DE4006069A1 - Waermetauscher zum kuehlen von spaltgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Kühlen von Spaltgas mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Es ist ein Wärmetauscher zum Kühlen von Spaltgas bekannt (DE-PS 35 33 219), dessen von dem Spaltgas durchströmte Rohre durch unter hohem Druck von mehr als 100 bar stehendes Wasser gekühlt und von einem gemeinsamen Druckmantel umgeben sind. Das zu kühlende Spaltgas wird dem Wärmetauscher durch eine zentrale Gaseintrittshaube zugeführt. Für den Anschluß dieses Wärmetauschers an den Röhrenofen zur Herstellung des Spaltgases müssen die einzelnen Röhren des Röhrenofens mit Hilfe von Hosenrohren zu einer Leitung zusammengefaßt werden. Der Druckverlust und die Verweilzeit des Spaltgases in dieser Rohrzusammenführung des Röhrenofens und in der Gaseintrittshaube des Wärmetauschers verschlechtern die Äthylenausbeute.

Zur Verminderung des Druckverlustes und der Verweilzeit des Gases zwischen den Austrittsenden der Röhren des Röhrenofens und den Eintrittsenden der Wärmetauscherrohre ist es weiterhin bekannt (DE-PS 25 51 195), jede Röhre des Röhrenofens mit einem Gaseintrittsstutzen des Wärmetauschers zu verbinden. Diese Gaseintrittsstutzen münden in einen langgestreckten, wannenförmigen Gaseintrittssammler ein. Bei diesem bekannten Wärmetauscher sind die einzelnen Wärmetauscherrohre zur Bildung eines Doppelrohres jeweils von einem Außenrohr umgeben. Eine derartige Doppelrohranordnung erhöht den apparativen Aufwand des Wärmetauschers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Wärmetauscher so zu gestalten, daß die Wärmetauscherrohre von einem druckfesten Mantel umgeben sind.

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

Durch die Erfindung gelingt es, einen rechteckigen Mantel mit einem Breiten-Tiefen-Verhältnis von größer als drei druckfest auszubilden. Dabei dienen die Querwände als Zuganker zwischen den Längswänden und damit zum Halten der druckbeaufschlagten Längswände. Durch ein Zusammenfügen einer größeren Zahl von die Wärmetauscherrohre aufnehmenden Zellen kann ein Wärmetauscher mit einem flachen Druckmantel rechteckigen Querschnitts hergestellt werden, dessen Breiten-Tiefen-Verhältnis entsprechend der Anzahl der anzuschließenden Röhren des Röhrenofens beliebig eingerichtet werden kann. Sofern jede Zelle mit einem eigenen, mit den Querwänden verbundenen Rohrboden versehen ist, wirken die Querwände auch als tragendes Element zum Halten der Rohrböden, wodurch die im Inneren der Zellen angeordneten Wärmetauscherrohre keine Zugkräfte übertragen müssen.

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

Fig. 1 die Seitenansicht eines Wärmetauschers teilweise im Schnitt und

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

Der Wärmetauscher dient zum Kühlen von Spaltgas, das in einem Spaltgasofen hergestellt ist. Der Spaltgasofen, der nicht dargestellt ist, ist ein Röhrenofen mit mehreren Röhren, deren Enden aus dem Röhrenofen herausgeführt sind. Jede Röhre des Röhrenofens ist über ein kurzes Zwischenstück an einen Gaseintrittsstutzen 1 des Wärmetauschers angeschlossen, wobei der gegenseitige Abstand der Gaseintrittsstutzen 1 dem Abstand der Röhren voneinander entspricht. Die Gaseintrittsstutzen 1 sind in einen langgestreckten, wannenförmigen, durchgehenden Gaseintrittssammler 2 eingesetzt. Der Gaseintrittssammler 2 ist mit einem Mantel 3 verbunden, und dieser ist auf der dem Gaseintrittssammler 2 abgewandten Seite mit einem ebenfalls langgestreckten, wannenförmigen, durchgehenden Gasaustrittssammler 4 verbunden. Der Gasaustrittssammler 4 ist mit mehreren, nicht gezeigten Gasaustrittssutzen versehen, die im Aufbau den Gaseintrittsstutzen 1 entsprechen.

Der Mantel 3 umschließt Wärmetauscherrohre 3, die an beiden Enden in Rohrböden 6 eingesetzt sind, die den Innenraum des Mantels 3 von dem Gaseintrittssammler 2 und dem Gasaustrittssammler 4 trennen. Die Wärmetauscherrohre 5 sind von dem zu kühlenden Spaltgas durchströmt und auf der Außenseite von einem Kühlmittel umströmt, das in den Innenraum des Mantels 3 eingespeist wird. Als Kühlmedium wird siedendes, unter hohem Druck von mehr als 100 bar stehendes Wasser verwendet.

Der Mantel 3 entspricht der Querschnittsform des Gaseintrittssammlers 2 bzw. des Gasaustrittssammlers 4 und ist wie dieser langgestreckt. Der Mantel 3 weist an den Längsseiten zwei Längswände 7 auf, deren Enden durch je einen im Querschnitt halbförmigen Endabschnitt 8 verbunden sind. Der Mantel 3 ist auf den Druck und die Temperatur des Kühlmediums auszulegen. Um ein Ausbeulen der Längswände 7 unter dem Druck des Kühlmediums zu verhindern, sind die Längswände 7 durch Querwände 9 verbunden, die mit Abstand voneinander senkrecht zu den Längswänden 7 angeordnet sind. Diese Querwände 9 dienen als Zuganker für die Längswände 7, so daß sich ein langgestreckter, auf Druck beanspruchter Mantel realisieren läßt.

Die Längswände 7 können aus durchgehenden Platten bestehen, an die die Querwände 9 angeschweißt werden. Die Längswände 7 können auch aus Abschnitten bestehen, deren Breite dem Abstand der Querwände 9 entspricht. Diese Längswandabschnitte werden mit den Querwänden 9 verschweißt. Vorteilhafter ist es jedoch, den Mantel 3 aus Walzprofilen aufzubauen. Als Walzprofil kommt insbesondere ein Doppel-T-Profil zum Einsatz, das einen mittleren Steg zwischen zwei Flanschen aufweist. Wie Fig. 2 zeigt, werden die Flansche dieser Doppel-T-Profile zur Bildung der Längswände 7 miteinander verschweißt, wobei die Stege die Querwände 9 bilden.

Die Querwände 9 bilden zusammen mit den zwischen ihnen liegenden Abschnitten der Längswände 7 einzelne Zellen. Bei Verwendung von Walzprofilen ergeben sich dabei abgerundete Ecken. In den Zellen sind die Wärmetauscherrohre 5 einer Rohrreihe angeordnet. Die Breite der Zelle übersteigt daher nur geringfügig den Außendurchmesser der Wärmeaustauscherrohre 5. Nach Fig. 2 umfaßt eine Rohrreihe zwei Wärmetauscherrohre 5. Je nach der Leistung des Wärmetauschers kann eine Rohrreihe abhängig von der Tiefe der Querwände 9 zwei bis fünf Wärmetauscherrohre 5 enthalten. Durch das Zusammenfügen einer größeren Anzahl solcher Zellen kann der Wärmetauscher beliebig lang gestaltet werden.

Die Rohrböden 6 zur Aufnahme der Wärmetauscherrohre 5 können aus einer durchgehenden Platte bestehen, die mit den Längswänden 7 des Mantels 3 und mit den Querwänden 9 über Ankerbolzen verbunden sind. Vorteilhafter ist es jedoch, jede Zelle mit einem eigenen Rohrboden 6 zu versehen, der mit den Querwänden 9 und den entsprechenden Abschnitten der Längswände 7 verschweißt ist. In diesem Fall dienen die Querwände 9 auch als tragendes Element zum Halten der einzelnen Rohrböden 6.

Die Zufuhr des Kühlmediums in den Innenraum des Mantels 3 erfolgt über einen oder mehrere Zuführungsstutzen 10, die den halbkreisförmigen Endabschnitt 8 des Mantels 3 durchdringen. Für die Abfuhr des Kühlmediums dienen ein oder mehrere Abführungsstutzen in dem gegenüberliegenden Endabschnitt 8. Sofern die Rohrböden 6 in die Querwände 9 eingechweißt sind, sind dabei in den Querwänden 9 Durchtrittsöffnungen 11 vorzusehen. Es ist auch möglich, jede einzelne Zelle mit einem eigenen Zulauf und Ablauf für das Kuhlmedium auszurüsten.

Claims (7)

1. Wärmetauscher zum Kühlen von in einem Röhrenofen hergestelltem Spaltgas mit Wärmetauscherrohren (5), die von dem zu kühlenden Spaltgas durchströmt und von einem unter Druck stehenden Kühlmedium umströmt sind und die an den Enden an einen wannenförmigen Gaseintrittssammler (2) und an einen wannenförmigen Gasaustrittssammler (4) angeschlossen sind, wobei der Gaseintrittssammler (2) mit Gaseintrittsstutzen (1) versehen ist, die jeweils mit einer der Röhren des Röhrenofens verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (5) innerhalb eines langgestreckten, den wannenförmigen Gassammlern (2, 4) entsprechenden Mantels (3) angeordnet sind, daß der Mantel (3) aus zwei Längswänden (7) besteht, die durch Querwände (9) miteinander verbunden sind und daß die Querwände (9) mit den beiden Längswänden (7) Zellen bilden, in denen eine parallel zu den Querwänden (9) verlaufende Reihe von Wärmetauscherrohren (5) untergebracht ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe von Wärmetauscherrohren in einen separaten Rohrboden (6) eingesetzt ist, der mit den benachbarten Querwänden (9) und den zwischen den benachbarten Querwänden (9) liegenden Abschnitten der Längswände (7) verbunden ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) aus Walzprofilen aufgebaut ist, die einen Steg zwischen zwei Flanschen aufweisen und daß die Flansche der Walzprofile miteinander zu den Längswänden (7) des Mantels (3) verbunden sind.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Längswände (7) des Mantels (3) durch einen im Querschnitt halbkreisförmigen Endabschnitt (8) verbunden sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Walzprofile Doppel-T-Profile sind.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) mit einem oder mehreren Anschlüssen für die Zuführung und die Abführung des Kühlmediums versehen ist, und daß die Querwände (9) mit Durchtrittsöffnungen (11) versehen sind.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zelle mit einer eigenen Zuführung und Abführung von Kühlmedium versehen ist.