JPS588883B2 - 反応ガスから昇華生成物を回収するための昇華器としてのフイン管熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反応ガスを通過させるため及び溶かし落した昇
華生成物を排出するための導管接続口を有する１つのケ
ーシングと、該ケーシング内部にほマ水平の姿勢で順次
上方に取付けられた多数列の相互に同じで且つ熱膨張時
に相互に無関係に移動可能に支承されていて管内に加熱
媒体と冷却媒体を交番に供給されるフィン管束とより成
っている、反応ガスから昇華生成物、特に無水フタール
酸を回収するための昇華器としてのフィン管熱交換器に
関する。

この種の昇華器は多数の実施形が周知である（英国特許
第７５１３５２号明細書、フランス特許第１１３６７３
７号明細書、ドイツ特許出願公告公報第１０７２９６５
号）。

ケーシングの内部で個々のフィン管束を熱膨張時に互い
に無関係に移動可能に支承することについても同様であ
る。

これらの昇華器では熱交換はフィン管束のフィンを備え
た外面でおこなわれる。

冷却過程中には冷却媒体、有利なのは低温油が管内をポ
ンプ輸送されると共に、反応ガスは管外で横フィンを洗
って流れる。

反応ガス中の無水フタール酸の飽和度に相応して固形の
生成物が析出し、その際フィンを備えた外面上に沈着す
る。

析出後にフィン管束の管内に加熱媒体有利なのは高温油
が供給され、従って生成物はフィンを備えた外面から溶
け落ち且つケーシングの下端で、殊に加熱されている１
つの受器内に捕集され、次いでそこから排出される。

固形生成物を析出させるための冷却過程中にできるだけ
高い効率を得るために、反応ガスがケーシングを通過す
る際に直線状の流動経路をたどってこのような流動経路
内で熱交換が十分におこなわれないか又は不十分にしか
おこなわれないことのないように、フィン面をケーシン
グの内部で分散配置することが重要である。

このような流動経路の形成を避けるために、類似の昇華
器において、個々のフィン管束の順次上方にある管列を
横方向に、即ち管軸線に対して直交する方向に、交番に
逆の側に向ってその都度管ピッチの％だけ相互にずらし
て配置することは周知である（ドイツ特許第１０８２２
３０号明細書）。

フイン管のこの相互にずらした配置様式は、２又は４回
通過でフィン管束のヘヤピン管内をポンプ輸送される低
温油量が十分に大きい限り、欠点なしに使用することが
できる。

しかし、コスト上の理由から低温油量を減らすことが必
要なことがしばしばある。

この場合、前に最適として設計されたフィン管束大きさ
が維持されるときにはフィン管束内の油速度も低下し、
その油側の伝熱係数及び伝達可能の熱量は相応して減小
する。

伝達可能の熱量の過大な低下を避けるため及び大きなフ
ィン管束を維持するためには、フィン管束の油側の通過
回数を相応して大きくすることが必要である。

このことは、個々のフィン管束の端部のヘッダ内へ水平
仕切壁のほかに付加的の鉛直仕切壁を溶接することによ
っておこなわれる。

この形式で通過回数を通例の４から例えば１２以上に増
大することができ、従ってまたフィン管束内をポンプ輸
送される低温油量を減らしたときでも、最良の伝熱係数
及び伝達熱量を得るために必要な十分に高い油速度を保
証することができる。

本発明の目的とするところは、上述の困難を避け且つそ
れぞれ４つの順次上方にある管列を有する多通過回数式
の最適に寸法をきめられ且つ構成されたフィン管束を維
持しながら、このフィン管束を直線状のガス経路が避け
られるように構成することにある。

この目的を達成するために、本発明の特徴とするところ
は、各フィン管束が反応ガスの流動方向にアライメント
して順次上方に配置された管を有するそれぞれ４つの順
次上方にある管列より成っており、その際管列の管が共
通のヘッダによって互いに結合されていて、第１列と第
３列並びに第２列と第４列の管又は管群が同じ加熱もし
くは冷却媒体流によって順次に通過されるようになって
おり、且つ心管に配属された横フィンが列ごとに互いに
逆の方向に向って横方向に、互いに横方向で隣り合うフ
ィン縁の間の相互間隔の０．５〜１倍に相応する寸法だ
け管軸線に対して偏心的にずらして心管上に配置されて
いるようにしたことにある。

横フィンを各列ごとに互いに逆の側に向って、フィン縁
の相互間隔の少くとも％だけ心管に対して偏心的にずら
して配置することは、長方形フインを有する楕円形心管
の場合にも且つまた正方形フィンを有する円形の心管又
は円形フィンを有する円形の心管の場合にも実施するこ
とができる。

必要なことはたんにフィンを薄鈑条帯から打抜いて且つ
次いで心管上へはめることであって、その際それを心管
上に固定することは溶接によるか又は心管の拡張によっ
ておこなうことができる。

実験が示したところでは、横フィンを心管上に偏心的に
配置する場合横フィンの大きな方の面部分内に打抜加工
してフィン面に対してほマ９０°だけ折曲げた乱流発生
面を設けることも可能であって、これらの乱流発生面は
析出過程に極めて有利な影響を及ぼす。

これらの付加的の乱流発生面によって惹起される高い圧
力損失は殊に運転開始時に極めて望ましいものであって
、それというのは時間的にずれて冷却過程に切換えられ
る並列に接続された多数の昇華器への反応ガスの均一分
配を生じるからである。

心管上へ横フィンを同心的に配置するときには、フィン
面はこのような乱流発生面を設けるのに十分でない。

更に本発明により、その都度大きい方のフィン面部分に
設けた乱流発生面が水平面に対してほゞ１０°〜最高４
５°の間の鋭角で傾斜しているようにするのが適当であ
る。

その際、各横フィンの順次上方に配置されている乱流発
生面が横方向に相互にずらされていて且つその際にその
都度水平面に対してその都度逆の側に向って傾斜してい
るようにすれば極めて有利な実施形が生じる。

他の条件を同じとした場合偏心的に配置された横フィン
上に付加的に設けられたこれらの乱流発生面によつて析
出を著しく改善し得ることが判った。

次に添付図面について本発明を説明する。

第１及び２図に示すフィン管束１は楕円形の心管２より
成り、その横断面の長軸は反応ガスの流動方向に向いて
おり且つこれらの心管上に周知形式で長方形の横フイン
３がはめられ且つ固定されている。

フィン管束１はこのような外側にフィンを備えた互いに
上下にある全部で４つの管列を有し、その際第２図に示
すように４管列の各管列内にそれぞれ９本の心管が並列
に配置されている。

自明なように、各管列のフィン管の本数をもつと多く又
は少なく選ぶこともできる。

第１図から判るように、フィン管はフィン管束の１端部
のところで管弧部４によって互いに結合されてヘヤピン
管になっていて、それも、第１列もしくは１番上の列の
管が第３列の管と且つ第２列の管が第４列もしくは１番
下の列の管と一緒になってヘヤピン管を形成している。

第２図から判るように、個々の管列の内部で互いに上下
に配置された管は反応ガスの流動方向に関して互いに１
直線状にアライメントして配置されていて、即ち千鳥状
にずらして配置されていない。

これを可能にするために、管弧部４は第２図に矢印で示
すように鉛直平面内でやはり幾分か彎曲している。

管弧部４と逆の側の端部で管束１のフィン管２３は周知
の形式で１つの罐板５内へ溶接されていて、この罐板自
体と１つの共通のヘツダ６が溶接されている。

この形式で管束のすべてのフィン管は１つの共通のヘッ
ダに接続されている。

このヘッダは加熱及び冷却媒体、特に高温油及び低温油
を交番に供給及び排出するためのそれぞれ１つの供給及
び排出管接続口７及び８を有している。

特に第２図から判るように、ヘツダ６内へ板の形の水平
の縦仕切壁９並びに鉛直の横仕切壁１０が溶接されてい
て、管接続口７を介して供給された低温又は高温油がフ
ィン管束の個々の管もしくは管群を全部で１２回順次に
通過し、次いで管接続口８から再び出る。

個々の管群の油のこの流動経路は第１及び２図に矢印で
示されている。

矢印Ｘは流入する油の方向を示すと共に、矢印Ｙは流出
する油の方向を示す。

特に第３図から判るように、互いに上下に配置された管
列の長方形の横フィンはその都度交番に互いに逆の側に
向って、心管２に対して偏心的にずらして配置されてい
て、従ってフィン管束を下方から上方に向って通過する
反応ガスは心管のアライメントされた上下配置にもかか
わらず何ら一貫した経路をたどらないで、流動経路は管
列ごとに交番に互いに逆の方向に心管に対して偏心的に
ずらされた横フィンにより横方向で隣り合う横フィンの
間の縁間隔ａに少くとも相応する寸法だけずれている。

横方向に互いに隣り合う横フイン３の間の縁間隔ａは図
示の実施例では殊に４ｍｍであり且つ心管の縦軸線に対
する横フィンのそれぞれの偏心的ずれの寸法はほゞ２ｍ
ｍである。

互いに上下に隣り合う横フイン３の間の縁間隔ｂも実施
例では４ｍｍである。

心管２の軸方向で順次に続く横フイン３の相互間隔は図
示の実施例では８ｍｍである。

第４図に示した実施例では正方形横フイン３ａを有する
円形の心管２ａが且つ第５図に示した実施例では円形フ
イン３ｂを有する円形の心管２ｂが使用される。

両方の場合に横フィンはやはり心管の軸線に対して偏心
的に、互いに隣り合うフイン縁部の相互間隔の０．５〜
１倍の寸法だけ横方向にずれている。

第３，４及び５図から判るように、心管の軸線に対する
横フィンの偏心的のずれはフィン管束の内部では同じ大
きさであり且つたんに、各管列の内部で同じであるこの
偏心的のずれの方向だけが管列ごとに交番している。

第６及び７図に示した極めて有利な実施例では長方形の
横フイン３は楕円形の心管２の縦軸線に対する偏心的の
ずれのために大きい方の面部分上に打抜加工されてフィ
ン面に対してほソ９０°だけ折曲げられた乱流発生面１
１を有し、これらの乱流発生面は水平面に対してほマ１
５°〜最高４５°の間の鋭角ａで傾斜している。

特に第６図から判るように、各横フィンの互いに上下に
配置された乱流発生面は互いに横方向にずれており且つ
その都度水平面に対して互いに逆の側に向って傾斜して
いる。

乱流発生面は図示の実施例ではほゞ３ｍｍの高さＣ及び
ほゞ６ｍｍの長さｄを有する。

管軸線の方向で順次に続く横フイン３は８ｍｍの相互間
隔を有する。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明による実施例を示すもので、第１図は
端部のヘッダを縦断面図で示したフィン管束側面図、第
２図は第１図の■一■線によるヘッダの横断面図、第３
図は楕円形の心管及び長方形の横フィンを使用する場合
のフィン管束の内部のフィンずれ及びフィン配置様式を
示す略図、第４図は正方形横フィンを有する円形の心管
を使用する場合の同様の略図、第５図は円形フィンを有
する円形の心管を使用する場合の同様の略図、第６図は
楕円形の心管及び長方形の横フィンの場合の打抜成形さ
れた乱流発生面を有する横フィンの１つの改良した実施
形を示す図、第７図は第６図に示したフィン管の平面図
である。 ところで図示された主要部と符号の対応関係は次の通り
である。 １・・・・・・フィン管束、２，２ａ及び２ｂ・・・・
・・心管、３，３ａ及び３ｂ・・・・・・横フィン、４
・・・・・・管弧部、５・・・・・・罐板、６・・・・
・・ヘッダ、７・・・・・・加熱及び冷却媒体導管接続
口、８・・・・・・排出導管接続口、９・・・・・・縦
仕切壁、１０・・・・・・横仕切壁、１１・・・・・・
乱流発生面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 反応ガスを通過させるため及び溶かし落した昇華生
   成物を排出するための導管接続口を有するケーシングと
   、該ケーシング内部にほゞ水平の姿勢で順次上方に取付
   けられた多数列の相互に同じで且つ熱騰張時に相互に無
   関係に移動可能に支承されていて管内に加熱媒体と冷却
   媒体を交番に供給されるフィン管束とより成っている、
   反応ガスから昇華生成物を回収するための昇華器として
   のフィン管熱交換器において、各フィン管束１が反応ガ
   スの流動方向にアライメントして順次上方に配置された
   管２，２ａ、２ｂを有するそれぞれ４つの順次上方にあ
   る管列より成っており、その際管列の管が共通のヘツダ
   ６によって互いに結合されていて、第１列と第３列の管
   又は管群並びに第２列と第４列の管又は管群が同じ加熱
   もしくは冷却媒体流によって順次に通過されるようにな
   っており、且つ心管２，２ａ，２ｂに配属された横フイ
   ン３，３ａ，３ｂが列ごとに互いに逆の方向に向って横
   方向に、互いに横方向で隣り合うフィン縁の間の相互間
   隔の０．５〜１倍に相応する寸法だけ、管軸線に対して
   偏心的にずらして心管２，２ａ，２ｂ上に配置されてお
   り、その際横フィンから乱流発生面が打抜加工されてフ
   ィン平面から折曲げられていることが出来ることを特徴
   とする、反応ガスから昇華生成物を回収するための昇華
   器としてのフィン管熱交換器。