【誤訳訂正書】
【提出日】平成23年10月26日(2011.10.26)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱的クラックプラントからのガスを冷却するための多管円筒形熱交換器（ＲＷＵＥ）であって、
ａ）スケーリングによる磨耗に耐性ある管板ライニングと、
ｂ）冷却されるガスに貫流されて、各末端をそれぞれ管板で保持される冷却管（１）と、ｃ）冷媒が貫流するシェルとを備えており、
この場合、ガス入口側の管板（２）が、多管円筒形熱交換器Ｅに入るガスが流れる側で、少なくとも管板の一部を１つの材料層でカバーされ、この材料層が、個別に並列して配置され、かつ外側エッジにおいて互いに突き合うように管端部内に差し込まれたスリーブの端面側から成る多管円筒形熱交換器において、
差し込みスリーブが耐スケーリング性の合金、特にオーステナイト鋼からなることを特徴とする多管円筒形熱交換器。
【請求項２】
前記の差し込みスリーブが主としてチューブ（４）から形成され、当該チューブは末端にプレート（５）を設けられ、当該プレートは、チューブの長手軸に対して角度９０°に位置し、そして到着するガスがプレート（５）を通ってチューブ（４）に流入できるよう、穴をあけられていることを特徴とする請求項１に記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項３】
前記のプレート（５）がチューブ横断面にセンタリングされていることを特徴とする請求項２に記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項４】
前記のプレート（５）が、当該プレートの外側エッジが隣接するスリーブのプレートの外側エッジとたがいに突き合わせされて（８）、入口側の管板の少なくとも一部が隙間なくカバーされるような形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項５】
前記のプレート（５）が四角形、好ましくは正方形であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項６】
前記スリーブのチューブ（４）の外径が、冷却管（１）の内径に等しいか、あるいはそれよりわずかに小さいことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項７】
前記差し込みスリーブのチューブ（４）の長さが、５０〜２００ｍｍ、好ましくは７０〜１５０ｍｍ、特には１００〜１２０ｍｍであることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項８】
前記差し込みスリーブのチューブ（４）の壁厚が１ｍｍであることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一つに記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項９】
前記差し込みスリーブのプレート（５）の厚さが２〜１１０ｍｍであることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一つに記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項１０】
前記差し込みスリーブのプレート（５）と反対側のチューブ末端が、面取りされていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一つに記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項１１】
前記差し込みスリーブがそれぞれの冷却管（１）と、ロール接合または液圧拡管によって固定結合されていることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一つに記載の多管円筒形熱交換器。
【請求項１２】
チューブ（４）とプレート（５）とから形成されるスリーブが、熱交換管に差し込まれ、スリーブの差し込みチューブ（４）が熱交換管（１）と、ロール接合または液圧接合によって固定結合されていることを特徴とする請求項１に記載の多管円筒形熱交換器に材料層を設ける方法。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】耐熱性の管板ライニングを持つ多管円筒形熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッキングプラントに用いられる多管円筒形熱交換器（ＲＷＵＥ）であって、耐摩耗性管板ライニングを備えるものに関する。
【０００２】
この種のＲＷＵＥは、たとえば熱分解によってエチレンを製造するエチレンプラントにおいて、分解炉トランスファラインの出口側に用いられ、クラッキングガス冷却器（Ｔｒａｎｓｆｅｒｌｉｎｅ  Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ＴＬＥ）と呼ばれる。
【背景技術】
【０００３】
クラッキングガス冷却器は、構造上および材料特性上、非常に高度な要件を満足しなければならない。ナフサ、ＬＰＧ、エタン、水添分解残留物（未変性油、ワックス類）などの炭化水素の熱分解によって、分解炉からは高温の反応混合物（約８５０℃まで）が生じる。この反応混合物は、望ましからぬ副反応を回避するために、クラッキングガス冷却器で迅速に冷却しなければならない。このクラッキングガス冷却器またはＲＷＵＥは、廃熱ボイラーとして用いられ、シェル側を導かれる供給水を気化させて、高圧蒸気を生じることができる。
【０００４】
このプロセスの間、分解炉ではコークス堆積物が生じるが、これは、ある程度の時間間隔（６０〜８０日）で空気により酸化させて除去しなければならない。脱コークスのためには、炉の燃焼出力を下げたとき、空気／蒸気混合物が分解炉の管を導かれ、炭素を含む堆積物が同混合物とともに燃焼される。このときコークス粒子も分離されて、脱コークスガスとともにクラッキングガス経路を経由し、クラッキングガス冷却器を通って脱コークスラインに導かれる。
【０００５】
分解炉から高速で流出するクラッキングガスまたは脱コークスガスは通常、軸方向に配置されたガスインレットチャンバのトランスファラインを経由して、下からクラッキングガス冷却器に流入する。そして下側の管板に突き当たり、クラッキングガス冷却器の熱交換管を通過した後、次のプロセスに供給される。
【０００６】
クラッキングガスは、滞留時間が短くてもコークス粒子を含んでいて、このコークス粒子は、クラッキングガスの速度が大きいとき、強い腐食作用がある。分解炉で生じた高温の反応混合物を迅速に冷却するためには、分解炉と冷却管の間の経路をできるだけ早く通過しなければならない。そのため冷却器までのトランスファラインの直径が通常広げられ、ガスインレットチャンバは短い構造となるので、コークスを含むガス流は、管板と冷却管の中心領域に集中し、管板と冷却管は特にいちじるしく腐食される。圧力を支える壁はこれにより弱化するので、修理には大きな費用が必要になる。これにともなう運転停止時間は、生産停止の原因となる。
【０００７】
同様な問題を解決するため、下記のさまざまな方法が公知である。これらの方法は、セラミッックの耐火材料を、ライニング、構造部材、またはコーティングとして用いることに基づいている。
【０００８】
特許文献１からは、石炭ガス化プラントで生じる合成用ガスを冷却する熱交換器が公知である。この特許の場合、ガス入口側の管板がセラミックス層を持ち、そして個別の、たがいに隣接する、複数の直方体形のスリーブを備えるが、これらのスリーブは、外側エッジをたがいに突き合わせている。この場合いずれのスリーブも円錐形の開口部を持ち、この開口部は次第に狭くなって、熱交換管に差し込まれているチューブ部分となる。この解決法は、個々の直方体部材間に気密な密封を生じない。この解決法は、オレフィンプラントのクラッキングガス冷却器では、中間スペースにコークスを形成する原因となって、諸材料を損なうことになろう。また使用されるスリーブの末端は、管の中に裂断エッジを形成し、これは、クラッキングガス冷却器内の流速が大きいときは、強い渦流と、その結果としてさらなる腐食とを生むこととなろう。
【０００９】
特許文献２は、耐火性の成形体から形成されるセラミックスライニングを開示する。この成形体は、たとえば六角形とすることができ、これに穴を設けて、この穴から管板の下側に、ピンまたはフックを通して溶接することができる。この成形体はこの方法で、管板に懸架される。継ぎ目のないコーティングは、この構造からは得られない。
【００１０】
そのほか、反応器内に設置された冷却管に、耐腐食性で耐火性のコーティングを施すことが公知である（特許文献３参照）。これは、温度が高いとき、管が機能停止するリスクと、周囲の反応混合物への冷却水の侵入とを減じるためである。
【００１１】
特許文献４は次のことを提案する。すなわち、管板のガス入口側を、化学的硬化作用がある耐腐食性、耐火性生成物でコーティングする。ラミング素地からなるコーティングをまず加工可能な形状で塗布し、次にベーキングして耐火性素地とする。
【００１２】
これらの用途に共通なのは、セラミックスすなわち非金属材料を、金属の装置材料、主としてスチールと結合することである。実際の場では、セラミックス部品と金属部品との組み合わせは、加工、組み立て、修理の際、熱膨張係数といった材料特性が異なるためと、変形性（脆性／延性）が異なるため、特別な手間が必要であり、しばしば問題を生じることがわかっている。セラミックススリーブが差し込まれているときは、それだけにとどまらない。流れの方向に見てスリーブ末端より後方で、そこに存在する裂断エッジによって、渦流やしたがって材料に特別な負荷がかかるという問題が生じる。特許文献５の実施形態とは異なる方法として、管板中央のコア領域だけに耐火性素地でコーティングすることは、実際的でないことがわかっている。なぜならば、そうすれば管板の表面が均質でなくなり、それが材料特性の相違と協働して、中間領域に、すなわち耐火性素地の外周エッジに、たとえばエッジが破裂するとか、エッジにそって渦流によりとくいちじるしく腐食するなど、特別な問題が生じるからである。それだけでなく、耐火性生成物でコーティングを施す場合、管板だけがそのまま保護される。しかし少なくとも、各冷却管の流れ方向に見て前の部分も保護されれば有利である。これは、スリーブを差し込むことによってのみ達成される。
【００１３】
周縁ゾーンよりもコアゾーンの方が、流入と負荷がいちじるしく大きくなるという問題に対処するため、特にインレットチャンバに円錐形の組み込み物を設ける試み（特許文献６参照）、または組み込み物を設けないデフューザー様のそらせ装置（特許文献７参照）による試みが行われた。
【００１４】
そのほか次のような提案がなされた。流入室の貫流を均一化するためと、管板を腐食から保護するため、曲げてリングとした棒材からなる組み込み物をＲＷＵＥに設け、その際このリングを円錐表面にそって配置し、リングの先端をガス入口に向けるというものである（特許文献８参照）。
【００１５】
これは、渦流コア領域を大きな流速で流れるガスが運ぶコークス粒子にブレーキをかけ、その一部を半径方向外側に向きを変えて、管板および管に腐食による損傷を生じないようにしようというものである。他方この種の組み込み物には、望ましからぬ圧力差と、対応して滞留時間が増大することによる収量損失が、付随して生じる。
【００１６】
本発明は異なる方法を取る。すなわち、管板と冷却管入口領域に金属ライニングを施すことにより、有効な磨耗防止を得ようとする。入口側管板と冷却管が摩損すると、クラッキングガス冷却器の検査と修理のため定期的な運転停止が必要になる。この場合過去においては、ふたたび管板を肉盛溶接によって必要な壁厚とし、そして冷却管の一部を交換することで、間に合わせていた。この方法は非常に費用がかかり、使用される材料の強度の点でやはり不満が残る。なぜならば修理に用いられた材料は、当初用いられた材料と、特性が同一だからである。
【００１７】
ガス入口領域における材料摩損は、機械的摩損によるだけでなく、高温腐食（スケーリング）と、形成された腐食生成物（酸化鉄）の機械的摩損の協働によって生じる。
【特許文献１】欧州特許公開第０５６７６７４号明細書
【特許文献２】ドイツ国特許第４４０４０６８号明細書
【特許文献３】米国特許第４１２３０６８号明細書
【特許文献４】ドイツ国特許公開第１９５３４８２３号明細書
【特許文献５】ドイツ国特許公開第１９５３４８２３号明細書
【特許文献６】米国特許第３５５２４８７号明細書
【特許文献７】ドイツ国特許公開第２１６０３７２号明細書
【特許文献８】欧州特許公開第０３７７０８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって本発明の課題は、管板と冷却管の入口領域とに、高温腐食に耐性を持つ金属ライニングを施し、またこのライニングは、装置材料と類似した材料特性（延性、熱膨張係数）を持つものとすることである。部分的ライニングも、不利な副次的効果を生じることなくできるようにしたい。そしてまたこのライニングは、容易に施すことができ、ふたたび容易に除去または交換できるものとしたい。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この課題は、次のような多管円筒形熱交換器（ＲＷＵＥ）によって解決される。すなわちこのＲＷＵＥは、クラッキングプラントに用いるためのものであって、そこに生じる磨耗に対して耐性ある管板ライニングを備える。そして、冷却されるガスに貫流されて各末端をそれぞれ管板に支持される冷却管（１）を備え、また冷媒が貫流するシェルを備える。この場合、ガス入口側の管板（２）は、ＲＷＵＥに入るガスが流れる側で、少なくとも管板の一部を１つの材料層でカバーされ、この材料層が、個別に並列して配置され、かつ外側エッジにおいて互いに突き合うように管端部内に差し込まれたスリーブの端面側から成る（図１）。このＲＷＵＥは、差し込みスリーブが耐熱性の金属材料からなることを特徴とする。
【００２０】
差し込みスリーブ（図２）は、原理的に構造が単純である。すなわち最も単純な場合、チューブ（４）とプレート（５）からなる。チューブは末端にプレートを設けられ、その際、プレートの面はチューブの長手軸に９０°の角度を持つ。換言して、チューブはプレートに垂直に位置するということもできる。プレート（図３）は穴をあけられて、到着するガスは、プレートを通ってチューブに流入することができる。単純な実施形態では、このプレートが穴を１つ持つ。このようなプレートは、チューブの内径に近似し、または等しいのが好ましい。差し込みスリーブの製造は、溶接構造として、または切削、鋳造、冷間加工により行う。
【００２１】
プレートはチューブ断面とセンタリングされているのが好ましい。そうすればチューブの長手軸は、プレート面の中心を通ることになる。上記の穴も、プレート面とセンタリングするのが効果的である。
【００２２】
プレート自体は、プレートの外側エッジが、隣接するスリーブの外側エッジとつき合わされて、入口側の管板の少なくとも一部が、全面的または隙間なしにカバーされるような形状とする（図１）。
【００２３】
プレートのジオメトリー形状が適切であるかどうかは、個々の冷却管をたがいにいかなるジオメトリー状況で配置するかで決まる。個々の面が並べられてより大きな閉じた面を形成するとき、その個々の面の適切なジオメトリーは、三角形、特には等辺の四角形、特には直角の四角形、また菱形、六角形、特にはすべての角度または辺が等しい六角形である。管束の各管が、上から見ると格子構造を形成するように配置され、その際これらの管それぞれが交点に位置し、この格子が正方形である場合、スリーブのプレートが正方形であれば、これも好ましい。
【００２４】
スリーブのチューブの外径が、冷却管の内径に等しいか、またはそれよりわずかに小さければ有利である。このような場合にのみ、差し込みスリーブはそのチューブを、冷却管に正確に差し込むことができる。実際の場では、差し込みスリーブのチューブの最適な長さは５０〜２００ｍｍの範囲にあり、特には長さ７０〜１５０ｍｍのチューブが適する。特には長さ１００〜１２０ｍｍのチューブが最適である。なぜならばこの長さは、冷却管のうち、運転条件下でもっとも強い負荷を受ける管部分に相当するからである。
【００２５】
差し込みスリーブのチューブとプレートの材料厚さは、ＲＷＵＥのそのほかの寸法や運転条件に適合される。通常チューブの壁厚は約１ｍｍが最適である。プレートは、厚さ２ｍｍ〜１０ｍｍとするのが好ましい。
【００２６】
すでに述べたように、ガス入口領域における、特に強い負荷を受ける管板中央領域における材料摩損は、高温腐食（スケーリング）と、形成された腐食生成物（酸化鉄）の機械的摩損との協働によって生じる。これは新しい認識である。なぜならば、材料摩損は機械的磨耗だけにより、または少なくとも主として機械的磨耗によって生じるということが、従来は専門家の間で前提となっていたからである。これは専門家に対し、セラミックスまたは耐火性素地によるコーティングを助けるものとして、金属コーティングを用いるのを妨げることとなった。肉盛溶接というかつて一般に用いられた方法は、手間と費用がかかり、また望ましい長さの寿命が得られなかったからである。
【００２７】
本発明は次のような認識にも基づく。すなわちある金属材料が、あたえられたプロセス条件下で、高温腐食に対して十分な耐性を持ち、したがって表面に腐食生成物が常時形成されることがない場合、これらの金属材料は、純粋に機械的な摩擦負荷に対して十分な耐性を持つ、という認識である。したがってこの限りにおいて、好ましい高温腐食耐性を持つ金属合金、特に高クロム鋼やニッケルベース合金が用いられる。上記のプロセス条件下で耐性を持つため、オーステナイト鋼は、差し込みスリーブの製造に特に好ましい。
【００２８】
好都合なガス流を得るにためには、スリーブのこの入口を円錐形に、または丸み付けして形成する（６）。
【００２９】
冷却管に差し込まれたスリーブの後方末端に、冷却管中の渦流や材料摩損の原因となり得る裂断エッジが生じないように、差し込みスリーブのプレートと反対側のチューブ末端を面取りしておく（７）。
【００３０】
本発明が用いる差し込みスリーブのもう１つの利点は、差し込みスリーブを製造する金属材料に変形性があることである。この変形性によって、単純かつ一般的な方法たとえばロール接合によって、スリーブを冷却管と、固定して遊びなしに結合することができる。ロール接合に代わる方法として、液圧接合法も用いることができる。
【００３１】
差し込みスリーブの材料特性から、スリーブを壁の薄い仕様とすることができる。これにより、正面と反対側のチューブ末端における裂断エッジの形成が、最小限に抑えられる。そのほか、冷却管と固定結合されたスリーブが薄いことによって、熱移動の妨害が非常に小さくなり、ＲＷＵＥの冷却出力が当該箇所で損なわれることはなくなる。
【００３２】
公知の従来の技術と比較して、本発明は次の利点を持つ。
【００３３】
−ワークピースまたは差し込みスリーブが、セラミックスと比較して非常に丈夫で、特に衝突または落下に対して安全確保の必要がない。
【００３４】
−冷却管およびスリーブの寸法精度に対する要件が、セラミックスほど高くない。これは特に、ロール接合または液圧接合によって初めて、冷却管とスリーブチューブとの固定結合を生じることに基づく。したがってこの方法は、特にすでに使用された冷却器、かつ摩損によって内径が拡大した冷却管を持つ冷却器を、修理または後付けするときに用いることができる。このようなすでに事前に損傷している冷却器の場合、材料摩損が生じているため、より大きな拡幅が必要であるが、使用される材料は問題なく機能する。したがって差し込みスリーブは、ロール接合または液圧接合の場合、事前損傷のない同等の冷却管の場合よりも、若干広く拡幅される。
【００３５】
−製造コストが低い。材料および方法が一般的なものであり、ライン生産が自動化可能だからである。
【００３６】
−冷却器修理の際、事前作業はきわめてわずかで、たとえばサンドブラストをするだけでよい。それ以上の表面処理や、たとえばラミング素地を塗布する際のようなチューブの密閉は不要である。
【００３７】
−組み立てコストが低い。使用されるツールが標準ツールだからである。
【００３８】
−組み込み時間が比較的短い。アンカー、ネジなどを取り付けることも、溶接や、ライン具記事の場合のようなベーキングも不要だからである。
【００３９】
−冷却器を損傷する危険なしに、差し込まれている差し込みスリーブを簡単かつ迅速に取り外せることも、非常に重要である。このためには、適切なツール（たとえばインナーチューブカッター、フライス、ドリル）を用いて、プレートとチューブの間を分離切断する。プレートを除去した後、冷却管とスリーブチューブとの間にピンを打ち込んで、次にスリーブチューブを手作業で引き抜く。
【００４０】
−差し込みスリーブのプレートは、その周縁、すなわち形成される表面全体の外周を形成するプレート周縁を（隣接する差し込みスリーブの周縁と突き合わせする周縁を含まない）面取りしたものとすることができる。これは、差し込みスリーブと管板との間に鋭いエッジを形成しないためである。
【００４１】
本発明によるＲＷＵＥの用途はクラッキングプラントだけに限られない。むしろこのＲＷＵＥは、プロセス条件のため同様な要件が材料に課されるものであれば、そのほかのプロセスでも使用できる。たとえば流動床燃焼装置や燃焼タービンの出口側である。
【００４２】
本発明によるＲＷＵＥは、一般に用いられるすべての構造（たとえば固定管板型、遊動頭型、Ｕ字管型熱交換器）に応じて形成することができる。クラッキングプラントでは通常、固定管板型熱交換器が用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明を以下に図を基にして説明する。
【実施例】
【００４４】
図１は、ここでは例として２本の冷却管（１）を持つ管板（２）の断面図を示す。これらの冷却管は、チューブ溶接部（３）を介して管板と結合されている。冷却管には、スリーブチューブ（４）およびスリーブプレート（５）からなるスリーブが、１本ずつ差し込まれている。隣接するチューブ（１）のスリーブのプレートは、共通の突き合わせエッジ（８）を持ち、この突き合わせエッジでたがいに正確に突き合わせている。これにより管板（２）は、全面的にカバーされる。流れるクラッキングガスは、管板には当たらず、差し込みスリーブのプレートの端面側に当たる。
【００４５】
図２は差し込みスリーブの縦断面図を、図３は同じスリーブを上から見た図を示す。このスリーブは、スリーブチューブ（４）とスリーブプレート（５）によって形成される。丸み付けされた入口領域（６）と、面取りされたチューブ末端（７）とが、明らかに認められる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】冷却管を持つ管板の断面図である。
【図２】差し込みスリーブの縦断面図である。
【図３】図２と同じスリーブを上から見た図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  冷却管
２  管板
３  チューブ溶接部
４  スリーブチューブ
５  スリーブプレート
６  丸み付けされた入口領域
７  面取りされたチューブ末端
８  突き合わせエッジ