PL68536B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.111.1969 (P. 132 670) 02.IV.1968 Niemiecka Republika Federalna 29.XII.1973 68536 KI. 17f,5/02 $%t*l/]\oo MKP Wlasciciel patentu: Siegener Aktiengesellschaft Geisweid Eisenkonstruk- tion, Briickenbau, Verzinkerei, Geisweid (Niemiecka Republika Federalna) Sposób chlodzenia gazu otrzymywanego przez rozszczepianie lub synteze oraz wymiennik ciepla do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób chlodzenia gazu otrzymywanego przez rozszczepianie lub syn¬ teze benzyny, gazu ziemnego, oleju lub innych oraz wymiennik ciepla do stosowania tego spo¬ sobu.Znany jest sposób chlodzenia gazu przez roz¬ szczepianie lub synteze w rurowych wymienni¬ kach ciepla oraz sposób chlodzenia z rozszczepie¬ niem gazów syntezowych, wytwarzanych przy wy¬ sokiej temperaturze z weglowodorów lub gazów wytwarzanych z rozszczepienia oleju, które otrzy¬ mywane sa z benzyny lub oleju gazowego w pie¬ cach rurowych. Gazy te z duza predkoscia prze¬ plywaja przez rury, a wskutek wytworzenia sie pary wysokopreznej o cisnieniu na przyklad 100 atn, cieplo na zewnetrznej stronie rury zostaje odprowadzone z bedacej pod cisnieniem wrzacej wody. Zaleta tego sposobu polega na tym, ze cie¬ plo odprowadzone od gazu moze byc uzyte w po¬ staci pary wysokopreznej do zasilania turbin pa¬ rowych przy duzych maszynach. Wada tego spo¬ sobu jest jednak to, ze ze wzgledu na zmienne warunki, wynikajace z osadu zanieczyszczen na sciankach wymiennika, trudne jest utrzymanie stalej temperatury i wydajnosci wymiennika.Znany jest równiez sposób szybkiego bezposred¬ niego ochladzania goracych gazów z rozszczepienia lub gazów syntezowanych w taki sposób, ze do strumienia gazu wtryskuje sie stosunkowo duze ilosci oleju o wysokiej temperaturze wrzenia. Po- 15 25 30 2 za miejscem wtrysku, gaz i olej zostaja rozdzie¬ lone, a olej po ochlodzeniu zostaje na nowo uzy¬ ty w odpowiednim wymienniku ciepla do bezpo¬ sredniego chlodzenia gazu z rozszczepienia.W procesie tym, przy chlodzeniu gazu z roz¬ szczepienia pochodzacego z weglowodorów o wy¬ sokiej temperaturze wrzenia, nie ma zadnych trudnosci zwiazanych z osadem i zatykaniem sie rur. Wada tego sposobu jest jednak to, ze cieplo pobrane od gazu i przekazane do oleju na sto¬ sunkowo niskim poziomie temperatur, nie moze byc zastosowane do wytwarzania pary wysoko¬ preznej.Celem wynalazku jest zastosowanie takiego spo¬ sobu do chlodzenia gazów, który eliminowalby znane wady dotychczasowych sposobów posrednie¬ go i bezposredniego chlodzenia, nie wykluczajac przy tym ich zalet.. Aby osiagnac ten cel, postanowiono zgodnie z wynalazkiem zastosowac taki sposób, który polega na tym, ze gorace gazy przepuszczone sa przez kapiel cieklego metalu, na przyklad olowiu, któ¬ ry ma niska temperature topliwosci. Stwierdzono przy tym, ze gaz syntezowy z benzyny, gaz ziem¬ ny, olej albo gaz podobny mozna korzystnie ochla¬ dzac w przypadku, gdy w celu oddania ciepla, gaz ten jest przepuszczany pod cisnieniem przez ka¬ piel metalowa, a jednoczesnie w celu utrzymania stalej temperatury tej kapieli — wprowadzany jest do niej, wzglednie* przez nia przeprowadzony, 6853668 536 rv" r \ zmienny w swym poborze ciepla, czynnik chlo¬ dzacy. Tym czynnikiem chlodzacym jest przewaz¬ nie przeprowadzona przez kapiel metalowa — wo¬ da lub para.Kapiel metalowa powoduje przekazywanie po- 5 branego przez siebie ciepla do czynnika chlodza¬ cego, na przyklad do wrzacej wody lub pary, które odprowadzane sa za pomoca rurociagów do dalsze- $ht ss&opal&k. Stosowana jako czynnik chlodza¬ ca *wwJa7 przejmuje cieplo z kapieli metalowej 10 , przy takiej temperaturze, przy której moze byc "'""w^twloteitjfl^*wysokoprezna para przy cisnieniu, na przyklad 100 atn. Zanieczyszczenia zawarte w ga¬ zie,*'jktóre w"-przypadku chlodzenia posredniego osadzaja sie ha sciance rury, przy chlodzeniu wy- 15 konywanym zgodnie z wynalazkiem, ze wzgledu na sw^ mniejszy w porównaniu z metalem ciezar wlasciwy,, pl^H&aja na powierzchni cieklego meta¬ lu, skad stosunkowo latwo moga byc usuwane.Zmiane w utrzymywaniu temperatury kapieli 20 oraz wyjsciowej temperatury gazu, mozna osiagnac razem lub z osobna przez zmiane temperatury albo ilosci i/lub predkosci przeplywu czynnika chlo¬ dzacego.Równiez, aby osiagnac zmiane temperatury ka- 25 pieli metalowej i przez to wyjsciowej temperatury gazu, poziom kapieli metalowej, zgodnie z dalsza cecha wynalazku, jest podnoszony lub obnizany.Zbierajace sie na powierzchni cieklego metalu skladniki zanieczyszczen, mimo wprowadzenia lub 30 przeprowadzania czynnika chlodzacego, moga byc w sposób ciagly lub przerywany usuwane za po¬ moca przelewu lub spustu.Do kapieli metalowej, uzywane sa przewaznie metale lub stopy, które w stosunku do chlodzo- 35 nych gazów sa obojetne i których para przy tem¬ peraturze 400°C ma cisnienie ponizej 10-3 Tr, a temperatura topliwosci jest mniejsza niz 350°C.Takimi metalami sa na przyklad: bizmut, cyna i tal. Wlasciwymi stopami sa równiez stopy olo- 40 wiowe, które zawieraja zmienne ilosci srebra, biz¬ mutu, talu lub cyny, których temperatura topli¬ wosci jest ponizej 350°C. Szczególnie przydatne sa do tego celu stopy olowiowe, zawierajace bizmut lub srebro w ilosci okolo 20% w stosunku ciezaro- 45 wym.Przedmiotem wynalazku jest równiez wymien¬ nik ciepla, przeznaczony do zrealizowania omówio¬ nego sposobu.Znane sa wymienniki ciepla do chlodzenia gazu, 50 które wykonane sa w formie kotlów bezpaleni- skowych.Tego rodzaju wymienniki skladaja sie z wiazek rur, umieszczonych w dnach sitowych i otoczo¬ nych plaszczami i pokrywami. 55 Przestrzenie rurowe, jak równiez miedzyrurowe w tych wymiennikach, oddzielone sa od siebie, i kazda z nich, moze byc podzielona za pomoca przegród na kilka sekcji.Zaleta tego typu wymienników jest ich duza po- 60 wierzchnia wymiany cieplnej i wysoki wspólczyn¬ nik wydajnosci.Wada tej konstrukcji jest to, ze na skutek wy¬ miany ciepla miedzy powierzchnia wewnetrzna i zewnetrzna, wytwarzaja sie twarde osady po 65 jednej stronie kamienia wodnego, a po drugiej — sadze, które pogarszaja warunki przenikania cie¬ pla przez scianke i powiekszaja straty cisnienia w przeplywie gazów.Doswiadczenie wykazuje, ze zanieczyszczenie rur wymiennika ciepla wystepuje tym szybciej, im wyzsza temperature wrzenia maja zastosowane w procesie rozszczepiania weglowodory. I tak na przyklad, znany rurowy wymiennik ciepla danego rodzaju, nie moze byc w ogóle zastosowany do ochlodzenia gazu z rozszczepienia, który jest wy¬ twarzany z weglowodorów o temperaturze wrze¬ nia w zakresie 300—500°C, poniewaz juz po kilku godzinach musialby on byc wylaczony w celu oczyszczenia.Celem wynalazku w zakresie urzadzenia do sto¬ sowania sposobu jest wyeliminowanie tych wad i wykonanie takiego wymiennika, który bylby przystosowany do ciaglej i bezawaryjnej pracy.Aby osiagnac ten cel — postanowiono zgodnie z wynalazkiem — wykonac taki wymiennik cie¬ pla, w którym przewód gazowy siegalby nad po¬ wierzchnie dna wymiennika i zakonczony bylby sitowym wylotem. Przewód gazowy wymiennika otoczony jest w znany sposób rurami przeznaczo¬ nymi do wymiany ciepla, wewnatrz których prze¬ plywa woda lub para. Rury te tworza forme ko¬ sza rurowego, który polaczony jest z górna i dolna komora rozdzielcza i komora kolektora, przy czym os kosza rurowego jest równolegla do przewodu doprowadzajacego gaz.W celu usuniecia zanieczyszczen, znajdujacych sie na powierzchni kapieli plynnego metalu, plaszcz wymiennika w polowie swej wysokosci zaopatrzo¬ ny jest w co najmniej jedna dysze przedmuchowa i jeden otwór spustowy, przeznaczony do usuwa¬ nia zanieczyszczen.Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdluzny wymiennika we¬ dlug linii I—I z fig. 3, fig. 2 — przekrój wzdluz¬ ny wedlug linii II—II z fig. 5, poprowadzonej pod katem prostym do przekroju uwidocznionego na fig. 1, fig. 3, przedstawia przekrój poprzeczny wymiennika wedlug linii III—III z fig. 1, fig. 4 — przekrój poprzeczny wymiennika ciepla wedlug linii IV—IV z fig. 5 — przekrój poprzeczny wy¬ miennika ciepla wedlug linii V—V z fig. 2.Wymiennik ciepla wedlug wynalazku, jest sto¬ jacym zbiornikiem cisnieniowym w ksztalcie lite¬ ry T, który ustawiony jest na fundamencie i opar¬ ty na stojakach podporowych nie uwidocznionych na rysunku. Dodatkowa konstrukcja wsporcza nie jest konieczna w przypadku, gdy zbiornik cisnie¬ niowy jest przylaczony do przewodów laczacych z chlodnia.Plaszcz 1 jest wylozony czesciowo ubijana masa izolacyjna 2, która laczy sie od dolu z mostkiem 2a wykonanym z materialu ceramicznego lub za¬ roodpornego i zaopatrzonym w otwory 3. Miedzy sposobem tego mostka 2a i dennica 4 zbiornika znajduje sie przestrzen 5, w której umieszczono labiryntowy przewód grzewczy 6, do którego rura 7 doplywa medium grzewcze, które ogrzewa wne-68 536 5 6 trze przestrzeni 5 i powoduje roztopienie metalu lub utrzymuje go w stanie plynnym.Do wnetrza :zbiornika cisnieniowego T, przez pokrywe 8, polaczona z plaszczem zbiornika 1 za pomoca polaczen kolnierzowych 9 — wprowadzone sa przewody opadowe 10, przez które przeplywa ciecz chlodzaca i które polaczone sa z dwoma pólokraglymi kolektorami 11. Z kolektorów tych wychodza pionowo w dól rury 12, które lacza sie z poziomymi rozdzielczymi komorami 13, z których wychodza skierowane do góry inne przewody ru¬ rowe 14, konczace sie w kolektorach rurowych 15.Para wytworzona w kolektorach rurowych 15 od¬ prowadzana jest przez rury 16 i kolektory 17 do przewodów rurowych 18 i do walczaka kotla nie uwidocznionego na rysunku. Przewód rurowy 19, który przeznaczony jest do doprowadzenia syn¬ tetycznego gazu, przechodzi przez pokrywe 8 i sro¬ dek zbiornika cisnieniowego T, przy czym stoz¬ kowy jego koniec 20 doprowadzony jest do sita 21, przez które doprowadzony przewodem rurowym 19 gaz skierowany jest do wolnej przestrzeni 5, skad zmieniajac kierunek przeplywu do góry prze¬ dostaje sie przez otwory 3 w mostku 2a, a na¬ stepnie w dalszej swej drodze w góre, przeciska s}e przez kapiel z plynnego metalu, znajdujaca sie w dolnej czesci zbiornika, wylozonej masa izolacyjna, przy czym w kapieli tej oddaje swe cieplo i przez króciec wylotowy dla gazu 22 wy¬ chodzi do dalszego stosowania.Zanieczyszczenia Sch zbierajace sie na powierz¬ chni kapieli metalowej, usuwane sa za pomoca pary, doprowadzanej dysza 23 skierowana w kie¬ runku otworu spustowego 24 odprowadzajacego zanieczyszczenia. Korzystne jest stosowanie wiekszej ilosci dysz 23 skierowanych promieniowo lub w kierunku otworu spustowego 24 odprowa¬ dzajacego zanieczyszczenia, w celu uzyskania cia¬ glosci w usuwaniu zanieczyszczen.Rury 12, które w swym górnym odcinku 25 przechodza przez rurowe kolektory 15, wchodza do rur oslonowych 26.Utrzymywanie stalej temperatury kapieli z roz¬ topionego metalu oraz stalej temperatury wycho¬ dzacego gazu, moze byc osiagniete za pomoca zmiany temperatury, ilosci i predkosci przeply¬ wajacego medium chlodzacego, przeplywajacego 5 rurowym przewodem 14 oraz przez podwyzszanie lub obnizanie poziomu kapieli z plynnego metalu.W tym celu, przewidziano do pieca wzglednie od pieca przeznaczonego do topienia metalu przewody doprowadzajace 27 i odprowadzajace 28. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób chlodzenia gazu otrzymywanego z roz¬ szczepienia lub syntezy benzyny, gazu ziemnego, oleju lub gazów podobnych, znamienny tym, ze gaz ten w celu oddawania ciepla przeprowadzany jest pod cisnieniem przez kapiel metalowa, a w celu otrzymania stalej temperatury kapieli meta¬ lowej wprowadza sie do niej lub przez nia sie przeprowadza zmienny w swym poborze ciepla czynnik chlodzacy.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zmiana temperatury wylotowego gazu dokonywa¬ na jest za pomoca zmiany temperatury, ilosci lub predkosci przeplywu czynnika chlodzacego.

3. Wymiennik ciepla do wykonania sposobu we¬ dlug zastrz. 1 i 2, z przewodem doprowadzajacym gaz, siegajacym w poblize dna wymiennika, za¬ konczonym koncówka z sitkiem, znamienny tym, ze przewód rurowy (19) otoczony jest w wymien¬ niku rurami (14), przez które przeplywa woda lub para.

4. Wymiennik ciepla wedlug zastrz. 3, znamien¬ ny tym, ze rury (14) tworzace kosz lub rurowy cylinder z górnymi lub dolnymi komorami roz¬ dzielacza i kolektora (11, 13, 15) sa równolegle w stosunku do zasilajacego gazowego przewodu (19).

5. Wymiennik ciepla wedlug zastrz. 3 i 4, zna¬ mienny tym, ze zbiornik cisnieniowy (T) posiada przewody rurowe doprowadzajace (27) i odprowa¬ dzajace (28) przeznaczone do regulacji poziomu kapieli z plynnego metalu. 15 20 25 30 35A KI. 17f,5/02 68 536 MKP F28d 7/00 6 3 2o. Fig.* Fig.5 W.D.Kart. C/887/73, 110 + 15, A4 Cena 10 zl PL PL