DE1911195B2 - Wärmetauscher, insbesondere zum Kühlen von mit hohem Druck und hoher Temperatur anfallenden frischen Spalt- und/oder Synthesegasen - Google Patents

Description

4. Wärmetauscher nach Anspruch !. J oder i. da- v durch !.■e^.eiinzeichnc!. dal'· -iie Rohrc'crncntc des RohrhiiiKU.·'- '^2) in an sie!" bekanntet Weise über seitlich hera-isgelührle /·.:■ und Abiührungsk'itun gen (h !!in! 7} mi: Vent; lern . P) und Sammlern (14). die mn ilvni \usirit!*· :t_'i. 1 · se Ίΐ) ies; \eri>undei· i sind. '. er-i/ln¹. eiBi sinu

!>.· Kühlwirkung und eine verringertes Ausbrin ^rUng. I «wolUerEndproduktes durch besagte Rückgen des ge*öl tili 1 un μ derartigen

bildung zur Mge habt I^ π ^ ^

T^mT«ÄmcaulS ί einströmende Spaltgas T" "h dei D uckölvergasung anfallende Proz.eßgas ^tK rdem I in r U £ Kühhing keine nennenswerte Vor- \or dun L11 u _{Gas von se|nen}, _tinlrm

we,/e,t hai.dad.c/:u|a Beaufschlagung der

ί,ΑΑ n^Uöugt nachgewie,enermaßen fur den Sang dtr Rückbildung des Spaltgases mit maßge-

Die !■rt'mdi.'ii.' bezieht -.ich auf einen Wärmeaustauscher, insbesondere zum Kühlen von mit h"hem Druck und hoher Temperatur anfallenden frischen Spalt und/oder S-- uthesetra'-en, bosteherid aus einer Mehrzahl von Rohrelemeuien. die zu einen. Rohrbündel /usam mengefiiLH und in einem ,111! einem konischen dasein trittskopf versehenen Gehäuse angeordnet sind.

Zur Erzeugung von Olefinen, insbes". lere Äthylen aus gasförmigen oder verdampfien flussigen Kohlen Wasserstoffen, werden diese einer thermischen Spaltung in einem Spaltofen unterzogen. Das hierbei meist in großer Menge und mit hoher Temperatur anfallende Spaltgas, ein Gasgemisch, ist sehr reaktionsfähig und muß zur Verhinderung von Rückbildung abgekühlt

werden.

Hierzu bedarf es besonders ausgebildeter Wärmeaustauscher. Diese sollen einerseits für die Aufnahme hohen Druckes und hoher Temperatur ausgelegt sein. Andererseits sollen sie aber auch der Neigung der Spaltgase zur Rückbildung, d. h. dem unerwünschten Ausfall von Koks und Kondensatabscheidung oder anderem Spaltprodukten, im Wärmeaustauscher weitestgehend entgegenwirken, um eine Verschmutzung der Heizfläche möglichst zu verhindern. Eine solche Verschmutzung würde nämlich eine unerwünschte Minde-Außerdem soll der Wärmeaustauscher eine sichere Beherrschung hoher Wärmebelastungen der Kühl Ia-Bent-rrsuiuuB Ausnutzung der aus den

^C _G ^ha^tfsⁿ _c„^ervÄί mÄScnommer fühlbaren Wärme Sir cineü Dampfkessel zur Energiegewinnung gesta,-

"^ ,..« Ηίτ DL-PS 62 348 bekannten Wärme-

^{Bel ein} _h ^e.?dcr eingangs genannten Art sind die Rohr-, austauscher der eingang^. ^^.^, ^ ,_{n bejden}

idennm'seithc'hen/u-tvu.Abfuhrle.tun.enlest.er ^,ΐ,,ΙΙ. sind und deren ,aseinm.tssemgen S nd,„ au!

""γ' !st be" Sen'bekannten Wärmeaustauschern ,on ^,.'ht.-.l dab Jas w>M den Wasserrohren gebiete ■ ^a;.·..,,;,,;^. ._u|_iri!cht l^ ausdehnen Kann und im uon-"' " ..,.. ,ip.TJci. hrnäßii-'en leinperaiurhelasuing ^^etV^D-ha^uil-ol^.dalldieSch.eiiisie,- -, 'I \],._Γ Wasserrohre ander querhegenden Ab- bzu. ' / Ihrkitun.cn leicht abreiben. Die Nnoronun, Uer ;; ,,„_lrllls^.ti^n Wasserrohren aul cmc; Eben,· ^r' ",„ beir.KhiiMier Entfernung des (jaseintriiiskopi -verursacht ihrerseits sehr lange Verue.lzeuen. Dar-, _uhl._{r hl!UU},s win: de; (iaseinsirom duicn d.e querlie-. .,ul.-n /ufuhrleitimL-en beeinträchtigt. ^- ^c^i-aus der i^S-l'SM03 722 em Kühler be-_L.,_il;u j,_r aus einem einzelnen als Heidrohr zu bezeichnenden Rohrelement besieht, webe, das Mantel-. ,-ohr als I laiiptgehäuse dient.

Der Erfmdun,· liegt die .Auf* w>e zugrunde, einen Wanneaustauschcr der eingangs genannten Am zu schufen welcher extrem hohe Druck- und Tempera-,urbelast'ungen aufnehmen kann und der Ne.gung der M Stnlt-asc zur Rückbildung, d. h. dem unerwünschten Au'slTll von Kokskondensatabschcidungen oder ande-,.,.„Sp.i'.tprodukten entgegenwirkt.

|),esc \iii-abe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst dal. die Rohrelemente in an sich bekannter Weise v> ',Is irerade an ihrem gascintritlsseitigen Ende geschlossene Mantelrohre mit in diesen mittig angeordneten Tauchrohren geringeren Durchmessers für die Kühlmittcl/ufühmng ausgebildet sind, und daß die Rohrelemente eine solche Länge haben, daß deren geschlosses-, „cn Enden in das Innere des konischen Teiles des Gaseintnttskopfes eintragen, derart, daß sie der Konizität desselben entsprechend stufenförmig ansteigen

Auf diese Weise wird eine freie Dehnbarkeit der Rohrelement erzielt, welche die Aufnahme hoher Druck- und Tempcraturbclastungen gewähr eistet Andererseits können die heißen Spaltgase direkt und ungehindert in den Bereich der Rohrelemente einströmen Somit wird die Verweilzeit der Spaltgase im Einströmungsbercich auf ein unschädliches Minimum begrenzt Durch die freie Aufhängung der Rohrelemente wird außerdem vermieden, daß im Einströmungsbereich ein schädlicher Wärmestau durch Materialansammlung entstehen kann.

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/iir Emerung der Rohrelemente im Rolirb'indel ist es in neuerer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, «lull die einander gegenüberstehenden Mantelrohre durch Disianzgheder, vorzugsweise Längsflossen im Abstand voneinander gehalten sind. Hierdurch entstehen /wischen den Rohrelementen Kanüle, die eine ein lache Reinigung des Apparates mit einem Hochdruck wassersirahlgerai ermöglichen.

lim die Vermeidung von Rückbildungen zu unterstützen, ist es ferner zweckmäßig, daß der Gaseintrius- ig kopf mit einem wärmeisolierenden Material ausgekleidet ist.

F.ine einfache und sichere Aufhängung des Rohrbündels wird erzielt, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Rohrelemente des Rohrbiindels is in an sich bekannter Weise über seitlich herausgeführte Zu- und Abführungsleitungen mit Verteilern und Sammlern verschweißt sind, die mn dem Austrittsgehäuse fest verbunden sind.

I.in •\u'-iulir;iii;:-,heispie! der RiTindiingr ist naohMe- ^" hcnd uniiT IkvüLjiuihmc auf die Zeichnung naher crl.i-i !er! Ιλ /L-IiM

1 Il' i iji'k¹!; Wärmeaustauscher nach der l.rtindüng up Mitte!! .r.igssJinni entlang der Linie \-H it- IiL' J'

I ii.¹ 2 ,'.:·ιι W .irmeiauschei im Ouerschni!: i-iüLin·.-Jlt I mie ( />nach I ι g. I.

Der \\,i ϊκ austauscher besieht aus einer Melir/ah! ■■■■ί; zn einem Ri >h rhi ι nilel 2 /usammcngelaLlicn L'cr.i Jen. ,in ihren unteren landen geschlossenen Mi.nielruh v ivii 1. in denen die I'auchrohre 3 mittig angeordnet -.irid. Der -Xuilendurchmesser der Tauchrohre 5 ι-,ι kleiner aK. der Innendurchmesser tier Mantelrohre 1. so da!( L-iiie Rmgraum 4 /wischen der M.inlelrohnnnc:¹, «and und dem 'rauchrohr 3 gebildet wird. Die I auch· '·■ rohre Ϊ enden über dem geschlossenen Ende der Mantc'rohie 1 Die Mantelrohre 1 und die Tauchrohre 5 sind zu Warmeaustauchelementen 5 vereinig! nach Ar; lter sogenannten Eieldrohre. Zur Zufuhrung des Kuhlmiitels diene.ι in das obere Ende der Taui.hp>hre ä 4" mundende Zuführungsleitungen b. Das in dem Ringraum 4 durch Hehei/ung der Mantelrohre 1 sich bilden de l")amplwassergemisi:h wird durch an das obere finde .lcs Mantelrohres 1 angeschlossene Abführungsleitun- ;.-cn 7 abgeleitet. .ts

Line Meh'/ahl der Mantelrohre I, bzw. Wärnieaus t.iuschclcmente 5. wird mit Abstand zueinander stehen /ii einer Rohrreihe 8 zusammengefaßt. Mehrere dieser Rohrreihen 8 werden mit Abstand parallel nebeneinander angeordnet, wodurch das Rohrbündel 2 gebildet ^Vl wird. Die die Rohrreihen 8 bildenden Mantelrohre ί bzw. Wärm -austauschelemenle 5. und die jeweils ein ander gegenüberstehenden Mantelrohre 1, bzw. Wiir meausiauschelemenle 5, der einander benachbarten Rohrreihen 8. sind durch l.angsflossen 9, die in die jeweiligcn Zwischenräume zwischen den Mantelrohren I eingeschweißt sind, miteinander verbunden. Hierdurch entsteht ein einheitlicher, gasdichter Kühiflächcnbautei! mit (iassen 10 zwischen den Wärmcauslauschelementen 5 für den Durchzug des Heizmitlels.

Selbstverständlich brauchen die Längsflossen 9 innerhalb des Rohrbündels 2 nicht miteinander verschweißt zu werden, sondern dienen dann lediglich zur Distanzicrung und Abstützung der Mantelrohre untereinander. Ps entstehen dann nicht gegeneinander dichte ⁶S Gassen 10, was an sich auch nicht erforderlich ist. Diese Gassen 10 lassen sich ebenso wie die dichten Gassen mittrk der üblichen Hoehdruckwasserstrahlgcräte leicht reinigen.

Auf das untere Eintritts- und das obere Austrittsende des Rohrbündels 2 i.u ein konischer Gaseintrittskopf U, bzw. cm Gasausmuskopf 12, aufgesetzt Die Mantelrohre 1 der einzelnen Rohrreihen 8, deren Enden in den konischen Γ eil des Gaseintntis- und Gasaustrittkopfes

11 und 12 ragen, haben eine solche Länge, daß deren Enden quer zur Längsachse der Mantelrohre 1 fluchtende, einander parallele Reihen bilden und diese Rei hen des Rohrbündels 2 von Rohrreihe 8 zu Rohrreihe 8 stufenförmig ansteigen. Hierbei wird die Länge der Mantelrohre 1 der einzelnen Rohrreihen 8 so gewählt, daß die Rohrreihen 8 im Bereich des konischen Teiles des Gaseintritts- und Gasaustrittskopfes 11 und 12 etwa entsprechend der Konizität derselben stufenförmig ansteigen.

Die Tauchrohre 3 der Wärmetauschelemente 5 sind durch die Zuführungsleitungen 6 mit den Verteilern 13 verbunden, denen das Kühlmittel über eine Leitung (nicht Bezeichnet) zugeführt wird. Die Verteiler 13 sind stehend neben dem (iaseii :nttskonf an /'.'.ei gegen iMerhcL'cikien Seilen auge >'\inet wie in:) Jen oher..-ii Lüden der Mar.i.-!rohre I dei Wänvn. justauschelemen te 5 ausgehenden 'Miluhruniisle klingen 7 ionen das ent -,;.indene ! )ani|'!w aisergemisi.; in die Sammler 14. Dk ■sammler 14 sind hegend neben dem Gasausiritlskop;'

12 m\ -JeWi: noch ireien Seilen angeordnet. Das den Summier 14 zuströmende Dampfw asscrgennsch .ms den \\ arnieauslauscheiemenien 5 wird einer Damp!' wassertn.mmcl (ηκΐιι ge/Lichne;) /um Ausdampfen /<\ L'eliilm. dei der Dampf als Nm/danipf /ur Versorgum· ihn DampHerbraiichern entnommen wird.

I in Wamieverluste durch -Mistrahlung nach atiHci: /¹J \ ei hindern und außerdem ein Ireies Ausdehnen des Roirbundek ' /u ernioglichen, werden die durch die /'.ι Hiitl Abfuhrungsleiiungen β und 7 mit dem Rohrbündel 2 verbundenen Verteiler 11 und Sammler 14 fest in einem mit leiierlesteu Material ausgekleideten Kopfteil Ii gelagert, tier auf einen den mittleren Abschnitt lies Rohrbiindels 2 mn Absland umgehenden ι -it «a^r medamnieiulen leiierlesien Material ausgekleideten Manielteil Ib autgeset/t ist. der seinerseits mn einem unteren, ebenfalls mit feuerlesien Material ausgekleideten l'ußleil 17 verbunden ist. in dem der Gaseiniriti^ kopf 11. in den die unteren Enden der Mantelrohre 1 frei hineinra.L'cn. felagert ist.

Damit der I Jhergangsieil 18 /wischen dem mittleren Abschnitt des Rohrbiindels 2 im Mantelteil 16 und dem iTil.itei! 17 gasdicht abgeschlossen werden kann, ist auf das untere Ende des Rohrbündels und gasdicht mit diesem verbunden eine mit Abstand über dem Fußteii 17 und parallel /ur oberen 1 iißteilebenc 19 liegend¹?, unten an ihrer Seitenkante ringsum mit einer Seitenwand 20 versehene Platte 21 angeordnet, deren größter Durch messer kleiner ist als der lichte Durchmesser der Aus kleidung des Mantelteiles Ib. Die freie Kante 22 der .Seilenwand 20 lauern in eine in der Eußleilebene 19 des Eußteiles 17 ringsum laufenden Ausnehmung 23. die mit Sand zur ßildu.ig einer Sandtassendichtung angefüllt ist, Zur Verbesserung der Abdichtung kann in die Ausnehmung 23 eine nachgiebige Dichtung 24 eingelegt sein, auf die sich die freie Kante 22 der Seitenwand 20 abstützt. Um besonders im unteren Bereich des Rohrbiindels 2 eine gute Wärmedämmung zu erreichen, wird auf die Platte 21 ein Mantel 25 aus wärmedämmenden Material aufgebracht, der das Rohrbündel 2 umschließt.

Um die freien unteren Enden der Mantelrohre 1 vor

η Verbrennen oder Verzundern zu schützen und um c wirkungsvolle Aufteilung des einströmenden (jasomes zu erreichen, werden auf die unteren Finden r Mantelrohre 1 strömungsgünstig ausgebildete Kapn 26 aus einem hitzebeständigen Werkstoff gesetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

I 91 1 Patentansprüche:

1. Wärmeaustauseher, insbesondere /um Kühlen von mil hohem Druck und hoher Temperatur anfal- !enden frischen Spalt- und/oder Synthesegasen, bestehend aus einer Mehrzahl win Rohi elementen, die zu einem Rohrbündel zusammengefaßt und eine einem mit einem konischen Gaseintrittskopf verse henen Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente in an sich bekannter Weise als gerade, an ihrem gaseintrittsseitigen Ende geschlossene Mantelrohre (1) mit in diesen miuig angeordneten Tauchrohren (3) geringeren Durchmessers für die Kühlmittelzuführung ausgebildet sind und daß die Rohrelcmenie eine solche Lange haben, daß deren geschlossenen Enden in das Innere des konischen Teiles des Gaseintrittskopfes (11) einragen, derart, daß sie der Konizität desselben entsprechend stufenförmig ansteigen.

j W .1 rill j- .ι usi,: ι; se he r nach Anspruch 1. dad.irch !.'■..■kennzeich : -t. daß die einander geizcnuhcrstchc;;-den Manielrohrc (I) durch Distan.'giicdcr. Vorzugsueise I.ausflössen (9) :; Abstand \oncinaiider gehallen sind. ^:

i. Wärmetauscher i,.i. . Anspruch i oder 2. dadurch gekennzeichnet, daIi der Ciaseinirinskoi-)! (II) nut einen! '■·. irmeisoliereiidt/ri MaicMai iiuvgei-.'eidel