JPH0827154B2 - 多管式伝熱装置 - Google Patents
多管式伝熱装置Info
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- JPH0827154B2 JPH0827154B2 JP1029950A JP2995089A JPH0827154B2 JP H0827154 B2 JPH0827154 B2 JP H0827154B2 JP 1029950 A JP1029950 A JP 1029950A JP 2995089 A JP2995089 A JP 2995089A JP H0827154 B2 JPH0827154 B2 JP H0827154B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば多管式アクリル酸反応器、多管式
熱交換器等に用いられる熱交換媒体がその胴側を流動し
伝熱菅の冷却あるいは加熱を行う多管式伝熱装置に関す
る。
熱交換器等に用いられる熱交換媒体がその胴側を流動し
伝熱菅の冷却あるいは加熱を行う多管式伝熱装置に関す
る。
従来、プロピレンの酸化により合成されるアクリル酸
は、ムリブデン系触媒を充填した管状反応器に於いて、
プロピレンが水蒸気の存在下気相高温で接触酸化をうけ
アクロレインが生成し、ついでこのアクロレインが酸化
されてアクリル酸が生成されるが、その際に発生する反
応熱を除去すると共にその熱を有効に利用するために、
反応装置の触媒反応管の外側に硝酸塩系の溶融塩等の熱
媒を循環させるようになっている。第８図に従来のこの
種の反応装置を示す。
は、ムリブデン系触媒を充填した管状反応器に於いて、
プロピレンが水蒸気の存在下気相高温で接触酸化をうけ
アクロレインが生成し、ついでこのアクロレインが酸化
されてアクリル酸が生成されるが、その際に発生する反
応熱を除去すると共にその熱を有効に利用するために、
反応装置の触媒反応管の外側に硝酸塩系の溶融塩等の熱
媒を循環させるようになっている。第８図に従来のこの
種の反応装置を示す。
第８図に於いて触媒の充填された反応管（伝熱管）１
は、上下の管板２により固定されている。熱媒は反応器
胴11の下部の入口ノズル３より反応器胴11内へ導入され
反応熱を回収した後反応器胴11の上部の出口ノズル４よ
り排出される。その際熱媒の伝熱性能を向上させるため
に、反応器胴内に邪魔板５が設置される。加熱流体であ
るプロピレンと空気を混合した原料ガスは、ノズル６よ
り上方から反応管１内へ流入し、管内にてアクリル酸を
生成した後ノズル７より排出されるよう構成されてい
る。
は、上下の管板２により固定されている。熱媒は反応器
胴11の下部の入口ノズル３より反応器胴11内へ導入され
反応熱を回収した後反応器胴11の上部の出口ノズル４よ
り排出される。その際熱媒の伝熱性能を向上させるため
に、反応器胴内に邪魔板５が設置される。加熱流体であ
るプロピレンと空気を混合した原料ガスは、ノズル６よ
り上方から反応管１内へ流入し、管内にてアクリル酸を
生成した後ノズル７より排出されるよう構成されてい
る。
上記の従来の反応装置に於いては、その胴側流体の熱
交換率を上げるために、従来は、第９図、第10図、第11
図に示される邪魔板又はロッドが設置されてきた。
交換率を上げるために、従来は、第９図、第10図、第11
図に示される邪魔板又はロッドが設置されてきた。
第９図は最も一般的に使用される欠円形の邪魔板を示
し、図示されるような欠円板5a、5a′が胴側流体の流れ
方向に交互に設けられる。この形式の邪魔板を伝熱管本
数の大なるまたは管長の大なる大型伝熱装置に適用した
場合には、以下の問題点があった。
し、図示されるような欠円板5a、5a′が胴側流体の流れ
方向に交互に設けられる。この形式の邪魔板を伝熱管本
数の大なるまたは管長の大なる大型伝熱装置に適用した
場合には、以下の問題点があった。
（１）胴側流体である熱媒が、各欠円板によって形成さ
れる方向交換する通路のそれぞれに於いて流れ方向に対
し横に配置された伝熱管を横切ることとなり、胴側流体
の流れの抵抗が極めて増大する。このことは熱媒の循環
に高いエネルギを消費することを意味する。
れる方向交換する通路のそれぞれに於いて流れ方向に対
し横に配置された伝熱管を横切ることとなり、胴側流体
の流れの抵抗が極めて増大する。このことは熱媒の循環
に高いエネルギを消費することを意味する。
（２）胴側流体の速度分布が不均一となる。すなわち反
応器胴の軸方向流れが大なる個所、半径方向の流れが大
なる個所及び流体の滞留個所が生じる。このために、胴
側伝熱係数に大きなバラツキを生じ、したがって触媒反
応温度に不均一な分布が生じて、触媒の劣化を早めると
ともに、反応速度にも不均一が生じ効率が低下する。
応器胴の軸方向流れが大なる個所、半径方向の流れが大
なる個所及び流体の滞留個所が生じる。このために、胴
側伝熱係数に大きなバラツキを生じ、したがって触媒反
応温度に不均一な分布が生じて、触媒の劣化を早めると
ともに、反応速度にも不均一が生じ効率が低下する。
第10図は他の邪魔板の例を示し、これは、環状板（ド
ーナツ板）5bと円板5b′とを胴側流体の流れ方向に交互
に設けるようにした円板−環状板形邪魔板を用いるもの
である。本形式の場合は、上記第５図の欠円形の邪魔板
に比し圧力損失は低下するものの、上記（２）の問題点
は以前解消されぬために、胴側伝熱係数にバラツキを生
じ、例えば温度依存性の高い触媒を充填した反応器にと
っては不都合であった。
ーナツ板）5bと円板5b′とを胴側流体の流れ方向に交互
に設けるようにした円板−環状板形邪魔板を用いるもの
である。本形式の場合は、上記第５図の欠円形の邪魔板
に比し圧力損失は低下するものの、上記（２）の問題点
は以前解消されぬために、胴側伝熱係数にバラツキを生
じ、例えば温度依存性の高い触媒を充填した反応器にと
っては不都合であった。
一方、低圧力損失かつ伝熱係数の均一化を可能ならし
める形式として第11図に示すロッドバックルがある。こ
れは、バッフルリング01A〜01Dに取付けられた４種類の
ロッド01〜04によって反応管（伝熱管）１を支持すると
共に、平行流となって流れる胴側流体に若干の乱れを生
じさせるものであるが、これを上記の大型反応器等に適
用する際には、新たに以下の問題点が生ずる。
める形式として第11図に示すロッドバックルがある。こ
れは、バッフルリング01A〜01Dに取付けられた４種類の
ロッド01〜04によって反応管（伝熱管）１を支持すると
共に、平行流となって流れる胴側流体に若干の乱れを生
じさせるものであるが、これを上記の大型反応器等に適
用する際には、新たに以下の問題点が生ずる。
（１）構造状、反応管は第11図（Ａ）に示すように直角
配列とせねばならず、三角配列に比し胴径が大となるた
めに、流体の流速が低下し、従って伝熱係数の改善度は
小さい。
配列とせねばならず、三角配列に比し胴径が大となるた
めに、流体の流速が低下し、従って伝熱係数の改善度は
小さい。
（２）伝熱係数を保つために、ロッド設置間隔を小さく
する必要があり、反応管長の大なる反応器に於いてはロ
ッド数が極めて増加する。
する必要があり、反応管長の大なる反応器に於いてはロ
ッド数が極めて増加する。
（３）胴径の大きい大型反応器に於いては、ロッドのタ
ワミ等により、製作と組立てが困難となる。
ワミ等により、製作と組立てが困難となる。
（４）胴側流体としての熱媒は完全な平行流のため、あ
る反応管中で発生反応熱量が増大した場合、その反応管
を覆う熱媒の温度上昇は増大し反応管中の温度をさらに
増大させる方向に働らき熱的な自己安定性がない。
る反応管中で発生反応熱量が増大した場合、その反応管
を覆う熱媒の温度上昇は増大し反応管中の温度をさらに
増大させる方向に働らき熱的な自己安定性がない。
本発明は、上記のような従来型の多管式伝熱装置が有す
る問題点を解決すべく発明されたものである。
る問題点を解決すべく発明されたものである。
本発明の多管式伝熱装置は、邪魔板に伝熱管の外径よ
り大きい複数の円形の孔を設け、同孔のそれぞれに伝熱
管を貫通させ、伝熱管の外周部と邪魔板の孔との間の環
状部分を胴側流体の流路とし、上記邪魔板の複数の孔の
孔径に分布を持たせ伝熱管外周部と邪魔板の孔との間の
胴側流体の流路面積に分布を与えた。
り大きい複数の円形の孔を設け、同孔のそれぞれに伝熱
管を貫通させ、伝熱管の外周部と邪魔板の孔との間の環
状部分を胴側流体の流路とし、上記邪魔板の複数の孔の
孔径に分布を持たせ伝熱管外周部と邪魔板の孔との間の
胴側流体の流路面積に分布を与えた。
本発明では、邪魔板の円形の孔と伝熱管とによって形
成される環状の胴側流体の流路を通って胴側流体が流れ
るために、同流路の面積を適当な大きさにすることがで
き、これによって圧力損失が低下し、また伝熱性能が高
められる。
成される環状の胴側流体の流路を通って胴側流体が流れ
るために、同流路の面積を適当な大きさにすることがで
き、これによって圧力損失が低下し、また伝熱性能が高
められる。
また、邪魔板の複数の孔の孔径に分布を持たせて伝熱管
外周部と邪魔板の孔との間の同側流体の流路面積に分布
を与え、胴側流体の流路面積を異らせることによって、
胴側流体は伝熱装置の邪魔板に沿って半径方向の流れが
生ずる。これによって、平行流の場合に比して伝熱性能
を高めることが可能である。この半径方向の流量は、邪
魔板の孔径の分布を適宜選定することによって適宜の値
に設定することができる。従って、邪魔板に垂直な伝熱
装置の軸方向の流れに対する半径方向の流れの流量比は
自由に設定することができ、圧力損失の許容値内におい
て伝熱性能を高めることができる。
外周部と邪魔板の孔との間の同側流体の流路面積に分布
を与え、胴側流体の流路面積を異らせることによって、
胴側流体は伝熱装置の邪魔板に沿って半径方向の流れが
生ずる。これによって、平行流の場合に比して伝熱性能
を高めることが可能である。この半径方向の流量は、邪
魔板の孔径の分布を適宜選定することによって適宜の値
に設定することができる。従って、邪魔板に垂直な伝熱
装置の軸方向の流れに対する半径方向の流れの流量比は
自由に設定することができ、圧力損失の許容値内におい
て伝熱性能を高めることができる。
また更に、例えば、環状分散管によって流体を伝熱装
置胴内に導入又は導出する場合には、導入部又は導出部
にある邪魔板の中心部の流路面積を大きくし、周辺部の
流路面積を小さくすることによって、胴側流体が導入部
又は導出部において伝熱管群を半径方向に流動すること
によって中央部に生ずる圧力損失を補償して軸方向の流
れの流量分布を均一にすることもできる。
置胴内に導入又は導出する場合には、導入部又は導出部
にある邪魔板の中心部の流路面積を大きくし、周辺部の
流路面積を小さくすることによって、胴側流体が導入部
又は導出部において伝熱管群を半径方向に流動すること
によって中央部に生ずる圧力損失を補償して軸方向の流
れの流量分布を均一にすることもできる。
本発明の第一の実施例を第１図、第２図及び第３図に
よって説明する。
よって説明する。
本実施例は、上記第８図に示す形式の反応器に適用され
たものであって、以下説明する部分に改良が加えられた
ものである。第１図、第２図及び第３図において、第８
図におけると同一の部分は同一の符号が付せられてお
り、その説明を省略する。
たものであって、以下説明する部分に改良が加えられた
ものである。第１図、第２図及び第３図において、第８
図におけると同一の部分は同一の符号が付せられてお
り、その説明を省略する。
本実施例では、第２図に示されるように、反応器胴11内
に下方から上方へ胴側流体の流れ方向に間隔をおいて＃
１〜＃７の７個の邪魔板が設けられ、各邪魔板の外周は
反応器胴11の外壁内周の全周に取り付けられている。ま
た、胴側流体の入口ノズル３及び出口ノズル４には、複
数のスリット孔８′をもち反応器胴11を取囲む環状分散
管８が連設されている。
に下方から上方へ胴側流体の流れ方向に間隔をおいて＃
１〜＃７の７個の邪魔板が設けられ、各邪魔板の外周は
反応器胴11の外壁内周の全周に取り付けられている。ま
た、胴側流体の入口ノズル３及び出口ノズル４には、複
数のスリット孔８′をもち反応器胴11を取囲む環状分散
管８が連設されている。
各邪魔板５には、第１図に示すように、伝熱管１の外
径よりも十分に大きい径をもつ複数の円形の孔が設けら
れ、各孔には伝熱管１が貫通しており、該孔と伝熱管１
の外周部との間に形成される環状部分を胴側流体の流路
10としている。なお、第１図及び第２図において、矢印
は胴側流体の流れの方向を示す。
径よりも十分に大きい径をもつ複数の円形の孔が設けら
れ、各孔には伝熱管１が貫通しており、該孔と伝熱管１
の外周部との間に形成される環状部分を胴側流体の流路
10としている。なお、第１図及び第２図において、矢印
は胴側流体の流れの方向を示す。
上記の各邪魔板５においては、その孔と伝熱管１の外
周部との間に形成される胴側流体の通路10の面積に分布
を与えるようになっており、これを以下に説明する。第
３図に示すように、第１の邪魔板5Aに於いては、円周に
よって限られる中心部のＩ域に設置される伝熱管まわり
の環状の胴側流体の流路10が大きくなるように邪魔板5A
の孔径を大きくし、環状の周辺部のII域に設置される伝
熱管のまわりの環状の胴側流体の流路10は小さくなるよ
うに邪魔板5Aの孔径を小さくしている。逆に第２の邪魔
板5Bに於いては、中央部のＩ域に設置される伝熱管のま
わりの環状の胴側流体の流路10は小さくなるように邪魔
板5Bの孔径を小さくし、周辺部のII域に設置される伝熱
管の環状の胴側流体の流路10は大きくなるように孔径を
大きくした。
周部との間に形成される胴側流体の通路10の面積に分布
を与えるようになっており、これを以下に説明する。第
３図に示すように、第１の邪魔板5Aに於いては、円周に
よって限られる中心部のＩ域に設置される伝熱管まわり
の環状の胴側流体の流路10が大きくなるように邪魔板5A
の孔径を大きくし、環状の周辺部のII域に設置される伝
熱管のまわりの環状の胴側流体の流路10は小さくなるよ
うに邪魔板5Aの孔径を小さくしている。逆に第２の邪魔
板5Bに於いては、中央部のＩ域に設置される伝熱管のま
わりの環状の胴側流体の流路10は小さくなるように邪魔
板5Bの孔径を小さくし、周辺部のII域に設置される伝熱
管の環状の胴側流体の流路10は大きくなるように孔径を
大きくした。
本実施例においては、以上のように、円形の孔と伝熱
管１との間に十分大きな面積の環状の胴側流体の流路が
形成されるために、胴側流体の圧力損失を小さくするこ
とができる。また流体の圧力損失が小さく胴側流体の速
度が確保され、伝熱性能を高めることができる。
管１との間に十分大きな面積の環状の胴側流体の流路が
形成されるために、胴側流体の圧力損失を小さくするこ
とができる。また流体の圧力損失が小さく胴側流体の速
度が確保され、伝熱性能を高めることができる。
また、胴側流体が、反応器胴内で邪魔板に垂直な軸方
向において完全な平行流となることによる伝熱性能の低
下を防ぐことが特に要求される伝熱装置に於いては、邪
魔板に沿う半径方向の適当な流れを生じさせる必要があ
るが、本実施例では、上記の構造の胴側流体の流路10の
面積が半径方向に分布を与えられた第１及び第２の邪魔
板5A、5Bを流れ方向に交互に配置することによって、そ
の流路面積差に相当する半径方向流れ（邪魔板5A、5Bに
沿う流れ）が生ずることとなる。この流れにより伝熱性
能を完全平行流に対する値に比し高く保つことが可能と
なる。
向において完全な平行流となることによる伝熱性能の低
下を防ぐことが特に要求される伝熱装置に於いては、邪
魔板に沿う半径方向の適当な流れを生じさせる必要があ
るが、本実施例では、上記の構造の胴側流体の流路10の
面積が半径方向に分布を与えられた第１及び第２の邪魔
板5A、5Bを流れ方向に交互に配置することによって、そ
の流路面積差に相当する半径方向流れ（邪魔板5A、5Bに
沿う流れ）が生ずることとなる。この流れにより伝熱性
能を完全平行流に対する値に比し高く保つことが可能と
なる。
さらに、本実施例では、上記のように、邪魔板の開孔
径を変えることにより胴側流体の流路面積が自由に設定
され、軸方向流れに対する半径方向流れの流量比を自由
に設定することができる。これによって、圧力損失の許
容値を守りつつ、装置の伝熱性能が最適になるようにす
ることが可能となる。また、本実施例を多管式反応装置
に適用した場合には反応管中のプロセスに熱的偏差が生
じてもこの半径方向流れにより反応管を覆う胴側流体で
ある熱媒の温度が急激に上昇することを防ぐことができ
る。これによって、各反応管内における反応が均一に行
なわれると共に触媒反応器内の触媒の劣化程度も均一に
保つことができる。
径を変えることにより胴側流体の流路面積が自由に設定
され、軸方向流れに対する半径方向流れの流量比を自由
に設定することができる。これによって、圧力損失の許
容値を守りつつ、装置の伝熱性能が最適になるようにす
ることが可能となる。また、本実施例を多管式反応装置
に適用した場合には反応管中のプロセスに熱的偏差が生
じてもこの半径方向流れにより反応管を覆う胴側流体で
ある熱媒の温度が急激に上昇することを防ぐことができ
る。これによって、各反応管内における反応が均一に行
なわれると共に触媒反応器内の触媒の劣化程度も均一に
保つことができる。
なお、本実施例においては、第１及び第２の邪魔板5
A、5Bに設けた開孔面積の分布は、それぞれ同心円状の
配列になっており、かつ、２種類の開孔径を設けている
が、開孔の孔径分布についてはそれぞれの機器の構造及
び目的に応じてこれらを適宜に定めることができること
はいう迄もない。
A、5Bに設けた開孔面積の分布は、それぞれ同心円状の
配列になっており、かつ、２種類の開孔径を設けている
が、開孔の孔径分布についてはそれぞれの機器の構造及
び目的に応じてこれらを適宜に定めることができること
はいう迄もない。
本発明の第二の実施例を第４図によって説明する。
上記第一の実施例において、流動及び伝熱性能を有効
にするためには、胴側流体の入口部及び出口部の流量分
布を、反応器胴の半径方向に均一とすることが好まし
い。たとえば、第２図に示すように反応器胴を取囲みス
リット孔をもつ環状分散管８より胴側流体が胴内に導入
され、又は導出される場合に、本実施例が用いられる。
にするためには、胴側流体の入口部及び出口部の流量分
布を、反応器胴の半径方向に均一とすることが好まし
い。たとえば、第２図に示すように反応器胴を取囲みス
リット孔をもつ環状分散管８より胴側流体が胴内に導入
され、又は導出される場合に、本実施例が用いられる。
即ち、本実施例では、第２図に＃１で示される導入部
の邪魔板５及び＃７で示される導出部の邪魔板５を以下
のような構造とした。すなわち、第４図に示すように、
邪魔板５を同心円によって胴の中心部（Ｉ域）、周辺部
（III域）及び両者の中間部（II域）に分け、中心部付
近（Ｉ域）の各伝熱管まわりの環状の胴側流体の流路面
積を大きくし、中間部（II域）、周辺部（III域）と順
次環状の胴側流体の流路面積を小さくした。
の邪魔板５及び＃７で示される導出部の邪魔板５を以下
のような構造とした。すなわち、第４図に示すように、
邪魔板５を同心円によって胴の中心部（Ｉ域）、周辺部
（III域）及び両者の中間部（II域）に分け、中心部付
近（Ｉ域）の各伝熱管まわりの環状の胴側流体の流路面
積を大きくし、中間部（II域）、周辺部（III域）と順
次環状の胴側流体の流路面積を小さくした。
本実施例では、胴の入口部及び出口部において、胴側
流体が伝熱管群を半径方向に流動することにより生ずる
圧力損失のために、中央部（Ｉ域）における胴軸方向の
流量が減少しないように、中央部（Ｉ域）の流路面積を
大きくし、流路面積を次第に小さくすることによって、
半径方向の流れによる圧力損失が補償され、反応器胴の
軸方向流量分布を均一にすることができる。
流体が伝熱管群を半径方向に流動することにより生ずる
圧力損失のために、中央部（Ｉ域）における胴軸方向の
流量が減少しないように、中央部（Ｉ域）の流路面積を
大きくし、流路面積を次第に小さくすることによって、
半径方向の流れによる圧力損失が補償され、反応器胴の
軸方向流量分布を均一にすることができる。
上記本発明の実施例を多管式触媒反応装置に用いた適
用例を以下説明する。
用例を以下説明する。
本適用例は、第２図に示すような反応装置を用いる。プ
ロセス流体は、入口ノズル６より反応装置内へ導入され
11000本よりなる外径26mm管長12000mmの触媒充填反応管
１の内部において所定の反応をし、その際発生する反応
熱は、管外部を流動している胴側流体の熱媒により有効
に回収されている。そして反応後のプロセス流体は出口
ノズル７より排出されている。一方流量10000m3/hの硝
酸塩系溶融塩である熱媒は入口ノズル３よりスリット孔
８′を有する環状分散管８を経由し、内径3700mmの反応
器胴11の外周部より反応装置胴内へ導入される。
ロセス流体は、入口ノズル６より反応装置内へ導入され
11000本よりなる外径26mm管長12000mmの触媒充填反応管
１の内部において所定の反応をし、その際発生する反応
熱は、管外部を流動している胴側流体の熱媒により有効
に回収されている。そして反応後のプロセス流体は出口
ノズル７より排出されている。一方流量10000m3/hの硝
酸塩系溶融塩である熱媒は入口ノズル３よりスリット孔
８′を有する環状分散管８を経由し、内径3700mmの反応
器胴11の外周部より反応装置胴内へ導入される。
最下段の邪魔板＃１（第２図参照）としては、上記第
二実施例に係る中心部（Ｉ域）、中間部（II域）及び周
辺部（III域）からなる邪魔板が用いられる。同各部の
寸法は第５図（Ａ）中に示される通りであり、また各部
における邪魔板の円形の孔の径の寸法は、それぞれ同図
中Ａ、Ｂ、Ｃに示す通り31mm、28mm、27mmであり、中心
部から中間部、周辺部に至るに従って順次孔の径が小さ
く設定され、従って環状の同側流体の流路面積も順次小
さくなっている。
二実施例に係る中心部（Ｉ域）、中間部（II域）及び周
辺部（III域）からなる邪魔板が用いられる。同各部の
寸法は第５図（Ａ）中に示される通りであり、また各部
における邪魔板の円形の孔の径の寸法は、それぞれ同図
中Ａ、Ｂ、Ｃに示す通り31mm、28mm、27mmであり、中心
部から中間部、周辺部に至るに従って順次孔の径が小さ
く設定され、従って環状の同側流体の流路面積も順次小
さくなっている。
従って、反応装置胴内へ導入された熱媒は、まず同邪
魔板＃１によって半径方向においてほぼ均一な軸方向の
流れに整流される。
魔板＃１によって半径方向においてほぼ均一な軸方向の
流れに整流される。
次いで熱媒は反応装置胴内を下方より上方へ流れ、第
５図（Ｂ）に示す邪魔板＃２へと流動する。同邪魔板＃
２は上記第一の実施例に係るものであって、同図中Ｉ域
及びIII域では流路面積を小さくする径の小さい孔が設
けられ、II域及びIV域では流路面積を大きくする径の大
きい孔が設けられている。各域Ｉ〜IVの寸法及びそれら
域の孔の径Ａ〜Ｄは、それぞれ図中に示す通りである。
以上の流路面積差に基づいて、熱媒に半径方向流れが生
ずる。一方邪魔板＃２を通過した熱媒は、次いで第５図
（Ｃ）に示す邪魔板＃３へと流動する。本邪魔板＃３も
上記第一の実施例に係るものであり、同図中に示すよう
に、Ｉ域及びIII域では流路面積を大きくする径の大き
い孔が設けられ、II域及びIV域では流路面積を小さくす
る径の小さい孔が設けられている。各域Ｉ〜IVの寸法及
び孔の径Ａ〜Ｄは図中に示す通りである。その流路面積
差に基づく半径方向流れが生じ、この流れは邪魔板＃２
とは逆方向となる。以下同様の流動パターンを交互に邪
魔板＃６迄繰り返し反応管より放出される反応熱を回収
する。
５図（Ｂ）に示す邪魔板＃２へと流動する。同邪魔板＃
２は上記第一の実施例に係るものであって、同図中Ｉ域
及びIII域では流路面積を小さくする径の小さい孔が設
けられ、II域及びIV域では流路面積を大きくする径の大
きい孔が設けられている。各域Ｉ〜IVの寸法及びそれら
域の孔の径Ａ〜Ｄは、それぞれ図中に示す通りである。
以上の流路面積差に基づいて、熱媒に半径方向流れが生
ずる。一方邪魔板＃２を通過した熱媒は、次いで第５図
（Ｃ）に示す邪魔板＃３へと流動する。本邪魔板＃３も
上記第一の実施例に係るものであり、同図中に示すよう
に、Ｉ域及びIII域では流路面積を大きくする径の大き
い孔が設けられ、II域及びIV域では流路面積を小さくす
る径の小さい孔が設けられている。各域Ｉ〜IVの寸法及
び孔の径Ａ〜Ｄは図中に示す通りである。その流路面積
差に基づく半径方向流れが生じ、この流れは邪魔板＃２
とは逆方向となる。以下同様の流動パターンを交互に邪
魔板＃６迄繰り返し反応管より放出される反応熱を回収
する。
邪魔板＃６を通過した熱媒は、上記邪魔板＃１と同様
の構造をもつ最上段の邪魔板＃７を通ることによって、
半径方向において反応器胴の軸方向の流れを均一にし、
その上で入口ノズル３と同様なスリット孔８′を有する
環状分散管８を経由して出口ノズル４より反応装置外へ
と導出される。
の構造をもつ最上段の邪魔板＃７を通ることによって、
半径方向において反応器胴の軸方向の流れを均一にし、
その上で入口ノズル３と同様なスリット孔８′を有する
環状分散管８を経由して出口ノズル４より反応装置外へ
と導出される。
上記のように、本適用例では、熱媒の半径方向流れを
適度に設けることにより圧力損失を低く押さえ、かつ半
径方向及び軸方向に一様な高い伝熱性能を保つことが可
能となった。同時にこの半径方向流れが各反応管のプロ
セス条件を均一とすることを可能としている。すなわ
ち、反応管中のプロセス温度にバラツキが生じても胴側
の流体温度は均一化してゆくために、プロセス温度のバ
ラツキが大きくならぬという効果を奏する。これは触媒
充填反応装置にとって、触媒の劣化程度を均一化する効
果をもたらすことになる。
適度に設けることにより圧力損失を低く押さえ、かつ半
径方向及び軸方向に一様な高い伝熱性能を保つことが可
能となった。同時にこの半径方向流れが各反応管のプロ
セス条件を均一とすることを可能としている。すなわ
ち、反応管中のプロセス温度にバラツキが生じても胴側
の流体温度は均一化してゆくために、プロセス温度のバ
ラツキが大きくならぬという効果を奏する。これは触媒
充填反応装置にとって、触媒の劣化程度を均一化する効
果をもたらすことになる。
本適用例における胴側流体の反応器側の半径方向及び
軸方向の伝熱特性を第６図及び第７図に示す。これらの
図が示すように、本適用例においては、半径方向及び軸
方向において、一様な流動伝熱特性が得られた。
軸方向の伝熱特性を第６図及び第７図に示す。これらの
図が示すように、本適用例においては、半径方向及び軸
方向において、一様な流動伝熱特性が得られた。
以上説明したように、本発明は、邪魔板の円形の孔と
これを貫通する伝熱管との間に環状の胴側流体の流路を
設けるという簡単な手段によって、胴側流体の圧力損失
を低下させて良好な伝熱性能を得ることができると共
に、上記環状の胴側流体の流路に適当な面積分布を与え
ることによって、伝熱装置内における胴側流体に軸方向
流量に対して適当な半径方向の流量を与え、許容された
圧力損失の範囲内において伝熱性能を高めることがで
き、更に、軸方向の流れの流量分布を均一にすることが
できる。
これを貫通する伝熱管との間に環状の胴側流体の流路を
設けるという簡単な手段によって、胴側流体の圧力損失
を低下させて良好な伝熱性能を得ることができると共
に、上記環状の胴側流体の流路に適当な面積分布を与え
ることによって、伝熱装置内における胴側流体に軸方向
流量に対して適当な半径方向の流量を与え、許容された
圧力損失の範囲内において伝熱性能を高めることがで
き、更に、軸方向の流れの流量分布を均一にすることが
できる。
第１図（Ａ）は本発明の第一の実施例の邪魔板と伝熱管
の部分の縦断面図、第１図（Ｂ）は同横断面図、第２図
は同第一の実施例に係る反応装置の縦断面図、第３図
（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同第一の実施例の邪魔板の胴
側流体流路の面積分布を示す説明図、第４図は本発明の
第二の実施例の邪魔板の胴側流体流路の面積分布を示す
説明図、第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ本発
明の適用例である反応器の邪魔板の胴側流体流路の面積
分布を示す説明図、第６図は同適用例の反応器胴の半径
方向における比熱伝達係数を示すグラフ、第７図は同適
用例の反応器胴の軸方向における比熱伝達係数を示すグ
ラフ、第８図は従来の多管式触媒反応装置の説明図、第
９図は従来の欠円形邪魔板の説明図、第10図は従来の円
板−環状板邪魔板の説明図、第11図は従来のロッドバッ
フルを示し、同図（Ａ）はその立面図、同図（Ｂ）はそ
の斜視説明図、同図（Ｃ）は反応管とロッドの説明図で
ある。 １……伝熱管、２……管板、 ３……胴側流体の入口ノズル、４……胴側流体の出口ノ
ズル、 ５、5A、5B……邪魔板、６、７……原料ガスのノズル、 ８……環状分散管、10……環状の胴側流体の流路、 11……反応器胴
の部分の縦断面図、第１図（Ｂ）は同横断面図、第２図
は同第一の実施例に係る反応装置の縦断面図、第３図
（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同第一の実施例の邪魔板の胴
側流体流路の面積分布を示す説明図、第４図は本発明の
第二の実施例の邪魔板の胴側流体流路の面積分布を示す
説明図、第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ本発
明の適用例である反応器の邪魔板の胴側流体流路の面積
分布を示す説明図、第６図は同適用例の反応器胴の半径
方向における比熱伝達係数を示すグラフ、第７図は同適
用例の反応器胴の軸方向における比熱伝達係数を示すグ
ラフ、第８図は従来の多管式触媒反応装置の説明図、第
９図は従来の欠円形邪魔板の説明図、第10図は従来の円
板−環状板邪魔板の説明図、第11図は従来のロッドバッ
フルを示し、同図（Ａ）はその立面図、同図（Ｂ）はそ
の斜視説明図、同図（Ｃ）は反応管とロッドの説明図で
ある。 １……伝熱管、２……管板、 ３……胴側流体の入口ノズル、４……胴側流体の出口ノ
ズル、 ５、5A、5B……邪魔板、６、７……原料ガスのノズル、 ８……環状分散管、10……環状の胴側流体の流路、 11……反応器胴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−32235（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−170584（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−993（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】邪魔板に伝熱管の外径より大きい複数の円
形の孔を設け、同孔のそれぞれに伝熱管を貫通させ、伝
熱管の外周部と邪魔板の孔との間の環状部分を胴側流体
の流路とし、上記邪魔板の複数の孔の孔径に分布を持た
せ伝熱管外周部と邪魔板の孔との間の胴側流体の流路面
積に分布を与えたことを特徴とする多管式伝熱装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1029950A JPH0827154B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 多管式伝熱装置 |
| EP90102020A EP0382098B2 (en) | 1989-02-10 | 1990-02-01 | Multi-tube type heat transfer apparatus |
| DE69003404T DE69003404T3 (de) | 1989-02-10 | 1990-02-01 | Mehrrohrtypwärmetauscher. |
| US07/476,548 US4991648A (en) | 1989-02-10 | 1990-02-07 | Multi-tube type heat transfer apparatus |
| CA002009624A CA2009624C (en) | 1989-02-10 | 1990-02-08 | Multi-tube type heat transfer apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1029950A JPH0827154B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 多管式伝熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213696A JPH02213696A (ja) | 1990-08-24 |
| JPH0827154B2 true JPH0827154B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=12290267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1029950A Expired - Fee Related JPH0827154B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 多管式伝熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827154B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5305437B2 (ja) * | 2008-11-27 | 2013-10-02 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | オリフィス型温度調節用ヒーター |
| US20120199323A1 (en) * | 2011-02-03 | 2012-08-09 | Memc Electronic Materials Spa | Shell and tube heat exchangers and methods of using such heat exchangers |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE788031A (fr) * | 1971-08-27 | 1973-02-26 | Babcock & Wilcox Co | Perfectionnements aux echangeurs de chaleur et a leur fabrication |
| JPS60170584U (ja) * | 1984-04-14 | 1985-11-12 | 北芝電機株式会社 | 向流形熱交換器 |
| JPS62993U (ja) * | 1985-06-20 | 1987-01-07 |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP1029950A patent/JPH0827154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02213696A (ja) | 1990-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |