DE3119059C2 - Flüssigkeitsverteiler für Fallfilm-Wärmeaustauscher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Fallfilm-Austauschern, insbesondere Wärmeaustauschern, wobei oberhalb der Fallrohre Rohrstutzen vorgesehen sind, welche im oberen Bereich senkrechte Bohrungen für den Gasaustritt und im Mittenbereich tangentiale Bohrungen für den Flüssigkeitseintritt aufweisen und auf deren geschlossenem oberen Ende über die Kanten zweier benachbarter Reihen von Rohrstutzen Stäbe eines Gitters ruhen, auf welchem ein Netz aufliegt, auf dem die Füllkörper oder Packungselemente des Betts ruhen. Die Stäbe können aber auch auf Konsolen an der Gehäusewand aufliegen.

Description

der benachbarten Reihen von Rohrstutzen erfüllen zwei Funktionen, nämlich die räumliche Fixierung der oberen Enden der Rohrstutzen während des Betriebs und die Unterstützung des Füllkörperbetts unterhalb des Netzes bzw. der Lochplatten.

Was nun die Gasöffnungen anbelangt, so haben diese die Aufgabe, einen Druckabfall der Gase und Dämpfe aus den Rohren des Austauschers hervorzurufen. In dieser Beziehung ist es überraschend, daß ein Hindernis gegen die Entwicklung von Gasen und Dämpfen vorgesehen werden soll, während es für Destillationen eine selbstverständliche Regel ist, soweit als irgendwie möglich die Kontaktzeit der Gasphase mit der flüssigen Phase zu verringern.

Die Anzahl der Gasöffnuisgen beträgt im allgemeinen zwischen 2 und 8. Ihre Achse ist vorzugsweise senkrecht zu der Achse der Rohrstutzen; sie sind gleichmäßig im Winkel über dem Umfang angeordnet Der Druckabfall, den sie hervorzurufen vermögen, soll zwischen 0,01 und 200 mbar liegen.

Das Packungsbett ist aufgebaut aus üblichen Pakkungselementen wie in Kolonnen oder Türmen. Die Betthöhe beträgt im allgemeinen 03 bis 2 m, wobei 1 m bevorzugt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand der Figuren weiter erläutert.

F i g. 1 zeigt den Kopfteil eines Fallfilm-Austauschers aus dem Gehäuse 1 und der Speiseleitung 2 für die zu verteilende Flüssigkeit In dem Gehäuse ist eine Abblasöffnung 3 für Gase und Dämpfe vorgesehen. Bei dem Flüssigkeitsverteiler 4 handelt es sich um einen üblichen. Das Bett 5 besteht aus Raschig-Ringen oder dergleichen, weiche auf einem Netz auf einem Gitter 6 aufliegen. Darunter befinden sich die erfindungsgemäßen geschlossenen Rohrstutzen 7 oberhalb der Rohrplatte 11, in welche die Fallrohre 12 reichen. In der Zeichnung sind nur zwei Fallrohre gezeigt;

F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rohrstutzen 7, in welchem eine der Gasöffnungen 8 zum Abblasen der Gase und Dämpfe und die tangentialen Perforationen 9 zur Einbringung der Flüssigkeit in das Fallrohr gezeigt sind;

F i g. 3 zeigt nun die Auflage der Stäbe 10, auf welche das Drahtnetz gelegt wird; die Stäbe ruhen auf zwei einander zugeordneten Reihen von Rohrstutzen 7.

Ganz allgemein gesprochen besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung für einen Fallfilm-Austauscher aus einem äußeren Gehäuse mit einer öffnung zur Zufuhr der zu behandelnden Flüssigkeit, einer Austragsöffnung für die behandelte Flüssigkeit, einer Abblasöffnung für Gase und Dämpfe aus der Flüssigkeit, bzw. die aus dem Abstreifen der Flüssigkeit stammen, und im Inneren von oben nach unten aus einem Flüssigkeitsverteiler, der die Flüssigkeit über den gesamten Querschnittsbereich zu verteilen vermag und aus einem Füllköfperbett, über welches die zugeführte Flüssigkeit abläuft; das Füllkörperbett ruht auf einem Netz, welch letzteres von einem Gitter getragen wird, unter welchem sich oben geschlossene »Rohre« oder Rohrstutzen befinden und in denen die Flüssigkeitsverteilung in Form eines Films in die in sie übergehenden Fallrohre des Austauschers erfolgt Die Fallrohre sind in eine obere Rohrplatte eingelassen, welche an der Gehäusewand befestigt ist, wobei die erfindungsgemäßen Rohre oder Rohrstutzen im oberen Teil der Rohrplatte eingesetzt sind. Die Fallijhre sind am unteren Ende in einer unteren Rohrplatte eingepaßt, welche an der Gehäusewand fixiert ist. Das Heizmedium wird in den

Raum zwischen dem Gehäuse und den beiden Rohrplatten über entsprechende öffnungen zugeführt und wieder abgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 was zu einer Saughöhe führt, deren Maximum in der Patentansprüche: Nähe der Aufgabestelle ist und mit zunehmendem Ab stand von der Aufgabestelle mekrlich abnimmt. Der Er-

1. Vorrichtung zur Flüssigkeitsverteilung in Form folg davon ist eine nicht tragbar ungleichmäßige FIüseines dünnen Films für Fallfilm-Wärmeaustauscher, 5 sigkeitsverteilung über die Rohre.

bei welchem sich die von einem Heizmittel um- Beobachtungen der Bedingungen bei den Rohren üb-

strömten Fallrohre zwischen einer oberen und einer licher Vorrichtungen ergaben, daß es zu einer merkli-

unteren Rohrplatte erstrecken und die Verteilervor- chen Verdünnung der Rehrwandstärke komm», wo die

richtung aus einem Gehäuse besteht, das eine Ein- Saughöhe höher ist, in Übereinstimmung mit der Stelle,

speise- und eine Austragöfmung für die Flüssigkeit io an welcher die Aufgabegeschwindigkeit hoch ist; mögli-

und eine Abblasöffnung für Gase und Dämpfe auf- cherweise aufgrund der Tatsache, daß die Rohre in die-

weist, und aus einem mit einem Drahtnetz abge- sem Bereich in »überflutetem« Zustand arbeiten müs-

stützten Bett aus Packungselementen oder Füllkör- sen, wodurch es im oberen Bereich zur Erosion kommen

pern oder Lochplatten mit öffnungen von 5 bis kann. Ober diese Erscheinung der Überflutung hinaus

10 mm Durchmesser, und wobei zwischen der obe- 15 wird vermutet, daß im oberen Bereich der Rohre es zu

ren Rohrplatte und dem Drahtnetz bzw. den Loch- einer intensiven Gasentwicklung kommt, einerseits

platten auf den Fallrohren Rohrstutzen aufgesetzt durch Freisetzung inerter Gase aus der Lösung und

sind, dadurch gekennzeichnet, daß die andererseits durch Verdampfung eines Teils des in der

Rohrstutzea (7) oben geschlossen sind, im oberen Lösung enthaltenen freien Ammoniaks (im Falle der

Wandteil Qasöffnungen (8) und im mittleren bis un- 20 Harnstoffsynthese).

teren Wandteil tangential Perforationen (9) aufwei- Diese beiden Faktoren wirken zusammen, woraus

sen und ein Gitter aus parallelen Stäben (10) auf den sich ein gewisses Korrosionsproblem einstellt

Kanten von zwei einander benachbarten Reihen von Bei den bekannten Verteilern werden »Rohre« oder

Rohrstutzen aufliegt, das als Unterlage für das das Rohrstutzen angewandt, die oben offen sind, um die

Bett tragende Netz bzw. die Lochplatten dient 25 Entwicklung von Gasen und Dämpfen aus der Lösung,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die den Fallfilm in den Rohren des Rohrbündels darzeichnet, daß das Bett eine Höhe von 0,5 bis 2 m, stellt, zu ermöglichen. Die Verteilung in Filmform über vorzugsweise etwa 1 m, hat die Innenflächen der Rohre erfolgt dadurch, daß die

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Lösung durch Bohrungen fließt, welche an der Umgekennzeichnet, daß in einem Rohrstutzen (7) 2 bis 8 30 fangsfläche dieser »Rohre« gebildet sind. Diese Bohrun-Gasöffnungtn (8) vorgesehen sind. gen stehen bevorzugt tangential zu der Innenfläche der

4. Vorrichtung naoä Anspi ach 1 bis 3, dadurch »Rohre«. Zu der Flüssigkeitsverteilung auf der Rohrgekennzeichnet, daß die Achsen der Gasöffnungen platte und der Form der »Rohre« und deren Bohrungen (8) senkrecht zu der Achse des F yhrstulzens (7) sind wird auf die FR-PS 23 47 093 verwiesen.

35 Aus der US-PS 30 16 067 ist ein Verteileraufsatz bekannt, der einen Rohrstutzen nach oben abschließt und

den seitlich tangential eingeführten Bohrungen durchdringen. Diese tangentialen Einführungen sind in einer Ebene angeordnet die zur Flüssigkeitszuführung die-40 nen, so daß also der Rohrstutzen den Ablauf der Flüssig-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vertei- keit — und nicht den Gasaustritt — bewirkt,
lung einer Flüssigkeit in Form eines dünnen Films übw Aus der FR-PS 23 47 093 ist ein Beispiel für ein übliches einen vertikalen Wärmeaustauscher, der insbesondere Verteilersystem auf der Basis einer Glocke oder eines für die Harnstoffgewinnung geeignet ist und in dessen Kegels bekannt Es ist bekannt daß bei derartigen Kon-Rohren unter hohem Druck die Zersetzung des Ammo- 45 struktionen die Flüssigkeitshöhe auf den Rohrplatten niumcarbamats stattfinden soll. Dieses Anwendungsge- am Umfang höher ist als in der Mitte. Der Unterschied biet spielt in der chemischen Industrie eine ganz speziel- des Flüssigkeksstandes auf der Rohrplatte der Fallrohre Ie Rolle. führt zu einer Korrosion und Erosion der Austauscher-

Es ist bekannt, die Flüssigkeitsverteilung über Rohr- rohre. Bei den bekannten Vorrichtungen mit Glocke platten durchzuführen, um den einzelnen Rohren eines 50 oder Konus sind die Austauscherrohre nach oben zu Fallfilm-Austauschfcrs Flüssigkeit in entsprechender offen, so daß die Dämpfe den Austauscher frei verlassen Weise zur Ausbildung des Films zuzuführen. Gerade können.

diese Verteilung ist für sicheren Betrieb der Vorrich- Die Erfindung geht nun aus von einer Vorrichtung zur

tung speziell bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten Flüssigkeitsverteilung, wie sie im Oberbegriff des Anvon ganz besonderer Bedeutung. 55 Spruchs 1 ausgeführt ist.

Bisher haben sich zwei Verteiler-Typen herausgebil- Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun

det, nämlich die gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung bei gleichzeitig

turbulenzfreiem Entweichen der Dämpfe unter Vermei-

a) die Flüssigkeit wird in die Mitte einer Rohrplatte dung der bei den bekannten Flüssigkeitsverteilern aufaufgegeben, so daß sich die Flüssigkeit radial nach 60 tretenden Problemen mit Korrosion und Erosion,
außen gegen den Umfang ergießt, und Ausgehend von der oben angegebenen Vorrichtung

b) Aufgabe der Flüssigkeit im Bereich des Umfangs zur Flüssigkeitsverteilung wird diese Aufgabe nun der Rohrplatte, so daß sich die Flüssigkeit radial durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des nach innen bewegt. Hauptanspruchs gelöst. Besonders zweckmäßige Aus-

65 gestaltungsformen einzelner Bauteile sind in den Unter-Beide Verteiler-Typen führen zu einer ungleichmäßi- ansprüchen angegeben.

gen Flüssigkeitsverteilung aufgrund des Druckabfalls Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgese-

zwischen einem Verteiler-»Rohr« und dem nächsten, henen parallelen Stäbe auf den Kanten von zwei einan-