Intercambiador de calor para refrigerar gas de craqueo.

Intercambiador de calor para refrigerar gas de craqueo con un racor de tubería entre un tubo refrigerado y uno no refrigerado, estando conformado el tubo refrigerado de un tubo interior refrigerado

(3) y un tubo envolvente (4), estando el tubo interior (3) rodeado por el tubo envolvente (4), y estando el tubo refrigerado en contacto con el tubo caliente no refrigerado a través de un cabezal de entrada (11) en forma de tenedor en sección transversal unido al tubo no refrigerado, que presenta un segmento de tubo exterior (13) y un segmento de tubo interior (12), entre los que se encuentra un espacio intermedio rellenado con un material de aislamiento térmico, estando el segmento de tubo exterior (13) unido al tubo envolvente (4) y estando el segmento de tubo interior (12) opuesto al tubo interior (3) en una pequeña distancia axial y estando dispuesta una junta entre las superficies frontales del tubo interior (3) y el segmento de tubo interior (12), caracterizado porque la junta está conformada en forma de un anillo en forma U (19) y está dispuesta en una cavidad (18) en la cara frontal del segmento de tubo interior (12) del cabezal de entrada (11), porque la cavidad (18) está conformada radialmente en el exterior delante de un área marginal (17) sobresaliente del segmento de tubo interior (12) opuesto al tubo interior (3) en una pequeña distancia axial y porque la pequeña distancia axial entre el área marginal (17) del segmento de tubo interior (12) del cabezal de entrada (11) y el tubo interior (3) es igual o menor que la expansión térmica máxima del cabezal de entrada (11).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10005936.

Solicitante: BORSIG GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: EGELLSSTRASSE 21 13507 BERLIN ALEMANIA.

Inventor/es: VOGT, MICHAEL, BIRK,CARSTEN, EISENHAWER,DAVID TODD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos... > F28D7/16 (estando las canalizaciones situadas paralelamente (F28D 7/02 - F28D 7/10 tienen prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > CRACKING DE LOS ACEITES DE HIDROCARBUROS; PRODUCCION... > C10G9/00 (Cracking térmico no catalítico, en ausencia de hidrógeno, de aceites de hidrocarburos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > F16L39/00 (Empalmes o accesorios de empalme para tubos de doble pared o con canales múltiples o para conjuntos de tubos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA... > Empalmes de tubos no desmontables, p. ej. empalmes... > F16L13/02 (Empalmes soldados por autógena sin aporte de metal)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos... > F28D7/10 (estando las canalizaciones colocadas una dentro de la otra, p. ej. concéntricamente)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos... > F28D7/12 (estando el tubo exterior cerrado en un extremo, es decir, del tipo de retorno (F28D 7/14 tiene prioridad))

PDF original: ES-2473891_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Intercambiador de calor para refrigerar gas de craqueo.

El invento trata de un intercambiador de calor para refrigerar gas de craqueo con un racor de tuberïa entre un tubo refrigerado y uno no refrigerado con las caracterïsticas del tïrmino genïrico de la reivindicaciïn 1.

Un intercambiador de calor de este tipo para refrigerar gas de craqueo, con un racor de tuberïa se conoce por el documento US 2007/0193729 y DE 195 31 330 C2. El gas de craqueo se produce por una descomposiciïn tïrmica de hidrocarburos en un horno de craqueo. Tales hornos estïn provistos de un nïmero de tubos de craqueo calentados externamente, a travïs de los cuales los hidrocarburos utilizados son conducidos bajo la adiciïn de vapor de agua. El gas de craqueo producido sale de los tubos de craqueo a una temperatura de hasta 900ïC y debe ser refrigerado muy rïpidamente con el fin de estabilizar su composiciïn molecular. La refrigeraciïn rïpida del gas de craqueo se lleva a cavo en refrigeradores de gas de craqueo a travïs de una transferencia de calor a partir de gas de craqueo a vapor de agua, bajo agua sometida a alta presiïn.

En el racor de tuberïa conocido por el documento DE 195 31 330 C2, el extremo del tubo no refrigerado estï provisto de un cabezal de entrada que se ensancha en forma de tenedor y un segmento de tubo interior y exterior. El espacio intermedio entre los dos segmentos de tubo estï rellenado con un material de aislamiento tïrmico. El segmento de tubo exterior estï soldado al tubo envolvente del tubo doble refrigerado. El segmento de tubo interior estï opuesto al tubo interior del tubo doble en una distancia axial, estando dispuesto entre los lados frontales del segmento de tubo interior y el tubo interior un anillo (C, O, U o en forma de V) conformado como junta para evitar la penetraciïn del gas de craqueo en el material de aislamiento tïrmico.

Un cabezal de entrada en forma de tenedor, rellenado con material de aislamiento tïrmico para la uniïn de un tubo no refrigerado con un tubo refrigerado se utiliza tambiïn en el intercambiador de calor conocido por el documento EP 810 414 B1 para refrigerar el gas de craqueo. En el intercambiador de calor conocido, el tubo refrigerado se compone de un tubo interior que estï rodeado por un tubo envolvente en una distancia radial. Una cïmara de agua para el suministro de un medio de refrigeraciïn rodea el extremo de entrada del tubo refrigerado. La cïmara de agua estï compuesta de una pieza cuadrada compacta en la que estï practicado un rebaje circular en secciïn transversal. El rebaje aloja sïlo un tubo refrigerado, estando el tubo interior del tubo refrigerado soldado en la parte inferior del rebaje y el tubo envolvente estï soldado a la cïmara de agua. El segmento de tubo exterior del cabezal de entrada estï soldado a la cïmara de agua en el lado opuesto al tubo envolvente, mientras que el segmento de tubo interior del cabezal de entrada estï dispuesto opuesto al tubo interior del tubo refrigerado en una distancia axial.

Debido a la holgura axial entre el tubo interior y el segmento de tubo interior, los cabezales de entrada conocidos permiten una elongaciïn ilimitada condicionada tïrmicamente. El aislamiento tïrmico incorporado ocasiona que el segmento de tubo exterior del cabezal de entrada, que estï conectado de forma fija a la pared del tubo refrigerado, adquiera una temperatura de pared que estï por debajo de la temperatura del gas que fluye a travïs del tubo de gas no refrigerado. Las temperaturas de pared que alcanzan los tubos en el punto de uniïn, se igualan de esta manera entre sï, de manera que las tensiones tïrmicas en el punto de uniïn se minimizan. El anillo de sellado (C, O, U o en forma de V) entre el segmento de tubo interior y el tubo interior, impide la entrada de gas de craqueo en el material de aislamiento tïrmico del cabezal de entrada. Por encima de 550ï C puede surgir carbono del gas de craqueo y condensarse en el anillo de sellado. Como resultado, el anillo de sellado puede perder su capacidad de sellado, de manera que el gas de craqueo puede penetrar en el material de aislamiento tïrmico. Como consecuencia, el carbono surgido de la corriente de fuga del gas de craqueo puede depositarse en el material de aislamiento tïrmico, lo que conduce a tensiones de pandeo en el segmento de tubo interior y a tensiones anulares en el segmento de tubo exterior del cabezal de entrada.

El invento se basa en el objeto de conformar el intercambiador de calor genïrico con un racor de tuberïa entre un tubo no refrigerado y un tubo refrigerado, de tal manera que al emerger carbono mejore el sellado contra el gas de craqueo.

El objeto se consigue en un intercambiador de calor genïrico con un racor de tuberïa entre un tubo refrigerado y uno no refrigerado de acuerdo con el invento segïn las caracterïsticas de la reivindicaciïn 1. Las configuraciones favorables del invento son objeto de las subreivindicaciones.

En el intercambiador de calor segïn el invento con un racor de tuberïa entre un tubo refrigerado y uno no refrigerado, el anillo de sellado conformado como un anillo en U asume la tarea de un primer sello hasta alcanzar una temperatura de 500 a 600ïC. Si por encima de 550ïC comienza a emerger carbono del gas de craqueo, la elongaciïn condicionada a la temperatura del segmento de tubo interior estï tan avanzada, que el espacio vacïo entre el ïrea marginal sobresaliente del segmento de tubo interior dispuesto radialmente en el interior delante del anillo de sellado y el tubo interior estï franqueado, de modo que se produce un contacto de metal a metal. Un contacto de este tipo impide una penetraciïn de gas de craqueo en la direcciïn del anillo de sellado y del espacio intermedio entre el segmento de tubo interior y exterior del cabezal de entrada y actïa como un segundo sello. En otra configuraciïn del invento, la membrana flexible que sella el espacio intermedio rellenado con material de aislamiento tïrmico mantiene alejado completamente al gas de craqueo que todavïa pudiera haber penetrado en el material de aislamiento tïrmico. Con ello, la membrana flexible actïa como el tercer sello.

Varios ejemplos de fabricaciïn del invento se ilustran en los dibujos y se explican con mïs detalle a continuaciïn. Se muestra en la:

figura 1, una secciïn longitudinal a travïs de la parte inferior de un intercambiador de calor con un racor de tuberïa segïn el invento; figura 2, el detalle Z segïn la figura 1 ï 3 y figura 3, un segmento longitudinal a travïs de la parte inferior de un intercambiador de calor con otro racor de tuberïa segïn el invento.

En un horno de craqueo se produce un gas de craqueo convirtiendo hidrocarburos con vapor de agua. El horno de craqueo estï provisto de tubos de craqueo 1, que se calientan desde el exterior y a travïs de los cuales fluye la materia prima. El gas de craqueo que sale de los tubos de craqueo a una temperatura de hasta 900ïC entra directamente en un refrigerador de gas que estï dispuesto en la proximidad inmediata encima del horno de craqueo. En el refrigerador de gas de craqueo se estabiliza la composiciïn molecular del gas de craqueo a travïs de un enfriamiento brusco en el intercambio de calor con agua en evaporaciïn sometida a una alta presiïn.

El refrigerador de gas de craqueo comprende una pluralidad de tubos de refrigeraciïn 2, que estïn dispuestos en una fila uno junto a otro, de modo que cada tubo de refrigeraciïn 2 estï asociado a uno de los tubos de craqueo 1 no refrigerado y que estï dispuesto en la extensiïn axial. Cada tubo de refrigeraciïn 2 se compone de un tubo interior refrigerado 3, que con la formaciïn de un espacio anular atravesado por el refrigerante estï rodeado de un tubo envolvente 4. El diïmetro interior del tubo de craqueo 1 y del tubo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Intercambiador de calor para refrigerar gas de craqueo con un racor de tuberïa entre un tubo refrigerado y uno no refrigerado, estando conformado el tubo refrigerado de un tubo interior refrigerado (3) y un tubo envolvente (4) , estando el tubo interior (3) rodeado por el tubo envolvente (4) , y estando el tubo refrigerado en contacto con el tubo caliente no refrigerado a travïs de un cabezal de entrada (11) en forma de tenedor en secciïn transversal unido al tubo no refrigerado, que presenta un segmento de tubo exterior (13) y un segmento de tubo interior (12) , entre los que se encuentra un espacio intermedio rellenado con un material de aislamiento tïrmico, estando el segmento de tubo exterior (13) unido al tubo envolvente (4) y estando el segmento de tubo interior (12) opuesto al tubo interior (3) en una pequeïa distancia axial y estando dispuesta una junta entre las superficies frontales del tubo interior (3) y el segmento de tubo interior (12) , caracterizado porque la junta estï conformada en forma de un anillo en forma U (19) y estï dispuesta en una cavidad (18) en la cara frontal del segmento de tubo interior (12) del cabezal de entrada (11) , porque la cavidad (18) estï conformada radialmente en el exterior delante de un ïrea marginal (17) sobresaliente del segmento de tubo interior (12) opuesto al tubo interior (3) en una pequeïa distancia axial y porque la pequeïa distancia axial entre el ïrea marginal (17) del segmento de tubo interior (12) del cabezal de entrada (11) y el tubo interior (3) es igual o menor que la expansiïn tïrmica mïxima del cabezal de entrada (11) .

2. Un intercambiador de calor segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque por encima del espacio intermedio del cabezal de entrada (11) que aloja el material de aislamiento tïrmico estï dispuesta una membrana flexible (20) impermeable al gas, que estï soldada hermïticamente al segmento de tubo interior y exterior (12, 13) del cabezal de entrada (11) .

3. Intercambiador de calor segïn la reivindicaciïn 2, caracterizado porque la membrana impermeable al gas (20) es corrugada.

4. Intercambiador de calor segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque el segmento de tubo exterior (13) del cabezal de entrada (11) y el tubo envolvente (4) estïn unidos en sus respectivos lados opuestos a una cïmara de agua (5) , estando la cïmara de agua (5) compuesta de un pieza compacta en forma de tira, en la que estïn practicados los rebajes circulares (6) que rodean un ïnico tubo interior (3) respectivamente, que estï soldada en un piso delgado (7) del rebaje (6) , y correspondiendo el diïmetro del rebaje (6) al diïmetro interno del tubo envolvente (4) .

5. Intercambiador de calor segïn la reivindicaciïn 4, caracterizado porque el segmento exterior de tubo (13) del cabezal de entrada (11) estï unido directamente al tubo envolvente (4) .

6. Intercambiador de calor segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque el material de aislamiento tïrmico estï fabricado de una pluralidad de capas sucesivas en direcciïn axial (14, 15, 16) , cuyos coeficientes de conductividad tïrmica se incrementan proporcionalmente con la distancia del tubo interior (3) .