EA032540B1 - Cooling coil design for oxidation or ammoxidation reactors - Google Patents
Cooling coil design for oxidation or ammoxidation reactors Download PDFInfo
- Publication number
- EA032540B1 EA032540B1 EA201691908A EA201691908A EA032540B1 EA 032540 B1 EA032540 B1 EA 032540B1 EA 201691908 A EA201691908 A EA 201691908A EA 201691908 A EA201691908 A EA 201691908A EA 032540 B1 EA032540 B1 EA 032540B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- cooling coil
- cooling
- coil
- sections
- coils
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
- C07C253/24—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
- C07C253/26—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing carbon-to-carbon multiple bonds, e.g. unsaturated aldehydes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение можно понять лучше со ссылкой на следующие графические материалы, на которых на фиг. 1 показан обычный промышленный реактор получения акрилонитрила для осуществления аммоксидирования пропилена и аммиака в акрилонитрил;The present invention can be better understood with reference to the following drawings, in which in FIG. 1 shows a typical industrial acrylonitrile reactor for the ammoxidation of propylene and ammonia to acrylonitrile;
на фиг. 2 представлен схематический вид, показывающий конструкцию и работу обычной конструкции змеевика охлаждения, используемого в обычном промышленном реакторе получения акрилонитрила фиг. 1;in FIG. 2 is a schematic view showing the structure and operation of a conventional cooling coil design used in a conventional industrial acrylonitrile reactor of FIG. one;
фиг. 3 представляет собой вид сверху обычной конструкции змеевиков охлаждения фиг. 2;FIG. 3 is a plan view of the conventional construction of the cooling coils of FIG. 2;
- 3 032540 фиг. 4 представляет собой вид сверху, аналогичный фиг. 3, показывающий более подробно обычную конструкцию змеевиков охлаждения фиг. 2;- 3 032540 FIG. 4 is a plan view similar to FIG. 3, showing in more detail the conventional construction of the cooling coils of FIG. 2;
на фиг. 5 представлен схематический вид, аналогичный фиг. 2, но показывающий один змеевик 61 охлаждения, а также его способ работы;in FIG. 5 is a schematic view similar to FIG. 2, but showing one cooling coil 61, as well as its mode of operation;
на фиг. 6 и 8 представлены схематические изображения первого признака настоящего изобретения, в котором змеевики охлаждения обычного промышленного реактора получения акрилонитрила более плотно упакованы, чем в обычной конструкции;in FIG. 6 and 8 are schematic illustrations of a first feature of the present invention, in which the cooling coils of a conventional industrial acrylonitrile reactor are more densely packed than in a conventional design;
на фиг. 7 представлен вид сверху, аналогичный фиг. 2 и 4, показывающий только повернутые вверх и-образные фитинги 63 одного змеевика охлаждения обычной конструкции с этих фигур, включая выравнивание этих повернутых вверх И-образных фитингов друг относительно друга, на фиг. 8 взят разрез по линии 7-7 фиг. 5;in FIG. 7 is a plan view similar to FIG. 2 and 4, showing only upwardly turned i-shaped fittings 63 of one conventional cooling coil from these figures, including alignment of these upwardly turned I-shaped fittings with respect to each other, in FIG. 8 is a section taken along line 7-7 of FIG. five;
на фиг. 9 представлено схематическое изображение держателя змеевиков охлаждения, который можно использовать для подвешивания змеевиков охлаждения фиг. 6 и 8 на их опорной конструкции;in FIG. 9 is a schematic illustration of a cooling coil holder that can be used to suspend the cooling coils of FIG. 6 and 8 on their supporting structure;
на фиг. 10 представлено схематическое изображение другого признака настоящего изобретения, в котором термический рукав используют для защиты соединения между впускным отверстием змеевика охлаждения и стенкой реактора, через которую проходит это впускное отверстие змеевика охлаждения; и на фиг. 11 представлено схематическое изображение еще одного признака настоящего изобретения, в котором выпускной коллектор для приема охлаждающей воды и пара из змеевиков охлаждения перемещен в положение, которое находится ниже верхних частей этих змеевиков охлаждения.in FIG. 10 is a schematic illustration of another feature of the present invention in which a thermal sleeve is used to protect the connection between the inlet of the cooling coil and the wall of the reactor through which this inlet of the cooling coil passes; and in FIG. 11 is a schematic illustration of yet another feature of the present invention in which an exhaust manifold for receiving cooling water and steam from cooling coils is moved to a position that is lower than the upper parts of these cooling coils.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Согласно первому признаку настоящего изобретения используют новую конфигурацию змеевиков охлаждения, которая облегчает увеличение плотности упаковки змеевиков охлаждения внутри реактора. В результате общую площадь поверхности, обеспечиваемую узлом змеевиков охлаждения в целом, можно эффективно увеличивать, что, в свою очередь, приводит к лучшей грубой регулировке работы змеевиков охлаждения и, по меньшей мере, в некоторых случаях увеличивает общую производительность реактора.According to a first feature of the present invention, a new configuration of cooling coils is used, which facilitates increasing the packing density of the cooling coils inside the reactor. As a result, the total surface area provided by the assembly of cooling coils as a whole can be effectively increased, which, in turn, leads to better coarse adjustment of the operation of cooling coils and, at least in some cases, increases the overall performance of the reactor.
Этот признак показан на фиг. 6, которая представляет схематический вид, аналогичный фиг. 4, в том, что показывает расположение повернутого вверх И-образного фитинга 63 каждого змеевика 61 охлаждения и их расположение относительно помостов 74 и опор 70 змеевика охлаждения узла змеевиков охлаждения.This feature is shown in FIG. 6, which is a schematic view similar to FIG. 4, in that it shows the location of the upward-facing I-shaped fitting 63 of each cooling coil 61 and their location relative to the platforms 74 and supports 70 of the cooling coil of the cooling coil assembly.
См. также фиг. 7, на которой схематически показано расположение участков змеевика в обычной конструкции с фиг. 2, 3, 4 и 5. Сравните ее с фиг. 8, которая является схематическим изображением, аналогичным фиг. 7, но показывает расположение участков змеевика охлаждения в конструкции настоящего изобретения с фиг. 6.See also FIG. 7, which schematically shows the location of the coil sections in the conventional construction of FIG. 2, 3, 4 and 5. Compare it with FIG. 8, which is a schematic diagram similar to FIG. 7, but shows the location of the sections of the cooling coil in the construction of the present invention from FIG. 6.
Как показано на фиг. 6, повернутые вверх И-образные фитинги 63 змеевика 61 охлаждения расположены в смещенной взаимосвязи относительно друг друга, а не в компланарной взаимосвязи, как показано на фиг. 4. В обычной конструкции, как показано на фиг. 4, змеевик 61 охлаждения проходит изнутри реактора 10 к периметру реактора 10 (т.е. из положения В в положение 8) в вертикально направленной плоскости Ό. Для удобства вертикально направленная плоскость Ό относится в настоящем документе к главной плоскости змеевика 61 охлаждения. Как также показано на фиг. 4, все основные элементы змеевика 61 охлаждения (т.е. все вертикально направленные патрубки 60 охлаждения, а также все повернутые вниз И-образные фитинги 62 и повернутые вверх И-образные фитинги 63) являются компланарными, т.е. все они выровнены относительно вертикально направленной главной плоскости змеевика охлаждения Ό в том смысле, что их центры или оси лежат в этой плоскости. Также схематически показано на фиг. 7, которая показывает, что патрубки 60 для охлаждающей воды, а также повернутые вниз Иобразные фитинги 62 участков 57 змеевика охлаждения выровнены относительно друг друга в том смысле, что все их центры или оси лежат в общей вертикально направленной главной плоскости змеевика охлаждения Ό. Кроме того, как также показано на фиг. 4, помосты 74 также расположены между этими основными элементами и параллельно им.As shown in FIG. 6, the upwardly turned I-shaped fittings 63 of the cooling coil 61 are located in an offset relationship with respect to each other, and not in a coplanar relationship, as shown in FIG. 4. In a conventional construction, as shown in FIG. 4, the cooling coil 61 extends from the inside of the reactor 10 to the perimeter of the reactor 10 (i.e., from position B to position 8) in a vertically directed plane Ό. For convenience, the vertically directed plane Ό refers herein to the main plane of the cooling coil 61. As also shown in FIG. 4, all the main elements of the cooling coil 61 (i.e., all vertically directed cooling tubes 60, as well as all I-shaped fittings 62 turned downward and I-shaped fittings 63 turned upward) are coplanar, i.e. they are all aligned with the vertically directed main plane of the cooling coil Ό in the sense that their centers or axes lie in this plane. Also shown schematically in FIG. 7, which shows that the cooling water nozzles 60, as well as the downwardly shaped Figurative fittings 62 of the cooling coil sections 57, are aligned with each other in the sense that all their centers or axes lie in a common vertically directed main plane of the cooling coil Ό. Furthermore, as also shown in FIG. 4, the platforms 74 are also located between these main elements and parallel to them.
В модифицированной конструкции данного аспекта настоящего изобретения, однако, по меньшей мере, некоторые участки 57 змеевика охлаждения по меньшей мере одного змеевика охлаждения расположены перпендикулярно вертикально ориентированной главной плоскости змеевика охлаждения, в которой в целом лежит змеевик охлаждения. Обычно все участки 57 змеевика охлаждения по меньшей мере одного змеевика охлаждения расположены таким образом, тогда как в некоторых вариантах осуществления все участки змеевика охлаждения в основном или даже все змеевики охлаждения расположены таким образом.In the modified construction of this aspect of the present invention, however, at least some portions 57 of the cooling coil of the at least one cooling coil are perpendicular to the vertically oriented main plane of the cooling coil, which generally contains the cooling coil. Typically, all sections 57 of the cooling coil of at least one cooling coil are located in this way, while in some embodiments, all sections of the cooling coil are substantially or even all cooling coils are arranged in this way.
Это расположение более полно показано на фиг. 8, на которой показано, что как патрубки 60 для охлаждающей воды, так и повернутые вниз И-образные фитинги 62 каждого участка 57 змеевика охлаждения этой конструкции лежат в их собственных соответствующих плоскостях участков змеевика охлаждения О. которые расположены под острым углом α к вертикально направленной главной плоскости змеевика охлаждения Ό, в которой в целом лежит змеевик 61 охлаждения. Острый угол α может бытьThis arrangement is more fully shown in FIG. 8, which shows that both the cooling water pipes 60 and the I-shaped fittings 62 of each section 57 of the cooling coil 57 of this design, which are turned down, lie in their own respective planes of the sections of the cooling coil O. which are located at an acute angle α to the vertically directed the main plane of the cooling coil Ό, in which generally lies the cooling coil 61. The acute angle α can be
- 4 032540 любым желаемым углом. Согласно одному аспекту угол составляет от приблизительно 30 до приблизительно 60°, а согласно другому аспекту от приблизительно 40 до приблизительно 50°.- 4 032540 at any desired angle. According to one aspect, the angle is from about 30 to about 60 °, and according to another aspect from about 40 to about 50 °.
Как также показано на фиг. 6, опоры 70, которые несут всю массу змеевиков 61 охлаждения и их содержимое, расположены выше И-образных фитингов 63, а не ниже этих И-образных фитингов, как в обычной конструкции с фиг. 2, 3, 4 и 5. Кроме того, как показано на фиг. 9, подходящие подвески обеспечены для подвешивания каждого И-образного фитинга 63 на его связанной опоре 70.As also shown in FIG. 6, the supports 70, which carry the entire mass of cooling coils 61 and their contents, are located above the I-shaped fittings 63, and not below these I-shaped fittings, as in the conventional construction of FIG. 2, 3, 4 and 5. Furthermore, as shown in FIG. 9, suitable suspensions are provided for hanging each I-fitting 63 on its associated support 70.
Первое преимущество модифицированной конструкции данного признака настоящего изобретения состоит в том, что участки 57 змеевика охлаждения можно плотнее упаковывать, чем в обычной конструкции. Это обеспечивает увеличение эффективной площади поверхности узла змеевиков охлаждения, изготовленного с данной конструкцией, относительно обычной конструкции, что, в свою очередь, дает большую охлаждающую способность и имеет возможность лучшего контроля температуры реактора по сравнению с обычной конструкцией. Конструкция змеевика охлаждения, описанная в настоящем документе, обеспечивает большее количество участков змеевика охлаждения на 1 м диаметра реактора. Согласно данному аспекту конструкция змеевика, описанная в настоящем документе, эффективна для обеспечения от приблизительно 40 до приблизительно 60 участков змеевика охлаждения на 1 м диаметра реактора, а согласно другому аспекту от приблизительно 45 до приблизительно 55 участков змеевика охлаждения на 1 м диаметра реактора.The first advantage of the modified design of this feature of the present invention is that the portions 57 of the cooling coil can be denser packed than in a conventional design. This provides an increase in the effective surface area of the assembly of cooling coils manufactured with this design, relative to the conventional design, which, in turn, gives greater cooling capacity and has the ability to better control the temperature of the reactor compared to a conventional design. The design of the cooling coil described herein provides a larger number of portions of the cooling coil per 1 meter diameter of the reactor. According to this aspect, the design of the coil described herein is effective for providing from about 40 to about 60 sections of the cooling coil per 1 m diameter of the reactor, and according to another aspect from about 45 to about 55 sections of the cooling coil per 1 m diameter of the reactor.
Вторым преимуществом модифицированной конструкции является то, что механическое напряжение, которое сообщается металлическим элементам, образующим каждый змеевик охлаждения в данной конструкции в результате периодической остановки и повторного запуска, можно лучше компенсировать данной конструкцией по сравнению с обычной конструкцией. Это происходит вследствие того факта, что повернутые вверх И-образные фитинги 63 в конструкции настоящего изобретения подвешены на подвесках из опоры 70 и, кроме того, расположенных перпендикулярно ей. Следовательно, когда змеевики охлаждения конструкции настоящего изобретения расширяются и сужаются в ответ на изменения температуры, меньшее напряжение передается этим змеевикам охлаждения, чем будет происходить в ином случае. Это происходит, поскольку значительная часть этого расширения и сужения происходит перпендикулярно этим опорам, а также потому что подвески служат в качестве буфера, поглощающего изменения размера и связанные перемещения, которые происходят между этими змеевиками охлаждения и опорами.The second advantage of the modified design is that the mechanical stress that is imparted to the metal elements that form each cooling coil in the given structure as a result of periodic shutdown and restart can be better compensated by this design compared to a conventional design. This is due to the fact that upwardly turned I-shaped fittings 63 in the construction of the present invention are suspended on suspensions from a support 70 and, in addition, arranged perpendicular to it. Therefore, when the cooling coils of the structure of the present invention expand and contract in response to temperature changes, less voltage is transmitted to these cooling coils than would otherwise be the case. This happens because a significant part of this expansion and contraction occurs perpendicular to these supports, and also because the suspensions serve as a buffer that absorbs the size changes and the associated movements that occur between these cooling coils and the supports.
Следовательно, в результате данной модификации конструкции можно увеличивать не только охлаждающую способность, обеспечиваемую узлом змеевиков охлаждения без увеличения количества вспомогательного оборудования, необходимого для размещения такого узла (и, в частности, числа помостов и опор), но, кроме того, также можно исключить или, по меньшей мере, значительно снизить отказы змеевика охлаждения и связанные эксплуатационные расходы, которые обычно возникают из-за механического напряжения, передаваемого змеевикам охлаждения в результате периодических остановок и повторных запусков. Как указано, конструкция, описанная в настоящем документе, обеспечивает большее число змеевиков. Большее число змеевиков может участвовать в цикле обслуживания реже.Therefore, as a result of this modification of the design, it is possible to increase not only the cooling capacity provided by the cooling coil assembly without increasing the number of auxiliary equipment needed to accommodate such a assembly (and, in particular, the number of platforms and supports), but, in addition, at least significantly reduce the failures of the cooling coil and the associated operating costs that usually arise due to mechanical stress transmitted to the cooling coils as a result those periodic stops and restarts. As indicated, the design described herein provides a larger number of coils. More coils may be less likely to participate in the maintenance cycle.
Согласно второму признаку настоящего изобретения площади поперечного сечения каналов для потока внутри различных змеевиков охлаждения узла змеевиков охлаждения настоящего изобретения регулируют так, что количество охлаждающей воды, которая превращается в пар, в каждом узле змеевиков охлаждения составляет в среднем приблизительно 15% или менее, согласно другому аспекту от приблизительно 10 до приблизительно 15%. Желательно, чтобы эти площади поперечного сечения выбирали так, чтобы количества охлаждающей воды, которая превращается в пар во всех змеевиках охлаждения в этом узле змеевиков охлаждения, отличались друг от друга не более чем на 5%, желательно не более чем на 4%, не более чем на 3%, не более чем на 2% или даже не более чем на 1% на основании общего количества охлаждающей воды, проходящей через змеевики охлаждения.According to a second feature of the present invention, the cross-sectional areas of the flow channels within the various cooling coils of the cooling coil assembly of the present invention are controlled so that the amount of cooling water that is converted to steam at each cooling coil assembly is on average about 15% or less, according to another aspect from about 10 to about 15%. It is desirable that these cross-sectional areas are chosen so that the amounts of cooling water that turns into steam in all cooling coils in this node of the cooling coils differ from each other by no more than 5%, preferably not more than 4%, not more than more than 3%, no more than 2%, or even no more than 1% based on the total amount of cooling water passing through the cooling coils.
Как указано, узел змеевиков охлаждения может содержать змеевики охлаждения, где каждый змеевик охлаждения содержит различное число участков змеевика охлаждения. Например, узел змеевиков охлаждения может содержать змеевики охлаждения, где основная часть змеевиков охлаждения имеет множество участков змеевика охлаждения (например, 6 участков змеевика охлаждения), а некоторые змеевики охлаждения имеют только один участок змеевика охлаждения. Удаление змеевиков охлаждения влияет на производительность, и различное число участков змеевиков охлаждения, которые можно удалять при циклической работе змеевика охлаждения, обеспечивает эксплуатационную гибкость для сохранения желаемой производительности.As indicated, the cooling coil assembly may comprise cooling coils, where each cooling coil contains a different number of sections of the cooling coil. For example, the cooling coil assembly may contain cooling coils, where the bulk of the cooling coils have many sections of the cooling coil (for example, 6 sections of the cooling coil), and some cooling coils have only one section of the cooling coil. Removing the cooling coils affects performance, and the various number of sections of the cooling coils that can be removed during cyclic operation of the cooling coil provides operational flexibility to maintain the desired performance.
Как показано, в частности, на фиг. 2, различные змеевики охлаждения в обычном промышленном реакторе получения акрилонитрила обычно не все имеют одинаковое число участков 57 змеевика охлаждения. В результате некоторые из этих змеевиков охлаждения имеют более длинные каналы для потока, тогда как другие имеют более короткие каналы для потока. Этот признак может приводить к неравномерной работе змеевиков охлаждения, поскольку время удержания охлаждающей воды внутри более длинных каналов, по существу, больше, чем время удержания охлаждающей воды в более коротких каналах для потока. В результате больше охлаждающей воды в более длинных каналах для потока превращается в пар, чем в более коротких каналах. Это, по существу, приводит к большим скоростям потокаAs shown in particular in FIG. 2, the various cooling coils in a typical industrial acrylonitrile reactor generally do not all have the same number of sections 57 of the cooling coil. As a result, some of these cooling coils have longer flow channels, while others have shorter flow channels. This feature may lead to uneven operation of the cooling coils, since the retention time of the cooling water inside the longer channels is substantially longer than the retention time of the cooling water in the shorter flow channels. As a result, more cooling water in the longer flow channels is converted to steam than in shorter channels. This essentially results in high flow rates.
- 5 032540 внутри более длинных каналов для потока, в частности вблизи их выпускных концов. Это, в свою очередь, может вызывать избыточную эрозию, а также осаждение (т.е. образование осадка и отложений) минералов и других ингредиентов из охлаждающей воды в этих местах.- 5,032,540 inside longer channels for flow, in particular near their outlet ends. This, in turn, can cause excessive erosion, as well as precipitation (i.e., sedimentation and deposits) of minerals and other ingredients from the cooling water in these places.
Как указано выше, желательно согласно данному аспекту настоящего изобретения, чтобы количество пара, образующегося в каждом узле змеевиков охлаждения, было в среднем приблизительно 15% или менее, согласно другому аспекту от приблизительно 10 до приблизительно 15%. Другими словами, желательно, чтобы количество охлаждающей воды, которая превращается в пар в каждом узле змеевиков охлаждения, составляло не более чем приблизительно 15%, согласно другому аспекту от приблизительно 10 до приблизительно 15% воды, поданной в этот узел змеевиков охлаждения. Таким образом, согласно данному признаку настоящего изобретения площадь поперечного сечения каналов для потока каждого змеевика охлаждения выбирают так, чтобы, когда все запорные клапаны 84 находились в открытом положении, количество охлаждающей воды, превратившейся в пар, в каждом канале было насколько это возможно близко друг к другу на уровне значения, которое составляет приблизительно 15% или менее, а согласно другому аспекту от приблизительно 10 до приблизительно 15%. Согласно данному аспекту количество образовавшегося пара является рассчитываемым значением.As indicated above, it is desirable according to this aspect of the present invention that the amount of steam generated at each node of the cooling coils is on average about 15% or less, according to another aspect, from about 10 to about 15%. In other words, it is desirable that the amount of cooling water that converts to steam in each node of the cooling coils is not more than about 15%, in another aspect, from about 10 to about 15% of the water supplied to this node of the cooling coils. Thus, according to this feature of the present invention, the cross-sectional area of the channels for the flow of each cooling coil is selected so that when all shut-off valves 84 are in the open position, the amount of cooling water converted to steam in each channel is as close as possible to each other. to a friend at a value level that is about 15% or less, and in another aspect, from about 10 to about 15%. According to this aspect, the amount of steam generated is a calculated value.
Наиболее рентабельным способом для конструирования промышленного реактора получения акрилонитрила является изготовление каждого змеевика охлаждения из труб одного диаметра и обеспечение регулирования каждого змеевика охлаждения одинаковым запорным клапаном 84, т.е. каждый регулирующий клапан идентичен остальным. Таким образом, самым простым способом обеспечения того, чтобы поперечное сечение канала для потока каждого змеевика охлаждения выбирали для достижения одинакового превращения воды в пар, является размещение подходящего ограничителя потока внутри каждого змеевика охлаждения или, по меньшей мере, внутри каждого змеевика охлаждения с более коротким каналом для потока, желательно на его впускном конце или вблизи него, или на его выпускном конце, или в обоих местах. Определение точного размера каждого ограничителя потока (или относительных площадей поперечного сечения каналов для потока, если ограничители потока не используют) можно легко осуществить посредством обычных теплообменных расчетов, задавая относительные длины различных каналов для потока и, таким образом, различное время, которое охлаждающая вода будет находиться в этих различных каналах.The most cost-effective way to design an industrial reactor for producing acrylonitrile is to produce each cooling coil from pipes of the same diameter and to ensure that each cooling coil is controlled by the same shut-off valve 84, i.e. each control valve is identical to the rest. Thus, the easiest way to ensure that the cross-section of the channel for the flow of each cooling coil is chosen to achieve the same conversion of water into steam, is to place a suitable flow restrictor inside each cooling coil or at least within each cooling coil with a shorter channel for the flow, preferably at its inlet end or near it, or at its outlet end, or in both places. Determining the exact size of each flow restrictor (or the relative cross-sectional areas of the flow channels if no flow limiters are used) can be easily done by conventional heat transfer calculations by setting the relative lengths of the different channels for the flow and thus the different time that the cooling water will be in these various channels.
Третий признак настоящего изобретения показан на фиг. 10. В обычной конструкции, такой как показанная на фиг. 5, впускная линия 64 змеевика 61 охлаждения непосредственно приварена к стенке 36 реактора 10. Как указано выше, принято чередовать змеевики охлаждения промышленного реактора получения акрилонитрила путем периодической остановки, а затем повторного запуска каждого змеевика охлаждения отдельно или последовательно. Когда змеевик охлаждения останавливают, его температура быстро увеличивается до нормальной рабочей температуры реактора от приблизительно 350 до приблизительно 480°С. Затем когда змеевик охлаждения повторно запускают путем контакта с дополнительными количествами охлаждающей воды, его температура практически мгновенно снова падает приблизительно до уровня температуры кипения этой охлаждающей воды. Это падение температуры может придавать значительное тепловое напряжение змеевику 61 охлаждения, в частности, где его впускная линия 64 приварена к стенке 36 реактора. Со временем это повторяющееся тепловое напряжение может приводить к механическому разрушению в этом месте.A third feature of the present invention is shown in FIG. 10. In a conventional construction, such as that shown in FIG. 5, the inlet line 64 of the cooling coil 61 is directly welded to the wall 36 of the reactor 10. As indicated above, it is customary to alternate the cooling coils of the industrial acrylonitrile production reactor by intermittently stopping and then restarting each cooling coil separately or sequentially. When the cooling coil is stopped, its temperature rapidly rises to the normal operating temperature of the reactor from about 350 to about 480 ° C. Then, when the cooling coil is restarted by contact with additional amounts of cooling water, its temperature drops almost instantly again to approximately the boiling point of this cooling water. This drop in temperature can give significant thermal stress to the cooling coil 61, in particular where its inlet line 64 is welded to the wall 36 of the reactor. Over time, this repeated thermal stress can lead to mechanical failure at this location.
Согласно данному признаку настоящего изобретения этой проблемы избегают путем установки термического рукава в месте, где впускная линия 64 змеевика 61 охлаждения пересекает стенку 36 реактора 10. Как показано на фиг. 10, термический рукав 59, который связан с впускной линией змеевика 64 охлаждения, принимает входной патрубок 33 змеевика охлаждения, который проходит через стенку 36 реактора 10 и приварен к ней. Наружный диаметр термического рукава 59 несколько меньше внутреннего диаметра входного патрубка 33 змеевика охлаждения, чтобы определять зазор 75 на тепловое расширение между ними, который поддерживается распорными кольцами 77. Выходная кромка 73 термического рукава 59 не приварена или иным образом намертво не прикреплена к патрубку 33 змеевика охлаждения и, таким образом, может свободно перемещаться в осевом направлении относительно этого патрубка змеевика охлаждения.According to this feature of the present invention, this problem is avoided by installing a thermal sleeve at the point where the inlet line 64 of the cooling coil 61 intersects the wall 36 of the reactor 10. As shown in FIG. 10, the thermal sleeve 59, which is connected to the inlet line of the cooling coil 64, receives the inlet pipe 33 of the cooling coil, which passes through and is welded to the wall 36 of the reactor 10. The outer diameter of the thermal sleeve 59 is slightly smaller than the inner diameter of the inlet pipe 33 of the cooling coil to determine the gap 75 for thermal expansion between them, which is supported by the spacer rings 77. The output edge 73 of the thermal sleeve 59 is not welded or otherwise tightly attached to the pipe 33 of the cooling coil and, thus, can move freely in the axial direction relative to this nozzle of the cooling coil.
При такой конструкции любые температурные напряжения на механическое соединение между впускной линией 64 змеевика охлаждения и стенкой 36 реактора, которые будут в ином случае возникать из-за значительных изменений температуры, происходящих внутри змеевика 61 охлаждения, когда его останавливают и повторно запускают, уменьшают посредством расширения и сужения термического рукава 59. В результате в основном исключается механическое разрушение змеевика 61 охлаждения в месте, где он пересекает стенку 36 реактора 10.With this design, any temperature stresses on the mechanical connection between the inlet line 64 of the cooling coil and the wall 36 of the reactor, which would otherwise occur due to significant temperature changes occurring inside the cooling coil 61, when it is stopped and restarted, is reduced by expansion and narrowing of the thermal sleeve 59. As a result, mechanical destruction of the cooling coil 61 at the point where it intersects the wall 36 of the reactor 10 is largely eliminated.
Согласно еще одному признаку настоящего изобретения выпускной коллектор для охлаждающей воды, который обеспечивают для приема охлаждающей воды и пара, выходящих из каждого змеевика охлаждения, перемещают в место, которое находится ниже выпускной линии каждого змеевика охлаждения и выпускного коллектора. Согласно одному аспекту выпускное отверстие для охлаждающей воды перемещают в место, которое находится ниже верхних частей участков змеевика охлаждения каждого змеевика охлаждения.According to yet another feature of the present invention, an exhaust manifold for cooling water, which is provided for receiving cooling water and steam leaving each cooling coil, is moved to a location that is below the outlet line of each cooling coil and exhaust manifold. In one aspect, the cooling water outlet is moved to a location that is below the upper portions of the cooling coil portions of each cooling coil.
- 6 032540- 6 032540
Как показано на фиг. 5, в обычной конструкции выпускной коллектор 82 для охлаждающей воды расположен выше выпускной линии 79 для охлаждающей воды, а также И-образных фитингов 63, которые определяют верхние части участков 67, 69 и 71 змеевика охлаждения. Как указано выше, змеевики охлаждения обычного промышленного реактора получения акрилонитрила периодически останавливают, а затем повторно запускают для удаления каких-либо отложений молибдена, которые могли осадиться на их внутренних поверхностях. Когда змеевик охлаждения останавливают, какая-либо охлаждающая вода, оставшаяся внутри, быстро испаряется, поскольку температура внутри реактора получения акрилонитрила очень высока. Когда это происходит, из-за того что нет клапана выпускного отверстия, связанного с выпускной линией 79, сила тяжести вызывает обратное течение вниз охлаждающей воды в выпускной коллектор 82 в этот остановленный змеевик охлаждения через выпускную линию 79 змеевика охлаждения. Это приводит к дополнительным количествам испаряющейся охлаждающей воды и, таким образом, превращающейся в пар внутри змеевика охлаждения.As shown in FIG. 5, in a conventional construction, the cooling water outlet manifold 82 is located above the cooling water outlet line 79 as well as I-shaped fittings 63, which define the upper parts of the cooling coil sections 67, 69 and 71. As indicated above, the cooling coils of a conventional industrial acrylonitrile production reactor are periodically stopped and then restarted to remove any molybdenum deposits that could have deposited on their internal surfaces. When the cooling coil is stopped, any cooling water remaining inside evaporates quickly, since the temperature inside the acrylonitrile production reactor is very high. When this happens, due to the fact that there is no outlet valve associated with the outlet line 79, gravity causes a downward flow of cooling water to the exhaust manifold 82 to this stopped cooling coil through the outlet line 79 of the cooling coil. This leads to additional amounts of evaporating cooling water and thus turning into steam inside the cooling coil.
Охлаждающая вода обычно содержит растворенные минералы, а также дополнительные химические вещества для обработки. Когда змеевик охлаждения останавливают, эти минералы и химические вещества для обработки стремятся выпасть в осадок и отложиться на внутренних поверхностях змеевиков охлаждения, в частности в повернутых вниз И-образных фитингах 62. Количество этих отложений может быть значительным, особенно, если змеевик охлаждения останавливают надолго, поскольку это обеспечивает протекание назад значительных дополнительных количеств охлаждающей воды из выпускного коллектора 82 для охлаждающей воды и, таким образом, испарение в этом остановленном змеевике охлаждения. С течением времени это может вызывать значительное уменьшение площади поперечного сечения канала для потока внутри змеевика охлаждения, в частности в этих местах, что приводит к значительному увеличению расхода охлаждающей воды, проходящей через эти места. Это, в свою очередь, может приводить к значительной эрозии змеевиков охлаждения в этих местах и, таким образом, преждевременному отказу змеевика охлаждения.Cooling water usually contains dissolved minerals, as well as additional processing chemicals. When the cooling coil is stopped, these minerals and processing chemicals tend to precipitate and deposit on the inner surfaces of the cooling coils, in particular, the I-shaped fittings 62 turned down. The amount of these deposits can be significant, especially if the cooling coil is stopped for a long time, since this allows significant additional amounts of cooling water to flow back from the cooling water outlet manifold 82 and thus the evaporation in this stopped condensate evike cooling. Over time, this can cause a significant decrease in the cross-sectional area of the flow channel within the cooling coil, in particular in these places, which leads to a significant increase in the flow rate of cooling water passing through these places. This, in turn, can lead to significant erosion of the cooling coils in these places and, thus, premature failure of the cooling coil.
Согласно данному признаку настоящего изобретения этой проблемы избегают путем перемещения выпускного коллектора 84 для охлаждающей воды на высоту, которая ниже выпускной линии 79. Согласно одному аспекту выпускной коллектор расположен ниже верхней части последнего участка змеевика охлаждения по меньшей мере одного змеевика охлаждения, более желательно ниже последнего участка основной части или даже всех змеевиков охлаждения. Согласно другому аспекту выпускной коллектор расположен ниже верхней части всех участков змеевика охлаждения по меньшей мере в одном змеевике, более желательно ниже верхних частей всех участков змеевика охлаждения во всех змеевиках охлаждения. См. фиг. 11, на которой схематически показаны данные признаки.According to this feature of the present invention, this problem is avoided by moving the cooling water exhaust manifold 84 to a height that is lower than the exhaust line 79. According to one aspect, the exhaust manifold is located below the upper portion of the last portion of the cooling coil of at least one cooling coil, more preferably below the last portion main part or even all cooling coils. According to another aspect, the exhaust manifold is located below the upper part of all sections of the cooling coil in at least one coil, more preferably below the upper parts of all sections of the cooling coil in all cooling coils. See FIG. 11, which schematically shows these features.
При таком расположении обратный поток дополнительных количеств охлаждающей воды из выпускного коллектора 82 для охлаждающей воды в остановленный змеевик охлаждения из-за силы тяжести предотвращается практически полностью, поскольку выпускная линия 79 для охлаждающей воды, а согласно одному аспекту повернутые вверх И-образные фитинги 63 расположены слишком высокого над выпускным коллектором 82, чтобы облегчать силе тяжести перемещение какого-либо значительного количества охлаждающей воды назад в остановленный змеевик охлаждения.With this arrangement, the return flow of additional amounts of cooling water from the cooling water outlet manifold 82 to the stopped cooling coil is almost completely prevented due to gravity because the cooling water outlet line 79, and in one aspect the upwardly turned I-shaped fittings 63 are too high above the exhaust manifold 82 to facilitate gravity moving any significant amount of cooling water back to the stopped cooling coil.
Хотя только несколько вариантов осуществления настоящего изобретения были описаны выше, будет очевидно, что много модификаций можно сделать без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Все такие модификации должны включаться в объем настоящего изобретения, которое должно ограничиваться только следующей формулой изобретения.Although only a few embodiments of the present invention have been described above, it will be apparent that many modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. All such modifications should be included within the scope of the present invention, which should be limited only by the following claims.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410125032.4A CN104941531B (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | It is designed for the cooling coil of oxidation reactor or ammonia oxidation reactor |
| PCT/US2015/022700 WO2015153274A2 (en) | 2014-03-31 | 2015-03-26 | Cooling coil design for oxidation or ammoxidation reactors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201691908A1 EA201691908A1 (en) | 2017-02-28 |
| EA032540B1 true EA032540B1 (en) | 2019-06-28 |
Family
ID=52998221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201691908A EA032540B1 (en) | 2014-03-31 | 2015-03-26 | Cooling coil design for oxidation or ammoxidation reactors |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6616318B2 (en) |
| CN (1) | CN104941531B (en) |
| EA (1) | EA032540B1 (en) |
| SA (1) | SA516371955B1 (en) |
| TW (1) | TWI659187B (en) |
| WO (1) | WO2015153274A2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104941529B (en) * | 2014-03-31 | 2018-09-11 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | It is designed for the cooling coil of oxidation reactor or ammonia oxidation reactor |
| CN104941530B (en) * | 2014-03-31 | 2018-11-16 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | It is designed for the cooling coil of oxidation reactor or ammonia oxidation reactor |
| CN104941532B (en) * | 2014-03-31 | 2018-09-18 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | It is designed for the cooling coil of oxidation reactor or ammonia oxidation reactor |
| CN112144054B (en) * | 2020-08-27 | 2022-12-13 | 东南大学 | Laser cladding cooling device with fin type cooling fins |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2973251A (en) * | 1952-04-29 | 1961-02-28 | Babcock & Wilcox Co | Heat transfer apparatus |
| US3982901A (en) * | 1975-06-25 | 1976-09-28 | Dorr-Oliver Incorporated | Heat transfer element and tuyere for fluidized bed reactor |
| US4423274A (en) * | 1980-10-03 | 1983-12-27 | Mobil Oil Corporation | Method for converting alcohols to hydrocarbons |
| US5520891A (en) * | 1994-02-01 | 1996-05-28 | Lee; Jing M. | Cross-flow, fixed-bed catalytic reactor |
| EP0776692A1 (en) * | 1995-12-01 | 1997-06-04 | Dow Corning Corporation | Fluidized-bed reactor |
| US5869011A (en) * | 1994-02-01 | 1999-02-09 | Lee; Jing Ming | Fixed-bed catalytic reactor |
| EP1563900A1 (en) * | 2004-02-12 | 2005-08-17 | Methanol Casale S.A. | Pseudo-isothermal chemical reactor for heterogenous chemical reactions |
| US20090163756A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Uop Llc, A Corporation Of The State Of Delaware | Reactor cooler |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5840822B2 (en) * | 2006-09-27 | 2016-01-06 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Temperature control method for fluidized bed reactor |
| DE102006049546A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-30 | Vinnolit Gmbh & Co.Kg Profitcenter Vintec | Apparatus for oxychlorinating alkenes to produce chlorinated alkanes comprises a fluidized bed reactor with vertical arrays of gas inlets and coolers |
| JP5121664B2 (en) * | 2008-10-14 | 2013-01-16 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Gas phase exothermic reaction method |
| JP5805360B2 (en) * | 2009-04-14 | 2015-11-04 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Gas phase reaction method and gas phase reactor |
| WO2012035881A1 (en) * | 2010-09-14 | 2012-03-22 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Gaseous phase exothermic reaction method and gaseous phase exothermic reaction device |
| CN202606131U (en) * | 2012-01-17 | 2012-12-19 | 洛阳康润石油化工科技开发有限公司 | Cooling medium distributor |
| CN203955197U (en) * | 2014-03-31 | 2014-11-26 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | Cooling coil assembly |
| CN104941530B (en) * | 2014-03-31 | 2018-11-16 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | It is designed for the cooling coil of oxidation reactor or ammonia oxidation reactor |
| CN104941529B (en) * | 2014-03-31 | 2018-09-11 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | It is designed for the cooling coil of oxidation reactor or ammonia oxidation reactor |
| CN203862227U (en) * | 2014-03-31 | 2014-10-08 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | Cooling coil component |
| CN203862226U (en) * | 2014-03-31 | 2014-10-08 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | Cooling coil component |
| CN203862225U (en) * | 2014-03-31 | 2014-10-08 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | Cooling coil component |
| CN104941532B (en) * | 2014-03-31 | 2018-09-18 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | It is designed for the cooling coil of oxidation reactor or ammonia oxidation reactor |
-
2014
- 2014-03-31 CN CN201410125032.4A patent/CN104941531B/en active Active
-
2015
- 2015-03-26 WO PCT/US2015/022700 patent/WO2015153274A2/en active Application Filing
- 2015-03-26 JP JP2016559862A patent/JP6616318B2/en active Active
- 2015-03-26 EA EA201691908A patent/EA032540B1/en not_active IP Right Cessation
- 2015-03-30 TW TW104110230A patent/TWI659187B/en active
-
2016
- 2016-09-29 SA SA516371955A patent/SA516371955B1/en unknown
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2973251A (en) * | 1952-04-29 | 1961-02-28 | Babcock & Wilcox Co | Heat transfer apparatus |
| US3982901A (en) * | 1975-06-25 | 1976-09-28 | Dorr-Oliver Incorporated | Heat transfer element and tuyere for fluidized bed reactor |
| US4423274A (en) * | 1980-10-03 | 1983-12-27 | Mobil Oil Corporation | Method for converting alcohols to hydrocarbons |
| US5520891A (en) * | 1994-02-01 | 1996-05-28 | Lee; Jing M. | Cross-flow, fixed-bed catalytic reactor |
| US5869011A (en) * | 1994-02-01 | 1999-02-09 | Lee; Jing Ming | Fixed-bed catalytic reactor |
| EP0776692A1 (en) * | 1995-12-01 | 1997-06-04 | Dow Corning Corporation | Fluidized-bed reactor |
| EP1563900A1 (en) * | 2004-02-12 | 2005-08-17 | Methanol Casale S.A. | Pseudo-isothermal chemical reactor for heterogenous chemical reactions |
| US20090163756A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Uop Llc, A Corporation Of The State Of Delaware | Reactor cooler |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI659187B (en) | 2019-05-11 |
| CN104941531B (en) | 2018-06-12 |
| SA516371955B1 (en) | 2020-10-18 |
| WO2015153274A2 (en) | 2015-10-08 |
| CN104941531A (en) | 2015-09-30 |
| JP2017512641A (en) | 2017-05-25 |
| WO2015153274A3 (en) | 2016-03-10 |
| JP6616318B2 (en) | 2019-12-04 |
| TW201541048A (en) | 2015-11-01 |
| EA201691908A1 (en) | 2017-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA032540B1 (en) | Cooling coil design for oxidation or ammoxidation reactors | |
| EA031943B1 (en) | Cooling coil design for oxidation or ammoxidation reactors | |
| CN107250664B (en) | Horizontal steam generator for reactor plant | |
| CN203862226U (en) | Cooling coil component | |
| EA031690B1 (en) | Cooling coil design for oxidation or ammoxidation reactors | |
| US1565304A (en) | Economizer for steam boilers | |
| JP7216677B2 (en) | Cooling Coil Design for Oxidation or Ammoxidation Reactors | |
| CN203862227U (en) | Cooling coil component | |
| KR100922120B1 (en) | Moisture separation heater | |
| KR101291143B1 (en) | Liquid heating apparatus for ship | |
| RU2017116885A (en) | Straight-through straight-through steam generator for a modular nuclear power plant with lead-bismuth coolant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM |
