DE1601163C3

DE1601163C3 -

Info

Publication number: DE1601163C3
Application number: DE1967B0094623
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. 5022 Junkersdorf Bettermann; Friedrich Dipl.-Ing. Dr. 6730 Neustadt Lorenz; Walter Dipl.-Ing. 6840 Lampertheim Mann; Joachim Dipl.- Ing. 6700 Ludwigshafen Wagner; Johann Dipl.-Ing. 6700 Ludwigshafen Walter
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1967-09-23
Filing date: 1967-09-23
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE1601163B2; DE1601163A1

Description

Im Hauptpatent 16 01 162 ist ein Rohrbündelreaktor mit quer zur Rohrachse liegenden Leitblechen zur Ausführung von endo- und exothermen Reaktionen mit Zwangsumwälzung des die Rohre umspülenden Wärmeübertragungsmittels und einer außerhalb des Reaktors angeordneten Fördereinrichtung für das Wärmeübertragungsmittel beschrieben, mit je einer den Reaktormantel umgebenden Ringleitung innerhalb des durch den Rohrbodenabstand bestimmten axialen Bereichs für die Zu- und Abführung des von der Fördereinrichtung herangeführten Wärmeübertragungsmittels sowie mit aus den Ringleitungen in den Reaktor hineinführenden, auf seinen Umfang verteilten öffnungen, deren Öffnungsquerschnitte nach dem jeweiligen Druckverlust bemessen sind, wobei die Leitbleche den gesamten vom Reaktormantel umhüllten Querschnitt einnehmenden und Durchbrechungen aufweisen, die einzelne oder gruppenweise nebeneinanderliegende Rohre des Bündels allseitig umgeben. Bei der praktischen Ausführung eines solchen Rohrbündelreaktors mit durchbrochenen Leitblechen kommen sowohl Durchbrechungen gleicher Querschnittsfläche über den Gesamtquerschnitt des Rohrbündels hinweg in Betracht, als auch Durchbrechungen mit von außen nach innen zunehmenden Querschnittsflächen.

In Rohrbündelwärmetauschern bzw. Rohrbündelreaktoren der eingangs genannten Art sind häufig mehrere tausend einzelner Rohre über den gesamten Querschnitt zu verteilen, woraus sich bei mehreren etwa quer zur Rohrachse angeordneten Leitblechen eine entsprechend große Anzahl von Durchbrechungen ergbit, deren Querschnittsflächen möglichst exakt zu bemessen sind. Im Interesse einer rationellen Herstellung liegt es daher, wenn diese Durchbrechungen über das gesamte Rohrbündel hinweg kongruent und gleich groß ausgeführt werden. Nach den Lehren des Hauptpatents läßt sich bei einer solchen Ausführung der unterschiedliche Druckverlust durch in radialer Richtung unterschiedliche Abstandsbemessung der Leitbleche gegenüber dem benachbarten Rohrboden beeinflussen. Will man indes verformte, z. B. nach den Unteransprüchen 4 bis 6 des Hauptpatents kegel- oder kartenförmige gestaltete Leitbleche vermeiden und sämtliche Leitbleche eben ausführen, so sind zur Gewährleistung der gleichen axialen Anströmung aller Einzelrohre andere Maßnahmen erforderlich.

Es wurde nun weiter gefunden, daß man eine über den Gesamtquerschnitt des Apparats hinweg gleichmäßige axiale Anströmung der Rohre des Rohrbündels erreicht, wenn in der Nähe der den Rohrboden benachbart liegenden ebenen, den gesamten Rohrbündelquerschnitt ausfüllenden Leitbleche mit gleichgroßer Bemessung sämtlicher Durchbrechungen weitere ebene Leitbleche von kleinerer Gesamtfläche mit in sich gleichbleibend großen Durchbrechungen angeordnet sind. Nach einem weiteren Merkmal dieser Erfindung sind die den über den Gesamtquerschnitt hinweg angeordneten Leitblechen benachbarten zusätzlichen Leitbleche kleinerer Fläche als Kreisringflächen ausgebildet, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Apparatemantels gleich ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sfch aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

Gemäß Fig. 1 und dem entsprechenden Querschnitt in F i g. 2 wird das Wärmeübertragungsmittel mit der Fördereinrichtung 3a durch eine außerhalb des Wärmetauschermantels 2 angeordnete Ringleitung 4 über den gesamten Mantelumfang hinweg durch die öffnungen 9 gleichmäßig radial in den das Rohrbündel 1 umgebenden Raum gedrückt.

Die Querschnitte der öffnungen 9 in der Höhe der Eintrittsringleitung und entsprechend diejenigen der öffnungen 12 in der Höhe der Austrittsringleitung 7 nehmen zum Ausgleich unterschiedlicher Druckverluste auf dem Weg von der Fördereinrichtung 3a bis zum Eintritt in das Rohrbündel zweckmäßig vom Einmün-

dungs- bzw. Austrittspunkt des Wärmeübertragungsmittels in die bzw. aus der Ringleitung bis zur gegenüberliegenden Seite des Mantelumfangs zu.

Eine nahe dem unteren Rohrboden 8 angeordnetes Leitblech 5, das den Gesamtquerschnitt des Rohrbündels 1 ausfüllt und weitere vorzugsweise parallel dazu angeordnete Leitbleche 5' und 5", die als Kreisringe ausgebildet sind, haben eine Anzahl von in sich gleichbleibend großen Durchbrechungen 10, 10' und 10", die so bemessen sind, daß das Wärmeübertragungsmittel mit einer Geschwindigkeit, die über den ganzen Querschnitt des Rohrbündels gleich ist, längs des Rohrbündels 1 bis zu den oberen Leitblechen 6, 6' und 6" strömt. Zweckmäßig sind die Durchbrechungen 10, 10' und 10" außer mit gleicher Fläche auch geometrisch formgleich, d. h. kongruent ausgeführt. — Nach Passieren der Durchbrechungen der Leitbleche 6,6' und 6" tritt das Wärmeübertragungsmittel durch die Öffnungen 12 im Mantel 2 in die obere Ringleitung 7 ein und wird von dort zur Fördereinrichtung 3a zurückgeführt.

Die öffnungen 9 im Mantel 2 in der Höhe der Ringleitung 4 sind so bemessen, daß die Summe des Druckverlustes aus der Strömung in der Ringleitung und dem Durchtritt durch die öffnungen für alle Stromfäden gleich ist. Es wird dadurch das Wärmeübertragungsmittel auf den ganzen Umfang des Mantels 2 verteilt und sein gleichmäßiger radialer Eintritt in das Rohrbündel gewährleistet. Für den Austritt des Wärmeübertragungsmittels durch die oberen Öffnungen 12 des Mantels 2 in die Ringleitung 7 gilt diese vom „meßbaren Druckverlust abgeleitete Querschnittsbemessung in gleicher Weise.

Die Durchbrechungen 10, 10' und 10" in den Leitblechen 5,5', 5" und 6, 6', 6" sind entsprechend der Lehre des Hauptpatents so zu bemessen, daß die Summe der Druckverluste aus der Querströmung durch das Rohrbündel 1 und der Strömung durch die Durchbrechungen 10, 10' und 10" für alle Stromfäden gleich ist. Es strömen dann zwischen den Leitblechen 5, 5' und 5" und 6, 6' und 6" durch gleiche Flächen des Rohrbündelquerschnittes gleiche Mengen des Wärmeübertragungsmittels.

Die Anpassung an die über das gesamte Rohrbündel hinweg unterschiedlichen Druckverluste kann schließlich auch durch Verändern der wirksamen Länge der Durchbrechungen 10 erfolgen. Praktisch erfolgt dies so, daß bei gleichbleibenden Querschnittsflächen der Durchbrechungen die Stärke der Leitbleche von außen nach innen kleiner gemacht wird. Es können z. B. die kreisringförmigen Leitbleche 5' und 5" und 6' und 6" unmittelbar auf die Leitbleche 5 bzw. 6 aufgeschweißt werden. Die von außen nach innen verringerte Blechstärke ist dabei wiederum so zu bemessen, daß die Summe der Druckverluste aus der Querströmung durch das Rohrbündel 1 und die Strömung durch die Durchbrechungen 10 für sämtliche Stromfäden gleich ist.

Sofern bei der Ausführung eines solchen Rohrbündelwärmetauschers mit gleich großen Durchbrechungen 10 in den Leitblechen 5 bzw. 6 im zentralen Bereich des Rohrbündels — summiert betrachtet — größere Durchbrechungsquerschnitte zum Ausgleich gemessener Druckverluste erforderlich sind, kann man zwischen den die Einzelrohre 13 als Kreisringe umgebenden Durchbrechungen 10 weitere Durchbrechungen, vorzugsweise Bohrungen kleineren Querschnitts, zusätzlich anbringen. In diesem Fall besitzen die Leitbleche 5 bzw. 6 je Flächeneinheit eine von außen nach innen zunehmende Anzahl von Durchbrechungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrbündelreaktor mit quer zur Rohrachse liegenden Leitblechen zur Ausführung von endo- und exothermen Reaktionen mit Zwangsumwälzung des die Rohre umspülenden Wärmeübertragungsmittels und einer außerhalb des Reaktors angeordnete Fördereinrichtung für das Wärmeübertragungsmittel, mit je einer den Peaktormantel umgebenden Ringleitung innerhalb des durch den Rohrbodenabstand bestimmten axialen Bereichs für die Zu- und Abführung des von der Fördereinrichtung herangeführten Wärmeübertragungsmittels sowie mit aus den Ringleitungen in den Reaktor hineinführenden, auf seinen Umfang verteilten öffnungen, deren Öffnungsquerschnitte nach dem jeweiligen Druckverlust bemessen sind, wobei die Leitbleche den gesamten vom Reaktormantel umhüllten Querschnitt einnehmen und Durchbrechungen aufweisen, die einzelne oder gruppenweise nebeneinanderliegende Rohre des Bündels allseitig umgeben, nach Patent 16 01 162, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der den Rohrboden (8,11) benachbart liegenden ebenen, den gesamten Rohrbündelquerschnitt ausfüllenden Leitbleche (5,6) mit gleichgroßer Bemessung sämtlicher Durchbrechungen (10) weitere ebene Leitbleche 5', 6', 5", 6") von kleinerer Gesamtfläche mit in sich gleichbleibend großen Durchbrechungen (10) angeordnet sind.

2. Rohrbündelreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den über'den Gesamtquerschnitt hinweg angeordneten Leitbleche (5, 6) benachbarten Leitbleche (5', 6', 5", 6") kleinerer Fläche als Kreisringflächen ausgebildet sind, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Mantels (2) gleich ist.

3. Rohrbündelreaktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere den Leitblechen (5,6) benachbarte Leitbleche (5', 6' und 5", 6") mit zunehmendem Abstand vom jeweiligen Rohrboden (8,11) mit stufenweise abnehmenden Kreisringflächen und jeweils in sich gleich groß bemessenen Durchbrechungen (10', 10") ausgeführt sind.

4. Rohrbündelreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Gesamtquerschnitt hinweg angeordneten Leitbleche (5, 6) mit Durchbrechnungen (10) gleichbleibender Größe und mit von außen nach innen kleiner werdender Blechstärke ausgeführt sind.

5. Rohrbündelreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Gesamtquerschnitt hinweg angeordneten Leitbleche (5, 6) je Flächeneinheit eine von außen nach innen zunehmende Anzahl von Durchbrechungen aufweisen.