NO141770B - Avkjoelingsinnretning. - Google Patents

Abstract

Avkjølingsirmretning.

Description

Oppfinnelsen vedrører en avkjølingsinnretning (Quenche) til bråavkjøling av varme, høykorrosive, klorhydrogenholdige forbrenningsgasser, fortrinnsvis slike som oppstår ved den felles forbrenning av klorhydrokarbonholdige avgasser og flytende residuer av klorhydrokarboner.

Den konstruktivt vanskeligste og mest angrepede

del av et forbrenningsanlegg er den av stål fremstilte quenche, hvori de varme forbrenningsgasser bråavkjøles. En quenche drives vanligvis såvel over som også under duggpunktet av for-brenningsgassene samt den inndysede, fordampende bråavkjølings-væske, f.eks. vann eller saltsyre og bør følgelig i området for de varme forbrenningsgasser være varmebestandige og i området for mulig duggpunktunderskridelser være utformet syrefast.

Disse krav var hittil knapt å oppfylle i praksis, hvilket førte til hurtig korrosjon av avkjølingsinnretningen, selv når sist-nevnte i området for de varme forbrenningsgasser, dvs. over tilsetning av bråavkjølingsvæske, var utforet syrefast med ildfaste stener og i området på mulige duggpunktsunderskridelser, dvs. under tilsetning av bråavkjølingsvæsken var syrefast utforet med keramiske plater. En slik- beskyttelse kan riktignok være tilstrekkelig til bråavkjøling av forbrenningsgasser, som fremgår av forbrenningen av flytende residuer av klorhydrokarboner, da det her på grunn av en jevn dosering er mulig med en omtrentelig begrensning mellom varme og bråavkjølte forbrenningsgasser. Ved forbrenningen av klorhydrokarbonholdige avgasser,

ja sogar ved deres felles forbrenning med flytende residuer av klorhydrokarboner opptrer imidlertid driftsmessig betingede momentane mengde- og tempertursvingninger, hvorved temperatur-sonene i avkjølingsinnretningen betraktelig forskyves og cver-hetning som temperaturunderskridelser forekommer i de enkelte soner.

Ved hjelp av den for størrelsesforhold ikke

streng måleriktige tegning skal det mere inngående omtales avkjølingsinnretningen ifølge oppfinnelsen og dens funksjon: Avkjølingsinnretningen, hvis høyde fortrinnsvis tilsvarer dens dobbelte diameter består i det vesentlige av den.sylindriske stålbeholder 1, som oventil har en sentral stuss 2 til opptak av NCT-innstikningsrør 9 av korrosjonsfritt spesialstål, hvorigjennom de ca. 1000°C varme klorhydrogen-holdige forbrenningsgasser strømmer inn. I den øvre tredje del av avkjølingsinnretningen er det i et plan jevne vinkel-avstander fra hverandre anordnet tre til åtte skrå stusser 3, som opptar de nedad innad rettede dyser til fordysing av brå-avkj ølingsvæske , fortrinnsvis vann eller saltysre. Herved sikres en tilstrekkelig og hurtig avkjøling av forbrennings-gassene, selv ved svingende varmeinnhold.

I den nedre tredje del av avkjølingsinnretningen' er det anordnet en sideveis rett stuss 4 som uttredelsesupning for de bråavkjølte forbrenningsgasser og en del av den oppvarmede bråavkjølingsvæske. En nedre sentral stuss 5 er bestemt for montasje-, reparatur- og renseformål og tjener samtidig som uttredelsesåpning for den bråavkjølingsvæske som samler seg i avkjølingsinnretningen.

På grunn av de overalt mulige duggpunktsunderskridelser og en derved nødvendig syrebeskyttelse overtrekkes den samlede indre flate av stålbeholderen 1 og stussene 2-5 med et hårdgummisjikt 6. Samtlige gummierte indre flater utmures dessuten•syrefast i ett resp. to lag 7.

Til opptak av den for hårdgummisjiktet 6 og den syrefaste utmuring 7 skadelige del av varmeinnholdet av de varme forbrenningsgasser utrustes de gummierte og syrefaste utmurte indre flater over stussene 3 med ett eller flere lag ildfaste varmedemmestener 8.

På stussen 2 er det utvendig anbragt en stålkompensator 10 som omgriper NCT-innstikningsrøret 9 og avtetter den øvre avkjølingsinnretningsåpning under hensyntagen til varme-utvekslingen av NCT-innstikningsrøret 9 for at det gjennom den 1-5 mm, fortrinnsvis 1-2 mm brede ringspalte mellom innstik-ningsrøret 9 og den indre foring av stussen 2 ikke trenger inn HCl-damper i det indre rom av stålkompensatoren 10, har sist-nevnte et tilførselsrør 11, hvorigjennom inertgass (f.eks.

nitrogen eller luft) innføres som tilbaketrenger HCl-dampene.

I den øvre tredjedel av avkjølingsinnretningen, omtrent under planet for stussene 3 er det innbygget to tempera-turfølere 12 diametralt overfor hverandre. Temperaturen utgjør i denne sone vanligvis 90°C:~"Skulle den unntagsvis en gang f.eks. øke til 150°C så foranlediger temperaturfølerne automatisk et omgående avbrudd avbrudd av brennstofftilførselen og således også tilførsel av forbrenningsgasser i avkjølingsinnret-ningen. Av samme grunn befinner det seg en tredje temperatur-føler 13 i utgangsstussen 4, hvor det vanligvis hersker en temperatur på 60°C. Den foranlediger et avbrudd ved en eventu-ell temperaturøkning, f.eks. til 90°C. Ved disse foranstalt-ninger unngås en overopphetning av .hårdgummisjiktet 6 samt en uttreden av utilstrekkelig avkjølte forbrenningsgasser.

I detalj er avkjølingsinnretningen nå ifølge oppfinnelsen karakterisert ved en langstrakt, oventil og nedad avrundet stålbeholder 1, en sentrisk stuss 2 for gasstilførsel ved den øvre ende av stålbeholderen, tre til åtte i den øvre tredjedel av stålbeholderen under krumningen, i et horisontalt plan equidistant anordnede skrå stusser 3 til opptak av dyser for utdysing av i kretsløp ført bråavkjølingsvæske, en sidestuss 4 i den nedre tredjedel av stålbeholderen over krummingen som uttredelsesåpning for de bråavkjølte forbrenningsgasser og brå-avkjølingsvæske, sen sentrisk stuss 5 ved den nedre ende av stålbeholderen for montasje-, reparatur- og renseformål samt som utløp for bråavkjølingsvæske, en hårdgummiutforing 6 på

de indre flater av stålbeholdere 1 og stussene 2-5, en syrefast keramisk foring 7 på hårdgummisjiktet 6, en ildfast foring 8 av varmeoppdemningsstener på den syrefaste utforing 7 i området over stussene 3, et innstikningsrør 9 av edelstål i stussen 2, en stålkompensator 10 som omgriper innstikningsrøret 9 ved stussen 2 til avtetning av den øvre åpning-av stålbeholderen under hensyntagen til varmeutvidelse av innstikningsrøret 9 og et tilførselsrør 11 for inertgass ved stålkompensatoren 10 til beskyttelse av dets indre flater mot korrosjon.

Avkjølingsinnretningen ifølge oppfinnelsen kan videre fortrinnsvis være karakterisert ved at

a) den syrefaste f5ring 7 under stussene 3 består av et dobbelt lag av i syrefast kitt lagte keramiske mantelplater, b) den syrefaste utforing 7 innenfor og over stussene 3 består av et enkeltlag av i-syrefast kitt lagte keramiske spatel-remmer, c) den ildfaste utforing 8 består av i ildfast kitt lagte varmedemmestener og er tykkest i området for krumningen av

stålbeholderen 1 over stussene 3-

d) stålbeholderen 1 har et lengdeforhold høyde/diameter mellom 1*5 og 3, e) i den øvre tredjedel av stålbeholderen 1 under planet av stussene 3 er anordnet to temperaturfølere 12, som ved overskridelse av en på forhånd valgt mellom 100 og 200°C liggende temperatur automatisk avbryter tilførselen av forbrenningsgasser, f) i stussen 4 er det anordnet en temperaturføler 13 som ved overskridelse av en på forhånd valgt mellom 70 og l40°C

liggende temperatur automatisk avbryter tilførsel av forbrenningsgasser.

Eksempel.

Avkjølingsinnretningen (quenchen) består av en stålbeholder 1 av 3560 meters høyde og 1,60 meters diameter. Lengdeforholdet høyde/diameter beregner seg derfor til 2,25. Avkjølingsinnretningen har en opptaksevne på ca. 7 m^, det ikke korroderende NCT-innstikningsrør 9 av legert stål en diameter på 58,5 cm. Den fri ringspalte mellom røret 9 og den indre foring av stussen 2 måler 1-2 mm. I en høyde på 2,90 meter har stålbeholderen 1 fire sideveis skrå stusser 3> som jevnt er anordnet i 90° avstander og er utrustet hver med en nedad innad-rettet dyse. I en høyde på 2,70 meter er det diametralt overfor hverandre anordnet to temperaturfølere 12. Sideutgangsstussen 4 med temperaturføler 13 befinner seg i en høyde på 70 cm.

2250 Nm^/time forbrenningsgasser, bestående av

82 volum- inerte (N2> C02), 4,0 volum/» HC1, 13 volum- vanndamp og i volum- 02 trer inn med ca. 1000°C ovenifra gjennom røret 9 inn i avkjølingsinnretningen, hvor de bråavkjøles med tilsammen 20 Nm^/time (= 5 Nm^/time pr. dyse) 30 vekt^-ig saltsyre med en temperatur fra 17°C til 60°C. Gjennom tilførselsrøret 11 innføres 100 Nm^/time nitrogen eller luft i det indre av stålkompensatoren 10 som trenger inn gjennom ringspalten rundt røret 9 i avkjølingsinnretningen. De til 60°C bråavkjølte forbrenningsgasser forlater i likestrøm med den til 47°C oppvarmede saltsyre avkjølingsinnretningen gjennom stussene 4 resp. 5. I en etter-koblet adsorbsjonsavkjøler avkjøles gassene til 30°C, idet en del av vanndampen utkondenseres og renses på vanlig måte. Samtidig avkjøler saltsyren seg til 17°C, fortynnes med tilsammen 340 kg/time vann (kondensat og tilsetningsvann), som igjen til-bakepumpes som 3 0 vekt%-ig saltsyre i kretsløp til dysene 3.

Den del som overstiger 20 Nm /time av saltsyremengden (486 kg/time) fjernes og utnyttes på andre steder. På denne måte gir den i 2250 Nm 3/time forbrenningsgasser inneholdte 146 kg/time HC1

sammen med de 340 kg/time vann 486 kg/time 30 vekt%-ig saltsyre.

Claims (3)

1. Avkjølingsinnretning til bråavkjøling av varme, høy-korrosive klorhydrogenholdige forbrenningsgasser med sidestusser for tilførsel av bråavkjølingsvæske, karakterisert ved en langstrakt, oppad og nedad avrundet stålbeholder (1), en sentrisk stuss (2) for gasstilførsel ved den øvre ende av stålbeholderen, tre til åtte i den øvre tredjedel av stålbeholderen under krumningen i et horisontalt plan equidistant anordnede skrå stusser (3) til opptak av dyser for utdysing av i kretsløp ført bråavkjølingsvæske, en sidestuss (4) i den nedre tredjedel av stålbeholderen over krumningen som uttredelsesåpning for de brå-avkj ølte forbrenningsgasser og bråavkjølingsvæske, en sentrisk stuss (5) ved den nedre ende av stålbeholderen for montasje-, reparatur- og renseformål samt som utløp for bråavkjølingsvæske, en hårdgummif6ring (6) på den indre flate av stålbeholderen (1) og stussene (2-5), en syrefast keramisk f6ring (7) på hårdgummisjiktet (6), en ildfast f6ring (8) av' varmedemmestener på den syrefaste foring (7) i området over stussene (3), et innstiknings-rør (9) av edelstål i stussen (2), en stålkompensator (10) som omgriper innstikningsrøret (9) ved stussen (2) til avtetning av den øvre åpning av stålbeholderen under hensyntagen til varmeut-videlsen av innstikningsrøret (9) og et tilførselsrør (11) for inertgass på stålkompensatoren (10) til beskyttelse av dets indre flater mot korrosjon.

2. Avkjølingsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at i den øvre tredjedel av stålbeholderen (1) under planet for stussene (3) er det anordnet to temperaturfølere (12), som ved overskridelse av en på forhånd valgt mellom 100 og 2 00°C liggende temperatur automatisk avbryter tilførsel av forbrenningsgasser.

3. Avkjølingsinnretning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at det i stussen (4) er anordnet en temperaturføler (13) som ved overskridelse av en på forhånd valgt mellom 70 og 14 0°C liggende temperatur automatisk avbryter tilførsel av forbrenningsgasser.