DE1957826A1 - Rohrverbindung fuer Einbauten von Reaktionsgefaessen - Google Patents

Rohrverbindung fuer Einbauten von Reaktionsgefaessen

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Hans-Guenter Brieke
Dirk Gerdes
Herbert Staarmann
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Uhde GmbH
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Description

FRIEDRICH UHDE GMBH . .
Aktenzeichen: 35 007 . ..
30. Oktober 1969
Rohrverbindung für Einbauten von Reaktionsgefäßen.
Die Erfindung betrifft eine lösbare Rohrverbindung für Einbauten von Reaktionsgefäßen mit mehreren ReaktionsSektionen, die mit Katalysator gefüllt sind und mit mehreren Zwischeneipbauten, wie z.B. Zwischenwärmetauscher.
Reaktionsgefäße, wie z.B. NHg-Synthesekonverter, enthalten einen Endwärmetauscher, mehrere Katalysatorschichten und Zwischenwärmetauscher. Das Reaktionsgas durchströmt zunächst aufwärts mantelseitig den Endwärmetauscher, dann abwechselnd eine Zentralsektion, die in jeder Katalysatorschicht liegt und die Zwischenwärmetauscher mantelseitig, um nach Riehtungsumlenkung und Durchtritt durch die Katalysatorschichten und die Zwischenwärmetauscher rohrseitig und Durchtritt durch den Endwärmetauscher das Reaktionsgefäß zu verlassen. Die Zwischenwärmetauscher sind mit Umlenkblechen in Scheiben- und Ringscheibenart ausgestattet. Die Führung des aufzuheizenden Gasstromes von Wärmetauscher zu Wärmetauscher erfolgt durch zentrale Rohrabschnitte, die in der Katalysatorschicht liegend von Wärmetauscher zu Wärmetauscher reichen. Die Zwischenwärmetauscher haben einen Durchmesser gleich dem der Katalysatorschichten, d.h., sie füllen den Querschnitt des Einsatzes des Reaktionsgefäßes ganz aus, Bei den bekannten Reaktionsgefäßen werden zum Zwecke der Dichtheit alle Sektionen gasdicht verschweißt und mit dem Einsatzmantel umhüllt, der wiederum gasdicht mit den Rohrböden verbunden ist, um keine Gaskurzschlüsse zu erhalten. Solch ein Reaktionsgefäßeinsatz stellt ein kompliziertes Gebilde dar und ist im Betrieb starken, unterschiedlichen Wärmebeanspruchungen ausgesetzt. Hinzu kommt, daß der Katalysator in die einzelnen Sektionen eingefüllt und aus ihnen entleert werden muß. Um dies zu ermöglichen, müssen die Zwischenwärmetauscher parallel zu den Rohren durchgehende Füllöffnungen enthalten. Dies bedeutet eine Vergeudung von teurem Hochdruckraum. Bei Reaktionsgefäßen großen Durchmessers von ca. 2 m und mehr ist das Einfüllen und Entleeren von Katalysator durch 2 oder 3 Füllöffnungen umständlich und gleichmäßige Schichthöhe läßt sich nicht
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verwirklichen wegen der schlechten Zugänglichkeit an die oberste Lage in der Katalysatorschicht. . ~
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Rohrverbindung für die Einsatzsektionen zu schaffen, die trotz auftretender Wärmedehnungen jederzeit die erforderliche Gasdichtheit gewährleistet und gleichzeitig gute Zugänglichkeit zu den Katalysatorschichten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohrverbindung für das Zentralrohr aus einem dehnbaren Wellenrohrteil, einem Dehnungs-Begrenzungsteil> einem Packungsteil und einem Dichtkragen besteht und die Rohrverbindung an einer Seite unlösbar mit dem Zentralrohr und an der anderen Seite lösbar mit der Rohrplatte des folgenden Zwischenwärmetauschers verbunden ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der aus mehreren Sektionen bestehende Einsatz eines Ammoniaksyntheseofens aus jeweils dem Wärmetauscher mit der darüber befindlichen Katalysatorschicht einzeln am Aufstellungsort zusammengebaut und gefüllt werden kann. Der Katalysator kann je Schicht eingebracht werden, bevor die darüberliegende Einheit eingebracht wird. Die Zwischenwärmetauscher hängen mit ihrem oberen Rohrboden im Einsatzmantel und können sich bei Wärmedehnungen nach unten frei ausdehnen. Die bei den gegebenen industriellen Abmessungen vorliegenden Toleranzabweichungen bezüglich des Durchmessers sind bedeutungslos für evtl. axiale Verschiebungen, da die Rohrverbindung diese axialen Verschiebungen ausgleichen kann. Auftretende Wärmedehnungen im Zentralrohr- und Wellrohrteil infolge der Betriebstemperatur von 400 - 550 0C an der Rohrverbindung steigern die Dichtkraft am unteren Rohrboden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Gasdruck im Wellrohrteil größer ist als außerhalb des Wellrohrteiles, wodurch eine Kraftkomponente als Produkt aus Differenzdruck und Fläche der letzten Halbwelle axial in Richtung zur Kragendichtung hin wirksam wird. Die Kragendichtung wird also zusätzlich durch den Differenzdruck belastet.
Der Ausbau der Einzelsektionen folgt in der gleichen einfachen Wei-
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se wie der Zusammenbau der Sektionen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung Fig. i dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: An das Zentralrohr 1, welches mit dem oberen Rohrboden 2 des Wärmetauschers 3 verbunden ist» wird im oberen Bereich der später einzufüllenden Katalysatorschicht 4 das Wellrohrteil 5 angeschweißt* Dieses Wellrohrteil ist umgeben von einem Dehnungs-Begrenzungsteil 6, welches gleichzeitig das Wellrohrteil vor Berührung mit dem Kar talysator schützt. Der Begrenzungsring 7 oberhalb des Wellrohrteiles begrenzt den Dehnungsweg des Wellrohrteiles. Der an den oberen Wellrohrteil anschließende Packungsteil 8 verfügt über einen Kragen 9 und eine Anschrägung 10. Auf dem Kragen kommt die Dichtung 11 zur Auflage und auf diese Dichtung der untere Rohrboden 12 des nach oben folgenden Zwischenwärmetauschers 13. Der untere Rohrboden dieses nach oben folgenden Zwischenwärmetauschers ist mit einer Eindrehung 14 versehen. In dieser Eindrehung, d.h. zwischen den unteren Rohrboden und den Packungsteil der Rohrverbindung, wird eine Packung 15 eingebracht, die über den Stopfbüchsring 16 mittels der Schrauben 17 fest an den Packungsteil und an die Eindrehung im ' unteren Rohrboden eingepreßt wird. Die Einbaulänge des Wellrohrteiles wird so gewählt, daß im Einbauzustand, d.h. bei normaler Umgebungstemperatur, das Wellrohrteil bereits eine gewisse Vorspannung* d.h. eine Verkürzung, erhält und die Abdichtung am unteren Rohrboden des nach oben folgenden Zwischenwärmetauschers bereits.durch eine Vorspannkraft an der Flachdichtung gewährleistet ist. Zusätzlich zu dieser Flachdichtung kommt die Packungsdichtung zur Wirkung. Unter Betriebsbedingungen wird die Dichtkraft an der Flachdichtung noch erhöht, da der untere Rohrboden 12 infolge Wärmeausdehnung der Rohre des Zwischenwärmetauschers 13 in Richtung auf den Packungsteil hin sich verschiebt und der Differenzdruck im Wellrohrteil über die letzte Hälbwelle nach oben wirksam wird.
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Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Rohrverbindung für Einbauten von Reaktionsgefäßen mit mehreren Reaktionssektionen insbesondere für Ammoniak-Synthesekonverter dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbindung aus einem dehnbaren Wellrohrteil, einem Dehnungs-Begrenzungsteil, einem Packungsteil und einem Dichtkragen besteht und die Rohrverbindung an der" Zentralrohrseite unlösbar und an der Zwischenwärmetauscherseite lösbar verbunden ist.
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DE19691957826 1969-11-18 1969-11-18 Rohrverbindung fuer Einbauten von Reaktionsgefaessen Pending DE1957826A1 (de)

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