ES2282893T3 - Aparato y proceso para enfriar gas caliente. - Google Patents
Aparato y proceso para enfriar gas caliente. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2282893T3 ES2282893T3 ES04766329T ES04766329T ES2282893T3 ES 2282893 T3 ES2282893 T3 ES 2282893T3 ES 04766329 T ES04766329 T ES 04766329T ES 04766329 T ES04766329 T ES 04766329T ES 2282893 T3 ES2282893 T3 ES 2282893T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- cooling medium
- tube
- cooling
- medium
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 71
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0229—Double end plates; Single end plates with hollow spaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0075—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for syngas or cracked gas cooling systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Proceso para enfriar gas caliente pasando el gas caliente a través de un tubo (4) que tiene una parte tubular principal y una parte tubular situada hacia arriba, donde (i) el exterior de la parte tubular principal es enfriado por un medio de refrigeración líquido de evaporación que fluye libremente dentro de un recipiente (2) y alrededor de dicho tubo, (ii) la parte tubular situada hacia arriba es enfriada pasando medio de refrigeración líquido fresco y una parte definida del medio de refrigeración líquido de la actividad (i) a lo largo del exterior de la parte tubular situada hacia arriba y (iii) donde la mezcla de medio de refrigeración fresco y la parte definida del medio líquido después de ser usado para enfriar la parte tubular situada hacia arriba se usa en la actividad (i) como medio de refrigeración.
Description
Aparato y proceso para enfriar gas caliente.
La invención se refiere a un aparato y proceso
para enfriar gas caliente, aparato que incluye un recipiente
provisto de uno o más tubos de intercambio de calor, fluyendo el gas
caliente a través de dicho(s) tubo(s) y un medio de
enfriamiento (por ejemplo agua) que fluyen por dichos tubos y
estando montados los tubos al menos en un extremo en una chapa de
tubo.
Tales dispositivos de intercambio térmico se
usan a gran escala en muchas ramas de la industria, por ejemplo en
la industria del petróleo para enfriar productos obtenidos de
hidrocraqueadores y reactores para oxidación parcial de
combustibles conteniendo (hidro)carbonos tales como aceite y
carbón y análogos.
Cuando, a efectos de refrigeración, los gases
calientes son pasados a través de tubos que son enfriados con un
medio de enfriamiento en el exterior, las paredes de los tubos
adquieren una temperatura alta debido a transferencia de calor de
los gases calientes al metal del tubo, calor que es transmitido
también al medio de enfriamiento. Ventajosamente, por razones de
ahorro de espacio, se aplican tubos en espiral enrollados
helicoidalmente.
Dependiendo del campo de aplicación, se
resuelven problemas técnicos de diferente naturaleza.
Por ejemplo, el enfriamiento de gases calientes
obtenible de la gasificación de combustible conteniendo
(hidro)carbono, en el que es inevitable la presencia de
pequeñas partículas sólidas, implica serios problemas de
transferencia de calor y problemas de erosión/corrosión.
Por ejemplo, el gas caliente de síntesis
producido por oxidación parcial de combustible conteniendo
(hidro)carbono es enfriado generalmente en un intercambiador
de calor situado cerca del gasificador produciendo por ello vapor a
presión alta. Una zona crítica es la entrada de gas del
intercambiador de calor donde el gas caliente de síntesis entra en
la zona de intercambio térmico. El grosor de pared de la zona de
entrada ha de ser minimizado, pero deberá ser suficientemente
grueso para asegurar la integridad mecánica basada en la presión y
la carga térmica. La velocidad del gas en la zona de entrada deberá
ser suficientemente alta para evitar el ensuciamiento, pero, por
otra parte, suficientemente baja para asegurar coeficientes de
transferencia de calor del lado del gas suficientemente bajos. En
particular, es deseable obtener una relación óptima entre
ensuciamiento y velocidad.
EP-A-774103
describe un aparato para enfriar gas caliente donde la sección de
entrada es enfriada pasando medio de refrigeración fresco, es decir
agua, a lo largo del exterior del extremo situado hacia arriba de
los tubos intercambiadores de calor. El flujo de agua es en
corriente contraria al flujo de gas caliente dentro de los
tubos.
US-A-5671807
describe un aparato para enfriar gas caliente donde la sección de
entrada es enfriada pasando medio de refrigeración fresco, es decir
agua, a lo largo del exterior del extremo situado hacia arriba de
los tubos intercambiadores de calor. El flujo de agua es en paralelo
al flujo de gas caliente dentro de los tubos.
Según
EP-A-774103 y
US-A-5671807, la zona de entrada es
enfriada usando agua dulce también denominada agua de alimentación
de caldera (BFW). Usando BFW fresca se puede lograr una gran
diferencia de temperatura entre el medio de enfriamiento y el gas
caliente y así las bajas temperaturas deseadas del metal. Sin
embargo, la cantidad de la BFW alimentada a la sección de entrada
es definida por la producción de vapor de la unidad. Con el fin de
obtener suficientes velocidades de flujo en las zonas de
transferencia de calor, se requieren pequeñas secciones de flujo
transversal, los intervalos anulares alrededor de dicha parte
situada hacia arriba de los tubos intercambiadores de calor. Tales
pequeños intervalos anulares son un reto especial en términos de
diseño. Además, es difícil asegurar la distribución igual del flujo
al gran número de entradas de tubo a enfriar.
Otra desventaja de estos diseños es cuando tiene
lugar una indisponibilidad completa repentina de flujo de BFW,
debido, por ejemplo, a un fallo. En tal situación el enfriamiento de
la sección de entrada no será suficiente y se puede producir daño.
En otra situación el flujo de BFW puede cambiar como resultado del
control del nivel de la caldera que modula la válvula de control de
BFW. Especialmente en caso de incrementos de carga del gas caliente
que pasa por los tubos intercambiadores de calor, la válvula de
control de BFW está inicialmente cerrada debido al aumento del
volumen de burbujas de vapor en el recipiente antes de abrirse de
nuevo para compensación de la mayor producción de vapor. En tal
situación la sección de entrada no se enfría temporalmente
suficientemente.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar un aparato intercambiador de calor incluyendo una
sección específica de entrada para enfriamiento mejor definido y
mayor duración de equipo y mayor fiabilidad que no tiene las
desventajas de dichos diseños de la técnica anterior.
Por lo tanto, la invención proporciona un
proceso para enfriar gas caliente pasando el gas caliente a través
de un tubo que tiene una parte tubular principal y una parte tubular
situada hacia arriba, donde (i) el exterior de la parte tubular
principal es enfriado por un medio de refrigeración líquido de
evaporación que fluye libremente dentro de un recipiente y
alrededor de dicho tubo, (ii) la parte tubular situada hacia arriba
es enfriada pasando medio de refrigeración líquido fresco y una
parte definida del medio de refrigeración líquido de la actividad
(i) a lo largo del exterior de la parte tubular situada hacia arriba
y (iii) donde la mezcla de medio de refrigeración fresco y la parte
definida del medio líquido después de ser usado para enfriar la
parte tubular situada hacia arriba se usa en la actividad (i) como
medio de refrigeración.
La invención también proporciona un aparato para
enfriar gas caliente incluyendo:
- (i)
- un recipiente provisto de un compartimiento de medio de enfriamiento, una entrada para suministrar medio de refrigeración fresco y una salida para descarga de medio de refrigeración usado, estando provisto además dicho recipiente de una entrada para gas caliente y una salida para gas enfriado, al menos un tubo de intercambio térmico que conecta por fluido la entrada para gas caliente y la salida para gas enfriado colocado en el compartimiento de medio de enfriamiento, donde dicho tubo está montado al menos en o cerca de su extremo situado hacia arriba en una chapa de tubo, donde
- (ii)
- unos medios para extraer un volumen del medio de enfriamiento del compartimiento de medio de enfriamiento están presentes, y donde
- (iii)
- el extremo situado hacia arriba del tubo está provisto de unos medios de refrigeración incluyendo medios para suministrar una mezcla del medio de refrigeración extraído y parte o todo el medio de refrigeración fresco suministrado a dicho recipiente a lo largo del exterior del extremo situado hacia arriba del tubo.
Se ha hallado que con el proceso y aparato
anteriores, la sección de entrada o el extremo situado hacia arriba
del tubo termointercambiador tubular se enfriará, incluso en el caso
de que no se suministre medio de refrigeración fresco al
recipiente, por el medio de enfriamiento que es extraído del
compartimiento de medio de enfriamiento. Otra ventaja es que el
flujo de la mezcla de medio de refrigeración que se usa para enfriar
el extremo situado hacia arriba del tubo puede ser controlado. Así,
se facilita un método donde el enfriamiento de la parte situada
hacia arriba es menos dependiente del flujo de medio de
refrigeración fresco alimentado al aparato de refrigeración.
Además, los intervalos anulares antes descritos para los diseños de
la técnica anterior pueden ser más grandes, porque se usa un
volumen más grande de la mezcla de medio de refrigeración. Así, es
posible un diseño más simple.
La invención se describirá ahora a modo de
ejemplo con más detalle con referencia a los dibujos
acompañantes.
La figura 1 representa esquemáticamente una
vista en sección de un intercambiador de calor de la invención
conectado a un reactor.
La figura 2 representa esquemáticamente parte
del recipiente para enfriar un gas caliente según la presente
invención incluyendo el extremo situado hacia arriba de un tubo
intercambiador de calor.
La figura 3 es otra realización del recipiente
de la figura 2.
La figura 4 es otra realización del recipiente
de la figura 3.
La figura 5 es otra realización del recipiente
de la figura 2.
La figura 6 es otra realización del recipiente
de la figura 3.
Con referencia a la figura 1 se representa un
reactor 1 para producir gas producto, por ejemplo, por oxidación
parcial de combustible conteniendo hidrocarbono.
El gas producto es suministrado a un
intercambiador de calor 2 y es tratado además de cualquier manera
adecuada después del intercambio térmico. Tales procesos de
oxidación parcial y las condiciones de proceso apropiadas son
generalmente conocidas por los expertos en la técnica y por lo tanto
no se describirán con detalle.
Generalmente, se puede afirmar que combustible
conteniendo (hidro)carbono A' (opcionalmente con un
moderador) y un oxidante B' (opcionalmente con un moderador) son
suministrados al reactor 1 donde se produce gas caliente bruto de
síntesis en condiciones de proceso apropiadas.
El gas caliente bruto de síntesis es
suministrado desde el reactor 1 mediante un conducto 1a a la entrada
de gas 9 del recipiente de intercambio de calor 2 situado después
del reactor.
Las flechas A representan la dirección de flujo
del gas de síntesis.
Las conexiones mecánicas del reactor y el
conducto en un lado y el conducto y el intercambiador de calor en
el otro lado se hacen por medio de cualesquiera conexiones adecuadas
para la finalidad (por ejemplo, pestañas) (no representadas por
razones de claridad). En la entrada de gas 9 hay una chapa de tubo
2a que cierra el compartimiento de medio de enfriamiento 7 del
recipiente intercambiador de calor 2. La configuración también
incluye un conducto 1a que conecta dicho reactor y el recipiente 2.
El recipiente 2 incluye además al menos un tubo intercambiador de
calor 4 que conecta por fluido la entrada de gas 9 con una salida de
gas 5. El recipiente también tiene una salida 6 para vapor.
Ventajosamente, la chapa de tubo 2a es plana e incluye
4-24 pasos de gas que forman la entrada de gas 9
correspondiente respectivamente a 2-24 tubos 4. Los
expertos en la técnica apreciarán que la chapa de tubo puede estar
situada de cualquier manera adecuada para la finalidad, por ejemplo
en la entrada para gas caliente, dentro del recipiente 2 del
intercambiador de calor o entre el reactor 1 y dicha entrada de gas
caliente.
La figura 2 representa una sección longitudinal
parcial del aparato de la invención. Se han usado los mismos
números de referencia que en la figura 1. La figura 2 representa
parte de un recipiente 2 provisto de un compartimiento de medio de
enfriamiento 7, una entrada para suministrar medio de refrigeración
fresco 8 y una salida 6 para descarga del medio de refrigeración
usado. El recipiente 2 está provisto además de una entrada 9 para
gas caliente y una salida 5 para gas enfriado y al menos un tubo de
intercambio térmico 4 que conecta por fluido la entrada 9 para gas
caliente y la salida 5 para gas enfriado colocada en el
compartimiento de medio de enfriamiento 7. Es adecuado que haya más
de un tubo 4, más adecuado entre 2 y 24 tubos dispuestos en paralelo
pueden estar presentes dentro de un recipiente 2. El tubo 4 está
montado al menos en o cerca de su extremo situado hacia arriba 10
en una chapa de tubo 2a. La chapa de tubo 2a cierra el
compartimiento de medio de enfriamiento 7 de dicho recipiente 2 al
gas caliente que entra en el recipiente. El extremo situado hacia
arriba 10 está colocado preferiblemente en el conducto de conexión
horizontal entre el recipiente 1 y el recipiente 2 como en la
figura 1.
La figura 2 también representa unos medios 11
para extraer un volumen 14 del medio de enfriamiento del
compartimiento de medio de enfriamiento 7. Los medios ilustrados
constan de un conducto 11 conectado por fluido a un compartimiento
15. El medio de refrigeración es extraído del compartimiento 15 por
medio de una bomba 18 y el volumen extraído es combinado con medio
de refrigeración fresco suministrado mediante el conducto 8. La
mezcla combinada es suministrada mediante el conducto 13 a un
compartimiento 20. El compartimiento 20 enfriará la parte delantera
de la hoja de tubo 2a. El compartimiento 20 está en comunicación de
fluido con el agujero de entrada 21 del manguito anular 12. El
manguito anular 12 está colocado alrededor del extremo situado hacia
arriba 10 del tubo 4. A través del espacio anular entre el manguito
12 y el exterior del extremo situado hacia arriba 10 del tubo 4 la
mezcla alimentada desde el compartimiento 20 fluye en paralelo con
el flujo de gas caliente 22. También son posibles realizaciones
donde el flujo de la mezcla de enfriamiento fluye en contracorriente
con el flujo de gas caliente. Para lograr el mejor enfriamiento en
la posición donde el gas tiene la temperatura más alta, es decir en
la entrada de gas 9, se prefiere un flujo en paralelo.
En la figura 2 se representa que la punta del
tubo 4 se extiende algo hacia el flujo de gas caliente a través de
la chapa de tubo 2a. Esta punta también es enfriada por la mezcla de
enfriamiento del compartimiento 20 donde la mezcla de enfriamiento
fluye primero en contracorriente al gas caliente hacia la punta del
tubo en un espacio formado entre la hoja de tubo 2a y el manguito
anular 12 y es redirigida en la punta de manera que posteriormente
fluya en paralelo con el flujo de gas caliente 22 desde dicha punta
al agujero de salida del manguito 19. Este diseño asegura un
enfriamiento más eficiente de la pared de tubo en comparación con
el diseño descrito, por ejemplo, en la antes citada
US-A-5671807 que no tiene tal flujo
forzado de medio de refrigeración a lo largo de toda la superficie
de pared.
El compartimiento 15 está colocado entre el
compartimiento 20 y el compartimiento de medio de refrigeración 7 y
está parcialmente cerrado al compartimiento de medio de
refrigeración 7 con el fin de evitar que entren burbujas de gas en
el conducto 11 y/o la bomba 18. Se puede formar burbujas de vapor,
cuando el medio de enfriamiento es agua, cuando por alguna razón
falla o escasea el suministro de medio de refrigeración fresco o
debido a un flujo bajo de medio de refrigeración en el manguito
anular 12. Se ha previsto un agujero 17 para que el medio de
refrigeración pueda fluir al compartimiento 15 desde 7. El agujero
17 y el agujero 19 están preferiblemente suficientemente espaciados
para evitar que tales burbujas entren en el compartimiento 15.
El medio de enfriamiento extraído del
compartimiento 15 mediante el conducto 11 puede ser enfriado por
medio de intercambio de calor indirecto. Tal intercambiador de
calor puede estar colocado hacia arriba o hacia abajo de la bomba
18. Tal paso adicional de enfriamiento es ventajoso para un mejor
enfriamiento del extremo tubular situado hacia arriba del tubo 4.
Tal enfriamiento adicional también se puede aplicar ventajosamente
en las realizaciones representadas en las figuras
3-6.
La figura 3 representa una realización
comparable a la de la figura 2 excepto que está presente un inyector
preferido 23. Este inyector 23 está colocado en la pared 16 que
divide el compartimiento 15 del compartimiento 20. El inyector 23
arrastra medio de refrigeración del compartimiento 15 al
compartimiento 20 por medio de la corriente que sale del conducto
13. Así se puede incrementar considerablemente el flujo de medio de
enfriamiento que pasa a través del manguito anular 12. Esto es
ventajoso porque entonces la zona en sección transversal del
manguito puede ser mayor y así menos sensible en términos de
las
tolerancias de construcción.
tolerancias de construcción.
La figura 4 representa una realización como en
la figura 3 a excepción de que el manguito 12 se extiende a la
parte vertical del tubo 4. Se ha quitado el compartimiento 15. En
ese caso el flujo mediante el conducto de suministro 8 de medio de
refrigeración fresco para vapor podría ser generado en el manguito
12. La parte verticalmente ascendente del manguito 12 contribuye
así a una convección natural que, combinada con el agujero en el
inyector 23, realiza un enfriamiento adecuado de la parte tubular
situada hacia arriba del recipiente 2. En una realización preferida
la bomba de circulación 18 puede ser omitida a causa de esta
circulación natural.
La figura 5 representa una realización como en
la figura 2 a excepción de que está presente otro conducto 24 que
permite alimentar medio de refrigeración relativamente frío a una
posición más alta 25 en el recipiente 1. En el recipiente 2 se
establece una circulación natural de medio de refrigeración en la
parte vertical más fría, que no se representa en dichas figuras.
Una mezcla de agua-vapor sube localmente a la hélice
del tubo 4 (véase la figura 1). Las burbujas de vapor también suben
al espacio de vapor y el agua líquida con su densidad más alta
fluye hacia abajo a través de las denominadas bajantes. La adición
de medio de refrigeración relativamente frío en una posición donde
el medio de enfriamiento empieza a desplazarse hacia abajo en la
bajante es ventajosa porque mejora este efecto de circulación
natural en el recipiente 2. Dado que la salida 19 del manguito 12
está situada en el compartimiento 15, las burbujas de gas, que se
podrían formar cuando no se suministre medio de refrigeración
fresco al recipiente 2, pueden ser descargadas hacia la parte
superior del recipiente 2 mediante el conducto 24. Un agujero
equilibrador pertinente 17 permite que el agua de ebullición sea
realimentada a la zona de entrada con el fin de sustituir la
descarga de flujo de vapor.
La figura 6 representa una realización como en
la figura 3 a excepción de que también está presente un conducto 24
que permite que el medio de refrigeración relativamente frío sea
alimentado a una posición más alta 25 en el recipiente 1. Este
conducto adicional 24 tiene la misma funcionalidad que la descrita
al explicar la figura 5. Además, hay una válvula de tres vías 27 y
un conducto 26. La válvula de tres vías permite que el operador
derive parte del medio de refrigeración fresco directamente a la
parte superior del recipiente mediante el conducto 26. Esto es
ventajoso porque permite minimizar la variación de temperatura en la
zona de entrada en el caso de que cambie la carga de gas
caliente.
La invención también se refiere a un proceso
para enfriar gas caliente. El gas caliente es preferiblemente el
efluente de un proceso de gasificación, también denominado oxidación
parcial. La alimentación de gasificación es preferiblemente un
combustible conteniendo hidrocarbono, que puede ser un combustible
gaseoso o un combustible líquido. Los ejemplos de posibles materias
primas incluyen gas natural y corrientes de refinería tales como
destilados medios y más preferiblemente fracciones que hierven por
encima de 370ºC, como las obtenidas en una columna de destilación
al vacío. Los ejemplos son los destilados al vacío y el residuo
obtenido por una destilación al vacío de la fracción de más de
370ºC obtenida al destilar una materia prima de crudo. El gas
caliente obtenido en un proceso de gasificación incluirá
principalmente monóxido de carbono e hidrógeno.
La temperatura del gas caliente es
preferiblemente entre 1300 y 1500ºC. La temperatura del gas enfriado
después de ser tratado por el proceso según la invención es entre
240 y 450ºC. La presión del gas caliente es adecuadamente entre 20
y 80 bar.
El aparato puede tener un diseño general como el
descrito en las publicaciones
EP-A-774103 y
US-A-5671807 antes citadas. La
diferencia con respecto al aparato será cómo se enfría el extremo
situado hacia arriba de la parte tubular. El medio de enfriamiento
es preferiblemente agua.
El enfriamiento de la parte tubular principal,
definido como la actividad (i), es realizado por un medio de
refrigeración líquido de evaporación que fluye libremente alrededor
de dicho tubo. El medio de refrigeración evaporado, por ejemplo
vapor, es recogido en el extremo superior del aparato de
refrigeración y descargado. El vapor obtenido en tal proceso puede
ser usado ventajosamente para recuperación de energía y
análogos.
En la actividad (ii) la parte tubular situada
hacia arriba es enfriada pasando medio de refrigeración líquido
fresco y una parte definida del medio de refrigeración líquido de la
actividad (i) a lo largo del exterior del extremo situado hacia
arriba del tubo. La relación en volumen de medio de refrigeración
fresco y la parte definida del medio de enfriamiento extraído de la
actividad (i) es adecuadamente entre 1:4 y 4:1.
La mezcla de medio de enfriamiento como la
obtenida puede pasar de cualquier manera a lo largo del exterior de
la parte tubular situada hacia arriba. Preferiblemente la mezcla de
medio de enfriamiento se pasa en contracorriente con respecto al
gas que fluye dentro del tubo a lo largo de la superficie exterior.
Más preferiblemente la mezcla de enfriamiento se pasa en paralelo
con el gas que fluye dentro del tubo. Pasando dicha mezcla en
paralelo se logra una temperatura de pared máxima más baja que al
pasar dicho líquido en contracorriente. Esta temperatura de pared
más baja es más preferida que la mayor eficiencia de intercambio
térmico que se lograría en una operación en contracorriente si se
tiene en cuenta la integridad mecánica del proceso y su equipo.
Después de ser usada al enfriar la parte tubular
situada hacia arriba, la mezcla de medio de enfriamiento es usada
también en la actividad (i). Así, de esta manera, parte del medio de
enfriamiento de la actividad (i) es usada de forma continua en la
actividad (ii) y reciclada a la actividad (i).
Claims (10)
1. Proceso para enfriar gas caliente pasando el
gas caliente a través de un tubo (4) que tiene una parte tubular
principal y una parte tubular situada hacia arriba, donde (i) el
exterior de la parte tubular principal es enfriado por un medio de
refrigeración líquido de evaporación que fluye libremente dentro de
un recipiente (2) y alrededor de dicho tubo, (ii) la parte tubular
situada hacia arriba es enfriada pasando medio de refrigeración
líquido fresco y una parte definida del medio de refrigeración
líquido de la actividad (i) a lo largo del exterior de la parte
tubular situada hacia arriba y (iii) donde la mezcla de medio de
refrigeración fresco y la parte definida del medio líquido después
de ser usado para enfriar la parte tubular situada hacia arriba se
usa en la actividad (i) como medio de refrigeración.
2. Proceso según la reivindicación 1, donde la
relación en volumen de medio de refrigeración fresco y la parte
definida del medio de enfriamiento extraída de la actividad (i) es
entre 1:4 y 4:1.
3. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1-2, donde la parte tubular situada
hacia arriba es enfriada pasando medio de refrigeración líquido
fresco y una parte definida del medio de refrigeración líquido de la
actividad (i) a lo largo del exterior del extremo situado hacia
arriba del tubo en paralelo con el gas que fluye dentro del
tubo.
4. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, donde el gas caliente tiene
una temperatura de entre 1300 y 1500ºC y una temperatura de entre
240 y 450ºC después de ser sometido al proceso.
5. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, donde el gas caliente se
obtiene en un proceso de gasificación, incluyendo la oxidación
parcial de una materia prima de hidrocarbono gaseoso o líquido a una
mezcla incluyendo principalmente hidrógeno y monóxido de
carbono.
6. Aparato para enfriar gas caliente
incluyendo:
- (i)
- un recipiente (2) provisto de un compartimiento de medio de enfriamiento, una entrada para suministrar medio de refrigeración fresco y una salida para descarga de medio de refrigeración usado, estando provisto además dicho recipiente de una entrada para gas caliente y una salida para gas enfriado, al menos un tubo de intercambio térmico (4) que conecta por fluido la entrada para gas caliente y la salida para gas enfriado colocado en el compartimiento de medio de enfriamiento; donde dicho tubo está montado al menos en o cerca de su extremo situado hacia arriba en una chapa de tubo, donde
- (ii)
- unos medios para extraer un volumen del medio de enfriamiento del compartimiento de medio de enfriamiento están presentes y donde
- (iii)
- el extremo situado hacia arriba del tubo está provisto de unos medios de refrigeración incluyendo medios para suministrar una mezcla del medio de refrigeración extraído y parte o todo el medio de refrigeración fresco suministrado a dicho recipiente a lo largo del exterior del extremo situado hacia arriba del tubo.
7. Aparato según la reivindicación 6, donde un
manguito anular está colocado alrededor del extremo situado hacia
arriba del tubo de intercambio térmico y donde este extremo situado
hacia arriba está montado en una hoja de tubo, teniendo el manguito
anular un agujero para permitir que entre la mezcla de medio de
refrigeración extraído y parte o todo el medio de refrigeración
fresco, y un agujero de salida conectado por fluido al
compartimiento de medio de enfriamiento.
8. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 6-7, donde están presentes medios
para suministrar parte del medio de refrigeración fresco a una
posición elevada en el recipiente.
9. Configuración de un reactor de oxidación
parcial y un aparato según cualquiera de las reivindicaciones
6-8 conectados por fluido en su extremo inferior por
un conducto horizontal, donde en dicho conducto están colocados el
extremo situado hacia arriba del tubo intercambiador de calor y su
medio de refrigeración.
10. Uso del aparato según las reivindicaciones
6-8 en un proceso según las reivindicaciones
1-5.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP03077464 | 2003-08-06 | ||
| EP03077464 | 2003-08-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2282893T3 true ES2282893T3 (es) | 2007-10-16 |
Family
ID=34130229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES04766329T Expired - Lifetime ES2282893T3 (es) | 2003-08-06 | 2004-07-27 | Aparato y proceso para enfriar gas caliente. |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7610951B2 (es) |
| EP (1) | EP1664650B1 (es) |
| JP (1) | JP2007501373A (es) |
| KR (1) | KR20060060678A (es) |
| CN (1) | CN1833152A (es) |
| AT (1) | ATE354775T1 (es) |
| DE (1) | DE602004004908T2 (es) |
| ES (1) | ES2282893T3 (es) |
| TW (1) | TW200508561A (es) |
| WO (1) | WO2005015105A1 (es) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2331082T3 (es) * | 2004-05-25 | 2009-12-21 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Aparato para refrigerar un medio gaseoso caliente. |
| ITTO20040846A1 (it) * | 2004-12-01 | 2005-03-01 | Cosmogas Srl | Scambiatore di calore per una caldaia di tipo combinato, e caldaia di tipo combinato impiegante tale scambiatore di calore |
| MY147506A (en) | 2006-03-07 | 2012-12-14 | Shell Int Research | Process to prepare a fischer-tropsch synthesis product |
| WO2007116045A1 (en) | 2006-04-12 | 2007-10-18 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Apparatus and process for cooling hot gas |
| RU2437830C2 (ru) | 2006-07-11 | 2011-12-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Способ получения синтез-газа |
| US8734618B2 (en) * | 2008-12-08 | 2014-05-27 | Shell Oil Company | Apparatus |
| IT1403894B1 (it) * | 2010-12-29 | 2013-11-08 | Eni Spa | Scambiatore di calore per il raffreddamento di gas caldi e sistema di scambio termico |
| BE1020401A5 (nl) * | 2012-09-19 | 2013-09-03 | Duvel Moortgat Nv | Werkwijze en inrichting voor het regelbaar instellen van de temperatuur van een fermenterende vloeistof. |
| WO2014098524A1 (ko) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 열 교환기가 구비된 순환 유동층 가스화기 |
| CN105518407B (zh) * | 2013-08-19 | 2019-06-25 | 特灵空调系统(中国)有限公司 | 气体冷却器 |
| EP3147591B1 (en) * | 2014-05-19 | 2022-04-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Air-conditioning device |
| KR101594797B1 (ko) * | 2014-11-04 | 2016-02-17 | 한국에너지기술연구원 | 유동층 가스화 반응기 |
| WO2016074976A1 (en) | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process for the preparation of syngas |
| CN106225329A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 桑小飞 | 壳式热交换器、水冷外挂模组及水冷系统 |
| PL3622226T3 (pl) * | 2017-05-10 | 2022-03-07 | Gea Food Solutions Weert B.V. | Ulepszone środki grzejne dla owijarki przepływowej |
| US10563932B2 (en) * | 2017-12-21 | 2020-02-18 | Uop Llc | Process and apparatus for cooling catalyst |
| IT201800020257A1 (it) | 2018-12-20 | 2020-06-20 | Hexsol Italy Srl | Giunzioni per tubi a doppia parete in scambiatori di calore e scambiatori di calore e scambiatori con tali giunzioni |
| WO2021048351A2 (en) | 2019-09-11 | 2021-03-18 | Michiel Cramwinckel | Process to convert a waste polymer product to a gaseous product |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2331686A1 (de) * | 1973-06-22 | 1975-01-23 | Uhde Gmbh Friedrich | Heissgaskuehler |
| NL7500554A (nl) * | 1975-01-17 | 1976-07-20 | Shell Int Research | Warmtewisselaar en werkwijze voor het koelen van hete gassen. |
| DE2818892C2 (de) * | 1978-04-28 | 1988-12-22 | Bronswerk B.V., Amersfoort | Wärmeaustauscher zum Abkühlen heißer Gase |
| US4445563A (en) * | 1982-06-30 | 1984-05-01 | Chester Meyeroff | Adjustable window structure |
| US4488513A (en) * | 1983-08-29 | 1984-12-18 | Texaco Development Corp. | Gas cooler for production of superheated steam |
| NL194891C (nl) * | 1993-11-24 | 2003-06-04 | Lentjes Standard Fasel Bv | Koelinrichting voor het koelen van een warm medium. |
| DE4404068C1 (de) * | 1994-02-09 | 1995-08-17 | Wolfgang Engelhardt | Wärmetauscher |
| MY114772A (en) * | 1994-07-05 | 2003-01-31 | Shell Int Research | Apparatus for cooling hot gas |
| DE19833004A1 (de) * | 1998-07-22 | 2000-01-27 | Borsig Gmbh | Wärmetauscher zum Kühlen eines heißen Prozeßgases |
| DE102004004999B4 (de) * | 2004-01-30 | 2007-03-08 | Alstom Power Energy Recovery Gmbh | Vorrichtung für den Eintritt von Heißgas in ein Heizflächenrohr eines Abhitzkessels |
-
2004
- 2004-07-27 KR KR1020067002578A patent/KR20060060678A/ko not_active Withdrawn
- 2004-07-27 DE DE602004004908T patent/DE602004004908T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-07-27 US US10/566,907 patent/US7610951B2/en active Active
- 2004-07-27 EP EP04766329A patent/EP1664650B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-07-27 CN CNA2004800225226A patent/CN1833152A/zh active Pending
- 2004-07-27 WO PCT/EP2004/051619 patent/WO2005015105A1/en active IP Right Grant
- 2004-07-27 ES ES04766329T patent/ES2282893T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2004-07-27 AT AT04766329T patent/ATE354775T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-07-27 JP JP2006522346A patent/JP2007501373A/ja not_active Ceased
- 2004-08-04 TW TW093123331A patent/TW200508561A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1833152A (zh) | 2006-09-13 |
| US7610951B2 (en) | 2009-11-03 |
| US20080149316A1 (en) | 2008-06-26 |
| WO2005015105A1 (en) | 2005-02-17 |
| EP1664650B1 (en) | 2007-02-21 |
| DE602004004908T2 (de) | 2007-10-31 |
| KR20060060678A (ko) | 2006-06-05 |
| TW200508561A (en) | 2005-03-01 |
| JP2007501373A (ja) | 2007-01-25 |
| ATE354775T1 (de) | 2007-03-15 |
| DE602004004908D1 (de) | 2007-04-05 |
| EP1664650A1 (en) | 2006-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2282893T3 (es) | Aparato y proceso para enfriar gas caliente. | |
| JP4885267B2 (ja) | 高温ガスを冷却する装置及び方法 | |
| US4488513A (en) | Gas cooler for production of superheated steam | |
| RU2426050C2 (ru) | Способ и устройство для системы теплообмена с синтез-газом | |
| US4462339A (en) | Gas cooler for production of saturated or superheated steam, or both | |
| BRPI0710807A2 (pt) | reator de leito fluido | |
| US3433298A (en) | Heat exchanger especially for the cooling of hot gases | |
| AU2001262307B2 (en) | Apparatus for heating steam | |
| CN203869554U (zh) | 一种耐高温单管程换热器 | |
| US2744813A (en) | Catalytic furnace | |
| US9089825B2 (en) | Exchanger-reactor for the production of hydrogen with an integrated steam generation bundle | |
| US4243097A (en) | Waste heat boiler | |
| US2365878A (en) | Heat exchanger | |
| US3297542A (en) | Integral nuclear reactor-heat exchanger power plant | |
| CN105135907A (zh) | 一种耐高温单管程换热方法及换热器 | |
| RU2721837C2 (ru) | Способ получения сингаза и устройство для охлаждения сингаза | |
| US20120205082A1 (en) | Simplified flow shell and tube type heat exchanger for transfer line exchangers and like applications | |
| US8186423B2 (en) | Apparatus for cooling a hot gas | |
| US2840050A (en) | Synthesis gas reactor with fluid cooled jacket for the reaction chamber | |
| JPS5837934Y2 (ja) | 炭化水素熱分解ガス急冷装置 | |
| SU729432A1 (ru) | Кожухотрубный теплообменник | |
| JP3106689B2 (ja) | 高温ガス用ガスクーラ | |
| JPH10298560A (ja) | 粗ガス冷却器 | |
| GB2088545A (en) | Parallel tube heat exchanger | |
| WO2012096879A1 (en) | Process and apparatus for synthesis gas heat exchange system |