DE19830163C2 - Kolonnenkopfkondensator mit ziehbarem Wärmetauschersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kopfkondensator für Destillier- und Rektifikationskolonnen oder dergleichen mit einem Behäl­ ter und einem darin angeordneten Wärmetauscher, wobei der Be­ hälter mit einem abnehmbaren Deckel für eine Öffnung ausgerü­ stet ist, die für den Durchgang des Wärmetauschers dimensio­ niert ist.

Bei der Trennung von Flüssigkeitsgemischen durch Destillation wird das zu trennende Flüssigkeitsgemisch auf die Siedetempe­ ratur erwärmt, der entstehende Dampf abgeleitet und die abzu­ trennende Fraktion kondensiert. Das Kondensat und das Restgas werden durch gesonderte Leitungen abgeführt. Kopfkondensato­ ren sind solche, bei denen der den Kondensator enthaltende Behälter oben auf einer Destillations- oder Rektifikationsko­ lonne angeordnet ist. Die Behälter bekannter Kopfkondensato­ ren (DE-A-43 00 131) sind vollverschweißt ausgeführt. Diese Anordnung erweist sich als nachteilig, wenn für Inspektions-, Reinigungs- oder Reparaturarbeiten am Wärmetauscher die ge­ samte Anordnung mit Behälter und Wärmetauscher von der De­ stillierkolonne abgehoben werden muß. Für Arbeiten am Wärme­ tauscher ist es weiterhin notwendig, diesen aus dem Behälter zu demontieren. Bei einem bekannten Kondensator ist seine Stirnseite als abnehmbarer Deckel ausgebildet, die eine Öff­ nung freigibt, durch welche ein innerhalb des Behälters befe­ stigter Wärmetauscher entnommen werden kann (US-2 986 377). Bei diesem Kondensator ist nachteilig, daß die Befestigungen des Wärmetauschers im Inneren des Behälters angebracht sind und etwaigen aggressiven oder korrosiven Einwirkungen durch Dämpfe ausgesetzt sind. Weiterhin ist nachteilig, daß bei ei­ nem Ausbau des Wärmetauschers aus dem Behälter die Kühlmit­ telleitungen getrennt werden müssen. Schon einfache Sichtprü­ fungen des Wärmetauschers sind daher umständlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nach­ teile ganz oder teilweise zu vermeiden. Sie erreicht dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie zweckmäßigerweise durch diejenigen der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Kopfkondensator mit einem Behälter und einem darin angeordneten Wärmetau­ scher. Der Behälter hat einen abnehmbaren Deckel. Unter dem Deckel ist eine Öffnung in der Behälterwandung vorgesehen. Die Abmessungen sind so gewählt, daß der Wärmetauscher durch die von dem Deckel freigegebene Öffnung hindurchgeht. Der Deckel ist mit dem Wärmetauscher fest verbunden. Somit wird beim Abnehmen des Deckels vom Behälter zugleich der Wärmetau­ scher entnommen. Damit entfallen die sonst notwendigen eige­ nen Befestigungselemente, die den Wärmetauscher im Behälter halten. Der Wärmetauscher ist leichter zugänglich, außerdem entfallen die von korrodierten Befestigungen ausgehenden Be­ einträchtigungen.

Der Deckel kann auf verschiedene, bekannte Weise an dem Be­ hälter angebracht werden, vorzugsweise mit einem Appara­ teflansch. Die Deckelform ist nicht auf die im Ausführungs­ beispiel gezeigte kreisrunde Form beschränkt, vielmehr können andere Umrißformen, z. B. elliptische, gewählt werden. Genau­ so wenig braucht der Deckel außen auf dem Behälter befestigt zu sein, auch eine innenseitige Anordnung ist beispielsweise bei ovalen Deckeln möglich und bei Höchstdruckbehältern auch vorteilhaft. Insbesondere ist die Anordnung des Deckels an der oberen Stirnfläche vorteilhaft. Er kann dabei entweder eine Öffnung bedecken, die einen Teil der Stirnfläche aus­ macht, oder sich über den gesamten Querschnitt des Behälters erstrecken. In vorteilhafter Weise bildet der Deckel selbst die obere Stirnfläche des Behälters.

Besonders zweckmäßig ist die in dem Ausführungsbeispiel dar­ gestellte Variante, den Wärmetauscher hängend am Deckel zu befestigen. Das Abnehmen des Deckels erfolgt dann vorzugswei­ se vertikal nach oben und kann somit leicht durch Hebezeuge bewerkstelligt werden.

Vorteilhafterweise werden die Anschlüsse des Wärmetauschers, beispielsweise für den Zu- und Abfluß des Kühlmediums, durch den Deckel geführt. Durch den am Deckel befestigten Wärmetau­ scher ergeben sich große Vorteile hinsichtlich der Handha­ bung, da zur Demontage des Wärmetauschers nur außenliegende Anschlüsse getrennt zu werden brauchen. Die Deckel-Wärme­ tauscher-Kombination kann dann aus dem Behälter gezogen wer­ den, ohne daß auf weitere Verbindungen zwischen Wärmetauscher und Behälter Rücksicht zu nehmen ist. Vorteilhaft ist dabei, daß keine Anschlußeinrichtungen innerhalb des Behälters den möglichen Beeinträchtigungen durch die Destillationsdämpfe unterworfen sind. Daher können auch flexible Schlauchleitun­ gen für den Zu- und Abfluß des Kühlmediums vorgesehen werden. Dies hat den Vorteil, daß bei einem Ziehen des Wärmetauschers für eine einfache Sichtprüfung die Leitungen für den Zu- und Abfluß des Kühlmediums angeschlossen bleiben können.

Es ist zweckmäßig, einen oder mehrere Kranpunkte zur Verbin­ dung mit einem Hebezeug an dem Deckel vorzusehen, wie z. B. Tragösen. Diese werden vorteilhafterweise so angeordnet, daß bei aufliegendem Deckel die Wirkungslinie der Last durch den Kranpunkt bzw. die von den Kranpunkten eingeschlossene Fläche verläuft, also die Wirkungslinie der Zugkraft durch den Schwerpunkt des Deckels bzw. der Deckel-Wärmetauscher-Kombi­ nation läuft. Beim Anheben treten dann keine Kippmomente auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der Längsachse und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A aus Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist der Behälter 1, der im wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet ist, mittels nicht dargestellter Bolzen, die durch Schraublöcher 14 des Flansches 15 am unte­ ren Ende des Behälters 1 geführt sind, an einer nicht darge­ stellten Destillierkolonne so befestigt, daß seine Zylinder­ achse vertikal steht. Die obere Stirnwand des Behälters 1 wird durch den Deckel 2 gebildet, der mittels nicht darge­ stellter Bolzen, die durch Schraublöcher 13 an den Flanschen 11, 12 geführt sind, auf gut zugängliche Weise befestigt ist. Mittig an dem Deckel 2 ist der Wärmetauscher 3 mit seinen Leitungsanschlüssen 9, 10, von denen nur einer sichtbar ist, hängend befestigt. Der Zu- und Abfluß des Betriebsmittels für den Wärmetauscher 3 wird über die an dem Deckel angeordneten Leitungsanschlüsse 9, 10 vorgenommen.

Auf einer Seite des Behälters sind die Anschlüsse für das Kondensat 5, welches durch die Kondensation am Wärmetauscher 3 entsteht, und für das Restgas 6 angeordnet, wobei der Kon­ densatanschluß 5 unterhalb des Restgasanschlusses 6 angeord­ net ist. Zur Führung des Dampfes innerhalb des Kondensators durch den Wärmetauscher 3 hindurch zu den Anschlüssen 5, 6 für das Kondensat bzw. Restgas sind Leitbleche 7, 8 innerhalb des Kondensators angeordnet. Ein Leitblech 7 umfaßt den Wär­ metauscher 3 von unten und von der Seite her so, daß der Dampf, welcher aus der Destillierkolonne kommt, anschließend an das obere Ende des Wärmetauschers 3 geführt wird. Ein Leitblech 8 umfaßt den Wärmetauscher 3 von der gegenüberlie­ genden Seite her und sorgt dafür, daß nur das untere Ende des Wärmetauschers 3 mit dem zwischen Leitblech 8 und Behälter­ wand geschaffenen Raum in Verbindung steht, an dem die An­ schlüsse 5 und 6 vorgesehen sind. Wie auch in Fig. 2 darge­ stellt ist, definieren die Leitbleche 7, 8 im Behälter 1 drei Räume. In dem Raum zwischen Leitblech 7 und der Wandung des Behälters 1, in Fig. 1 und 2 im linken Bildteil, steigt der Dampf auf; in dem Raum zwischen den Leitblechen 7, 8, in der Bildmitte, strömt der Dampf durch den Wärmetauscher 3 hin­ durch abwärts, wobei die Leitbleche 7, 8 so ausgestaltet sind, daß sie den Wärmetauscher 3 seitlich eng umfassen und den Ein- und Austritt an der oberen bzw. unteren Seite frei­ lassen; und im Raum zwischen dem Leitblech 8 und der Wandung des Behälters 1, im rechten Bildteil der Fig. 1 und 2, steigt das Restgas auf und wird durch den oberen, etwa im 30°-Winkel gegenüber der Vertikalen geneigten Abschnitt des Leitblechs 8 nach außen zu dem Anschluß 6 geführt. Das vom Wärmetauscher 3 abtropfende Kondensat wird auf dem unteren, etwa im 45°- Winkel gegenüber der Vertikalen geneigten Abschnitt des Leit­ blechs 7 nach außen zu dem in der Behälterwandung angeordne­ ten Anschluß 5 geführt. Die Leitbleche 7, 8 werden in unmit­ telbarer Nähe des jeweiligen Anschlusses 5 bzw. 6 an die Be­ hälterwandung angebracht, das Leitblech 7 sogar direkt an der Unterkante des Anschlusses 5 in der Behälterwandung, um die Ansammlung von Kondensatrückständen zu verhindern.

Der Wärmetauscher 3 ist an dem Deckel 2 hängend innerhalb des Behälters 1 angeordnet, wobei die durch den Deckel 2 führen­ den Zu- und Ablaufleitungen 9, 10 zur Befestigung des Wärme­ tauschers 3 an dem Deckel 2 ausgestaltet sind. Mit dem Abneh­ men des Deckels 2 von dem Behälter 1 wird zugleich der am Deckel 2 befestigte Wärmetauscher 3 herausgezogen. Der Wärme­ tauscher 3 ist bezogen auf die Zylinderachse des Behälters 1 mittig angeordnet und füllt den Raum zwischen den Leitblechen 7, 8 praktisch vollständig bis zur Behälterwandung aus. Sein unteres Ende schließt auf gleicher Höhe wie die Unterkante des Leitblechs 8 ab, die Oberkante des Leitblechs 7 ist auf etwa gleicher Höhe wie das obere Ende der wärmetauschenden Elemente. Die mittige Anordnung des Wärmetauschers 3 am Dec­ kel 2 und die zentrumsnahe symmetrische Durchführung der An­ schlüsse 9, 10 bewirkt, daß der gemeinsame Schwerpunkt dieser Teile in der Mittelachse des Deckels bleibt. Um den Deckel 2 mit dem Wärmetauscher 3 beim Abnehmen gut handhaben zu kön­ nen, wird genau über dem Schwerpunkt auf der Deckeloberseite ein Kranpunkt 16 vorgesehen, durch den bei aufliegendem Dec­ kel 2 die Wirkungslinie der Lastkraft verläuft. Ein sicheres und kontrolliertes Abnehmen und Aufsetzen wird somit erleich­ tert.

Der Deckel 2 stellt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die obere Stirnwand des Behälters 1 dar und überspannt den gesam­ ten Querschnitt des Behälters 1, der Durchgang des Wärmetau­ schers 3 durch die vom Deckel 2 freigegebene Öffnung ist so­ mit gewährleistet. Um eine höhere Druckbelastbarkeit zu er­ reichen, wird der Deckel 2 gewölbt ausgeführt. An seinem un­ teren Rand ist auf der Außenseite der Flansch 11 angebracht, welcher mit einer Vielzahl regelmäßig angeordneter Schraublö­ cher 13 versehen ist. Durch diese Löcher werden die nicht dargestellten Bolzen geführt, die den Flansch 11 mit dem Flansch 12 des Behälters 1 fest verbinden. Die Flansche 11, 12 mit ihren Schraublöchern 13 sind so angeordnet, daß die Verbindungsbolzen gut zugänglich sind, ebenso wie die Befe­ stigungen der Anschlüsse 9, 10, um eine einfache Demontage bzw. Montage des Deckels 2 zu ermöglichen.

Zum Herausziehen des Wärmetauschers 3 aus dem Behälter 1 für Inspektions- oder Reparaturzwecke werden die Flansche 11, 12 gelöst. Der Deckel 2 mit dem daran befestigten Wärmetauscher 3 kann dann abgehoben werden, ggf. unter Benutzung des Kran­ punkts 16. Der Wärmetauscher 3 wird dabei zusammen mit dem Abheben des Deckels 2 ohne weitere Maßnahmen vertikal aus dem Behälter 1 gezogen. Inspektions- oder Reparaturarbeiten kön­ nen an dem nun frei zugänglichen Wärmetauscher 3 ohne Behin­ derungen durchgeführt werden.

Die Montage vollzieht sich entsprechend in umgekehrter Rei­ henfolge.

Der Wärmetauscher 3 braucht nicht mittig in dem Behälter 1 angeordnet zu sein. Es kann auch eine Mehrzahl von im Strö­ mungsweg parallel oder hintereinander geschalteter Wärmetau­ schern vorgesehen sein.

Claims (5)

1. Kopfkondensator für Destillier-, Rektifikationskolonnen oder dergleichen mit einem Behälter (1) und einem darin angeordneten Wärmetauscher (3), wobei der Behälter (1) mit einem abnehmbaren Deckel (2) für eine Öffnung ausge­ rüstet ist, die für den Durchgang des Wärmetauschers (3) dimensioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (3) an dem Deckel (2) befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) an der oberen Stirnfläche des Behälters angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wärmetauscher (3) hängend am Deckel (2) be­ festigt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zu- (9) und Abläufe (10) des Wärme­ tauschers (3) durch den Deckel (2) geführt sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Kranpunk­ te (16) vorhanden sind, die so angeordnet sind, daß die resultierende Lastkraft durch den Kranpunkt (16) bzw. die von mehreren Kranpunkten eingeschlossene Fläche verläuft.