JP6317091B2 - 伝熱管を用いた分解炉 - Google Patents
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Description
本発明は、加熱炉に特に適した伝熱管に関する。また、本発明は、上記伝熱管を用いる分解炉に関する。
石油化学産業における主要な装置である分解炉は、多量の熱を必要とする分解反応を起こすために炭化水素材料を加熱することに主に使用されている。フーリエの法則によれば、以下の式が成り立つ。
q/A=−k(dt/dy)
(式中、qは伝熱量、Aは伝熱面積、kは伝熱係数、dt/dyは温度勾配である。)
石油化学産業で用いられる分解炉を例に取ると、伝熱面積A(分解炉の性能によって定められる)と温度勾配dt/dyとが決定されると、単位面積当たりの伝熱量q/Aを高める唯一の方法は、伝熱係数kの値を高めることである。伝熱係数kは、主流体の熱抵抗、境界層の熱抵抗などの影響を受ける。
先行技術における上記の技術的課題を解決するため、本発明は優れた伝導効果を有する伝熱管を提供する。本発明はまた、当該伝熱管を用いる分解炉に関する。
以下に、本発明を、具体的な実施形態を参照しながら、図面を参照しつつ詳述する。
〔図1〕本発明の伝熱管の第一の実施形態の概略を示す斜視図である。
〔図2〕本発明の伝熱管の第二の実施形態の概略を示す斜視図である。
〔図3〕本発明の伝熱管の第二の実施形態の概略を示す斜視図である。
〔図4〕本発明の伝熱管の第二の実施形態の概略を示す断面図である。
〔図5〕本発明の伝熱管の第三の実施形態の概略を示す断面図である。
〔図6〕本発明の伝熱管の第四の実施形態の概略を示す斜視図である。
〔図7〕従来の伝熱管の概略を示す斜視図である。
〔図8〕本発明の伝熱管を用いる分解炉の放射コイルの概略図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明をさらに説明する。
分解炉の放射コイルは、図1に示す伝熱管10を6つ備える。各伝熱管10の内径は51mmである。ねじれバッフルが形成する上記の閉じた円と伝熱管との径の比は、0.6:1である。また、このねじれバッフルは、ねじれ角が180°、ねじれ比が2.5である。2つの隣接する伝熱管10の間隔は、伝熱管の内径の50倍である。実験の結果、放射コイルの伝熱負荷は1,270.13KWであり、圧力低下は70,180.7Paであった。
分解炉の放射コイルは、図2に示す伝熱管10を6つ備える。各伝熱管10の内径は51mmである。ねじれバッフルが形成する上記の閉じた円と伝熱管との径の比は、0.6:1である。また、このねじれバッフルは、ねじれ角が180°、ねじれ比が2.5である。2つの隣接する伝熱管10の間隔は、伝熱管の内径の50倍である。実験の結果、放射コイルの伝熱負荷は1,267.59KWであり、圧力低下は70,110.5Paであった。
分解炉の放射コイルに、従来の伝熱管50’を6つ搭載する。図7に示すように、伝熱管50’は、そのケーシング内にねじれバッフル51’を備え、ねじれバッフル51’は伝熱管50’を、互いに通じていない2つの物質流路に分割する。伝熱管50’の内径は51mmである。また、このねじれバッフル51’のねじれ角は180°であり、ねじれ比は2.5である。2つの隣接する伝熱管50’の間隔は、伝熱管の内径の50倍である。実験の結果、放射コイルの伝熱負荷は1,264.08KWであり、圧力低下は71,140Paであった。
Claims (13)
- 放射コイルを備える分解炉であって、当該放射コイルは、伝熱管を少なくとも1本備え、
上記伝熱管は、管部の内壁に配置されたねじれバッフルを有し、当該ねじれバッフルは上記管部の軸方向に沿って螺旋状に延伸しており、上記ねじれバッフルは複数の孔を有し、上記伝熱管におけるある単一の領域に、互いに平行な複数のねじれバッフルが備えられており、当該伝熱管の一端側から見たときに当該複数のねじれバッフルが閉じた円を形成しており、
上記円の軌跡に沿ってケーシングが配置され、当該ケーシングは上記ねじれバッフルの半径方向の内端に固定されていることを特徴とする分解炉。 - 複数の上記伝熱管が、上記放射コイル内に、当該放射コイルの軸方向に沿って、互いに間隔を置いて配置され、当該間隔と上記伝熱管の直径との比率が、15:1から75:1の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の分解炉。
- 複数の上記伝熱管の間隔と上記伝熱管の直径との比率が、25:1から50:1の範囲であることを特徴とする請求項2に記載の分解炉。
- 上記伝熱管の数は、2本から10本の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の分解炉。
- 上記複数の孔の合計面積と上記ねじれバッフルの面積との比率が、0.05:1から0.95:1の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の分解炉。
- 上記複数の孔の合計面積と上記ねじれバッフルの面積との比率が、0.6:1から0.8:1の範囲であることを特徴とする請求項5に記載の分解炉。
- 二つの隣接する孔の中心線間の軸方向の間隔と上記ねじれバッフルの軸方向の長さとの比率が、0.2:1から0.8:1の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の分解炉。
- 上記ねじれバッフルは、ねじれ角が90°から1080°の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の分解炉。
- 上記ねじれバッフルは、ねじれ角が120°から360°の範囲であることを特徴とする請求項8に記載の分解炉。
- 上記円の径と上記伝熱管の径との比が、0.05:1から0.95:1の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の分解炉。
- 上記円の径と上記伝熱管の径との比が、0.6:1から0.8:1の範囲であることを特徴とする請求項10に記載の分解炉。
- 上記ねじれバッフルの軸方向の長さと伝熱管の内径との比率が、1:1から10:1、の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の分解炉。
- 上記ねじれバッフルの軸方向の長さと伝熱管の内径との比率が、2:1から4:1の範囲であることを特徴とする請求項12に記載の分解炉。
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