DE3136860A1 - Abkuehlwaermetauscher - Google Patents

Description

Abkühlwärmetauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher im allgemeinen und auf eine Konstruktion eines Zweileitungswärmetauschers zum Abkühlen eines Hochtemperaturgäses, das durch Einrichtungen mit einem Kühlmittel, z.B. Wasser, und zum Rückgewinnen von Hochdruckdampf und dergl. durch die Wärme geführt wird, die von einem Hochtemperaturgas gleichzeitig abgegeben wird, im besonderen.

Bisher wurden als Wärmetauscher für hohe Temperaturen "Ό (einschließlich dort, wo nur eines der Strömungsmittel auf hoher Temperatur liegt) und hohe Drücke, vorwiegend Mehrrohr-Wärmetauscher mit einer festen Rohrplatte als Abkühlwärmetauscher für ein gekracktes Hochtemperaturgas verwendet, das von einem Krackofen bei der Olefin-Gasherstellung abgegeben wird.

Solche Wärmetauscher enthalten im allgemeinen einem Wärmetauscher mit fester Rohrplatte, wie er in Figur der Zeichnungen dargestellt ist, einen Wärmetauscher mit fester, dünnwandiger Rohrplatte nach Figur 2 und einen Zweirohrwärmetauscher mit elliptischen Sammelrohren nach Figur 3· Diese Wärmetauscher werden, wie folgt, dargestellt:

1) Der Wärmetauscher mit fester Rohrplatte nach Figur 1:

Dieser Wärmetauscher wird allgemein als Rauchrohrabfallwärmeboiler benutzt. Eine Einlaßrohrplatte 01 des Boilers ist durch Wärmeübertragungsrohre 04 mit

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einer Wanddicke verstärkt, die ausreicht, um als Stütze zu dienen. Eine Kammer 05 durch die ein Strömungsmittel mit hoher Temperatur einfließen kann, wird durch ein feuerbeständiges Isoliermaterial 03 geschützt.

2) Der dünnwandige Wärmetauscher mit fester Rohrplatte in Figur 2: .

Dieser Wärmetauscher ist dem erwähnten mit fester Rohrplatte ähnlich und enthält Wärmeübertragungsrohre 13, die an einer Gaseinlaßrohrplatte 11 angebracht sind, die durch Stützen 12 oder andere Einrichtungen an der Seite eines zylindrischen Körpers (d.h. an der Seite eines aufgenommenen Strömungsmittels niedriger Temperatur) der Rohrplatte 11 verstärkt ist.

3) Der Zweirohrwärmetauscher mit elliptischen Sammelrohren nach Figur 3 (a):

Dieser Wärmetauscher besteht aus einer unteren Gaseinlaßkammer 21, unteren Sammelrohren 22, einer oberen Gasauslaßkammer 23, oberen Köpfen 24- und einer Gruppe von Doppelrohren 25, die an diesen Sammelrohren befestigt sind und zwischen den unteren und den oberen Gammelrohren liegen. Ein Beispiel jedes Doppelrohres 25, das · an einen Sammelrohr befestigt ist, ist in Figur 3 (b) in größerem Maßstab dargestellt und das Sammelrohr 29 nimmt, wie gezeigt, eine elliptische Form an. Das Doppelrohr besteht aus einem Innenrohr 25 und einem Außenrohr 26. Diese Rohre sind am Sammelrohr 29 so befestigt, daß das inere und das äußere Rohr Durchgänge für ein strömendes Gas bzw. ein Strömungsmittel niedriger Temperatur bilden, das an der Außenseite des Innenrohrs entlangläuft.

Nach Figur 3 wird das Hochtemperaturgas, das durch einen

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an der Gaseinlaßkammer 21 vorgesehenen Einlaß 27 eingeführt worden ist, mit einem Tieftemperaturströmungsmittel, das im ringförmigen Raum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr auf dem Weg durch das Innenrohr 25 geführt wird, abgekühlt und durch einen Auslaß 28 an der Gasauslaßkammer 23 abgegeben wird.

Nachteile diese Wärmetauscher sind die folgenden:

1) Wenn ein Hochtemperaturgas an der Wärmeseite eines Teils entlangläuft der einen Wärmetauscher bildet, und ein Strömungsmittel, wie heißes Wasser, dessen Temperatur im Vergleich,mit dem aufwärmenden Strömungsmittel cohr niedrig ist, an der erwärmten Seite des Teils entlang läuft, hat dieses Teil natürlich thermische Beanspruchungen aus der Temperaturdifferenz zur Folge, die zwischen diesen Seiten entstanden ist, und somit können durch die hohe Temperatur Schaden entstehen.

Im allgemeinen ist der Teil, der die höchste Temperatur erreicht, eine Rohrplatte an der Seite des Gaseinlasses und die größte Annäherung zum Abfall der Temperatur dieses Teils ist so daß eine Wanddicke der Rohrplatte klein gemacht wird. Beim Wärmetauscher mit fester Rohrplatte kann die Wanddicke der Rohrplatte 01 im Vergleich mit anderen Arten nicht kleiner gemacht werden, weil die Rohrplatte eine Festigkeit besitzen muß, die ausreicht, um als Stütze für die Wärmeübertragungsrohre zu dienen, weil die Rohrplatte 01 nur durch die Wärmeübertragungsrohre 04 verstärkt ist.

. Bei Wärmetauschern mit dünnwandiger fester Rohrplatte nach Figur 2 ermöglicht die Verstärkung der Rohrplatte

11 durch die Rohrplattenverstärker 12 eine Verringerung der Rohrplattenwanddicke. Es werden hier verhältnismäßig große Rohrplattenverstärker notwendig, die das ganze Gewicht der Vorrichtung ergeben.

2.) Während ein gekrachtes Gas in den genannten Wärmetauschern abgekühlt wird, scheiden sich Koks oder andere Niederschlagsprodukte an der Wandfläche eines Rohres ab, das sich mit einem strömenden Gas. in Kontakt befindet, Ein Niederschlag führt zu vielen Nachteilen. D.h. dieser Niederschlag bewirkt eine Abnahme der Wärme übertragung durch die Rohrwandung. Mit Anwachsen des Niederschlags wird das passierbare Gebiet im Rohr klein, so daß der Druckverlust des Gases im Rohr ansteigt. Es ist somit notwendig, die Olefinherstellung anzuhalten und ■15 den Niederschlag zu entfernen, bevor er zu nichtvernachlässigbaren Problemen angewachsen ist. Für das Entfernen des Niederschlags gibt es mechanische und Verbrennungsverfahren. Beim Ausführen des mechanischen • Verfahrens muß die Vorrichtung vollständig angehalten und der Wärmeaustauscher soweit auseinandergenommen werden, daß das mechanische Verfahren durchführbar ist und der Betrieb der Vorrichtung muß mehrere Tage ausgesetzt werden, wodurch Arbeitsdauer einer Anlage gekürzt wird. Um diesen Nachteil zu beseitigen wurde das Verbrennen vorgeschlagen. Danach wird der Durchgang, der ein Strömungsmittel niedriger Temperatur strömen läßt leer gemacht oder mit überhitztem Dampf gefüllt und in den Durchgang für ein Hochtemperaturgas wird Luft oder dergl. zur Verbrennung zugeführt, um den Niederschlag zu verbrennen und so zu entfernen. Hinsichtlich des Wärmetauschers mit fester Rohrplatte, der ein Ansteigen auf eine große Temperaturdifferenz zwischen den Wärmeüber-

tragungsrohren und anderen Bauteilen beim erwähnten diesemVerbrennungsverfahren bewirkt, wurde bisher angenommen, daß die Steuerung einer solchen Temperaturdifferenz schwer durchzuführen sei. Die Wärmetauscher nach den Figuren 1 und 3 sind keine Ausnahmen und diese Wärmetauscher können eine Temperaturdifferenz aus dem Auftreten zwischen dem Wärmeübertragungsrohr und anderen Teilen unter Durchführung des Verbrennungsverfahrens nicht verhindern.

Im allgemeinen ist zum Verhindern von Ausfällen einer Vorrichtung, die infolge einer Differenz der thermischen Ausdehnung entstehen, die sich aus einer Temperaturdifferenz ergibt, versucht worden, zusätzlich eine solche Einrichtung als Expansionsabschluß zum Aufheben der Differenz der thermischen Expansion zu installieren, aber das Aufstellen einer solchen Einrichtung dieses Wärmetauschers ist nahezu unmöglich. Demnach ist es ein schwer vermeidbarer Nachteil für diese Wärmetauscher, daß die thermische Beanspruchung aus der Temperaturdifferenz erzeugt wird und daß diese Beanspruchung Ausfälle der Anlage verhindert.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile bisheriger Wärmetauscher vermieden und sie besteht darin, daß

1· die Wanddicke der Rohrplatte einer Siedekammer klein gemacht wird, damit die Temperatur der Rohrplatte durch eine eingeführte.·. Hochtemperatur nicht zu hoch ansteigen kann,

2. die Verbrennung eines Niederschlags durch einen thermischen Isolierkörper und somit ein Isolieren einer Gruppe von Rohren und der Atmosphäre voneinander erfolgt, so daß die Temperaturdifferenz zwischen jedem Innen-

rohr und Außenrohr der Gruppe abnehmen kann, und

3. das Gewicht der Vorrichtung, die Herstellzeit verkürzt und die Herstellungskosten durch Vereinfachen des ganzen Aufbaues der Vorrichtung im Vergleich mit üblichen und auch die Wanddicke der Rohrplatte verringert werden.

Die Erfindung besteht in einem Abkühlwärmetauscher mit je einer dünnwandigen trommelförmigen Siedekammer am unteren Gaseinlaß und oberen Gasauslaßseite und im verbindungsmäßigen Verstärken durch Stabstützen gegen die jeweiligen gegenüberliegenden Rohrplatten, in einer Gruppe von zwischen unterer und oberer Kammer angeordneten Doppelrohren und in einem thermischen Isolierkörper rund um die Gruppe der Doppelrohre her-

um. _:

Der Wärmetauscher nach der Erfindung kann beispielsweise für viele Industrien als Wärmetauscher, als Abfallwärmeboiler, besonders als Abkühlwärmetauscher von Hochtemperaturreformgas und gekracktem Gas, das aus einem Reformofen einer Anlage zum Herstellen von Ammoniak, Methanol und dergl. und von einem Krackofen einer Anlage zum Herstellen von Olefinen wie Äthylen und dergl. abgegeben wird, verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Hilfe von Figur 4- beschrieben.

Die Figuren 1,2 und 3 sind Schnittansichten verschiedener üblicher Wärmetauscher;

Figur 4 ein Schnitt eines Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers nach der Erfindung; und

Figur 5 ein Strömungsaiagramm eines Beispiels eines Entkokungsverfahrens mit dem Wärmetauscher.

Ein Abkühlwärmetauseher nach der Erfindung nach Fig. 4 enthält als Ausführungsbeispiel eine Gaseinlaßkammer 31» eine Gaseinlaßseitensiedekammer 32, eine Gasaustrittskammer 33» eine" Gasauslaßseitensiedekammer 34-, ein Doppelrohr 35» einen thermisch isolierenden Körper * ' 36, Rohrhalteplatten 37» Stützen 38 usw.

Die Gaseinlaßkammer y\ besteht aus einer napfähnlichen Reflektorplatte 39, einem in der Mitte der Platte 39 angebrachten Gaseinlaß 40, und einen Elansch 41, der um die Kante der Platte 39 herumgelegt ist. Die Gasauslaßkammer 33 besitzt etwa denselben Aufbau wie die beschriebene Gaseinlaßkammer und besteht aus einer Reflektorplatte 42, einem Gaseinlaß und einem Flansch 44.

Die Siedekammer 32 an der Seite des Gaseinlasses ist durch Verbinden zweiter dünnwandiger Rohrplatten 45 und 45', mit einer, die im Kantenteil abgerundet sind und einer Trommel ähnlich. Die Platte 45 ist mit einem dünnwandigen zylindrischen Körper 46 versehen, dessen Kante einen Flansch 47 aufweist. Die Flansche 41 und 47 werden mittels Schrauben so befestigt, daß sie die Gaseinlaßkammer 31 ergeben.

Die Rohrplatten 45 und 45' der Siedekammer 32 sind zusammen von einer Stabstütze 48 verstärkt und die Kammer 32 ist ferner mit einem Speisewassereinlaß 49 und · einer Ablaßdüse 50 versehen.

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Die Siedekammer 2>4 an. der Seite des Gasauslasses ist im Aufbau ähnlich, der S ie de kammer auf der Seite des Gaseinlasses und mit Rohrplatten 51 und 51', einem Körper 52, einem Flansch 53» einer Stabstütze 5^ und einem Auslaß 55 sowohl für Wasser als auch für Dampf versehen. Die Plansche 44 und 53 sind durch Schrauben befestigt und ergeben so die Gasauslaßkammer 33· Die Stabstütze 5^ kann, wenn notwendig, mehrfach vorgesehen sein.

Jedes Doppelrohr 35 besteht aus einem Innenrohr 56 und einem Außenrohr 57·

Das Innenrohr 56 verläuft durch die Gaseinlaßseitensiedekammer 56 und die Gasauslaßseitensiedekammer 3^ ist mit der. unteren Rohrplatte 45 der Gaseinlaßseitensiedekammer 32 und der oberen Rohrplatte 31 der Gasauslaßseitensiedekammer 34 verbunden. Das Außenrohr 57 ist außerdem an der oberen Rohrplatte 45' der Gaseinlaßseitensiedekammer 32 und der unteren Rohrplatte 51' der Auslaßsiedekammer 34 so angebracht, daß beide Kammern 32 und 3^ dadurch verbunden sind.

Der thermisch isolierende Körper 36 besteht aus einem Isoliermaterial und befindet sich, die Gruppe von Doppelrohren 35 als seine Außenseite umgebend, zwischen den beiden Siedekammern 32 und 34, so daß die Gruppe von Doppelrohren von der Außenluft isoliert sein kann. Auch kann der thermisch isolierende Körper 36 durch die Verwendung eines dünnwandigen zylindrischen Metalls und durch Beschichtung von Innen- und Außenfläche des Metalls mit einem Isoliermaterial hergestellt sein.

In diesem Fall befindet sich das untere Ende des ther-

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misch isolierenden Körpers 36 an der oberen Rohrplatte 4-5'. der Einlaßseitensiedekammer 32, deren oberes Ende dadurch die untere Rohrplatte 51' der Auslaßkammer 34 vorzugsweise mit dem oberen Ende verschließt, das im Zustand eines freien Endes gehalten wird.

Das Innere des thermisch isolierenden Körpers 36 ist mit den Rohren tragenden Platten 37 für die Gruppe von Doppelrohren 35 versehen. Die Platte 37 wird von einer Tragestange 58 gehalten. Die Stützen 38 können beliebig angeordnet sein, aber die Zeichnung zeigt den Fall,in dem sie um den Außenumfang des thermisch isolierenden Körpers 36 herum befestigt sind, um den ganzen Wärme- ■ tauscher zu tragen.

Wenn der beschriebene Wärmetauscher zum Abkühlen eines gekrackten Gases dienen soll, wird das Hochtemperaturgas 59 im Betrieb durch den Gaseinlaß 40 in die Gaseinlaßkammer 31 eingeführt und durch Wasser, das durch den ringförmigen Raum zwischen jedem Innenrohr und. Außenrohr 57 während seines Durchganges durch jedes Innenrohr 56 der Gruppe von Doppelrohren hindurchfließt, gekühlt. Das Gas gelangt in die Gasauslaßkammer 33 und wird durch den Gasauslaß 43 abgegeben. Andererseits wird durch den Speisewassereinlaß 49 Speisewasser in die Siedekammer 32 und durch den ringförmigen Raum in jedem Doppelrphr aufwärts geführt. Dann gelangt es weiter in die Auslaßsiedekammer 3^, wo es zu einer Mischung 62 aus Wasser und einem sich ergebenden Dampf gemacht wird. Schließlich wird diese Mischung durch den Auslaß 35 abgegeben.

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Es folgt das Entfernen des Niederschlags durch Verbrennen, der sich an den Innenrohren 56 der Gruppe von Doppelrohren 35 nach einer gegebenen Zeit stationären Betriebes angesammelt hat: Das Einführen von Speisewasser 61 wird angehalten und das V/asser in der Gaseinlaßseitensiedekammer 62 und der Auslaßsiedekammer 34 abgelassen, um sie leer zu machen, oder eine richtige Menge überhitzten Dampfes wird weiter in die Kammern geführt. Dann wird, wenn erforderlich, Luft von 600 bis 750⁰C hindurchgeführt, um den Niederschlag, der am Innenrohr 56 hängt zu verbrennen und zu entfernen.

Nach der vorstehenden Erläuterung besitzt die Erfindung die folgenden Funktionen:

1.) die Rohrplatten 45, 45« und 51, 51· der Einlaßsiedekammer 32 und der Auslaßsiedekammer 34 werden durch die Stützstange 48 in den flachen Teilen verstärkt und in Trommelform gebracht, deren Kanten so abgerundet sind, daß der Aufbau fortlaufend wird. Deshalb kann die Wanddicke der Rohrplatten dünn gemacht werden und der sich ergebende fortlaufende Aufbau mit einheitlich geringer Wandstärke ermöglicht nicht nur das Verhindern eines starken Temperaturanstiegs der Rohrplatten unter dem Hochtemperaturgas, wenn der Wärmetauscher nach der Erfindung als Kühlwärmetauscher in stationärem Betrieb benutzt wird, sondern auch zum Begrenzen der sich aus der Temperaturdifferenz ergebenden Beanspruchung, die an manchen Stellen der Siedekammern beim nicht stationären Betrieb zum Entfernen des Niederschlags von den Innenrohren beim Verbrennungsprozeß auftritt, auf einen niedrigen Wert. Die nicht stationären Trennzustände wer-

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den bei der Abgabe von Wasser aus den Siedekammern bei Temperaturanstieg und Temperaturabf all eines tragenden Verbrennungsgases und beim Belasten der hohlen Siedekammern mit Wasser erbracht.

2.) Der thermisch isolierende Körper 36 isoliert die Gruppe von Doppelrohren 35 von der Atmosphäre, um die Verhinderung zwischen der umgebenden Luft um die Rohre

35 herum und der luftoffenen Außenseite des Wärmetauschers zu behindern. Wenn die Innenrohre 56 der Doppelrohre mit dem Hochtemperaturgas beim Verbrennen des Niederschlags erwärmt werden, entwickeln sich deshalb : Konvektion und Strahlung der Wärme aus dem Gas, das begrenzt im Innern des thermisch isolierendem Körper

36 entsteht', so daß die Temperatur der Außenrohre 57 sich dem der Innenrohre 56 nähert. Somit wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Innen- und dem Außenrohr 56 und 57 der Doppelrohre sehr klein. Beispielsweise liegen diese Temperaturdifferenzwerte bei Beginn der Verbrennung niedriger als 150⁰C und bei stationärem Betrieb der Verbrennung niedriger als 30⁰C. Die Doppelrohre 35 kommen somit nicht mehr in die Gefahr, durch thermische Beanspruchung zerstört zu werden.

3.) Da eine einfachere Konstruktion als Ganzes und eine geringere Dicke der Wand der Rohrplatten als bei bisherigen Arten gegeben ist, können beim Wärmetauscher nach der Erfindung die Wartungszeit und die Herstellungszeit sowie Kosten der Vorrichtung herabgesetzt und die Vorrichtung im Gewicht leichter gemacht werden.

Der Abkühlwärmetauscher dieser Art kann in Kombination

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mit einem Krackofen 7^ verwendet werden, wie er in Figur 5 angedeutet ist. Wenn an den Innenrohren 56 der Gruppe von Doppelrohren 35 nach, einer gegebenen Dauer stationären Betriebes sich Niederschlag angesammelt 'hat, wird dieser der "Verbrennung ausgesetzt. Es wurden intensive Versuche beim Arbeitsverfahren durchgeführt, das gleichzeitig das Entkoken des Abkühlwärmetauschers und der Reaktionsrohre bei einem . Krackofen bewirkt (im folgenden als On-Line-Entkoken bezeichnet).

Dieses On-Line-Entkoken enthält nicht nur den stationären Arbeitsbetrieb, unter dem die Entkokung mit einer Verbrennung des Trägergases bei hoher Temperatur in den Krackreaktionsrohren und in den Abkühlwärmetauschern ausgeführt wird, sondern auch die Verschiebung bei vorübergehendem nicht stationärem Betrieb aus einem normalen Krackwerk in ein Entkokungswerk und umgekehrt. Bei einem solchen Betrieb wird, wenn der Wärmetauscherkörper kein Kühlmittel enthält, das Auftreten einer Temperaturdifferenz zwischen den Innen- und den Außenrohren der Doppelrohre beobachtet. Es ist dies besonders zu bemerken, kurz nachdem das Kühlmittel bei nicht stationärem Betrieb abgelassen worden ist. Beim Überschreiten der thermischen Beanspruchung durch die Temperaturdifferenz einer bestimmten mechanischen Festigkeit der Vorrichtung kann schwerer Schaden entstehen.

Es würde das Bestehen von Strahlungswärmeübertragung aus den Innenrohren zu den Außenrohren und folgende Tatsache festgestellt: Wenn beim Ablassen' des Kühlmit-

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tels die Temperatur des zugeführten Gases (Dampf oder Verbrennungsträgergas), das zum Wärmetauscher gelangt, niedriger als 70O⁰C, vorzugsweise niedriger als 600⁰C und am besten 55O⁰C ist und der Temperaturanstieg des Gases von seiner gegebenen Temperatur so hoch ist, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem Innen-und dem Außenrohr, beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von weniger als 200°C/Std. nicht ansteigt, werden die sich aus dieser Temperaturdifferenz ergebenden thermischen Belastungen niedrig sein. Deshalb hat sich gezeigt, daß nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren eine wirksame On-Line-Entkokung erzielt werden kann, auch bei einem Doppelrohrwärmetauscher, ohne daß eine besondere konstitionelle Abänderung erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel des On-Line-Entkokens wird mit Hilfe der Figur 5 beschrieben.

Zuerst wird die Temperatur am Auslaß 80 des Krackofens 74- von 800 bis 880⁰C der üblichen Kracktemperatur auf 750 bis 700⁰C bei einem Temperaturgradienten von etwa 20 bis 100°/std. herabgesetzt. Währenddessen wird der zugeführte Kohlenwasserstoff 71> ζ.B. Naphta, herabgesetzt und, wenn die Temperatur am Auslaß 80 etwa 750° bis 700⁰C erreicht hat, wird die Zufuhr angehalten und Dampf allein 72 allein in die Krackanlage 76 gegeben.

Andererseits ändern sich gekracktes Hochtemperaturgas und ein ausgetauschtes warmes Kühlmittel, beispielsweise ein Hochdruckwasser, in den Zustand von Dampf im Abkühlwärmetauscher 81. Eine Dampfrückgewinnungsanlage für den sich ergebenden Dampf besteht aus einer Hochdruck- und einer Niederdruckdampfrückgewin-

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rmngsanlage. Das Schalten von einer Hochdruckdampfrückgewinnungsanlage 93' in eine Niederdruckanlage 94·' erfolgt durch. Ventile 93 und 9^-. Der Druck am Kühlmittel im Abkühlwärmetauscher 81 wird ο im Bereich von 4-0 bis 130 kg/cm automatisch geregelt.

Mit dem Herabsetzen der Zufuhr des erwähnten Kohlenwasserstoffs 71 und des Temperaturabfalls am Auslaß 80 des Krackofens 71 fällt der Druck des Kühlmittels im Abkühlwärmetauscher 81 allmählich ab, was das Herabsetzen der Atogabemenge aus dem Wärmetauscher mit einschließt.

Das" Krackgas, das durch den Abkühlwärmetauscher 81 hindurchgegangen ist, gelangt an einen Direktabkühlabschnitt 83. Die Zufuhr von kühlendem öl 101 an den Abschnitt 83 wird unmittelbar nach dem Zufuhrstop des Kohlenwasserstoffs 71 angehalten. Danach wird das Kühlwasser ■ 102 durch Hand oder automatisch durch ein Ventil 84-in den Direktabkühlabschnitt 83 geleitet, so daß die Temperatur am Auslaß 85 eine gegebene zulässige Temperatur nicht überschreiten kann.

Um eine Krackanlage 76 von einer nachfolgenden Raffinieranlage A abzutrennen, wird dann ein Ventil 86 geschlossen und ein Ventil 87 geöffnet und ein Gas, daß hauptsächlich den Dampf 72 enthält, über das Ventil an eine Abgabeanlage gegeben. Die Temperatur am Auslaß 80 des Krackofens wird dann von etwa 750 bis 700⁰C auf weniger als 700⁰C vorzugsweise auf weniger als 600⁰C und am besten auf weniger als 55O°C bei einem Temperaturgradienten von weniger als 200°C/std. herabgesetzt.

Nach diesem Temperaturabfall wird das Ventil 88 geschlossen, um die Wasserzufuhr 10$ anzuhalten. Dann werden die Ventile 97, 98 und 99 geöffnet und der Kühlwärmetauscher 81 abgelassen und das abgelassene Wasser über das Ventil 99 an die Rückgewinnungsanlage 0.gegeben. Mit Fortschreiten des Ablassens fällt der Druck in der Trommel 82 infolge der Abnahme der Entdampfungsmenge, wird aber bei weniger als etwa 20k
Ventils 94· gehalten.

weniger als etwa 20kg/cm durch die Mitwirkung des

Die Beendigung des Ablassens wird durch den Temperaturanstieg eines Thermoelements 81 von weniger als etwa 250⁰C auf weniger als etwa 65O⁰G bestimmt. Die für das Ablassen notwendige Zeit liegt allgemein im Bereich von ca. 30 bis 60 Minuten. Obwohl zu diesem Zeitpunkt der Abkühlwärmetauscher 81 leer ist, wenn die erwähnten Vorgänge durchgeführt worden sind, so daß die Temperatur am Auslaß 80 des Krackofens 74 700⁰C vorzugsweise 600 C oder besser 55O⁰G nicht überschreiten kann, was das wichtigste Merkmal der Erfindung ist, werden thermische Beanspruchungen, die sich aus der Temperaturdifferenz zwischen den Innenrohren 57 (Figur 4) der Doppelrohre 35 ergeben, nicht ausreichen, um die Gefahr von Beschädigungen des Wärmetauschers zu erhöhen.

Um die Temperaturdifferenzen unter den Rohrplatten ,-der Innenrohre und der Außenrohre zu verringern, kanr; Abkühldampf 104, wenn erforderlich, zugeführt werden. Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr des Dampfes 104 an den Abkühlwärmetauscher unmittelbar oder innerhalb einer

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3 Ί 3 b" 8 b" U

Stunde nach dem Ablassen bei einer Geschwindigkeit von 1 bis 2 Tonnen/std durch Schließen der Ventile 94- und 99 und Öffnen des Ventils 96. Der Dampf 104- durch das Ventil 96 geht über die Ventile 97 und 98 und durch die Ringräume in den Doppelrohren des Abkühlwärmetauschers 81, wo er mit dem Entkokungsgas, das in den Innenrohren strömt, wörmemäßig ausgetauscht wird. Der Dampf 104 wird über ein vertikales Rohr, die Trommel 82 und das Ventil 95 an die Rückgewinnungsanlage D gegeben.

Andererseits wird Dampf 105 zum Verhindern des Überhitzens des Heizrohres eines Abwärmerückgewinnungsabschnitts 77 des Krackofens über das Ventil 89, ein Thermoelement 90 und ein Ventil 92, durch Schließen des Ventils 91 und öffnen des Ventils 92 an die Rückgewinnungsanlage E gegeben, wobei die Zufuhrmenge so eingestellt ist, daß die Temperatur des Thermoelements 90 niedriger als eine gegebene zulässige Temperatur von einem deren Materialien ist.

Wenn der Temperaturanstieg der Luft 75 zum Entkoken nach den beschriebenen Vorgängen notwendig ist, wird die Temperatur am Auslaß 80 des Krackofens von einer bestimmten Temperatur auf einen solchen-Viert, der für das Entkoken notwendig ist, d.h. auf 750 bis 600°C, vorzugsweise auf 700⁰C, bei einem Temperaturanstiegsrate angehoben, bei der keine Temperaturdifferenz zwischen den Innen.- und den Außenrohren ansteigt, beispielsweise bei einer Rate von weniger als etwa 20Ö°C /std. Nachdem die Temperatur am Auslaß 80 750 bis 600⁰C, vorzugsweise 700⁰C erreicht hat, wird das Zuführen von Luft etwa 6 bis 20 Stunden fortgesetzt

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und danach angehalten, damit das Entkoken des Krackofenrohres 78 und des Abkühlwärmetauschers 81 beendet wird. Danach werden folgende Maßnahmen ausgeführt, um die normalen Krackzustände wieder herzustellen:

Die Temperatur des Auslasses 80 des Krackofens fällt von einer gegebenen Temperatur auf weniger als 500⁰C bei einer Rate von weniger als 200°C/std, vorzugsweise weniger als 150°C/std. Wenn die Temperatur am Auslaß 80 weniger als 500°C erreicht hat, werden die Ventile 95, 96; 92, 89 und 99 geschlossen und die Ventile 91 und 88 geöffnet, um die Wasserzufuhr wiederaufzunehmen. Die Temperatur am Auslaß 80 des Krackofens steigt von weniger als 500°C bis auf 700 bis 75O⁰G bei einem Tem-

^5 peraturgradienten von etwa 50 bis 200°C/std weiter an.·

Andererseits wird der Druck am Kühlmittel durch öffnen des Ventils 94 automatisch geregelt, weil die höhere Menge des Wärmetauscherkühlmittels zum Ansteigen der Verdampfungsmenge führt. Nach dem Temperaturanstieg; wird das Ventil 87 geschlossen und das Ventil 86 geöffnet und unmittelbar danach beginnt wieder die Zufuhr von Kohlenwasserstoff 71· Di^e Temperatur am Aus-• laß 80 steigt weiter auf 880 bis 800⁰C bei einem Temperaturgradienten von 20 bis 100°C/std. an und die Zufuhr von Kohlenwasserstoff 7^ steigt ebenfalls an, wodurch der Krackofen vor dem On-Line-Entkoken in den normalen Krackzustand zurückgeführt, und der On-Line-Entkokungszyklus einschließlich des nicht stationären Betriebes beendet worden ist.

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Die Zeit vom normalen Kracken zum nachfolgenden Arbeiten über das On-Line-Entkoken beträgt 20 bis A-O Stunden, gewöhnlich 20 bis 30 Stunden. Selbstverständlich wird das Entkoken nicht nur bei der dargestellten Konstruktion des Abkühlwärmetauschers verwendet, sondern allgemein auch bei Mehrrohrabkühl-Wärmetauschern mit geraden Doppelrohren, die gegen die Atmosphäre isoliert sind..

Leerseite

Claims (2)

Meissner & Meissner PATENTANWALTSBÜ RO PATENTANWÄLTE DIPL-ING. W. MEISSNER (1980) DIPL-ING. P. E. MEISSNER DIPL-ING. H,-J. PRESTING Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt -Professional Representatives before the European Patent Office ihrZeichen Ihr Schreiben vom Unsere Zeichen HERBERTSTR. 22, 1000 BERLIN 56-1101 14.09.1981

1. Mitsubishi Jukogyo K.K., Tokio

2. Mitsubishi Petrochemical Company Limited, Tokio

Abkühlwärmetauscher
Patentansprüche:

Abkühlwärmetauscher mit trommelartigen Siedekammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (31,32) die mit Platten mit geringer Wanddicke hergestellt sind und sich an der unteren Gas-' einlaß-und der oberen Gasauslaßseite befinden und daß eine Gruppe von Doppelrohren (35) zwischen der oberen und der unteren Siedekammer befinden, und daß \ ' um die Gruppe von Doppelrohren herum ein thermisch • isolierender Körper (36) angeordnet ist.

^! 10 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch g e j kennzeichnet, daß die Siedekammern (31,32)

' durch Stabstützen (48) verstärkt sind.

{ 3t Verfahren zum Entkoken von Doppelrohrabkühltauschern

nach den Ansprüchen 1 und 2dadurch s^e— kennzeichnet, daß dieser Wärmetauscher

-P-

TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO 1-85644 INVENTION BERLIN BERLINERBANKAG. P MEISSNER BLN W Inven d BERLIN 030/881 60 37 BERLIN 31 «047 37-103 "»««οι qn 9β 3995716000

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(81 und ein Krackofen (7^-) miteinander kombiniert.

werden und Dampf oder ein aus Dampf und Luftgemisch bei einer Temperatur von weniger als 700 C über den Krackofen (74·) zum Wärmetauscher (81) geführt ■ 5 wird, daß ein Kühlmittel (71) aus den Ringräumen im Wärmetauscher abgelassen wird und die Temperatur des Dampfes oder des Gemischs zur Ausführen des Entkokens bei einer Temperatur von weniger von 75O⁰C . erhöht wird.

4-, Verfahren nach Anspruch 5> i a du r c.h gekennzeichnet, daß das Ansteigen der Temperatur bei einer Temperaturanstiegsrate von weniger als 200°C/Std erfolgt.