NO157916B

NO157916B - HEAT EXCHANGERS FOR COOLING A FLUID.

Info

Publication number: NO157916B
Application number: NO830887A
Authority: NO
Inventors: Peter Hubertus Kosters
Original assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1983-03-14
Filing date: 1983-03-14
Publication date: 1988-02-29
Also published as: NO830887L; NO157916C

Description

Denne oppfinnelse vedrører en varmeveksler for kjøling av This invention relates to a heat exchanger for cooling

et fluid med gitt temperatur og trykk ved hjelp av et fluid med lavere temperatur og høyere trykk, omfattende en hodeseksjon som har et innløp og et utløp for lavtemperaturfluidet og en varmeveksleseksjon, hvilken varmeveksler videre omfatter flere indre ledninger som er åpne ved begge ender, hvor én ende er festet til en første rørplate og er i fluidforbindelse med innløpet for lavtemperaturfluidet og strekker seg fra hodeseksjonen til varmeveksleseksjonen og et antall ytre ledninger hvis åpne ender er festet til en annen rørplate, hvilke ytre ledninger er i fluidforbindelse med utløpet for lavtemperaturfluidet, hvor den ytre ledning omgir i det minste den lengde av en indre ledning som er anordnet innenfor varmeveksleseksjonen slik at innerflaten av ytterledningen og ytterflaten av innerledningen som er innelukket av den første danner en kanal som lavtemperaturfluidet som kommer ut av innerledningen kan strømme gjennom til utløpet i hodeseksjonen, at varmeveksleseksjonen omfatter et innløp og et utløp for høytemperaturfluidet slik at dette kommer i berøring med ledningene som inneholder lavtemperaturfluidet, hvilken varmeveksler videre omfatter en innretning for gradvis reduksjon av temperaturen fra varmeveksle-seks jonen til hodeseksjonen. a fluid of given temperature and pressure by means of a fluid of lower temperature and higher pressure, comprising a head section having an inlet and an outlet for the low temperature fluid and a heat exchanger section, which heat exchanger further comprises several internal conduits which are open at both ends, where one end is attached to a first tube plate and is in fluid communication with the inlet for the low temperature fluid and extends from the head section to the heat exchange section and a number of outer conduits whose open ends are attached to another tube plate, which outer conduits are in fluid communication with the outlet for the low temperature fluid, wherein the outer conduit surrounds at least the length of an inner conduit arranged within the heat exchange section so that the inner surface of the outer conduit and the outer surface of the inner conduit enclosed by the first form a channel through which the low temperature fluid emerging from the inner conduit can flow to the outlet in the head section , that the heat exchange section comprises a inlet and an outlet for the high-temperature fluid so that this comes into contact with the lines containing the low-temperature fluid, which heat exchanger further comprises a device for gradually reducing the temperature from the heat exchanger ion to the head section.

I konvensjonelle mantel- og rørvarmevekslere består varmevrekslerens rørseksjon av en bunt av rør som er åpne i begge ender. Hver rørende strekker seg gjennom en rørplate og er fastsveiset til denne. Varmevekslermantelen omslutter rørbunten fullstendig. Rørene i bunten er adskilt fra hverandre og fra mantelen, og avgrenser varmevekslerens mantelsideseksjon. In conventional shell and tube heat exchangers, the heat exchanger tube section consists of a bundle of tubes that are open at both ends. Each pipe end extends through a pipe plate and is welded to this. The heat exchanger jacket completely encloses the tube bundle. The tubes in the bundle are separated from each other and from the shell, and define the shell side section of the heat exchanger.

Under en typisk varmevekslingsprosess ledes det ene av fluidene {væske eller gass) gjennom varmevekslerens rørseksjon. Det annet fluidum ledes gjennom mantelseksjonen, d.v.s. på yttersiden av rørene, vanligvis i en motstrømsbane i forhold til fluidet som strømmer gjennom rørseksjonen. Som eksempel på en varmevekslingsprosess kan nevnes avkjølingen av reaksjonsproduktet fra en hydrokarbonkrakkingsovn. Reaksjonsproduktet består som regel av en gass som strømmer ut fra krakkingsovnen med en temperatur av 700-900°C. Den utstrømmende, varme gass fra ovnen ledes gjennom varmevekslerens rørseksjon og avkjøles av et andre fluidum, vanligvis vann av høyt trykk, som strømmer gjennom.varmevekslerens mantelseksjon. Under denne prosess blir en del av varmen fra gassen med den høyeste temperatur (reakjonsproduktet) overført gjennom rørveggene til vannet. Totalvirkningen består i å øke vanntemperaturen, iblant i tilstrekkelig grad til å fordampe vannet, og å redusere gass-temperaturen. During a typical heat exchange process, one of the fluids (liquid or gas) is passed through the tube section of the heat exchanger. The other fluid is led through the mantle section, i.e. on the outside of the pipes, usually in a countercurrent path to the fluid flowing through the pipe section. An example of a heat exchange process can be mentioned the cooling of the reaction product from a hydrocarbon cracking furnace. The reaction product usually consists of a gas that flows out of the cracking furnace at a temperature of 700-900°C. The exiting, hot gas from the furnace is passed through the tube section of the heat exchanger and is cooled by a second fluid, usually water of high pressure, which flows through the shell section of the heat exchanger. During this process, part of the heat from the gas with the highest temperature (the reaction product) is transferred through the pipe walls to the water. The overall effect consists in increasing the water temperature, sometimes sufficiently to evaporate the water, and reducing the gas temperature.

De varmevekslere som benyttes i ovenenvnte krakkingsprosess, har flere mangler. Avsetningen av koks på rørveggens ytterflater vil f.eks. bevirke at varmeveksleren forurenses med derav følgende, alvorlige forringelse av virkningsgraden ved varme- . vekslingsprosessene. Ved opptrenende koksavsetning vil rengjør-ingen kreve håndvasking av rørenes innerkanaler samt langvarig utkopling av det foranliggende system. Foruten at rengjøringen må foretas ofte, kan det forekomme at varmeveksleren er ute av drift i opptil en uke. Det er dessuten fare for at varmeveksler-rørene påføres skade grunnet temperaturforandringene under regjøring. Varmeveksleren må således avkjøles fra en temmelig høy temperatur til en temmelig lav temperatur, av hensyn til rengjøringen, hvoretter temperaturen atter må økes, for fortsettelse av varmevekslingsprosessen. The heat exchangers used in the above-mentioned cracking process have several shortcomings. The deposition of coke on the outer surfaces of the pipe wall will e.g. cause the heat exchanger to become contaminated with the consequent, serious deterioration of the degree of efficiency at heat- . the exchange processes. In the case of build-up coke deposits, cleaning will require hand washing of the pipes' inner channels as well as long-term disconnection of the upstream system. In addition to the fact that cleaning must be carried out often, it may happen that the heat exchanger is out of service for up to a week. There is also a risk that the heat exchanger pipes will be damaged due to the temperature changes during cleaning. The heat exchanger must thus be cooled from a rather high temperature to a rather low temperature, for reasons of cleaning, after which the temperature must be increased again, to continue the heat exchange process.

Konvensjonelle mantel- og rørvarmevekslere er blitt modifisert på forskjellige måter i forsøk på å forbedre virkningsgraden ved varmevekslingsprosessen og/eller å redusere de ovennevnte mekaniske påkjenninger. Én av disse versjoner er beskrevet av H. R. Knulle i "Problem With Exchangers in Ethylene Plants", Chemical Engineering Progress, bind 68, nr. 7 (juli 1972), s. 53-56. Denne varmeveksler består av en dobbeltrørkonstruksjon hvor pyrolysegass som ledes gjennom et innerrør, avkjøles av et annet fluidum som strømmer gjennom et ytterrør som omslutter innerrøret. Varmevekslere av denne type er, i likhet med mange andre kjente varmevekslere, vanskelig å rengjøre, da dette krever håndvasking og en utkoplingstid av betydelig lengde. Varmeveksleren må dessuten avkjøles innen rengjøringen for ikke å utsettes for skade grunnet de ovenenvnte temperaturvekslinger. Conventional shell and tube heat exchangers have been modified in various ways in an attempt to improve the efficiency of the heat exchange process and/or to reduce the above mechanical stresses. One of these versions is described by H. R. Knulle in "Problem With Exchangers in Ethylene Plants", Chemical Engineering Progress, Vol. 68, No. 7 (July 1972), pp. 53-56. This heat exchanger consists of a double tube construction where pyrolysis gas, which is led through an inner tube, is cooled by another fluid that flows through an outer tube that surrounds the inner tube. Heat exchangers of this type are, like many other known heat exchangers, difficult to clean, as this requires hand washing and a considerable disconnection time. The heat exchanger must also be cooled before cleaning in order not to be exposed to damage due to the above-mentioned temperature changes.

Forskjellige varmeveksler er blitt utviklet med tanke på å unngå i størst mulig grad de nedenfor omtalte ulemper. Fransk patent 868 905 beskriver en varmeveksler med tverrgående ledeplater anordnet i varmevekslernfor å danne dødrom mellom mantelen og varmevekslerens toppseksjoner. Hensikten med dette dødrommet er å beskytte rørflåtene mot termiske påkjenninger som følge av for høy temperatur fra lavtrykksfluidet. I tysk patentskrift 2 400 882 er en varmeveksler beskrevet omfattende en mantel og rør og innrettet til bruk med flytende metall som opphetningsmedium. Et høytemperaturfluid ved lavt trykk strømmer gjennom varmevekslerens rør. Various heat exchangers have been developed with a view to avoiding as much as possible the disadvantages mentioned below. French patent 868 905 describes a heat exchanger with transverse baffles arranged in the heat exchanger to form dead space between the shell and the top sections of the heat exchanger. The purpose of this dead space is to protect the tube rafts against thermal stress as a result of too high a temperature from the low-pressure fluid. In German patent document 2 400 882, a heat exchanger is described comprising a jacket and tubes and designed for use with liquid metal as heating medium. A high temperature fluid at low pressure flows through the heat exchanger tubes.

Det kan også nevnes DE patenter 2 616 788 og 3 039 787, GB patentsøknad 2 096 759 og US patent 422 824 som omhandler diverse varmevekslere for utveksling av varme mellom fluider med forskjellig temperatur. DE patents 2 616 788 and 3 039 787, GB patent application 2 096 759 and US patent 422 824 can also be mentioned which deal with various heat exchangers for the exchange of heat between fluids with different temperatures.

Hensikten med oppfinnelsen er å forbedre den innledningsvis omtalte varmevekslerkonstruksjon. En mere spesiell hensikt med oppfinnelsen er å redusere varmespenningene og å redusere forbruket av konstruksjonsmaterialer som må tåle særlig høye temperaturer og som derfor er forholdsvis kostbare. Dette oppnås i det vesentlige ved en spesiell utforming av innretningen for gradvis reduksjon av temperaturen, og denne innretning utmerker seg ved at den omfatter et kjølefluidkammer eller et rom som er avgrenset ved de ytre ledninger mellom den andre rørplate og en lukkeplate anordnet mellom den andre rørplate og utløpet for høytemperaturfluid, hvilke plater de ytre ledninger strekker seg gjennom. The purpose of the invention is to improve the initially mentioned heat exchanger construction. A more specific purpose of the invention is to reduce the thermal stresses and to reduce the consumption of construction materials which must withstand particularly high temperatures and which are therefore relatively expensive. This is essentially achieved by a special design of the device for gradually reducing the temperature, and this device is distinguished by the fact that it comprises a cooling fluid chamber or a space which is delimited by the outer lines between the second tube plate and a closing plate arranged between the second tube plate and the outlet for high-temperature fluid, through which plates the outer lines extend.

Fordelen ved utførelsen ifølge oppfinnelsen er at temperatur-og trekkforholdene forandrer seg meget langsomt under drift av varmeveksleren slik at varmevekslerens komponenter og spesielt rørplatene ikke utsettes for alt for store temperatur-og/eller trykkdifferanser. The advantage of the design according to the invention is that the temperature and draft conditions change very slowly during operation of the heat exchanger so that the heat exchanger's components and especially the tube plates are not exposed to excessively large temperature and/or pressure differences.

Ved en utførelse av oppfinnelsen er en isoleringspakke anordnet mellom hodeseksjonen og varmeveksleseksjonen og at kjølefluidkammeret er i fluidforbindelse med isoleringspakken gjennom passasjer mellom lukkeplaten og de ytre ledninger for å motta et kjøle- og spylefluid. In one embodiment of the invention, an insulation package is arranged between the head section and the heat exchange section and that the cooling fluid chamber is in fluid connection with the insulation package through passages between the closing plate and the outer lines to receive a cooling and flushing fluid.

De ytre ledninger kan være festet til lukkeplaten for tilveiebringelse av stiv forbindelse mellom holdeseksjonen og varmeveksleren, og kammeret kan være i åpen forbindelse med omgivelsen gjennom et innløpsrør for innføring av kjøle- og spylefluid og hvor innløpsrøret da er utstyrt med en sidearm med åpen ende som strekker seg gjennom lukkeplaten og delvis er omgitt av en hylse hvis indre er i fluidforbindelse med isoleringspakken. Innløpsrørets sidearm for kjølefluidet kan være anordnet stort sett sentralt på varmevekslerens lengdeakse. Denne sidearm kan strekke seg med en lukket ende inn i en åpning i den andre rørplaten. The outer conduits may be attached to the closing plate to provide a rigid connection between the holding section and the heat exchanger, and the chamber may be in open communication with the environment through an inlet pipe for the introduction of cooling and flushing fluid and where the inlet pipe is then equipped with an open-ended side arm which extends through the closing plate and is partially surrounded by a sleeve, the interior of which is in fluid communication with the insulation package. The side arm of the inlet pipe for the cooling fluid can be arranged largely centrally on the longitudinal axis of the heat exchanger. This side arm can extend with a closed end into an opening in the second tube plate.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det følgende ved hjelp av eksempler og under henvisning til tegningene hvor: Fig. 1 viser et skjematisk riss av varmeveksleren ifølge oppfinnelsen, som angir fluidenes strømningsbaner gjennom veksleren under en varmevekslingsprosess. Fig. 2 viser et lengdesnitt av en spesiell utførelsesform av varmeveksleren ifølge fig. 1. Fig. 3 viser et lengdesnitt av en annen spesiell utførelses-form av varmeveksleren ifølge fig. 1. Fig. 4 viser et deltverrsnitt langs linjen IV-IV i fig. 2 og 3, omfattende et parti av rørplaten og rørbunten i varmeveksleren . Fig. 5 viser et deltverrsnitt langs linjen V-V i fig. 2 og 3, omfattende et parti av rørbunten og elementene som fastholder bunten i varmevekslerens varmevekslingsseksjon. Fig. 6 viser snitt gjennom en detalj omfattende den lukkede ende av et ytterør i rørbunten som opptar et innerrør og en innretning for opplagring av innerrøret i ytterrøret. The invention shall be explained in more detail in the following by means of examples and with reference to the drawings where: Fig. 1 shows a schematic diagram of the heat exchanger according to the invention, which indicates the flow paths of the fluids through the exchanger during a heat exchange process. Fig. 2 shows a longitudinal section of a special embodiment of the heat exchanger according to fig. 1. Fig. 3 shows a longitudinal section of another special embodiment of the heat exchanger according to fig. 1. Fig. 4 shows a partial cross-section along the line IV-IV in fig. 2 and 3, comprising a part of the tube sheet and the tube bundle in the heat exchanger. Fig. 5 shows a partial cross-section along the line V-V in fig. 2 and 3, comprising a portion of the tube bundle and the elements which retain the bundle in the heat exchange section of the heat exchanger. Fig. 6 shows a section through a detail comprising the closed end of an outer tube in the tube bundle which accommodates an inner tube and a device for storing the inner tube in the outer tube.

Fig. 7 viser et snitt langs linjen VII-VII i fig. 6. Fig. 7 shows a section along the line VII-VII in fig. 6.

Fig. 8 viser et lengdesnitt av en annen spesiell utførelses-form av varmeveksleren ifølge fig. 1. Fig. 9 viser et snitt langs linjen IX-IX i fig. 8 som angir rørbuntens utforming i denne posisjon i varmeveksleren. Fig. 8 shows a longitudinal section of another special embodiment of the heat exchanger according to fig. 1. Fig. 9 shows a section along the line IX-IX in fig. 8 which indicates the design of the tube bundle in this position in the heat exchanger.

Det er i fig. 1 vist en varmeveksleranordning ifølge foreliggende oppfinnelse som i hovedsak består av to deler, nemlig en hodeseksjon 10 og en varmevekslingsseksjon 11. Som det fremgår av utførelsesformen ifølge fig. 2, omfatter hodeseksjonen 10 et innløp 16, et utløp 17, en første rørplate 12 og en andre rørplate 13. Rørplaten 12 er en relativt tynn konstruksjonsdel med en tykkelse av eksempelvis 2-10 mm. Rørplaten 13 er imidlertid fremstilt av meget større tykkelse, generelt 10-35 mm. Tykkelsen av hver rørplate bestemmes primært av de innbyrdes forskjellige trykk som oppstår på de to sider av rørplaten. Rørplaten 13 er således vanligvis tilvirket av tykkere materiale enn rørplaten 12, fordi den generelt blir utsatt for en større trykkforskjell når varmeveksleren er i funksjon. It is in fig. 1 shows a heat exchanger device according to the present invention which essentially consists of two parts, namely a head section 10 and a heat exchange section 11. As can be seen from the embodiment according to fig. 2, the head section 10 comprises an inlet 16, an outlet 17, a first tube plate 12 and a second tube plate 13. The tube plate 12 is a relatively thin structural part with a thickness of, for example, 2-10 mm. However, the tube plate 13 is made of much greater thickness, generally 10-35 mm. The thickness of each tube plate is primarily determined by the mutually different pressures that occur on the two sides of the tube plate. The tube plate 13 is thus usually made of thicker material than the tube plate 12, because it is generally exposed to a greater pressure difference when the heat exchanger is in operation.

Rørplaten 12 deler hodeseksjonen 10 i to adskilte kamre. Nærmere bestemt danner rommet foran rørplaten 12 et innløpskammer 14, mens rommet mellom rørplaten 12 og rørplaten 13 danner et utløpskammer 15. Innløpet 16 tjener for fremføring av et fluidum til innløpskammeret 14. Fra kammeret 14 ledes fluidet gjennom et antall innerrør 18, vanligvis betegnet som en bunt. Hvert av innerrørene 18 som er åpent i begge ender er fastgjort til rørplaten 12 ved sveising, lodding eller på annen hensiktsmessig måte. Hvert rør 18 strekker seg også fra hodeseksjonen 10 inn i varmevekslingsseksjonen 11. Som det fremgår av fig. 2, er den del av hvert innerrør 18 som er beliggende i varmevekslings-seks jonen 11 omgitt av et ytterrør 19. The tube plate 12 divides the head section 10 into two separate chambers. More specifically, the space in front of the tube plate 12 forms an inlet chamber 14, while the space between the tube plate 12 and the tube plate 13 forms an outlet chamber 15. The inlet 16 serves to convey a fluid to the inlet chamber 14. From the chamber 14, the fluid is led through a number of inner tubes 18, usually designated as a bundle. Each of the inner tubes 18 which is open at both ends is attached to the tube sheet 12 by welding, soldering or in another appropriate way. Each pipe 18 also extends from the head section 10 into the heat exchange section 11. As can be seen from fig. 2, the part of each inner tube 18 which is situated in the heat exchange six ion 11 is surrounded by an outer tube 19.

Et ringformet rom som avgrenses mellom innerveggen av ytterrøret 19 og ytterveggen av innerrøret 18 danner en kanal 20. Den åpne ende av hvert ytterrør 19 er sveiset, loddet eller på annen måte fastgjort til den annen rørplate 13, slik at kanalen 20 befinner seg i fluidumforbindelse med utløpskammeret 15 og det tilhørende utløp 17. Innerrørene 18 og ytterrørene 19 består av rør som er anordnet konsentrisk i forhold til hverandre, som tydeligere vist i fig. 4. Ved praktisering av oppfinnelsen vil kanalen 20 mellom rørene 18 og 19 tjene som en passasje hvori-gjennom lavtemperaturfluidet som utløper fra røret 18, kan strømme inn i utløpskammeret 15 som avgrenses på den ene side av den tykkeste rørplate 13. An annular space delimited between the inner wall of the outer tube 19 and the outer wall of the inner tube 18 forms a channel 20. The open end of each outer tube 19 is welded, soldered or otherwise attached to the other tube plate 13, so that the channel 20 is in fluid connection with the outlet chamber 15 and the associated outlet 17. The inner pipes 18 and the outer pipes 19 consist of pipes which are arranged concentrically in relation to each other, as more clearly shown in fig. 4. When practicing the invention, the channel 20 between the pipes 18 and 19 will serve as a passage through which the low-temperature fluid that exits from the pipe 18 can flow into the outlet chamber 15 which is delimited on one side by the thickest pipe plate 13.

Som vist i fig. 6 og 7, er innerrørene 18 anordnet sentralt i ytterrørene 19 og fastholdt i stilling ved hjelp av stenger 40. Stengene 40 er slik plassert og dimensjonert at de ikke i vesentlig grad vil hemme fluidumstrømmen gjennom kanalen 20. De spesielt forenklede figurer 2, 3 og 8 viser at rørene 18 og 19 bare opptar en del av hodeseksjonen 10 i varmevekslingsseksjonen 11. Ved virkelig fremstilling av varmeveksleren vil rørene 18 og 19 oppta størstedelen av den tverrsnittsflate som avgrenses i hodeseksjonen og varmevekslingsseksjonen, slik det tydeligst fremgår av fig. 4 og 5. As shown in fig. 6 and 7, the inner tubes 18 are arranged centrally in the outer tubes 19 and held in position by means of rods 40. The rods 40 are positioned and dimensioned in such a way that they will not significantly impede the fluid flow through the channel 20. The particularly simplified figures 2, 3 and 8 shows that the pipes 18 and 19 only occupy a part of the head section 10 in the heat exchange section 11. In actual production of the heat exchanger, the pipes 18 and 19 will occupy the majority of the cross-sectional area defined in the head section and the heat exchange section, as is most clearly evident from fig. 4 and 5.

Som vist i fig. 5 er den del av røret 19 som strekker seg inn i varmevekslingsseksjonen 11 fortrinnsvis fastgjort ved egnede midler, f.eks. konsentriske ringer 38. Forankrings-midlene for ytterrøret omfatter også et antall innbyrdes adskilte strevere 39 som er fastgjort mellom hver av de konsentriske ringer 38. Nærmere bestemt er ytterrøret 19 plassert mellom ringene 38 på en slik måte at hvert ytterrør fastkiles mellom nærmestliggende strevere 39. As shown in fig. 5, the part of the pipe 19 which extends into the heat exchange section 11 is preferably fixed by suitable means, e.g. concentric rings 38. The anchoring means for the outer tube also comprise a number of mutually separated struts 39 which are fixed between each of the concentric rings 38. More specifically, the outer tube 19 is placed between the rings 38 in such a way that each outer tube is wedged between the nearest struts 39.

Varmevekslingsseksjonen 11 som er vist i fig. 2 og som avgrenses av ytterveggen 21, er den del av varmeveksleren hvori varme fra høytemperaturfluidet overføres til lavtemperaturfluidet. Høytemperaturfluidet innstrømmer i varmevekslingsseksjonen 11 gjennom et innløp 28 og utstrømmer gjennom et utløp 29. Det er innvendig i varmevekslingsseksjonen 11 anordnet smale spalter 27 mellom de enkelte ytterrør 19 og mellom rørene 19 og ytterveggen 21. Spaltene 27 danner gjennomløpskanaler for høytemperatur-fluidet som ledes gjennom varmevekslingsseksjonen 11. The heat exchange section 11 shown in fig. 2 and which is bounded by the outer wall 21, is the part of the heat exchanger in which heat from the high-temperature fluid is transferred to the low-temperature fluid. The high-temperature fluid flows into the heat exchange section 11 through an inlet 28 and flows out through an outlet 29. Inside the heat exchange section 11, narrow slits 27 are arranged between the individual outer tubes 19 and between the tubes 19 and the outer wall 21. The slits 27 form flow channels for the high-temperature fluid which is led through the heat exchange section 11.

En lukkeplate 25 er anbragt mellom en flens 22, ytterveggen 21 og en annen flens 24 som danner ytterpartiet av en endevegg 26. Flensene er sammenføyd gjennom bolter 23, hvorved lukkeplaten 25 forankres til ytterveggen 21. Veggen 26 er sveiset, loddet eller på annen måte fastgjort til rørplaten 13. Rørene 18 og 19 strekker seg gjennom lukkeplaten 25, men er ikke fastgjort til denne. Det foretrekkes i stedet å opprettholde en liten klaring (ikke vist) mellom yttersiden av hvert rør 19 og lukkeplaten 25. Rørene vil derved kunne beveges fritt, dvs. utvides eller sammentrekkes i avhengighet av temperaturforandringer og andre forhold, uten å forårsake uønskede varmespenninger. A closing plate 25 is placed between a flange 22, the outer wall 21 and another flange 24 which forms the outer part of an end wall 26. The flanges are joined together through bolts 23, whereby the closing plate 25 is anchored to the outer wall 21. The wall 26 is welded, soldered or otherwise attached to the tube plate 13. The tubes 18 and 19 extend through the closing plate 25, but are not attached to this. Instead, it is preferred to maintain a small clearance (not shown) between the outside of each tube 19 and the closing plate 25. The tubes will thereby be able to move freely, i.e. expand or contract depending on temperature changes and other conditions, without causing unwanted thermal stresses.

Veggen 26 danner den nødvendige forbindelse mellom hode-seks jonen 10 og varmevekslingsseksjonen 11. I praksis må veggen 26 være tilstrekkelig tynn (maksimaltykkelse 15 mm) til å redusere varmeoverføringen fra varmevekslingsseksjonen til hode-seks jonen i størst mulig grad, men tilstrekkelig tykk til at det opprettes en fast forbindelse mellom hodeseksjon og varme-vekslingsseks jon . Da lukkeplaten 25 ikke er fastgjort til ytterveggen 21 ved mekaniske midler eller på annen måte, vil varmespenningene i varmeveksleren reduseres ytterligere. Hodeseksjonen 10 er dessuten isolert mot den høye temperatur i varmevekslingsseksjonen 11 gjennom et kjølefluidumkammer 34 The wall 26 forms the necessary connection between the head-six ion 10 and the heat exchange section 11. In practice, the wall 26 must be sufficiently thin (maximum thickness 15 mm) to reduce the heat transfer from the heat exchange section to the head-six ion to the greatest extent possible, but sufficiently thick that a fixed connection is established between the head section and the heat exchange section. Since the closing plate 25 is not attached to the outer wall 21 by mechanical means or in any other way, the thermal stresses in the heat exchanger will be further reduced. The head section 10 is also insulated against the high temperature in the heat exchange section 11 through a cooling fluid chamber 34

som fungerer som en termisk foring. Ifølge fig. 2 består kammeret 34 av et hulrom som avgrenses mellom rørplaten 13 og lukkeplaten 25 og som omsluttes av forbindelsesveggen 26. Et innløp 33 som strekker seg gjennom det øvre parti av flensen 24, tjener for innføring av et kjølende og rensende fluidum (i det etterfølgende benevnt "kjølemedium") i kammeret 34. Innløpet 33 er anordnet i flensen 24 istedenfor i den tynne yttervegg 26, for å forebygge overdrevne mekaniske og termiske spenninger i veggen 26. which acts as a thermal liner. According to fig. 2, the chamber 34 consists of a cavity which is delimited between the tube plate 13 and the closing plate 25 and which is enclosed by the connecting wall 26. An inlet 33 which extends through the upper part of the flange 24 serves for the introduction of a cooling and cleaning fluid (hereinafter referred to "cooling medium") in the chamber 34. The inlet 33 is arranged in the flange 24 instead of in the thin outer wall 26, in order to prevent excessive mechanical and thermal stresses in the wall 26.

Kjølemediumkammeret 34 står i fluidumforbindelse med en innretning som forårsaker jevn fordeling av kjølemediet over den totale tverrsnittsflate som avgrenses av ytterveggen 21. Som vist i fig. 2, er det anbragt et isolasjonsmateriale 30 i en sone som avgrenses av en ledeplate 31, veggdeler 32 og lukkeplaten 25. Det er opprettet fluidumforbindelse mellom isolasjonsmaterialet 30 og kjølemediumskammeret 34 gjennom åpninger (ikke vist) mellom ytterrørene 19 og lukkeplaten 25 og mellom ytterrørene og vegg-delene 32. Selv om isolasjonsmaterialet 30 bidrar til å skjerme lukkeplaten 25 mot de høye temperaturer i varmevekslingsseksjonen, foruten å bevirke en jevnere fordeling av kjølemediet over hele den tilgjengelige tverrsnittsflate, er anvendelsen av isolasjonsmaterialet valgfri. Det foretrekkes å benytte varmeisolasjons-materiale i form av komprimert mineralull, aluminiumoksydfibre, Kaowool aluminakisel-keramikkfibre eller lignende. Ledeplaten 31 og veggelementene 32 er tilvirket av varmebestandig metall-blikk eller annet vanlig, varmebestandig materiale. The cooling medium chamber 34 is in fluid communication with a device which causes uniform distribution of the cooling medium over the total cross-sectional area delimited by the outer wall 21. As shown in fig. 2, an insulating material 30 is placed in a zone delimited by a guide plate 31, wall parts 32 and the closing plate 25. A fluid connection is established between the insulating material 30 and the coolant chamber 34 through openings (not shown) between the outer tubes 19 and the closing plate 25 and between the outer tubes and the wall parts 32. Although the insulating material 30 helps to shield the closing plate 25 against the high temperatures in the heat exchange section, besides effecting a more even distribution of the coolant over the entire available cross-sectional area, the use of the insulating material is optional. It is preferred to use thermal insulation material in the form of compressed mineral wool, aluminum oxide fibres, Kaowool alumina silicon ceramic fibers or the like. The guide plate 31 and the wall elements 32 are made of heat-resistant metal tin or other common, heat-resistant material.

Varmeveksleren ifølge foreliggende oppfinnelse er egnet for anvendelse i vidt forskjellige varmevekslingsprosesser. Høy-temperaturf luidet og lavtemperaturfluidet kan eksempelvis bestå av gasser, væsker eller blandinger av gasser og væsker. Høy-temperaturf luidet vil som oftest bestå av et opphetet materiale i gassform, mens lavtemperaturfluidet består av en kjøligere væske og/eller materiale i gassform. Ved visse varmevekslingsprosesser kan det være fordelaktig at lavtemperaturfluidet og/eller høytemperaturfluidet undergår en faseforandring mens fluidene ledes gjennom varmeveksleren. Det kan således ofte være gunstig at en lavtemperaturvæske fordamper under avkjøling av et høy-temperaturf luidum. En slik faseforandring kan uten vanskelighet oppnås under drift, ved å velge lavtemperaturfluidum og/eller høytemperaturfluidum som vil gjennomgå den ønskede faseforandring under de rådende driftsbetingelser. The heat exchanger according to the present invention is suitable for use in widely different heat exchange processes. The high-temperature fluid and the low-temperature fluid can, for example, consist of gases, liquids or mixtures of gases and liquids. The high-temperature fluid will usually consist of a heated material in gaseous form, while the low-temperature fluid consists of a cooler liquid and/or material in gaseous form. In certain heat exchange processes, it can be advantageous for the low-temperature fluid and/or the high-temperature fluid to undergo a phase change while the fluids are passed through the heat exchanger. It can thus often be beneficial for a low-temperature fluid to evaporate during cooling of a high-temperature fluid. Such a phase change can be achieved without difficulty during operation, by selecting low-temperature fluid and/or high-temperature fluid that will undergo the desired phase change under the prevailing operating conditions.

Varmevekslingsprosessen ifølge foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for anvendelse ved avkjøling av det varme reaksjonsprodukt fra en termisk eller katalytisk krakkingsreaktor. Et slikt reaksjonsprodukt har vanligvis en temperatur av 700-1000°C. Ved slike prosesser består lavtemperaturfluidet fortrinnsvis av The heat exchange process according to the present invention is particularly suitable for use when cooling the hot reaction product from a thermal or catalytic cracking reactor. Such a reaction product usually has a temperature of 700-1000°C. In such processes, the low-temperature fluid preferably consists of

en vandig væske, vanligvis vann. Vannet bør generelt ha en temperatur av 100-400°C. Under varmevekslingsprosessen er hodeseksjonen 10 hovedsakelig utsatt for høye trykk og lave temperaturer, mens varmevekslingsseksjonen 11 påvirkes av høytemperatur-fluidets generelt høyere temperaturer og lavere trykk. Varme-vekslingen foregår ved overføring av varme fra høytemperatur-fluidet til lavtemperaturfluidet. an aqueous liquid, usually water. The water should generally have a temperature of 100-400°C. During the heat exchange process, the head section 10 is mainly exposed to high pressures and low temperatures, while the heat exchange section 11 is affected by the generally higher temperatures and lower pressures of the high temperature fluid. The heat exchange takes place by transferring heat from the high-temperature fluid to the low-temperature fluid.

Som angitt i fig. 1 og 2 vil en typisk varmevekslingsprosess innbefatte innføring av høytemperaturfluidet i varme-vekslingsseks jonen 11 gjennom innløpet 28. Innvendig i varme-vekslingsseks jonen strømmer høytemperaturfluidet gjennom spaltene 27 mellom rørene 19, i en retning som angitt ved piler 58. Ved den motsatte ende av varmeveksleren ledes et lavtemperaturfluidum, eksempelvis vann, fra en passende kilde, f.eks. en damptrommel 59, inn i hodeseksjonen 10 gjennom innløpet 16. Fra hodeseksjonen 10 strømmer lavtemperaturfluidet gjennom de anordnede innerrør 18 As indicated in fig. 1 and 2, a typical heat exchange process will include the introduction of the high temperature fluid into the heat exchange section 11 through the inlet 28. Inside the heat exchange section, the high temperature fluid flows through the slots 27 between the tubes 19, in a direction indicated by arrows 58. At the opposite end of the heat exchanger is fed a low-temperature fluid, for example water, from a suitable source, e.g. a steam drum 59, into the head section 10 through the inlet 16. From the head section 10, the low-temperature fluid flows through the arranged inner tubes 18

som er åpne i begge ender, og inn i varmevekslingsseksjonen 11. Lavtemperaturfluidets strømningsbane er vist ved 60. Den del av hvert innerrør 18 som er beliggende i varmevekslingsseksjonen 11, er omgitt av et ytterrør 19. Som vist i fig. 6, vil lavtemperaturfluidet som utløper fra innerrøret 18, ledes til hodeseksjonen 10 gjennom en kanal 20 som avgrenses mellom innerveggen av ytter-røret 19 og ytterveggen av innerrøret 18. which are open at both ends, and into the heat exchange section 11. The flow path of the low temperature fluid is shown at 60. The part of each inner tube 18 which is located in the heat exchange section 11 is surrounded by an outer tube 19. As shown in fig. 6, the low-temperature fluid that exits from the inner tube 18 will be led to the head section 10 through a channel 20 which is defined between the inner wall of the outer tube 19 and the outer wall of the inner tube 18.

Hvis lavtemperaturfluidet består av vann, vil varmen som overføres fra høytemperaturfluidet vanligvis være tilstrekkelig til å omdanne i hvert fall en del av vannet til damp. Denne flytende vann/damp-blanding som dannes under varmevekslingsprosessen, ledes gjennom kanalene 20 til hodeseksjonen 10 langs en strømningsbane som vist ved 61. Fra hodeseksjonen 10 tilbake-føres vann/damp-blandingen gjennom damptrommelen 59 (strømnings-bane 61). Under sin bevegelse langs strømningsbanen 58 gjennom varmevekslingsseksjonen 11 vil høytemperaturfluidet avgi varme til lavtemperaturfluidet. Etter å være avkjølt ledes høy-temperaturf luidet gjennom produktutløpet 29. If the low-temperature fluid consists of water, the heat transferred from the high-temperature fluid will usually be sufficient to convert at least part of the water into steam. This liquid water/steam mixture formed during the heat exchange process is led through the channels 20 to the head section 10 along a flow path as shown at 61. From the head section 10, the water/steam mixture is returned through the steam drum 59 (flow path 61). During its movement along the flow path 58 through the heat exchange section 11, the high temperature fluid will give off heat to the low temperature fluid. After being cooled, the high-temperature fluid is led through the product outlet 29.

Når varmeveksleren er i funksjon, vil isolasjonslaget 30 i forening med kjølemediet beskytte lukkeplaten 25 mot ekstreme temperaturer og temperaturforandringer og mot korrosjon eller forurensning. Et stort antall ulike fluider kan finne anvendelse som kjølemedium. Som eksempel på egnet kjølemedium kan nevnes damp. Ved utløpet 29 har kjølemediet lavere temperatur enn høy-temperaturf luidet , men kjølemediets trykk er høyere enn høy-temperaturf luidets . I fig. 2 er kjølemediets strømningsbane angitt ved piler 63. Som tidligere omtalt er det anordnet åpninger (ikke vist) mellom lukkeplaten 25, veggelementene 32 og ytterrørene 19. Disse åpninger danner strømningsbaner for kjølemediet som innstrømmer i isolasjonslaget 30 fra kammeret 34. When the heat exchanger is in operation, the insulation layer 30 in association with the coolant will protect the closing plate 25 against extreme temperatures and temperature changes and against corrosion or contamination. A large number of different fluids can be used as a cooling medium. Steam can be mentioned as an example of a suitable cooling medium. At the outlet 29, the refrigerant has a lower temperature than the high-temperature fluid, but the pressure of the refrigerant is higher than that of the high-temperature fluid. In fig. 2, the flow path of the refrigerant is indicated by arrows 63. As previously discussed, openings (not shown) are arranged between the closing plate 25, the wall elements 32 and the outer pipes 19. These openings form flow paths for the refrigerant that flows into the insulation layer 30 from the chamber 34.

Da kjølemediet har høyere trykk enn høytemperaturfluidet, vil kjølemediet ikke bare ledes fra kammeret 34 inn i isolasjonslaget 30, men strømme videre fra isolasjonslaget og inn i varme-vekslingsseks jonen 11. Fra varmevekslingsseksjonen 11 utstrømmer kjølemediet, sammen med høytemperaturfluidet, gjennom produkt-utløpet 29. Ved drift av den foreliggende varmeveksler vil derfor de høye temperaturer i varmevekslingsseksjonen avta gradvis i retning mot hodeseksjonen. Dette trekk ved varmeveksleren ifølge oppfinnelsen representerer et avgjort fortrinn overfor de hittil kjente varmevekslere. Nærmere bestemt vil det konstruk-sjonsmaterialproblem som opptrer i forbindelse med hittil kjente varmevekslere, grunnet de ekstreme temperatur- og trykkforskjeller mellom høytemperaturfluidet og lavtemperaturfluidet, ikke forekomme ved varmeveksleren ifølge oppfinnelsen. As the coolant has a higher pressure than the high-temperature fluid, the coolant will not only be led from the chamber 34 into the insulation layer 30, but will continue to flow from the insulation layer and into the heat exchange section 11. From the heat exchange section 11, the coolant flows out, together with the high-temperature fluid, through the product outlet 29 During operation of the present heat exchanger, the high temperatures in the heat exchange section will therefore decrease gradually in the direction towards the head section. This feature of the heat exchanger according to the invention represents a decided advantage over the previously known heat exchangers. More specifically, the construction material problem that occurs in connection with hitherto known heat exchangers, due to the extreme temperature and pressure differences between the high-temperature fluid and the low-temperature fluid, will not occur with the heat exchanger according to the invention.

Ved mange prosesser, eksempelvis ved avkjøling av varme reaksjonsprodukter fra en termisk eller katalytisk krakkingsreaktor, er det ofte ønskelig at temperaturen av høytemperatur-fluidet reduseres ytterligere etter utstrømningen gjennom produkt- In many processes, for example when cooling hot reaction products from a thermal or catalytic cracking reactor, it is often desirable that the temperature of the high-temperature fluid is further reduced after the outflow through the product

utløpet 29, men innen gjenvinningen som det endelige produkt. expiry 29, but within the recycling as the final product.

Ved praktisering av foreliggende oppfinnelse blir temperaturen ytterligere redusert ved hurtigkjøling av høytemperaturfluidet i en andre varmeveksler (ikke vist) av type som tidligere beskrevet eller av en annen type. Det utstrømmende reaksjonsprodukt som forlater en hydrokarbonkrakkingsreaktor gjennom utløpet 29, har vanligvis en temperatur av 300-700°C. I overensstemmelse med oppfinnelsen blir reaksjonsproduktet avkjølt til 200-400°C eller mindre i den andre varmeveksler (ikke vist). When practicing the present invention, the temperature is further reduced by rapid cooling of the high-temperature fluid in a second heat exchanger (not shown) of the type previously described or of another type. The outflowing reaction product leaving a hydrocarbon cracking reactor through outlet 29 usually has a temperature of 300-700°C. In accordance with the invention, the reaction product is cooled to 200-400°C or less in the second heat exchanger (not shown).

Varmeveksleren ifølge foreliggende oppfinnelse kan rengjøres på en enkel og lettvint måte som bare krever at høytemperatur-fluidet erstattes av overhetet damp og at tilførselen av lav-temperaturf luidum avbrytes. Ved rengjøring eller avkoksing av en varmeveksler som anvendes for avkjøling av reaksjonsproduktet fra en hydrokarbonkrakkingsreaktor, kan det således innføres overhetet damp med en temperatur av 900-1100°C gjennom innløpet 28. Samtidig opprettholdes tilførselen av rensevæske gjennom innløpet 33, for å beskytte hodeseksjonen 10 mot ekstreme temperaturer. Ved slike koksfjerningsprosesser vil varme-reguleringssonen danne tilstrekkelig skille mellom varmevekslings-seks jonen og hodeseksjonen, slik at temperaturen i hodeseksjonen vanligvis ikke overstiger 500°C og fortrinnsvis utgjør 300-400°C. Etter å ha forlatt utløpet 29 avkjøles den overhetede damp til 300-700°C ved injisering av vann. Dampen kan avkjøles ytterligere på konvensjonell måte. Da varmeveksleren ifølge foreliggende oppfinnelse bibeholder normale driftstemperaturer uavbrutt, vil de termiske spenninger som vanligvis opptrer under rengjøring av en varmeveksler (som følge av temperaturvariasjonene) reduseres betydelig. The heat exchanger according to the present invention can be cleaned in a simple and easy way which only requires that the high-temperature fluid be replaced by superheated steam and that the supply of low-temperature fluid be interrupted. When cleaning or decoking a heat exchanger used for cooling the reaction product from a hydrocarbon cracking reactor, superheated steam with a temperature of 900-1100°C can thus be introduced through the inlet 28. At the same time, the supply of cleaning liquid is maintained through the inlet 33, in order to protect the head section 10 against extreme temperatures. In such coke removal processes, the heat regulation zone will form a sufficient separation between the heat exchange zone and the head section, so that the temperature in the head section does not usually exceed 500°C and preferably amounts to 300-400°C. After leaving the outlet 29, the superheated steam is cooled to 300-700°C by injecting water. The steam can be further cooled in a conventional manner. As the heat exchanger according to the present invention maintains normal operating temperatures without interruption, the thermal stresses that usually occur during cleaning of a heat exchanger (as a result of the temperature variations) will be significantly reduced.

Fig. 3 viser en annen versjon av varmeveksleren ifølge foreliggende oppfinnelse. Hodeseksjonen, varmevekslingsseksjonen og varmevekslingsprosessen ér stort sett de samme som beskrevet i forbindelse med varmeveksleren ifølge fig. 2. Innbyrdes motsvarende komponenter i de to utførelsesformer er betegnet med samme henvisningstall. I det tilfelle som er vist i fig. 3, er imidlertid ytterrørene 19 fysisk fastgjort ved sveising, lodding eller på annen måte, såvel tilden andre rørplate 13 som til lukkeplaten 25. Denne konstruksjon gir den nødvendige forankring mellom hodeseksjon og varmevekslingsseksjon, slik at det tynne veggelement 26 kan utelates. Lukkeplaten 25 er anbragt mellom egnede monteringsdeler, eksempelvis en flens 22 og et utvendig anslag 35, og fastspent i stilling ved hjelp av bolter 23. Fig. 3 shows another version of the heat exchanger according to the present invention. The head section, the heat exchange section and the heat exchange process are largely the same as described in connection with the heat exchanger according to fig. 2. Corresponding components in the two embodiments are designated with the same reference number. In the case shown in fig. 3, however, the outer tubes 19 are physically attached by welding, soldering or in some other way, both to the second tube plate 13 and to the closing plate 25. This construction provides the necessary anchoring between the head section and the heat exchange section, so that the thin wall element 26 can be omitted. The closing plate 25 is placed between suitable mounting parts, for example a flange 22 and an external stop 35, and clamped in position by means of bolts 23.

Da den ikke er stivt forbundet med monteringsdelene, vil lukkeplaten 25 i dette tilfelle (fig. 3) kunne beveges. Den kan derved utvides og sammentrekkes under påvirkning av temperatur-variasjoner uten å forårsake uønskede spenninger (på samme måte som lukkeplaten 25 i utførelsesformen ifølge fig.2). As it is not rigidly connected to the mounting parts, the closing plate 25 in this case (fig. 3) will be able to be moved. It can thereby expand and contract under the influence of temperature variations without causing unwanted stresses (in the same way as the closing plate 25 in the embodiment according to fig.2).

Mellom lukkeplaten 25 og den andre rørplate 13 er det anordnet en spalte som fortrinnsvis utmunner mot omgivelsen. Spalten opptar en innløpsledning 36 for innføring av kjølemedium Between the closing plate 25 and the second pipe plate 13, a gap is arranged which preferably opens towards the surroundings. The gap accommodates an inlet line 36 for the introduction of cooling medium

i varmevekslingsseksjonen 11. Som vist i fig. 3, er innløps-ledningen utformet som en T, innbefattende en sidearm med åpen ende og en sidearm med lukket ende. Sidearmen med den åpne ende strekker seg gjennom lukkeplaten 25 og omsluttes, i hvert fall delvis, av en hylse 37. Sidearmen med den åpne ende er dessuten forsynt med et antall små åpninger som utmunner i hylsen 37. Hylsen 37 er også utstyrt med et antall små åpninger hvori-gjennom kjølemediet kan innstrømme i isolasjonsmaterialet 30. Sidearmene av ledningen 36 samt hylsen 37 er fortrinnsvis plassert i midten av den rørledningsbunt som inneholder lav-temperaturf luidet. Sidearmkonstruksjonen forløper også i langs-gående retning gjennom varmeveksleren med henblikk på jevn fordeling av kjølemedium gjennom isolasjonsmaterialet 30. in the heat exchange section 11. As shown in fig. 3, the inlet line is shaped like a T, including a side arm with an open end and a side arm with a closed end. The side arm with the open end extends through the closing plate 25 and is enclosed, at least partially, by a sleeve 37. The side arm with the open end is also provided with a number of small openings which open into the sleeve 37. The sleeve 37 is also equipped with a number small openings through which the coolant can flow into the insulation material 30. The side arms of the line 36 and the sleeve 37 are preferably located in the middle of the pipeline bundle containing the low-temperature fluid. The side arm construction also extends in a longitudinal direction through the heat exchanger with a view to even distribution of cooling medium through the insulation material 30.

Som det fremgår av fig. 3, er den sidearm av kjølemediums-innløpet 36 som har lukket ende, innført i en åpning i den andre rørplate 13. Denne anordning er valgfri, men foretrekkes fordi den tjener til avstiving av varmevekslerkonstruksjonen. Selv om denne sidearm er uten åpninger i ytterveggen, vil armen selv befinne seg i fluidumforbindelse med kjølemediet som tilføres gjennom innløpet 36. Hvis varmeveksleren var konstruert med et antall sidearmer som strakte seg inn i lukkeplaten 25 og/eller den andre rørplate 13, ville det kunne oppnås en jevnere fordeling av kjølemediet gjennom isolasjonsmaterialet 30. En slik konstruksjon er imidlertid ikke å foretrekke, da antallet tilgjengelige rørledninger for overføring av lavtemperaturfluidet ville minske, med derav følgende redusering av varmevekslerens kapasitet. As can be seen from fig. 3, the side arm of the coolant inlet 36 which has a closed end is inserted into an opening in the second tube plate 13. This device is optional, but is preferred because it serves to stiffen the heat exchanger construction. Although this side arm is without openings in the outer wall, the arm itself will be in fluid communication with the refrigerant supplied through the inlet 36. If the heat exchanger were constructed with a number of side arms that extended into the closing plate 25 and/or the second tube plate 13, it would a more even distribution of the coolant through the insulation material 30 could be achieved. However, such a construction is not preferable, as the number of pipelines available for transferring the low-temperature fluid would decrease, with a consequent reduction in the heat exchanger's capacity.

En annen utførelsesform av varmeveksleren ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 8. Hodeseksjonen, varme-vekslingsseks jonen og virkemåten er i hovedsak de samme som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 2 og. 3. Innbyrdes motsvarende deler i hver av utførelsesformene er betegnet med samme henvisningstall. I versjonen ifølge fig. 8 er det imidlertid anordnet en kjølemediumsfordeler 41 mellom den andre rørplate 13 og lukkeplaten 25. Et kjølemediumkammer 46 er beliggende mellom fordeleren 41 og den andre rørplate 13. Kjølemedium inn-strømmer i varmeveksleren gjennom et innløp 43 som står i forbindelse med kammeret 46. En lukkeplate 25 som er anbragt mellom flensene 35 og 22, fastholdes i stilling av bolter 23. Et antall kjølemediumsmuffer 44 er i den ene ende fastgjort til fordeleren 41 og i den annen ende til lukkeplaten 25. Disse muffer som er fastgjort ved sveising, lodding eller på annen måte til delene 41 og 25, danner den eneste, mekaniske forbindelse mellom hode-seks jonen 10 og varmevekslingsseksjonen 11. Another embodiment of the heat exchanger according to the present invention is shown in fig. 8. The head section, the heat-exchange section and the mode of operation are essentially the same as previously described in connection with fig. 2 and. 3. Corresponding parts in each of the embodiments are designated with the same reference number. In the version according to fig. 8, however, a coolant distributor 41 is arranged between the second tube plate 13 and the closing plate 25. A coolant chamber 46 is located between the distributor 41 and the second tube plate 13. Coolant flows into the heat exchanger through an inlet 43 which is connected to the chamber 46. A closing plate 25, which is placed between the flanges 35 and 22, is held in position by bolts 23. A number of coolant sleeves 44 are attached at one end to the distributor 41 and at the other end to the closing plate 25. These sleeves, which are attached by welding, soldering or otherwise to the parts 41 and 25, form the only mechanical connection between the head-six ion 10 and the heat exchange section 11.

Muffene 4 4 omslutter den del av hvert av innerrørene 18 og ytterrørene 19, som forløper mellom fordeleren 41 og lukkeplaten 25. Muffene 44 har større diameter enn ytterrøret 19, og det avgrenses derfor en kanal 4 5 mellom ytterveggen av rørene 19 og innerveggen av muffene 44. Dimensjonen av de omsluttende muffer 44, i forhold til ytterrørene 19, fremgår tydeligst av detalj-risset i fig. 9. Kanalen 45 står i fluidumforbindelse med inn-løpet 43 og isolasjonsmaterialet 30. Kjølemediet som innføres gjennom innløpet 43, som vist ved 63, vil derved gjennomstrømme kanalen 45 og fordeles jevnt i isolasjonsmaterialet 30. The sleeves 4 4 enclose the part of each of the inner tubes 18 and the outer tubes 19, which extends between the distributor 41 and the closing plate 25. The sleeves 44 have a larger diameter than the outer tube 19, and a channel 4 5 is therefore defined between the outer wall of the tubes 19 and the inner wall of the sleeves 44. The dimension of the enclosing sleeves 44, in relation to the outer tubes 19, can be seen most clearly from the detailed drawing in fig. 9. The channel 45 is in fluid connection with the inlet 43 and the insulation material 30. The cooling medium introduced through the inlet 43, as shown at 63, will thereby flow through the channel 45 and be evenly distributed in the insulation material 30.

Ved utførelsesformen ifølge fig. 8 er varmeoverføringen fra varmevekslingsseksjonen til hodeseksjonen betraktelig redusert, da det i dette tilfelle ikke er anordnet noe veggelement som adskiller de to seksjoner. Forpartiet av varmevekslingsseksjonen er dessuten åpen mot ytterluften, slik at kjølevirkningen fra omgivelsen bidrar til å redusere omfanget av den varmeoverføring som finner sted. I denne versjon av varmeveksleren vil også varmespenningene reduseres til et minimum, som følge av at ytter-rørene 19 utelukkende er fastgjort til den andre rørplate 13. In the embodiment according to fig. 8, the heat transfer from the heat exchange section to the head section is considerably reduced, as in this case there is no wall element separating the two sections. The front part of the heat exchange section is also open to the outside air, so that the cooling effect from the surroundings helps to reduce the extent of the heat transfer that takes place. In this version of the heat exchanger, the heat stresses will also be reduced to a minimum, as a result of the fact that the outer tubes 19 are exclusively attached to the second tube plate 13.

Visse detaljer vedrørende konstruksjonsmaterialer, driftsbetingelser og andre trekk ved den foreliggende varmeveksler er beskrevet i det etterfølgende. Rørledningen for overføring av lavtemperaturfluidet er fremstilt av materialer som vil tåle de temperaturer og trykk som vanligvis forekommer ved drift av en varmeveksler. Ved en prosess som innbefatter avkjøling av reaksjonsproduktet fra en hydrokarbonkrakkingsreaktor, vil lavtemperaturfluidet eksempelvis ha en temperatur av 100-350°C Certain details regarding construction materials, operating conditions and other features of the present heat exchanger are described in the following. The pipeline for transferring the low-temperature fluid is made of materials that will withstand the temperatures and pressures that usually occur when operating a heat exchanger. In a process that includes cooling the reaction product from a hydrocarbon cracking reactor, the low-temperature fluid will, for example, have a temperature of 100-350°C

og et trykk opp til 140 atmosfærer. Av typiske, konvensjonelle materialer som kan tåle slike forhold, kan nevnes nikkel og nikkel-baserte legeringer av jern, krom, kobolt, molybden, wolfram,niobium, tantal o.l. Disse metaller eller metall-legeringer kan også inneholde ikke-metalliske tilsetninger såsom silikon og karbon. and a pressure of up to 140 atmospheres. Of typical, conventional materials that can withstand such conditions, mention can be made of nickel and nickel-based alloys of iron, chromium, cobalt, molybdenum, tungsten, niobium, tantalum and the like. These metals or metal alloys may also contain non-metallic additions such as silicon and carbon.

De foretrukne materialer for tilvirkning av de ulike deler av varmeveksleren, er slike som kan tåle temperaturer og trykk som normalt vil opptre i varmevekslings- og rengjørings-prosesser. Når varmeveksleren anvendes for avkjøling av det varme reaksjonsprodukt fra en hydrokarbonkrakkingsreaktor, vil det under varmevekslingsprosessen forekomme temperaturer av 700-1000°C og trykk av 2-10 atmosfærer. Under koksfjerningen/-' rengjøringen med overhetet damp, vil temperaturen ligge mellom 900-1100°C og trykket mellom 2-10 atmosfærer. Av materialer som er egnet for å tåle slike forhold, kan nevnes nikkel og nikkel-baserte legeringer. The preferred materials for manufacturing the various parts of the heat exchanger are those that can withstand temperatures and pressures that will normally occur in heat exchange and cleaning processes. When the heat exchanger is used for cooling the hot reaction product from a hydrocarbon cracking reactor, temperatures of 700-1000°C and pressure of 2-10 atmospheres will occur during the heat exchange process. During the coking/cleaning with superheated steam, the temperature will be between 900-1100°C and the pressure between 2-10 atmospheres. Of materials which are suitable for withstanding such conditions, mention may be made of nickel and nickel-based alloys.

Da en stor del av varmen i varmevekslingsseksjonen bortledes gradvis uten å overføres til hodeseksjonen, er det unødvendig at materialene for tilvirkning av hodeseksjonen blir beregnet for å tåle de høyere temperaturer i varmevekslingsseksjonen. Hode-seks jonen kan f.eks. utsettes for en maksimumstemperatur under 500°C, hvilket innebærer at den andre rørplate maksimalt vil utsettes for en temperatur som er ca. 300°C lavere enn temperaturen av høytemperaturfluidet som innstrømmer i varmevekslingsseksjonen. De foretrukne materialer for fremstilling av hodeseksjonen vil generelt bestå av stål-legeringer av krom og molybden. Dimensjoneringen og formen av varmeveksleren og hver av de tilhørende komponenter, såsom rørledninger, rørplater, lukkeplater, mantler m.v. bestemmes i første rekke av den spesielle prosess hvori varmeveksleren skal benyttes, og de normale driftsbetingelser ved en slik prosess, f.eks. forskjellene i trykk mellom den ene side av rørplaten og den annen side av samme rørplate- Som tidligere omtalt, vil temperatur- og trykk-forholdene forandres meget gradvis under drift av varmeveksleren ifølge foreliggende oppfinnelse. Det er derfor ikke nødvendig at rørplater og andre komponenter i varmeveksleren er beregnet for å tåle store temperatur- eller trykkforskjeller. As a large part of the heat in the heat exchange section is dissipated gradually without being transferred to the head section, it is unnecessary for the materials for the manufacture of the head section to be calculated to withstand the higher temperatures in the heat exchange section. The head-six ion can e.g. is exposed to a maximum temperature below 500°C, which means that the second tube plate will be exposed to a maximum temperature of approx. 300°C lower than the temperature of the high temperature fluid flowing into the heat exchange section. The preferred materials for the manufacture of the head section will generally consist of steel alloys of chromium and molybdenum. The dimensioning and shape of the heat exchanger and each of the associated components, such as pipelines, tube sheets, closing plates, casings, etc. is primarily determined by the particular process in which the heat exchanger is to be used, and the normal operating conditions for such a process, e.g. the differences in pressure between one side of the tube plate and the other side of the same tube plate - As previously discussed, the temperature and pressure conditions will change very gradually during operation of the heat exchanger according to the present invention. It is therefore not necessary that tube sheets and other components in the heat exchanger are designed to withstand large temperature or pressure differences.

Claims

1. Heat exchanger for cooling a fluid of given temperature and pressure by means of a fluid of lower temperature and higher pressure, comprising a head section (10) having an inlet (16) and an outlet (17) for the low temperature fluid and a heat exchange section ( 11), which heat exchanger further comprises several internal conduits (18) which are open at both ends, one end being attached to a first tube plate (12) and in fluid communication with the inlet (16) for the low temperature fluid and extending from the head section (10 ) to the heat exchange section (11) and a number of outer conduits (19) whose open ends are attached to another tube plate (13), which outer conduits (19) are in fluid communication with the outlet (17) for the low temperature fluid, where the outer conduit (19 ) surrounds at least the length of an inner conduit (18) which is arranged within the heat exchange section (11) so that the inner surface of the outer conduit (19) and the outer surface of the inner conduit (18) enclosed by the first form a channel (20) which low temperature The fluid that comes out of the inner line (18) can flow through to the outlet (17) in the head section (10), that the heat exchange section (11) comprises an inlet (28) and an outlet (29) for the high-temperature fluid so that it comes into contact with the lines (19) containing the low temperature fluid, which heat exchanger further comprises a device for gradually reducing the temperature from the heat exchange section (11) to the head section (10), characterized in that the device for gradually reducing the temperature comprises a cooling fluid chamber (34) or a room which is delimited by the outer lines (19) between the second tube plate (13) and a closing plate (25) arranged between the second tube plate (13) and the outlet (29) for high temperature fluid, which plates (13, 25) the outer lines (19 ) extends through.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that an insulation package (30) is arranged between the head section (10) and the heat exchange section (11) and that the cooling fluid chamber (34) is in fluid connection with the insulation package (30) through passages between the closing plate (25) and the outer lines (19) to receive a cooling and flushing fluid.

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the outer lines (19) are attached to the closing plate (25) to provide a rigid connection between the head section (10) and the heat exchange section (11), and where the chamber (34) is in open connection with the surroundings through an inlet pipe (36) for the introduction of cooling and flushing fluid and where the inlet pipe (36) is equipped with a side arm with an open end which extends through the closing plate (25) and is partially surrounded by a sleeve (37) whose interior is in fluid connection with the insulation pack (30).

4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the side arm of the inlet pipe (36) for the cooling fluid is arranged essentially centrally on the longitudinal axis of the heat exchanger.

5. Heat exchanger according to claim 3 or 4, characterized in that the side arm of the inlet pipe (36) for the cooling fluid extends with its closed end into an opening in the second pipe plate (13).

6. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that it comprises a cooling fluid distribution body (41) which is arranged between the second tube plate (13) and the closing plate (25), a cooling fluid chamber (46) which is arranged between the second tube plate (13) and the cooling fluid distribution body (41), a cooling fluid inlet (43) son" is connected to the cooling fluid chamber (46), a number of cooling fluid sleeves (44) which are open at both ends and are in fluid communication with the cooling fluid chamber (46), and which extend between and surround the length of an outer line (19) which extends between the cooling fluid distribution body (41) and the closing plate (25), so that the outer line (19) and the inner surface of the sleeve (44) form a channel which provides the fluid connection between the cooling fluid chamber (46) and the insulating material (30) ), and that the space between the cooling fluid distribution body (41) and the closing plate (25) around the sleeves (44) is in open connection with the surroundings.