PL191081B1

PL191081B1 - Sposób i urządzenie do studzenia strumienia gorącego gazu

Info

Publication number: PL191081B1
Application number: PL351257A
Authority: PL
Inventors: Sr. Raul Jasso Garcia; Danny Yuk-Kwan Ngan; Richard Addison Sanborn; Louis Edward Stein
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2006-03-31
Also published as: PL351257A1; KR100715057B1; DE60032472D1; US20020109246A1; RU2232788C2; DE60032472T2; CN1344307A; AU4110800A; ES2276679T3; ATE348867T1; JP2002539928A; EP1173528A1; WO2000056841A1; CN1183224C; BR0009216A; EP1173528B1; KR20020010588A; US6626424B2; TR200102702T2; AU762565B2

Abstract

1. Urzadzenie do studzenia strumienia goracego gazu, znamienne tym, ze zawiera (I) pierwszy element przewodu rurowego do przenoszenia tego strumienia gazu ze zródla po stronie doplywu do miejsca przeznaczenia po stronie odplywu, (II) uklad zaporowy hamujacy przeplyw umiesz- czony wewnatrz wymienionego elementu przewodu ruro- wego do utworzenia strefy niskocisnieniowej w wymienio- nym strumieniu goracego gazu, bezposrednio za wymie- nionym ukladem zaporowym po stronie odplywu, (III) drugi element przewodu rurowego zlokalizowany po stronie odplywu za wymienionym ukladem zaporowym, wymienio- ny drugi element przewodu rurowego przecina sie wzajem- nie z wymienionym pierwszym elementem przewodu ruro- wego, bedac wzgledem niego usytuowany stycznie i pod katem, wymieniony drugi element przewodu rurowego jest przystosowany do stycznego wtryskiwania plynu ozie- biajacego do wymienionego goracego strumienia gazu, wymienionym goracym strumieniem gazu…………………... 8. Sposób studzenia strumienia goracego gazu z pieca do pirolizy, który obejmuje strefe szybkiego chlodzenia zwiazana ze strumieniem goracego gazu w piecu do piroli- zy, znamienny tym, ze strefa szybkiego chlodzenia zawie- ra (a) rure szybkiego chlodzenia, przez która jest wtryski- wany olej oziebiajacy, by chlodzil ten goracy gaz, wymie- niona rura szybkiego chlodzenia zawiera w sobie wstawke pierscieniowa umieszczona obwodowo na wewnetrznej srednicy wymienionej rury szybkiego chlodzenia, wymie- niona wstawka pierscieniowa posiada pochylenie, które powieksza swa wysokosc w kierunku przeplywu gazu,…….. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy urządzenia do szybkiego chłodzenia strumienia gazowego, w szczególności wynalazek dotyczy procesu technologicznego szybkiego chłodzenia przy oziębianiu produktu rozkładu termicznego wychodzącego z pieca do pirolizy.

W jednym z zakładów zgłaszającego stosującym kraking parowy oleju gazowego, przy produkcji olefin stwierdzono, że nawilżanie ściany rury oziębiającej ma zasadnicze znaczenie dla utrzymywania rury oziębiającej w stanie wolnym od gromadzenia się w niej zanieczyszczeń występujących z powodu osadów koksowych. Użycie dyszy rozpylającej do wprowadzania oleju oziębiającego służącego do ochładzania gorącego gazu pirolitycznego występującego w sekcji promieniowania cieplnego nie funkcjonowało dobrze z powodu trudności w utrzymywaniu ścian w stanie całkowicie nawilżonym. Wcześniejsze układy dysz zawierały zewnętrzny pierścień szybkiego studzenia okrążający rurę oziębiającą służący do rozdzielania oleju oziębiającego pomiędzy trzy osobne dysze ustawione co 120° wokół rury oziębiającej. Ta konstrukcja wywołuje nadmierny stres termiczny na pierścieniu szybkiego studzenia. Później zmodyfikowano i przekształcono w trzy oddzielne dysze szybkiego studzenia, wszystkie dzielące między siebie jedną linię doprowadzającą olej oziębiający, co wymagało ograniczania przepływu w każdej z dysz, dla zapewnienia dobrego rozdzielania oleju oziębiającego.

Otwory ograniczające i mniejsze rozmiary dysz we wcześniejszym wielodyszowym układzie do wtryskiwania oleju, w rurach oziębiających, były często zatykane przez drobiny koksu występujące w oleju oziębiającym. Kiedy to się zdarzało, przepływ oleju oziębiającego, nawiiżający ścianę rury oziębiającej, był przerywany i doprowadzało to do niecałkowitego nawilżania ściany rury oziębiającej. Na suchym miejscu na ścianie rury oziębiającej formowałby się wtedy i narastałby koks aż w końcu zatkałby rurę oziębiającą. Wtedy cały piec musi być wyłączany dla oczyszczenia. Nawet bez występowania problemów z dyszami wtryskowymi rura oziębiająca była podatna na tworzenie się koksu i zatykanie jej w ruchomym obszarze granicznym pomiędzy ścianami nawilżonymi i suchymi w pobliżu wlotów olejowych.

Niniejszy wynalazek ma na celu dostarczenie takiego układu dysz, w którym można uniknąć występowania problemów przedstawionych powyżej. Osiągnięto to przez zastosowanie układu dysz szybkiego studzenia, w którym dysze wprowadzają olej oziębiający stycznie do rury oziębiającej i chłodzą gorące produkty gazowe pirolizy, opuszczające gorące rury promieniujące w piecu do pirollzy (na przykład przy produkcji etylenu), podczas gdy jednocześnie utrzymywane jest nawilżanie olejem oziębiającym wewnętrznej ściany rury oziębiającej, co jest konieczne dla zabezpieczenia rury oziębiającej przed osadzaniem się na niej koksu.

Stosownie do tego, niniejszy wynalazek dotyczy urządzenia do oziębiania gorącego strumienia gazu, które zawiera (I) pierwszy element przewodu rurowego do przenoszenia tego strumienia gazu ze źródła po stronie dopływu do miejsca przeznaczenia po stronie odpływu, (II) układ zaporowy hamujący przepływ umieszczony wewnątrz wymienionego elementu przewodu rurowego do utworzenia strefy niskociśnieniowej w wymienionym strumieniu gorącego gazu, bezpośrednio za wymienionym układem zaporowym po stronie odpływu, (III) drugi element przewodu rurowego zlokalizowany po stronie odpływu za wymienionym układem zaporowym, wymieniony drugi element przewodu rurowego przecina się wzajemnie z wymienionym pierwszym elementem przewodu rurowego, będąc względem niego usytuowany stycznie i pod kątem, wymieniony drugi element przewodu rurowego jest przystosowany do stycznego wtryskiwania płynu oziębiającego do wymienionego gorącego strumienia gazu, pod wystarczającym ciśnieniem do spowodowania okrężnego przepływu wymienionego płynu oziębiającego wokół wewnętrznej powierzchni wymienionego pierwszego elementu przewodu rurowego, oraz jest przystosowany do wypełniania płynem oziębiającym wymienionej strefy niskociśnieniowej w wymienionym strumieniu gazu i zapewniania kontaktu z olejem czołowej powierzchni wymienionego układu zaporowego hamującego przepływ, znajdującej się po stronie odpływu, (IV) układ połączenia na wymienionej powierzchni czołowej wymienionego układu zaporowego hamującego przepływ, znajdującej się po stronie odpływu, dostarczający ostro załamanego złącza na granicy pomiędzy wymienionym gorącym strumieniem gazu i wymienionym płynem oziębiającym. Rozwiązania konstrukcyjne preferowane w tym urządzeniu są następujące:

Korzystnie jest, gdy drugi element przewodu rurowego przecina się wzajemnie z wymienionym pierwszym elementem przewodu rurowego będąc względem niego usytuowany stycznie i prostopadle.

Korzystnie jest, gdy wymieniony układ zaporowy jest wstawką pierścieniową przystosowaną do umieszczenia w pierwszym elemencie przewodu rurowego na jego średnicy.

PL 191 081 B1

Korzystnie jest, gdy wymieniony pierwszy przewód rurowy jest cylindrem a wymieniona wstawka pierścieniowa jest usytuowana obwodowo na jego wewnętrznej średnicy i wymieniona wstawka pierścieniowa ma pochylenie, które powiększa swą wysokość w kierunku wymienionego przepływu gazu, przy czym wymienione pochylenie kończy się płaską częścią i wymieniona płaska część kończy się ostro załamanym złączem, łączącym ją z bokiem wymienionego układu zaporowego, znajdującym się po stronie odpływu.

Korzystnie jest, gdy pochylenie posiada krzywiznę, wypukłą lub wklęsłą.

Korzystnie jest gdy wymieniony układ zaporowy jest uformowany przez dwa lub więcej koncentryczne przewody rurowe.

Korzystnie jest, gdy odległość pomiędzy zewnętrzną powierzchnią wymienionego drugiego przewodu rurowego i powierzchnią czołową po stronie odpływu wymienionego układu zaporowego, ma wielkość pomiędzy 20% i 100% wewnętrznej średnicy wymienionego drugiego przewodu rurowego.

Jedną ze specyficznych postaci niniejszego wynalazku jest proces technologiczny chłodzenia strumienia gorącego gazu z pieca do pirolizy, który to proces technologiczny zawiera strefę szybkiego chłodzenia powiązaną ze strumieniem gorącego gazu z pieca do pirolizy, a ta strefa szybkiego chłodzenia zawiera:

(a) rurę szybkiego chłodzenia, przez którą jest wtryskiwany olej oziębiający, po to by chłodził ten gorący gaz, wymieniona rura szybkiego chłodzenia zawiera w sobie wstawkę pierścieniową umieszczoną obwodowo na wewnętrznej średnicy wymienionej rury szybkiego chłodzenia, wymieniona wstawka pierścieniowa posiada pochylenie, które powiększa swą wysokość w kierunku przepływu gazu, wymienione pochylenie kończy się płaską częścią, wymieniona płaska część kończy się ostro załamanym złączem, (b) przynajmniej jedną dyszę umieszczoną po stronie odpływu od wymienionego ostro załamanego złącza, usytuowaną pod kątem i styczną do rury szybkiego chłodzenia, służącą do wprowadzania oleju oziębiającego do wymienionej rury szybkiego chłodzenia.

Korzystnie jest, gdy odległość pomiędzy zewnętrzną powierzchnią dyszy i ostro załamanym złączem ma wielkość pomiędzy 20% i 100% wewnętrznej średnicy wymienionej dyszy.

Drugi przewód rurowy urządzenia lub dyszy ma jedno wejście dla oleju oziębiającego, zatem eliminuje się potrzebę kryzy z otworem ograniczającym, który byłby wymagany do równomiernego rozkładania przepływów oleju oziębiającego pomiędzy kilka dysz. Przy jednodyszowym wprowadzaniu oleju występuje także większa średnica dyszy niż ta wymagana, gdyby wykorzystywano do tego celu więcej niż jedną dyszę. Zastąpienie zwielokrotnionych dysz (i kryz z otworami ograniczającymi), dyszą pojedynczą o większej średnicy, eliminuje problemy związane z zatykaniem powodowanym przez drobiny koksu występujące w oleju oziębiającym. Ściany wnętrza pierwszego przewodu układu rurowego, albo rury oziębiającej, są utrzymywane w stanie nawilżenia przez zastosowanie układu zaporowego przy przepływie wewnętrznym, w postaci odpowiednio uformowanego pierścienia z brzegami wprowadzającymi o specjalnie nadanej im zbieżności i z raptownym uskokiem na skraju końcowym, który to pierścień służy do zapobiegania rozdzielaniu się faz olej/gaz przy osiowym ruchu w tył i w przód, występującym w rurze oziębiającej, co tym samym zapobiegatworzeniu się koksu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny rury oziębiającej i dyszy według wynalazku, fig. 2 - przekrój poprzeczny wzdłuż linii 2-2 z fig. 1, figury 3 do 10 - różne przykłady kilku postaci wstawki pierścieniowej.

Jednym ze środowisk, w którym możliwe jest stosowanie niniejszego wynalazku, jest środowisko pieca do pirolizy, ujawnione w opisie patentu US 3,907,661, fig. 1. Wynalazek niniejszy jest ulepszeniem konstrukcji strefy szybkiego chłodzenia 13 z powołanego opisu patentowego lub ulepszeniem innego podobnego urządzenia.

Nawiązując do fig. 1 niniejszego zgłoszenia patentowego, rura oziębiająca 10 jest tam przedstawiona w przekroju poprzecznym i posiada wlot rury oleju oziębiającego, albo dyszę 12, uformowany jako wejście styczne do rury oziębiającej 10. Na fig. 1 przyjęto taką średnicę dyszy 12 i średnicę rury oziębiającej 10, w miejscu gdzie dwa przewody rurowe przecinają się ze sobą, oraz takie połączenie rur opisywanych tutaj, że stanowią one ulepszenie strefy szybkiego chłodzenia 13, przedstawionej w wymienionym wyżej patencie US 3,907,661. Fig. 2 przedstawia przekrój rury oziębiającej 10 wzdłuż jej osi podłużnej i patrząc w tył na dyszę 12. Wewnątrz rury oziębiającej 10 i od strony dopływu gazu do dyszy 12 (w odniesieniu do przepływu gazu, i odpowiednio do wejścia dyszy do strefy oziębiającej 13, na fig. 1 opisu patentowego US 3,907,661) znajduje się wstawka pierścieniowa 14 posiadająca część pochyłą 14a zakończoną płaską sekcją 14b posiadającą ostro załamane połączenie

PL 191 081 B1 z powierzchnią czołową 14c. Takie połączenie ma płaską sekcję 14b i powierzchnię czołową 14c wkładki pierścieniowej 14, przecinają się ze sobą pod kątem prostym i tworzą ostrą krawędź 14d.

Funkcją wstawki pierścieniowej 14 i jej odmian jest utworzyć strefę 16 obniżonego ciśnienia po stronie odpływu od powierzchni czołowej 14c.

Dysza 12, w swej najprostszej postaci, może być rurą o stałej średnicy, która wchodzi do rury oziębiającej 10, korzystnie pod kątem prostym z jedną ze swych ścian styczną do rury oziębiającej 10. Wstawka pierścieniowa 14 jest umieszczona w niewielkiej odległości od dyszy 12, po stronie dopływu, i tworzy niskociśnieniową strefę 16 przy powierzchni czołowej 14c. Optymalna odległość pomiędzy powierzchnią czołową 14c i dyszą 12 jest taka, że odległość ta nie doprowadza do przepływania cieczy ponad ostrą krawędzią 14d, ale przy której występuje całkowite zwilżanie powierzchni czołowej 14c. Olej oziębiający wtryskiwany przez dyszę 12 płynie po obwodzie wokół wewnętrznej powierzchni rury oziębiającej 10 (z powodu dostatecznie dużego ciśnienia stycznego wtrysku) wypełniając niskociśnieniową strefę 16 przy powierzchni czołowej 14c. W celu zapewnienia prawidłowego funkcjonowania wynalazku konieczne jest żeby płyn wtryskiwany stycznie przez dyszę 12 posiadał dostateczną szybkość, taką żeby siła odśrodkowa działająca na ten wchodzący strumień, przyłożona do strumienia w czasie trwania pierwszego obrotu płynu wewnątrz rury oziębiającej 10, przewyższała siłę działającą na wchodzący strumień, która występuje pod wpływem działania pola grawitacyjnego w tym rejonie urządzenia. Innymi słowy szybkość ta musi być taka, że:

U²/(R^g) > ^1gdzⁱe

U² jest kwadratem szybkości wlotowej,

R jest wewnętrznym promieniem rury oziębiającej 10, g jest przyspieszeniem grawitacyjnym wszystkie te parametry są wyrażone w niesprzecznym układzie jednostek wymiarowych. Typowe wartości U2/(Rg) mieszczą się w zakresie 3 - 20. Olej oziębiający jest rozłożony wzdłuż wewnętrznej ściany rury oziębiającej 10 jako wynik sił oporu czynnika płynnego działających na olej i wywieranych przez fazę gazową. To oddziaływanie pomiędzy fazami gazową i olejową daje w wyniku również przechodzenie pewnego ruchu (pewnego pędu) w kierunku odpływu z gazu do oleju oziębiającego. W ten sposób, powierzchnia czołowa 14c i wewnętrzna ściana rury oziębiającej 10, po stronie odpływu, są utrzymywane w „wilgotnych” warunkach, co tworzy reżim dwufazowego pierścieniowego przepływu, który hamuje odkładanie się koksu. Część rury oziębiającej 10 po stronie dopływu do powierzchni czołowej 14c, włączając w to powierzchnie 14a i 14b wstawki pierścieniowej 14, pozostaje „sucha” i dlatego nie jest podatna na odkładanie się koksu. Ostra krawędź 14d wstawki pierścieniowej 14 tworzy ostrą granicę rozdziału pomiędzy sekcjami „wilgotną” i „suchą”.

Wstawka pierścieniowa 14 została tutaj opisana jako posiadająca płaskie sekcje (14a, 14b i 14c) ale mogłaby być również skonstruowana z sekcjami zakrzywionymi, przedłużonymi lub skróconymi. Wymagane właściwości krytyczne to ostro załamane połączenie 14d i niskociśnieniowa strefa 16. Figury od 3 d 10 ilustrują część innych kombinacji możliwych dla wkładki pierścieniowej 14. Fig. 3 przedstawia sekcję 14b o zerowej długości czyli pochylnię 14a zakończoną ostro załamanym połączeniem 14d z płaszczyzną czołową 14c. Fig. 4 przedstawia krzywiznę w sekcji 14b, która jest ogólnie równoległa do osi rury oziębiającej. Fig. 5 wykorzystuje wklęsłą sekcję 14c, taką żeby obejmowała strefę niskociśnieniową i zmieniała kąt na krawędzi 14d ostro załamanego połączenia. Fig. 6 przedstawia zmieniony kształt części pochylonej 14a. Fig. 7 pokazuje jedną postać kombinacji, która zachowuje rozgraniczenie sekcji „wilgotna/sucha” i strefę niskociśnieniową. Fig. 8 jest inną kombinacją, wykorzystującą pochylnię o „nieskończonej” długości, to jest bez występowania tam wewnętrznej wstawki pierścieniowej 14a.

To jest zasadniczo przedstawienie jak dwie rury oziębiające o różnych średnicach mogą przedstawić funkcję wstawki pierścieniowej 14. Fig. 9 przedstawia wstawkę pierścieniową 14 o powierzchniach czołowych 14a i 14c ustawionych pod kątem 90°. To ukształtowanie powoduje turbulencję wywoływaną nadmiernym obciążaniem krawędzi (wstawki pierścieniowej) i wynikły z tego spadek ciśnienia, ale może być użyte w niektórych zastosowaniach. Fig. 10 jest postacią przykładu z fig. 8 łatwiejszą do wykonania. Pokazano tam wklęsłą powierzchnię czołową 14c, chociaż powierzchnie wypukłe i płaskie mogą także być wykorzystywane.

Chociaż dysza 12 jest tutaj opisana w postaci elementu rurowego lub elementu przewodu rurowego (cylindrycznego) może ona mieć i inne kształty w przekroju poprzecznym, i.e. eliptyczny, kwadratowy, prostokątny, i tak dalej. Krytyczną właściwością konstrukcji jest wykorzystywanie styczności lub przybliżonej styczności wlotu rury do nadania szybkości olejowi i dostatecznego ruchu (wystarczaPL 191 081 B1 jącego pędu) dla spowodowania przepływu okrężnego wokół obwodu rury oziębiającej 10, przy zupełnym nawilżeniu powierzchni czołowej 14c. Podobnie, chociaż opisywana jest tylko jedna dysza, można użyć więcej dysz, na przykład dwie dysze rozstawione przeciwległe na średnicy rury oziębiającej 10, żeby pomagały one sobie wzajemnie przy okrężnym przepływie oleju oziębiającego. Także styczne wejście, zalecane pod kątem prostym do rury oziębiającej 10, podczas gdy każdy kąt może być wykorzystywany, przy którym olej będzie wypełniał strefę niskociśnieniową 16 wokół obwodu rury oziębiającej 10, za powierzchnią czołową 14c. Podobnie, odległość zewnętrznej powierzchni dyszy 12 od powierzchni czołowej 14c ustalana jest przez potrzebę występowania efektu wciągania oleju i rozłożenia go w strefie niskociśnieniowej 16, bez przepływania ponad ostrą krawędzią 14d. W zalecanej postaci wynalazku ta odległość powinna mieścić się w przedziale pomiędzy około 20% i 100% wewnętrznej średnicy dyszy 12.

Wstawka pierścieniowa 14 może być wykonywana jako pierścień, który jest wspawany do wnętrza rury oziębiającej 10 albo może ona być wykonywana jako integralna część rury oziębiającej 10. Wstawka pierścieniowa 14, jaką przedstawiono na fig. 1, zawiera część pochyłą 14a, która korzystnie ma kąt pochylenia 7,5° ale może być ta część odchylana maksymalnie do 90° lub więcej. Pochylenie 14a może być tak małe, że spada do zera stopni w przypadku dwóch oddzielnych średnic rury oziębiającej (fig. 8). Część pochylona 14a kończy się przechodząc w część 14b, płaską lub zakrzywioną, która z kolei kończy się ostrą krawędzią lub ostro załamanym złączem 14d, łączącym ją z powierzchnią czołową 14c. W warunkach przepływu gazu, wstawka pierścieniowa 14 ogranicza powierzchnię przepływu powodując wzrost szybkości gazu podczas przepływu przez wstawkę pierścieniową.

Dzięki zwiększonej szybkości utworzona jest strefa niskociśnieniowa 16, która ma tendencję do wciągania wtryskiwanego stycznie z dyszy 12 oleju oziębiającego do tej strefy niskociśnieniowej 16 nawilżając w tym obszarze wewnętrzną ścianę rury oziębiającej i powierzchnię 14c wstawki pierścieniowej. Olej oziębiający z dyszy 12 jest następnie przenoszony przez strumień przepływu gazu wychodzący z pieca w kierunku odpływu i utrzymuje się na ścianie rury oziębiającej 10 (tym samym ją nawilżając). Zaleca się, żeby długość pochylni 14a była taka duża jak to jest tylko możliwe, taka żeby powodowała jak najmniejsze zaburzenia przepływu, ale wykonawstwo (obróbka skrawaniem) stawia tu ograniczenia możliwości kontrolowania wymiarów fizycznych.

Chociaż ukierunkowanie rury oziębiającej 10 jest pokazane jako poziome, to jednak tak długo jak łączna ilość ruchu (pęd) oleju oziębiającego i strumienia przepływu gazu może utrzymywać wilgoć na ścianie oziębiającej, orientacja rury oziębiającej 10 może być pionowa lub pochylona pod kątem do pozycji poziomej w kierunku dopływu lub w kierunku odpływu. Przewody rurowe powinny być o takich wymiarach i tak zorientowane oraz szybkości przepływu gazu i płynu powinny być tak dobrane, żeby po stronie odpływu od powierzchni czołowej 14c utworzyć i utrzymywać dwufazowy przepływ pierścieniowy wewnątrz rury oziębiającej 10, w celu osiągnięcia działania nawilżającego ścianę.

Chociaż tutaj wynalazek został opisany w odniesieniu do specyficznego zastosowania w piecu do pirolizy to jednak możliwe są też inne zastosowania, takie jak:

1. Wtryskiwanie strumienia „spłukiwania wodą” do rury przenoszącej strumień gazowy w celu nawilżania ścian rurociągu po stronie odpływu by zapobiec lub usunąć osady soli w operacjach spłukiwania wodą procesu technologicznego (na przykład, w operacjach spłukiwania wodą w hydrokrakingu).

2. Wtryskiwanie wody lub inhibitora korozji na bazie węglowodoru do rury przenoszącej strumień gazowy w celu równomiernego nawilżania ścian rurociągu po stronie odpływu przy kontrolowaniu procesu korozji (na przykład, wtryskiwanie aminy do napowietrznych przewodów rurowych kolumny absorpcyjnej lub destylacyjnej, przy wykonywaniu pokrycia błoną aminową).

3. Wtryskiwanie węglowodoru lub płynu na bazie wody do rury przenoszącej strumień gazowy w celu chronienia ścian rury po stronie odpływu, przed nadmiernym nagrzewaniem się (na przykład wtryskiwanie „pyłu wodnego” lub oziębionej wody w procesie krakingu katalitycznego albo do przewodów rurowych napowietrznych w procesie koksowania fluidalnego w hutnictwie w celu utrzymywania temperatur rur poniżej granic użytkowania w metalurgii).

4. Konfiguracja styczna układu nawiiżania ściany rury oziębiającej może być zastosowana do pojedynczej rury wymiennika z liniowym przenoszeniem (TLE) u wylotu z pieców do pirolizy. Wymienniki TLE są wymiennikami ciepła płaszczowo-rurowymi gdzie gorące gazowe produkty rozkładu termicznego znajdujące się w rurze radiacyjnej są pośrednio chłodzone lub oziębiane po stronie rury podczas wytwarzania się pary wodnej o wysokim ciśnieniu po stronie płaszcza. Po stronie rury będzie się odkładał koks obniżając tym samym przenoszenie ciepła i podwyższając spadek ciśnienia przy przepływie przez TLE oraz wymagając okresowego przestoju pieca i usuwania osadu węglowego.

PL 191 081 B1

Przez zastosowanie ujawnionej tutaj technologii (sposobu) oziębiania nawilżoną ścianą przy utrzymywaniu tych rur TLE w stanie całkowitego nawilżenia od wewnątrz można uniknąć osadzania się koksu a przez to czasu naprawy przez pracowników dyżurnych i spadku produkcji.

Wynalazek jest zilustrowany przez następujący dalej przykład nie ograniczający zakresu wynalazku do tej szczególnej postaci.

P r z y k ł a d

Piece w jednym z zakładów zgłaszającego wykorzystujące stare konstrukcje dysz szybkiego studzenia musiały być zwykle wyłączane po każdych piętnastu dniach pracy na skutek zaślepiania się dysz szybkiego studzenia w jednym lub więcej z dziesięciu kanałów oziębiania w każdym piecu. W próbnej instalacji zgłaszającego służącej do sprawdzenia pomysłu ujawnionego tutaj wynalazku był do wymiany kanał oziębiania (ze starymi konstrukcjami dysz) w najczęściej zatykanym piecu, który był najbardziej podatny na występowanie problemu zaślepiania. Dysza tamta była zastąpiona przy rurze oziębiającej 10, na którą wykorzystano rurę z pozycji 40 wykazu rur, posiadającą średnicę nominalną o wielkości 20,3 cm, i rura ta była przecinana dyszą 12 posiadającą średnicę otworu wewnętrznego o wielkości 4,3 cm.

Płyn oziębiający był wtryskiwany przy szybkości przepływu około 4,0 m/s do gorącego strumienia gazu płynącego z szybkością od 61 m/s do 76 m/s. Próbę dyszowego układu kanału oziębiania prowadzono przez około jeden rok bez okresu postoju lub wystąpienia zatkania się bez względu na to, że inne dysze (o starej konstrukcji) zawarte w tym samym testowanym piecu i sąsiadujące z dyszą testowaną, zaślepiały się wskutek osadzania się koksu, więc i tak wymagało to wyłączania całego testowanego pieca. Tak zademonstrowano odporność nowej konstrukcji dyszowej na zatykanie w podatnym na to środowisku jak widać to było przy problemach z zatykaniem się ciągle innych dysz o „starej konstrukcji” umieszczanych w tym samym piecu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. U rządzenie do studzenia str^Lum^rnfagc^r^E^/^^ę^cogf^^Lu znamiennetym, że zawiera (I) pierwszy element przewodu rurowego do przenoszenia tego strumienia gazu ze źródła po stronie dopływu do miejsca przeznaczenia po stronie odpływu, (II) układ zaporowy hamujący przepływ umieszczony wewnątrz wymienionego elementu przewodu rurowego do utworzenia strefy niskociśnieniowej w wymienionym strumieniu gorącego gazu, bezpośrednio za wymienionym układem zaporowym po stronie odpływu, (III) drugi element przewodu rurowego zlokalizowany po stronie odpływu za wymienionym układem zaporowym, wymieniony drugi element przewodu rurowego przecina się wzajemnie z wymienionym pierwszym elementem przewodu rurowego, będąc względem niego usytuowany stycznie i pod kątem, wymieniony drugi element przewodu rurowego jest przystosowany do stycznego wtryskiwania płynu oziębiającego do wymienionego gorącego strumienia gazu, pod wystarczającym ciśnieniem do spowodowania okrężnego przepływu wymienionego płynu oziębiającego wokół wewnętrznej powierzchni wymienionego pierwszego elementu przewodu rurowego oraz jest przystosowany do wypełniania płynem oziębiającym wymienionej strefy niskociśnieniowej w wymienionym strumieniu gazu i zapewniania kontaktu z olejem czołowej powierzchni wymienionego układu zaporowego hamującego przepływ, znajdującej się po stronie odpływu, (IV) układ połączenia na wymienionej powierzchni czołowej wymienionego układu zaporowego hamującego przepływ, znajdującej się po stronie odpływu, dostarczający ostro załamanego złącza na granicy pomiędzy wymienionym gorącym strumieniem gazu i wymienionym płynem oziębiającym.
2. Urządzenie według zas-trz. 1, znamienne tym, że drugi element przewodu rurowego przecina się wzajemnie z wymienionym pierwszym elementem przewodu rurowego będąc względem niego usytuowany stycznie i prostopadle.
3. Urządzenie według zas-trz. 1, znamienne tym, że wymieniony układ zaporowy (esf wssawką pierścieniową przystosowaną do umieszczenia w pierwszym elemencie przewodu rurowego na jego średnicy.
4. Urządzenie według z zastrz. 1, znamienne tym, że wymieniony pierwszy przewód rurowy jest cylindrem a wymieniona wstawka pierścieniowa jest usytuowana obwodowo na jego wewnętrznej średnicy i wymieniona wstawka pierścieniowa ma pochylenie, które powiększa swą wysokość w kierunku wymienionego przepływu gazu, przy czym wymienione pochylenie kończy się płaską częścią

PL 191 081 B1 i wymieniona płaska część kończy się ostro załamanym złączem, łączącym ją z bokiem wymienionego układu zaporowego, znajdującym się po stronie odpływu.
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że pochylenie posiada krzywiznę wypukłą lub wklęsłą.
6. Urządzenie według każdego zastrz. 1, tym, że w'^rm^rnc^rn/ układ zaporowy jest uformowany przez dwa lub więcej koncentryczne przewody rurowe.
7. Urządzenie według zastrz 1, znamienne tym, że odległość pomiędzy zewnętrzną powierzchnią wymienionego drugiego przewodu rurowego i powierzchnią czołową po stronie odpływu wymienionego układu zaporowego, ma wielkość pomiędzy 20% i 100% wewnętrznej średnicy wymienionego drugiego przewodu rurowego.
8. Sposób ssudzenia ε^υιτηίβηίβ gorącego gazu z pieca do pirollzy, który obeemuje s^efę szybkiego chłodzenia związaną ze strumieniem gorącego gazu w piecu do pirolizy, znamienny tym, że strefa szybkiego chłodzenia zawiera (a) rurę szybkiego chłodzenia, przez którą jest wtryskiwany olej oziębiający, by chłodził ten gorący gaz, wymieniona rura szybkiego chłodzenia zawiera w sobie wstawkę pierścieniową umieszczoną obwodowo na wewnętrznej średnicy wymienionej rury szybkiego chłodzenia, wymieniona wstawka pierścieniowa posiada pochylenie, które powiększa swą wysokość w kierunku przepływu gazu, wymienione pochylenie kończy się płaską częścią, wymieniona płaska część kończy się ostro załamanym złączem, (b) przynajmniej jedną dyszę umieszczoną po stronie odpływu od wymienionego ostro załamanego złącza, usytuowaną pod kątem i styczną do rury szybkiego chłodzenia, służącą do wprowadzania oleju oziębiającego do wymienionej rury szybkiego chłodzenia.
9. Sposób według zas^z. 7, znamienny tym, że dysza jess usytuowana prostopadle i sst^c^^ni^ do wymienionej rury szybkiego chłodzenia.
10. Sposób według 8 albo 9, tym, że odległość pomiędzy zewnętrzną powierzchnią. dyszy i ostro załamanym złączem ma wielkość pomiędzy 20% i 100% wewnętrznej średnicy wymienionej dyszy.