DE3224529A1

DE3224529A1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: DE3224529A1
Application number: DE19823224529
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6701 Hochdorf-Assenheim Hofmann; Günter 6740 Landau Jeckel; Rudolf Dr. 6701 Birkenheide Schwab
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE3371690D1; EP0098446A3; EP0098446B1; JPS5918393A; EP0098446A2

Description

SASF Aktiengesellschaft * O.Z. OO5O/35993SASF Aktiengesellschaft * O.Z. OO5O / 35993

WärmetauscherHeat exchanger

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, bestehend aus einem innenseitig emaillierten Behälter und einer in den Behälter eingesteckten mit Hohlrippen versehenen Heizkerze, die innenseitig mit einem Heiz- oder Kühlmedium beaufschlagt 1st und außenseitig von dem Behälterinhalt umgeben ist.The invention relates to a heat exchanger, consisting of an inside enamelled container and one in the Container inserted with hollow ribs provided heating plug, which is acted upon on the inside by a heating or cooling medium and on the outside by the container contents is surrounded.

Ό Bei chemischen Prozessen mit stark aggressiven Medien ist die Wahl der Werkstoffe für die Apparate, in denen die Prozesse ablaufen, von großer Wichtigkeit, insbesondere dann, wenn austenitische Stähle als Werkstoff aufgrund der Aggressivität der Medien ausscheiden. Während beispielsweise bei Rührbehältern häufig Apparate mit einer Innenemailllerung gewählt werden, ist dies - wie später detailliert geschildert - bei Wärmetauschern, die in Chemieanlagen und ähnlichen Arbeitsgebieten überwiegend als Rohrbündelwärmeaustauscher ausgeführt sind und Temperatur-Schwankungen unterliegen, nicht möglich.Ό In chemical processes with highly aggressive media the choice of materials for the apparatus in which the processes take place is of great importance, in particular when austenitic steels are ruled out as a material due to the aggressiveness of the media. While for example in the case of stirred tanks, devices with internal enamelling are often used are selected, this is - as described in detail later - for heat exchangers that are used in chemical plants and similar fields of work mainly as tube bundle heat exchangers are executed and are subject to temperature fluctuations, not possible.

Es ist bekannt, in solchen Fällen Rohrbündelwärmeaustauscher einzusetzen, bei denen alle Bauteile, die in Berührung mit den aggressiven Medien gelangen, aus We rkstoffen wie Titan oder Zirkonium gefertigt werden. Eine andere Ausführungsform von Wärmetauschern besteht darin, eine Vielzahl von Doppelmantelrohren, bei denen die Innenrohre aus Werkstoffen wie Titan, Zirkonium oder innenseitig emaillierten Stahlrohren bestehen, hintereinander zu schalten. Bei beiden Arten von Wärmetauschern befinden sich die aggressiven Medien in den Rohren und die Heiz-■bzw. Kühlmedien um die Rohre. Beide Ausführungsformen Rohrbündelwärmeaustauscher und hintereinander geschaltete \ Doppelrohre - sind aufgrund der oben erwähnten WerkstoffeIt is known to use shell and tube heat exchangers in such cases, in which all components in Come into contact with aggressive media made of materials such as titanium or zirconium. One Another embodiment of heat exchangers consists in a variety of double-jacket pipes, in which the inner pipes are made of materials such as titanium, zirconium or on the inside enamelled steel pipes are made to be connected in series. Located at both types of heat exchangers the aggressive media in the pipes and the heating ■ or. Cooling media around the pipes. Both embodiments tube bundle heat exchangers and one behind the other \ Double pipes - are due to the materials mentioned above

^J" 1 extrem teuer. Daher wurde stets versucht emaillierte Rohr- ^J "1 extremely expensive. Therefore, enamelled pipe

BASF Aktiengesellschaft -i- 0. Z. X 50/35 9 93BASF Aktiengesellschaft -i- 0. Z. X 50/35 9 93

bündelwänneaustauscher, bei denen sich die aggressiven Medien ebenfalls in den Rohren befinden, herzustellen. Dies ist jedoch fertigungstechnisch nicht möglich, da es bei TemperaturSchwankungen - die während der Emaillierung bzw. während des Prozeßablaufes auftreten - stets zu Emaillebruch kommt. Dies erklärt sich daraus, daß die Biegung der Rohrboden bei instationärem Aufheizen bzw. die Beulung der Rohrboden bei instationärem Abkühlen große axiale Zug- bzw. Druckkräfte in den Rohren verursachen,to produce bundle heat exchangers in which the aggressive media are also located in the pipes. However, this is not possible from a manufacturing point of view, since temperature fluctuations - which occur during the enamelling or during the process sequence - always lead to enamel breakage. This is explained by the fact that the bending of the tube sheet with unsteady heating or the bulging of the tube sheet with unsteady cooling cause large axial tensile or compressive forces in the pipes.

Ό deren Einleitung in die Rohrboden bisher ohne Emailiebruch an den Einschweißungen der Rohre in die Rohrboden nicht gelungen ist. Der Versuch, jeweils ein Rohrende der innenseitig emaillierten Rohre in einem Rohrboden des Rohrbündelwärmeaustauschers axial verschiebbar einzubauenΌ their introduction into the tube sheet so far without breaking the enamel at the welding of the tubes in the tube sheet was unsuccessful. Trying to get one end of the pipe on the inside enamelled tubes to be installed axially displaceably in a tube sheet of the tube bundle heat exchanger

^5 und abzudichten, war im Dauerversuch wegen chemischer, mechanischer, thermischer und sonstiger Einwirkungen stets erfolglos.^ 5 and sealing was in a long-term test due to chemical, mechanical, thermal and other influences always unsuccessful.

Es stellte sich daher die Aufgabe, Wärmetauscher zu konzipieren, bei denen einerseits auf teure Werkstoffe wie beispielsweise Titan oder Zirkonium - verzichtet werden kann und andererseits emaillierte Wärmetauschflächen fertigungstechnisch herstellbar sind und diese emaillierte Wärmetauschflächen im Dauerbetrieb sowohl durch Temperatur-Schwankungen als auch durch extrem aggressive Medien nicht zerstört werden.The task therefore arose of designing heat exchangers that, on the one hand, used expensive materials such as for example titanium or zirconium - can be dispensed with and on the other hand enamelled heat exchange surfaces Can be manufactured technically and these enamelled heat exchange surfaces in continuous operation both due to temperature fluctuations and cannot be destroyed by extremely aggressive media.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenseite der mit Kohlrippen versehenen Heizkerze emailliert sind. Um die Wärmetauschfläche zu vergrößern, ist es möglich zwei oder mehrere mit Hohlrippen versehene Heizkerzen zu einer Einheit zusammenzufügen.According to the invention, this object is achieved in that the outside of the heater plug provided with carbon fins are enamelled. In order to increase the heat exchange surface, it is possible to have two or more ribs with hollow ribs Combine heater candles into one unit.

SASFSASF

^α2' °Ο5Ο/35993 ^α2 '° Ο5Ο / 35993

^pEin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: ^p An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. Show it:

Figur 1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Wärmetauscher Figure 1 shows a section through the heat exchanger according to the invention

Figur 2 einen Schnitt durch eine mit Hohlrippen versehene an der Außenseite emaillierten Heizkerze, eingesteckt in einen Flansch üblicher Bauform am Boden des innenseitig emaillierten Behälters.FIG. 2 shows a section through a one provided with hollow ribs Enamelled heater plug on the outside, inserted into a flange of the usual design on the floor of the inside enamelled container.

Figur 3 Schnitt durch zwei Profilquerschnitte einer und 4 Heizkerze, ausgewählt aus der Vielzahl der Möglichkelten von Profllquerschnitten von Heizkerzen. .Figure 3 section through two profile cross-sections of a and 4 heater candles, selected from the multitude of possibilities of profile cross-sections of heater plugs. .

Gemäß Figur i 1st in den Boden des innenseitig emaillierten Berhälters 1 eine mit Ho'ilrippen 12 versehene außenseitig emaillierte J Heizkerze .2 - bestehend aus einer Einheit von....zwei Einzelkerzen - eingesteckt, die innenseitig mit Sattdampf beaufschlagt ist, und auSenseitig von dem Behälterinhalt umgeben ist. Figur 2 zeigt im Detail eine mit Hohlrippen 12 versehene außenseitig emaillierte Keizkerze 2 und den Einbau derselben in den Boden des innenseitig emaillierten Berhälters 1.An einen Verdrängerkörper 3 üblicher; Bauform ist die mit Hohlrippen versehene Heizkerze 2 mittels der Schweißnaht 4 angeschweißt. In Verdrängerkörper 3 und Heizkerze 2 ist ein Einsteckrohr 5 bis nahe an den üisckel der Heizkerze 2 eingeführt, das auf übliche Art mit dem Verdrängerkörper 3 verbunden ist. über dieses Einsteckro)ir 5 strömt Sattiampf in die Heizkerze, über den Stutzen 6 strömt das Kondensat ab. Verdrängerkörper 3 und Heizkerze 2 werden nach dem Zusammenbau, d.h. nach dem Anlegen der Schweißnaht Ά, nach dem Anschweißen ies Deckels 7 mittels der Schweißnaht 8 und nach dem Ein-According to FIG. 1, an externally enamelled heater candle 2 provided with hollow ribs 12 - consisting of a unit of ... two individual candles - is inserted into the bottom of the inside enamelled container 1, which is acted upon with saturated steam on the inside and on the outside of is surrounded by the contents of the container. FIG. 2 shows in detail an externally enamelled Keizkerze 2 provided with hollow ribs 12 and the installation of the same in the base of the internally enamelled holder 1.An a displacement body 3, as is usual; The design of the heater plug 2, which is provided with hollow ribs, is welded on by means of the weld seam 4. In the displacement body 3 and heater plug 2, an insertion tube 5 is inserted up to close to the cover of the heater plug 2 and is connected to the displacement body 3 in the usual way. Saturated steam flows into the heater plug via this plug-in tube 5, and the condensate flows off via the nozzle 6. Displacement body 3 and heater plug 2 are after assembly, ie after creating the weld seam Ά, after welding on this cover 7 by means of weld seam 8 and after

BASF Aktiengesellschaft -V- 0.2. :O5C/3:>993BASF Aktiengesellschaft -V- 0.2. : O5C / 3:> 993

'"bau des Einsteckrohres 5 außenseitig emailliert. Der Einbau dieser zusammengefügten außenseitig emaillierten Einheit erfol'gt über den Bodenflansch 9 üblicher Bauart, mittels der Dichtung 10 und am Umfang des Bodenflansches 9 verteilter Klammerschrauben 11. Beim Weglassen des"" Construction of the insert tube 5 enamelled on the outside. The installation of this assembled unit, which is enamelled on the outside takes place via the base flange 9 of the usual type, by means of the seal 10 and on the circumference of the base flange 9 distributed clamp screws 11. If the

Deckels 7 der Heizkerze 2 kann eine zweite Heizkerze zur Vergrößerung der Wärmetauschfläche - wie in Figur 1 dargestellt - angeschweißt werden. Die Hohlrippen 12 der einzelnen Heizkerzen können zur Verbesserung des Wärmeüber-'0 gangs auch gegeneinander versetzt angeordnet werden.Lid 7 of the heater plug 2 can be a second heater plug Enlargement of the heat exchange surface - as shown in FIG. 1 - be welded on. The hollow ribs 12 of the individual heater plugs can improve the heat over-'0 gangs can also be arranged offset from one another.

Figur 3 zeigt den Schnitt durch eine Heizkerze mit zylindrischem Querschnitt und sternförmig angeordneten Hohlrippen 12. Figur 4 zeigt den Schnitt durch eine Heizkerse mit parallel angeordneten Hohlrippen.FIG. 3 shows the section through a heater plug with a cylindrical cross section and hollow ribs arranged in a star shape 12. FIG. 4 shows the section through a heating core with hollow ribs arranged in parallel.

Die mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, Wärmetauschflächen für chemische Prozesse und ähnliche Anwendungsgebiete herzustellen, bei denen beim Durchsatz von aggressiven Medien auf extrem teure Werkstoffe wie Titan oder Zirkonium verzichtet werden kann. Diese erfindungsgemäßen Wärmetauscher sind daher bei vergleichbaren Wärmetauschflächen - bezogen auf m Wärmetauschfläche - deutlich kostengünstiger herzustellen als beispielsweise Röhrenbündelwärmeaustauscher aus den oben erwähnten Materialien oder Wärmetauschern mit hintereinander geschalteten Doppelmantelrohren, bei denen die Innenrohre aus Titan oder Zirkonium oder aus innenseitig emaillierten Stahlrohren bestehen.The advantages achieved with the heat exchanger according to the invention are in particular the production of heat exchange surfaces for chemical processes and similar areas of application, in which extremely expensive materials such as titanium or zirconium are dispensed with when handling aggressive media can be. These heat exchangers according to the invention are therefore based on comparable heat exchange surfaces on m heat exchange surface - to be produced significantly more cost-effectively as, for example, shell and tube heat exchangers made of the above-mentioned materials or heat exchangers double-jacket pipes connected in series, in which the inner pipes are made from titanium or zirconium or from the inside enamelled steel pipes.

Zeichn.Sign.

Claims

3ASF Aktiengesellschaft 0.2. C35O / 35993

* ■ Claims

Heat exchanger, consisting of an internally enamelled vessel and at least one in the vessel inserted with hollow finned heating plug which is internally subjected to a heating or cooling medium and is surrounded on the outside of the container contents, characterized> that the outer side of the hollow ribs (.12 ) provided heater plug (2) is enamelled.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that two or more heating plugs (2) provided with hollow ribs (12) are joined together to form a unit.

L 83/82 Go / ro 30.D6.32