DE19742821A1 - Anordnung zur Kühlung eines mit Produktdämpfen beladenen Trägergases - Google Patents

Description

Eine Anordnung zur Kühlung eines aus einem Reaktor tre­ tenden und mit Produktdämpfen beladenen heißen Träger­ gases ist insbesondere bei der Gewinnung von Phthalsäure­ anhydrid (PSA) bekannt.

Um das PSA aus dem etwa 370°C heißen Trägergas gewinnen zu können, muß es vor dem Einleiten in einen PSA-Desub­ limator auf etwa 170°C gekühlt werden. Dazu wird das Trägergas bis lang zunächst in einen Vorgaskühler gelei­ tet, der horizontal angeordnet und durch eine Rohrleitung mit einem Hauptreaktor verbunden ist. In dem Vorgaskühler wird das Trägergas in einem ersten Schritt auf etwa 300°C gekühlt. Zur Verbesserung der Ausbeute und der Produktqualität wird das Trägergas anschließend über eine Rohrleitung einem Nachreaktor zugeführt, den das Träger­ gas wiederum in vertikaler Richtung von unten nach oben durchströmt. Hierbei erfolgt eine Erwärmung des Trä­ gergases auf etwa 320°C. Das den Nachreaktor verlas­ sende, mit PSA beladene Trägergas wird dann über eine weitere Rohrleitung einem Gaskühler zugeleitet, in dem das Trägergas auf etwa 170°C gekühlt wird. Vom Gaskühler wird das Trägergas Desublimatoren zugeführt, in welchen das PSA aus dem Trägergas gewonnen wird. Auch die Desub­ limatoren sind mit dem Gaskühler über Rohrleitungen ver­ bunden. In der Regel sind im Hinblick auf die Beladungs- und Abschmelzvorgänge vier Desublimatoren vorgesehen.

Der bekannte Anlagenaufbau ist deshalb notwendig, um den unterschiedlichen Bedingungen hinsichtlich der zulässigen Anströmgeschwindigkeiten des Vorgaskühlers, des Nachreak­ tors sowie des Gaskühlers Rechnung zu tragen. Dieser Sachverhalt führt jedoch nicht nur zu einem großen Flächen- sondern auch zu einem erheblichen Raumbedarf zur Unterbringung des Gaskühlers und des Nachreaktors zwi­ schen dem Hauptreaktor, in welchem die Umwandlung des Einsatzstoffes in PSA erfolgt und den Desublimatoren, wo das PSA gewonnen wird. Aufgrund dessen ist ein erhebli­ cher Investitionsaufwand erforderlich. Da sowohl der Hauptreaktor als auch der Nachreaktor mit vertikaler Achse ausgeführt sein müssen, sind entsprechend lange sowie mehrfach gekrümmte Rohrleitungen zwischen dem Hauptreaktor und dem Vorgaskühler bzw. zwischen dem Vor­ gaskühler und dem Nachreaktor vorzusehen. Diese Rohrlei­ tungen weisen auch ein erhebliches Trägergasvolumen auf. Folglich sind entsprechende Halterungen, Stützen und Kompensatoren notwendig. Ferner müssen der Hauptreaktor sowie der Nachreaktor von geeigneten Stahlkonstruktionen getragen werden, da sie sich in einem größeren Abstand oberhalb des Erdbodens befinden, weil das beladene Trägergas aus dem Reaktor nach unten weggeführt und dann horizontal in den Vorgaskühler übergeleitet und das aus dem Vorgaskühler aus tretende Trägergas wieder von unten in den Nachreaktor eingeleitet werden muß.

Des weiteren ist es erforderlich, das nach oben aus dem Nachreaktor tretende Trägergas wiederum über entsprechend lange und gekrümmte Rohrleitungen dem Gaskühler und aus dem Gaskühler den Desublimatoren zuzuführen. Alle diese Einrichtungen, Aggregate und Apparate müssen von entspre­ chenden Stahlkonstruktionen getragen werden. Hierdurch wird der Investitionsaufwand weiter erhöht.

Insbesondere aufgrund der den Vorgaskühler mit dem Nach­ reaktor und den Nachreaktor mit dem Gaskühler verbinden­ den Rohrleitungen sowie der darin erforderlichen Über­ gangsstücke sind Druckverluste nicht zu vermeiden. Er­ höhte Druckverluste verlangen jedoch eine höhere Geblä­ seleistung zum Durchsatz des Trägergases, wodurch sich in der Folge die Betriebskosten erhöhen.

Üblicherweise strömt das mit Produktdämpfen, wie z. B. PSA, beladene Trägergas im explosiven Bereich. Hierbei steigt das Risiko einer Explosion mit den in den diversen Apparaten und Rohrleitungen eingeschlossenen Volumina. D.h., es sind im bekannten Fall mehr und größere Explosi­ onssicherungen erforderlich, weil durch die auseinander gezogene Lage der diversen Apparate und der sie verbin­ denden Rohrleitungen zwangsläufig ein hohes Gasvolumen ständig eingeschlossen ist.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Kühlung eines in einem Reaktor mit Produktdämpfen beladenen heißen Träger­ gases zu schaffen, welche kompakt gebaut ist, so daß bei er­ höhter Betriebssicherheit der Investitions- und Betriebs­ aufwand deutlich gesenkt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.

Kern der Erfindung ist die bauliche Zusammenfassung des Vorgaskühlers in Form einer Wärmeaustauschereinheit, des Nachreaktors und des Gaskühlers, ebenfalls in Form minde­ stens einer Wärmeaustauschereinheit, in einem Gehäuse. Dieses Gehäuse hat bevorzugt eine vertikale Erstreckungsachse mit einer Zuführung des heißen Träger­ gases im unteren Höhenbereich und mit einer Abführung des gekühlten Trägergases im oberen Höhenbereich. Hiermit wird dem Sachverhalt vorteilhaft Rechnung getragen, daß das beladene Trägergas nach unten aus dem Hauptreaktor tritt und in aller Regel im oberen Höhenbereich der Desublimatoren eingeführt wird. Aufgrund dessen sind zwi­ schen dem Hauptreaktor und dem Gehäuse bzw. zwischen dem Gehäuse und den Desublimatoren nur noch zwei relativ kurze Rohrleitungen notwendig. Demnach ist es lediglich erforderlich, das Gehäuse und die beiden Rohrleitungen mit entsprechenden Stahlkonstruktionen abstützen zu müssen. Der hiermit verbundene Investitionsaufwand verringert sich im Vergleich zum Stand der Technik um 30% bis 50%. Der weitere Vorteil ist der, daß der Flächen- und Raumbedarf erheblich reduziert wird. Da Rohrleitungen und auch die Maßnahmen zur Sicherstellung der jeweiligen Gasgeschwindigkeiten zwischen den voneinander räumlich getrennten Aggregaten entfallen, ergeben sich deutlich geringere Druckverluste mit der Folge einer niedrigeren Gebläseleistung, so daß die Betriebskosten ebenfalls sinken. Die Betriebssicherheit wird heraufgesetzt, da das insgesamt eingeschlossene Gas­ volumen merklich verringert wird. Das Risiko von Explo­ sionen sinkt deutlich.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang, daß die erste Wärme­ austauschereinheit regelbar ist und daß der Bestandteil des Nachreaktors bildende Katalysator gleichmäßig ange­ strömt wird. Die gleichmäßige Anströmung wird dadurch er­ zielt, daß der Katalysator im Abstand zu der ersten Wär­ meaustauschereinheit angeordnet ist, wobei die erste Wär­ meaustauschereinheit aufgrund des darin stattfindenden Druckverlustes zugleich eine Vergleichmäßigung des Trä­ gergases über den gesamten Querschnitt des Gehäuses her­ beiführt.

Eine für den Nachreaktor optimale Betriebstemperatur wird dadurch erreicht, daß die Temperatur des Wärmeträger­ fluids in der ersten Wärmeaustauschereinheit geregelt wird.

Das die Wärmeaustauschereinheiten jeweils durchströmende Wärmeträgerfluid kann Öl, Wasser oder Dampf sein. Welches Wärmeträgerfluid eingesetzt wird, hängt von dem Wärme benötigenden Verbraucher ab.

Zwecks Sicherstellung der zum Betrieb der Desublimatoren erforderlichen Temperatur kann es gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 vorteilhaft sein, daß der zweiten Wärmeaus­ tauschereinheit eine von einem Wärmeträgerfluid durch­ strömte dritte Wärmeaustauschereinheit in Strömungsrich­ tung des Trägergases nachgeordnet ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 3 erblickt. Hierbei gelangt ein zylindrisches Gehäuse mit vertikaler Achse zum Einsatz.

Diese Ausführungsform ermöglicht es in vorteilhafter Weise, daß das Gehäuse auch in einem technisch weniger entwickelten Land vor Ort hergestellt und montiert werden kann und lediglich die anspruchsvolleren Wärme austau­ schenden Einbauten sowie der Katalysator aus einem ein technisch höheres Niveau aufweisenden Land beigestellt zu werden brauchen.

Bei dieser Ausführungsform strömt das heiße Trägergas zentral von unten in das Gehäuse ein und beaufschlagt zunächst die erste Wärmeaustauschereinheit. Zwischen die­ ser Wärmeaustauschereinheit und dem im Abstand darüber befindlichen Nachreaktor mit integriertem Katalysator ist ein Beruhigungsraum für das Trägergas vorgesehen. Die Höhe des Beruhigungsraums entspricht etwa der Höhe des Nachreaktors. Das vertikal nach oben aus dem Katalysator tretende Trägergas wird dann über geeignete Umlenkmittel aus der Vertikalachse des Gehäuses seitlich verlagert und am oberen Ende des Gehäuses horizontal umgelenkt, wo es dann die zweite Wärmeaustauschereinheit und gegebenen­ falls auch eine dritte Wärmeaustauschereinheit in hori­ zontaler Richtung beaufschlagt. Der Austrittsstutzen des gekühlten Trägergas es befindet sich seitlich des Gehäuses und ist radial gerichtet. Auf diese Weise wird eine extrem kurze Rohrverbindung zwischen dem Gehäuse und den Desublimatoren benötigt.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 ist es zweck­ mäßig, daß die erste Wärmeaustauschereinheit vom Umfang des Gehäuses aus sich radial einwärts erstreckende Rohr­ bündel umfaßt, deren Eintrittsstutzen und Austrittsstut­ zen radial gerichtet sind. Insbesondere können sich vier mit ihren Hauptachsen um jeweils 90° zueinander versetzte Rohrbündel radial in das Gehäuse erstrecken. Diese Rohr­ bündel können aufgrund ihrer im Vergleich zum Durchmesser des Gehäuses deutlich kürzeren radialen Länge austausch­ bar sein. Die Rohrbündel können Rohre in U-förmiger Kon­ figuration aufweisen. Denkbar sind aber auch sich paral­ lel zueinander erstreckende gerade Rohre mit endseitigen Verteiler- und Umlenkkammern.

Was die zweite Wärmeaustauschereinheit und gegebenenfalls auch die dritte Wärmeaustauschereinheit anlangt, so wer­ den diese zweckmäßig aus Rohrbündeln gebildet, die sich gemäß Anspruch 5 von der Oberseite des Gehäuses aus nach unten in einen quer verlaufenden Gaskanal im Gehäuse er­ strecken. Diese Anordnung ermöglicht es ebenfalls, daß die Rohrbündel ausgewechselt werden können. Ihre Ein­ trittsstutzen und Austrittsstutzen sind bevorzugt von der Oberseite des Gehäuses aus vertikal nach oben gerichtet. Die Eintritts- und Austrittsstutzen können aber auch seitlich des Gehäuses angeordnet sein. Die Rohrbündel können bei dieser Ausgestaltung ebenfalls Rohre in U-för­ miger Konfiguration oder in paralleler Relativlage mit endseitigen Verteiler- und Umlenkkammern aufweisen.

Eine weitere Variante im Umfang der vorstehend erläuter­ ten Ausführungsform sehen die Merkmale des Anspruchs 6 vor. Hierbei ist mindestens die dritte Wärmeaustauscher­ einheit mit Wärmerohren ausgestattet. Die Wärmerohre er­ strecken sich dann mit einem Längenabschnitt in einen im oberen Bereich des Gehäuses ausgebildeten Gaskanal und mit dem restlichen Längenabschnitt in einen Luftkanal, der bevorzugt oberhalb des Gehäuses verläuft. Der Luftka­ nal kann aber auch neben dem Gehäuse angeordnet sein. Ferner ist es denkbar, daß auch die zweite Wärmeaus­ tauschereinheit mit Wärmerohren ausgestattet ist.

Mit dieser Ausführungsform ist der besondere Vorteil ver­ bunden, daß die zum Betrieb des Hauptreaktors erforder­ liche Luftmenge unmittelbar in demselben Prozeß erwärmt wird, in welchem eine Kühlung des mit einer ausreichenden Temperaturdifferenz strömenden Trägergases erfolgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 7. Danach sind die erste Wärmeaustauschereinheit, der Katalysator und jede folgende Wärmeaustauschereinheit übereinander angeordnet. Diese Bereiche werden von dem ausschließlich in vertika­ ler Richtung strömenden Trägergas nacheinander beauf­ schlagt. Das Gehäuse besitzt hierbei einen rechteckigen horizontalen Querschnitt mit bogenförmig gekrümmten Ein­ tritts- und Austrittshauben. Dabei kann die Eintritts­ haube an einer Stirnseite abgeschrägt sein, um zur Ver­ ringerung des Rohrleitungsaufwands die Rohrleitung hier anzusetzen. Der Ausströmstutzen für das Trägergas sitzt bevorzugt mittig der Austrittshaube. Da aufgrund der Übereinanderanordnung der ersten Wärmeaustauschereinheit, des Katalysators als Bestandteil des Nachreaktors und der zweiten Wärmeaustauschereinheit die Quer- und Längser­ streckung des Gehäuses vergleichsweise groß ist, kann das Gehäuse zum Transport und zur Montage zweckmäßig im etwa mittleren Höhenbereich geteilt ausgebildet sein.

Die zweite Wärmeaustauschereinheit und gegebenenfalls auch eine nachfolgende dritte Wärmeaustauschereinheit verlangen eine höhere Geschwindigkeit des Trägergases, als dieses im Katalysator hat. Demzufolge ist entspre­ chend Anspruch 8 vorgesehen, daß das Gehäuse zwischen dem Katalysator und der zweiten Wärmeaustauschereinheit einen die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases erhö­ henden Übergangsabschnitt aufweist. Hierbei kann es sich um einen in der vertikalen Querebene trapezförmig gestal­ teten Gehäuseabschnitt handeln.

Die Wärmeaustauschereinheiten werden gemäß Anspruch 9 be­ vorzugt aus Rohrbündeln mit U-förmiger Rohrführung gebil­ det, die in das Gehäuse eingeschweißt sind. Statt der Rohrbündel mit U-förmiger Rohrführung können auch Rohr­ bündel mit sich zueinander parallel erstreckenden Rohren und endseitigen Verteiler- bzw. Umlenkkammern eingesetzt werden. Allerdings befinden sich alle Eintrittsstutzen und Austrittsstutzen der Rohrbündel zur Verringerung des Leitungsaufwands an ein und derselben Seite des Gehäuses.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Schema eine Anlage zur Gewinnung von Phthalsäureanhydrid (PSA);

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung in der Ansicht den Bereich II der Fig. 1 gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 2 entlang der Linie III-III;

Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 2 entlang der Linie IV-IV;

Fig. 5 den oberen Abschnitt der Fig. 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 6 in der Ansicht den Bereich II der Fig. 1 ge­ mäß einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 7 eine Seitenansicht der Darstellung der Fig. 6 gemäß dem Pfeil VII.

Mit 1 ist in der Fig. 1 ein Hauptreaktor bezeichnet, der von oben mit einem Trägergas TG beaufschlagt wird. Das Trägergas TG durchströmt den Hauptreaktor 1. Im Hauptre­ aktor 1 erfolgt die Umwandlung eines Einsatzstoffes in PSA. Hierbei erwärmt sich das Trägergas TG auf etwa 370°C.

Von dem Hauptreaktor 1 wird das nunmehr mit PSA beladene Trägergas TG einer Anordnung 2 zum Kühlen zugeführt. Es durchströmt hierbei eine nur schematisch angedeutete Rohrleitung 3. Das in der Anordnung 2 auf etwa 170°C ge­ kühlte beladene Trägergas TG tritt im oberen Höhenbereich aus der Anordnung 2 aus und wird dann über eine ebenfalls nur schematisch angedeutete Rohrleitung 4 vier Desublima­ toren 5 zugeführt, in denen das PSA aus dem Trägergas TG gewonnen wird. Die Desublimatoren 5 werden zunächst mit dem Trägergas TG beaufschlagt und dabei gekühlt. Hier­ durch desublimiert das PSA und schlägt sich auf den Roh­ ren nieder. Durch anschließendes Abschmelzen des PSA von den Rohren kann dann das PSA gewonnen werden. Mit 6 ist eine das Abgas weiterführende Rohrleitung bezeichnet.

Eine erste Ausführungsform der Anordnung 2 zum Kühlen des Trägergases TG ist in den Fig. 2 bis 4 näher erläu­ tert.

Die Anordnung 2 umfaßt ein auf Ständern 7 abgestütztes zylindrisches Gehäuse 8 mit einer bogenförmigen Ein­ trittshaube 9 im unteren Höhenbereich und einem oberen flachen Deckel 10. Zentrisch der Eintrittshaube 9 ist die Rohrleitung 3 zum Einleiten des Trägergases TG ange­ schlossen. Das Trägergas TG verteilt sich zunächst in der Eintrittshaube 9 und beaufschlagt dann eine im unteren Höhenbereich des Gehäuses 8 angeordnete erste Wärmeaus­ tauschereinheit 11. Diese Wärmeaustauschereinheit 11 setzt sich aus insgesamt vier Rohrbündeln 12 mit U-förmi­ ger Rohrführung zusammen. Die Rohrbündel 12 erstrecken sich vom Umfang des Gehäuses 8 aus radial einwärts. Sie sind zueinander um 90° versetzt angeordnet. Jedes Rohr­ bündel 12 besitzt einen Eintrittsstutzen 13 und einen Austrittsstutzen 14, über welche ein Wärmträgerfluid in die Rohrbündel 12 eingeführt und abgeführt werden kann. Die Rohrbündel 12 sind auswechselbar gelagert. Die Berei­ che zwischen den Rohrbündeln 12 und dem Gehäuse 8 sind mit Blechen 15 verschlossen.

Im Abstand oberhalb der Wärmeaustauschereinheit 11 ver­ läuft ein Siebboden 16, auf dem sich ein Katalysator 17 als Bestandteil eines Nachreaktors 18 abstützt. Mit Ab­ stand oberhalb des Nachreaktors 18 ist im oberen Höhenbe­ reich des Gehäuses 8 ein quer verlaufender Gaskanal 19 ausgebildet. Der Gaskanal 19 wird nach oben durch den Deckel 10 des Gehäuses 8 und nach unten durch eine Ein­ bauplatte 20 begrenzt. Die Einbauplatte 20 kann als Leck­ fluidsammler und -abführer ausgebildet sein.

In den Gaskanal 19 ragen vom Deckel 10 aus in Hinterein­ anderanordnung eine zweite Wärmeaustauschereinheit 21 und eine dritte Wärmeaustauschereinheit 22. Deren Eintritts­ stutzen 23, 24 und Austrittsstutzen 25, 26 sind vertikal nach oben vom Deckel 10 weg gerichtet. Auch die zweite und dritte Wärmeaustauschereinheit 21, 22 werden in nicht näher veranschaulichter Weise durch Rohrbündel mit U-för­ miger Rohrführung gebildet. Die Rohrbündel werden mit einem Wärmeträgerfluid beaufschlagt.

Am radial äußeren Ende des Gaskanals 19 befindet sich ein in der Wand des Gehäuses 8 befestigter Austrittsstutzen 27 für das Trägergas TG.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, durchströmt das heiße Trägergas TG zunächst die erste Wärmeaustauschereinheit 11 in vertikaler Richtung, beruhigt sich dann hinter der ersten Wärmeaustauschereinheit 11 und durchströmt dann den Katalysator 17, wo das Trägergas TG nochmals erwärmt wird. Im Bereich der Eintrittshaube 9, der ersten Wärme­ austauschereinheit 11, des Beruhigungsraums 28 und des Katalysators 17 ist die Strömungsrichtung STR des Träger­ gases TG im wesentlichen vertikal.

Hinter dem Katalysator 17 wird das Trägergas TG durch Um­ lenkmittel 29 von der Längsachse des Gehäuses 8 radial abgelenkt und dann bogenförmig in den Gaskanal 19 ge­ führt, wo es jetzt horizontal zunächst die zweite Wärme­ austauschereinheit 21 und danach die dritte Wärmeaus­ tauschereinheit 22 beaufschlagt. Über den radialen Aus­ trittsstutzen 27 verläßt das Trägergas TG das Gehäuse 8 mit einer Temperatur von etwa 170°C.

Im Falle der Ausführungsform der Fig. 5 umfaßt die dritte Wärmeaustauschereinheit 31 Wärmerohre 30. Die Wär­ merohre 30 ragen mit einem ersten Längenabschnitt 32 in den Gaskanal 19 im oberen Höhenbereich des Gehäuses 8 und mit dem restlichen Längenabschnitt 33 in einen Luftkanal 34, der oberhalb des Gehäuses 8 angeordnet ist. Ansonsten entspricht die Ausführungsform der Fig. 5 derjenigen der Fig. 2 bis 4, so daß eine nochmalige Erläuterung ent­ behrlich ist.

Bei der in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Ausfüh­ rungsform gelangt im Rahmen der Anordnung 2 zur Kühlung des Trägergas es TG ein im wesentlichen rechteckiges Ge­ häuse 35 zur Anwendung.

Das Gehäuse 35 besitzt am unteren Ende eine bogenförmige Eintrittshaube 36, die stirnseitig abgeschrägt und hier mit einem Eintrittsstutzen 37 für das Trägergas TG verse­ hen ist. Oberhalb der Eintrittshaube 36 befindet sich eine erste Wärmeaustauschereinheit 38 in Form von nicht näher dargestellten Rohrbündeln mit U-förmiger Rohrfüh­ rung. Die Rohrbündel sind in das Gehäuse 35 einge­ schweißt. Die Eintrittsstutzen der Wärmetauschereinheit 38 sind mit 39 und die Austrittsstutzen mit 40 bezeich­ net.

Mit Abstand oberhalb der ersten Wärmeaustauschereinheit 38 erstreckt sich quer durch das Gehäuse 35 ein Siebboden 41, auf dem sich ein Katalysator 42 als Bestandteil eines Nachreaktors 43 abstützt.

Oberhalb des Nachreaktors 43 weist das Gehäuse 35 einen im vertikalen Querschnitt gemäß Fig. 7 trapezförmigen Übergangsabschnitt 44 auf. Oberhalb des Übergangsab­ schnitts 44 befindet sich eine zweite Wärmeaustauscher­ einheit 45 aus Rohrbündeln 46 mit U-förmiger Rohrführung, die sich quer durch das Gehäuse 35 erstrecken. Die Ein­ trittsstutzen 47 und Austrittsstutzen 48 dieser Wärmeaus­ tauschereinheit 45 sind an derselben Stirnseite 49 des Gehäuses 35 angeordnet, an der sich auch die Eintritts­ stutzen 39 und Austrittsstutzen 40 der ersten in Strö­ mungsrichtung STR des Trägergas es TG vor dem Katalysator 42 angeordneten Wärmeaustauschereinheit 38 befinden.

Oberhalb der zweiten Wärmeaustauschereinheit 45 ist eine dritte Wärmeaustauschereinheit 50 vorgesehen. Diese be­ steht ebenfalls aus Rohrbündeln 51 mit U-förmiger Rohr­ führung. Die Eintrittsstutzen 52 und Austrittsstutzen 53 der dritten Wärmeaustauschereinheit 50 sind ebenfalls auf der Stirnseite 49 des Gehäuses 35 angeordnet.

Oberhalb der dritten Wärmeaustauschereinheit 50 wird das Gehäuse 35 von einer bogenförmigen Austrittshaube 54 ver­ schlossen. Mittig der Austrittshaube 54 befindet sich ein Austrittsstutzen 55 für das Trägergas TG.

Außerdem ist noch zu sehen, daß stirnseitig des Über­ gangsabschnitts 44 sowie stirnseitig der Austrittshaube 54 je ein verschließbares Mannloch 56 vorgesehen ist.

Das über den Eintrittsstutzen 37 mit etwa 370°C in das Gehäuse 35 eintretende Trägergas TG verteilt sich zunächst in der Eintrittshaube 36 und beaufschlagt dann die erste Wärmeaustauschereinheit 38 vertikal von unten.

Hier wird das Trägergas TG auf etwa 300°C gekühlt. An­ schließend durchströmt das Trägergas TG in vertikaler Strömungsrichtung STR den Katalysator 42 und wird hier nochmals auf etwa 320°C aufgeheizt. In dem Übergangsab­ schnitt 44 erfährt das Trägergas TG die notwendige Ge­ schwindigkeitserhöhung, um dann in den nachfolgenden Wär­ meaustauschereinheiten 45 und 50 auf 170°C gekühlt zu werden. Mit dieser Temperatur verläßt das Trägergas TG das Gehäuse 35 über den Austrittsstutzen 55 und wird dann gemäß Fig. 1 den Desublimatoren 5 zugeführt.

Bezugszeichenliste

1

Hauptreaktor

2

Anordnung

3

Rohrleitung zw.

1

u.

2

4

Rohrleitung zw.

2

u.

5

5

Desublimatoren

6

Abgasleitung

7

Ständer f.

8

8

Gehäuse v.

2

9

Eintrittshaube v.

8

10

Deckel v.

8

11

Wärmeaustauschereinheit

12

Rohrbündel v.

11

13

Eintrittsstutzen v.

12

14

Austrittsstutzen v.

12

15

Bleche zw.

12

u.

8

16

Siebboden

17

Katalysator v.

18

18

Nachreaktor

19

Gaskanal

20

Einbauplatte

21

Wärmeaustauschereinheit

22

Wärmeaustauschereinheit

23

Eintrittsstutzen v.

21

24

Eintrittsstutzen v.

22

25

Austrittsstutzen v.

21

26

Austrittsstutzen v.

22

27

Austrittsstutzen f. TG

28

Beruhigungsraum

29

Umlenkmittel

30

Wärmerohre

31

Wärmeaustauschereinheit

32

Längenabschnitt v.

30

33

Längenabschnitt v.

30

34

Luftkanal

35

Gehäuse

36

Eintrittshaube v.

35

37

Eintrittsstutzen an

36

38

Wärmeaustauschereinheit

39

Eintrittsstutzen v.

38

40

Austrittsstutzen v.

38

41

Siebboden

42

Katalysator v.

43

43

Nachreaktor

44

Übergangsabschnitt

45

Wärmeaustauschereinheit

46

Rohrbündel v.

45

47

Eintrittsstutzen v.

45

48

Austrittsstutzen v.

45

49

Stirnseite v.

35

50

Wärmeaustauschereinheit

51

Rohrbündel v.

50

52

Eintrittsstutzen v.

51

53

Austrittsstutzen v.

51

54

Austrittshaube

55

Austrittsstutzen an

54

56

Mannlöcher
STR Strömungsrichtung v. TG
TG Trägergas

Claims (9)

1. Anordnung zur Kühlung eines aus einem Reaktor (1) tretenden und mit Produktdämpfen beladenen heißen Trägergases (TG), welche in einem Gehäuse (8, 35) in Hintereinanderanordnung eine von einem Wärmeträ­ gerfluid durchströmte erste regelbare Wärmeaustau­ schereinheit (11, 38), einen hierzu im Abstand ange­ ordneten, Bestandteil eines Nachreaktors (18, 43) bildenden Katalysator (17, 42) und eine von einem Wärmeträgerfluid durchströmte zweite Wärmeaustau­ schereinheit (21, 45) aufweist, die durch das Träger­ gas (TG) nacheinander beaufschlagbar sind, wobei das Trägergas (TG) an einem Ende in das Gehäuse (8, 35) einströmt und das Gehäuse (8, 35) am anderen Ende verläßt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Wärme­ austauschereinheit (21, 45) eine von einem Wärmeträ­ gerfluid durchströmte dritte Wärmeaustauschereinheit (22, 31, 50) in Strömungsrichtung (STR) des Träger­ gases (TG) nachgeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wärmeaus­ tauschereinheit (11) sowie der Katalysator (17) in einem zylindrisch ausgebildeten Gehäuse (8) überein­ ander angeordnet und von dem in vertikaler Richtung strömenden Trägergas (TG) beaufschlagt sind, während jede in Strömungsrichtung (STR) des Trägergases (TG) folgende Wärmeaustauschereinheit (21, 22, 31) von dem in horizontaler Richtung strömenden Trägergas (TG) beaufschlagt ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wärmeaustauschereinheit (11) vom Umfang des Ge­ häuses (8) aus sich radial einwärts erstreckende Rohrbündel (12) umfaßt, deren Eintrittsstutzen (13) und Austrittsstutzen (14) radial gerichtet sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens die vom Trägergas (TG) in horizontaler Rich­ tung beaufschlagte zweite Wärmeaustauschereinheit (21) aus sich von der Oberseite (10) des Gehäuses (8) nach unten in einen quer verlaufenden Gaskanal (19) im Gehäuse (8) erstreckenden Rohrbündeln gebildet ist, deren Eintrittsstutzen (23) und Austrittsstutzen (25) nach oben gerichtet sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens die dritte Wärmeaustauschereinheit (31) Wär­ merohre (30) umfaßt, die mit einem Längenabschnitt (32) in einen sich quer im Gehäuse (8) erstreckenden Gaskanal (19) und mit dem restlichen Längenabschnitt (33) in einen parallel zum Gaskanal (19) vorgesehenen Luftkanal (34) ragen.

7. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wärmeaus­ tauschereinheit (38), der Katalysator (42) und jede folgende Wärmeaustauschereinheit (45, 50) in einem im Querschnitt rechteckigen Gehäuse (35) übereinander angeordnet und von dem in vertikaler Richtung strö­ menden Trägergas (TG) beaufschlagt sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (35) zwischen dem Katalysator (42) und der zweiten Wärme­ austauschereinheit (45) einen die Strömungsgeschwin­ digkeit des Trägergases (TG) erhöhenden Übergangsab­ schnitt (44) aufweist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschereinheiten (38, 45, 50) Rohrbündel (46, 51) umfassen, die mit auf einer Seite (49) des Gehäuses (35) angeordneten Eintrittsstutzen (39, 47, 52) und Austrittsstutzen (40, 48, 53) für das Wärme­ trägerfluid versehen sind.