[发明专利]冷却热气的设备

说明书

本发明涉及一种冷却热气的设备，该设备有一装有一个或多个热交换管的容器，热气流经所说的热交换管，热气流经所说的热交换管，而冷却介质(如，水)环绕所说的热交换管流过。热交换管安装在管板的至少一端。

这些热交换装置大规模地用于工业的各个部门，例如，在石油工业中用于冷却从热裂解器得到的产品，以及用于冷却含(氢)碳燃料(如石油和煤等)部分氧化的反应器得到的产品。

为了冷却，当将热气通过其外面用冷却介质冷却的热交换管时，由于热从热气向热交换管的金属传递，管壁达到高温，然后，热进一步传向冷却介质。为了节约空间，使用螺旋盘管是有利的。

根据应用领域不同，可能会遇到不同性质的技术问题。

例如，在冷却含碳(氢)的燃料气化得到的热气中，由于在燃料中不可避免存在小的固体粒子，就涉及到严重的传热问题和侵蚀/腐蚀问题。

例如，部分氧化含碳(氢)的燃料产生的热合成气一般被位于气化器后的热交换器冷却，从而产生高压蒸汽。热合成气进入热交换区的热交换器入口区是一个重要区域。入口区的壁厚应最薄，但应足以确保在压力和热负荷下的机械的完整性。入口区的气体速度应足够高，以防止结垢(如12米/秒)，但另一方法，也不能太高，以确保相当低的气体传热系数。具体地说，要在结垢和速度之间得到最适宜的厚度。

热交换入口区易发生过热(高热通量)和高温腐蚀现象。例如在这领域专业人员所知的金属飞尘的硫化。因此在此就不加详细讨论。一般可以说，金属飞尘是在温度500-900℃范围内低浓度H₂S含碳气氛下的腐蚀。

另外，已经发现，在高硫含量的含碳气氛下发生硫化。特别是，如金属飞尘和硫化等腐蚀现象限制了设备的寿命。

因此，本发明的一个目的是提供一种热交换器，此种热交换器含一特定的入口部分，以提高冷却效果，延长设备寿命和提高可靠性。

因此，本发明提供了一种冷却热气用的设备，此设备包含一装有热气入口和冷却后气体出口的容器，通过置于所述容器中的冷却介质室确定一条气体通道的至少一热交换管，所说的热交换管安装在至少或接近其在一管板的上游端，此管板将所说容器的所说的冷却介质室封闭，这样形成管的入口部分，其中位于其上游端的管板装有一冷却管入口部分的装置，以此方式，使冷却介质沿气体通道外壁的流动方向相反于气体经过所说气体通道的流动。

冷却交换管入口部分的装置包括一冷却介质入口和冷却介质的出口，并在管板上游端的所说的冷却介质入口和所说的冷却介质出口之间确定封密的空间，并还包含可导向从所说的冷却介质入口沿所说的气体通道的冷却介质流动的装置。

按照本发明，冷却了的入口部分减少了上述的侵蚀/腐蚀现象，特别是，由于保持了入口部分的金属温度足够低，如低于400℃，从而减少了硫化和金属飞尘。

参考附图，通过实施例将更详细地叙述本发明。在附图中，图1表示连结在反应器的本发明的热交换器的侧面概图。图2连结在反应器的本发明的热交换器部分纵向截面概图，图3表示图2详细的截面图。

参看图1，反应器1表示如由含烃燃料部分氧化生产产品气体。

将产品气体供到热交换器2，经热交换后再用任意的适当的方法处理。这些部分氧化法和适当的工艺条件，对本领域专业人员来说一般是熟悉的，因此在此不再详述。

一般可以说，将含碳(氢)的燃料A′(任选加以调节剂)和氧化剂B′(任选加以调节剂)加到反应器1中，在此，在适当的过程条件下生成粗的热合成气。粗热合成气通过导管1a从反应器1通到紧接在反应器的热交换器2的气体入口。

箭头A表示合成气的流动方向。

反应器和导管以及导管和热交换器的机械连结都是通过适于此目的的任何联结件(例如凸缘)连结的(为清楚起见，未在图上示出)。在所说气体入口的上游端，有一管板2使热交换器的冷却介质室封闭。此管板包含至少一支管道，从而从导管1a到热交换器2的至少一支盘管4至少形成一条气体通道。热交换器装有气体出口5和蒸汽出口6。管盘最好是平的并含4-10条气体通道。本领域专业人员会知道，管板可以位于任何适宜于此目的的地方，例如在热气的入口，在热交换器容器内，或在反应器和所说的热气入口之间。

图2表示本发明的设备的部分纵向截面：图中标注的数字与图1中用过的相同。两条气体通道3已经表明。提供气体通道的管适当安装在管板2a的上游端，管板将热交换器2的容器的冷却介质室封闭。