijdens bedrijf van de beschreven overdrachtsleiding warmteuitwisselaar is het vaak gewenst, dat het koelmedium ( d.w.z fluidum van lage 20 temperatuur een faseverandering ondergaat terwijl dit door de warmteuitwisselaar heen stroomt. In het bijzonder bij het koelen van een gekraakt reactieprodukt wordt water of een water/stoommengsel bij voorkeur toegepast als koelfluidum voor het koelen van het hete gekraakte reactieprodukt waarbij het water in het koelfluidum wordt verdampt ter vorming 25 van stoom tijdens de warmteuitwisselende werking. Door een juiste keuze van temperatuur en druk van het koelmedium, kan stoom van een gewenste temperatuur en druk worden ontwikkeld door het verdampen van het water gedurende de warmteuitwisseling. Bij het koelen van een gekraakt koolwaterstofprodukt bijvoorbeeld met een temperatuur van 750-900°C, 30 kan in de eerste warmteuitwisselende zone hoge-drukstoom (d.w.z.stoom met een druk van 40 tot 120 bar) geproduceerd worden doordat het water op kooktemperatuur en druk komt, wanneer dit als koelfluidum in die zone wordt gebruikt. In de tweede warmteuitwisselende zone daarentegen kan het gedeeltelijk gekoelde, gekraakte reactieprodukt, met een tempe-35 ratuur van 450° tot 650°C verder worden gekoeld voor het produceren van lagedrukstoom (d.w.z. stoom met een druk van 3-35 bar).During operation of the described heat exchanger transfer line, it is often desirable that the cooling medium (ie low temperature fluid) undergo a phase change as it flows through the heat exchanger. Particularly when cooling a cracked reaction product, water or a water / steam mixture preferably used as a cooling fluid for cooling the hot cracked reaction product in which the water in the cooling fluid is evaporated to form steam during the heat exchanging operation. By a correct choice of temperature and pressure of the cooling medium, steam of a desired temperature and pressure is generated by evaporating the water during the heat exchange For example, when cooling a cracked hydrocarbon product with a temperature of 750-900 ° C, high pressure steam (ie steam with a pressure of 40 to 120 bar) are produced because the water is at boiling temperature erature and pressure when used as a cooling fluid in that zone. In the second heat exchange zone, on the other hand, the partially cooled, cracked reaction product, with a temperature of 450 ° to 650 ° C, can be further cooled to produce low-pressure steam (i.e. steam at a pressure of 3-35 bar).

De buizen 24 in de overdrachtsleiding warmteuitwisselaar volgens fig. 1 zijn weergegeven als doorlopende buizen vanaf de eerste buizenplaat jr* Λ ?* v5 f - .2 1 ^ -10- 23 naar de tweede buizenplaat 33. Aangezien de twaïkoelfluida in een overdrachts-leiding-warmteuitwisselaar volgens de uitvinding verschillende temperaturen hebben, kunnen thermische spanningen in de buizen optreden wanneer een doorlopende buis wordt gebruikt voor het 5 transport van fluïdum van hoge temperatuur over de gehele lengte van . de warmteuitwisselaar. In bepaalde gevallen kan de warmteuitwisselaar zodanig zijn geconstrueerd, dat de thermische spanningen geen probleem vormen. In vele gevallen echter, bijvoorbeeld bij het koelen van een gekraakt reactieprodukt, hebben de twee koelfluida zeer grote tempera-10 tuursverschillen. In zulke gevallen is het gewenst de thermische spanningen te egaliseren welke in de buis of buizen worden ontwikkeld. Ofschoon er verschillende methoden bestaan waardoor deze thermische spanningen verminderd kunnen worden, is een methode van bijzonder belang en beschreven in de Europese octrooiaanvrage 0 089 742 en kan worden 15 gebruikt in een overdrachts-leiding warmteuitwisselaar als weergegeven in fig. 2.The pipes 24 in the transfer pipe heat exchanger according to Fig. 1 are shown as continuous pipes from the first pipe plate jr * Λ? * V5 f -. 2 1 ^ -10-23 to the second pipe plate 33. Since the two cooling fluids in a transfer pipe heat exchanger according to the invention have different temperatures, thermal stresses in the tubes can occur when a continuous tube is used for the transport of high temperature fluid over the entire length of. the heat exchanger. In some cases, the heat exchanger can be constructed in such a way that the thermal stresses are not a problem. In many cases, however, for example when cooling a cracked reaction product, the two cooling fluids have very large temperature differences. In such cases, it is desirable to equalize the thermal stresses developed in the tube or tubes. Although there are several methods by which these thermal stresses can be reduced, a method is of particular interest and described in European patent application 0 089 742 and can be used in a transfer line heat exchanger as shown in Fig. 2.

Meer in het bijzonder toont fig, 2 een uitvoeringsvorm waarbij de buizen 24 niet over de gehele lengte van de eerste en tweede warmteuitwisselende zones 20 en 30 doorlopen. Volgens fig. 2 zijn de 20 buizen onderbroken met een eerste gedeelte 24A, dat zich uitstrekt door de eerste warmteuitwisselende zone 20 en een tweede gedeelte 24b dat zich uitstrekt in de tweede warmteuitwisselende zone 30. In de tussenzone 10 is een derde of tussengedeelte 24C voor de buizen aangebracht ter vorming van een fluidumdoorlaat tussen de buisgedeeltes 25 24A en 24B. De tussenbuis 24C is mechanisch niet verbonden met de buis- delen 24A of 24B (bijvoorbeeld een geheel losse verbinding kan aanwezig zijn tussen de buizen 24A, 24B en 24C en heeft bij voorkeur of in hoofdzaak dezelfde diameter als de buisdelen 24A en 24B. Aangezien de buisdelen 24A,24B en 24C niet rechtstreeks met elkaar verbonden 30 zijn, kunnen thermische spanningen ontwikkeld gedurende de werking van de overdrachtsleiding warmteuitwisselaar worden beperkt.More specifically, Figure 2 shows an embodiment in which the tubes 24 do not extend the entire length of the first and second heat exchange zones 20 and 30. According to Fig. 2, the 20 tubes are interrupted with a first section 24A extending through the first heat exchange zone 20 and a second section 24b extending in the second heat exchange zone 30. In the intermediate zone 10, a third or intermediate section 24C is provided for the tubes arranged to form a fluid passage between the tube portions 24A and 24B. The intermediate tube 24C is not mechanically connected to the tube parts 24A or 24B (for example, a completely loose connection may be present between the tubes 24A, 24B and 24C and preferably or substantially the same diameter as the tube parts 24A and 24B. Since the pipe sections 24A, 24B and 24C are not directly connected to each other, thermal stresses generated during the operation of the transfer line heat exchanger can be limited.

Bovendien kan dit worden bereikt zonder een grote en ongewenste drukval * Fig. 2 toont het inlaateinde van de eerste warmteuitwisselende zone 20 en de inlaat van de tweede warmteuitwisselende 35 zone 30 van de overdrachts-leiding warmteuitwisselaar volgens fig. 1.In addition, this can be achieved without a large and undesired pressure drop * Fig. 2 shows the inlet end of the first heat exchanging zone 20 and the inlet of the second heat exchanging zone 30 of the transfer pipe heat exchanger of FIG. 1.

Het weergegeven gedeelte van de eerste warmteuitwisselende zone omvat 350 1 514 ' -11- buizen 24A, welke eindigen in of nabij de uitlaat van de eerste warmteuitwisselende zone 20. Het getoonde gedeelte van de tweede uitwisselende zone 30 omvat buizen 24B welke eindigen 0p of nabij het inlaateinde van de tweede warmteuitwisselande 2one 30. Een buis 24C van dezelfde afmeting en 5 vorm als de buizen 24a en 24B is geplaatst tussen de einden van de buizen 24A en 24B. De buis 24C heeft een zodanige lengte dat deze iets korter is dan de afstand tussen de einden van de buis 24A en 24B. Geleidings-moffen of ringen 11 en 12 omsluiten of omgeven een gedeelte van de lengte van elke buis 24C op het punt waar 24C de einden van respectievelijk 10 de buizen 24A en 24B ontmoet. De geleidingsmof 11 dient om het tussen buisstuk 24C in de juiste stand tussen de buizen 24A en 24B te brengen. Bovendien of in aanvulling op de geleidingsmoffen worden voor dat doel niet-weergegeven steunplaten of schotten gebruikt.The shown portion of the first heat exchanging zone includes 350 1 514 '-11 tubes 24A terminating in or near the outlet of the first heat exchanging zone 20. The shown portion of the second exchanging zone 30 includes tubes 24B terminating at or near the inlet end of the second heat exchanger 2one 30. A tube 24C of the same size and shape as the tubes 24a and 24B is interposed between the ends of the tubes 24A and 24B. The tube 24C has a length such that it is slightly shorter than the distance between the ends of the tube 24A and 24B. Guide sleeves or rings 11 and 12 enclose or surround a portion of the length of each tube 24C at the point where 24C meets the ends of tubes 24A and 24B, respectively. The guide sleeve 11 serves to bring the intermediate pipe piece 24C in the correct position between the pipes 24A and 24B. In addition or in addition to the guide sleeves, support plates or partitions not shown are used for that purpose.

Als gevolg van de losse verbinding tussen de buis 24C en de 15 buizen 24A en 24B zal het fluidum met hoge temperatuur uit de buizen lekken. Teneinde te grote lek te voorkomen is het tussenbuisstuk aangebracht binnen een afsluitende afdeling. In de overdrachtsleiding warmteuitwisselaar volgens fig. 1 wordt een los tussenbuisstuk gebruikt om thermische spanning te voorkomen in plaats van doorlopende 20 buizen, welke zich zonder onderbreking door de beide warmteuitwisselende zones uitstrekken, welke tusseizone of afdeling 10 begrensd wordt door flenzen 13 en 14 en deze afdeling heeft praktisch geen lek ten opzichte van de omgeving. Teneinde lek naar de omgeving zo veel mogelijk te voorkomen, zou een voldoende hoeveelheid van fluidum van hoge tempera-25 tuur via de losse verbinding tussen de buizen 24A, 24B en 24C in de afdeling 10 lekken, waarbij de druk in de buizen en de afgedichte afdeling 10 wordt vereffend, op welk moment eerdere lek uit de buizen stopt.Due to the loose connection between the tube 24C and the tubes 24A and 24B, the high temperature fluid will leak out of the tubes. In order to prevent too great a leak, the intermediate pipe piece is arranged within a sealing compartment. In the transfer pipe heat exchanger according to Fig. 1, a loose intermediate pipe piece is used to prevent thermal stress instead of continuous pipes, which extend without interruption through the two heat exchanging zones, which intermediate zone or section 10 is bounded by flanges 13 and 14 and these department has practically no leak in relation to the environment. In order to prevent leakage to the environment as much as possible, a sufficient amount of high temperature fluid would leak into the section 10 through the loose connection between the tubes 24A, 24B and 24C, with the pressure in the tubes and the sealed Department 10 is cleared, at which time previous leakage from the tubes stops.

Fig. 3 toont een overdrachts-leiding warmteuitwisselaar vein het dubbele huistype voor de warmteuitwisseling, Hoewel het dubbele buizen-30 type geplaatst kan worden in een buitenmantel wordt normaliter een dergelijke mantel om de buizenbundel heen niet toegepast. De weergegeven warmteuitwisselaar vein het dubbele huistype omvat een eerste warmteuitwisselende zone 40, een tweede warmteuitwisselende zone 50 en een tussenzone 110. Een binnenleiding 43 voor het transport van fluidum 35 van hoge temperatuur loopt? door de eerste warmteuitwisselende zone 40, de tussenzone 110 en de tweede warmteuitwisselende zone 50.Fig. 3 shows a transfer pipe heat exchanger of the double housing type for the heat exchange. Although the double pipe-30 type can be placed in an outer jacket, such a jacket is normally not used around the tube bundle. The double house type heat exchanger shown comprises a first heat exchanging zone 40, a second heat exchanging zone 50 and an intermediate zone 110. An inner conduit 43 for transporting high temperature fluid 35 is running. through the first heat exchanging zone 40, the intermediate zone 110 and the second heat exchanging zone 50.

η 1 51 i -12-η 1 51 i -12-

Zoals meer in detail in fig. 4 getoond, is de leiding 43 onderbroken met een eerste gedeelte 43A dat loopt door de eerste warmteuitwisse-lingszone 40, een tweede gedeelte 43B zich uitstrekkend door de tweede uitwisselingszone 50 en een tussengedeelte 43C dat loopttussen de buizen 5 43A en 43B in de afdeling 110. In de eerste uitwisselingszone 40 is de leiding 43A omsloten door buitenleidingen 42 voor transport van koelfluidum van lagere temperatuur. Aan overliggende einden van de leiding 42 zijn een inlaat of verdeelpijp of kast 41 aanwezig voor het opnemen van . het eerste koelfluidum en een uitlaat of verzamelpijp of kast 10 44 voor het onttrekken van het eerste koelfluidum. In de tweede warmte- overdrachtszone 50, zijn de buitenleidingen 52 voor het transport van het tweede koelfluidum omsloten door het tweede buisgedeelte 43B. Aan overliggende einden van de buitenleidingen 52 bevindt zich een inlaat of verdeelpijp of kast 51 voor het verdelen van het tweede koelfluidum 15 over de buitenleidingen 52 en een uitlaat of verzamelpijp of kast 54 voor het onttrekken van het tweede koelfluidum. De weergegeven over-dracht-1 elding uitwisséaar omvat voorts een verdeelkast 45 welke verbonden is met een inlaat 46 voor het verdelen van fluidum van hoge temperatuur over de binnenleidingen 43 en een verzamelkast 55 verbonden 20 met de uitlaat 56 voor het verzamelen van gekoeld fluidum van hoge temperatuur dat door de leidingen 43 stroomt.As shown in more detail in Fig. 4, the conduit 43 is interrupted with a first section 43A passing through the first heat exchange zone 40, a second section 43B extending through the second exchange zone 50 and an intermediate section 43C passing between the tubes 5. 43A and 43B in section 110. In the first exchange zone 40, line 43A is enclosed by outer lines 42 for transporting lower temperature cooling fluid. At the opposite ends of the conduit 42 there are an inlet or distribution pipe or box 41 for receiving. the first cooling fluid and an outlet or collection pipe or box 44 for extracting the first cooling fluid. In the second heat transfer zone 50, the outer conduits 52 for transporting the second cooling fluid are enclosed by the second tube portion 43B. At opposite ends of the outer pipes 52 there is an inlet or distribution pipe or box 51 for distributing the second cooling fluid 15 over the outer pipes 52 and an outlet or manifold or box 54 for extracting the second cooling fluid. The illustrated transmission-exchange exchanger further includes a distribution box 45 connected to an inlet 46 for distributing high temperature fluid across the inner lines 43 and a collection box 55 connected to the outlet 56 for collecting cooled fluid from high temperature flowing through lines 43.

In de tussenzone 110 worden thermische spanningen welke optreden in de buizen 43 als gevolg van het verschil in temperatuur van het eerste en tweede koelfluidum beperkt op een wijze als bovenomschreven.In the intermediate zone 110, thermal stresses occurring in the tubes 43 due to the difference in temperature of the first and second cooling fluid are limited in the manner described above.

25 In het bijzonder als weergegeven in fig. 3 en meer in detail in fig. 4 dat een gedeelte van het uitlaateinde van de eerste warmteuitwisse-40 lingszone toont, is het inlaateinde van de tweede warmteuitwisselings-zone 50 en de tussenzone--110 getoond. De binnenleiding 43A anders dan doorlopend is een onderbroken buis in en door de tweede warmte- ~ —-_____ 30 uitwisselingszone 50, welke eindigt op of nabij de uitlaat van de eerste warmteuitwisselingszone 40. De leiding 43B eindigt in of nabij het inlaateinde van de tweede warmteuitwisselingszone 50. Leiding 43C met dezelfde of in hoofdzaak dezelfde afmeting en vorm als de leiding 43A en 43B is geplaatst tussen het einde van de leiding 43A en het einde van 35 de leiding 43B. De leiding 43C heeft éen lengte, welke iets korter is dan de afstand tussen de einden van de leidingen 43A en 43B. Geleidings- 85 0 1 5 1 4 -13- of ringvormige moffen 150 en 152 omsluiten af omgeven een klein gedeelte van elk einddeel van de leiding 43C op het punt waar de leidingen 43A en 43C en 43B en 43C elkaar ontmoeten.Particularly as shown in Fig. 3 and more in detail in Fig. 4 showing a portion of the outlet end of the first heat exchange zone, the inlet end of the second heat exchange zone 50 and the intermediate zone - 110 is shown . The inner pipe 43A, other than continuous, is an interrupted tube in and through the second heat exchange zone 50, which terminates at or near the outlet of the first heat exchange zone 40. The pipe 43B terminates in or near the inlet end of the second heat exchange zone 50. Line 43C of the same or substantially the same size and shape as the line 43A and 43B is interposed between the end of line 43A and the end of line 43B. The conduit 43C has a length slightly shorter than the distance between the ends of the conduits 43A and 43B. Guide 85 0 1 5 1 4-13 or annular sleeves 150 and 152 enclose a small portion of each end portion of conduit 43C at the point where conduits 43A and 43C and 43B and 43C meet.

Tijdens bedrijf van de overdrachts-leiding warmteuitwisselaar 5 van het "dubbele-buis"type stroomt fluïdum van hoge temperatuur als weergegeven door de pijl 80, via de inlaat 46 naar de verdeelkast 45. Van de verdeelkast 45 stroomt het hete fluïdum in de binnenleiding 43 welke zich door de eerste warmteuitwisselingszone 40 uitstrekt. Een eerste koelfluidum wordt, zoals aangeduid door de pijlen 81 geleid van de eerste 10 verdeelpijp 41 via de buitenleidingen 42 gelijkstroom met het fluïdum van hoge temperatuur dat door de binnenleidingen 43 stroomt. Aangezien het koelfluidum door de buitenleiding 42 stroomt koelt dit het fluidum van hoge temperatuur dat door de binnenleiding 43 wordt getransporteerd en wordt gelijktijdig verhit. Het koelfluidum stroomt dan, zoals 15 weergegeven door de pijlen 82, van de buitenleiding 42 in de eerste verzamelpijp 44. Dit koelfluidum dat verhit is en een faze-verandering heeft ondergaan in de warmteoverdrachtszone stroomt dan van de warmte-uitwisselaar naar een verzamelpunt voor verdere toepassing bij het produceren van energie en warmte.During operation of the "double-tube" type transfer line heat exchanger 5, high temperature fluid as shown by the arrow 80 flows through the inlet 46 to the distribution box 45. From the distribution box 45, the hot fluid flows into the inner line 43 which extends through the first heat exchange zone 40. A first cooling fluid, as indicated by arrows 81, is directed from the first 10 distribution pipe 41 through the outer conduits 42 to direct flow with the high temperature fluid flowing through the inner conduits 43. As the cooling fluid flows through the outer pipe 42, it cools the high temperature fluid transported through the inner pipe 43 and is heated simultaneously. The cooling fluid then flows, as shown by the arrows 82, from the outer pipe 42 into the first collection pipe 44. This heating fluid, which has been heated and has undergone a phase change in the heat transfer zone, then flows from the heat exchanger to a collection point for further application in producing energy and heat.

20 Het nu gedeeltelijk gekoelde fluidum van hoge temperatuur stroomt door de eerste warmteuitwisselingszone 40 via de tussenafdeling 110 naar de tweede warmteuitwisselingszone 50. Zoals aangeduid door de pijlen 85 loopt een tweede koelfluidum van de tweede verdeelpijp 51 via de buitenleidingen welke leidingen 43 omsluiten in de tweede 25 warmteuitwisselingszone in gelijkstroom met de stroom gedeeltelijkgekoelde, vloeistof van hoge temperatuur.Aangezien het koelfluidum door de buitenleiding 52 stroomt zal het hete fluidum verder worden gekoeld terwijl het koelfluidum wordt verhit. Het warm. gekoelde fluidum stroomt als weergegeven door de pijl 90 van de binnenleiding 43 in een 30 verzamelkast 55 en van de warmteuitwisselaar via de uitlaat 56.The now partially cooled high temperature fluid flows through the first heat exchange zone 40 through the intermediate section 110 to the second heat exchange zone 50. As indicated by the arrows 85, a second cooling fluid from the second distribution pipe 51 passes through the outer conduits enclosing conduits 43 in the second 25 heat exchange zone in direct current with the partially cooled, high temperature liquid stream. Since the cooling fluid flows through the outer pipe 52, the hot fluid will be further cooled while the cooling fluid is heated. It warm. cooled fluid flows as shown by the arrow 90 from the inner pipe 43 into a collection box 55 and from the heat exchanger through the outlet 56.

Het tweede koelende fluidum stroomt als weergegeven door de pijlen 86 van de buitenleiding 52 in de verzamelpijp 54. Van de tweede uitlaatkast, loopt het koelfluidum dat verhit is tot een hoge temperatuur en/of een fazeverandering heeft ondergaan, van de uitwisselaar voor verder gebruik 35 bij het produceren van warmte en/of energie.The second cooling fluid flows as shown by the arrows 86 from the outer pipe 52 into the collection pipe 54. From the second exhaust box, the cooling fluid heated to a high temperature and / or subjected to a phase change passes from the exchanger for further use. when producing heat and / or energy.

Met het oog op de afzonderlijke componenten van de overdrachts-leiding warmteuitwisselaar, de afmetingen en vorm van de uit- 3301514 -14- V * wisselaar, de eerste en tweede warmteuitwisselingszones of afdelingen, en elk element daarvan, bijvoorbeeld de leidingen, buisplaten en huizen, zijn gekozen op basis van toepassing .en werkomstandigheden van de warmte-uitwisselaar, waarin begrepen fluctuaties in temperatuur en druk, welke ver-5 wacht kunnen worden tijdens bedrijf van de warmteuitwisselaar.In view of the individual components of the transfer pipe heat exchanger, the dimensions and shape of the exchanger 3301514 -14- V *, the first and second heat exchange zones or departments, and each element thereof, for example, the pipes, tube plates and housings are selected on the basis of application and operating conditions of the heat exchanger, including fluctuations in temperature and pressure, which can be expected during operation of the heat exchanger.

De materialen welke zijn toegepast voor de vervaardiging van de onderdelen van de warmteuitwisselaar hangen af van verschillende factoren zoals de gebruikte fluida en temperaturen en drukken en het materiaal en de constructie zijn dienovereenkomstig gekozen.The materials used to manufacture the heat exchanger parts depend on various factors such as the fluids and temperatures and pressures used, and the material and construction are selected accordingly.

10 Aangezien de warmteuitwisselaar in het bijzonder nuttig iS bij het koelen van een gekraakt reactieprodukt van een koolwaterstof-kraakinrichting, heeft het hete fluïdum een aanvangstemperatuur van 700-1100°C of hoger.Since the heat exchanger is particularly useful in cooling a cracked hydrocarbon cracker reaction product, the hot fluid has an initial temperature of 700-1100 ° C or higher.

Derhalve moet de overdrachtsleiding warmteuitwisselaar en zijn 15 componenten dienovereenkomstig worden geconstrueerd. Bij deze temperaturen kunnen nikkel en op nikkelbasis vervaardigde -staallegeringén van chroom en molybdeen worden gebruikt bij de fabricage van de warmteuitwisselaar. In het algemeen zijn staallegeringen met molybdeen. voor de meeste toepassingen voldoende.Therefore, the heat exchanger transfer pipe and its components must be constructed accordingly. At these temperatures, nickel and nickel-based steel alloys of chromium and molybdenum can be used in the manufacture of the heat exchanger. In general, steel alloys are containing molybdenum. sufficient for most applications.

33015143301514

Claims

1. Transfer pipe heat exchanger consisting of an inlet box, a collection box and a heat exchange section in which the inlet and the collection box are mutually connected by means of a tube or a number of tubes (ie tube bundle, each tube passing through a first and second heat exchange zone extends from the heat exchange section and is open at both ends with one end attached to a first tube sheet connected directly to the inlet box and the other end connected to a second tube sheet in direct connection with a header box, characterized in that the 10, the heat exchanger except a tube or tube bundle includes a first heat exchanging zone with an inlet and an outlet for a first cooling fluid and a defined space for the passage of the first cooling fluid through the first heat exchanging zone such that the first cooling fluid is at least in contact with a 15 first part of the length of the tube or tube bundle through which a high temperature fluid flows and a second heat exchange zone consisting of an inlet and an outlet for a second cooling fluid and a defined space in which for passage of the second cooling fluid from a second inlet to a second outlet such that the second cooling fluid is in contact with the second portion of the tube or tube bundle through which the hot fluid flows.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that each high-temperature fluid transport tube is an interrupted tube with a first continuous section extending through the first heat exchange zone, a second continuous section extending through the second heat exchange zone and a third or loose tube section extending through an intermediate section separating the first and second heat exchange zones, the third or loose tube being mechanically not bonded to either the first tube section while the intermediate section having a sealing section containing extending loose pipe pieces.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that there are no more than two heat exchange zones, each zone 35 of the next being separated by an intermediate zone. 35 015 1 4 -16-

4. A method of cooling a high temperature fluid with a transfer line heat exchanger, which method comprises flowing the hot fluid through a tube or tube bundle and contacting it with a lower temperature fluid 5 characterized in that heat exchange is conducted by the successive contact of the tube or tube bundle with the high temperature fluid with a first cooling fluid with a first temperature that passes around the first portion of the tube or tube bundle in the first heat exchange zone or section and then with a second cooling fluid 10 having a second temperature, which is lower than the temperature of the first cooling fluid around a second portion of the tube or tube bundle in a second heat exchange zone or section. 3501514