Gaskühler. Die Erfindung bezieht sich auf einen Gas kühler mit einer Kammer, in welcher eine Anzahl Kühlwasserrohre angeordnet ist, um die das zu kühlende Gas strömt.
Der bisher am meistenverwendete Gaskühler besteht aus einem Behälter mit kreisförmigem Querschnitt, in welchem eine Anzahl senkrech- ter Kühlwasserrohre angeordnet ist, welchen Kühlwasserrohren das zu kühlende Gas nach dem Gegenstromprinzip entlang strömt. Das Gas wird hierbei an der obern Seite zugeführt und an der untern Seite abgeführt, wogegen die Strömungsrichtung des Kühlwassers eine umgekehrte ist.
Die aus dem Gas kondensie renden Produkte, hauptsächlich Teer, laufen hierbei den Kühlrohren entlang abwärts, wo bei sie zunehmend in kältere Gebiete kommen. Hierdurch bildet sich an den Kühlrohren eine zähe, festhaftende Masse, welche nur schwer entfernt werden kann und nicht nur Verstop fungen verursacht, sondern ausserdem den Nutzeffekt des Gaskühlers in beträchtlichem Masse verringert.
Die Erfindung bezweckt, die mit den bis her bekannten Gaskühlern verbundenen Nach teile zu vermeiden. Sie besteht darin, dass Vor kehren getroffen sind, damit während der Kühlung die kondensierten Produkte in Frak tionen abgeschieden werden. Hierdurch kön nen die an den wärmeren Stellen kondensieren den Produkte nicht an kältere Stellen -des Gaskühlers gelangen, so dass sie ihre Viskosi tät behalten und leichter aus dem Gaskühler entfernt werden können. Der sich im zu küh- lenden Gase befindliche Staub verursacht hier bei keine Schwierigkeiten, da dieser, wenn er in die kondensierenden Produkte kommt, deren Viskosität nur wenig steigert.
Vorteilhaft verlaufen die Kühlwasserrohre innerhalb der Zonen fraktionierter Abschei- dung senkrecht, damit die kondensierten Pro dukte von den Kühlwasserrohren herabströ men und die Kühlwasserrohre praktisch rein bleiben, so dass deren kühlende Wirkung gross ist. Dies bringt die Möglichkeit mit sich, die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in erheblichem Masse zu steigern, wodurch es wieder möglich ist, die gesamte Kühlungsober fläche erheblich zu verringern. Die Strömungs geschwindigkeit des Wassers kann hierbei 0,5 bis 1 unisec und sogar erheblich mehr betragen.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases spielt keine so wichtige Rolle wie die Strömungs geschwindigkeit des Kühlwassers. Diese kann z. B. 3 m/sec oder mehr betragen. Beispiels weise kann bei einem solchen Gaskühler, bei dem die Kühlungsoberfläche insgesamt 65 m2 beträgt, eine Gasgeschwindigkeit von 8 misec bei einer Wassergeschwindigkeit von 1 m/sec angewendet werden.
Um eine grosse Strömungsgeschwindigkeit des Wassers zu erzielen, kann es dem Kühler unter Druck zugeführt werden.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Gaskühlers dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines Gasküh- lers mit schräger Kammer: Fig. 2 ist ein Längsschnitt nach der Linie I1 II in Fig. 1.
Fig. 3 zeigt 'schematisch einen Schnitt durch die mit Kühlrohren versehene Kammer dieses Gaskühlers senkrecht mi den Kühl rohren.
Fig. 4 zeigt einen Teil von Fig. 2 in grösse rem Massstabe.
Fig. 5 zeigt einige Kurven, welche den Zu sammenhang zwischen der kühlenden Ober fläche und der Wassergeschwindigkeit in Gas kühlern bei verschiedenen Gasgeschwindig keiten darstellen.
Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Gas kühler besitzt eine rechteckige, schräg ange ordnete Kammer 1, die mit einem Gaszu.fulir- ende 2 und einem Gasabfahrende 3 versehen ist. Die Kammer ist auf Säulen 4, 5 montiert. Da sie ein geringes Gewicht hat, ist. normaler weise keine Ftmdierung erforderlich, und sie kann sogar auf einem Podest montiert werden.
In der Kammer 1 ist eine Anzahl Kühl rohre 6 angeordnet, die senkrecht zur obern und untern Wand der Kammer 1 und somit schräg zur Vertikalen stehen. Durch diese Kühlrohre 6 strömt Wasser von einem an der obern Wand der Kammer angeordneten Was serbehälter 7 aus, der mit einem Wasserzu- fuhrstutzen 8 und einem Wasserabfuhrstutzen 9 versehen ist.
Wie aus der Zeichnung hervor geht, ist die durch die Pfeile 10 angegebene Strömungsrichtung des Gases der durch die Pfeile 11 angegebenen allgemeinen Strömungs richtung des Wassers entgegengesetzt. An der Unterseite der Kammer 1 ist eine Wasserkam mer 12 angeordnet.
Im. Wasserbehälter 7 und in der Wasser kammer 12 sind Scheidewände 13, 14 derart montiert, dass die Scheidewände 13 zu- den Scheidewänden 14 versetzt angeordnet sind. Hierdurch strömt das Wasser, wie dies durch Pfeile 15 angegeben ist, hin und her durch die Kammer 1, wobei. Zonen erreicht werden, in denen die Temperatur des Kühlwassers nahezu gleich bleibt. Es ist selbstredend, dass das Kühlwasser von Zone zu Zone wärmer wird, je mehr Kühlrohre es durchströmt hat. Die beschriebene Ausführung des Gas kühlers ermöglicht somit eine Unterteilung der Kühlungskammer 1 in eine Anzahl Zonen, ohne dass Scheidewände in dieser Kühlungs kammer angeordnet sind.
Das kalte Kühl wasser strömt am Gasabfahrende 3 in die Kühlrohre ein, während das warme Kühl wasser diese Rohre am Gaszufahrende 2 ver lässt und aus dem Wasserbehälter 7 strömt. In den Kühlungszonen kondensieren die sich im Gas befindlichen kondensierbar en Produkte, hauptsächlich Wasser und Teer, die den Kühl rohren 6 entlang nach unten laufen. Um zu verhindern, dass diese kondensierten Pro dukte am Boden der Kammer 1 entlang zum Abfahrende dieser Kammer strömen, ist der Boden dieser Kammer mit einer Anzahl Er hebungen 16 versehen, vor denen sich die Mündungsöffnungen 17 der Abfuhrleitungen 18 für die kondensierten Produkte befinden.
Diese Abfuhrleitiuzgen 18 sind derart gebogen, dass darin ein Flüssigkeitsverschluss durch die flüssigen kondensierten Produkte gebildet wird. Die Abfuhrleitungen 18 sind mitein ander verbunden und laufen in einen Abfuhr krümmer 19 aus.
Die Kammer 1 ist mit vier Schaudeckeln 20 versehen, an die eine mit Ventilen 22 ver sehene Dampfleitung 21 angeschlossen ist.
Die Anzahl der Scheidewände 13 und 14 bestimmt also die Anzahl der Fraktionen, in denen die kondensierten Produkte abgeschie den werden.
Vergleichungsweise kann der beschriebene Kühler für eine bestimmte Kapazität eine Küh lungsoberfläche von etwa 90 m2 haben, wo gegen bei einem bekannten Gaskühler gleicher Kapazität, aber ohne fraktionierte Abschei- dimg, die Kühlungsoberfläche ungefähr 900 m2 beträgt.
Um die Wassergeschwindigkeit zu steigern, ohne dass der Wasserbehälter 7 zu hoch wird, kann dieser als eine geschlossene Kammer aus geführt sein, der das Wasser unter Druck zu geführt wird.
Nach Fig. 5 ist der Zusammenhang zwi schen der Kühlungsoberfläche K und der Was sergeschwindigkeit W in Gaskühlern für vier verschiedene Gasgeschwindigkeiten 23, 24, 25 und 26 ein solcher, dass die Steigerung der Kühlwassergeschwindigkeit im Anfang einen sehr grossen Einfluss auf die Dimensionen der Kühlungsoberfläche hat, während daraufhin dieser Einfluss kleiner wird.
Aus diesen Kur ven geht deutlich die grosse Bedeutung der Steigerung der Wassergeschwindigkeit bei einer bestimmten Gasgeschwindigkeit bis zu einem Optimalwert an den Kurvenstellen gro sser Krümmung hervor.
In jeder Zone des Gaskühlers ist der darin kondensierte Teer mit dem gelösten Benzol und dem kondensierten Ammoniakdampf im Gleichgewicht. Dieses Gleichgewicht besteht offenbar unabhängig von der Zeit, was eine grosse Kühlungsgeschwindigkeit ermöglicht.
Der besondere Vorteil des beschriebenen Gaskühlers besteht also darin, dass in jeder Zone, wo eine Kondensation auftritt, eine genügend grosse Temperatur vorhanden ist, um die Kondensationsprodukte flüssig zu er halten. Dadurch bleiben die Kühlrohre rein von Kondensationsprodukten, so dass sich ihr Kühleffekt nicht vermindert.
Gas cooler. The invention relates to a gas cooler with a chamber in which a number of cooling water pipes are arranged around which the gas to be cooled flows.
The gas cooler most widely used so far consists of a container with a circular cross-section in which a number of vertical cooling water pipes are arranged, along which cooling water pipes the gas to be cooled flows according to the countercurrent principle. The gas is fed in on the upper side and discharged on the lower side, whereas the direction of flow of the cooling water is reversed.
The products condensing from the gas, mainly tar, run along the cooling tubes downwards, where they increasingly come into colder areas. As a result, a tough, firmly adhering mass forms on the cooling pipes, which is difficult to remove and not only causes clogging, but also considerably reduces the efficiency of the gas cooler.
The invention aims to avoid the associated with the previously known gas coolers after parts. It consists in sweeping ahead so that the condensed products are separated out in fractions during cooling. As a result, the products that condense in the warmer places cannot reach colder parts of the gas cooler, so that they retain their viscosity and can be more easily removed from the gas cooler. The dust in the gases to be cooled does not cause any problems here, since it only increases the viscosity slightly when it gets into the condensing products.
The cooling water pipes advantageously run vertically within the zones of fractional separation so that the condensed products flow down from the cooling water pipes and the cooling water pipes remain practically pure, so that their cooling effect is great. This brings with it the possibility of increasing the flow rate of the cooling water to a considerable extent, which again makes it possible to reduce the entire cooling surface considerably. The flow speed of the water can be 0.5 to 1 unisec and even considerably more.
The flow rate of the gas is not as important as the flow rate of the cooling water. This can e.g. B. 3 m / sec or more. For example, in the case of such a gas cooler in which the total cooling surface area is 65 m2, a gas velocity of 8 misec can be used at a water velocity of 1 m / sec.
In order to achieve a high flow rate of the water, it can be fed to the cooler under pressure.
The drawing shows an example of an embodiment of the gas cooler according to the invention.
1 shows a top view of a gas cooler with an inclined chamber: FIG. 2 is a longitudinal section along the line I1 II in FIG.
Fig. 3 shows' schematically a section through the chamber provided with cooling tubes of this gas cooler perpendicular to the cooling tubes.
Fig. 4 shows part of Fig. 2 on a larger scale rem.
Fig. 5 shows some curves that show the relationship between the cooling upper surface and the water speed in gas coolers at different gas speeds.
The gas cooler shown in FIGS. 1 to 4 has a rectangular, obliquely arranged chamber 1, which is provided with a Gaszu.fulir- ende 2 and a Gasabfahrende 3. The chamber is mounted on pillars 4, 5. Because it is light in weight. usually no flooring required and it can even be mounted on a pedestal.
In the chamber 1 a number of cooling tubes 6 is arranged, which are perpendicular to the upper and lower wall of the chamber 1 and thus obliquely to the vertical. Water flows through these cooling pipes 6 from a water container 7 which is arranged on the upper wall of the chamber and is provided with a water supply connection 8 and a water discharge connection 9.
As can be seen from the drawing, the direction of flow of the gas indicated by the arrows 10 is opposite to the general direction of flow of the water indicated by the arrows 11. At the bottom of the chamber 1, a water chamber 12 is arranged.
In the water tank 7 and in the water chamber 12, partitions 13, 14 are mounted in such a way that the partitions 13 are offset from the partitions 14. As a result, the water flows, as indicated by arrows 15, back and forth through the chamber 1, wherein. Zones can be reached in which the temperature of the cooling water remains almost the same. It goes without saying that the cooling water gets warmer from zone to zone, the more cooling pipes it has flowed through. The described embodiment of the gas cooler thus enables the cooling chamber 1 to be subdivided into a number of zones without partition walls being arranged in this cooling chamber.
The cold cooling water flows into the cooling tubes at the gas outlet end 3, while the warm cooling water leaves these tubes at the gas inlet end 2 and flows out of the water tank 7. In the cooling zones, the condensable products in the gas condense, mainly water and tar, which run down the cooling pipes 6. In order to prevent these condensed products from flowing along the bottom of the chamber 1 to the exit end of this chamber, the bottom of this chamber is provided with a number of heights 16, in front of which the mouth openings 17 of the discharge lines 18 for the condensed products are located.
These discharge conduits 18 are bent in such a way that a liquid seal is formed therein by the liquid condensed products. The discharge lines 18 are connected to each other and run out into a discharge elbow 19.
The chamber 1 is provided with four inspection covers 20 to which a steam line 21 provided with valves 22 is connected.
The number of partitions 13 and 14 thus determines the number of fractions in which the condensed products are deposited.
In comparison, the described cooler can have a cooling surface of about 90 m2 for a certain capacity, whereas in a known gas cooler of the same capacity, but without fractional separation, the cooling surface is about 900 m2.
In order to increase the water speed without the water tank 7 becoming too high, it can be designed as a closed chamber to which the water is fed under pressure.
According to Fig. 5, the relationship between tween the cooling surface K and the water speed W in gas coolers for four different gas speeds 23, 24, 25 and 26 is such that the increase in the cooling water speed at the beginning has a very large influence on the dimensions of the cooling surface , while then this influence becomes smaller.
These curves clearly show the great importance of increasing the water velocity at a certain gas velocity up to an optimum value at the points of the curve with great curvature.
In each zone of the gas cooler, the tar condensed in it is in equilibrium with the dissolved benzene and the condensed ammonia vapor. This equilibrium is evidently independent of time, which enables a high cooling rate.
The particular advantage of the gas cooler described is that there is a sufficiently high temperature in each zone where condensation occurs to keep the condensation products liquid. As a result, the cooling pipes remain clean of condensation products, so that their cooling effect is not reduced.