DE1551439A1

DE1551439A1 - Verfahren zur indirekten Kuehlung von heissen,wasserdampfhaltigen Gasen

Info

Publication number: DE1551439A1
Application number: DE19671551439
Authority: DE
Inventors: Krome Dr Helmut; Gruendler Dr Karl-Heinz
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1967-05-17
Filing date: 1967-05-17
Publication date: 1970-04-23
Also published as: BE714971A

Description

Verfahren zur indirekten Kühlung von heißen, wasserdampfhaltigen Gasen Es ist bekannt, kohlenoxydhaltige Gase mit Wasserdampf in Gegenwart von Katalysatoren zu Kohlendioxyd und Wasserstoff umzusetzen. Die Reaktion, die auch Konvertierung genannt wird, kann sowohl bei Normaldruck als auch bei erhöhtem Druck durchgeführt werden.
Die Gase treten je nach Art der Herstellung des zu konvertierenden Gases mit unterschiedlichen Temperaturen und Dampfgehalten in die Konvertierung ein. Bei Gasen, welche bei der Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einem Temperaturbereich von 700 bis 100000 gewonnen werden, ist der für die Konvertierung erforderliche Wasserdampf zumeist schon im Gas enthalten. Das Gas-Dampf-Gemisch wird lediglich noch zur Abkühlung auf die Eintrittstemperatur der Konvertierung über'einen Abhitzekessel geführt.
Bei der Konvertierung kalter Gase tritt das ankommende Gas normalerweise bei Temperaturen von beispielsweise 20 bis 500C in die Konvertierung ein. Ein Teil des zur Konvertierung erforderlichen Dampfes wird über einen Riesel-Sättiger, dessen warmes Wasser in einem den Konvertern und Gaswärmetauschern nachgeschalteten Riesel-Kühler gewonnen wird, dem Gas zugeführt. Die konvertierten Gase werden dann je nach Druck unter Ausnützung des Wärmeinhaltes auf 20 bis 40°C gekühlt.
Bei Gasgemischen, welche sich am Taupunkt befinden und die C02 und/oder H2S zusammen mit Sauerstoffenthalten, werden oftmals starke Korrosionserscheinungen an Apparaturen und Rohrleitungen beobachtet. Besonders häufig ist dies bei der Konvertierung von Gasen der Fall, denen Wasserdampf über Riesel-Sättiger zugeführt wird und sich am Austritt des Riesel-Sättigers am Taupunkt befinden. Um dort und an den nachgeschalteten Apparateteilen, z.B. den Wärineaustauschern, Korrosionen zu vermeiden, hat man bisher verschiedene Maßnahmen angewandt.
Man kann z.B. dafür sorgen, dass in dem sog. Kühler-Sättiger-Kreislauf auf der Wasserseite ein alkalisches Milieu herrscht, das der Korrosion entgegenwirkt. Nach einem anderen bekannten Verfahren wird das aus dem Sättiger austretende und am Taupunkt befindliche Gas um wenige Grade überhitzt. Hierfür ist zusätzlicher Wärmeaufwand erforderlich.
Auch bei der indirekten Kühlung des konvertierten Gases unter gleichzeitiger Kondensation des enthaltenen Wasserdampfes treten starke Korrosionen auf. In diesem Fall sind die vorgenannten Maßnahmen zur Verhinderung der Korrosion nicht anwendbar, Diese Korrosionen bei der indirekten Kühlung treten auch dann auf, wenn das Gas nach der Konvertierung vollkommen sauerstofffrei ist. Besonders stark werden die Teile der Wandfläche betroffen, an denen sich die Übergangszone von kondensatbenetztem und trockenem Teil der Rohre befindet. Oftmals werden scharf begrenzte Korrosionsringe gebildet.
Es wurde nun gefunden, dass man diese Korrosionserscheinungen unterbinden kann, wenn man die abzukühlenden wasserdampfhaltigen Gase so von unten nach oben durch die Rohre des Wärmeaustauschers führt, dass das bei Abkühlung der Gase unter den Kondensationspunkt ausgeschiedene Wasser einen dünnen, geschlossenen Film an der Wand des Rohres bildet, der die Wärmeaustauschfläche gleichmässig bedeckt und dem überhitzten Gas entgegenströmt.
Dabei erfolgt die Abkühlung des Gases auf den Kondensationspunkt unter Verdampfen eines Teiles des bei der Kühlung gebildeten Kondensats, das sich an der Wand niedergeschlagen hat, und dem überhitzten und zu kühlenden Gasstrom als geschlossener Film, der die Wärmeaustauschflächen bedeckt, entgegenströmt. Das noch überhitzte Gas-Dampf-Gemisch wird z.B. von unten in einen mit senkrecht angeordneten Rohren versehenen Gegenstrom-Wärmeaustauscher eingeleitet, wodurch die wärmsten Teile bzw. die Teile des Rohres, an denen der grösste Teil der-Wärme zu übertragen ist, ständig durch den von oben nach unten fliessenden Film des Kondensates benetzt werden und die Ausbildung einer besonders gefährdeten Übergangszone zwischen den trockenen und feuchten Stellen des R6hres vermieden wird. Das überhitzte Gas-Dampf-Gemisch wird bereits beim Eintritt in den Kühler auf t den Kondensationspunkt abgekühlt. Durch eine geeignete Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit der heissen eintretenden Gase wird die Filmbildung gefördert und ein Austragen von Wasserdampf vermieden.
Der Effekt und-he Ausnützung der Überhitzungswärme kann noch verbes1sert werden, wenn man das überhitzte Gas-Dampf-Gemisch vor Eintritt in die Rohre des Wärmetauschers durch eine mit Wasser, z'.B. Kondensat, gefüllte Tauchung leitet und auf diese Weise das Gas sofort auf den Kondensationspunkt abkühlt. Das gleiche erreicht man, wenn man in das überhitzte Gas-Dampf-Gemisch Wasser, z.-B. Kondensat, eindüst. Bei dieser Durchführungsform ist darauf zu achten, dass durch Einbau einer geeig-.neten-Nlischvorrichtung eine vollständige Umwandlung der Überhitzungswärme des Gases in Wasserdampf vor dem Auftreffen auf die Wärmeaustauschflächen ermöglicht wird.

Claims

Patentansprüche ,,Verfahren zur indirekten Kühlung von heissen, wasserdampfhaltigen Gasen, wie sie bei der Umwandlung von Kohlenmonoxyd i mit Wasserdampf in Kohlendioxyd und Wasserstoff gebildet werden, unter teilweiser Kondensation des im Gas enthaltenen Wasserdampfes in Wärmeaustauschern, dadurch gekennzeichnet, dass man die abzukühlenden wasserdampfhaltigen Gase so von unten nach-oben durch die Rohre des Wärmeaustauschers führtQ dass das bei Abkühlung der Gase unter den Kondensationspunkt l aj#geachiedene Wasser einen dünnen geschlossenen Film anler Wand des Rohres bildet, der die Wärmeaustauschfläche gleichmässig bedeckt und dem überhitzten Gas entgegenströmt. r. Verfahren nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, dass. man das in den Wärmeaustauscher eintretende Gasgemisch vor Auftreffen auf die Wärmeaustauschflächen durch eine mit Kondensat gefüllte Tauchung leitet. 3: Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass', man. . dem in den Wärmeaustauscher eintretenden Gas vor@Auftreffen. " auf die Wärmeaustauschflächen in einer geeigneten Nischvör-- , .j riehtung Kondensat einspritzt. i"_ -