(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外管（６）によりそれぞれ取り囲まれ、それら外管との間に冷却液が貫流する環状の中間スペースをそれぞれ形成する複数の冷却管（４）を備えた分解ガスを冷却するための熱交換器であって、冷却媒体を供給し排出するために、冷却管（４）と外管（６）の両端がそれぞれウオーター・チャンバー（７、８）に溶接されていて、該ウオーター・チャンバー（７、８）が互いに間隔をあけて円形の凹部（１１）が形成されている細長片状の中実部材から構成されているとともに、各円形凹部（１１）が冷却管（４）を取り囲んでいて、各円形凹部（１１）の直径が外管（６）の内径に等しいかまたはこれより大きいよう寸法ぎめされており、各外管（６）の内径は、各ウオーター・チャンバー（７、８）への外管（６）の溶接部位における円形凹部（１１）の直径と一致しており、各円形凹部（１１）が各冷却管（４）の管端の領域において該管端が溶接されるわずかな残壁厚さを有する薄い環状の底部（１２）を備えている熱交換器において、各ウオーター・チャンバー（７、８）の側壁に貫設された穴（１３）が冷却液の供給又は排出のために各円形凹部（１１）内の前記環状の底部（１２）の高さ位置に開口しており、各ウオーター・チャンバー（７、８）をそれぞれ構成する前記細長片状の中実部材は、複数の個々の区画（７．１、７．２、７．３、８．１、８．２、８．３）から構成されていて、これらは分離可能に接続されているとともに、各区画に冷却管（４）を取り囲んでいる円形凹部（１１）が設けられており、さらにまた、それら区画（７．１、７．２、７．３、８．１、８．２、８．３）間の接続部が各冷却管（４）の長さ方向に延在していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記接続部が、隣接した区画（７．１、７．２、７．３、８．、８．２、８．３）の前壁（２０）と後壁（２１）の当接箇所で延在している２つの溶接縫い目（１９）から構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記接続部が、区画（７．１、７．２、７．３、８．１、８．２、８．３）の側壁（２２）に沿って形成された突起（２３）より成り、該突起（２３）が次の区画（７．１、７．２、７．３、８．１、８．２、８．３）の隣接した側壁（２２）に設けられた突起（２３）に対応した形状を有する凹部（２４）に係合していることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の外管によりそれぞれ取り囲まれ、それら外管との間に冷却液が貫流する中間スペースをそれぞれ形成する複数の冷却管を備えた分解ガスを冷却するための熱交換器であって、冷却液を供給し排出するために、冷却管と外管の両端がそれぞれウオーター・チャンバーに溶接されていて、該ウオーター・チャンバーが互いに間隔をあけて円形の凹部が形成されている細長片状の中実部材から構成されているとともに、各円形凹部が冷却管を取り囲んでいて、各円形凹部の直径が外管の内径に等しいかまたはこれより大きいよう寸法ぎめされており、各外管の内径は、各ウオーター・チャンバーへの外管の溶接部位における円形凹部の直径と一致しており、各円形凹部が各冷却管の管端の領域において該管端が溶接されるわずかな残壁厚さを有する薄い環状の底部を備えている熱交換器に関する
【０００２】
【従来の技術分野】
分解炉の中で炭化水素が熱分解することにより分解ガスが発生する。この分解炉は多数の外部から加熱される分解管を備えており、該分解管を通って水蒸気を添加しながら炭化水素が導入される。発生した分解ガスは、約８００°Ｃから８５０°Ｃの温度で分解管を出たあと、分子的な組成を安定化させるために急冷されなければならない。この急冷は分解ガスから高圧のもとで蒸発している水に熱を伝達することにより行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ドイツ国特許出願Ｐ４４４５６８７．５号には前記した円形の凹部が冷却管の管端の領域においてわずかな残壁厚さを有する薄い環状の底部を備えている熱交換機が記載されている。このような構成の熱交換器においては、ウオーター・チャンバーを形成している細長片状の部材が基本的な構成部材である。この基本的な構成部材を配置することによりもたらされる効果は実証ずみのことである。しかしながら、構成上の理由から熱交換器の管の間隔にあわせなければならない分解炉の管の間隔が狭い場合、困難な問題が生じるおそれがある。所定の管の間隔より狭いと、ウオーター・チャンバーに管を溶接するために作業者の手を完全に届かせることはできない。
【０００４】
本発明の目的は、狭い管間隔を保持することができるとともに、修理と保守の手間の必要性が生じることがないよう改善された分解ガスを冷却するために使用される熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、当初に挙げた種類の熱交換器において、ウオーター・チャンバーを形成している細長片状の部材が複数の区画から構成されていて、各区画に冷却管を取り囲んでいる凹部が設けられていることと、各区画が互いに接続されていることとを特徴とする熱交換器が本発明に従って提供されたのである。本発明の有利な構成態様については請求項２より請求項５までを参照されたい。
【０００６】
本発明に従った熱交換器においては、細長片状の部材の個々の区画は対応した二重管要素と溶接することができ、これによりすべての側部から作業者の手を届かせることができる。ここで、極端な場合、１つの区画の長さを外管の外径に対応させることができる。このようにして、これらの管を任意に狭く隣接させることができる。二重管要素を取り付けた後、一体のモジュールを形成するために区画は相互に接続される。本発明によれば、各二重管要素が冷却媒体の供給部と排出部を備えるようにすることにより細長片状の部材を複数の区画に分割することが有利である。別の有利なことは、これらの区画をのちほど関係した二重管要素といっしょに分離し、修理の目的または保守の目的のために取り外すことができることである。また、これらの区画の間の接続部として、主として冷却管の長さ方向に延在している溶接接続、ねじ込み接続または差し込み接続を使用することができる。これらの接続部はのちほど簡単なやり方で再び分離することができる
。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【０００８】
分解ガス炉の中で水蒸気を使用して炭化水素を変換させることにより分解ガスが発生する。分解炉は、外部から加熱されて、添加物質が貫流するようにされた分解管２を備えている。８００°Ｃから８５０°Ｃまでの温度で分解管２を出た分解ガスは、分解炉の上の近傍に配置された分解ガス冷却器３に流入する。この分解ガス冷却器３の中では、分解ガスの分子状の組成は高圧下にある蒸発した水との熱交換により生じる急冷により安定した状態にある。
【０００９】
分解ガス冷却器３は、冷却管４に対応して分解管２が配置されていて、軸方向に延在するよう互いに合い並んで配置された複数の冷却管から構成されている。図示のように、分解管２と冷却管４の内径は通常同じ大きさに寸法ぎめされている。冷却管４はガス管寄せ５に開口している。各冷却管４は、環状の中間スペースを形成しながら外管６により取り囲まれている。冷却媒体を供給し排除するために、ウオーター・チャンバー７と８が外管６の両端に設けられている。
【００１０】
各分解管２のガス出口側の端部はフオーク状に広げられている。このようにして分解管２の延在部分を形成している内側の管部分９と外側の管部分１０が構成されており、両方の管部分９と１０は一方の端部で互いに接続されている。外側の管部分１０は下部のウオーター・チャンバー７に溶接されている。分解管２の内側の管部分９は軸方向にわずかに間隔をあけて冷却管４と向かいあわせに配置されている。内側の管部分９と外側の管部分１０との間の中間スペースに断熱材料より成る層１７が充填されている。
【００１１】
ウオーター・チャンバー７及び８は、複数の区画７．１と７．２と７．３及び８．１と８．２と８．３に分割されている細長片状の中実な部材からそれぞれ構成されている。区画７．１と７．２と７．３及び８．１と８．２と８．３はそれぞれ前壁２０と後壁２１と２つの側壁２２とを備えている。横断面が円形を呈している凹部１１が各区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３に加工されていて、前記凹部１１に対応して冷却管４が設けられている。外管６のうち分解管２と反対側の部分はウオーター・チャンバー７に溶接されている。外管６の内径は溶接箇所において凹部１１の直径と一致している。凹部１１は全体にわたってこの直径を持つようにしてもよい。凹部１１は中間の部分では広がるようにしてもよく、この場合、凹部１１の直径はほぼ冷却管４と外管６との間の中間スペースの幅ぶん外管６の内径より大きく寸法ぎめすることができる。
【００１２】
各凹部１１は、環状の底部１２がわずかな残壁厚さをもって残存するような深さにウオーター・チャンバー７と８を形成する部材に加工されている。この底部１２に冷却管４が溶接されている。環状の底部１２の面は、冷却管４の外径と凹部１１の直径により限定されている。
【００１３】
各凹部１１にあって底部１２の高さの位置に穴１３が好適には接線状に開口している。穴１３は、接続継ぎ手１４を介して冷却媒体の供給管路１５と接続されている。冷却媒体は穴１３を通って早い速度で凹部１１に流入し、冷却管４の回りで回転流動を発生させる。この回転流動により凹部１１の底部１２を具合よく冷却することができ、これにより有害な局部的な過熱を引き起こすおそれがある粒子の底部への堆積を防止することができる。
【００１４】
凹部１１は、底部１２の高さで外に向かって延設されている別の穴１６を備えている。凹部１１に所在していて、分解ガス冷却器３が動作している間、冷却媒体の流動に伴って回転する粒子を前記の別の穴１６を通って排出することができる。この目的のために別の穴１６は管路１８と接続されている。この管路１８に吹き出しバルブ（図示せず）が取り付けられている。吹き出しバルブを短時間、衝撃的に開弁することにより、冷却媒体に含まれている粒子とともに冷却媒体を放出することができる。
【００１５】
高圧のもとで冷却媒体として使用される供給管路１５をへて下部のウオーター・チャンバーの凹部１１に供給された水は、冷却管４と外管６の間の中間スペースを通って貫流する。このとき、水は冷却管４を貫流する分解ガスと熱交換して一部が蒸発し、水／飽和蒸気の混合物として上部ウオーター・チャンバー８に流入する。水／飽和蒸気の混合物は前記上部ウオーター・チャンバー８から供給管路１５が接続されている水−蒸気循環系（図示せず）に供給される。
【００１６】
運転が休止している間、上記の穴１３と１６を通って内視鏡を凹部１１に導入することができるので、穴１３と１６を検査用の開口として利用することができる。上記の内視鏡を使用して凹部１１の状態を観察することができる。
【００１７】
上述のように、ウオーター・チャンバー７と８を形成している細長片状の部材は区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３から構成されていて、各区画は凹部１１を備えているとともに、冷却管４と外管とに接続されている。前記区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３は側面２２を介して順々に密接し、互いに接続されて一体のモジュールを形成している。
【００１８】
区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３はねじ込みにより互いに接続するようにしてもよく、あるいは、例えば、厚さ５ｍｍの溶接縫い目１９を使用して溶接により互いに接続するようにしてもよい。この場合、区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３を接続している溶接縫い目１９は、該溶接縫い目１９が冷却管４の長さ方向に延在するようにするため、区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３の前壁２０と後壁２１の当接箇所に沿ってのみ設けるようにすることが好ましい。
【００１９】
例えば、溶接縫い目１９を分割することにより、のちほど区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３の接続を分離することができる。接続継ぎ手１４を分割した後、ウオーター・チャンバー７と８の関係した区画（例えば、区画７．１と８．１）は、前記ウオーター・チャンバー７と８の間に所在している冷却管と外管といっしょに接続状態から解除して修理と保守の目的のために取り外すことができる。
【００２０】
図４に示されている実施の態様によれば、区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３は、差し込み接続を介して互いに接続されている。この差し込み接続は、各区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３の側壁２２の中央に形成されていて、前記区画の全高にわたって冷却管４の長さ方向に延在している突起２３から構成されている。該突起２３は、次の区画の隣接した側壁２２に設けられている突起２３の輪郭に対応した形状を有する凹部２４と係合している。このようにして、区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３が冷却管４の長さ方向に直角な向きに移動することを阻止することができる。また、区画７．１と７．２と７．３と８．１と８．２と８．３から形成されたウオーター・チャンバー７と８の外側で冷却管４を固定することにより冷却管４が長さ方向に移動することを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    図１は、分解ガス冷却器の斜視図である。
【図２】  図２は、下部のウオーター・チャンバーの領域で分解ガス冷却器を長さ方向に切断した断面図である。
【図３】  図３は、図２の平面図である。
【図４】  他の実施の態様に従って構成された分解ガス冷却器を図２と同様に目視した平面図である。
【符号の説明】
２      分解管
３      分解ガス冷却器
４      冷却管
５      管寄せ
６      外管
７．    １、７．２、７．３      区画
８．    １、８．２、８．３      区画
９      内側の管部分
１０    外側の管部分
１１    凹部
１２    底部
１３    穴
１４    接続継ぎ手
１５    供給管路
１６    穴
１７    断熱材料より成る層
１８    管路
１９    溶接縫い目
２０    前壁
２１    後壁
２２    側壁
２３    突起
２４    凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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