用于冷卻熱氣體的熱交換器和熱交換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過冷卻流體冷卻熱氣體的熱交換器，該交換器包括：包括冷卻流體槽并具有該冷卻流體槽上方產(chǎn)生的氣相的收集空間的至少一個豎直定向的罐；至少一個插入該罐內(nèi)部的豎直管狀元件，該豎直管狀元件的端部開口，且與該罐同軸；插在該同軸管狀元件內(nèi)的至少一個繞該罐的軸線旋轉(zhuǎn)的螺旋管；至少一個用于該罐的頭部產(chǎn)生的氣相的出口，該交換器的特征在于至少一個輸送管路插在該豎直罐的下部內(nèi)，用于將該熱氣體供給至該罐，該輸送管路的兩端開口，該輸送管路的兩端中的一個與該豎直罐連接且另一個是自由的且位于該罐的外部，該輸送管路為管狀的且橫向突出至該交換器的外部，該輸送管路包括至少一個中心內(nèi)部管，該中心內(nèi)部管具有外套，冷卻流體在該外套中循環(huán)，該中心內(nèi)部管與該螺旋管流體連接，并沿著插在該豎直罐中的該管狀元件延展。
【專利說明】用于冷卻熱氣體的熱交換器和熱交換系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用冷卻流體冷卻熱氣體且同時產(chǎn)生蒸汽的熱交換器。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于冷卻來自于催化部分氧化工藝的熱氣體并在獨立氣流中同時產(chǎn)生蒸汽的熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0002]產(chǎn)生高溫氣體的工藝中的主要問題是所產(chǎn)生氣體的快速冷卻以及其中包括的熱氣體的隨后回收。
[0003]產(chǎn)生高溫氣體的工藝中的設(shè)備通常包括:
[0004].產(chǎn)生熱氣體的反應(yīng)器，由耐火材料構(gòu)成，
[0005]?熱氣體的輸送管路，該輸送管路朝向熱交換器，反應(yīng)器和輸送管路都由耐火材料構(gòu)成。
[0006]交換器的下部以及管板由耐火材料組成。熱交換器通常用水運作，且在冷卻的過程中產(chǎn)生蒸汽。為了外部的熱交換過程的目的，使用過量蒸汽。在這些設(shè)備運轉(zhuǎn)的過程中經(jīng)歷最多損害的部件中的一個由耐火區(qū)域構(gòu)成，這些耐火區(qū)域必須精確設(shè)計與實現(xiàn)。當設(shè)備在穩(wěn)定條件運轉(zhuǎn)時，且還尤其是在設(shè)備的短暫啟動階段和驟停階段的過程中，在運行過程中這些區(qū)域可能經(jīng)歷斷裂。
[0007]耐火材料的位置缺陷與磨損缺陷在工業(yè)運行過程中加速了破裂的形成，主要是在耐火部件與鋼部件之間有不均勻熱膨脹的部件中。這種情況尤其發(fā)生在當產(chǎn)生的熱氣體被轉(zhuǎn)移到冷卻部件與蒸汽產(chǎn)生部件`時。破裂可能使熱氣體與反應(yīng)器、輸送管路以及熱交換器的金屬壁接觸，并導(dǎo)致高溫下運行的外殼的金屬壁過熱。為了監(jiān)控這些現(xiàn)象，金屬壁必須涂上反射熱性的涂料，反射熱線的涂料在過熱的情況下改變顏色，且在關(guān)鍵的時候適于將少量“表層(skin)”熱電偶吸附至金屬表面，以測量達到的溫度值。金屬壁的過熱可能導(dǎo)致超過允許的溫度，且除了受損耐火部件的重建之外，還需要驟冷該設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 申請人:發(fā)現(xiàn)了用于解決上述關(guān)鍵方面的創(chuàng)新性技術(shù)方案。由 申請人:所提出的技術(shù)方案是，用使用冷卻流體(例如，水)的循環(huán)的熱交換器代替出現(xiàn)在輸送管路、熱交換器的下部以及管板中存在的部分耐火材料。
[0009]本發(fā)明提供的優(yōu)點大體為，設(shè)備的工業(yè)運行中，維修介入減少、運轉(zhuǎn)安全性、能效、運轉(zhuǎn)能力以及實用性的提高。
[0010]所提出的技術(shù)方案可以有利地運用于產(chǎn)生高溫合成氣體的催化部分氧化(catalytic partial oxidation)工藝。
[0011]在這些情況下，冷卻流體可以合并到該工藝的內(nèi)部循環(huán)中或者來自于側(cè)流。
[0012]美國專利US7，552，701公布了一種交換器，該交換器通過用水來冷卻熱氣體產(chǎn)生過熱蒸汽。該汽鍋是單一的豎直容器，其下側(cè)部具有用于熱氣體的入口。交換器包括至少兩個平行的螺旋管，該兩個平行的螺旋管由繞容器的軸線延展的豎直部件與在容器下部區(qū)域橫向地凸出的水平部件組成。螺旋管沿著整個容器延展，且一定長度的螺旋管浸沒在沸水槽中，但是從某一點開始螺旋管在容器的上部(在此，飽和的氣體被收集)向上延展。在飽和蒸汽的收集空間中，該管具有外套，飽和蒸汽在外套中循環(huán)，這進一步冷卻了生成過熱蒸汽的熱氣體。汽鍋的豎直部分被軸向地插入下水管，該下水管接近淡水的入口，從而允許水在其內(nèi)部向下循環(huán)。水在下水管的外部向上循環(huán)。螺旋管繞下水管旋轉(zhuǎn)。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，熱交換器與部分氧化反應(yīng)器流體連接，特別地反應(yīng)器的入口與交換器的入口流體連接。此專利并沒有指出交換器熱氣體入口區(qū)域存在耐火材料，但是可以合理的認為，在連接的反應(yīng)器-交換器系統(tǒng)中，離開反應(yīng)器的部分管(熱氣體在其中流動)由與反應(yīng)器的剩余部分類似的耐火材料構(gòu)成。從機械角度來看，反應(yīng)器與交換器之間連接的部分仍是關(guān)鍵點，因其經(jīng)歷可能引起破裂的高溫。
[0013]專利US4，029，054公布了一種通過冷流體來冷卻非常熱的氣體(比如，例如原合成氣)以回收該氣體中包括的熱能的交換器。該交換器包括兩個腔，這兩個腔通過隔離板(平面的或球形的)隔開，但是通過熱氣體的通道管而相互連接。下部腔是熱氣體的供給區(qū)域，且涂有耐火材料。上部腔是熱氣體的冷卻區(qū)域，且包括用于冷流體的至少一個主要管路。熱氣體的通路管穿過隔離板且具有外套，冷流體通過第二冷流體回路來循環(huán)。該第二回路是必要的，是因為此時氣體具有最高溫度，該第二回路保證了關(guān)鍵區(qū)域的最佳冷卻。為了支持這一點，隔離板的下部由耐火材料構(gòu)成。通過使螺旋冷卻管纏繞在中心軸向管上，使熱氣體的通路管與位于上部腔的頭部的排放管路相連接。為了獲得非常好的熱交換器，強制冷流體按照旋轉(zhuǎn)移動向下循環(huán)至該管的中心區(qū)域，且向上進入管外部的環(huán)形空間，以有利于更聞效率的熱交換。
[0014]專利US4，488，513公布了一種用于冷卻熱氣體的交換器，尤其是冷卻來自于部分氧化過程的合成氣體，因此回收敏感熱并同時產(chǎn)生過熱的蒸汽的交換器。交換器包括疊加的、分開和不同的兩個區(qū)域，這兩個區(qū)域通過一系列具有合適外套的熱氣體通路管而相互連接。上部包括豎直加壓容器，該加壓容器為圓柱狀且密閉，在上部具有用于過熱蒸汽的出口。容器部分填充沸水，這些沸水形成了熱氣體的第一冷卻區(qū)域，而上部是自由的，并充滿了過熱的蒸汽，這些過熱的蒸汽形成了第二冷卻區(qū)域。螺旋管繞中心軸均勻地且呈放射狀地布置，其中一個螺旋上升且一個螺旋下降。沸水槽填充容器直到容器的底部，并與水供給裝置相連接。下部涂有耐火材料，且是熱氣體的供給區(qū)域。在這個區(qū)域，熱氣體被劃分進入到與上部區(qū)域的螺旋管束連接的一系列具有外套的通路管。通路管的外套防止由于高溫引起的損壞。
[0015]專利4，462，339公布了一種通過水來冷卻熱氣體(比如來自于部分氧化的熱氣體)、從而回收顯熱并通式產(chǎn)生飽和和/或過熱蒸汽的交換器。交換器包括不同和隔開的兩個部分，這兩個部分通過具有外套的環(huán)形通道(水在其中循環(huán))相互相連。下部涂有耐火材料，且形成了熱氣體的供給腔。上部為關(guān)閉的容器，該容器為圓柱狀、豎直且加壓的，包括中心圓柱形腔，該腔底部關(guān)閉且頭部打開，包括至少一個螺旋管束、位于頭部的用于飽和氣體的中心出口、在中心腔與容器壁之間的環(huán)形區(qū)域延伸的多個螺旋管束。環(huán)形區(qū)域的螺旋管的出口與中心腔的環(huán)形管的入口連接。水在環(huán)形區(qū)域循環(huán)，蒸發(fā)并產(chǎn)生飽和蒸汽。飽和蒸汽可以通過位于中心腔底部的出口排出或在中心腔內(nèi)過熱。水存在的區(qū)域位于上方豎直容器的下部，并被水平隔膜劃分為兩個區(qū)域:位于容器的底部與隔膜之間的區(qū)域，具有外套的、氣體的通路管通過這個區(qū)域；位于中心腔的下方與隔膜的上方的區(qū)域，沸水在這個區(qū)域循環(huán)。管均覆有外套以防止由于進入氣體的高溫所引起的損害。
[0016].在一個實施例中，本發(fā)明涉及一種通過冷卻流體(優(yōu)選為水)來冷卻熱氣體的熱交換器，該交換器包括:至少一個豎直定向的罐，該豎直定向的罐包括冷卻流體槽，并具有在該冷卻流體槽上方產(chǎn)生的氣相的收集空間，
[0017].至少一個插在該罐中的豎直管狀元件，該豎直管狀元件在端部敞開，且與該罐同軸，
[0018].至少一個插在該同軸管狀元件中、繞罐的軸線旋轉(zhuǎn)的螺旋管，
[0019].至少一個用于在該罐的頭部所產(chǎn)生的氣相的出口，
[0020]該交換器的特征在于至少一個輸送管路插在豎直罐的下部，用于使熱氣體供給至該罐，所述輸送管路在兩端敞開，兩端中的一個連接豎直罐，且另一個是自由的且位于該罐的外部，
[0021]該輸送管路為管狀，且橫向突出至該交換器外部，
[0022]該輸送管路包括至少一個中心內(nèi)部管，該中心內(nèi)部管具有外套，冷卻流體在該外套中循環(huán)，
[0023]該中心內(nèi)部管與螺旋管流體連接，并沿著插在豎直罐中的管狀元件豎直地延展。
[0024]本發(fā)明有利地允許涂在交換器(產(chǎn)生高溫氣體的工藝且特別是傳統(tǒng)催化部分氧化工藝中使用的交換器)的熱氣體的輸送管路和整個下部的耐火材料被完全消除。耐火材料保留下來的唯一操作單元是反應(yīng)設(shè)備。此外，本發(fā)明的機械構(gòu)造允許高溫氣體產(chǎn)物通過至少兩個金屬管與的交換器的金屬壁在壓力下分離，每個金屬管有使用兩個冷卻流體(例如水)循環(huán)的至少一個冷卻回路。利用這種方法，有利地保證了輸送管路的金屬壁和交換器的下部、所有加壓部件絕不會超過冷卻流體(水)的溫度，從而創(chuàng)造了本質(zhì)被動安全性。通過這種方式，提高了熱交換方法本身的本質(zhì)安全性。通過增加產(chǎn)生的蒸汽(如果水是冷卻流體)有利于整個系統(tǒng)，因為其提供了可用的熱交換表面。
[0025]最后，用冷卻流體循環(huán)系統(tǒng)來代替部分耐火材料促進了大尺寸設(shè)備的擴大規(guī)模，因為很容易增加熱氣體的輸送管路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點將會在下面的描述與附圖(僅為說明性而非限制性目的)中顯得更為明顯。
[0027]圖1示出了本發(fā)明的目的的交換器的一個實施例，其中:
[0028](5)為用于供給熱氣體(I)的輸送管路，
[0029](2)中心內(nèi)部管，
[0030](3與3a)為插在中心內(nèi)部管(2)的外套中的隔膜，
[0031](4)為圍繞中心內(nèi)部管(2)中的外套，
[0032](6)為圓錐形空隙，圓錐形空隙(6)將冷卻流體槽劃分為兩個空間，一個空間朝向豎直罐(6a)敞開，一個空間朝向輸送管路(6b)敞開，
[0033](7)為連接線，[0034](8)為用于循環(huán)冷卻流體(例如水)的裝置，
[0035](9)為豎直管，
[0036](10)為螺旋管，
[0037](11)為被冷卻的氣體的出口，
[0038]( 12)為所產(chǎn)生的氣相(例如水蒸氣)的出口，
[0039](13)為插在豎直罐中的豎直管狀元件。
【具體實施方式】
[0040]本發(fā)明的目的的熱交換器具有通過冷卻流體(優(yōu)選水)來冷卻熱氣體的功能。熱氣體優(yōu)選是合成氣體，并優(yōu)選來自于催化部分氧化過程(其中，氧化劑為氧氣，且反應(yīng)溫度范圍為 500°C?2000°C，優(yōu)選為 750°C?1600°C)。
[0041 ] 本發(fā)明的目的的熱交換器包括:
[0042].至少一個豎直定向的罐，該豎直定向的罐包括冷卻流體槽(優(yōu)選是水)，冷卻流體槽上
[0043]方有所產(chǎn)生的氣相(優(yōu)選為水蒸汽)的收集空間，
[0044].至少一個插在該罐內(nèi)部的豎直管狀元件，該元件兩端敞開，且與該罐同軸，
[0045].至少一個插在該同軸管狀元件內(nèi)、繞罐的軸線旋轉(zhuǎn)的螺旋管，
[0046].至少一個用于該罐的頭部產(chǎn)生的氣相的出口。
[0047]該交換器的特征在于至少一個輸送管路(水平的或傾斜的)插在豎直罐的下部，用于將熱氣體供給到該罐，該輸送管路的兩端敞開，兩端中的一個與豎直罐連接，且另一個為自由的且位于該罐外部。該輸送管路優(yōu)選為管狀的，且橫向突出至交換器的外部。該輸送管路包括至少一個中心內(nèi)部管(優(yōu)選為管狀)，該中心內(nèi)部管具有外套，冷卻流體在該外套中循環(huán)，該中心內(nèi)部管與螺旋管流體連接，并沿著插在豎直罐中的管狀元件豎直地延展。
[0048]該中心管的外套優(yōu)選為管狀的并與中心內(nèi)部管同軸。該外套也包括優(yōu)選為管狀并與中心內(nèi)部管同軸的隔膜，以允許冷卻流體的內(nèi)部循環(huán)。該隔膜優(yōu)選地沿著中心內(nèi)部管的整個長度延展直到該管的上端。
[0049]隔膜允許冷卻流體的蒸汽被分離:單相的冷流體的流從豎直罐朝向輸送管路的自由端循環(huán)，優(yōu)選是混合水-蒸汽相的熱流體混合流朝向豎直罐循環(huán)。在罐的豎直部分的該隔膜在混合相的熱流體與單相的冷流體之間形成間隙，產(chǎn)生了允許冷卻流體進行所需要的密度差與壓力差。
[0050]優(yōu)選為圓錐形的間隙還存在于輸送管路中，該間隙將冷卻流體槽劃分為兩個空間，其中一個朝向豎直罐敞開，且另一個空間朝向輸送管路的自由敞開端敞開。兩個空間之間形成壓力差，這有利于冷卻流體的自然循環(huán)的出現(xiàn)。
[0051]本發(fā)明的目的的交換器還包括豎直罐底部與輸送管路之間的連接管路。該連接管路上優(yōu)選地存在至少一個用于循環(huán)冷卻流體的裝置。該裝置優(yōu)選是循環(huán)泵(強制性循環(huán))或由循環(huán)泵(自助循環(huán))供給的噴射器。
[0052]參考圖1，熱氣體(I)進入中心內(nèi)部管(2 )，并沿輸送管路(5 )繼續(xù)，通過整個豎直管(9)與螺旋管(10)，直到出口(11)。管全部被浸沒在冷卻流體槽中，由此形成了冷卻流體的內(nèi)部循環(huán)。該冷卻流體沿連接管路(7)流動，用于循環(huán)該流體的裝置(8)可以沿著連接管路(7)被插入。隨后，冷卻流體進入到圓錐形間隙(6b)，直到被隔膜(3與3a)分開的中心管(2)的外套(4)。隔膜的內(nèi)部和外部的冷卻流體相對于隔膜(3)以等量(equicurrent)流動。冷卻流體的混合相與豎直管狀元件(13)中的冷卻流體液混合。圖1還示出了豎直罐內(nèi)部的管狀元件(13)的存在，管狀元件(13)包括螺旋管(10)并在罐壁與該螺旋管之間形成了環(huán)形區(qū)域。在這個環(huán)狀區(qū)域中，產(chǎn)生了強烈遞減的、單相冷卻流體的循環(huán)，這有利于熱交換。在冷卻熱氣體的過程中所產(chǎn)生的蒸汽聚集在豎直罐的頭部，且從頭部(12)的出口離開。
[0053]本發(fā)明的另一個實施例涉及一種熱交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個用于催化部分氧化的反應(yīng)裝置以及上述交換器。該反應(yīng)裝置包括:
[0054].供給區(qū)域，包括用于液體試劑和氣體試劑以及氧化劑的至少一個入口，
[0055].霧化區(qū)域和/或汽化區(qū)域，包括至少一個霧化設(shè)備和/或汽化設(shè)備，
[0056].被供給的化合物的混合區(qū)域，位于該霧化設(shè)備和/或汽化設(shè)備的下游，具有恒定的或沿著所述裝置的軸線遞減的截面，
[0057].反應(yīng)區(qū)域，包括至少一個催化系統(tǒng)和至少一個熱屏蔽件，在該反應(yīng)區(qū)域中試劑與氧化劑被轉(zhuǎn)化為熱氣體，
[0058].制備的熱氣體的快速冷卻區(qū)域，
[0059]這個熱交換系統(tǒng)中所用的交換器的特征在于，將用于供給熱氣體(從反應(yīng)裝置至交換器)的輸送管路直接插在該反應(yīng)裝置的內(nèi)部，優(yōu)選插在反應(yīng)裝置的快速冷卻區(qū)域。
[0060]反應(yīng)區(qū)域優(yōu)選具有恒定的或沿裝置的軸線遞增的截面，更優(yōu)選地，反應(yīng)區(qū)域具有為圓柱形或截圓錐形或截棱錐形的形式?；旌蠀^(qū)域優(yōu)選地具有圓柱形或截圓錐形或截棱錐形的形式。
[0061]-霧化設(shè)備和/或汽化設(shè)備可與已授權(quán)的專利EP1796825中所公布的類似，更多具體細節(jié)可參考此專利，該設(shè)備主要由以下元件組成:
[0062]裝有適于供給液體流、分散氣體流和另一氣體流的裝置的供給區(qū)域，
[0063]-至少一個液體流的兩步霧化區(qū)域(使用分散氣體流)，
[0064]-另一氣體流的分布區(qū)域，
[0065]其中
[0066]-第一步霧化區(qū)域由管狀核心件和與該核心件同軸的外套構(gòu)成，液體流流過該管狀核心件，該管狀核心件裝有一系列配套的噴嘴(各噴嘴相對于彼此在同一高度)，分散氣體流流過該外套，其中該噴嘴允許分散氣體流以與該管狀核心件的軸線垂直的方向進入到管狀核心件，引起液體流的第一霧化，
[0067]-第二步霧化區(qū)域主要由與管狀核心件的底部相連、與該管狀核心件的軸線平行的一個或多個噴嘴構(gòu)成，以提高其霧化度，
[0068]-分布區(qū)域主要由在第一霧化步驟的外套的外部并與該外套同軸的另一氣體流和一系列噴嘴構(gòu)成，該一系列噴嘴在該另一外套的底部相連，相對于彼此在同一高度定位，相對于管狀核心件的軸線平行或傾斜小于40°的角度。
[0069]混合裝置可與專利申請US08/0244974所公布的類似，更多具體細節(jié)可參考此專利，該混合裝置主要包括:
[0070]-第一供給區(qū)域，裝有允許第一流體(在操作條件下為氣體)從軸向進入；[0071]-底層分布區(qū)域，包括與軸線平行的一束管，在該底層分布區(qū)域中該流體均勻分布；
[0072]-第二供給區(qū)域，裝有允許第二流體進入分布區(qū)域(包括平行的一束管)且均勻分布在
[0073]該平行管的外部的裝置；
[0074]-混合區(qū)域，通過支撐該平行管的管板與分布區(qū)域分離。
[0075]該管板具有裂縫或開口，以允許第二流體在軸向上均勻地排放至混合區(qū)域，且該平行管延伸至該管板之上直到混合區(qū)域。
[0076]由上述熱交換系統(tǒng)和交換器本身所獲得的技術(shù)優(yōu)勢如下:
[0077]?減少了維修的介入，
[0078].創(chuàng)建了高度一體化的熱氣體制備模塊，且當冷卻流體為水時，使用產(chǎn)生的蒸汽冷卻該
[0079]熱氣體，
[0080]?有可能預(yù)組裝可傳輸?shù)南到y(tǒng)并將其安裝在實用位點，減少了時間與成本，
[0081].在與短時間接觸-催化部分氧化工藝(SCT-CPO)相關(guān)的應(yīng)用中，有可能安裝與具有兩個鎖定點的SCT - CPO設(shè)備平行存在的制氫反應(yīng)器，將對實用位點的介入減少到最少。
[0082]本發(fā)明的另一個實施例涉及一種用于制備合成氣與氫的催化部分氧化方法，該方法以選自于從生物質(zhì)獲得的 液體烴、氣體烴、和/或被氧化的化合物和其混合物的試劑為原料，該方法包括:
[0083].該試劑的預(yù)熱階段，
[0084].試劑與氧化流的反應(yīng)階段，以提供包括合成氣體的氣流，氧化流選自氧氣、空氣或濃縮空氣，
[0085].制備的合成氣體的快速冷卻階段，使用本發(fā)明的目的的交換器實現(xiàn)。
[0086]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，氧化劑是氧氣，且反應(yīng)溫度范圍為:500°C-2000°C，優(yōu)選是750°C-1600°C。
[0087]本發(fā)明的目的的方法可能包括氫化脫硫階段。該過程還包括通過水汽變換反應(yīng)將合成氣體中包括的一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳的階段，和隨后的該二氧化碳的去除階段，以及在水汽變換反應(yīng)之后反應(yīng)產(chǎn)物中包括的氫的分離階段和/或提純階段。
【權(quán)利要求】
1.一種通過冷卻流體冷卻熱氣體的熱交換器，所述交換器包括: ?至少一個豎直定向的罐，所述豎直定向的罐包括冷卻流體槽并具有在所述冷卻流體槽上方所產(chǎn)生的氣相的收集空間， ?至少一個插入所述罐內(nèi)部的豎直管狀元件，所述豎直管狀元件在端部敞開且與所述罐同軸， ?至少一個繞所述罐的軸線旋轉(zhuǎn)的螺旋管，所述螺旋管插在所述同軸管狀元件內(nèi)， ?至少一個用于在所述罐的頭部產(chǎn)生的氣相的出口， 所述交換器的特征在于，至少一個輸送管路插在所述豎直罐的下部內(nèi)，用于將所述熱氣體供給至所述罐，所述輸送管路在兩端敞開，所述輸送管路的兩端中的一個與所述豎直罐連接且另一個是自由的且位于所述罐外部， 所述輸送管路為管狀的且橫向突出至所述交換器外部， 所述輸送管路包括至少一個中心內(nèi)部管，所述中心內(nèi)部管具有外套，冷卻流體在所述外套中循環(huán)， 所述中心內(nèi)部管與所述螺旋管流體連接，并沿著插在所述豎直罐中的所述管狀元件豎直地延展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器，其中所述輸送管路還包括圓錐形的間隙，所述間隙將水槽分為兩個空間，一個空間朝向所述豎直罐敞開，而另一個空間朝向所述輸送管路的自由敞開端敞開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的熱交換器，其中所述輸送管路為水平的或傾斜的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器，所述交換器還包括所述豎直罐的底部與所述輸送管路之間的連接管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交換器，其中所述連接管上設(shè)有至少一個用于循環(huán)所述冷卻流體的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的交換器，其中所述用于循環(huán)所述冷卻流體的裝置為循環(huán)泵或通過循環(huán)泵供給的噴射器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器，其中所述中心內(nèi)部管為管狀的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器，其中所述外套為管狀的且與所述中心內(nèi)部管同軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述中心內(nèi)部管的所述外套還包括使所述冷卻流體內(nèi)部循環(huán)的隔膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器，其中所述隔膜為管狀的，且與所述中心內(nèi)部管同軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中容納在所述外套中的所述隔膜在所述中心內(nèi)部管的整個長度上延展，直到延展至所述管的上端。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11所述的交換器，其中所述冷卻流體為水。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11所述的交換器，其中所述熱氣體為合成氣體。
14.一種包括至少一個用于催化部分氧化的反應(yīng)裝置和根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器的熱交換系統(tǒng)，所述反應(yīng)裝置包括: ?供給區(qū)域，所述供給區(qū)域包括用于試劑和氧化劑的至少一個入口， ?霧化區(qū)域和/或汽化區(qū)域，所述霧化區(qū)域和/或汽化區(qū)域包括至少一個霧化設(shè)備和/或汽化設(shè)備， ?被供給的化合物的混合區(qū)域，所述混合區(qū)域位于所述霧化設(shè)備和/或汽化設(shè)備的下游，且具有恒定的或沿著所述裝置的軸線遞減的截面， ?包括至少一個催化系統(tǒng)和至少一個熱屏蔽件的反應(yīng)區(qū)域，在所述反應(yīng)區(qū)域中所述試劑與所述氧化劑被轉(zhuǎn)化為熱氣體， ?制備的所述熱氣體的快速冷卻區(qū)域， 所述交換器的特征在于，所述輸送管路直接插在所述反應(yīng)裝置內(nèi)部，所述輸送管路用于將來自于所述反應(yīng)裝置的所述熱氣體供給至所述交換器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)區(qū)域具有恒定的或沿著所述反應(yīng)裝置的所述軸線遞增的截面。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換系統(tǒng)，其中所述熱氣體的所述輸送管路插在反應(yīng)裝置的所述快速冷卻區(qū)域中。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換系統(tǒng)，其中所述混合區(qū)域具有圓柱或截圓錐的形式。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)區(qū)域具有圓柱或截圓錐或截角錐的形式。
19.一種用于以選自于從生物質(zhì)獲得的液體烴、氣體烴、和/或被氧化的化合物以及它們的混合物的試劑而制 備合成氣體和氫的催化部分氧化方法，包括: ?所述試劑的預(yù)熱階段， ?所述試劑與氧化流的反應(yīng)階段，以提供包括合成氣體的氣流，所述氧化流選自氧氣、 空氣或濃縮空氣， ?所述合成氣體的快速冷卻階段， 其特征在于，使用根據(jù)權(quán)利要求1至13所述的交換器來實現(xiàn)所述合成氣體的快速冷卻。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中氧化劑是氧氣，且反應(yīng)溫度的范圍為500°C至2000。Co
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述反應(yīng)溫度的范圍為750°C至1600° C。
【文檔編號】F28D7/02GK103459964SQ201180063204
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月29日
【發(fā)明者】阿爾弗萊德·喬希姆·威爾赫爾姆, 盧卡·伊吉尼奧·巴斯尼 申請人:艾尼股份公司