DE1619703B2 - Diskontinuierlich arbeitender Desublimator und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen diskontinuierlich arbeitenden Desublimator zur Gewinnung eines Reaktionsproduktes aus einem Gas-Dampf-Gemisch, bei welchem innerhalb eines geschlossenen Gehäuses ein von dem Gas-Dampf-Gemisch quer angeströmtes, aus rohrschlangenförmig ausgebildeten Rippenrohren bestehendes Rohrbündel vorgesehen ist, welches eine rechteckige Querschnittsfläche ausfüllt und dessen Rippenrohre innenseitig wechselweise von einem Kühl- oder Heizmittel beaufschlagbar sind, wobei außerhalb des Rohrbündels je ein einbaufreier Raum für die Verteilung des Gas-Dampf-Gemisches bzw. für die Sammlung des gekühlten Gases vorgesehen ist.

Es ist ein Desublimator bekannt, bei welchem die Rippenrohre in vertikaler Ebene unmittelbar übereinander angeordnet sind, und zwar innerhalb von rahmenartigen Gehäusen, deren rechteckiger Innenquerschnitt vollständig von den Rippenrohren ausgefüllt ist. Diese im Querschnitt rechteckigen rahmenartigen Gehäuse sind aufeinandergesetzt und miteinander verschweißt. Man erhält somit einen kastenartig ausgebildeten Desublimator, bei dem der obere Abschluß des Desublimatorgehäuses aus einer Abströmhaube gebildet ist, die mit einem Ein- oder Austrittsstutzen für das Reaktionsgas versehen ist. Der Boden des Gehäuses besteht aus einer Wanne, die an einer Stirnseite mit einem Ein- oder Austrittsstutzen für das Reaktionsgas und ferner mit einem Ablaßstutzen für das Produkt versehen ist.

Darüber hinaus sind Desublimatoren bekannt, bei denen das im Querschnitt rechteckige Desublimatorgehäuse nicht aus einzelnen zusammengeschweißten Gehäuserahmen besteht, sondern deren Mantelfläche aus einem entsprechend gebogenen Blech einstückig hergestellt ist.

Beide vorerwähnten Bauarten besitzen jedoch einen rechteckigen Innenquerschnitt, durch den Rippenrohre

so angeordnet werden können, daß eine möglichst wirksame Kühlung des Reaktionsgases erreicht wird. Durch die rechteckige Querschnittsform lassen sich größere Gassen, die nicht mit Rippenrohren bestückt werden können, vermeiden. Aus diesem Grunde sind für Desublimationsprozesse aus der Gasphase im großtechnischen Betrieb nahezu ausschließlich Desublimatoren eingesetzt worden, deren Gehäuse eine rechteckige Querschnittsform aufweisen. Um dabei ein elastisches Temperaturverhalten der Rippenrohre zu erzielen, wurden die Rippenrohre haarnadelförmig ausgebildet und ihre Endabschnitte wechselweise an den beiden Stirnwänden des Desublimatorgehäuses befestigt. Die wechselweise Anordnung der haarnadelförmig gebogenen Rippenrohre soll dabei vermeiden, daß im Bereich der bei dieser Bauart unberippten Rohrkrümmer freie Gassen in der Nähe der Stirnwände entstehen, wodurch in diesem Bereich eine intensive Kühlung des Reaktionsgases verhindert würde.

Allerdings sind Desublimatoren mit einer rechteckigen Querschnittsform relativ empfindlich gegenüber starken sowie schockartigen Temperaturschwankungen. Derartige Schwankungen lassen sich aber vor allem wegen der immer wieder erforderlichen Umschaltung vom Beladevorgang auf den Schmelzvorgang bzw. umgekehrt nicht vermeiden. Schaltet man beispielsweise vom Beladevorgang auf den Schmelzvorgang um, so besitzt das Gehäuse noch die Temperatur des bereits weitgehend abgekühlten Reaktionsgases, während die Rippenrohre aufgrund des schon durchströmenden Heizmittels eine weit höhere Temperatur aufweisen. Die übrigen Teile des Desublimators erwärmen sich dagegen wesentlich langsamer als die Rippenrohre. Auch erwärmen sich die verschiedenen Teile des Gehäuses nicht gleichmäßig. Demzufolge treten erhebliehe Spannungen zwischen den einzelnen Gehäuseteilen sowie zwischen diesen und den Rippenrohren auf. Diese führen zu örtlichen Spannungsspitzen, welche auf die Dauer Materialermüdungen und Risse zur Folge haben. Infolgedessen kann es zu Undichtigkeiten in der Gehäusewandung kommen, und zwar vor allem im Bereich der Ecken sowie im Bereich der Schweißnähte. Hierbei nach außen abströmendes Reaktionsgas kann zu einer Störung des Produktionsablaufes, zu einem zusätzlichen Kostenaufwand für die Reparatur und unter Umständen zu Unfällen führen. Diese Nachteile machen sich vor allem bei im Querschnitt rechteckigen Desublimatoren mit verhältnismäßig großen Abmessungen bemerkbar, weil bei diesen die tatsächliche Längenänderung der einzelnen Gehäuseteile bzw. der Rippenrohre größer als bei Desublimatoren kleiner Abmessungen ist.

Bei einer ebenfalls zum Stand der Technik zählenden Bauart eines Desublimators der eingangs geschilderten Gattung sind der konisch ausgebildete Dampf einlaß und der gleichfalls konisch ausgebildete Dampfauslaß jeweils seitlich vor bzw. hinter dem in horizontaler Richtung von dem Gas-Dampf-Gemisch durchströmten Rohrbündel bzw. an dessen seitlichen Stirnseiten angeordnet. Das geschmolzene Produkt wird am Boden des Gehäuses abgezogen, der für diesen.Fall mit einer Heizschlange mit einem ventilgesteuerten Auslaßrohr versehen ist. Der seitlich hinter dem Rohrbündel angeordnete einbaufreie Raum für die Sammlung des gekühlten Gases dient folglich nicht gleichzeitig zur Sammlung des Produktes. Vielmehr wird das Produkt auf dem mit einer Heizschlange versehenen Boden gesammelt und dann durch das in den Boden mündende Auslaßrohr abgezogen.

Bei dieser bekannten Bauart müssen also an den im Querschnitt rechteckig ausgebildeten Behälter stirnseitig gesonderte, konisch ausgebildete haubenförmige Gehäuseabschnitte angeschweißt werden. Hierzu sind relativ lange Schweißnähte erforderlich, welche bei den auftretenden starken sowie schockartigen Temperaturschwankungen bei dem im Betrieb immer wieder erforderlichen Umschalten vom Beladevorgang auf den Schmelzvorgang bzw. umgekehrt erheblichen Beanspruchungen, insbesondere hohen örtlichen Spannungsspitzen, ausgesetzt sind. Dies kann folglich leicht zur Entstehung von Rissen und Undichtigheiten führen. Auch ist es bei der bekannten Bauart nachteilig bzw. ohne Frage problematisch, das sich auf einer ebenflächigen Bodenfläche sammelnde Produkt mittels eines einzelnen Ablaßrohres abzuziehen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Desublimator zu schaffen, der einerseits die Vorteile eines Sublimators mit rechteckigem Innenquerschnitt aufweist, dem jedoch andererseits die vorstehend behandelten Nachteile nicht anhaften und der insbesondere für große Durchsatzleistungen im großtechnischen Betrieb geeignet ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das das Rohrbündel aufnehmende geschlossene Gehäuse als zylindrischer, liegend angeordneter Kessel ausgebildet ist und daß die rechteckige Querschnittsfläche des auf beiden Längsseiten durch je eine mit ihren unteren und/oder oberen Längskanten an der Innenseite des Kesselmantels und mit ihren vorderen und hinteren Stirnkanten an den Innenseiten der Kesselstirnwände anliegende, senkrechte Leitwand begrenzenden Rohrbündels, das sich annähernd über die gesamte axiale Lage des Kessels erstreckt, mit geringem seitlichen Spiel in die runde Querschnittsfläche des Kessels eingepaßt ist und daß die einbaufreien Räume für die Verteilung des Gas-Dampf-Gemisches bzw. für die Sammlung des gekühlten Gases oberhalb und unterhalb des Rohrbündels vorgesehen sind, wobei der unterhalb des Rohrbündels vorgesehene einbaufreie Raum außerdem der Sammlung des Reaktionsproduktes dient.

Ein in dieser Weise ausgebildeter Desublimator ist aufgrund der zylindrischen Gestaltung des Gehäuses selbst bei sehr großen Abmessungen in der Lage, die beim Umschalten vom Beladevorgang auf den Abschmelzvorgang und umgekehrt auftretenden Temperaturschwankungen besser auszugleichen als dies ein Desublimator mit einem rechteckigen Gehäuse vermag. Dadurch werden örtliche Spannungsspitzen vermieden, welche sonst zu Materialermüdungen und später zu Rissen und Undichtigkeiten führen. Die Betriebssicherheit eines Desublimators wird folglich heraufgesetzt. Auch braucht nicht befürchtet zu werden, daß es durch Undichtigkeiten zu Unterbrechungen des Produktionsablaufes kommen kann und hierdurch wirtschaftliche Nachteile entstehen. Folglich werden Reparaturarbeiten vermieden und die dadurch bedingten Kosten eingespart.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß sich der das Rohrbündel aufnehmende zylindrische Kessel aufgrund der kreisrunden Querschnittsform verhältnismäßig einfach herstellen läßt. Außerdem sind im Vergleich zu der bekannten Bauart eine wesentlich geringere Anzahl von dichtenden Schweißnähten herzustellen. Dies bedeutet nicht nur eine Verminderung an Schweißarbeit, sondern schließt auch weitge-

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hend während des Betriebes auftretende Undichtigkeiten aus. Darüber hinaus ist bei gleichem Rauminhalt die Oberfläche des zylindrischen Gehäuses kleiner als des bekannten, im Querschnitt rechteckigen Gehäuses. Auf diese Weise wird die trotz der regelmäßig aufgebrachten Isolierung nicht völlig zu vermeidende Wärmeabstrahlung relativ gering gehalten. Hierdurch wird beim Abschmelzvorgang Wärmeenergie eingespart und es ist infolge der kleineren Oberflächen auch weniger Isoliermaterial erforderlich.

Die mit geringem seitlichen Spiel in die runde Querschnittsfläche des Kessels eingepaßte rechteckige Querschnittsfläche des Rohrbündels läßt sich vollständig mit Rippenrohren bestücken. Diese füllen somit gleichmäßig den verfügbaren Querschnitt aus. Zwischen den Rippenrohren selbst sowie zwischen den Rippenrohren einerseits und der Gehäusewandung andererseits verbleiben daher keine freien Gassen. Außerdem ist gewährleistet, daß der verfügbare Strömungsquerschnitt an allen Stellen gleich groß ist. Dadurch ist eine gleichmäßige Strömung des Reaktionsgases und als Folge hiervon eine gleichmäßige Kühlung desselben während des Beladevorganges erreichbar.

Ferner wird nur ein verhältnismäßig kleiner Raum beansprucht. Bei gleicher Durchsatzleistung in bezug auf die bekannte Bauart ist dies deshalb der Fall, weil man mit einer kleineren Bauhöhe auskommt Neben dem wirtschaftlichen Vorteil der Raumersparnis ergibt sich für das Bedienungspersonal der Vorteil, daß die Armaturen günstiger zu erreichen sind und somit eine einfachere Kontrolle und Handhabung ermöglicht wird. Die unterhalb und oberhalb des Rohrbündels im Querschnitt kreisabschnittsförmig ausgebildeten Bereiche des Kessels ersparen eine zusätzliche Anordnung einer Sammelwanne für das Produkt unterhalb des Rohrbündels sowie die Anordnung einer Abström- oder Verteilerhaube für das Reaktionsgas oberhalb des Rohrbündels.

Die auf beiden Längsseiten des Rohrbündels vorgesehenen, senkrechten Leitwände bewirken in besonders einfacher Weise, daß innerhalb des zylindrischen Kessels ein Durchströmbereich mit rechteckiger Querschnittsfläche gebildet wird, welcher gleichmäßig mit Rippenrohren bestückt werden kann. Das Reaktionsgas ist daher gezwungen, genau durch diesen Bereich des Kessels zu strömen, da keine freien Durchströmgassen sonst vorhanden sind. Die von den Leitwänden abgeteilten seitlichen Abschnitte des zylindrischen Kessels, die einen kreisabschnittsförmigen Querschnitt besitzen, können somit vom Reaktionsgas nicht durchströmt werden. Sie bilden vielmehr in besonders vorteilhafter Weise seitliche Isolationskammern. In denen wirkt die dort eingeschlossene Luft als Isoliermittel und verhindert ein Abführen von Wärme nach außen, was insbesondere beim Abschmelzen des Produktes von Bedeutung ist

In Fortbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens ist mindestens eine Kesselstirnwand von den Rohren des Rohrbündels durchsetzt wobei die Rohre mit dieser Stirnwand fest verbunden sind. Das Rohrbündel kann folglich zusammen mit der Stirnwand in relativ einfacher Weise aus dem Kessel herausgenommen bzw. in diesen eingebracht werden. Der Aufwand bei Montage-und Reparaturarbeiten wird dadurch gesenkt Mit dieser Gestaltung ist ferner der Vorteil verbunden, daß sich die bei wechselnder Temperatur eintretende Verlängerung bzw. Verkürzung der Rohre nicht auf die Kesselwand auswirkt. Spannungen oder gar Verformungen der Kesselwand, insbesondere der Stirnwände, unterbleiben.

Sofern die Rohre durch beide Kesselstirnwände hindurchgeführt und dort verschweißt sind, ist darauf zu achten, daß sich die durch die Temperaturänderung bedingte Längung bzw. Verkürzung der Rohre innerhalb des Kessels ausgleichen kann, um Spannungen zwischen den Rohren und der Kesselwand zu vermeiden. Dies ist z. B. dadurch erreichbar, daß die

ίο Rohre gegenüber dem Kessel und gegeneinander längsverschieblich angeordnet werden und daß zwischen den Endabschnitten eines mit der Kesselwand verschweißten Rohres eine ausreichende Anzahl von untereinander wechselweise mit Rohrbögen verbundeis nen, sich in Kessellängsrichtung erstreckenden Rohrabschnitten vorhanden sind. Auf diese Weise kann ein Längenausgleich innerhalb jedes Rohres stattfinden und es ist ein Mindestmaß einer Ausgleichsbewegung möglich. Beispielsweise können die Rohre von einem Rohrbündelträger längsverschieblich gehalten sein, der seinerseits gegenüber der Kesselwand mit allseitig begrenztem Spiel gelagert ist Gemäß der Erfindung ist jedoch entsprechend einem vorteilhaften Merkmal die λ Kesselwandung gegenüber ihren Tragstützen und/oder ™ die Tragstützen sind gegenüber einem ihnen zugeordneten Fundament oder Traggerüst allseitig um ein begrenztes Maß verschiebbar angeordnet. Hierdurch erreicht man eine weitgehende Verschiebbarkeit der einzelnen Teile des Desublimators gegeneinander, so daß das Auftreten von Spannungen infolge unterschiedlicher Längenausdehnung bei den auftretenden starken Temperaturschwankungen im großen und ganzen vermieden wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet das Rohrbündel zusammen mit einem Rohrbündelträger eine selbständige Baueinheit, wobei die Rippenrohre in regelmäßigen Abständen von Tragelementen des Rohrbündelträgers unterstützt sind. Hierdurch ist eine relativ einfache Montage möglich, gemäß welcher das Rohrbündel in einfacher Weise zusammengesetzt werden kann, wobei die Montagearbeit vor allem durch die gute Zugänglichkeit erleichtert wird. Ist das Rohrbündel mit dem Rohrbündelträger außerhalb des Kessels zusammengesetzt, so werden

beide gemeinsam in den vorbereiteten zylindrischen Λ Kessel eingeschoben. Der Rohrbündelträger kann dabei mit kufenartigen Gleitstücken oder mit abnehmbaren Rollen versehen sein. Im einen Falle sind dann auf der Kesselwandinnenseite Gleitschienen und im anderen Fall Rollbahnen vorgesehen.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß das Rohrbündel aus in vertikalen Ebenen angeordneten Rohrschlangen besteht, wobei die seitlich einander benachbarten Rohrschlangen um die Hälfte ihres vertikalen Rohrabstandes in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders enge und dazu gleichmäßige Bestückung des Durchströmraumes mit Rippenrohren, was sich folglich in einer gleichmäßigen und zuverlässigen Abkühlung des Reaktionsgases vorteilhaft auswirkt.

Die beiden Endabschnitte einer jeden Rohrschlange sind durch eine Kesselstirnwand nach außen hin durchgeführt und ragen über die Außenfläche um ein wesentliches Maß nach außen vor. Im Bereich des Durchtritts sind die Endabschnitte mit der Stirnwand dichtend verschweißt. Die Schweißnähte können folglich von außen kontrolliert werden und Risse

frühzeitig entdeckt und ohne besonderen Aufwand, insbesondere ohne Demontage von angeschweißten Verteilerkammern, repariert werden.

Die Endabschnitte der Rohrschlangen können in etwa horizontal verlaufende, um ein wesentliches Maß von der Außenfläche einer Kesselstirnwand entfernt angeordnete Verteiler bzw. Sammler dichtend eingeführt sein. Hierdurch wird zuverlässig vermieden, daß das die Rippenrohre innenseitig abwechselnd durchströmende Kühl- bzw. Heizmittel in den Desublimator gelangen ι ο und sich dort mit dem Produkt vermischen kann. In diesem Zusammenhang können alle oberen bzw. unteren Endabschnitte der Rohrschlangen an jeweils einen gemeinsamen oberen bzw. unteren Verteiler bzw. Sammler angeschlossen sein. Demgegenüber ist es jedoch auch möglich, daß die oberen bzw. unteren Endabschnitte der Rohrschlangen an jeweils zwei obere bzw. zwei untere Verteiler bzw. Sammler angeschlossen sind, derart, daß die obere oder untere Reihe der in horizontaler Ebene auf Lücke zueinander versetzt angeordneten Endabschnitte der Rohrschlangen entsprechend ihrer Lage an die jeweils oberen oder unteren Verteiler bzw. Sammler angeschlossen sind. Darüber hinaus sind aber auch noch weitere Anordnungen denkbar. Somit können bei entsprechender Anordnung von Schiebern oder Ventilen gegebenenfalls mehrere Durchlaufsysteme gebildet werden, die unabhängig voneinander zu- bzw. abschaltbar sind, so daß die Kühl- bzw. Heizwirkung im Innern des Desublimators feinfühlig geregelt werden kann.

Nach der Erfindung ist es darüber hinaus empfehlenswert, die Rohrbogen der Rohrschlangen in geringem Abstand vor den Innenflächen der Kesselstirnwände anzuordnen, derart, daß die Rohrbogen die Stirnwände bei der im Betrieb größtmöglichen Längung der Rippenrohre annähernd berühren. Hierdurch wird erreicht, daß die Rohrbögen auch bei größtmöglicher Längung nicht fest an den Kesselstirnwänden anliegen, so daß Spannungen und gegebenenfalls Verbiegungen der Rippenrohre vermieden werden.- Andererseits ist jedoch darauf zu achten, daß sich zwischen den Rohrbogen und den Innenflächen der Kesselstirnwände keine freien Durchströmgassen bilden, in denen das Reaktionsgas nur unzureichend abgekühlt wird und infolgedessen das Produkt nicht ausfällt. Die Rohrbogen können dabei ebenfalls außenseitig mit Querrippen versehen sein.

Nach der Erfindung ist es ferner von Vorteil, daß an den Innenflächen der Kesselstirnwände waagerecht verlaufende, zur Kessellängsachse geneigte Umlenkleisten jeweils im Bereich zwischen zwei in vertikaler Richtung benachbarten Rohrbogen angeordnet und gut wärmeleitend mit der jeweiligen Stirnwand verbunden sind. Auf diese Weise werden die sonst unvermeidlichen freien Gassen im Bereich zwischen den Rohrbogen und den Innenflächen der Stirnwände vermieden und der Gasstrom wird in Richtung auf das Rohrbündel umgelenkt. Die gut wärmeleitende Verbindung mit der jeweiligen Stirnwand ermöglicht dann auch eine Beheizung der Umlenkleisten, damit selbst hier abgesetztes Produkt mit abgeschmolzen werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kesselwände mit Hilfe einer Heizvorrichtung beheizbar. Vorzugsweise sind auch die Leitwände des Kessels mit Hilfe einer Heizvorrichtung beheizbar. Produktteilchen, die sich an der Innenfläche der Kesselwandung bzw. an der dem Rohrbündel zugekehrten Seite der inneren Leitwände stark abgelagert haben, können folglich während des Abschmelzvorganges mit abgeschmolzen werden. Auf diese Weise wird die Entstehung von Phthalsäure aus dem Anhydrid verhindert, welche sich bereits bei einer örtlichen Unterkühlung des Gasstromes an unbeheizten Wänden durch Auskondensieren des im Reaktionsgas enthaltenen Wasserdampfes bilden würde. Bei einer Entstehung von Phthalsäure, deren Schmelztemperatur bzw. Zersetzungstemperatur wesentlich über der Schmelztemperatur von Phthalsäureanhydrid liegen, würden sich an den Kesselwänden feste Brücken mit den anliegenden Rippenrohren bilden, die die Längenausdehnung der Rohre erheblich behindern. Die dadurch vor allem beim Abschmelzvorgang infolge des durch die Rohre fließenden Heizmittels mit Temperaturen von 180 bis 200⁰C auftretenden Spannungen könnten zu Rohrreißern führen.

Die Heizvorrichtung kann aus einem System von vorzugsweise glatten Heizrohren gebildet sein. Dabei ist es möglich, die Teile der Heizvorrichtung für die Kesselwände und für die inneren Leitwände unabhängig sowie unabhängig von der Beheizung des Rohrbündels ein-bzw. abzuschalten. Auf diese Weise kann die Beheizung der einzelnen Teile jeweils so durchgeführt werden, wie dies aufgrund des momentanen Betriebszustandes wünschenswert ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Desublimator läßt sich eine besondere Betriebsweise durchführen, die Gegenstand der Patentansprüche 10 und 11 ist.

Hierdurch wird erreicht, daß sich bereits während des Niederschiagens des Reaktionsproduktes an den innenseitig gekühlten Rippenrohren kein Reaktionsprodukt an den Außenwandungen des Desublimators ansetzen kann, was zu den bereits geschilderten Nachteilen führt. Außerdem können auch die inneren Leitwände jedes Desublimators während des Abschmelzvorganges oder falls wünschenswert, während des Beladungsvorganges beheizt werden, da die hier aufgebrachten Heizrohre unabhängig von anderen Heizregistern beaufschlagt werden können. Man erreicht auf diese Weise, daß sich während des Beladevorganges keine oder nur eine relativ dünne Produktschicht an den Wänden des Desublimators ablagert, die sich jedoch spätestens beim Abschmelzen des Reaktionsproduktes verflüssigt und aus dem Desublimator ausfließt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen zylindrischen Desublimator in der Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt;

Fig.2 einen Querschnitt durch den Desublimator gemäß der Linie II-II der F i g. 1;

F i g. 3 und 4 die beiden Stirnseiten des Desublimators in Ansicht;

F i g. 5 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt A der F i g. 1;

F i g. 6 den Ausschnitt A der F i g. 1 mit einer weiteren Ausführungsform;

F i g. 7 eine Ansicht auf eine auf der Mantelfläche des Desublimators der F i g. 1 angebrachte Heizvorrichtung;

F i g. 8 in vergrößertem Maßstab den Ausschnitt B gemäß F i g. 1 und

F i g. 9 und 10 in etwas verkleinerter Darstellung zwei weitere Ausführungsbeispiele für die Anordnung von Rippenrohren in schematischer Darstellung.

Der in F i g. 1 dargestellte Desublimator besitzt ein geschlossenes Gehäuse, welches als ein im wesentlichen

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zylinderförmiger, liegend angeordneter Kessel 1 ausgebildet ist. Der Kessel 1 besitzt eine Mantelfläche 2 sowie eine vordere und eine hintere Stirnfläche 3 und 4. Außerdem besitzt der Desublimator mehrere Haupttragstützen 5 und kleinere Tragstützen 5a, mit denen er auf einem nicht dargestellten Fundament oder Traggerüst aufruht. Die Tragstützen 5 sind bei der Ausführungsform nach F i g. 1 in solcher Weise ausgebildet, daß die Kesselwandung 2,3 und 4 und die Tragstützen 5 bzw. 5a gegenüber einem ihnen zugeordneten, nicht dargestellten Fundament oder Traggerüst allseitig um ein begrenztes Maß verschiebbar angeordnet sind. In F i g. 1 ist dies durch kleine Rollen 5b angedeutet. Die kleineren, mit 5a bezeichneten Tragstützen ruhen dabei auf Trägern 5c; die wiederum auf den Haupttragstützen 5 längsverschieblich gelagert sind.

Die Mantelfläche 2 besitzt an ihrem vorderen, der Stirnfläche 3 zugekehrten Endabschnitt im Bereich ihrer höchstgelegenen Stelle einen Zu- bzw. Abführungsstutzen 6 für das Reaktionsgas bzw. das Gas-Dampf-Gemisch. Ein zweiter Zu- bzw. Abführungsstutzen 6a ist an der hinteren Stirnfläche 4 im Bereich der unteren Hälfte des Kessels 1 angeordnet. Beide Stutzen 6 bzw. 6a sind mit Hilfe einer besonderen Heizvorrichtung beheizbar. Im Bereich der hinteren Stirnfläche 4 besitzt der Kessel 1 auf der Mantelfläche 2 etwa im Bereich der höchstgeiegenen Stelle einen ebenfalls beheizbaren Anschlußstutzen 7, in welchem als Explosionsfenster eine nicht erkennbare Berstscheibe angeordnet ist. Die vordere Stirnfläche 3 besitzt im Bereich ihrer unteren Hälfte ein Mannloch 8, dessen stutzenartiger Deckel 9 mit einem gas- bzw. dampfdicht verschließbaren und beheizbaren Führungsstutzen 10 für eine nicht dargestellte Stoßstange zum Lösen von Verstopfungen eines Ablaufstutzens 11 versehen ist. Der Ablaufstutzen 11 dient zum Ablaufen des Produktes und ist im Bereich des größten Durchmessers und der tiefstgelegenen Stelle des Kessels 1 angeordnet, der gegebenenfalls eine Konizität von etwa 1% aufweist. Ebenso wie die Zu- bzw. Abführungsstutzen 6 bzw. 6a, der Anschlußstutzen 7 sowie der Deckel 9 und der Führungsstutzen 10 des Mannloches 8 ist auch der Ablaßstutzen 11 beheizbar ausgebildet.

Im Innern des Kessels 1 ist ein Rohrbündelträger 12 angeordnet, der kufenartige Gleitstücke 13, gegebenenfalls auch Rollen, besitzt und auf demontierbaren, an beiden Längsseiten der Kesselinnenwandung angeordneten Laufschienen 14 aufruht. Die Laufschienen 14 ruhen wiederum auf Konsolen 15 auf, die an beiden Seiten an der Innenwandung des Kessels 1 — vorzugsweise durch Schweißen — etwa im Bereich der Tragstützen 5 bzw. 5a befestigt sind.

Der Rohrbündelträger 12 trägt längsverschieblich ein Rohrbündel 16, welches aus in vertikalen Ebenen angeordneten Rohrschlangen 17 besteht, wobei die seitlich einander benachbarten Rohrschlangen 17 etwa um die Hälfte ihres vertikalen Rohrabstandes in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind. Die mit 17a bezeichneten geraden Rippenrohre der Rohrschlangen 17 sind über Rohrbogen 18 miteinander verbunden. Das Rohrbündel 16 bildet zusammen mit dem Rippenrohrträger 12 eine selbständige Baueinheit, wobei die Rippenrohre 17a des Rohrbündels 16 in regelmäßigen Abständen von Tragelementen 12a des Rohrbündelträgers 12 unterstützt sind. Die Rohrschlangen 17 können innenseitig wechselweise von einem Kühl- oder Heizmittel beaufschlagt werden. Hierzu sind die beiden Endabschnitte einer jeden Rohrschlange 17 durch eine Stirnwand — bei der Ausführungsform nach F i g. 1 durch die vordere Stirnwand 3 — des Kessels 1 von innen nach außen durchgeführt. Dabei ragen die Endabschnitte der Rohrschlangen 17 über die Außenfläehe der Stirnwand 3 um ein wesentliches Maß nach außen vor. Die Endabschnitte jeder Rohrschlange 17 sind im Bereich ihres Durchtritts durch die Stirnwand 3 des Kessels 1 mit dieser dichtend verschweißt. Im übrigen sind die Rohrschlangen 17 an keiner anderen

ίο Stelle fest mit einer Wandung des Kessels 1 verbunden, sondern dieser gegenüber mit allseitigem, begrenztem Spiel längsverschieblich gelagert.

Das sich annähernd über die gesamte axiale Länge des Kessels 1 erstreckende Rohrbündel 16 füllt einen Raum mit einer rechteckigen Querschnittsfläche des Kessels 1 aus, wie dies insbesondere in Fig.2 zu erkennen ist. Auf beiden Längsseiten ist das Rohrbündel 16 durch eine im wesentlichen senkrechte Leitwand 19 begrenzt, die mit ihren unteren und oberen Längskanten an der Innenseite der Mantelfläche 2 und mit ihren vorderen und hinteren Stirnkanten an den Innenseiten der Stirnflächen 3 und 4 des Kessels 1 anliegt. Auch die Querschnittsfläche des Rohrbündels 16 berührt an ihren vier Ecken die Innenwandung des Kessels 1, was zeichnerisch nur andeutungsweise dargestellt ist, weil nur wenige Rippenrohre 17a im Schnitt eingezeichnet sind.

In F i g. 2 ist im Bereich der mittleren Längsachse des Kessels eine Teilansicht dargestellt, welche das Rippenrohrbündel 16 in seiner Vorderansicht zeigt. In dieser Teilansicht und in F i g. 1 ist deutlich zu erkennen, daß das Rohrbündel 16 aus einer Anzahl von in vertikaler Ebene angeordneten Rohrschlangen 17 besteht und daß außerdem die seitlich einander benachbarten Rohrschlangen 17 etwa um die Hälfte ihres vertikalen Rohrabstandes in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 besteht eine Rohrschlange 17 aus jeweils acht übereinander angeordneten geraden Rippenrohren 17a. Deutlich erkennbar sind in F i g. 2 die Tragelemente 12a des Rippenrohrträgers 12, auf denen die Rippenrohre 17a der Rohrschlangen 17 aufruhen.

Wie ebenfalls in F i g. 2 zu erkennen ist, sind die äußere Mantelfläche 2 und vorzugsweise auch die inneren Trennwände 19 des Kessels 1 mit Hilfe einer Heizvorrichtung beheizbar. Außerdem sind in der Regel auch die Stirnflächen 3 und 4 des Kessels 1 in gleicher Weise beheizbar. Diese Heizvorrichtung besteht aus einem System von vorzugsweise glatten Heizrohren 20,

so die mit untereinander gleichbleibendem Rohrabstand parallel zur Kessellängsachse gut wärmeleitend, vorzugsweise durch Schweißen, an der Außenseite der Kessel- bzw. Leitwände 2, 3, 4, 19 befestigt sind. Die Heizrohre 20 sind auch in Fig.3 dargestellt, wo außerdem der Zu-bzw. Abführungsstutzen 6a sowie der Anschlußstutzen 7 in der Vorderansicht gezeigt sind. Die Heizrohre 20 sind an Verteilerleitungen 20a für das Heizsystem angeschlossen, die über einen Anschlußstutzen 206 mit einem Heizmittel beaufschlagt werden. Die Verteilerleitungen 20a sind über weitere Leitungen 20c miteinander verbunden, die gleichzeitig als Heizrohre für die hintere Stirnwand 4 dienen und zweckmäßigerweise etwa vertikal verlaufen.

In F i g. 4 ist die vordere Stirnwand 3 veranschaulicht, an der die Leitungen 20c des Heizsystems etwa horizontal verlaufen, die als Heizrohre für die vordere Stirnwand 3 dienen. Außerdem zeigt Fig.4 den stutzenartigen Deckel 9 des Mannloches 8, den

Führungsstutzen 10 desselben sowie den Ablaßstutzen 11 in der Vorderansicht.

In F i g. 4 sind darüber hinaus zwei Verteiler 21 und zwei Sammler 21a dargestellt, die etwa horizontal verlaufen und — was insbesondere in F i g. 1 zu erkennen ist — um ein wesentliches Maß von der Außenfläche der Stirnwand 3 entfernt angeordnet sind. In diese Verteiler 21 bzw. Sammler 21a sind die Endabschnitte der Rohrschlangen 17 dichtend eingeführt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und F i g. 4 sind die oberen bzw. unteren Endabschnitte der Rohrschlangen 17 an jeweils zwei obere bzw. zwei untere Verteiler 21 bzw. Sammler 21a angeschlossen, und zwar derart, daß die obere oder untere Reihe der in horizontaler Ebene auf Lücke zueinander versetzt angeordneten Endabschnitte der Rohrschlangen 17 entsprechend ihrer Lage an die jeweils oberen oder unteren Verteiler 21 bzw. Sammler 21a angeschlossen sind. Den Verteilern 21 bzw. den Sammlern 21a wird das Heiz- oder Kühlmittel über Anschlußstutzen 216 zu- bzw. abgeführt.

In F i g. 5 sind die beiden Sammler 21 und die darin mündenden Endabschnitte der Rohrschlangen 17 dargestellt. Die Endabschnitte jeder Rohrschlange 17 sind dabei mit einem gesonderten Flanschteil 22 der Stirnwand 3 des Kessels 1 mittels der Schweißnähte 22a verschweißt. Der Flanschteil 22 ist wiederum mit Hilfe von Schweißnähten 24 in die Stirnwand 3 des Kessels 1 eingeschweißt.

Im Prinzip die gleiche Anordnung wie F i g. 5 zeigt die F i g. 6, bei der lediglich die beiden getrennten Verteiler 21 zu einem im Querschnitt größeren Verteiler 25 zusammengefaßt sind. Der Verteiler 25 besitzt einen Anschlußstutzen 26, an welchen sich eine nicht dargestellte Rohrleitung anschließt, die beispielsweise der Zuführung des Kühl- bzw. Heizmediums dient. Hierbei ist es durchaus möglich, die mit 21 bzw. 25 bezeichneten Verteiler auch als Sammler und die mit 21a und 25a bezeichneten Sammler als Verteiler zu benutzen, was bedeutet, daß das Kühl- bzw. Heizmittel in entgegengesetzter Richtung die Rohrschlangen 17 durchströmen kann.

F i g. 7 zeigt eine Ansicht der Mantelfläche 2, in welcher die Form und Ausbildung der Heizrohre 20 dargestellt ist. Jeweils zwei Rohre 20 sind durch einen etwa halbkreisförmig oder U-förmig ausgebildeten Rohrbogen 27 zu einer Heizrohreinheit miteinander verbunden und im Bereich der Stirnseite 4 des Kessels 1 an die Sammelrohre 20a angeschlossen. Die Heizrohre 20 sind in solcher Weise an die Sammelrohre 20a angeschlossen, daß sie im Hinblick auf den Zu- bzw. Abfluß des Heizmediums jeweils zu dritt in Reihe hintereinander geschaltet sind. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Heizrohre 20 im Hinblick auf den Zu- bzw. Abfluß des Heizmediums parallel zueinander oder in anderer Weise zu schalten.

F i g. 8 zeigt, daß die Rohrbogen 18 der Rohrschlangen 17 in geringem Abstand vor den Innenflächen der Stirnwände — in diesem Fall der Stirnwand 3 — des Kessels 1 angeordnet sind, und zwar derart, daß die Rohrbogen 18 die Stirnwand 3 erst bei der im Betrieb größtmöglichen Längung, insbesondere der geraden Rippenrohre 17a, annähernd berühren. An den Innenflächen der Stirnwand 3 des Kessels 1 sind — was in gleicher Weise auch für die Stirnwand 4 gilt — etwa waagerecht verlaufende Umlenkleisten 28 bzw. 28a jeweils im Bereich zwischen zwei in vertikaler Richtung benachbarten Rohrschlangenpaaren 17 angeordnet, wobei die Umlenkleisten 28 gut wärmeleitend mit der jeweiligen Stirnwand — in F i g. 8 der Stirnwand 3 — verbunden sind.

Die Fig.9 und 10 zeigen in schematischer Darstellung zwei weitere Möglichkeiten, wie die Rohrschlangen 17 innerhalb des Kessels 1 angeordnet werden können, und zwar im Gegensatz zu der in F i g. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform in solcher Weise, daß die Endabschnitte der Rohrschlangen 17 nicht nur durch die vordere Stirnfläche 3, sondern sowohl durch die vordere Stirnfläche 3 als auch durch die hintere Stirnfläche 4 nach außen durchgeführt sind.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Diskontinuierlich arbeitender Desublimator zur Gewinnung eines Reaktionsproduktes aus einem Gas-Dampf-Gemisch, bei welchem innerhalb eines geschlossenen Gehäuses ein von dem Gas-Dampf-Gemisch quer angeströmtes, aus rohrschlangenförmig ausgebildeten Rippenrohren bestehendes Rohrbündel vorgesehen ist, welches eine rechteckige Querschnittsfläche ausfüllt und dessen Rippenrohre innenseitig wechselweise von einem Kühl- oder Heizmittel beaufschlagbar sind, wobei außerhalb des Rohrbündels je ein einbaufreier Raum für die Verteilung des Gas-Dampf-Gemisches bzw. für die Sammlung des gekühlten Gases vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das das Rohrbündel (16) aufnehmende geschlossene Gehäuse als zylindrischer, liegend angeordneter Kessel (1) ausgebildet ist und daß die rechteckige Querschnittsfläche des auf beiden Längsseiten durch je eine mit ihren unteren und/oder oberen Längskanten an der Innenseite des Kesselmantels (2) und mit ihren vorderen und hinteren Stirnkanten an den Innenseiten der Kesselstirnwände (3, 4) anliegende, senkrechte Leitwand (19) begrenzten Rohrbündels (16), das sich annähernd über die gesamte axiale Länge des Kessels (1) erstreckt, mit geringem seitlichen Spiel in die runde Querschnittsfläche des Kessels (1) eingepaßt ist und daß die einbaufreien Räume für die Verteilung des Gas-Dampf-Gemisches bzw. für die Sammlung des gekühlten Gases oberhalb und unterhalb des Rohrbündels (16) vorgesehen sind, wobei der unterhalb des Rohrbündels (16) vorgesehene einbaufreie Raum außerdem der Sammlung des Reaktionsproduktes dient

2. Desublimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kesselstirnwand (3 oder 4) von den Rohren des Rohrbündels (16) durchsetzt ist, wobei die Rohre mit dieser Stirnwand (3 oder 4) fest verbunden sind.

3. Desublimator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselwandung (2, 3, 4) gegenüber ihren Tragstützen (5, 5a) und/oder die Tragstützen (5) gegenüber einem ihnen zugeordneten Fundament oder Traggerüst allseitig um ein begrenztes Με 3 verschiebbar angeordnet sind.

4. Desublimator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel (16) zusammen mit einem Rohrbündelträger (12) eine selbständige Baueinheit bildet, wobei die Rippenrohre (YIa) in regelmäßigen Abständen von Tragelementen (12a,) des Rohrbündelträgers (12) unterstützt sind.

5. Desublimator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel (16) aus in vertikalen Ebenen angeordn 2ten Rohrschlangen (17) besteht, wobei die seitlich einander benachbarten Rohrschlangen (17) um die Hälfte ihres vertikalen Rohrabstandes in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind.

6. Desublimator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbögen (18) der Rohrschlangen (17) in geringem Abstand vor den Innenflächen der Kesselstirnwände (3,4) angeordnet sind, derart, daß die Rohrbögen (18) die Stirnwände (3, 4) bei der im Betrieb größtmöglichen Längung der Rippenrohre (17a,i annähernd berühren.

7. Desublimator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, daß an den Innenflächen der Kesselstirnwände (3,4) waagerecht verlaufende, zur Kessellängsachse geneigte Umlenkleisten (28, 28a,) jeweils im Bereich zwischen zwei in vertikaler Richtung benachbarten Rohrbögen (18) angeordnet und gut wärmeleitend mit der jeweiligen Stirnwand (3,4) verbunden sind.

8. Desublimator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselwände (2, 3, 4) mit Hilfe einer Heizvorrichtung (20) beheizbar sind.

9. Desublimator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände (19) des Kessels (1) mit Hilfe einer Heizvorrichtung (20) beheizbar sind.

10. Verfahren zum Betreiben des Desublimators nach einem der Ansprüche 1 bis 9, durch indirektes Abkühlen eines Gas-Dampf-Gemisches und nachfolgendes Abschmelzen des abgeschiedenen Reaktionsproduktes durch indirektes Erwärmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselwandung des Desublimators während des Abkühlens des Gas-Dampf-Gemisches indirekt beheizt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände des Desublimators während des Abkühlens des Gas-Dampf-Gemisches indirekt beheizt werden.