NO864014L - Varmeveksler. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en varmeveksler for sammenbygging med brennerkappa til en kontakt reaktor av det slaget som er angitt i innledningen til patentkrav 1.

En slik varmeveksler er kjent fra patenthaverens brosjyre "Process Engineering Equipement" (1976), side 16 og 17. Som det framgår særlig av avbildingene på side 17, befinner det seg ved den kjente varmeveksler eller varmekjel en innløpsfordeler for kappekjølingen og samleren til fordamper-varmeflata på trykkbeholderens ytterside. Dette betyr at beholderveggen må forsynes med et tilsvarende antall åpninger. Den kjente konstruksjonen er derfor produksjonsteknisk komplisert og de utvendig plasserte samlerne og enkeltrørene som utgår fra disse bidrar betydelig til varmevekslerens totale tverrmål. Ved den kjente konstruksjonen er i tillegg tilvirkningen av varmeflata og samlerne avhengig av tilvirkningen av selve trykkbeholderen, fordi de utvendig plasserte samlerne først kan forbindes med de tilhørende varmeflatene når beholderen selv er gjort ferdig.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape en varmeveksler, hvor tilvirkningen av varmeflatene og deres forbindelse med fordelerne og samlerne kan skje uavhengig av tilvirkningen av beholderen og hvor varmevekslerens utvendige tverrmål hovedsakelig blir bestemt bare av tverrmålet på trykkbeholderen.

Denne oppgava blir løst ved at alle fordelerne og samlerne i trykkbeholderen er anordnet under varmeflatene og at deres forbindelsesrør er ført gjennom bunndelen parallelt med trykkbeholderens akse.

Ved den utformingen sikres det, at varmeflatene sammen med de tilordnete fordelerne og samlerne kan prefabrikkeres til en enhet, uavhengig av tilvirkningen av beholderen, og kan settes inn i beholderen som en enhet og tas bort på tilsvarende måte.

Fortrinnsvis består fordelerne og samlerne for fordamper-varmeflåtene av minst to enkeltavsnitt, for å kunne oppnå en ensartet tilførsel henholdsvis bortførsel. For å forenkle konstruksjonen av byggeenheten og for å skaffe plass for fordelerne og samlerne som ikke hører med til denne byggeenheten, er det hensiktsmessig at fordelerne, samlerne og deres forbindelsesrør, som er tilordnet byggeenheten, er tilordnet forskjellige dels irkler.

Fortrinnsvis er forbindelsesrørene ført gjennom i og for seg kjente stusser som strekker seg parallelt med beholderaksen inn i det indre av beholderen og sveiset til disse i det indre av beholderen.

Fra den nevnte brosjyren er det kjent en varmeveksler av det aktuelle slaget, som i tillegg er forsynt med ei forvarmeflate som ligger under fordamper- og overoppvarmings-varmeflåtene, nedenfor kalt fordaraperflåtene og overvarmeflåtene, og som fortrinnsvis er gasstett bekledd og har tilordnet fordeler og samler og forbindelsesrør og en konisk inntrukket trykkbeholder.

Denne varmeveksleren er ifølge oppfinnelsen ytterligere slik utformet, at bunnstykket består av et konisk overgangsstykke, et tilstøtende sylinderstykke og et bunnstykke som lukker sylinderstykket, og forvarmeflata er hovedsakelig anordnet i bunnavsnittet og at dens forbindelsesrør strekker seg koaksialt til beholderaksen gjennom bunndelen.

Ved sammenføyningen av en slik varmeveksler oppnås de samme fordelene. Først blir forvarmeflåtene med tilordnet fordeler og samler prefabrikert og deretter innført i trykkbeholderen forut for innbygningen av fordamper- og overvarmingsenheten.

For dette formålet er det fordelaktig at bunnavsnittets sylinderstykke er delt i to deler med en skrueforbindeIse.

Det konisk overgangsstykket tjener ikke til å optimere tilstrømningen til forvarmeflata, men er også i

særlig grad egnet for monteringen av en vanligvis vertikalt stående trykkbeholder. For dette formålet er det fordelaktig, dersom trykkbeholderen hviler på en monteringssarg som angriper på det konisk overgangsstykket.

I enkelte brukstilfeller er det også vanlig å koble varmeveksleren slik sammen med en gass-gass-kjøler, at produktgassen, som har avgitt varme til varmeflatene, blir ført ut av trykkbeholderen og tilført den eksterne gass-gass-varmeveksleren. For et slikt spesielt bruksformål er det ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen forutsatt, at den enden av forvarmingsflåtene som vender mot fordamper- og over varmeflatene er lukket med et toppdeksel, at det over forvarmeflåtene i trykkbeholderen er anordnet minst en utløpsstuss for den delavkjølte produktgassen og at det under den åpne andre enden av forvarmeflåtene i bunnavsnittet er anordnet minst en innløpsstuss for den ytterligere avkjølte produktgassen og at det i forvarmeflåtene er anordnet et rør som er forbundet med utløpsstussen, hvis frie ende befinner seg i nærheten av toppdekslet.

Ved alle de beskrevne utførelsesformene er det særlig fordelaktig, at varmeflatene er opplagret på braketter, som er festet til beholderveggen innvendig. Ved referansen er det på side 17, bildet til venstre nederst opplagret fordamper- og over varmeflater på bærerer som er ført på tvers av trykkbeholderkappa.

Fordi varmeveksleren fortrinnsvis blir brukt i en såkalt "La-Mont-prosess", er fordeleren og/eller samleren utformet som dysesamler. Ellers skjer innkoblingen av vann-damp-kretsen fortrinnsvis ifølge det skjemaet som er vist på side 17 i den anførte brosjyren.

Den varmeveksleren som er beskrevet foran egner seg ikke bare for bruk sammen med en tynnsjikts-kontaktreaktor for ammoniakkforbrenning, men også for tilvirkning av formaldehyd, hvor det på lignende måte blir dehydrert metanol i sjikt av kontaktmateriale, med bare få millimeter tykkelse. Betegnelsen "brennerkappe" som er brukt i beskrivelsen og kravene, omfatter også kapper som er nødvendige for denne prosessen, det vil si at kappa kan betegnes som "reaksjonskappe".

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet nærmere med henvisning til to utførelsesformer vist i tegningene, hvor: fig. 1 visere en varmeveksler i samsvar med oppfinnelsen med fordamper og overoppvarmer,

fig. 2 viser et snitt etter linje II-II i fig. 1,

fig. 3 viser en utførelsesform med fordamper, overoppvarmer og forvarmer, mens

fig. 4 viser en utførelsesform med fordamper, overoppvarmer og forvarmer for bruk i forbindelse med en ekstern gass-gass-varmeveksler.

I fig. 1 er det vist en varmeveksler for en tynnsjikts-kontaktreaktor for ammoniakkforbrenning, hvor det på den øvre enden blir plassert ei ikke vist brennerkappe. Varmeveksleren har en trykkbeholder 1 med et kappeavsnitt 2 og et bunnavsnitt 3, idet bunnavsnittet er forsynt med en sentralt anordnet utløpsstuss 4 for produktgassen. Trykkbeholderen hviler på en bæresarg 5.

Kappeavsnittet 2 er tilordnet ei kappekjøling 6 bygd opp av rør, hvilken blir matet over en innløpsfordeler El og som blir tømt for vann over en samler Al. De tilhørende forbindelsesrørene VEI og VAI er parallelle med beholderaksen ført gjennom hver sine stusser 7 som er forbundet med bunnen 3 og strekker seg inn i det indre av beholderen er sveiset til denne.

I denne beholderen er det anordnet ei fordampervarmeflate 8 og ei overoppvarmings-varmeflate 9 som blir tilført ovenfra varm produktgass, f.eks. med 800° C. Som vanlig er de to varmeflatene 8 og 9 bygd sammen til en byggeenhet.

Fordamper, varmeflata er tilordnet 2 innløpsfordelere E2, som ligger på samme delsirkel som innløpsfordeleren El og samleren Al. Fordeleren E2 er, slik det er vist i fig. 1 og 2, forbundet med varmeflata 8. Forbindelsesrøret VE2 er likeens ført ut parallelt med beholderaksen gjennom stusser 7.

I tillegg er fordamper-varmeflata 2 tilordnet buete samlere A2, hvis forbindelsesrør ved A2 er ført ut gjennom stusser 7 parallelt med beholderaksen. Mellom det rette forbindelsesrøravsnittet som går gjennom beholderbunnen og samleren, er forbindelsesrørene buet.

På den samme ytre delsirkelen som samlerne A2 ligger en buet innløpsfordeler E3 for over varmeflata 9 og en samler A3, hvis forbindelsesrør VE3 og VA3 er ført gjennom bunnen. Alle fordelere og samlere ligger under byggeenheten for varmeflatene 8 og 9.

Fordampervarmeflata 8 og overoppvarmeren 9 er opplagret på braketter 10 som er forbundet med beholderens indre vegg.

Som det går fram av fig. 2, skjer forbindelsen mellom innløpsfordeleren El og kappekjølinga og samleren Al i åpningsområder, slik at det etter anbringelse av kappekjølinga 6 og fordeleren El og samleren Al kan skje en nedsenkning av en byggeenhet som består av varmeflatene 8 og 9, innløpsfordelerne E2 og E3 samt samlerne A2 og A3, samtidig som forbindelsesrørene føres gjennom stussene 7, ned i trykkbeholderen, inntil byggeenheten hviler mot braketten 10. Deretter blir i det indre av beholderen forbindelsesrørene sveiset sammen med endeflatene til stussene, slik det i fig. 1 er vist eksempelvis for forbindelsesrøret VE2 med sveisinga 11. Under byggeenheten av varmeflatene 8 og 9 er omgitt av ei gasstett kledning 12.

Ved den utførelsesformen som er vist i fig. 3 har bunnavsnittet 3 et konisk overgangsstykke 3A, en sylinderdel 3B og en bunn 3C. I bunnavsnittet er ei forvarme-varmeflate 13 festet ved hjelp av braketter 14, som likeens er omgitt av ei gasstett kledning 15. På samme måte som det sentrale rom til fordamper-overoppvarmingsenheten 8/9, er det tilsvarende rom for flata 13 lukket med ei plate 16, slik at produktgassen bare strømmer gjennom de egentlige varmeflatene.

Mellom innerveggen til bunnavsnittet 3 og kledninga 15 finnes ei gasstett sperre 17.

Forvarmet lata 13 blir matet over en innløpsfordeler E4 og en samler A4, hvis forbindelsesrør VE4 og VA4 likeens er ført gjennom stusser 7 gjennom bunnen 3C parallelt med beholderaksen.

Også ved denne utførelsesformen kan forvarmeflata 13 og fordamperf lata 8 og overvarmeflata 9 tilvirkes sammen med de tilhørende innløpsfordelere og samlere, uavhengig av tilvirkningen av beholderen, som en enhet og føres inn i trykkbeholderen etter hverandre. Tilsvarende kan varmeflatepakken med fordelere og samlere trekkes ut for reparasjon.

Utførelsesforma ifølge fig. 4 er sammenlignbar med utførelsesforma ifølge fig. 3 i den forstand at det finnes ei forvarmeflate 13. Enden av forvarmeflata 13, som er tilordnet varmeflatene 8/9, er lukket av et toppdeksel. I midten av forvarmeflata er det anordnet et sentralrør 19, hvis ene ende er forbundet med stussen 4 og hvis andre ende er åpen nær opptil toppdekslet.

Kappeavsnittet 2 til trykkbeholderen er forbundet med to diametralt motstående utløpsstusser 20 og 21, hvor igjennom produktgass som blir avkjølt av varmeflata 8/9 blir trukket ut og tilført en skjematisk vist gass-gass-varmeveksler 22. Gassen som blir avkjølt i varmeveksleren 22 blir gjennom minst en stuss 23 ført inn i bunnen 3C til forvarmeren 13 og gjennomstrømmer forvarmeren 13, blir avbøyd av toppdekslet og går ovenfra og ned gjennom sentralrøret 19. Ved denne utførelsesformen kan dermed forvarmeflata 13 på grunn av toppdekslet 18 mates uavhengig av de andre varmeflatene 8 og 9.

Delsirkelen for forbindelsesrøret V kan plasseres slik at varmeveksleren kan bygges opp etter

byggekasseprinsippet, avhengig av om den blir tilvirket med eller uten forvarmer, så lenge det i den indre delsirkelen er igjen plass for forvarmeflata med eller uten toppdekslet.

Ved utførelsesformene i samsvar med fig. 3 og 4 blir trykkbeholderen fortrinnsvis støttet av en sarg 24 som danner anlegg mot det koniske overgangsstykke 3A.

Ved denne utførelsesformen er det dessuten hensiktsmessig å utforme sylinderstykket todelt og forbindel de to delene med hverandre med en skrueforbindeIse.

Claims (9)

1. Varmeveksler for sammenbygging med ei brennerkappe til en kontakt reaktor, særlig en tynnsjikts-kontaktreaktor for amoniakkforbrenning, med en trykkbeholder som omfatter et sylindrisk kappeavsnitt, et bunnavsnitt og en utløpsstuss for produktgassen, minst ei fordamper- og ei overoppvarmings-varmeflate, som sammen er omgitt av ei sylindrisk, gasstett kledning ei kappekjøling samt med innløpsfordelere og samlere, såvel som forbindelsesrør som er ført gjennom beholderveggen til et eksternt system, særlig La-Mont-system, for varmeflatene og kappekjølinga, karakterisert ved at alle fordelerne (El, E2, E3) og samlerne (Al, A2, A3) er anordnet i trykkbeholderen (1) under varmeflatene (8, 9) og at deres forbindelsesrør (VEI, VE2, VE3, VAI, VA2) er ført gjennom bunnavsnittet (3) parallelt med trykkbeholderens akse.

2. Varmeveksler i samsvar med krav 1, karakterisert ved at fordelerne og samlerne for fordamperflata (8) består av minst to enkeltavsnitt (E2, E2; A2, A2).

3. Varmeveksler i samsvar med krav 1, karakterisert ved at fordelerne og samlerne til fordamperflata (8) og over-varme-flata (9) og deres forbindelsesrør (V) er anordnet på forskjellige delsirkler.

4. Varmeveksler i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at forbindelsesrørene (V) er ført gjennom i og for seg kjente stusser (7) som strekker seg parallelt med beholderaksen inn i det indre av beholderen, og er sveiset til disse (ved 11) i det indre av beholderen.

5. Varmeveksler i samsvar med et av kravene 1-4, med ei under fordamper- og over-varme-flata liggende, fortrinnsvis gasstett innkledt forvarmeflate med tilordnete fordelere og samlere og forbindelsesrør og med en konisk inntrukket trykkbeholder, karakterisert ved at bunnavsnittet (3) beståt av et konisk overgangsstykke (3a) et til dette tilkoblet sylinderstykket (3b) og et bunnstykke (3) som lukker sylinderstkket og at forvarmeflata (13) er anordnet hovedsakelig i bunnavsnittet og at dens forbindelsesrør (VE4-Va4) strekker seg koaksialt med beholderaksen gjennom bunnstykket (3c).

6. varmeveksler i samsvar med krav 5, karakterisert ved at sylinderstykket (3B) til bunnavsnittet (3) er delt i to deler med en skrueforbindelse (4).

7. Varmeveksler i samsvar med krav 5 eller 6, karakterisert ved at trykkbeholderen (1) bæres av en sarg (24) som danner anlegg mot det koniske overgangsstykket.

8. Varmeveksler i samsvar med et av kravene 5-7, karakterisert ved at den ende av forvarmeflata (13) som er tilordnet fordamper- og over-varme-flåtene (8 henholdsvis 9) er lukket med et toppdeksel (18), at det over forvarmeflata (13) i trykkbeholderen er anordnet minst en utløpsstuss (20, 21) for den delkjølte produktgassen og at det under den åpne, andre enden av forvarmeflata (13) i bunnavsnittet er anordnet minst en utløpsstuss (23) for den ytteligere avkjølte produktgassen, og at det i forvarmeflata (13) finnes et sentralrør (19) som er forbundet med utløpsstussen (4) og hvis frie ende befinner seg i nærheten av toppdekslet.

9. Varmeveksler i samsvar med et av kravene 1-8. karakterisert ved at varmeflatene (8, 9; 13) er festet med braketter (10; 14) som bæres av beholderens innervegg.