DE3605584C1 - Vorrichtung zum Kuehlen eines Reaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Reaktors mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Derartige Vorrichtungen dienen dazu, die bei exothermer Reaktion in den Reaktoren freiwerdende Wärme durch das verdampfende Wasser abzuführen. Diese Art der Wärmeabfuhr hat im Vergleich zur Kühlung durch ein nicht verdampfendes Kühlmittel den Vorteil, daß das strömende und dabei verdampfende Kühlwasser an allen Stellen des Reaktors bei praktisch gleicher Temperatur verdampft. Dadurch herrscht an allen Stellen des Reaktors die gleiche, für die Durchführung der chemischen Reaktion optimale Reaktionstemperatur. Das in Dampf umgewandelte Kühlwasser wird kontinuierlich durch frisches Wasser ergänzt. Wenn dieses frische Wasser eine Temperatur unterhalb der im Reaktor vorhandenen Verdampfungstemperatur hat, entsteht örtlich in einem bestimmten Bereich des Reaktors eine Temperatur, die niedriger ist als die Verdampfungstemperatur. Dadurch kann eine Verschlechterung der Reaktion in diesem Bereich des Reaktors entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung derart zu gestalten, daß örtliche Unterkühlungen bei der Zufuhr von frischem Wasser vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das zugeführte Frischwasser wird während des Durchlaufens durch den Behälter durch den im Reaktor erzeugten Dampf bis nahe an die Verdampfungstemperatur vorgewärmt. Das so vorgewärmte Frischwasser kann sich nach dem Austritt aus dem Behälter gleichmäßig in dem Wasserraum des Gefäßes verteilen, so daß keine örtlich begrenzten Temperaturabsenkungen entstehen können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 den Schnitt II-II nach Fig. 1.

Innerhalb eines stehenden, zylindrischen Gefäßes 1 ist ein Reaktor 2 angeordnet, der zur Durchführung einer chemischen Reaktion zwischen mehreren Reaktionsstoffen dient. Die Reaktionsstoffe werden durch einen Eintrittsstutzen 3 zugeführt und durch einen Austrittsstutzen 4 abgeführt.

Der Reaktor 2 ist von Kühlrohren 5 durchdrungen, die beidseitig in je einem Rohrboden 6, 7 befestigt sind. Die Kühlrohre 5 sind zur Einhaltung einer möglichst gleichmäßigen Reaktionstemperatur im Reaktor 2 von verdampfendem Wasser durchströmt. Zu diesem Zweck ist in dem Gefäß 1 ein Wasserraum 8 vorgesehen, der das Kühlwasser in Reserve hält und bis zu einem vorgegebenen Niveau mit Wasser gefüllt ist.

Der Wasserraum 8 ist über eine außenliegende Umführungsleitung 9, in der eine Umwälzpumpe 10 angeordnet ist, mit einer Eintrittskammer 11 verbunden. Die Eintrittskammer 11 ist unterhalb des unteren Rohrbodens 6 gebildet und von diesem und dem Boden des Gefäßes 1 begrenzt.

Oberhalb des oberen Rohrbodens 7 befindet sich ein Sammelraum 12, der das bei der Verdampfung von Wasser in den Kühlrohren 5 entstehende Wasser-Dampf-Gemisch aufnimmt. Der Sammelraum 12 ist nach oben durch eine konische Haube 13 begrenzt, die gleichzeitig die untere Begrenzung des Wasserraumes 8 darstellt. Der Sammelraum 12 ist mit einem Steigrohr 14 verbunden, das in der Längsachse des Gefäßes 1 angeordnet ist. Das Steigrohr 14 durchdringt den Wasserraum 8 und mündet in einen Dampfraum 15, der in dem Gefäß 1 oberhalb des Wasserraumes 8 vorgesehen ist.

In dem Deckel des Gefäßes 1 ist ein Dampfstutzen 16 angeordnet, durch den der erzeugte Dampf abgeführt wird. Zwischen dem Dampfstutzen 16 und der Mündung des Steigrohres 14 ist eine Prallplatte 17 angeordnet. An der Prallplatte 17 wird ein Teil des Wassers aus dem Wasser-Dampf-Gemisch abgeschieden. Der abgeschiedene Wasseranteil fließt in den Wasserraum 8 zurück.

Innerhalb des Dampfraumes 15 ist ein Behälter 18 angeordnet, der ringförmig ausgebildet ist und das Steigrohr 14 konzentrisch umgibt.

Dabei verbleibt zwischen dem Behälter 18 und dem Steigrohr 14 ein Ringspalt 19 und zwischen dem Behälter 18 und der Wandung des Gefäßes 1 ein Ringraum 20.

Der Behälter 18 ist in senkrechter Richtung von Rohren 21 durchdrungen, die beidseitig zum Dampfraum 15 hin offen sind. Die Rohre 21 stehen an der Oberseite des Behälters 18 über, um ein Mitreißen größerer Wassermengen durch die Rohre 21 zu verhindern.

Der Behälter 18 ist mit einem Zulauf 22 für Frischwasser verbunden, der durch das Gefäß 1 hindurchgeführt und an den unteren Bereich des Behälters 18 angeschlossen ist. Auf der inneren, dem Zulauf 22 gegenüberliegenden Seite des Behälters ist als Ablauf ein Überlaufwehr 23 vorgesehen, das zum Ringspalt 19 hin offen ist.

Der Behälter 18 stellt eine kondensatorähnliche Vorrichtung dar, in die das unterhalb der Verdampfungstemperatur eintretende Frischwasser zur Ergänzung des in dem Reaktor 2 verdampfenden Anteiles über den Zulauf 22 eingeleitet wird. An den Rohren 21 kondensiert ein Teil des in dem Reaktor 2 erzeugten und in dem Dampfraum 15 vorhandenen Dampfes. Dadurch wird das zugeführte Wasser bis dicht an die Verdampfungstemperatur aufgewärmt. Das aufgewärmte Wasser verläßt den Behälter 18 über das Überlaufwehr 23, tritt durch den Ringspalt 19 und fließt zum Wasserraum 8. Das in den Rohren 21 des Behälters 18 anfallende Kondensat gelangt ebenfalls in den Wasserraum 8.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Kühlen eines Reaktors (2), der in einem einen Wasserraum (8) und einen Dampfraum (15) umfassenden Gefäß (1) angeordnet ist, wobei der Reaktor (2) von verdampfendes Wasser führenden Kühlrohren (5) durchdrungen ist, die außerhalb des Reaktors (2) eingangsseitig mit dem Wasserraum (8) und ausgangsseitig mit dem Dampfraum (15) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Dampfraumes (15) ein Behälter (18) angeordnet ist, der mit einem außerhalb des Gefäßes (1) liegenden Zulauf (22) und mit einem innerhalb des Dampfraumes (15) liegenden Ablauf versehen ist und der von beidseitig zum Dampfraum (15) offenen Rohren (21) durchdrungen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (22) an den unteren Bereich des Behälters (18) angeschlossen ist und daß der Behälter (18) auf der dem Zulauf (22) gegenüberliegenden Seite mit einem Überlaufwehr (23) versehen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längsachse des Gefäßes (1) ein Steigrohr (14) angeordnet ist, das den Wasserraum (8) durchdringt und in den Dampfraum (15) mündet und daß der Behälter (18) ringförmig ausgebildet ist und das Steigrohr (14) unter Bildung eines Ringspaltes (19) konzentrisch umgibt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (21) die Oberseite des Behälters (18) überragen.