【手続補正書】
【提出日】平成20年5月2日(2008.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】    【請求項１】  熱ガス用熱交換器内で冷却水から発生する水蒸気を加熱するための装置であり、冷却水用区画、冷却されるガス用入口、冷却されたガス用出口、加熱された水蒸気用出口及び発生した水蒸気を保持するための収集空間を有する第一熱交換容器；冷却水用の区画内に位置し及び冷却されるガス用入口と流動可能に連絡する少なくとも１つの第一蒸発管、発生した水蒸気を保持するための収集空間から、前記収集空間の水蒸気出口を経由して発生した水蒸気を回収するための少なくとも１つの水蒸気管、冷却水用の区画内に位置する少なくとも１つの第二管−シェル熱交換容器「過熱器モジュール」であり、発生した水蒸気が第一蒸発管からの部分的に冷却されたガスに対してさらに加熱される該容器、を含み、第一蒸発管は過熱器モジュールの管側と流動可能に連絡し、そして発生した水蒸気の回収用の水蒸気管は過熱器モジュールのシェル側と流動可能に連絡し、；そして過熱器モジュールに入る発生した水蒸気に水を加える手段が存在する、該装置。    【請求項２】  水を加える手段が、発生した水蒸気用の収集空間の水蒸気出口と過熱器モジュールとの間の位置にて、水を発生した水蒸気へ加えるように、水を加えるための手段が配置される請求項１の装置。    【請求項３】  水を加える手段が液状水を加える手段である請求項１又は２の装置。    【請求項４】  水を加える手段及び発生した水蒸気の回収用水蒸気管の一部が、第一熱交換容器の外側に配置される請求項１〜３のいずれか１項の装置。    【請求項５】  冷却水用の区画が熱ガスの冷却用の第二蒸発管も含み、第二蒸発管は、熱ガスのフローについて過熱器モジュールの下流に位置する請求項１〜４のいずれか１項の装置。    【請求項６】  発生した水蒸気を加熱するための補助的な過熱器モジュールが、発生した水蒸気用の収集空間の水蒸気出口と水を加えるための手段との間に位置する請求項１〜５のいずれか１項の装置。    【請求項７】  補助的な過熱器モジュールが管−シェル熱交換器であり、発生した水蒸気がシェル側を流れ及び少なくとも過熱器モジュール内で部分的に冷却されたガスが管側を流れるように配置される請求項６の装置。    【請求項８】  補助的な過熱器が、第一熱交換容器の外側に配置される請求項６又は７の装置。    【請求項９】  該装置が、さらに水蒸気のフローについて過熱器モジュールの下流の過熱された水蒸気に水を加えるための手段を含む請求項１〜８のいずれか１項の装置。    【請求項１０】  請求項１〜９のいずれか１項の装置にて行われる水蒸気を加熱する方法。    【請求項１１】  水蒸気用流路に加えられる水の量を、運転時間とともに増加させる請求項１０の方法。    【請求項１２】  熱ガスが、液状又はガス状炭化水素供給原料のガス化により製造される合成ガスである請求項１０又は１１の方法。    【請求項１３】  合成ガスが、３６０℃以上の沸点を有する炭化水素成分を少なくとも９０重量％含む液状炭化水素供給原料のガス化により製造される請求項１２の方法。    【請求項１４】  熱ガスが、少なくとも０．０５重量％、好ましくは少なくとも０．１重量％、より好ましくは少なくとも０．２重量％の煤を含む請求項１０〜１３のいずれか１項の方法。    【��求項１５】  熱ガスが、少なくとも０．１重量％、好ましくは少なくとも０．２重量％、より好ましくは少なくとも０．５重量％の硫黄を含む請求項１０〜１４のいずれか１項の方法。    【請求項１６】  該ガスが１２００〜１５００℃、好ましくは１２５０〜１４００℃の温度範囲から、１５０〜４５０℃、好ましくは１７０〜３００℃の温度範囲へ冷却される請求項１０〜１５のいずれか１項の方法。【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】      【０００１】  本発明は熱ガス用の熱交換器内の冷却水から形成される水蒸気を加熱するための装置であり、冷却水用の区画を有する第一熱交換容器、冷却されるガス用入口、冷却されたガス用出口、加熱された水蒸気用出口及び発生した水蒸気を保持するための収集空間を有する該装置に関する。冷却水用の区画内において、使用される場合は、熱ガスが通過して流れる少なくとも１つの第一蒸発管が配置される。冷却水と熱ガスとが蒸発管壁を介して熱交換するために、水は蒸発し及び水蒸気が形成される。水蒸気は、発生した水蒸気を保持するための収集（ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ）空間に対し上方に流れる。この水蒸気は、冷却水用の区画内に配置される「過熱器モジュール」とも呼ばれる第二管−シェル熱交換用器内でさらに加熱される。このような過熱器モジュール内において、発生した水蒸気はガスに対してさらに加熱され、それは第一蒸発管内で部分的に温度を減少される。      【０００２】  このような装置は、ＥＰ−Ａ−２５７７１９に記載される。この公報において開示される装置は、シェル−管熱交換器から構成される水没する過熱モジュールから構成され、ここで部分的に冷却されたガスは過熱モジュールのシェルサイドへと供給され、そして水蒸気は過熱モジュールの管側へと供給される。その２種の流体は操作の共流モードで、過熱器内で接触される。      【０００３】  出願人は、ＥＰ−Ａ−２５７７１９の方法を炭素、灰及び／又は硫黄のような不純物を含むガスを冷却することに使用する場合、例えばガス状又は液体炭化水素供給原料のガス化により製造される合成ガスの場合、漏れが生じる得ることが分かった。装置のガス側における汚れが漏れを引き起こすと信じられている。装置が規則的に掃除されるにもかかわらず、漏れの問題は残る。特に液体炭化水素、特に重油残渣のガス化により合成ガスが製造される場合、汚れは、装置の熱交換能力を運転時間とともに徐々に減じるという結果を生ずる。結果として、熱交換器を出て行くプロセスガスの温度は、運転時間とともに徐々に増加する。第一熱交換装置を出て行くプロセスガスの温度が所定の温度、典型的には４００〜４５０℃を超える場合は、第一熱交換器の下流へプロセスガスを伝達する管の温度は非常に高いので、それらはダメージを受け得る。それゆえ、管を掃除するために、装置を閉じなければならない。管が掃除されなければならない後の装置の運転時間は、「サイクル時間」と呼ばれる。      【０００４】  本発明の目的は、熱ガス用熱交換器内で、冷却水から発生する水蒸気を加熱するための装置を提供することであり、ここでサイクル時間は最大化され及び／又は漏れの問題は防がれる。熱ガスは特に化合物を含む熱プロセスガスであり、装置の熱交換表面の汚れを引き起こす。このような化合物は、特に煤及び随意に硫黄である。ここで煤とは炭素及び灰のことである。この目的は、熱ガスを冷却するための熱交換器内で水蒸気を加熱するための装置であり、冷却水用区画、冷却されるガス用入口、冷却されたガス用出口、加熱された水蒸気用出口及び発生した水蒸気を保持するための収集空間を有する第一熱交換容器；冷却水用の区画内に位置し及び冷却されるガス用入口と流動可能に���絡する少なくとも１つの第一蒸発管、発生した水蒸気を保持するための収集空間から、前記収集スペースの水蒸気出口を経由して発生した水蒸気を回収するための少なくとも１つの水蒸気管、冷却水用の区画内に位置する少なくとも１つの第二管−シェル熱交換容器「過熱器モジュール」であり、発生した水蒸気が第一蒸発管からの部分的に冷却されたガスに対してさらに加熱される該容器、を含み、第一蒸発管は過熱器モジュールの管側と流動可能に連絡し、そして発生した水蒸気の回収用の水蒸気管は過熱器モジュールのシェル側と流動可能に連絡し、；そして過熱器モジュールに入る発生した水蒸気に水を加える手段が存在する、該装置により達成される。      【０００５】      運転時間中に発生する水蒸気に対する水の量を増加させることにより、第一熱交換容器を出て行く熱ガスの温度が、より長い期間、臨界温度よりも低く維持され得ることが、今般見出された。それゆえ、より長いサイクル時間運転できる装置が得られた。水蒸気に水を加えるために、過熱器に入る水蒸気の冷却能力は、操作の向流モードにて、過熱器の管壁温度を最大許容温度未満に維持しながら、過熱器モジュールを操作するに十分である。そのような最大許容温度は６５０℃未満、好ましくは５００℃未満である。過熱器は高い熱交換効率が達成できる向流操作で使用できるため、結果として、例えば精製される加熱水蒸気の量が増加されることができる。熱ガスは管側において流れるので、より簡単に掃除できる装置がさらに得られる。掃除は、例えば蒸発管と前記蒸発管と流動可能に連結する過熱器の管とを通してプラグを通過させることにより、実行される。      【０００６】  蒸発管とは１つ又はそれ以上のパラレルな管を言う。好ましくは、装置のサイズを最小化するために、蒸発管はコイル状にされる。  水を加える手段は、好ましくは発生した水蒸気用の収集空間の水蒸気出口と過熱器モジュールまで及びそれを含む間の位置に、発生した水蒸気に水が加えられるように配置される。水は、過熱器モジュール内での水滴の発生が防がれるように加えられることできる。それゆえ、水は水蒸気として、例えば前記モジュールに直接的に加えられることが好ましい。より好ましくは、発生した水蒸気用の収集空間にて得られるような発生した水蒸気は、好適には補助的な過熱器モジュール内で、液状水が前記発生した水蒸気に加えられる前に最初に加熱される。液状水は、過熱水蒸気における添加において、即座に蒸発する。      【０００７】  本発明の装置を、以下に図を参照してより詳細に説明する。  図１は、本発明の装置の第一の具体例の長手方向断面を概略的に表す；そして  図２は、本発明の装置の第二の具体例の長手方向断面を概略的に表す。  ここで図１及び２を参照すると、本発明の装置は、冷却水用入口２を有する第一熱交換容器１を含み、入口２は容器１の内部に開口する。容器１は、冷却水用の区画５及び発生した水蒸気を維持するための収集空間３５をさらに含む。収集空間３５は発生した水蒸気の回収のための水蒸気管１８と流動可能に連絡する出口３を備える。水蒸気管１８は、容器１の内側又は外側に位置する。水蒸気管１８が容器の内側に位置することができる方法の好適な具体例が、ＥＰ−Ａ−２���７７１９の図１ａに記載される。好ましくは、侵入する出口３からの水滴を防ぐために、出口３と水蒸気収集空間３５との間にミスマット（ｍｉｓｍａｔ）（図示せず）が存在する。通常の操作中に、冷却水は、冷却水供給導管４を介して容器１に供給される、ここで容器１の冷却水用の区画５は冷却水で満たされる。該装置は、熱ガス用入口７及び出口８を有する第一蒸発管束６を含む。第一蒸発管束６は冷却水用の区画５内に配置される。該装置は、さらに過熱器モジュール９を含み、第一蒸発管束６の出口８と連結する入口１２及び出口１３を有する第二管束１１を含む容器１０を含む。出口１３から、冷却されたガスが、ガス放出導管１４を経由して放出される。過熱容器９は水蒸気用入口１５、及び過熱された水蒸気用出口１７を有し、入口１５及び出口１７の両方が過熱器モジュール９のシェル側１６と連絡する。入口１５及び１２並びに出口１７及び１３は、好ましくは、熱ガスと水蒸気が実質的に向流に、好ましくは延長された過熱器モジュール９を通って流れるように配置される。水蒸気用入口１５は、熱交換容器１の水蒸気用出口３と流動可能に連絡する。それゆえ、該装置は、容器１の水蒸気用出口３から、容器１０の水蒸気用入口１５を経由し、過熱器９のシェル側を通り、超過水蒸気用出口１７まで伸びる水蒸気用の流路を含む。出口１７から、過熱された水蒸気は導管１９を経由して放出される。      【０００８】  図１及び２において表される装置の具体例は、手段２０により水が加えられる前に水蒸気流路中の水蒸気を加熱するために補助的な過熱器２１を含む。急冷器（ｑｕｅｎｃｈ）等のように、水を加えるための好適な手段は当業界で公知である。水は水蒸気用の流路における１つ又はそれ以上の地点において加えられることができると認められる。  補助的な過熱器２１は、過熱容器１０の出口１３と連結する入口２４及び出口２５を有する第三管束２３を含む容器２２を含む。補助的な過熱器２１のシェル側２６は水蒸気流路の一部を形成する。冷却ガスは出口２５からガス放出導管２７を経由して放出される。流路、入口２４及び出口２５は、好ましくは熱ガス及び水蒸気が、好ましくは延長された補助的な過熱容器２１を通って実質的に向流に流れるように配置される。      【０００９】  その代わりに、該装置は、単一の過熱器モジュール９及び水が過熱器９のシェル側１６に加えられるように配置される手段２０を含むことができる。水を供給するための手段２０は、容器１の内部又は外部に位置する。実際の目的のために、特にメンテナンスを容易化するために、手段２０は図２に示すように容器１の外部に位置することが好ましい。  通常の操作中に、容器１の下流のガス放出導管、すなわち図１及び２の導管２７のガス温度は、第一蒸発器及び過熱管束の汚れのために、与えられた熱ガスの処理量について徐々に増加する。水蒸気流路に水を加えることにより、ガス放出導管２７中のガスの温度が臨界値、すなわち導管に対するダメージが起こりそうな値、よりも下に維持されることができる間の期間が延長される。      【００１０】  容器１のすぐ下流の地点にて導管２７中に流れるガスの温度は、温度測定装置２８により測定されることができる。測定されたデータは、コントロールユニット（図示せず）へ供給され、それは手段２０により水蒸気流路へ供給される水の量をバルブ２９によりコントロールしている。その代わりに、導管２７中を流れるガスの温度は、導管１９中の過熱水蒸気の温度を測定することにより測定できる。  本発明の装置から放出される過熱水蒸気の温度は、水を加えることにより調節される。これは水蒸気の温度を減少させ、そして同時に生成される水蒸気の量を増加させる。図２は水が加えられる方法の好ましい具体例を表す。図２に示されるように、導管１９を経由して放出される過熱水蒸気の温度は、温度測定装置３０の手段により測定される。測定されたデータはコントロールユニット（図示せず）へ供給され、それは急冷器（ｑｕｅｎｃｈ）３２により導管１９に加えられる水の量を、バルブ３１の手段によりコントロールする。      【００１１】  好ましくは、（図１及び２内に表されるように、補助的な過熱器２１を含む装置の具体例において）ガス放出導管２７内又は（補助的な過熱器のない具体例（図示せず）における）ガス放出導管１４で冷却されたガスは、それが容器１内に入る前に、冷却水を用いる熱交換によりさらに冷却される。それゆえ、本発明の装置は、冷却水に対してガスを冷却するための補助的な熱交換器３３を含むことが好ましく、補助的な熱交換器３３の温かい側（ｗａｒｍ  ｓｉｄｅ）は第二管束１１の出口１３と流動可能に連絡し、又は補助的な熱交換器２１が存在する場合は、第三管束２３の出口２５と流動可能に連絡し、そして補助的な熱交換器３３の冷たい側（ｃｏｌｄ  ｓｉｄｅ）は容器１の冷却水用入口２と流動可能に連絡する。  該装置は、熱ガスをさらに冷却するために、水又はガスを用いて熱ガスを冷却するための１つ又はそれ以上の急冷器（図示せず）をさらに含むことができる。急冷器は過熱器９の上流又は下流に位置することができる。      【００１２】  本発明の装置は、好適にはさらに過熱器モジュールの熱ガス出口と、又は存在する場合は、補助的な過熱器の熱ガス出口と流動可能に連絡する第二蒸発管を備える。この第二蒸発管は、さらに本発明の装置のガス放出導管２７中のガスの温度が上記臨界値より低く維持できる間の時間を増加させる。第一及び第二蒸発管の熱交換領域は、運転の始めには第二蒸発管による熱交換がほとんど起こらないようにデザインされることが好ましい。運転中の蒸発器及び過熱管の内部の汚れのために、第二蒸発管のガス温度は徐々に増加する。第二蒸発管は、それからガスの冷却に徐々に参加し始め、それによりガス出口導管２７の温度が上記言及された臨界値に到達した後の期間を延長させる。      【００１３】  図３は、水蒸気用入口３６、及び加熱された水蒸気用出口３７、熱ガス用入口３８及び熱ガス用出口３９を有する好ましい過熱器モジュール９を表す。熱ガス用入口３８はコイル状にされた管４０と流動可能に連絡する。コイル状にされた管４０は、管状外壁４２及び管状内壁４３及び底４４及びルーフ４５により形成される環状空間４１中に位置する。管状壁４２及び４３は、コイル状の管の外部（シェル側）及び管状空間４１の内部において螺旋形成空間４６が形成されるように、コイル状の管４０に対して配置される。この螺旋形成空間４���は、一端において水蒸気入口３６と流動可能に連絡し、及びその逆の端にて水蒸気出口３７と流動可能に連絡する。この配列のために、水蒸気はコイル状の管４０を経由して流れる熱ガスと向流に螺旋形空間４６を経由して流れる。明確化のために、１つのコイル４０及び１つの螺旋形成空間４６のみが、図３中に表される。１つ以上のパラレルに位置するコイル及び螺旋が管状空間４１内に配置されることは明らかである。図３に表されるような熱交換器は、一般的な適用を見出すことができる。それは、その単純なデザインのため及びほとんど１００％の向流又は共流熱交換が達成できるので有利である。      【００１４】  本発明の装置は、 熱ガスを冷却するための熱交換器において水蒸気を過熱する方法にて使用するのに好適であり、好ましくは熱ガスは主に煤及び／又は硫黄で汚染される。従って本発明は、上記規定された装置において行われる水蒸気を加熱する方法であり、（ａ）  水蒸気を液状水と熱ガスとの間の間接熱交換により得、（ｂ）  段階（ａ）にて得られる水蒸気を、段階（ａ）にて得られる部分的に冷却された熱ガスとの間接熱交換により加熱し、（ｃ）  段階（ｂ）において水蒸気を加熱する前に又はその間に、段階（ａ）において得られる水蒸気に対してさらなる水を加える、該方法に関する。      【００１５】  本方法は、特に、液体炭化水素供給原料、特に重油残渣、すなわちビスブレーカー（ｖｉｓｂｒｅａｋｅｒ）残渣、アスファルト及び減圧フラッシュされた熱分解残渣のような、３６０℃以上の沸点を有する成分を少なくとも９０重量％含む、のガス化の手段により製造される煤及び硫黄含有合成ガスの冷却に好適である。重油残渣から製造される合成ガスは、典型的には０．１〜１．５重量％の煤と０．１〜４重量％の硫黄を含む。  煤及び硫黄の存在のために、熱ガスを伝達する管の汚れが起こり、そして運転時間とともに増加し、それにより熱交換器及び過熱器内の熱交換を損なう。好ましくは、手段２０により加えられる水の量は、熱ガスを伝達する熱交換容器を出て行く地点における熱ガスの温度が４５０℃未満に維持されるような方法にて、適時増加させる。      【００１６】  本発明の方法において冷却される熱ガスは、典型的には１２００〜１５００℃、好ましくは１２５０〜１４００℃の範囲の温度を有し、そして好ましくは１５０〜４５０℃、より好ましくは１７０〜３００℃の範囲の温度に冷却される。本発明の方法にて製造される過熱された水蒸気の少なくとも一部は、有利には炭化水素供給原料のガス化方法において使用される。このような公知のガス化方法において、炭化水素供給原料、酸素分子及び水蒸気はガス化器に供給され、そして熱合成ガスへ変換される。それゆえ、本発明はさらに炭化水素供給原料のガス化方法であり、（ａ）  炭化水素供給原料、酸素分子含有ガス及び水蒸気をガス化反応器へ供給する、（ｂ）  炭化水素供給原料、酸素分子含有ガス及び水蒸気をガス化し、ガス化反応器内で熱合成ガスを得、（ｃ）  段階（ｂ）で得られた熱合成ガスを冷却し、上記規定された装置により水蒸気を加熱する、ここで段階（ａ）においてガス化反応器に供給された水蒸気の少なくとも一部が段階（ｃ）で得られる、段階を含む該方法に関する。���手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】    【図１】本発明の装置の第一の具体例の長手方向断面を概略的に表す。    【図２】本発明の装置の第二の具体例の長手方向断面を概略的に表す。    【図３】本発明の装置の第二の具体例の長手方向断面を概略的に表す。【符号の説明】  １  第一熱交換容器  ２  冷却水用入口  ３  水蒸気収集空間出口  ４  冷却水供給導管    ５  冷却水用の区画  ６  第一蒸発管束  ７  熱ガス用入口  ８  熱ガス用出口  ９  過熱器  １０  過熱容器  １１  第二管束  １２  第二管束入口  １３  第二管束出口  １４  ガス放出導管  １５  水蒸気用入口１５  １６  過熱器モジュールのシェル側１６  １７  過熱水蒸気用出口  １８  水蒸気管  １９  導管  ２０  水供給用手段２０  ２１  補助的な熱交換器  ２２  容器  ２３  第三管束  ２４  入口  ２５  出口  ２６  過熱器２１のシェル側  ２７  ガス放出導管  ２８  温度測定装置  ２９  バルブ  ３０  温度測定装置  ３１  バルブ  ３２  急冷器  ３３  補助的な熱交換器  ３５  水蒸気収集空間