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Anordnung eines Wärmeaustauschers mit Umwälzeinrichtung bei Reaktionsapparaten
In Reaktionsapparaten, die zur Durchführung endothermer oder exothermer chemischer Reak- tionen über Katalysatoren dienen, wird zur gleich- mässigen 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 ergibt 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 Wärmeaustauschmittels innerhalb des Reaktionsapparates durchzuführen, indem der Raum im Inneren des zentralen Leitrohres für die Unterbringung des Propellers und, vorzugsweise darunter, des Wärmeaustauschers ausgenutzt wird.
Der Einbau eines Siederohrkessels als Wärmaustauscher wurde bisher stets von der Unterseite des Ofens aus vorgenommen, u. zw. in der Weise, dass im unteren Rohrboden eine zentrale Öffnung zum Einbringen des Kessels vorgesehen wurde, die durch einen am Siederohrsystem befindlichen Flansch abgeschlossen ist, oder es wurden die Siederohre in den unteren Rohrboden eingeschweisst. Die Zuführung des Speisewassers und die Abführung des erzeugten Dampfes erfolgt dabei ebenfalls von der Unterseite des Ofens aus.
Bei exothermen Prozessen liegen die Temperaturen des Flüssigkeitsbades je nach Art der durchgeführten Prozesse meist bei 300-5000 c. Um nachteilige Wärmespannungen am unteren Rohrboden zu vermeiden, muss daher bei der vorerwähnten bekannten Bauweise durch besondere konstruktive Massnahmen dafür gesorgt werden, dass an den Rohrdurchführungen der Dampfableitung und im besonderen der Speisewasserzuleitung örtliche Abkühlungen des Rohrbodens vermieden werden.
Solche Massnahmen sind zwar an sich möglich und ergeben einen störungsfreien Betrieb der- artiger Öfen. Sie verursachen aber eine Er- höhung der Herstellungskosten und grössere
Reparaturanfälligkeit. Ein weiterer wesentlicher
Mangel der bisherigen Bauart besteht darin, dass die Zugänglichkeit des Kessels zu wünschen übrig lässt.
Bei Reparaturen am Kessel, die bei guter
Betriebsüberwachung zwar nur selten vorkom- men, in jedem Fall aber bei einer Wärmeaus- tauscherrevision, muss das Flüssigkeitsbad heraus- gelassen und nach Beendigung der Arbeiten wieder neu eingefüllt werden, so dass eine ent- sprechend lange Betriebsunterbrechung eintritt.
Durch die im folgenden beschriebene Erfindung werden die genannten Mängel vermieden. Sie besteht in der Anordnung eines Wärmeaustauschers mit Umwälzeinrichtung bei Reaktionsapparaten, deren von einem im Kreislauf geführten Wärmeaustauschmittel umspültes Kontaktrohrbündel ringförmig ausgebildet ist und nach innen durch ein zentrales Leitrohr begrenzt wird, das an beiden Enden offen ist und nicht bis an die Rohrböden heranreicht, mit dem besonderen Merkmal, dass der Wärmeaustauscher und ein die Umwälzbewegung des Wärmeaustauschmittels erzeugender Propeller od. dgl. von oben her in das Leitrohr eingebaut und die Anschlussleitungen des Wärmeaustauschers an der Wand des Leitrohres entlang und von dort aus nach oben weitergeführt sind.
Erfindungsgemäss werden diese Anschlussleitungen am oberen Ende des ganzen Apparates in einer Deckelplatte befestigt, die zugleich den Antriebsmotor des Propellers trägt, so dass die Umwälzeinrichtung des Wärmeaustauschmittels und der Wärmeaustauscher zu einem gemeinsam ein-und auszubauenden Aggregat verbunden werden. Beim Einbau hängt der Kessel an den beiden Leitungen, die durch kurze Spiralwindungen soweit elastisch gemacht werden, dass im Betrieb grössere Wärmespannungen vermieden werden. Im übrigen werden die Abmessungen so gewählt, dass der Kessel im eingebauten Zustand sich, durch einen Mittelzapfen zentriert, auf dem unteren Rohrboden aufsetzt. Die beiden Anschlussleitungen sind also nach dem Einbau nicht
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durch das Gewicht des Wärmeaustauschers belastet.
Bei einer solchen Anordnung kann im Bedarfsfall der Wärmeaustauscher zugleich mit dem Propeller in kürzester Zeit nach Lösen weniger Schrauben aus dem Ofen herausgehoben werden und nötigenfalls gegen einen Ersatz-Wärmeaustauscher ausgewechselt werden, ohne dass es notwendig wird, das Flüssigkeitsbad abkühlen zu lassen, geschweige denn das Bad aus dem Ofen herauszulassen.
Ein Reaktionsapparat gemäss der Erfindung ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Enden der mit einem Katalysator gefüllten und als ringförmiges Bündel angeordneten Kontaktrohre 1 sind in den beiden Rohrböden 2, 3 eingewalzt oder eingeschweisst.
Die beiden Hauben 4, 5 dienen zur Zu- bzw. Abführung der Reaktionsgase. Das Rohrbündel ist nach aussen durch den Mantel 6 abgeschlossen. In dem von Rohren freigelassenen Mittelteil ist ein zentrales Leitrohr 7 eingebaut. Oberhalb des Leitrohres befindet sich in dem oberen Rohrboden 2 eine kreisrunde Öffnung, auf deren Rand ein Halsrohr 8 aufgesetzt ist. Dieses trägt am oberen Ende einen Flansch, auf den sich eine Deckelplatte 9 auflegt, welche die Umwälzeinrichtung für das Wärmeaustauschmittel trägt, bestehend aus einem Antriebsmotor 10 und einem darunter hängend angeordneten Propeller 11.
In dem Raum unterhalb des Propellers befindet sich in dem Leitrohr 7 ein Wärmeaustauscher mit vertikalen Siederohren 12, die unten und oben in je einem Rohrring 13 bzw. 14 eingeschweisst sind. Der Wärmeaustauscher steht, durch einen Mittelzapfen 15 zentriert, auf dem unteren Rohrboden 3. Zur Speisewasserzufuhr in den unteren Rohrring 13 dient eine Leitung 16, die dicht an der Innenwand des Leitrohres 7 entlanggeführt ist. Der erzeugte Dampf wird aus dem Rohrring 13 durch eine an der gegenüberliegenden Seite des Leitrohres angeordnete Leitung 17 nach oben abgeführt. Beide Anschlussleitungen 16, 17 besitzen je eine Spiralwindung zum Ausgleich von Wärmespannungen und sind durch die Deckelplatte 9 hindurchgeführt.
Durch geeignete Befestigung der Anschlussleitungen 16, 17 an der Deckelplatte 9 kann sogar der ganze Wärmeaustauscher 13-14 zusammen mit der Umwälzeinrichtung 10, 11 von oben her eingebaut und nach Lösen der Flanschverbindung der Deckelplatte 9 auch wieder herausgehoben werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung eines Wärmeaustauschers mit Umwälzeinrichtung bei Reaktionsapparaten, deren von einem im Kreislauf geführten Wärmeaustauschmittel umspültes Kontaktrohrbündel ringförmig ausgebildet ist und nach innen durch ein zentrales Leitrohr begrenzt wird, das an beiden Enden offen ist und nicht bis an die Rohrböden heranreicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (13-14) und ein die Umwälzbewegung des Wärmeaustauschmittels er-
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Wand des Leitrohres entlang und von dort aus nach oben weitergeführt sind.