-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen von
Heißgas,
wobei die Vorrichtung ein Gefäß umfaßt, das
mit einem oder mehreren Wärmeaustauscherrohren
ausgestattet ist, wobei das Heißgas
durch das bzw. die Rohre und ein Kühlmedium (z.B. Wasser) um die
Rohre herum strömt
und die Rohre zumindest an einem Ende an einer Rohrplatte montiert
sind.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Solche
Wärmeaustauschervorrichtungen werden
großtechnisch
in vielen Industriezweigen, wie z.B. in der Erdölindustrie, zum Kühlen von
Produkten verwendet, die von Hydrocrackern und Reaktoren für eine partielle
Oxidation von kohlen(wasser)stoffhaltigen Brennstoffen, wie z.B. Öl und Kohle u.dgl.,
erhalten werden.
-
Wenn
die Heißgase
zum Kühlen
durch Rohre geleitet werden, die mit einem Kühlmedium an der Außenseite
gekühlt
werden, nehmen die Wände
der Rohre auf Grund der Übertragung
von Wärme
von den Heißgasen
auf das Rohrmetall eine hohe Temperatur an, wobei diese Wärme weiter
auf das Kühlmedium übertragen
wird. Zum Zweck der Platzersparnis werden vorteilhaft wendelförmig gewickelte
Rohre verwendet.
-
In
Abhängigkeit
vom Anwendungsgebiet treten technische Probleme verschiedener Art
auf.
-
Beispielsweise
bringt das Kühlen
von Heißgasen,
die aus der Vergasung von kohlen(wasserstoff)haltigem Brennstoff
erhalten werden, in dem das Vorhandensein von kleinen Feststoffparti keln
unvermeidlich ist, ernste Wärmeübertragungsprobleme und
Erosions-/Korrosionsprobleme mit sich.
-
Zum
Beispiel wird heißes
Synthesegas, das durch eine partielle Oxidation von kohlen(wasserstoff)haltigem
Brennstoff erzeugt wird, im allgemeinen in einem Wärmeaustauscher
gekühlt,
der neben dem Vergaser angeordnet ist, wodurch ein Hochdruckdampf
erzeugt wird. Ein kritischer Bereich ist der Gaseinlaß des Wärmeaustauschers,
wo das heiße
Synthesegas in den Bereich des Wärmeaustauschers
eintritt. Die Wanddicke des Einlaßbereiches muß minimiert
sein, sollte jedoch ausreichend dick sein, um eine mechanische Unversehrtheit
auf der Basis des Druckes und der thermischen Belastungen zu gewährleisten.
Die Gasgeschwindigkeit am Einlaßbereich
sollte genügend
hoch sein, um ein Blockieren zu verhindern, anderseits aber ausreichend gering
sein, um entsprechend niedrige gasseitige Wärmeübertragungskoeffizienten zu
gewährleisten. Insbesondere
ist es wünschenswert,
ein Optimum zwischen einem Blockieren und der Geschwindigkeit zu
erhalten.
-
Die
EP-A-774 103 beschreibt eine Vorrichtung zum Kühlen von Heißgas, bei
der der Einlaßabschnitt
gekühlt
wird, indem ein frisches Kühlmedium, d.h.
Wasser, entlang des Äußeren des
stromaufwärtigen
Endes der Wärmeaustauscherrohre
geleitet wird. Der Strom des Wassers ist gegenströmig zu dem
Strom von heißem
Gas innerhalb der Rohre.
-
Die
US-A-5 671 807 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen von Heißgas, bei
der der Einlaßabschnitt
gekühlt
wird, indem ein frisches Kühlmedium, d.h.
Wasser, entlang des Äußeren des
stromaufwärtigen
Ende der Wärmeaustauscherrohre
geleitet wird. Der Strom des Wassers ist gleichströmig mit dem
Strom von heißem
Gas innerhalb der Rohre.
-
Gemäß der EP-A-774
103 und der US-A-5 671 807 wird der Einlaßbereich gekühlt, indem
frisches Wasser verwendet wird, das auch als Kesselspeisewasser
(boiler feed water, BWF) bezeichnet wird. Durch Verwenden von frischem
BFW kann eine hohe Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmedium
und dem Heißgas
und somit die gewünschten niedrigen
Metalltemperaturen erzielt werden. Die dem Einlaßabschnitt zugeführte Menge
von BWF ist jedoch durch die Dampferzeugung der Einheit definiert.
Um entsprechende Strömungsgeschwindigkeiten
an den Wärmeübertragungsflächen zu
erhalten, sind kleine Strömungsquerschnitte,
die ringförmigen Zwischenräume um den
stromaufwärtigen
Teil der Wärmeaustauscherrohre
herum, erforderlich. Solche kleinen ringförmigen Zwischenräume sind
eine besondere Herausforderung im Hinblick auf die Konstruktion. Überdies
ist die gleiche Verteilung des Stromes an die große Anzahl
von zu kühlenden
Rohreinlässen
schwierig sicherzustellen.
-
Ein
weiterer Nachteil dieser Konstruktionen zeigt sich, wenn eine plötzliche
vollständige
Unterbrechung des BFW-Stromes, z.B. auf Grund eines Fehlers, auftritt.
In solch einer Situation wird die Kühlung des Einlaßabschnittes
nicht ausreichend sein, und ein Schaden kann auftreten. In einer
anderen Situation kann sich der BFW-Strom als Ergebnis der Kesselniveauregelung,
die das BFW-Regelventil dosiert, ändern. Speziell im Fall von
Belastungsanstiegen des durch die Wärmeaustauscherrohre strömenden Heißgases ist
das BFW-Regelventil zu Beginn wegen des Anstieges des Dampfblasenvolumens
in dem Gefäß geschlossen,
bevor es wieder geöffnet wird,
um die erhöhte
Dampferzeugung auszugleichen. In solch einer Situation ist der Einlaßabschnitt vorübergehend
nicht ausreichend gekühlt.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wärmeaustauschervorrichtung
zu schaffen, die einen speziellen Einlaßabschnitt für eine besser
definierte Kühlung
und eine verbesserte Lebensdauer der Anlagen sowie eine verbesserte
Zuverlässigkeit
umfaßt,
und die nicht die Nachteile dieser Konstruktionen nach dem Stand
der Technik besitzt.
-
Die
Erfindung sieht somit ein Verfahren zum Kühlen von Heißgas vor,
indem das Heißgas
durch ein Rohr geleitet wird, das einen Hauptrohrteil und einen
stromaufwärtigen
Rohrteil aufweist, wobei (i) das Äußere des Hauptrohrteiles gekühlt wird,
indem ein flüssiges
Kühlmedium
verdampft wird, das innerhalb eines Gefäßes frei und um das Rohr strömt, (ii)
der stromaufwärtige
Rohrteil gekühlt
wird, indem frisches flüssiges
Kühlmedium
und ein definierter Teil des flüssigen
Kühlmediums
der Aktivität
(i) entlang des Äußeren des
stromaufwärtigen
Rohrteiles geleitet wird, und (iii) wobei das Gemisch aus frischem
Kühlmedium
und dem definierten Teil des flüssigen
Mediums, nachdem es zum Kühlen
des stromaufwärtigen Rohrteiles
verwendet worden ist, als Kühlmedium
in der Aktivität
(i) verwendet wird.
-
Die
Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zum Kühlen von Heißgas vor,
mit: (i) einem Gefäß, das mit
einem Kühlmediumabteil,
einem Einlaß für die Zufuhr
von frischem Kühlmedium
und einem Auslaß für den Austrag
von verbrauchtem Kühlmedium ausgestattet
ist, wobei das Gefäß ferner
mit einem Einlaß für Heißgas und
einem Auslaß für gekühltes Gas
versehen ist, wobei zumindest ein Wärmeaustauscherrohr, das in
Fluidverbindung mit dem Einlaß für Heißgas und
dem Auslaß für gekühltes Gas
steht, in dem Kühlmediumabteil
positioniert ist, wobei das Rohr zumindest an oder nahe seinem stromaufwärtigen Ende
an einer Rohrplatte montiert ist, wobei (ii) eine Einrichtung zum
Abziehen eines Volumens des Kühlmediums
aus dem Kühlmediumabteil
vorgesehen ist, und wobei (iii) das stromaufwärtige Ende des Rohres mit einer
Kühleinrichtung
versehen ist, die eine Einrichtung für die Zufuhr eines Gemisches
aus abgezogenem Kühlmedium
und einem Teil oder der Gesamtheit des frischen Kühlmediums
aufweist, welches dem Gefäß entlang
des Äußeren des
stromaufwärtigen
Endes des Rohres zugeführt
wird.
-
Es
hat sich gezeigt, daß mit
dem obigen Verfahren und der Vorrichtung der Einlaßabschnitt
oder das stromaufwärtige
Ende des rohrförmigen
Wärmeaustauscherrohres
selbst in dem Fall gekühlt
wird, in welchem durch das Kühlmedium,
das von dem Kühlmediumabteil
abgezogen wird, kein frisches Kühlmedium
an das Gefäß geliefert
wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Strom eines Kühlmediumgemisches,
das verwendet wird, um das stromaufwärtige Ende des Rohres zu kühlen, gesteuert
werden kann. Somit ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem das Kühlen des
stromaufwärtigen
Teiles weniger abhängig
von dem Strom von frischem Kühlmedium
ist, das der Kühlvorrichtung
zugeführt
wird. Des weiteren können
die ringförmigen
Zwischenräume,
wie zuvor für
Konstruktionen nach dem Stand der Technik beschrieben, größer sein,
da ein größeres Volumen
an Kühlmediumgemisch
verwendet wird. Somit ist eine einfachere Konstruktion möglich.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nun beispielhaft in größerem Detail durch Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
-
1 stellt
schematisch eine Schnittansicht eines Wärmeaustauschers der Erfindung
dar, der mit einem Reaktor verbunden ist.
-
2 stellt
schematisch einen Teil des Gefäßes zum
Kühlen
von Heißgas
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit dem stromaufwärtigen
Ende eines Wärmeaustauscherrohres
dar.
-
3 ist
eine weitere Ausführungsform
des Gefäßes von 2.
-
4 ist
eine weitere Ausführungsform
des Gefäßes von 3.
-
5 ist
eine weitere Ausführungsform
des Gefäßes von 2.
-
6 ist
eine weitere Ausführungsform
des Gefäßes von 3.
-
Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
-
Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Reaktor 1 zum
Erzeugen eines Produktgases, z.B. durch partielle Oxidation eines
kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffes, gezeigt.
-
Das
Produktgas wird einem Wärmeaustauscher 2 zugeführt und
wird nach einem Wärmeaustausch
auf eine beliebige Art weiter behandelt. Solche partielle Oxidationsverfahren
und geeignete Verfahrensbedingungen sind dem Fachmann im allgemeinen
bekannt und werden daher nicht im Detail beschrieben.
-
Allgemein
kann festgestellt werden, daß ein kohlen(wasserstoff)haltiger
Brennstoff A' (optional mit
einem Moderator) und ein Oxidationsmittel B' (optional mit einem Moderator) dem
Reaktor 1 zugeführt werden,
wobei rohes heißes
Synthesegas unter geeigneten Verfahrensbedingungen erzeugt wird.
-
Das
rohe heiße
Synthesegas wird dem Gaseinlaß 9 des
neben dem Reaktor angeordneten Wärmeaustauschergefäßes 2 von
dem Reaktor 1 über
eine Leitung 1a zugeführt.
-
Die
Pfeile A stellen die Richtung des Synthesegasstromes dar.
-
Die
mechanischen Verbindungen des Reaktors und des Kanals auf der einen
Seite und der Leitung und des Wärmeaustauschers
auf der anderen Seite sind mit Hilfe beliebiger für den Zweck
geeigneter Verbindungen (z.B. Flanschen) (zum besseren Verständnis nicht
gezeigt) hergestellt. An dem Gaseinlaß 9 ist eine Rohrplatte 2a vorhanden,
die das Kühlmediumabteil 7 des
Wärmeaustauschergefäßes 2 schließt. Die
Ausgestaltung umfaßt
ferner eine Leitung 1a, die den Reaktor und das Gefäß 2 verbindet. Das
Gefäß 2 umfaßt ferner
zumindest ein Wärmeaustauscherrohr 4,
das in Fluidverbindung mit dem Gaseinlaß 9 und einem Gasauslaß 5 steht.
Das Gefäß besitzt
auch einen Auslaß 6 für Dampf.
Die Rohrplatte 2a ist vorteilhaft flach und umfaßt 4 bis
24 den Gaseinlaß 9 bildende
Gasdurchgänge,
die jeweils 2 bis 24 Rohren 4 entsprechen. Der Fachmann
wird einsehen, daß die
Rohrplatte auf jede beliebige für den
Zweck geeignete Art angeordnet sein kann, beispielsweise in dem
Einlaß für Heißgas innerhalb
des Gefäßes 2 des
Wärmeaustauschers
oder zwischen dem Reaktor 1 und dem Einlaß für Heißgas.
-
2 stellt
einen Teillängsschnitt
der Vorrichtung der Erfindung dar. Es wurden dieselben Bezugsziffern
wie in 1 verwendet. 2 zeigt
einen Teil eines Gefäßes 2,
das mit einem Kühlmediumabteil 7,
einem Einlaß für die Zufuhr
von frischem Kühlmedium 8 und
einem Auslaß 6 für den Austrag
von verbrauchtem Kühlmedium
ausgestattet ist. Das Gefäß 2 ist
ferner mit einem Einlaß 9 für Heißgas und
einem Auslaß 5 für gekühltes Gas
versehen, wobei zumindest ein Wärmeaustauscherrohr 4,
das in Fluidverbindung mit dem Einlaß 9 für Heißgas und
dem Auslaß 5 für gekühltes Gas
steht, in dem Kühlmediumabteil 7 positioniert
ist. Geeigneterweise sind mehr als ein Rohr 4 vorgesehen,
in noch geeigneterer Weise können
zwischen 2 und 24 parallel angeordnete Rohre innerhalb eines Gefäßes 2 angeordnet
sein. Das Rohr 4 ist zumindest an oder nahe seinem stromaufwärtigen Ende 10 an
einer Rohrplatte 2a montiert. Die Rohrplatte 2a schließt das Kühlmediumabteil 7 des
Gefäßes 2 gegenüber dem
in das Gefäß eintretenden
Heißgas.
Das stromaufwärtige Ende 10 ist
vorzugsweise in der horizontalen Verbindungsleitung zwischen dem
Gefäß 1 und
dem Gefäß 2 wie
in 1 positioniert.
-
2 zeigt
auch eine Einrichtung 11 zum Abziehen eines Volumens 14 des
Kühlmediums
aus dem Kühlmediumabteil 7.
Die veranschaulichte Einrichtung besteht aus einer Leitung 11,
die in Fluidverbindung mit einem Abteil 15 steht. Kühlmedium
wird aus dem Abteil 15 mit Hilfe einer Pumpe 18 abgezogen,
und das abgezogene Volumen wird mit frischem, über eine Leitung 8 zugeführtem Kühlmedium
kombiniert. Das kombinierte Gemisch wird über eine Leitung 13 einem
Abteil 20 zugeführt.
Das Abteil 20 kühlt
die Vorderseite eines Rohrmantels 2a. Das Abteil 20 steht
in Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung 21 der ringförmigen Hülse 12.
Die ringförmige Hülse 12 ist
um das stromaufwärtige
Ende 10 des Rohres 4 positioniert. Durch den ringförmigen Raum zwischen
der Hülse 12 und
dem Äußeren des
stromaufwärtigen
Endes 10 des Rohres 4 strömt das Gemisch, das von dem
Abteil 20 zugeführt
wird, im Gleichstrom mit dem Strom von Heißgas 22. Ausführungsformen,
in denen der Strom des Kühlgemisches im
Gegenstrom zu dem Heißgasstrom
strömt,
sind ebenfalls möglich.
Um die beste Kühlung
an der Position zu erzielen, wo das Gas die höchste Temperatur besitzt, d.h.
an dem Gaseinlaß 9,
wird eine Strömung
im Gleichstrom bevorzugt.
-
In 2 ist
gezeigt, daß sich
die Spitze des Rohres 4 etwas in Richtung des Heißgasstromes durch
die Rohrplatte 2a erstreckt. Auch diese Spitze wird durch
das Kühlgemisch
von dem Abteil 20 gekühlt,
wobei das Kühlgemisch
zuerst im Gegenstrom zu dem Heißgas
in Richtung der Spitze des Rohres in einen zwischen dem Rohrmantel 2a und
der ringförmigen
Hülse 12 gebildeten
Raum strömt
und dann an der Spitze zurückgeleitet
wird, um danach im Gleichstrom mit dem Heißgasstrom 22 von der
Spitze zu der Hülsenauslaßöffnung 19 zu
strömen.
Diese Konstruktion stellt eine effizientere Kühlung der Rohrwand im Vergleich
mit der Konstruktion sicher, wie z.B. in der US-A-5 671 807 offenbart,
auf die zuvor Bezug genommen wurde, und die keine solche erzwungene
Strömung
eines Kühlmediums
entlang der gesamten Wandfläche
aufweist.
-
Das
Abteil 15 ist zwischen dem Abteil 20 und dem Kühlmediumabteil 7 positioniert
und ist teilweise gegenüber
dem Kühlmediumabteil 7 geschlossen, um
zu vermeiden, daß Gasblasen
in die Leitung 11 und/oder Pumpe 18 eintreten.
Wenn das Kühlmedium
Wasser ist, können
sich Dampfblasen bilden, wenn aus irgendeinem Grund kein oder zu
wenig frisches Kühlmedium
zugeführt
wird oder infolge eines geringen Kühlmediumsstromes in der ringförmigen Hülse 12.
Eine Öffnung 17 ist
vorgesehen, um zuzulassen, daß Kühlmedium
von 7 zu dem Abteil 15 strömt. Die Öffnung 17 und die Öffnung 19 sind
vorzugsweise ausreichend beabstandet, um zu vermeiden, daß solche
Blasen in das Abteil 15 eintreten.
-
Das über die
Leitung 11 aus dem Abteil 15 abgezogene Kühlmedium
kann mit Hilfe eines indirekten Wärmeaustausches gekühlt werden.
Solch ein Wärmeaustauscher
kann stromaufwärtig
oder stromabwärtig
von der Pumpe 18 positioniert sein. Solch ein zusätzlicher
Kühlschritt
ist für
eine bessere Kühlung
des stromaufwärtigen
rohrförmigen
Endes des Rohres 4 vorteilhaft.
-
Solch
eine zusätzliche
Kühlung
kann auch vorteilhaft in den wie in den 3 bis 6 gezeigten
Ausführungsformen
angewendet werden.
-
3 zeigt
eine Ausführungsform,
die mit der von 2 vergleichbar ist, mit der
Ausnahme, daß eine
bevorzugte Einspritzeinrichtung 23 vorgesehen ist. Diese
Einspritzeinrichtung 23 ist an der Wand 16 positioniert,
die das Abteil 15 von dem Abteil 20 trennt. Die
Einspritzeinrichtung 23 reißt Kühlmedium von dem Abteil 15 zu
dem Abteil 20 mit Hilfe des Stromes mit, der von der Leitung 13 ausgesendet wird.
Der Kühlmediumstrom,
der durch die ringförmige
Hülse 12 geleitet
wird, kann somit deutlich erhöht werden.
Dies ist vorteilhaft, da die Querschnittsfläche der Hülse dann größer und somit weniger empfindlich in
bezug auf Bautoleranzen sein kann.
-
4 zeigt
eine Ausführungsform
wie in 3, mit der Ausnahme, daß die Hülse 12 bis zu dem
vertikalen Teil des Rohres 4 erweitert ist. Das Abteil 15 wurde
entfernt. In dem Fall, daß der
Strom von frischem Kühlmedium über die
Versorgungsleitung 8 stoppt, könnte in der Hülse 12 Dampf
erzeugt werden. Der vertikal ansteigende Teil der Hülse 12 unterstützt somit
eine natürliche
Konvektion, die, kombiniert mit der Öffnung in der Einspritzvorrichtung 23,
für eine
ausreichende Kühlung
des stromaufwärtigen
Rohrteiles des Gefäßes 2 sorgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Zirkulationspumpe 18 auf Grund dieser natürlichen
Zirkulation weggelassen werden.
-
5 zeigt
eine Ausführungsform
wie in 2, mit der Ausnahme, daß zusätzlich eine Leitung 24 vorgesehen
ist, die zuläßt, daß relativ
kaltes Kühlmedium
an eine höhere
Position 25 in dem Gefäß 1 zugeführt wird.
In dem Gefäß 2 ist
eine natürliche
Zirkulation von Kühlmedium
in dem vertikalen kühleren
Teil hergestellt, die in den oben erwähnten Figuren nicht ge zeigt
ist. Ein Wasser-Dampf-Gemisch steigt lokal zu der Wendel des Rohres 4 an (siehe 1).
Die Dampfblasen steigen weiter in den Dampfraum, und das flüssige Wasser
mit seiner höheren
Dichte strömt
durch so genannte Fallrohre nach unten. Das Hinzufügen von
relativ kaltem Kühlmedium
an einer Position, wo das Kühlmedium
beginnt, sich in dem Fallrohr nach unten zu bewegen, ist von Vorteil,
da es diesen natürlichen
Zirkulationseffekt in dem Gefäß 2 verbessert.
Da der Auslaß 19 der
Hülse 12 in
dem Abteil 15 positioniert ist, können jegliche Gasblasen, die
sich bilden könnten,
wenn dem Gefäß 2 kein
frisches Kühlmedium
zugeführt wird, über die
Leitung 24 in Richtung der Oberseite des Gefäßes 2 ausgetragen
werden. Eine zugehörige
Ausgleichsöffnung 17 läßt zu, daß siedendes Wasser
wieder in die Einlaßzone
zugeführt
wird, um den Dampfstromaustrag zu ersetzen.
-
6 zeigt
eine Ausführungsform
wie in 3, mit der Ausnahme, daß zusätzlich eine Leitung 24 vorgesehen
ist, die zuläßt, daß relativ
kaltes Kühlmedium
an eine höhere
Position 25 in dem Gefäß 1 zugeführt wird.
Diese zusätzliche
Leitung 24 besitzt dieselbe Funktionalität, wie bei
der Erläuterung
von 5 beschrieben. Darüber hinaus sind ein Drei-Wege-Ventil 27 und
eine Leitung 26 vorgesehen. Das Drei-Wege-Ventil erlaubt
es dem Bediener, etwas von dem frischen Kühlmedium direkt über die Leitung 26 zu
dem oberen Teil des Gefäßes umzuleiten.
Dies ist von Vorteil, da es eine Minimierung einer Temperaturschwankung
in der Einlaßzone
im Fall von Heißgasbeladungsänderungen
zuläßt.
-
Die
Erfindung zielt auch auf ein Verfahren zum Kühlen von Heißgas ab.
Das Heißgas
ist vorzugsweise der Ausfluß eines
Vergasungsverfahrens, das auch als partielle Oxidation bezeichnet
wird. Der Einsatzstoff für
die Vergasung ist vorzugsweise ein kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff,
der ein gas förmiger
Brennstoff oder ein flüssiger
Brennstoff sein kann. Beispiele von möglichen Einsatzmaterialien umfassen
Erdgas und Raffinerieströme,
wie z.B. Mitteldestillate und bevorzugter Fraktionen mit einem Siedepunkt
von mehr als 370°C,
wie solche, die in einer Vakuumdestillationskolonne erhalten werden. Beispiele
sind die Vakuumdestillate und die Rückstände, die durch eine Vakuumdestillation
der 370°C-Plus-Fraktion
erhalten werden, welche beim Destillieren eines Rohöl-Einsatzmaterials
erhalten wird. Das in einem Vergasungsverfahren erhaltene Heißgas wird
hauptsächlich
Kohlenstoffmonoxid und Wasser umfassen.
-
Die
Temperatur des Heißgases
liegt vorzugsweise zwischen 1300 und 1500°C. Die Temperatur des gekühlten Gases,
nachdem es durch das Verfahren gemäß der Erfindung behandelt worden ist,
liegt zwischen 240 und 450°C.
Der Druck des Heißgases
liegt geeigneterweise zwischen 20 und 80 bar.
-
Die
Vorrichtung kann einen allgemeinen Aufbau aufweisen, wie in den
obenstehend erwähnten Veröffentlichungen
EP-A-774 103 und US-A-5 671 807 offenbart. Der Unterschied der Vorrichtung
liegt darin, wie das stromaufwärtige
Ende des Rohrteiles gekühlt
wird. Das Kühlmedium
ist vorzugsweise Wasser.
-
Die
Kühlung
des Hauptrohrteiles, definiert als die Aktivität (i), wird ausgeführt, indem
ein flüssiges
Kühlmedium
verdampft wird, das frei um das Rohr strömt. Das verdampfte Kühlmedium,
z.B. Dampf, wird in dem oberen Ende der Kühlvorrichtung gesammelt und
ausgetragen. Dampf, wie er in solch einem Verfahren erhalten wird,
kann vorzugsweise für
eine Energierückgewinnung
u.dgl. verwendet werden.
-
In
der Aktivität
(ii) wird der stromaufwärtige Rohrteil
gekühlt,
indem frisches flüssiges
Kühlmedium
und ein definierter Teil des flüssigen
Kühlmediums
der Aktivität
(i) entlang des Äußeren des
stromaufwärtigen
Rohres geleitet wird. Das Volumenverhältnis von frischem Kühlmedium
und dem definierten Teil des Kühlmediums,
welches von der Aktivität (i)
abgezogen wird, beträgt
geeigneterweise zwischen 1:4 und 4:1.
-
Das
Gemisch von Kühlmedien,
das so erhalten wird, kann auf jede beliebige Weise entlang des Äußeren des
stromaufwärtigen
Rohrteiles geleitet werden. Vorzugsweise wird das Gemisch von Kühlmedien
im Gegenstrom bezüglich
des innerhalb des Rohres strömenden
Gases entlang der äußeren Fläche geleitet.
Bevorzugter wird das Kühlgemisch
im Gleichstrom mit dem innerhalb des Rohres strömenden Gases geleitet. Dadurch,
daß das
Gemisch auf im Gleichstrom geleitet wird, wird eine niedrigere maximale
Wandtemperatur erzielt, als wenn die Flüssigkeit im Gegenstrom geleitet
wird. Diese niedrigere Wandtemperatur ist bevorzugter als die höhere Wärmeaustauscheffizienz,
die in einem Betrieb im Gegenstrom erzielt würde, wenn man die mechanische Unversehrtheit
des Verfahrens und seiner Anlagenteile im Sinn hat.
-
Nachdem
es beim Kühlen
des stromaufwärtigen
Rohrteiles verwendet worden ist, wird das Gemisch von Kühlmedien
weiter in der Aktivität
(i) verwendet. Somit wird auf diese Weise ein Teil des Kühlmediums
mit der Aktivität
(i) kontinuierlich in der Aktivität (ii) verwendet und zu der
Aktivität
(i) zurückgeführt.