DE1913267A1 - Gefuelltes Reaktionsrohr mit Temperaturfuehlern - Google Patents

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG . .

Unser Zeichen: O.Z. 26 077 F/Km

6700 Ludwigshafen, 14.3.1969 Gefülltes Reaktionsrohr mit Temperaturfühlern

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf mit Temperaturmeßeinrichtungen bestückte Rohre und Rohrbündel und betrifft im besonderen Teraperaturmeßfühler in kontaktgefüllten Rohren, die außen von einem aggresiven Medium umspült werden.

Es ist bereits nach Zeitschrift "Chemie-Ingenieur-Technik", 1964, S. 327 ff. bekannt, zur Messung des axialen Temperaturfeldes in gasdurchströmten Füllkörpersäulen eine Vielzahl von Temperaturfühlern über die Länge der Säule hinweg zu verteilen und zusätzlich in be- ( stimmten Querschnittsebenen des gefüllten Rohres mehrere solcher Temperaturfühler mit unterschiedlichem Abstand von der Rohrwand anzuordnen, um auch die Temperaturverteilung über den Rohrquersohnitt zu ermitteln. - Als Temperaturfühler werden dabei Thermoelemente verwendet, deren heiße Lötstellen sich jeweils im Rohrinnern bzw. auf der Innenrohrwand befinden. Die hülsenförmig eingeschlossenen Zuleitungen der Thermodrähte befinden sich hierbei auf der Außenseite der rohrförmigen Meßstrecke, wobei die radiale Einführung durch in die Rohrwand eingebrachte Bohrungen erfolgt, die durch Elementhalter aus Sonderwerkstoffen, Asbestdichtungen und Klemmstücke verschlossen sind.

Bei der Durchführung stark exotherm oder endotherm ablaufender katalytischer Reaktionen in Röhrenöfen sind die mit dem Kontaktstoff, insbesondere Katalysatoren, gefüllten Bohre zur Wärmeübertragung meist von einem besonderen Wärmeübertragungsmittel umgeben, bei besonderen Verfahren z.B. mit einer Salzschmelze. Ent sprechende, in der Praxis verwendete Höhrenöfen können 5 bis 15 000 solcher Kontaktrohre besitzen.

Bei Reaktoren, die entweder eine besonders genaue Wärmeführung erfordern oder bei thermisch empfindlichen Katalysatoren ist es besondere wichtig, die Temperatur in der Kontaktschicht genau zu kenntη, um den Reaktionsoffη im Sinne optimaler Leistung mittels d«s dit Rohre umgebenen Wärmeübtrtragungamittfls steuern und 406/68 109839/1075 - 2 -

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die Temperatur in eng vorgegebenen Grenzen halten au können. Es ist bereits bekannt, ein oder mehrere kontaktgefüllte Reaktionsrohre eines Ofens mit Thermoelementen zu bestücken, an deren Lötstellen die Thermodrähte in stoßfest verstärkten Thsrmohülsen heranführen, die etwa in der Rohrachse angeordnet sind. Hierbei hat sich nun ergeben, daß exakte Temperaturmessung©!! in gegenüber den normalen Rohren nur mit entsprechend kleinerer Kontaktmenge gefüllten Meßrohren und ferner wegen der um die Thermohülse anders verteilten Kontaktkörper nicht möglich sind. Wählt man für die Meßrohre größere Durchmesser zum Ausgleich der Kontaktmengenunterschiede, so liefert allein die dadurch bedingte andere Qu®rschnittsverteilung des Kontaktstoffes ebenfalls keine mit den normalen Rohren vergleichbaren Temperaturwerte. Hinzu kommt noch, daß kurze radiale Einführungen der Thermohülsen durch die Rohrwand nicht möglich sind, weil die die Rohre umspülende, als Wärmeträger eingesetzte Salzschmelze den langzeitig sicheren Verschluß der erforderlichen Wandöffnungen nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgab© zugrunde_s ©in mit auswechselbaren Kontaktkörpern zu füllendes Reaktionsrohr so mit dem Temperaturfühler zu bestücken, daß die M@ßw©rt© die Temperaturverteilung nicht bestückter Rohre fehlerfrei wiedergeben und ferner· Durchbrechungen der Rohrwände vermieden sind. ■» Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daB die Zuleitungen %n &@n Temperaturfühlern mittel- oder unmittelbar in etwa axial ν©!⁵!®«» fenden Vertiefungen im Innern der Rohrwand befestigt und üi® h©i~ ßen Enden der Zuleitungen bis zum im freien Rohrquarschnitt bestimmten Meßpunktm wesentlichen in radialer Riehtirag aus ö@a Vertiefungen heraus abgewinkelt sind* - Die radial© Ausdehnung der Vertiefung in der Rohrwand muß dabei mindestsi&s ύ@η Durchmesser der Thermohülse entsprechen, so daß dar freie Querschnitt des Rohres, von den abgewinkelten End®η abgesehen_g vollständig der Kontaktfüllung sur Verfügung steht, - Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird «in solches Kontaktrohr in .raehrer@n stellungssohritten doppelwandig ausgeführt, und In die Wand sind von der Stirnseite her bis sur Meßebene durähgehenäoi, vorzugsweise auf Mantellinien verlaufende Sohlite« gefraßt, die Thermohülsen eingefügt sind, wobei auf dieses mit d@n peraturfühlern ausgerüstete Innenrohr ein Außenrohr mit @

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ne haftvermittelnde Zwischenschicht aufgeschoben ist.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

Es zeigen Fig. 1 die Ausführung sines homogenen bzw. einwandigen Reaktionsrohrs im Querschnitt; Fig. la den zugehörigen Längsschnitt nach der Linie A-B. Di© Fig. 2 und 2a geben die entsprechenden Schnitte bei einem doppelwandig ausgeführten Reaktionsrohr wieder. - Um den für die Kontaktfüllung des Rohrs und die regelmäßige Schüttung der Kontaktkörper vorgesehenen Rohrquerschnitt nicht über größere axiale Bereiche hinweg zu verändern, sind zur Aufnahme mehrerer Temperaturfühler in die Rohrwand axial verlaufende Nuten 2 gefräst, deren Querschnittsfläche mindestens gleich, vorzugsweise etwas größer ist als der Durchmesser der Thermohülse 3: Die Nuten 2 können sowohl mit teilweise rundem,bzw. halbrundem Querschnitt als auch mit hinterschnittenen Kanten, bzw. entsprechendem trapezförmigem Querschnitt, z.B. durch einen Kegelstumpf-Fräser, derart ausgeführt sein, daß die Breite der Nuten an der inneren Umfangsfläche des Rohres kleiner ist als in der Tiefe. Nach dem Einfügen der Thermohülsen in diese Nuten können dann die Ecken zum Pestlegen der Thermohülse mittels nes mii Spannung in das Röhrinnere eingeführten Werkzeugs verformt werden. Es ist schließlich auch möglich, die in die Nuten eingelegten Thermohülsen 3 durch in das Rohrinnere mit Spannung eingespreizte,federnde Ring© festzulegen. - Im einfachsten Fall sind die Nuten 2 bereits bei der Rohrherstellung über die Rohrlänge hinweg vorgefertigt. Besser ist es jedoch, sie vom Rohrende her nur bis zur jeweiligen Meßebene des Thermofühler^ zu erstrecken. Etwa in dieser Meßebene sind dann die freien Enden des Thermofühlers, bei Thermoelementen also die heißen Lötstellen, zusammen mit der Thermohülse aus den Nuten 2 heraus in radialer Richtung in den freien Rohrquerschnitt hinein, vorzugsweise mit einem Winkel ^ von etwa 100 bis 150° entgegen der späteren Einfüllrichtung der Kontaktkörper abgebogen (siehe Flg. la und 2a).

Bei der in den Figuren 2 und 2a wiedergegebenen doppelwandigen Ausführung eines mit Thermofühler bestückten Reaktionsrohr«

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durchdringen die Nuten 2 das Innenrohr la vollständig, und zwar jeweils von einem Rohrende her bis zur jeweiligen Meßebene. In das geschlitzte,innere Rohr la werden zunächst sämtliche Temperaturfühler eingesetzt und unter Beifügen von Stütseiementen oder Weichmetallen in den Nuten 2 verstemmt. Sodann wird das bis auf eine Temperatur, die höher ist als die größte später vorkommende Reaktionstemperatur, erwärmte äußere Rohr Ib übergeschoben, so daß es auf das innere Rohr fest aufschrumpft. Die Wärmeleitung durch die Rohrwand kann bei einer abgewandelten Herstellung solcher Rohre auch nur dadurch verbessert werden, daß auf das mit dem Temperaturfühler versehene Innenrohr la eine leicht schmelzende Metallfolie glatt aufgelegt bzw.-aufgewickelt wird, über die dann das äußere Rohr Ib gezogen wird. Durch Brat wärmen beider Rohre bis über den Schmelzpunkt der als Zwischenlage verwendeten Metallfolie wird dann ein© die Wärme gut leitende Verbindung geschaffen. - Schließlich ist auch möglich, die innige Verbindung der doppelten Rohrwand bei noch nicht aus den Nuten 2 herausgewinkelten Meßenden bsw. Lötstellen der Thermofühler mittels eines durch das Innenrohr gepreßten Verdrängungskörpers, z.B. einer Kugel, herzustellen.

Mit den oben beschriebenen Reaktionsrohren ist es möglich, den Temperaturverlauf in großtechnischen Röhrenreaktoren, beispielsweise bei Reaktionen mit einem stark ausgebildeten hotspot, wie er bei der Oxydation verschiedener Kohlenwasserstoff© auftritt, z.B. o-Xylol oder Naphthalin, unmittelbar aus der Kontaktfüllung der Reaktionsrohre heraus zu überwachen.

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Claims (4)

Patentansprüche O.Z. 26 077

1. Gefülltes Reaktionsrohr für Röhrenöfen mit im Innern der Füllung angeordneten Temperaturfühlern, insbesondere Thermoelementen, die in Abständen über die Rohrlänge hinweg verteilt sind und deren Meßorte bzw. Lötstellen von der Rohrinnenwand beliebigen Abstand haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (3) zu den Temperaturfühlern (4) mittel- oder unmittelbar in axial verlaufenden Vertiefungen (2) der Ruhrwand befestigt un& die heißen Enden der Zuleitungen aus diesen Vertiefungen heraus bis zum im freien Rohrquerschnittbestimmten Meßpunkt im wesentlichen in radialer Richtung abgewinkelt sind.

2. Reaktionsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Ausdehnung der Vertiefungen (2) in.der Rohrwand mindestens dem Durchmesser der Thermohülse (3) entspricht.

3. Reaktionsrohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (2) in der Rohrinnenwand mit von innen nach außen größer werdender Breite ausgeführt, vorzugsweise gefräst sind.

4. Reaktionsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in mehreren Herstellungsschritten doppelwandig ausgeführt ist und in die innere Wand (la) von der Stirnseite her bis etwa zur Meßeben· durchgehende, vorzugsweise auf Mantellinien verlaufende Schlitze gefräst sind, in die die Thermohülsen (3) eingefügt sind, und das über dieses mit den Temperaturfühlern ausgerüstete Innenrohr ein Außenrohr (Ib) mit oder ohne hmftvermittelnde und die Wärme gut leitende Zwischenschicht aufgeschoben ist.

5» Reaktionsrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß auf das mit Schiitsen aufgeführte Innenrohr (la) nach dem Einfügen der Thermohülen (3) eine wärmeleitende Zwischenschicht ait einem gegenüber dem Rohrwerkstoff wesentlich tiefer liegenden Schmelzpunkt aufgetragen ist*.

Zeiohn. _flQ ^; _öfl^diMhe Artiiin» * Soda-Fabpik AO

ORIGINAL INSPECTED