DD158941A5

DD158941A5 - Fluessigkeitsverteiler fuer fallfilm-waermeaustauscher

Info

Publication number: DD158941A5
Application number: DD81230005A
Authority: DD
Inventors: Vincenzo Lagana
Original assignee: Snam Progetti
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1983-02-09
Also published as: DE3119059C2; CS222196B2; IL62698A0; KR830006649A; BR8102857A; DE3119059A1; SU1114353A3; PT73045A; GB2077121B; MX152105A; PL231119A1; ATA198481A; FR2482472A1; GB2077121A; PT73045B; SE8103074L; DK184081A; NL8102439A; YU119481A; ZM3981A1

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Vorrichtung zur Fluessigkeitsverteilung in Form eines duennen Films fuer Fallfilm-Austauscher, insbesondere Waermeaustauscher, zur Verfuegung zu stellen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass oberhalb der Fallrohre Rohrstutzen zwischen der Bettabstuetzung und der oberen Rohrplatte vorgesehen sind, die in den oberen Teil der Fallrohre reichen, wobei die Rohrstutzen Gasoeffnungen im oberen Wandteil und tangentiale Perforationen im mittleren bis unteren Wandteil aufweisen, waehrend ein Gitter aus parallelen Staeben auf den Kanten von zwei einander benachbarten Reihen von Rohrstutzen aufliegt, das als Unterlage fuer das Netz zur Auflage des Bettes dient.

Description

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2 Ύ Λ Λ Λ tr / ~1~ Berlin,, den 29.9.1981 J U U U b 4 59 165/13

Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Form eines dünnen Films für Fallfilm-Wärmeaustauscher

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung einer Flüssigkeit in Form eines dünnen Films über einen vertikalen Wärmeaustauscher, der insbesondere für die Harnstoffgewinnung geeignet ist und in dessen Rohren unter hohem Druck die Zersetzung des Ammoniumcarbamats stattfinden soll« Dieses Anwendungsgebiet spielt in der chemischen Industrie eine ganz spezielle Rolle»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt* die Flüssigkeitsverteilung über die Rohrplatten durchzuführen, um den einzelnen Rohren eines Fallfilm-Austauschers Flüssigkeit in entsprechender Weise zur Ausbildung des Films zuzuführen« Gerade diese Verteilung ist für einen sicheren Betrieb der Vorrichtung speziell bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten von ganz besonderer Bedeutung«

Bisher haben sich zwei Verteiler-Typen herausgebildet:

a) Die Flüssigkeit wird in die Mitte einer Rohrplatte aufgegebene so daß sich die Flüssigkeit radial nach außen gegen den Umfang ergießt, und

b) Aufgabe der Flüssigkeit im Bereich des Umfangs der Rohrplatte,, so daß sich die Flüssigkeit radial nach innen bewegt»

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Seide Verteiler-Typen führen zu einer ungleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung aufgrund des Druckabfalls zwischen einem Verteiler-¹*Rohr" und dem nächsten, was zu einer Saughöhe führt, deren Maximum in der Nähe der Aufgabestelle ist und merklich abnimmt mit zunehmendem Abstand von der Aufgabestelle» Der Erfolg davon ist eine nicht tragbar ungleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über die Rohre*

Beobachtungen der Bedingungen bei den Rohren üblicher Vorrichtungen ergaben» daß es zu einer merklichen Verdünnung der Rohrwandstärke kommt« wo die Saughöhe höher ist, in Übereinstimmung mit der Stelle, an der die Aufgabegeschwindigkeit hoch ist* möglicherweise aufgrund der Tatsache» daß die Rohre in diesem Bereich in "überflutetem" Zustand arbeiten müsseflv wodurch es im oberen Bereich zur Erosion kommen kann. Über diese Erscheinung der Überflutung hinaus wird vermutet, daß es im oberen Bereich der Rohre zu einer intensiven Gasentwicklung kommt» einerseits durch Freisetzung inerter Gase aus der Lösung und andererseits durch Verdampfung eines Teils des in der Lösung enthaltenen freien Ammoniaks (im Falle der Harnstoffsynthese)*

Diese beiden Bktoren wirken zusammen, woraus sich ein gewisses Korrosionsproblem einstellt·

Bei den bekannten Verteilern werden "Rohre¹* (reeds) oder Rohrstutzen angewandt* die oben gebohrt sind,, um die Entwicklung von Gasen und Dämpfen aus der Lösung, die den Fallfilm in den Rohren des Rohrbündels darstellt, zu ermöglichen* Die Verteilung in Filmform aber die Innenflächen der Rohre erfolgt dadurch, daß die Lösung durch Bohrungen fließt» welche an der Umfangsflache dieser "Rohre" ge-

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bildet sind» Diese Bohrungen stehen bevorzugt tangential zu der Innenfläche der "Rohre"· Zu der Flüssigkeitsverteilung auf der Rohrplatte und der Form der "Rohre" und deren Bohrungen wird auf die FR-PS 2 347 093 verwiesen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden*

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Form eines dünnen Films für Fallfilm-Austauscher zur Verfügung zu stellen.

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß Korrosionsproblerae und korrosive Bedingungen in Austauscherrohren auftreten»; wenn eine nicht konstante Saughöhe der Flüssigkeit mit der Tatsache* daß die "Rohre" oben offen sind, zusammenwirkt·;

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung für Fallfilm-Austauscher,; insbesondere Wärmeaustauscher, die folgende Kombination aufweist:

1. Eine Vielzahl von oben geschlossenen Rohrstutzen, welche an der Mantelfläche und in unmittelbarer Nachbarschaft zu den abgeschlossenen oberen Enden mit Bohrungen ausgestattet sind, während tangentiale Perforationen zusätzlich an der Mantelfläche des mittleren Abschnitts der Rohrstutzen für die Einführung von Flüssigkeit in das Rohrbündel vorgesehen sind, und

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2» ein gepacktes Bett ruht auf einem Drahtnetz - vorzugsweise mit quadratischen Maschen - wobei dieses Draht» netz auf einem Gitter aus parallelen Stäben aufliegt» welche ihrerseits auf den Kanten von zwei zugeordneten Reihen von Rohrstutzen ruhen* Die Funktion der Packung kann auch erfüllt werden durch eine oder mehrere poröse Platten oder Lochplatten mit öffnungen von 5 bis 10 mm Durchmesser» In diesem Fall wird das Drahtnetz abgenommen·* während das Gitter verbleibt*

Was nun die Perforationen an der Mantelfläche der Rohrstutzen in deren oberem Teil anbelangt, so haben diese die Aufgabe?, einen Druckabfall für die Gase und Dämpfe aus den Rohren des Austauschers hervorzurufen* In dieser Beziehung ist.es überraschend:, daß ein Hindernis gegen die Entwicklung von Gasen und Dämpfen vorgesehen werden soll, während es für Destillationen eine selbstverständliche Regel ist* soweit als irgendwie möglich die Kontaktzeit der Gasphase mit der flüssigen Phase zu verringern·

Die Anzahl solcher Perforationen beträgt im allgemeinen zwischen 2 und 8» Ihre Achse ist vorzugsweise senkrecht zu der Achse der Rohrstutzen; sie sind gleichmäßig im Winkel über dem Umfang angeordnet» Der Druckabfall* den sie hervorzurufen vermögen, soll zwischen 0,1 und 2 OOO mm WS liegen»

Das Packungsbett ist aufgebaut aus üblichen Packungselementen wie in Kolonnen oder Türmen* Die Betthöhe beträgt im allgemeinen 0,5 bia 2 m, wobei 1 m bevorzugt wird«

Eine andere Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers liegt darin, daß die Gitterstäbe

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nicht an den Kanten der Rohrstutzen-Reihen aufliegen* sondern in einem gewissen Abstand von den Rohrstutzen gehalten werden* um eine vollständige Passivierung der Metallteile zu gestatten und andererseits zu verhindern, daß sie abgehoben werden, wenn es zu plötzlichen Druckänderungen kommt* In einem solchen Fall liegen die Stäbe an der Gehäusewand an und ihre Enden auf Konsolen auf*

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand der Figuren weiter erläutert.

Fig» 1 zeigt den Kopfteil eines Fallfilm—Austauschers aus dem Gehäuse 1 und der Speiseleitung 2 für die zu verteilende Flüssigkeit» In dem Gehäuse ist eine Abblasöffnung 3 für Gase und Dämpfe vorgesehen· Bei dem Flüssigkeitsverteiler 4-handelt es sich um einen üblichen» Das Bett 5 besteht aus Raschig-Ringen oder dergleichen,, welche auf einem Netz auf einem Gitter 6 aufliegen* Darunter befinden sich die erfindungsgemäßen geschlossenen Rohrstutzen oberhalb der Rohrplatte 11> in welche die Fallrohre 12 reichen» In der Zeichnung sind nur zwei Fallrohre gezeigt;

Fig» 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rohrstutzen 7, in dem eine der Öffnungen zum Abblasen der Gase und Dämpfe und die tangentialen Perforationen 9 zur Einbringung der Flüssigkeit in das Fallrohr dargestellt sind;

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Fig*. 3 zeigt die Auflage der Stäbe 10, auf die das Drahtnetz gelegt wird; die Stäbe ruhen auf zwei einander zugeordneten Reihen von Rohrstutzen 7*

Ganz allgemein gesprochen besteht die erfindungsgemäße Flüssigkeitsverteilung für einen Fallfilm-Austauscher aus einem äußeren Gehäuse mit einer Öffnung zur Zufuhr der zu behandelnden Flüssigkeit, einer Austragöffnung für die behandelte Flüssigkeit* einer Abblasöffnung für Gase und Dämpfe aus der Flüssigkeit; bzw« die aus dem Abstreifen der Flüssigkeit stammen* und im Inneren von oben nach unten einem Flüssigkeitsverteiler* der die Flüssigkeit über den gesamten Querschnittsbereich zu verteilen vermag und der gebildet wird von einem Füllkörperbett auf einem Tragaggregat* über das die zugeführte Flüssigkeit abläuft; das Füllkörperbett ruht auf einem Netz* das von einem Gitter getragen wird, unter dem sich oben geschlossene "Rohre" oder Rohrstutzen befinden und in denen die Flüssigkeit sverteilung in Form eines Films in den in die sie übergehenden Fallrohrendes Austauschers erfolgt· Die Fallrohre sind in eine obere Rohrplatte eingelassen, die an der Gehäusewand befestigt ist, wobei die erfindungsgemäßen Rohre oder Rohrstutzen im oberen Teil der Rohrplattefeingesetzt sind* Die Fallrohre sind am unteren Ende in einer unteren Rohrplatte eingepaßt* welche an der Gehäusewand fixiert ist» Das Heizmedium wird in den Raum zwischen dem Gehäuse und den beiden Rohrplatten über entsprechende Öffnungen zugeführt und wieder abgeführt*

Claims

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Erfindungsanspruch

Ii Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Form eines dünnen Films für Fallfilm-Austauscher* insbesondere Wärmeaustauscher, aus einem Gehäuse mit Einspeisöffnung für die Flüssigkeit* Austragöffnung für die Flüssigkeit» Abblasöffnung für Gase und Dämpfe-» Zu- und Abführung für Heizmedium und ein entsprechend abgestütztes Bett aus Packungselementen oder Füllkörpern, wobei sich

, zwischen der oberen und unteren Rohrplatte die Fallrohre erstrecken* gekennzeichnet dadurch* daß oben geschlossene Rohrstutzen (7) zwischen der Bettabstützung und der oberen Rohrplatte (11) vorgesehen sind:* welche in den oberen Teil der Fallrohre reichen-* wobei die Rohrstutzen (7) Gasöffnungen (8) ira-oberen Wandteil und tangentiale Perforationen (9) im mittleren bis unteren Wandteil aufweisen-* während ein Gitter aus parallelen Stäben auf den Kanten von zwei einander benachbarten Reihen von Rohrstutzen aufliegt* welches als Unterlage für das Netz zur Auflage des Bettes dient·

2* Vorrichtung nach Punkt 1* gekennzeichnet dadurch, daß das Bett eine Höhe von 0*5 bis 2 nt*' vorzugsweise etwa 1 m_t hatv

3» Vorrichtung nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch^* daß in einem Rohrstutzen (7) zwei bis acht Bohrungen (8) vorgesehen sind*

4» Vorrichtung nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Bohrungen derartige Dimensionen haben, daß es zu einem Druckabfall von 0*1 bis 2 000 mm WS kommt*

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5· Vorrichtung nach den Punkten 1 bis <** gekennzeichnet dadurch, daß die Achsen der Bohrungen (8) senkrecht zu der Achse des Rohrstutzens (7) sind»

6· Vorrichtung nach den Punkten 1 bis 5* gekennzeichnet dadurch'* daß das Bett und dessen Auflage-Netz durch eine Lochplatte mit öffnungen eines Durchmessers von 5 bis 10 mm ersetzt sind»

7* Vorrichtung nach den Punkten 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch*, daß die Stäbe nicht an den Kanten der Rohrstutzen aufliegen, sondern an der Gehäusewand auf Konsolen ruhen*

Hierzu 1 Serie Zeichnungen