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Reaktionsapparat mit ringförmigem Kontaktrohrbündel und Umwälzsystem für flüssige
Wärmetauschmittel
In einem Reaktionsapparat zur Durchführung endothermer oder exothermer chemischer Reak- tionen über Katalysatoren wird zur gleichmässigen
Zuführung oder Abführung der Wärme mit
Vorteil ein Flüssigkeitsbad verwendet, das die
Aussenseite der Kontaktrohre beaufschlagt und z. B.'durch einen Propeller umgewälzt wird.
Zum Wiederherstellen der Ausgangstemperatur wird der Flüssigkeitsstrom dann an Heizflächen bzw. Kühlflächen vorbeigeführt. Um die bei einem exothermen Prozess freiwerdende Wärme nutzbar zu machen, können als Kühlflächen z. B. die Siederohre eines Dampfkessels verwendet werden.
Eine besonders zweckmässige Anordnung er- gibt sich, wenn das Kontaktrohrbündel ringförmig ausgebildet und radial nach innen durch ein zentrales Leitrohr begrenzt wird, das an beiden
Enden offen ist und nicht bis an die Rohrböden heranreicht. Es besteht dann die Möglichkeit, den ganzen Kreislauf des Wärmetauschmittels innerhalb des Reaktionsapparates durchzuführen, indem der Raum im Inneren des zentralen Leitrohres für die Unterbringung des Propellers und, vorzugsweise darunter, des Wärmeaustauschers ausgenützt wird.
Wenn nun zwischen dem Innendurchmesser des Leitrohres und dem Spitzenkreis des Propellers aus irgendwelchen Gründen, z. B. wegen der ungehinderten Durchführung der Anschlussrohrleitungen des Wärmeaustauschers, ein verhältnismässig breiter Spalt vorhanden sein muss, ergeben sich Schwierigkeiten bezüglich eines geordneten Kreislaufes des Wärmeaustauschmittels und erst recht bezüglich einer rechnerischen Erfassung seiner Umlaufmenge.
Um diesen Mangel zu beseitigen, wird erfindungsgemäss bei einem Reaktionsapparat mit ringförmigen Kontaktrohrbündel und Umwälzsystem für flüssige Wärmetauschmittel, welches aus einem das Rohrbündel nach innen begrenzenden Leitrohr und einem im Leitrohr befindlichen Propeller besteht, zwischen dem Leitrohr und dem Propeller ein düsenartig gestalteter Rohrstutzen angeordnet, der den notwendigerweise vorhandenen Abstand zwischen Leitrohr und Propellerspitzenkreis bis auf eine für das
Umwälzen des flüssigen Wärmetauschmittels zweckmässige Spaltbreite verringert, wobei der
Rohrstutzen mit andern Einbauteilen ver- bunden und zusammen mit diesen aus dem Leit- rohr herausnehmbar ist.
Es ist zwar bei Propellerpumpen schon be- kannt, eine Rohrleitung im Bereich des Propellers düsenartig zu verjüngen, jedoch wird dort diese
Verjüngung durch das Rohr selbst geschaffen, wogegen erfindungsgemäss ein besonderer düsen- artig gestalteter Rohrstutzen angeordnet ist, wodurch der z. B. für die Durchführung der
Anschlussrohrleitungen notwendige grössere Innen- durchmesser des Leitrohres erhalten bleibt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwischen dem Leitrohr und dem Rohrstutzen Anschlussrohre eines Wärmetauschers durchgeführt, die in das bzw. jedes erweiterte Ende des Rohrstutzens abdichtend eingeschweisst sind.
Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
Fig. l zeigt schematisch einen ganzen Reaktionsapparat, der im wesentlichen folgende Teile aufweist : eine grosse Anzahl Kontaktrohre 1 als stehendes ringförmiges Rohrbündel, einen oberen und einen unteren Rohrboden 2, 3 für dieses Rohrbündel, zwei Hauben 4, 5 mit Anschlussrohrstutzen 6, 7 für die Zu- bzw. Abführung des durch die Rohre geleiteten Reaktionsgases, einen Mantel 8 und ein Leitrohr 9, die das Rohrbündel nach aussen auf ganzer Länge bzw. nach innen im mittleren Bereich begrenzen.
Durch den Abstand des Leitrohres 9 von den beiden Rohrböden 2, 3 werden an den Enden des Rohrbündels Durchtrittsquerschnitte für eine im Sinne der eingezeichneten Pfeile innerhalb des Apparates umgewälzte Flüssigkeit freigelassen, die den ausserhalb der Rohre liegenden Raum zwischen den Rohrböden füllt und als Wärmetauschmittel dient. Diese Flüssigkeit nimmt bei einem exothermen chemischen Reaktionsvorgang von den Rohren 1 Wärme auf und gibt dieselbe an einem innerhalb des Leitrohres 9 angeordneten Wärmeaustauschers 10 wieder ab. Dabei ist durch
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geeignete Einbauten, die nicht zum Gegenstand der Erfindung gehören, für eine möglichst gleichmässige Beaufschlagung aller Kontaktrohre durch das Wärmetauschmittel gesorgt.
Die Umlaufbewegung des Wärmetauschmittels wird durch einen Propeller 11 erzeugt, dessen Antriebsmotor 12 oberhalb des ganzen Reaktionsapparates angeordnet ist. Der Aussendurchmesser (Spitzenkreis) dieses Propellers muss, wie Fig. 2 und Fig. 3 erkennen lassen, einen solchen Abstand a1 von dem Leitrohr 9 haben, dass zwischen beiden die Anschlussrohre 13 des Wärmeaustauschers M-in Fig. 2 und Fig. 3 ist nur ein solches Anschlussrohr dargestelltungehindert hindurchgeführt werden können.
Da nun ein Ringspalt von der Breite al für eine ordnungsgemässe Umwälzbewegung des Wärmeaustauschmittels zu gross wäre und durch ständiges erhebliches Rückfliessen einen angemessenen Druckunterschied zwischen beiden Propellerseiten verhindern würde, ist an dieser Stelle ein Rohrstutzen 14 bzw. 14'vorgesehen.
Durch diesen wird der Ringspalt am Umfang des Propellers 11 auf die Breite a2 verringert.
Der Rohrstutzen 14 gemäss Fig. 2 ist an beiden Enden bis zur Anlage gegen das Leitrohr 9 erweitert ; die Anschlussrohre 13 des Wärmeaustauschers 10 sind an ihren Durchführungen mit dem Rohrstutzen abdichtend verschweisst.
Der Rohrstutzen 14'gemäss Fig. 3 ist nur an seinem oberen Ende bis zur Anlage gegen das Leitrohr 9 erweitert ; infolgedessen befindet sich auch nur hier eine entsprechende Durchführung der Anschlussrohre 13 des Wärmetauschers 10. An seinem unteren Ende ist der Rohrstutzen 14' mit einem Ringrohr des Wärmetauschers 10 verschweisst. Diese Ausführung kommt vor allem dann in Betracht, wenn der Wärmeaustauscher so dicht unterhalb des Propellers angeordnet ist, dass für eine Erweiterung des Rohrstutzens auch an seinem unteren Ende entsprechend der Ausführung nach Fig. 2 kein ausreichender Raum vorhanden ist. Auch in diesem Falle ist aber der Durchtrittsquerschnitt für das Wärmetauschmittel durch den Rohrstutzen 14'begrenzt.
Durch die Befestigung des Rohrstutzens 14, 14' an Rohren des Wärmeaustauschers 13 kann er in einfacher Weise zusammen mit diesem ein-und ausgebaut werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reaktionsapparat mit ringförmigen Kontaktrohrbündel und Umwälzsystem für flüssige Wärmetauschmittel, welches aus einem das Rohrbündel nach innen begrenzenden Leitrohr und einem im Leitrohr befindlichen Propeller besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Leitrohr (9) und dem Propeller (11) ein düsenartig gestalteter Rohrstutzen (14, 14') angeordnet ist, der den notwendigerweise vorhandenen Abstand zwischen Leitrohr und Pröpellerspitzenkreis bis auf eine für das Umwälzen des flüssigen Wärmetauschmittels zweckmässige Spaltbreite a) verringert, wobei der Rohrstutzen mit andern Einbauteilen verbunden und zusammen mit diesen aus dem Leitrohr herausnehmbar ist.
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