Gefäss zur Durchführung von chemischen Reaktionen, Yerdsunpfungsyorga. ngen und dergleiehen.
Die Erfindung betrifft ein Gefäss zur Durchführung von chemischen Reaktionen, Verdampfungsvorgängen und dergleichen, dessen Inhalt mittels einer Heizschlange, die um die Gefässwandung gelegt ist und von einem unter hohem Druck stehenden, wärme- abgebenden Medium durchströmt wird, auf hohe Temperaturen zu erhitzen ist.
Gefässe dieser Art werden zum Beispiel benötigt, wenn B : ali-oder Natronlauge hoch zu konzentrieren und daher zum Beispiel auf 250 bis 300 C zu erhitzen ist. In einem solchen Falle hat der Heizdampf eine Temperatur bis etwa 360 C aufzuweisen, was bei Anwendung von Sattdampf einen Druck bis etwa 200 at bedingt. tberhitzter Dampf ldbt sich weniger gut verwenden, weil derwlirme- übergangskoeffizient zwischen überhitztem Da ? pf und Rohrwandung bei weitem nicht so gut ist wie bei Verwendung von NaBdampf oder Wasser.
Mit Rücksicht auf den vorstehend er wähnten hohen Druck des zum Heizen des Gefässes dienenden Sattdampfes oder Heisswassers lässt sich dieser bezw. dieses nicht einfach in einen von der GlefässauBenwand und einem um das Gefäss herum angeordneten Mante begrenzten Raum einführen, da die Wandstärken des Mantels unwirtschaftlich und allenfalls unausfaihrbar dick bemessen werden müBten. Der Heizdampf ist daher durch eine um das GefäB gelegte Heizschlange zu leiten.
Gewisse Eigenschaften des im GefäB zu behandelnden Gutes gestat ten häufig nicht, das Gefäss aus solchem Werkstoff herzustellen, daB die Heizschlangen unmittelbar mit diesem verschweiBt wer- den konnten, um den erwünschten guten Wärmeübergang von Heizschlange auf-Ge fäBwandung zu erhalten. Durch andere, bei den vorliegenden Verhältnissen mögliche feste Verbindungen zwischen Heizschlangen und Gefässwand, oder durch bloBes, wenn auch sattes Umlegen der Schlange um das Gefäss, lässt sich ebenfalls keine befriedigende Wärmeübertragung von der Heizschlange auf die Gefässwandung erreichen. Zweck der Erfindung ist nun, diese Übelstände zu beheben.
Zu diesem Behufe wird die Wärmeübertragung zwischen dem die Heizschlange durch siromenden Medium und dem Gefässinhalt gemäss vorliegender Erfindung dadurch ver bessert, dass ein zwischen Heizschlange und Gefässaussenwand vorgesehener Raum. mit einem die Wärme gut leitenden Zwischen- wärmeträger ausgefüllt ist. Letzterer kann von solcher Beschaffenheit sein, dass er im kalten Zustand fest und im erhitzten Zustand flüssig oder zumindest plastisch ist.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt :
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Gefässes nach der Erfindung, und
Fig. 2 eine Einzelheit dieses Gefässes in grösserem Massstab.
1 bezeichnet das eigentliche Aufnahmegefäss für den einer chemischen Reaktion, einem Verdampfungsvorgang oder dergleichen zu unterwerfenden Stoff. Um den untern Teil der Aussenwandung dieses GefäBes 1 ist eine mehrgängige Schlange 2 gelegt, in deren verschiedene Gänge durch Stutzen 3 (in der Zeichnung ist nur einer ersichtlich) von einer nicht gezeigten Stelle äusserer Wärme- zufuhr her ein unter hohem Druck stehendes, wärmeabgebendes Medium strömt. Dieses Medium verlässt die Schlange 2, nachdem es Wärme abgegeben hat, durch Stutzen 4, von denen in der Zeichnung ebenfalls nur einer er sichtlich ist. Die Schlangenwindungen sind dort, wo die Entfernung zwischen ihnen am m kleinsten ist, in der in Fig. 2 gezeigten Weise verschweisst.
Die betreffenden Schweissstellen sind in den Figuren mit dem Bezugszeichen 5 belegt. Auf diese Weise ist zwischen der Gefässaussenwand und der mehrgängigen
Schlange 2 ein Raum 6 geschaffen. Letzterer ist mit einem die Wärme gut leitenden Zwi schenwärmeträger gefüllt, der sich durch einen Stutzen 7 in diesen Raum 6 einführen lä sst. Damit sich der Zwischenwärmeträger frei ausdehnen kann, steht der Raum 6 an der Stelle 8 mit der Atmosphäre in Verbindung. Zur Sicherung der Schlange 2 in der erforderlichen Lage ist um dieselbe herum noch ein Rahmen 9 angeordnet. 10 und 11 bezeichnen ringförmige Mantelbleche, die zum Abschluss des den Zwischenwärmeträger aufnehmenden Raumes dienen.
Durch den die Wärme gut leitenden Zwischenwärmeträger, der den Raum 6 ausfüllt, ist nun eine gui ; e Wärmeübertragung zwischen dem die Heizschlange 2 durchströmenden Medium und dem Inhalt des Gefässes 1 gewährleistet. Indem diese Wärmeübertragung nicht mehr vor allem nur an den Berührungsstellen zwischen Schlange 2 und Gefässaussenwand zu erfolgen hat, sondern über die viel grösseren Wärmeaustauschflächen vor sich gehen kann, die zwischen Schlange 2 und Zwischenwärmeträger einerseits und zwischen letzterem und der Gefässaussenwand anderseits vorhanden sind, wird die Wärmeübertragung wesentlich gefördert.
Als Zwisehenwärmeträger kann ein beim Erhitzen schmelzendes oder mindestens pla stisch werdendes Metall, oder eine dieselben Eigenschaften besitzende Legierung verwendet werden. Eine derartige Metallegierung kann zum Beispiel aus Blei und Zinn bestehen, wobei sie bei entsprechender Zusammensetzung bei etwa 180 C zu schmelzen beginnt, und die sich auf 350 C und mehr erhitzen lässt. Als Zwischenwärmeträger lassen sich aber auch hochsiedende Flüssig keiten, wie Ole, oder schmelzbare Salze verwenden.
Anstatt den Raum, der mit einem Zwi schenwärmeträger auszufüllen ist, dadurch nach aussen zu begrenzen, dass die versehiede- nen Schlangenwindungen mittelbar ver schweisst werden, kann dieser Raum auch von einem um die Schlange gelegten Mantel nach aussen begrenzt werden.
Vessel for carrying out chemical reactions, Yerdsunpfungsyorga. ngen and the like.
The invention relates to a vessel for carrying out chemical reactions, evaporation processes and the like, the content of which is to be heated to high temperatures by means of a heating coil which is placed around the vessel wall and through which a heat-emitting medium under high pressure flows.
Vessels of this type are required, for example, if B: ali- or sodium hydroxide solution is to be highly concentrated and therefore needs to be heated to 250 to 300 ° C. In such a case, the heating steam has to have a temperature of up to about 360 ° C., which when using saturated steam requires a pressure of up to about 200 atm. Superheated steam is less useful because the heat transfer coefficient between superheated steam pf and pipe wall is nowhere near as good as when using wet steam or water.
With regard to the above-mentioned high pressure of the saturated steam or hot water used to heat the vessel, this can be or. Do not simply introduce this into a space delimited by the outer wall of the glass vessel and a casing arranged around the vessel, since the wall thicknesses of the casing would have to be uneconomical and, at the most, impracticably thick. The heating steam must therefore be passed through a heating coil placed around the vessel.
Certain properties of the goods to be treated in the vessel often do not allow the vessel to be made from such a material that the heating coils could be welded directly to it in order to obtain the desired good heat transfer from the heating coil to the vessel wall. With other fixed connections between the heating coil and the vessel wall, which are possible under the present conditions, or by simply folding the coil around the vessel, no satisfactory heat transfer can be achieved from the heating coil to the vessel wall. The aim of the invention is now to remedy these shortcomings.
For this purpose, the heat transfer between the heating coil through the siromenden medium and the vessel contents is improved according to the present invention by providing a space between the heating coil and the outer wall of the vessel. is filled with an intermediate heat transfer medium that conducts heat well. The latter can be of such a nature that it is solid when cold and liquid or at least plastic when heated.
An example embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing, namely:
1 shows a longitudinal section through part of a vessel according to the invention, and
Fig. 2 shows a detail of this vessel on a larger scale.
1 denotes the actual receptacle for the substance to be subjected to a chemical reaction, an evaporation process or the like. Around the lower part of the outer wall of this vessel 1 there is a multi-thread snake 2, in the various passages of which there is a high-pressure, heat-emitting medium through nozzles 3 (only one can be seen in the drawing) from an external heat supply (not shown) flows. This medium leaves the coil 2 after it has given off heat, through nozzle 4, of which only one is visible in the drawing. The coiled windings are welded in the manner shown in FIG. 2 where the distance between them is smallest.
The relevant welding points are given the reference number 5 in the figures. In this way there is between the outer wall of the vessel and the multi-course
Snake 2 created a room 6. The latter is filled with a heat-conductive inter mediate heat transfer medium, which can be introduced through a connector 7 in this space 6. So that the intermediate heat transfer medium can expand freely, the space 6 at point 8 is connected to the atmosphere. To secure the snake 2 in the required position, a frame 9 is also arranged around it. 10 and 11 denote ring-shaped cladding plates which serve to close off the space receiving the intermediate heat transfer medium.
Due to the intermediate heat transfer medium, which conducts heat well and fills space 6, a gui e heat transfer between the medium flowing through the heating coil 2 and the contents of the vessel 1 is guaranteed. Since this heat transfer no longer only has to take place at the points of contact between coil 2 and the outer wall of the vessel, but can take place via the much larger heat exchange surfaces that are present between coil 2 and intermediate heat carrier on the one hand and between the latter and the outer wall of the vessel on the other hand, the Heat transfer promoted significantly.
A metal which melts on heating or at least becomes plastic, or an alloy having the same properties can be used as the intermediate heat transfer medium. Such a metal alloy can consist, for example, of lead and tin, whereby it begins to melt at about 180 ° C. with the appropriate composition and can be heated to 350 ° C. and more. High-boiling liquids such as oils or fusible salts can also be used as intermediate heat transfer media.
Instead of delimiting the space that is to be filled with an intermediate heat transfer medium to the outside by indirectly welding the various coiled windings, this space can also be delimited to the outside by a jacket placed around the coiled pipe.