[发明专利]热交换器

说明书

本发明涉及一种包括第一圆柱形管(2)和在第一圆柱形管(2)中同轴地延伸的螺杆(3)的热交换器；第一圆柱形管(2)的内表面具有引导沟槽(22)，且清洁元件(12)被固定至螺杆(3)，使得螺杆(3)的转动使清洁元件(12)沿引导沟槽(22)在轴向上运动。

技术领域

本发明涉及一种特别是以天然气作为工作介质的热交换器，用来干燥并清洁天然气。

背景技术

用于加热或冷却工作介质的热交换器在本领域中是已知的。不失一般性地，下文将更详细地考虑工作介质天然气。来自土地存储器的天然气通常具有特别高百分比的非期望的附加杂质、特别是高含水量。期望的是在为其他目的使用天然气之前，从天然气中移除这些附加杂质和含水量。做到这一点的一种选择是以一个或多个步骤将天然气冷却至合适的低温。特别地，此处使天然气液化可能是有意义的。

随着天然气被冷却，所提及的热交换器中的附加杂质常常在热交换器表面上产生沉淀，其中，这种沉淀随着时间的发展取决于操作状况和相应的天然气成分。因而，热交换表面必须以一定间隔地被清洁。然而，出于上述原因，难以对于各个热交换器确定普遍有效的清洁间隔。

例如，已知的气体干燥器系统用包括诸如硅胶之类的多孔材料的充填物来操作。另一方法使用三甘醇来为工作气体除湿，其中，该工艺通常需要多个阶段，从而可达到所期望的纯度。潮湿的气体引起水合物的生成和腐蚀。因而，气体输送网络中对于含水量有限制。

压缩器工位和诸如管线、阀之类的下游元件基本上被设计成通过干燥工作气体来操作，从而水也应与附加杂质一起从工作介质移除。例如，气体干燥过程可涉及机械步骤(游离水的机械分离)和热力步骤(通过降压来分离)，且最终是吸收步骤，例如经由诸如所提及的三甘醇之类的稀释物质来吸收。三甘醇可被喷撒到气流中并吸收剩余的水。

如水、CO₂和碳氢化合物之类的冷凝和冷冻的附加杂质被沉淀到传热表面上，且因此减小热传递。即使是在高于水的冰点的操作温度下，在传热表面上形成甲烷水合物。

原则上，根据现有技术的干燥设备中的多孔充填物需要非常大的体积。此外，充填物仅从工作气体吸收液体部分、主要是水分。当例如通过使干燥且不饱和的惰性气体流过和/或加热和/或处理(setting)充填物而对充填物进行再生时，工作气体的较大部分未被使用就被排出。当将充填物放回根据现有技术已知的干燥器中时，容器必须打开，使得充填物可完全被放回。这是成本和劳动密集的，且导致生产循环的中断。

干燥并清洁作为工作介质的气体的上述工艺被证明是昂贵的。期望的是减小程序步骤的数量，而无需接受上述缺点。

发明内容

本发明提出了一种带有第一圆柱形管和在第一圆柱形管中同轴地延伸的螺杆的热交换器，其中，第一圆柱形管的内表面具有引导沟槽，且其中，清洁元件被固定至螺杆，使得对螺杆的转动会使清洁元件沿引导沟槽在轴向上运动。该清洁元件用于清洁在第一圆柱形管的内表面与螺杆之间的传热表面上的沉淀物。该清洁元件呈挺杆形式地被直接固定在螺杆上，或者被紧固至本身直接固定于螺杆的这种挺杆。如在一开始所阐述的，特别是在冷却过程中，为了传热而在第一圆柱形管与螺杆之间的间隙中流动的工作介质将在传热表面上留下沉淀物。如果天然气是工作介质，则这些沉淀物特别地包含附加杂质和水。上述沉淀物可从清洁元件移除和/或被运输离开或被带走。因而，螺杆被致动以用于清洁，其使清洁元件沿轴向在第一圆柱形管内部运动，从而允许其从传热表面移除沉淀物。特别地，这些沉淀物生成在螺杆上，以及生成在热交换器的轴向延伸的引导沟槽上。清洁元件清洁这些表面。清洁元件可优选地包含钢、特别是QT钢和有色金属合金，以及低温镍合金(诸如因科镍合金)，还有铸造材料。