TWI836733B - 裂解爐熱交換裝置 - Google Patents

Abstract

本創作係一種裂解爐熱交換裝置，包含加熱室、熱交換模組及循環管路，加熱室包含相間隔的外壁與內壁，內壁與外壁之間形成設置空間，內壁內形成用以設置裂解爐的加熱空間，循環管路內含有熱媒且包含第一熱交換段及第二熱交換段，分別設於設置空間及熱交換模組中，第一熱交換段包含自內壁的一端朝另一端間隔排列的複數個導流管，導流管沿著內壁的外表面環繞內壁，任兩相鄰的導流管相連通，藉由熱媒將熱量不斷地自加熱空間帶走，加熱空間及裂解爐能較快降溫，避免裂解爐維持高溫時間過長而不斷產生氣體，降低裂解爐的管路發生爆炸的機率。

Description

裂解爐熱交換裝置

本創作係涉及裂解爐，尤指一種裂解爐熱交換裝置。

裂解爐係用以進行裂解反應的器具，由於裂解爐經常需要保持在高溫環境下作業，一般會將裂解爐設置於加熱室中，讓裂解爐受到以耐火泥或是其他隔熱材質所製成的加熱室的環壁所環繞，在對裂解爐加熱的過程中，熱量較不容易自加熱室中散失，讓裂解爐能相對穩定快速地升溫。

然而，由於加熱室中的熱量較不容易散失，導致裂解爐降溫的過程耗時較長且較不容易，假使工廠的人員下班後，將裂解爐的相關設備停機，加熱室中的裂解爐依然會在較長的一段時間內保持高溫，可能存在工安意外的風險，例如：裂解爐內的物料因為高溫而持續裂解反應，而將裂解爐內產生之氣體抽出的抽真空機已經停機，如此，裂解反應產生的氣體會不斷累積在裂解爐及連通的管路中，導致裂解爐及連通的管路相對外界環境為正壓，可能造成管路出現爆裂的現象。

為了解決先前技術中，裂解爐降溫耗時長且不易，可能存在工安意外之風險的問題，本創作的目的在於提出一種能夠加快裂解爐的降溫速度，相對提高安全性的裂解爐熱交換裝置。

本創作解決技術問題所提出之裂解爐熱交換裝置，其包含：一加熱室，該加熱室包含相間隔的一外壁與一內壁，該內壁位於該外壁內，該內壁與該外壁之間形成一設置空間，且該內壁內形成一用以設置一裂解爐的加熱空間； 一熱交換模組；以及一循環管路，該循環管路內盛裝有一熱媒，且該循環管路包含相連通的一第一熱交換段與一第二熱交換段，該第一熱交換段設於該加熱室的設置空間，且包含複數個導流管，該複數個導流管自該內壁的其中一端朝向該內壁的另一端間隔地排列，各該導流管沿著該內壁的外表面且環繞該內壁設置，且任兩相鄰的所述導流管相連通；該第二熱交換段設於該熱交換模組中，使該熱媒能於該第一熱交換段及該第二熱交換段進行熱交換。

所述之裂解爐熱交換裝置，其中所述複數個導流管係等間隔地自該內壁的其中一端排列至該內壁的另一端。

所述之裂解爐熱交換裝置，其中各所述導流管的外型為弧形或倒U字形。

所述之裂解爐熱交換裝置，其中所述熱交換模組設有一內部空間，該內部空間供設一工作液體，該循環管路的第二熱交換段設於該熱交換模組的內部空間。

所述之裂解爐熱交換裝置，其包含一鍋爐、一渦輪模組及一發電模組，該熱交換模組設有一連通該內部空間及該鍋爐的排出管，該鍋爐連通該渦輪模組，該渦輪模組連接該發電模組。

本創作的技術手段可獲得的功效增進在於：

1.本創作之裂解爐熱交換裝置，透過於該循環管路內循環流動的該熱媒，能夠將熱量不斷地自該加熱空間帶走至他處，從而讓該加熱空間及設於該加熱空間的所述裂解爐能較快地降溫，在工廠人員離開後，能夠確保所述裂解爐不會維持在高溫過長的時間，避免所述裂解爐內的物料不斷反應產生氣體而導致所述裂解爐及連接的管路相對外界為正壓，藉此，本創作能降低與所述裂解爐連接的管路發生爆炸的機率，減少工安意外產生的風險。

2.本創作之裂解爐熱交換裝置，也能透過於該循環管路內循環流動的該熱媒，將熱量不斷地帶至該加熱空間，對該加熱空間及設於該加熱空間的所述裂解爐進行加熱升溫，藉此能取代習知的加熱裝置，作為另一種相對安全、平緩的加熱手段。

10:加熱室

11:外壁

12:內壁

121:加熱空間

13:設置空間

14:安裝座

20:循環管路

21:第一熱交換段

211:導流管

22:第二熱交換段

30:熱交換模組

31:輸入管

32:排出管

40:鍋爐

50:渦輪模組

60:發電模組

90:裂解爐

91:驅動器

92:真空管路

H:熱媒

圖1係本創作第一較佳實施例之結構示意圖。

圖2係本創作第一較佳實施例之使用狀態的局部剖面圖。

圖3係本創作第一較佳實施例之加熱室的外觀立體圖。

圖4係本創作第一較佳實施例之加熱室的側視剖面圖。

圖5係本創作第一較佳實施例之加熱室的前視圖。

圖6係本創作第一較佳實施例之循環管路的局部剖面圖。

圖7係本創作第二較佳實施例之結構示意圖。

為能詳細瞭解本創作的技術特徵及實用功效，並可依照創作內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：

如圖1所示，本創作第一較佳實施例之裂解爐熱交換裝置，其包含一加熱室10、一循環管路20及一熱交換模組30。

如圖1及圖2所示，該加熱室10包含一外壁11、一內壁12及一設置空間13，該外壁11與該內壁12相間隔，該內壁12位於該外壁11內，且該內壁12與該外壁11之間圍繞形成該設置空間13，該內壁12內形成一用以設置一裂解爐90的加熱空間121，如圖3及圖4所示，具體來說，該外壁11及該內壁12的兩端皆設有供連接所述裂解爐90的管路穿置的一穿孔，另外，如圖4所示，在本 創作第一較佳實施例中，該外壁11與該內壁12皆具有呈倒U字形的橫截面，使該內壁12與該外壁11之間圍繞形成的該設置空間13同樣呈倒U字形。

如圖2所示，在本創作第一較佳實施例中，實際使用時，所述裂解爐90係能轉動地設於該加熱空間121，具體來說，該加熱室10包含間隔地設於該加熱空間121的兩組安裝座14，各組安裝座14的頂部設有支撐輪，所述裂解爐90設於該加熱空間121，所述裂解爐90的爐壁則抵靠於各組安裝座14的支撐輪，所述裂解爐90連結至一驅動器91，所述驅動器91能帶動所述裂解爐90轉動，藉此翻動所述裂解爐90內的物料，讓該些物料較能均勻充分地受熱而反應，此外，所述裂解爐90連接一真空管路92，所述真空管路92用以連接一抽真空裝置，使所述裂解爐90反應產生的氣體通過所述真空管路92被抽真空裝置抽出；所述裂解爐90、所述驅動器91及所述真空管路92的結構為裂解爐的習知技術。

如圖6所示，該循環管路20內盛裝有一熱媒H，該熱媒H具體能為礦物型熱媒油、合成型熱媒油或其他市面上已知的熱媒油，在本創作第一較佳實施例中不作限制，如圖1及圖2所示，該循環管路20包含有相連通的一第一熱交換段21與一第二熱交換段22，該第一熱交換段21設於該加熱室10的設置空間13，該第二熱交換段22則設於該熱交換模組30中，該熱媒H能於流經設於該加熱空間121的該第一熱交換段21時及流經設於該熱交換模組30中的該第二熱交換段22時分別進行熱交換。

如圖2、圖3及圖5所示，在本創作第一較佳實施例中，該第一熱交換段21包含有複數個導流管211，該複數個導流管211自該加熱室10的一端朝向該加熱室10的另一端等間隔地排列，任兩相鄰的導流管211相連通，即該複數個導流管211以串連方式相連接，各該導流管211沿著該內壁12的外表面設置，在本創作第一較佳實施例中，該內壁12具有倒U字型的橫截面，各該導流 管211沿著該內壁12的外表面設置而如圖4所示呈倒U字型，而在其他的實施例中，各該導流管211也可以是凹口朝下的弧形或是對應該內壁12形成的其他形狀，該複數個導流管211也能是以並聯方式連接，並不受本創作較佳實施例所限制。

當該熱媒H流經該循環管路20的第一熱交換段21時，熱量會自該加熱空間121與該熱媒H兩者中的溫度較高者傳遞至溫度較低者，進行熱交換的動作，在熱交換後，該熱媒H的因吸收或釋放熱量而溫度上升或下降，並離開該第一熱交換段21流往該第二熱交換段22，該加熱空間121同樣因吸收或釋放熱量而溫度上升或下降；以本創作第一較佳實施例而言，該外壁11與該內壁12皆採耐火泥或其他高隔熱材質製成，讓該加熱空間121內能穩定加熱，加熱效率高，而在其他的實施例中，該內壁12能採用導熱相對較好的材質，讓熱量在該加熱空間121與該熱媒H之間傳遞的速度能有效提高，增加熱交換的效率，且由於該加熱空間121與外界之間依然受到該外壁11的隔熱，該加熱空間121內的加熱效率依然能維持在一定的水準以上。

此外，在本創作第一較佳實施例中，該第一熱交換段21包含串聯的該複數個導流管211，在其他的實施例中，該第一熱交換段21也可以是簡單的直線管路，本創作第一較佳實施例的優勢在於，該熱媒H流經該第一熱交換段21時，會依序流經該複數個導流管211，從而能延長該熱媒H與該加熱空間121進行熱交換的時間，讓熱量能充分地在該加熱空間121及該熱媒H之間傳遞。

如圖1所示，該第二熱交換段22設於該熱交換模組30中，具體來說，在本創作第一較佳實施例中，該熱交換模組30設有一內部空間，以及連通該內部空間的一輸入管31及一排出管32，該第二熱交換段22設於該熱交換模組30的內部空間，該輸入管31具體能連通一工作液體源，當工作液體自所述工作 液體源通過該輸入管31進入該熱交換模組30的內部空間、自該第一熱交換段21吸收或釋放熱量的該熱媒H流至該第二熱交換段22時，熱量會自該熱媒H與工作液體兩者中的溫度較高者傳遞至溫度較低者，進行熱交換的動作，在熱交換後，該熱媒H的因吸收或釋放熱量而溫度上升或下降，並離開該第二熱交換段22而再流往該第一熱交換段21，工作液體因吸收或釋放熱量而溫度上升或下降，並通過該排出管32離開該熱交換模組30的內部空間。

在本創作第一較佳實施例中，該熱交換模組30採用結構相對簡單的熱交換器的形式，在其他的實施例中，只要該循環管路20的第二熱交換段22設於該熱交換模組30中，且能讓該熱媒H於該熱交換模組30處進行熱交換，該熱交換模組30也可以採用其他已知的熱交換器的形式，並不受本創作第一較佳實施例所限制。

本創作第一較佳實施例之裂解爐熱交換裝置含有兩種使用方式，以下將兩種使用方式分開進行說明。

本創作第一較佳實施例的第一種使用方式，使用時，所述裂解爐90會透過一加熱裝置進行加熱升溫，上述加熱裝置屬於裂解爐的習知技術，相關細節容不贅述，加熱裝置對該加熱空間121及所述裂解爐90進行加熱，由於該外壁11及該內壁12採高隔熱材質，熱量較不易流失至外界，所述裂解爐90能較穩定快速地被加熱至所需的溫度，讓所述裂解爐90內的物料能進行裂解反應；當工廠人員即將離開時，上述的加熱裝置停機，該裂解爐熱交換裝置則開始運作，當該熱媒H流經該第一熱交換段21時，由於透過加熱裝置加熱升溫的該加熱空間121溫度相較常態的該熱媒H高，熱量會自該加熱空間121傳遞至該熱媒H，該熱媒H吸收熱量後溫度升高，並離開該第一熱交換段21而流向該第二熱交換段22。

具體地，該熱交換模組30的輸入管31連接一供水源，所述工作液體為水，水能自該輸入管31進入該熱交換模組30的內部空間，當該熱媒H流經設於該熱交換模組30之內部空間的該第二熱交換段22時，因於該第一熱交換段21處吸收熱量後的該熱媒H的溫度相較水的常態溫度高，熱量會自該熱媒H傳遞至水，水吸收熱量後升溫，並通過該排出管32離開該熱交換模組30的內部，能作為供暖或是其他用途，而該熱媒H釋放熱量後溫度降低，並離開該第二熱交換段22流向該第一熱交換段21，溫度降低後的該熱媒H則能重新流至該第一熱交換段21處進行熱交換，將熱量不斷地自該加熱空間121帶走，讓該加熱空間121及設於該加熱空間121的所述裂解爐90能較快地降溫。

透過於該循環管路20內循環流動的該熱媒H，能夠將熱量不斷地自該加熱空間121帶走至他處，從而讓該加熱空間121及設於該加熱空間121的所述裂解爐90能較快地降溫，在工廠人員離開後，能夠確保所述裂解爐90不會維持在高溫過長的時間，避免所述裂解爐90內的物料不斷反應產生氣體而導致所述裂解爐90及連接的管路相對外界為正壓，藉此，本創作能降低與所述裂解爐90連接的管路發生爆炸的機率，減少工安意外產生的風險。

本創作第一較佳實施例的第二種使用方式，係將該裂解爐熱交換裝置取代上述加熱裝置，來加熱所述裂解爐90使所述裂解爐90升溫，具體來說，當需要讓所述裂解爐90在較低溫(如溫度介於200-300℃)的環境下進行裂解反應時，將該熱交換模組30的輸入管31連通至一供熱源，所述供熱源能加熱並提供一溫度相對較高的工作液體，當工作液體自該輸入管31流入該熱交換模組30的內部空間、該熱媒H流經設於該熱交換模組30之內部空間的該第二熱交換段22時，由於工作液體的溫度相較常態的該熱媒H高，熱量會由工作液體傳遞至該熱媒H，因釋放熱量而降溫的工作液體通過該排出管32離開該熱交換模組 30的內部空間，能重新回到所述供熱源加熱並再次運用，因吸收熱量而升溫的該熱媒H則離開該第二熱交換段22流往該第一熱交換段21。

而當該熱媒H流經該第一熱交換段21時，於該第二熱交換段22處吸收熱量而升溫的該熱媒H溫度相較常態下之該加熱空間121的溫度高，熱量會由該熱媒H傳遞至該加熱空間121，該加熱空間121以及設於該加熱空間121的所述裂解爐90吸收熱量而慢慢升溫，因釋放熱量而降溫的該熱媒H則離開該第一熱交換段21流往該第二熱交換段22重新吸收熱量升溫，以便繼續循環加熱該加熱空間121，利用該熱媒H進行熱交換來傳遞熱量並對該加熱空間121、所述裂解爐90加熱升溫，在進行目標溫度較低的加熱過程時，該裂解爐熱交換裝置能取代上述的加熱裝置，作為一種相對安全、平緩的加熱手段。

此外，在該加熱空間121及設於該加熱空間121的所述裂解爐90透過本創作第一較佳實施例的第二種使用方式之後升溫之後，實際上也能透過本創作第一較佳實施例的第一種使用方式進行降溫，本創作第一較佳實施例的第一種使用方式並不限於上述使用加熱裝置加熱後的降溫。

本創作第二較佳實施例與本創作第一較佳實施例大致相同，差異在於，如圖7所示，在本創作第二較佳實施例中，該裂解爐熱交換裝置還包含一鍋爐40、一渦輪模組50及一發電模組60；該鍋爐40連通該熱交換模組30的排出管32，且連通該渦輪模組50，該渦輪模組50則連接該發電模組60。

本創作第二較佳實施例的運作方式與本創作第一較佳實施例的第一種運作方式基本相同，差異在於，自供水源通過該輸入管31進入該熱交換模組30之內部空間的所述工作液體，也就是水，在吸收該熱媒H釋放的熱量，所述工作液體的溫度會上升至接近沸點，並通過該排出管32而輸出至該鍋爐40內，由於所述工作液體吸收該熱媒H釋放的熱量而溫度上升至接近沸點，該鍋爐40只需耗費較少的能量加熱所述工作液體，便能將所述工作液體快速汽化為 一工作氣體，也就是將水汽化為水蒸氣，並輸出至該渦輪模組50，該渦輪模組50則能受所述工作氣體帶動，從而驅動該發電模組60進行發電，藉以利用使所述工作液體溫度上升的熱能。

在本創作第二較佳實施例中，透過該鍋爐40、該渦輪模組50及該發電模組60的設置，在所述裂解爐90停止運轉後，能將該加熱空間121以及所述裂解爐90餘留的熱量通過該熱媒H，以熱交換形式傳遞，用以加熱所述工作液體並用來進行發電，除了能如同本創作第一較佳實施例確保所述裂解爐90不會維持在高溫過長的時間，避免所述裂解爐90內的物料不斷反應產生氣體，從而達到降低與所述裂解爐90連接的管路發生爆炸的機率，減少工安意外產生的風險的效果外，還能將餘留的熱量用來進行發電，產生額外的經濟效益，一舉兩得。

以上所述，僅是本創作的較佳實施例，並非對本創作作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本創作所提技術方案的範圍內，利用本創作所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本創作的技術方案內容，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

10:加熱室

20:循環管路

21:第一熱交換段

211:導流管

22:第二熱交換段

30:熱交換模組

31:輸入管

32:排出管

Claims (6)

1. 一種裂解爐熱交換裝置，其包含：一加熱室，該加熱室包含相間隔的一外壁與一內壁，該內壁位於該外壁內，該內壁與該外壁之間形成一設置空間，且該內壁內形成一用以設置一裂解爐的加熱空間；一熱交換模組；以及一循環管路，該循環管路內盛裝有一熱媒，且該循環管路包含相連通的一第一熱交換段與一第二熱交換段，該第一熱交換段設於該加熱室的設置空間，且包含複數個導流管，該複數個導流管自該內壁的其中一端朝向該內壁的另一端間隔地排列，各該導流管沿著該內壁的外表面且環繞該內壁設置，且任兩相鄰的所述導流管相連通；該第二熱交換段設於該熱交換模組中，使該熱媒能於該第一熱交換段及該第二熱交換段進行熱交換。
2. 如請求項1所述之裂解爐熱交換裝置，其中所述複數個導流管係等間隔地自該內壁的其中一端排列至該內壁的另一端。
3. 如請求項1所述之裂解爐熱交換裝置，其中各所述導流管的外型為弧形或倒U字形。
4. 如請求項1至3中任一項所述之裂解爐熱交換裝置，其中所述熱交換模組設有一內部空間，該內部空間供設一工作液體，該循環管路的第二熱交換段設於該熱交換模組的內部空間。
5. 如請求項4所述之裂解爐熱交換裝置，其包含一鍋爐、一渦輪模組及一發電模組，該熱交換模組設有一連通該內部空間及該鍋爐的排出管，該鍋爐連通該渦輪模組，該渦輪模組連接該發電模組。
6. 如請求項1至3中任一項所述之裂解爐熱交換裝置，其包含一鍋爐、一渦輪模組及一發電模組，該熱交換模組連通該鍋爐，該鍋爐連通該渦輪模組，該渦輪模組連接該發電模組。