DE4427872C1 - Verfahren zum Abscheiden eines dampfförmigen Produkts aus einem Trägergas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden eines dampfförmigen Produkts aus einem Trägergas gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei chemischen Reaktionsprozessen fallen vielfach organi­ sche oder anorganische Produkte in dampf- und/oder gas­ förmigem Zustand an, die bei Kühlung entweder durch Kon­ densation in die flüssige oder bei Desublimation unmittelbar in die feste Phase überführt werden. Bei der Gewinnung einer Reihe von Produkten, z. B. bei der Gewin­ nung von Phthalsäure-Anhydrid (PSA), wird die Desublima­ tion - teilweise mit vorgeschalteter Flüssig-Abscheidung - angewandt.

Bei der Gewinnung von PSA verläßt dieses den Reaktor als Bestandteil eines Trägergas es bei Temperaturen zwischen 350°C und 400°C. Die Reaktionswärme wird teilweise im Reaktor, teilweise in einem nachgeschalteten Gaskühler, in dem das Trägergas auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche oberhalb der Sublimations- bzw. Kondensationstem­ peratur liegt, abgeführt. Anschließend wird das Trägergas zur Gewinnung in einen Abscheider geleitet, welcher rei­ henweise übereinander liegende Rippenrohre aufweist, die innenseitig wechselweise mit einem Kühlmedium und einem Heizmedium beaufschlagbar sind. Der Abscheider ist gas­ dicht verschweißt.

In der Beladungsphase werden die Rippenrohre innenseitig durch ein Kühlmedium beaufschlagt, während das Trägergas in der Regel von oben nach unten quer zu den Rippenrohren geführt wird. Aufgrund des in den Rippenrohren strömenden Kühlmediums wird das PSA aus dem Trägergas abgeschieden und schlägt sich in fester Form auf den Oberflächen der Rippenrohre nieder. Sind die Oberflächen der Rippenrohre derart mit PSA beladen, daß eine weitere Abscheidung nicht mehr eintritt oder doch nicht mehr sinnvoll er­ scheint, wird die Zufuhr des Trägergases unterbrochen und es werden die Rippenrohre innenseitig mit einem Heizme­ dium beaufschlagt. Infolge der Aufheizung der Rippenrohre schmilzt nun das feste PSA von den Oberflächen der Rip­ penrohre ab und wird unterhalb der Rippenrohre in einem Sammelraum aufgefangen. Von hier aus wird das PSA der weiteren Behandlung zugeleitet.

Für einen kontinuierlichen Betrieb sind mindestens zwei, in der Regel mehr als drei Abscheider eingesetzt, von denen wechselweise einer oder mehrere beladen und ein an­ derer abgeschmolzen werden.

Das Trägergas wird auf 60°C bis 70°C abgekühlt, um einen hohen Abscheidegrad zu erreichen.

Eine Besonderheit des Trägergases besteht nun darin, daß in diesem nicht nur das gewünschte Produkt PSA vorhanden ist, sondern auch noch einige Nebenprodukte enthalten sind, welche einen störungsfreien Betrieb und die Rein­ heit des Produkts erheblich beeinträchtigen. Es ist beob­ achtet worden, daß mehrere der unerwünschten Nebenpro­ dukte vornehmlich am sogenannten kalten Ende des Abschei­ ders, also an den in Strömungsrichtung des Trägergases stromabwärts liegenden Rippenrohren abgeschieden werden. Um einen weitgehend störungsfreien Betrieb aufrechterhal­ ten zu können, hat sich in der Praxis eine Gasführung von oben nach unten (down-flow) als zweckmäßig erwiesen. Bei einer derartigen Gasführung werden nämlich bei jedem Schmelzvorgang die Nebenprodukte vom flüssigen PSA der darüber liegenden Rippenrohren abgewaschen.

Weiterhin nachteilig ist hierbei jedoch, daß das PSA durch die unerwünschten Nebenprodukte stark verunreinigt ist. Folglich wird im Anschluß an den Abschmelzvorgang eine in der Regel zweistufige Destillation nachgeschal­ tet. Diese ist naturgemäß mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden.

Die DE-AS 10 84 239 offenbart ein Verfahren zur kontinu­ ierlichen Abscheidung von Sublimationsprodukten aus heißen Trägergasen. Bei diesem Verfahren wird unter Ver­ wendung mehrerer in einem liegenden Abscheidergehäuse in Richtung des dieses etwa horizontal durchströmenden Trä­ gergases hintereinander geschalteter und unabhängig von­ einander wechselweise an ein Heiz- bzw. Kühlmittel an­ schließbarer Elemente innerhalb des gleichen Abscheiders ohne Unterbrechung des Trägergasstroms auf einem Teil der Elemente Sublimat abgelagert und gleichzeitig von einem anderen Teil der Elemente das bereits abgelagerte Subli­ mat abgeschmolzen und abgeleitet.

Im Umfang der DE-OS 30 29 744 ist es bei einem Desublima­ tor für die Gewinnung von Sublimationsprodukten aus Reak­ tionsgasen bekannt, die in einem Gehäuse übereinander liegenden Rippenrohre mittels Gleitschuhen zu umschließen und diese Gleitschuhe auf am Gehäuse verankerten Abstüt­ zungsträgern lose aufzulegen. Insbesondere weisen die Ab­ stützungsträger im Querschnitt die Grundform eines mit der Spitze nach unten gerichteten Dreiecks auf.

Der Erfindung liegt ausgehend vom stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abscheiden eines dampfförmigen Produkts aus einem Trägergas zu schaffen, bei welchem das Produkt zu einem hohen Prozentsatz in einfacher Weise nahezu verschmutzungsfrei gewonnen werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Die Besonderheit dieses Verfahrens liegt darin, daß der Abschmelzvorgang quasi in zwei aufeinander folgenden Pha­ sen abläuft. Zunächst werden nur die in Strömungsrichtung des Trägergases stromabwärts, also am sogenannten kalten Ende des Abscheiders liegenden Rippenrohre mit dem Heiz­ medium beaufschlagt. Mithin wird auch nur das auf diesen Rippenrohren abgeschiedene PSA abgeschmolzen. Hiermit wird aber der Vorteil erzielt, daß die vorzugsweise in diesem Bereich des Abscheiders - ca. 10% bis 40% der insgesamt eingesetzten Rippenrohre - desublimierenden bzw. anfallenden Nebenprodukte abgeschmolzen werden. Hin­ gegen wird in diesem Bereich des Abscheiders nur ein sehr kleiner Teil der gesamten Produktmenge abgeschieden. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine große Menge, und zwar erheblich mehr als 90%, schon sauberes Produkt ge­ wonnen wird, welches dann mit einem im Vergleich zum Stand der Technik erheblich geringeren Investitions- und Energieaufwand in einer einstufigen Destillation behan­ delt werden kann. Werden geringere Anforderungen an die Reinheit des Produkts gestellt, kann dieses sogar ohne Destillation verkauft werden. Lediglich die vergleichs­ weise kleine Menge des verschmutzten Produkts muß noch durch eine klein dimensionierte Vordestillation so weit gesäubert werden, daß sie dann in einer Hauptdestillation weiter behandelt werden kann.

Das Verfahren eignet sich vorzugsweise für die Desublima­ tion von Phthalsäure-Anhydrid (PSA) aus einem Trägergas. Es können aber auch andere Produkte aus Trägergasen ge­ wonnen werden.

Ein für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeigne­ ter Abscheider besitzt beispielsweise mehrere übereinan­ der angeordnete Rippenrohrbündel mit einer Vielzahl von U-förmigen Rippenrohren. Die U-Form führt zu einer flexi­ blen Konstruktion, durch die Temperaturschocks gemildert werden. Die Rippenrohrbündel werden in Reihe geschaltet und von dem Trägergas quer angeströmt. Das Trägergas wird am oberen Ende des Abscheiders in das Abscheidergehäuse geleitet und am unteren Ende aus dem Abscheidergehäuse geführt. Das sich unterhalb des untersten Rippenrohrbün­ dels sammelnde Produkt wird bodenseitig des Abscheiders abgezogen.

Die Zuführung sowohl des Kühlmediums als auch des Heizme­ diums zu den Rippenrohrbündeln kann zunächst zum unter­ sten Rippenrohrbündel erfolgen. Dazu ist in eine zu dem untersten Rippenrohrbündel führende Leitung ein Umschalt­ organ eingegliedert, das einerseits mit der Kühlmediumzu­ leitung und andererseits mit der Heizmediumzuleitung ver­ bunden werden kann. Ein entsprechendes Umschaltorgan ist in eine mit dem obersten Rippenrohrbündel verbundene Lei­ tung eingegliedert. Über dieses Umschaltorgan wird dann einerseits das während des Abschmelzvorgangs abgekühlte Heizmedium und andererseits das während des Beladungsvor­ gangs erwärmte Kühlmedium abgeleitet.

Wesentlich ist ferner, daß in die Leitung zwischen dem untersten Rippenrohrbündel und dem darüber liegenden be­ nachbarten Rippenrohrbündel ein weiteres Umschaltorgan eingegliedert ist. Dieses erlaubt es, daß während der er­ sten Phase des Abschmelzvorgangs nur das unterste Rippen­ rohrbündel mit dem Heizmedium beaufschlagt wird. Zu die­ sem Zweck wird dieses Umschaltorgan so gesteuert, daß das Heizmedium nach dem Durchströmen des untersten Rippen­ rohrbündels direkt in die Heizmediumableitung überführt wird. Diese ist bevorzugt auch an das Umschaltorgan ange­ schlossen, welches in die mit dem obersten Rippenrohrbün­ del verbundene Leitung eingegliedert ist.

Das Kühlen und Schmelzen erfolgt in der Regel mit kaltem bzw. heißem Wärmeträgeröl. Denkbar ist aber auch der Ein­ satz von Kaltwasser bzw. Dampf.

In der Praxis hat sich beim Beladen der Rippenrohre ge­ zeigt, daß je nach der Menge des Produkts im Trägergas und in Abhängigkeit von der Wandtemperatur der Rippen­ rohre das Produkt in unterschiedlich kompakter Form desublimiert. Wünschenswert ist eine hohe Beladungsdichte der Rippenrohre mit dem Produkt, weil dadurch die erfor­ derliche Fläche zum Beladen verkleinert bzw. die Bela­ dungszeit verlängert werden kann. Außerdem sinkt der gas­ seitige Druckverlust.

In diesem Zusammenhang sieht nun die Erfindung entspre­ chend einer im Anspruch 2 gekennzeichneten vorteilhaften Weiterbildung vor, daß die von dem Trägergas zuerst ange­ strömten Rippenrohre beim Beladen mit einem im Vergleich zu den anderen tiefer liegenden Rippenrohren höheren Tem­ peraturniveau betrieben werden. Folglich wird die Tempe­ ratur der Rippenrohre nahe dem Eintritt des Trägergases in den Abscheider angehoben. Dies kann durch eine höhere Temperatur des Kühlmediums und/oder durch eine Verringe­ rung der Menge des Kühlmediums bewirkt werden (= niedrigerer Wärmeübergang = höhere Wandtemperatur).

Eine Ausführungsform sieht hierbei gemäß Anspruch 3 vor, daß den von dem Trägergas zuerst angeströmten Rippenroh­ ren im Vergleich zu den anderen Rippenrohren eine gerin­ gere Menge Kühlmedium zugeführt wird. Dies kann in der Praxis bei einem Abscheider dadurch sinnvoll realisiert werden, daß das dem obersten Rippenrohrbündel benachbarte tiefer liegende Rippenrohrbündel über einen Bypass direkt mit der Leitung verbunden wird, die an das oberste Rip­ penrohrbündel angeschlossen ist und mit dem Umschaltorgan für die Ableitung des Heizmediums bzw. des Kühlmediums versehen ist. Der Bypass ist dann zwischen dem obersten Rippenrohrbündel und dem Umschaltorgan an diese Leitung angeschlossen. In den Bypass ist ein Stellorgan einge­ gliedert, das fernsteuerbar ist und über das die Menge an Kühlmedium bestimmt werden kann, welche nicht durch das oberste Rippenrohrbündel fließen soll.

Eine weitere Ausführungsform zur Erhöhung des Temperatur­ niveaus am obersten Rippenrohrbündel beim Beladungsvor­ gang besteht in den Merkmalen des Anspruchs 4. In diesem Fall wird das oberste Rippenrohrbündel völlig aus der Reihenschaltung mit den tiefer liegenden Rippenrohrbün­ deln genommen und gezielt für sich mit einem besonderen Zwischentemperaturmedium beaufschlagt, dessen Temperatur auf einem Niveau liegt, welches zwischen dem des Kühlme­ diums und dem des Heizmediums eingestellt ist. Das Zwi­ schentemperaturmedium kann ein Wärmeträgeröl sein.

Zu diesem Zweck kann in eine an das unterhalb des ober­ sten Rippenrohrbündels liegenden Rippenrohrbündel ange­ schlossene Leitung ein Umschaltorgan eingegliedert sein, welches es gestattet, hierüber sowohl das Kühlmedium ab­ zuleiten als auch das Heizmedium entsprechend umzuleiten. Das die Rippenrohrbündel verlassende aufgewärmte Kühlme­ dium wird über das Umschaltorgan in die Kühlmediumablei­ tung überführt. Die Fortleitung für das Heizmedium ist an ein weiteres Umschaltorgan angeschlossen, das sowohl die Weiterleitung des abgekühlten Heizmediums in das oberste Rippenrohrbündel als auch die Zuführung des Zwischentemperaturmediums zum obersten Rippenrohrbündel erlaubt. Ein weiteres Umschaltorgan ist dem Austritt aus dem obersten Rippenrohrbündel zugeordnet, welches für die Ableitung des Heizmediums und des Zwischentemperatur­ mediums sorgt.

Eine dritte Möglichkeit zum Betrieb der beim Beladungs­ vorgang vom Trägergas zuerst angeströmten Rippenrohre auf einem höheren Temperaturniveau wird in den Merkmalen des Anspruchs 5 gesehen. Bei dieser Verfahrensweise wird eine bestimmte Menge Heizmedium vor dem in die zum untersten Rippenrohrbündel führende Leitung eingegliederten Um­ schaltorgan abgezweigt und über ein Sperrorgan in die Leitung eingespeist, welche das oberste Rippenrohrbündel und das darunter liegende Rippenrohrbündel miteinander verbindet. Auf diese Weise wird folglich das oberste Rip­ penrohrbündel mit einer Mischung aus dem Heizmedium und dem Kühlmedium betrieben.

Des weiteren ist beim Betrieb eines Abscheiders für dampf­ förmige Produkte aus einem Trägergas festgestellt worden, daß beim Umschalten vom Beladungs- auf den Abschmelzvor­ gang der gesamte Abscheider außerordentlich hohen tempe­ raturbedingten Spannungen ausgesetzt ist, da Temperatur­ differenzen von ca. 130°C bis 150°C auszugleichen sind. Um die dadurch bedingten thermischen Spannungen deutlich zu reduzieren und eine Energieeinsparung zu erzielen, können erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 6 vor­ gesehen werden.

In diesem Fall kann in einer Umschaltphase zumindest der größte Teil der Rippenrohre mit einem Ausgleichsmedium gespeist werden, das durch seine Temperierung für eine starke Senkung der Temperaturdifferenz, eine Verminderung der thermischen Spannungen und somit für eine Verlänge­ rung der Lebensdauer um mehrere Zehnerpotenzen (Wöhler- Kurven) sorgt. Bei diesem Ausgleichsmedium kann es sich um ein entsprechend temperiertes Wärmeträgeröl handeln.

Bei der vorstehend beschriebenen Betriebsweise besitzt der Abscheider in der zum untersten Rippenrohrbündel füh­ renden Leitung ein Umschaltorgan, das bei entsprechender Steuerung die Leitung einmal mit der Zuführung für das Heizmedium und zum anderen mit der Zuführung für das Kühlmedium verbinden kann. Ferner kann dieses Umschalt­ organ die mit dem untersten Rippenrohrbündel verbundene Leitung an die Ableitung für das Ausgleichsmedium an­ schließen.

Das oberste Rippenrohrbündel ist mit zwei Leitungen an Umschaltorgane angeschlossen, die das oberste Rippen­ rohrbündel mit der Ableitung für das abgekühlte Heizme­ dium, mit der Zuleitung für das Ausgleichsmedium und mit der Ableitung für das Ausgleichsmedium verbinden können. Ferner ist das eine dieser Umschaltorgane in der Lage, die Zuleitung für das gekühlte Ausgleichsmedium über eine Zwischenleitung mit einem Umschaltorgan zu verbinden, das in eine Leitung eingegliedert ist, welche das unterhalb des obersten Rippenrohrbündels befindliche Rippenrohrbün­ del mit der Ableitung für das Kühlmedium verbindet. Über diese das Ausgleichsmedium führende Leitung wird auch das Heizmedium aus dem unterhalb des obersten Rippenrohrbün­ dels befindlichen Rippenrohrbündel in das oberste Rippen­ rohrbündel und von diesem in die Ableitung für das abge­ kühlte Heizmedium überführt.

Soll der Abscheider vom Beladungsvorgang auf den Ab­ schmelzvorgang umgeschaltet werden, so wird zur Verminde­ rung der Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmedium und dem Heizmedium zunächst eine Zwischenphase geschaltet, in welcher die Rippenrohre mit dem im Vergleich zum Kühlme­ dium eine höhere Temperatur aufweisenden Ausgleichsmedium beaufschlagt werden, so daß die Rippenrohre und das Ge­ häuse eine höhere Temperatur annehmen, welche thermische Spannungen reduziert, wenn anschließend die Rippenrohre mit dem Heizmedium beaufschlagt werden.

Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Verfahrenswei­ sen erlauben es - wie bislang üblich -, sowohl das Kühl­ medium als auch das Heizmedium von unten nach oben durch die Rippenrohrbündel im Gegenstrom zum Trägergas zu füh­ ren. Hiermit ist jedoch die Eigenschaft verbunden, daß beim Umschalten des Abscheiders vom Beladungs- auf den Abschmelzvorgang relativ heißes Heizmedium mit etwa 180°C bis 200°C auf das eine Temperatur von ca. 55°C aufweisende Material am Eintritt in das unterste Rippen­ rohrbündel prallt, was insbesondere in diesem Bereich des Abscheiders zu sehr hohen thermischen Spannungen führt.

Damit diese Spannungen vermieden werden, sieht die Erfin­ dung gemäß Anspruch 7 vor, daß das Heizmedium über zumin­ dest einen Teil der Rippenrohre von oben nach unten und das Kühlmedium von unten nach oben durch die Rippenrohre geleitet wird. Bei dieser Verfahrensweise trifft das Heizmedium somit auf ein Material, das bereits eine hö­ here Temperatur angenommen hat, weil sich das Kühlmedium auf seinem Weg von dem untersten Rippenrohrbündel bis zum obersten Rippenrohrbündel um ca. 15°C erwärmt hat. Auf diese Weise kann eine Verminderung der Temperaturdiffe­ renz um ca. 10% bis 12% erreicht werden. Bei Wechselbe­ anspruchungen führt dies zu einer etwa doppelten Lebens­ dauer eines Abscheiders.

Verwirklicht werden kann diese Verfahrensweise gemäß einer Ausführungsform dadurch, daß die Rippenrohrbündel des Abscheiders hintereinander geschaltet und lediglich in die Zuleitung zum untersten Rippenrohrbündel und in die Ableitung vom obersten Rippenrohrbündel Umschalt­ organe eingegliedert werden, welche einerseits am unter­ sten Rippenrohrbündel wechselweise die Zuleitung des Kühlmediums und die Ableitung des Heizmediums und am obersten Rippenrohrbündel die Ableitung des Kühlmediums und die Zuleitung des Heizmediums erlauben.

Wird hingegen eine fraktionierte Abschmelzung vorgenom­ men, also ein zweiphasiger Abschmelzvorgang durch Ab­ schmelzen zunächst des untersten Rippenrohrbündels, so wird eine Anordnung bevorzugt, bei welcher in die Zulei­ tung zum untersten Rippenrohrbündel ein Umschaltorgan eingegliedert ist, das mit den Zuleitungen für das Kühl­ medium und das Heizmedium verbunden ist. In die nach außen führende Leitung vom obersten Rippenrohrbündel ist ein Umschaltorgan eingegliedert, das die Ableitung des Kühlmediums und die Zuleitung des Heizmediums zum ober­ sten Rippenrohrbündel erlaubt. In die das Heizmedium heranführende Leitung ist ein Umschaltorgan eingeglie­ dert, das es gestattet, das Heizmedium gezielt dem Um­ schaltorgan zuzuleiten, das in die mit dem obersten Rip­ penrohrbündel verbundene Leitung eingegliedert ist. Des­ weiteren erlaubt es bedarfsweise die Zuführung des Heiz­ mediums zu dem Umschaltorgan, das in die Leitung einge­ gliedert ist, welche von außen zum untersten Rippenrohr­ bündel führt. Ferner ist in die Leitung zwischen dem un­ tersten Rippenrohrbündel und dem darüber liegenden Rip­ penrohrbündel ein Umschaltorgan eingegliedert, welches einerseits die Weiterleitung des Kühlmediums zu den dar­ über liegenden Rippenrohrbündeln gestattet und anderer­ seits die Abführung des nur durch das unterste Rippen­ rohrbündel geführten Heizmediums während der ersten Ab­ schmelzphase gewährleistet.

Im Rahmen der Erfindung wird selbstverständlich auch der Gedanke erfaßt, daß das Trägergas das Gehäuse eines Ab­ scheiders bei nach wie vor horizontal sich erstreckenden Rippenrohrbündeln von unten nach oben durchströmt. Bei dieser Betriebsweise eines Abscheiders kehren sich dann auch die Beaufschlagungen der Rippenrohrbündel mit dem Heizmedium, dem Kühlmedium, dem Austauschmedium und dem Zwischentemperaturmedium entsprechend um.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen Abscheider 1, 1a-1f für das Produkt P Phthalsäure-Anhydrid (PSA) aus einem Trägergas TG. In dem Gehäuse 2 der Abscheider 1, 1a-1f sind mehrere Rippenrohrbündel 3, 4, 5, 6 in vier Etagen übereinander angeordnet. Die Rippenrohre 7 der Rippenrohrbündel 3-6 haben alle eine U-Form und sind bezüglich ihrer beiden Enden jeweils an zwei voneinander getrennte Kammern A, B angeschlossen.

Das Trägergas TG tritt am oberen Ende des Gehäuses 2 über einen Stutzen 8 in das Gehäuse 2 ein, umströmt die Rip­ penrohre 7 gemäß den Pfeilen STR quer von oben nach unten und verläßt das Gehäuse 2 über einen Stutzen 9 am unteren Ende des Gehäuses 2.

Mit 10 ist ein Stutzen zum Abzug für das aus dem Träger­ gas TG gewonnene Produkt P bezeichnet.

Bei der Ausführungsform des Abscheiders 1 der Fig. 1 ist mit der Kammer A des untersten Rippenrohrbündels 3 eine Leitung 11 verbunden, in die ein Umschaltorgan 12 einge­ gliedert ist. An das Umschaltorgan 12 sind Zuleitungen 13, 14 für ein Heizmedium HM und ein Kühlmedium KM ange­ schlossen.

An die mit dem Rippenrohrbündel 3 verbundene Kammer B ist eine Leitung 15 angeschlossen, die mit der Kammer A des dem untersten Rippenrohrbündel 3 benachbarten Rippenrohr­ bündels 4 verbunden ist. In die Leitung 15 ist ein Um­ schaltorgan 16 eingegliedert. Ferner ist an das Umschalt­ organ 16 eine Ableitung 17 für abgekühltes Heizmedium HM angeschlossen.

Desweiteren zeigt die Fig. 1, daß die Kammer B des Rip­ penrohrbündels 4 über eine Leitung 18 mit der Kammer A des Rippenrohrbündels 5 und die Kammer B des Rippenrohr­ bündels 5 über eine Leitung 19 mit der Kammer A des ober­ sten Rippenrohrbündels 6 verbunden sind.

An die Kammer B des obersten Rippenrohrbündels 6 ist eine Leitung 20 angeschlossen, in die ein Umschaltorgan 21 eingegliedert ist. An dieses Umschaltorgan 21 sind ferner eine Ableitung 22 für das erwärmte Kühlmedium KM und die Ableitung 17 für abgekühltes Heizmedium HM angeschlossen.

Beim Beladungsvorgang wird das Umschaltorgan 12 in der Leitung 11 so umgesteuert, daß das Rippenrohrbündel 3 über die Kammer A mit der Zuleitung 14 für das Kühlmedium KM verbunden ist. Das Umschaltorgan 16 in der Leitung 15 zwischen den Kammern B und A der Rippenrohrbündel 3 und 4 wird auf Durchfluß für das Kühlmedium KM geschaltet. Die Verbindung zur Ableitung 17 für erwärmtes Heizmedium HM ist geschlossen. Ferner wird das Umschaltorgan 21 in der Leitung 20 auf Durchfluß für erwärmtes Kühlmedium KM ge­ schaltet. Die Verbindung zur Ableitung 17 ist unterbro­ chen.

Nunmehr wird Trägergas TG in das Gehäuse 2 geleitet. Auf­ grund des in den Rippenrohren 7 fließenden Kühlmediums KM scheidet sich das Produkt P auf den berippten äußeren Oberflächen der Rippenrohre 7 ab. Das vom Produkt P be­ freite Trägergas TG wird über den Stutzen 9 abgeleitet. Der Stutzen 10 für den Abzug des Produkts P ist geschlos­ sen.

Sind die Rippenrohre 7 ausreichend beladen, wird der Zu­ strom des Trägergases TG zum Gehäuse 2 unterbrochen. Fer­ ner wird das Umschaltorgan 21 in der Leitung 20 auf Sperrstellung gesteuert. Das Umschaltorgan 16 in der Lei­ tung 15 wird in eine Stellung umgesteuert, in welcher das unterste Rippenrohrbündel 3 mit der Ableitung 17 für das Heizmedium HM verbunden ist. Das Umschaltorgan 12 in der Leitung 11 wird so umgesteuert, daß nunmehr die Leitung 11 mit der Zuleitung 13 für das Heizmedium HM verbunden ist.

Jetzt wird Heizmedium HM aufgegeben, das über das Um­ schaltorgan 12, die Leitung 11, das Rippenrohrbündel 3, die Leitung 15 und das Umschaltorgan 16 in die Ableitung 17 strömt. Dadurch wird das auf dem untersten Rippenrohr­ bündel 3 abgeschiedene stark verschmutzte Produkt P abge­ schmolzen und anschließend über den Stutzen 10 abgezogen.

Nach dem Abschmelzen des untersten Rippenrohrbündels 3 wird das Umschaltorgan 16 in der Leitung 15 umgesteuert, so daß nunmehr das unterste Rippenrohrbündel 3 über alle darüber liegenden Rippenrohrbündel 4, 5 und 6 mit der Leitung 20 verbunden ist. Außerdem wird das Umschaltorgan 21 in der Leitung 20 auf Durchfluß für das abgekühlte Heizmedium HM umgesteuert, so daß nunmehr die Leitung 20 mit der Ableitung 17 verbunden ist.

Anschließend wird durch Beaufschlagung mit dem Heizmedium HM das relativ saubere Produkt P auch von allen anderen Rippenrohrbündeln 4-6 abgeschmolzen und über den Stutzen 10 abgezogen.

Durch entsprechendes Umsteuern der Umschaltorgane 12 und 21 kann anschließend der Abscheider rückgekühlt und wie­ der für den Beladungsvorgang freigegeben werden.

Die in der Fig. 2 veranschaulichte Variante eines Ab­ scheiders 1a unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 dadurch, daß die Leitung 19 zwischen dem obersten Rip­ penrohrbündel 6 und dem darunter liegenden Rippenrohrbün­ del 5 durch einen Bypass 23 überbrückt ist, in den ein fernregulierbares Steuerorgan 24 eingegliedert ist. Mithin ist die Kammer B des Rippenrohrbündels 5 über den Bypass 23 mit der Leitung 20 verbunden, welche die Kammer B des obersten Rippenrohrbündels 6 mit den Ableitungen 17 und 22 für das abgekühlte Heizmedium HM und das erwärmte Kühlmedium KM verbindet. Auf diese Weise kann ein Teil des Kühlmediums KM über den Bypass 23 in die Ableitung 22 für das erwärmte Kühlmedium KM geführt werden, so daß aufgrund der geringeren Menge an Kühlmedium KM, welche durch das oberste Rippenrohrbündel 6 strömt, die Tempera­ tur der in diesem Rippenrohrbündel 6 vorhandenen Rippen­ rohre 7 ansteigt. Das Produkt P kann sich dadurch in kom­ pakterer Form auf dem Rippenrohrbündel 6 ablagern.

Selbstverständlich ist bei der Ausführungsform der Fig. 2 auch eine Schaltung der beiden untersten Rippenrohrbün­ del 3, 4 möglich, wie dies anhand der Fig. 1 für einen zweiphasigen Betrieb voraufgehend erläutert worden ist.

Ansonsten erfolgt der Betrieb des Abscheiders 1a der Fig. 2 wie der der Fig. 1.

Auch mit Hilfe des Abscheiders 1b der Ausführungsform der Fig. 3 ist eine Anhebung des Temperaturniveaus des ober­ sten Rippenrohrbündels 6 möglich, um eine hohe Beladungs­ dichte mindestens des Rippenrohrbündels 6 mit dem Produkt P zu erzielen.

Zu diesem Zweck ist das oberste Rippenrohrbündel 6 mit einem Zwischentemperaturmedium ZM beaufschlagbar, welches unabhängig vom Kühlmedium KM temperierbar ist. Zu diesem Zweck ist in die mit der Kammer A des obersten Rippen­ rohrbündels 6 verbundenen Leitung 25 ein Umschaltorgan 27 eingegliedert, das die Beaufschlagung der Rippenrohre 7 des obersten Rippenrohrbündels 6 mit dem Zwischentempera­ turmedium ZM erlaubt. Außerdem dient dieses Umschaltorgan 27 zur Überführung des aus dem unterhalb des obersten Rippenrohrbündels 6 liegenden Rippenrohrbündel 5 treten­ den gekühlten Heizmediums HM in das Rippenrohrbündel 6. Zu diesem Zweck ist das Umschaltorgan 27 über eine Lei­ tung 30, 28 mit der Kammer B des Rippenrohrbündels 5 ver­ bunden. In diese Leitung 30, 28 ist ein Umschaltorgan 29 eingegliedert, welches bei entsprechender Betriebslage es gestattet, erwärmtes Kühlmedium KM in die Ableitung 22 zu überführen.

Das aus der Kammer B des obersten Rippenrohrbündels 6 tretende abgekühlte Heizmedium HM bzw. das Zwischentempe­ raturmedium ZM werden über die Leitung 26 einem Umschaltorgan 31 zugeführt. Durch entsprechende Schaltung wird abgekühltes Heizmedium HM über die Leitung 17 bzw. das Zwischentemperaturmedium ZM über die Leitung 32 abge­ führt.

Beim Beladungsvorgang wird mithin das Rippenrohrbündel 6 über das Umschaltorgan 27 und die Leitung 25 sowie die Kammer A mit dem Zwischentemperaturmedium ZM beauf­ schlagt. Die Temperatur des Zwischentemperaturmediums ZM liegt auf einem höheren Temperaturniveau als das Kühlme­ dium KM, das beim Beladungsvorgang aus der Leitung 14 über das Umschaltorgan 12, die Leitung 11, die Rippen­ rohrbündel 3-5, die Leitung 28, das Umschaltorgan 29 in die Leitung 22 überführt wird.

Zum Abschmelzen des auf den Rippenrohren 7 der Rippen­ rohrbündel 3-6 abgelagerten Produkts P werden die Um­ schaltorgane 12, 29, 27 und 31 so umgesteuert, daß nun­ mehr Heizmedium HM aus der Zuleitung 13 über das Um­ schaltorgan 12, die Leitung 11, die Rippenrohrbündel 3-5, die Leitung 28, das Umschaltorgan 29, die Leitung 30 zwi­ schen dem Umschaltorgan 29 und dem Umschaltorgan 27, die Leitung 25, das Rippenrohrbündel 6, die Leitung 26 und das Umschaltorgan 31 in die Ableitung 17 für das nunmehr erwärmte Heizmedium HM überführt wird.

Bezüglich des Abschmelzvorgangs des untersten Rippenrohr­ bündels 3 kann statt der vorstehend beschriebenen Be­ triebsweise bei Bedarf auch die zweiphasige Schaltungs­ variante der Fig. 1 angewendet werden.

Die Fig. 4 veranschaulicht einen Abscheider 1c, bei dem es ebenfalls möglich ist, die Temperatur der Rippenrohre 7 des obersten Rippenrohrbündels 6 beim Beladungsvorgang anzuheben. Zu diesem Zweck ist an die Leitung 19 zwischen dem obersten Rippenrohrbündel 6 und dem darunter liegen­ den Rippenrohrbündel 5 eine Leitung 33 mit einem darin integrierten Sperrorgan 34 angeschlossen, welche anderer­ seits an die Zuleitung 13 für das Heizmedium HM zum Um­ schaltorgan 12 angeschlossen ist.

Besteht also die Notwendigkeit, die Rippenrohre 7 des obersten Rippenrohrbündels 6 beim Beladungsvorgang höher zu temperieren, so kann durch eine entsprechende Öffnung des Sperrorgans 34 dem aus dem Rippenrohrbündel 5 zum Rippenrohrbündel 6 strömenden Kühlmedium KM eine be­ stimmte Menge Heizmedium HM zugemischt werden.

Ansonsten kann der Betrieb des Abscheiders 1c wie der des Abscheiders 1 der Fig. 1 erfolgen.

Auch die Ausführungsform der Fig. 4 kann mit einer Schaltungsvariante ausgestattet werden, die es gemäß Fig. 1 erlaubt, beim Abschmelzvorgang in einer ersten Phase zunächst nur das unterste Rippenrohrbündel 3 mit stark verschmutztem Produkt P und erst danach die darüber liegenden mit einem relativ sauberem Produkt P beladenen Rippenrohrbündel 4-6 abzuschmelzen.

Die Ausführungsform des Abscheiders 1d gemäß Fig. 5 er­ laubt es, das oberste Rippenrohrbündel 6 beim Beladungs­ vorgang mit einem Ausgleichsmedium AM zu beaufschlagen, dessen Temperatur höher ist als das Kühlmedium KM. Zu diesem Zweck ist in die mit der Kammer B des obersten Rippenrohrbündels 6 verbundene Leitung 35 ein Um­ schaltorgan 37 eingegliedert, welches bei entsprechender Betriebsstellung dafür sorgt, daß das Ausgleichsmedium AM über die Zuleitung 38, das Umschaltorgan 39, die Leitung 36, die Kammer A, das Rippenrohrbündel 6, die Leitung 35 und das Umschaltorgan 37 zur Ableitung 40 für das Aus­ gleichsmedium AM geführt wird.

Eine andere Schaltungsvariante ist, daß das Ausgleichsme­ dium AM aus der Zuleitung 38 über das Umschaltorgan 39 und eine Verbindungsleitung 41 zu einem Umschaltorgan 42 geführt wird, das in die Ableitung 22 des Kühlmediums KM integriert ist, die an die Kammer B des unterhalb des obersten Rippenrohrbündels 6 liegenden Rippenrohrbündels 5 angeschlossen ist. Auf diese Weise können auch die un­ terhalb des obersten Rippenrohrbündels 6 liegenden Rip­ penrohrbündel 3-5 mit dem Ausgleichsmedium AM beauf­ schlagt werden. Das Ausgleichsmedium AM gelangt nach dem Durchströmen der Rippenrohrbündel 5, 4 und 3 über ein Um­ schaltorgan 43 in seine Ableitung 40. Das Umschaltorgan 43 ist in die zu der Kammer A des untersten Rippenrohr­ bündels 3 führende Leitung 11 eingegliedert.

Das Umschaltorgan 43 in der Leitung 11, das Umschaltorgan 37 in der Leitung 35 und das Umschaltorgan 42 in der Ab­ leitung 22 können ferner so gesteuert werden, daß das Heizmedium HM von der Zuleitung 13 über die Rippen­ rohrbündel 3-5, das Umschaltorgan 42, die Leitung 41, das Umschaltorgan 39, die Leitung 36, das oberste Rippenrohr­ bündel 6, die Leitung 35 und das Umschaltorgan 37 in die Ableitung 17 überführt wird.

Beim Beladungsvorgang können neben der Beaufschlagung des obersten Rippenrohrbündels 6 durch das Ausgleichsmedium AM auch die darunter liegenden Rippenrohrbündel 3-5 aus der Zuleitung 14 für das Kühlmedium KM über das Umschalt­ organ 43 beaufschlagt werden. Von den Rippenrohrbündeln 3-5 gelangt das erwärmte Kühlmedium KM über das entspre­ chend gesteuerte Umschaltorgan 42 in eine Ableitung 22.

In der Fig. 6 ist ein Abscheider 1e veranschaulicht, bei welchem das Heizmedium HM von oben nach unten und das Kühlmedium RM von unten nach oben durch die Rippenrohr­ bündel 3-6 geführt wird. Zu diesem Zweck ist in die an die Kammer A des untersten Rippenrohrbündels 3 ange­ schlossene Leitung 11 ein Umschaltorgan 44 eingegliedert, welches einmal die Kammer A an die Zuleitung 14 für das Kühlmedium KM und zum anderen an die Ableitung 17 für das abgekühlte Heizmedium HM anschließt.

Dementsprechend ist in die an die Kammer B des obersten Rippenrohrbündels 6 angeschlossene Leitung 20 ein Um­ schaltorgan 45 integriert, das es erlaubt, das Heizmedium HM aus der Zuleitung 13 den Rippenrohrbündeln 6-3 zuzu­ führen oder das erwärmte Kühlmedium KM in seine Ableitung 22 zu überführen.

Auch die Variante der Fig. 6 kann in einer Zweiphasenab­ schmelzung mit stufenweiser Abschmelzung zunächst des un­ teren Rippenrohrbündels 3 und mit zeitlichem Abstand dann der darüber liegenden Rippenrohrbündel 4-6 (Schaltungsvariante der Fig. 1) eingesetzt werden.

Die Fig. 7 zeigt einen Abscheider 1f, bei welchem eben­ falls beim Umschalten vom Beladungsvorgang auf den Ab­ schmelzvorgang zunächst eine Zwischenerwärmung vorgesehen wird.

Zu diesem Zweck ist an die Kammer A des untersten Rippen­ rohrbündels 3 eine Leitung 11 mit einem integrierten Um­ schaltorgan 12 angeschlossen. Das Umschaltorgan 12 ist einerseits an die Zuleitung 14 für das Kühlmedium KM und andererseits an eine Zweigleitung 46 der Zuleitung 13 für das Heizmedium HM angeschlossen. Die die Kammer B des un­ tersten Rippenrohrbündels 3 und die Kammer A des darüber liegenden Rippenrohrbündels 4 verbindende Leitung 15 ist mit einem Umschaltorgan 16 versehen, an das außerdem die Ableitung 17 für das abgekühlte Heizmedium HM angeschlos­ sen ist. Die Kammer B des Rippenrohrbündels 4 ist über eine Leitung 18 mit der Kammer A des darüber liegenden Rippenrohrbündels 5 und die Kammer B dieses Rippenrohr­ bündels 5 über eine Leitung 19 mit der Kammer A des ober­ sten Rippenrohrbündels 6 verbunden.

In die mit der Kammer B des obersten Rippenrohrbündels 6 verbundene Leitung 20 ist ein Umschaltorgan 45 eingeglie­ dert, das einerseits an eine Zweigleitung 47 der Zulei­ tung 13 für das Heizmedium HM und andererseits an die Ab­ leitung 22 für das erwärmte Kühlmedium KM angeschlossen ist. In die Zuleitung 13 für das Heizmedium HM ist noch ein Umschaltorgan 48 eingegliedert, über das das Heizme­ dium HM zum Umschaltorgan 12 in der Leitung 11 und/oder zum Umschaltorgan 45 in der Leitung 20 überführt werden kann.

Beim Beladungsvorgang wird im Gegenstrom zum Trägergas TG bei entsprechender Umsteuerung des Umschaltorgans 12 Kühlmedium KM aus der Zuleitung 14 über das Umschaltorgan 12, die Rippenrohrbündel 3-6, die Leitung 20 und das Um­ schaltorgan 43 von unten nach oben zur Ableitung 22 ge­ führt. Dazu ist das Umschaltorgan 16 in der Leitung 15 auf Durchfluß für das Kühlmedium KM umgesteuert.

Wird nach Beendigung des Beladungsvorgangs der Abschmelz­ vorgang eingeleitet, so wird zunächst das Umschaltorgan 12 umgesteuert, so daß nunmehr die zur Kammer A des un­ tersten Rippenrohrbündels 3 führende Leitung 11 mit der Zweigleitung 46 für das Heizmedium HM verbunden ist. Das Umschaltorgan 48 in der Zuleitung 13 für das Heizmedium HM ist so umgesteuert, daß das Heizmedium HM nur über die Zweigleitung 46 und das Umschaltorgan 12 in das unterste Rippenrohrbündel 3 strömen kann. Des weiteren ist das Um­ schaltorgan 16 in der Leitung 15 zwischen der Kammer B des untersten Rippenrohrbündels 3 und der Kammer A des darüber liegenden Rippenrohrbündels 4 so geschaltet, daß die Verbindung zwischen der Kammer B und der Kammer A ge­ schlossen, dafür aber die Kammer B mit der Ableitung 17 für das abgekühlte Heizmedium HM verbunden ist.

Auf diese Weise kann zunächst das unterste Rippenrohrbün­ del 3 mit stark verschmutztem Produkt P abgeschmolzen werden. Das abgeschmolzene Produkt P wird dann über den bodenseitigen Stutzen 10 abgezogen.

Nach dem Abschmelzen des verschmutzten Produkts P von dem untersten Rippenrohrbündel 3 wird nunmehr das Umschaltor­ gan 48 in der Zuleitung 13 für das Heizmedium HM so ge­ schaltet, daß das Heizmedium HM sowohl über die Zweiglei­ tung 46, das Umschaltorgan 12 und die Leitung 11 in das unterste Rippenrohrbündel 3 als auch über die Zweiglei­ tung 47 und das entsprechend umgesteuerte Schaltorgan 45 in der Leitung 20 zu dem obersten Rippenrohrbündel 6 und von hier aus dann über die nachfolgenden Rippenrohrbündel 5 und 4 bis zu dem Umschaltorgan 16 geführt wird, wo es dann in die Ableitung 17 für abgekühltes Heizmedium HM übertritt. Auf diese Weise wird auch das relativ reine Produkt P von den Rippenrohrbündeln 6-4 geschmolzen und dann über den Stutzen 10 abgezogen.

Bezugszeichenliste

1 Abscheider
1a Abscheider
1b Abscheider
1c Abscheider
1d Abscheider
1e Abscheider
1f Abscheider
2 Gehäuse v. 1, 1a-1f
3 Rippenrohrbündel
4 Rippenrohrbündel
5 Rippenrohrbündel
6 Rippenrohrbündel
7 Rippenrohre v. 3-6
8 oberer Stutzen v. 2
9 unterer Stutzen v. 2
10 bodenseitiger Stutzen v. 2
11 Leitung zw. 12 u. 3
12 Umschaltorgan in 11
13 Zuleitung f. HM
14 Zuleitung f. KM
15 Leitung zw. 3 u. 4
16 Umschaltorgan in 15
17 Ableitung v. HM
18 Leitung zw. 4 u. 5
19 Leitung zw. 5 u. 6
20 Leitung zw. 6 u. 21, 45
21 Umschaltorgan in 20
22 Ableitung v. KM
23 Bypass
24 Steuerorgan in 23
25 Leitung zw. 6 u. 27
26 Leitung zw. 6 u. 31
27 Umschaltorgan in 25
28 Leitung zw. 5 u. 29
29 Umschaltorgan in 28
30 Leitung zw. 27 u. 29
31 Umschaltorgan in 26
32 Ableitung f. ZM
33 Leitung zw. 13 u. 19
34 Sperrorgan in 33
35 Leitung zw. 6 u. 37
36 Leitung zw. 6 u. 39
37 Umschaltorgan in 35
38 Zuleitung f. AM
39 Umschaltorgan in 36
40 Ableitung f. AM
41 Leitung zw. 39 u. 42
42 Umschaltorgan in 22
43 Umschaltorgan in 11
44 Umschaltorgan in 11
45 Umschaltorgan in 20
46 Zweigleitung v. 13
47 Zweigleitung v. 13
48 Umschaltorgan in 13
A Kammern v. 3-6
AM Ausgleichsmedium
B Kammern v. 3-6
HM Heizmedium
KM Kühlmedium
P Produkt
STR Strömungsrichtung v. TG
TG Trägergas
ZM Zwischentemperaturmedium.

Claims (7)

1. Verfahren zum Abscheiden eines dampfförmigen Produkts (P) aus einem Trägergas (TG), bei welchem das Träger­ gas (TG) von oben nach unten quer zu mit einem Kühl­ medium (KM) innenseitig beaufschlagbaren, reihenweise übereinanderliegenden Rippenrohren (7) geführt und dabei das Produkt (P) in fester Form an den Rippen­ rohren (7) abgeschieden wird, daß nach dem Beladen der Rippenrohre (7) mit dem Produkt (P) die Zufuhr von Trägergas (TG) unterbrochen und anschließend die Rippenrohre (7) mit einem Heizmedium (HM) innenseitig beaufschlagt werden, wobei das Produkt (P) von den Rippenrohren (7) abgeschmolzen und danach einer Wei­ terbehandlung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschmelzen der Rippenrohre (7) zunächst nur die in Strömungsrichtung (STR) des Trägergases (TG) stromabwärts liegenden, von dem Trägergas (TG) zuletzt angeströmten Rippen­ rohre (7) mit dem Heizmedium (HM) beaufschlagt, das an diesen haftende Produkt (P) abgeschmolzen und an­ schließend der Weiterbehandlung zugeführt wird, und daß erst danach auch bei den anderen Rippenrohren (7) das anhaftende Produkt (P) durch innenseitige Beauf­ schlagung mit dem Heizmedium (HM) abgeschmolzen und dann der Weiterbehandlung zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beladen die von dem Trägergas (TG) zuerst angeströmten Rippenrohre (7) mit einem im Vergleich zu den anderen Rippenroh­ ren (7) höheren Temperaturniveau betrieben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den von dem Träger­ gas (TG) zuerst angeströmten Rippenrohren (7) im Ver­ gleich zu den anderen Rippenrohren (7) nur eine Teil­ menge des Kühlmediums (KM) zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Träger­ gas (TG) zuerst angeströmten Rippenrohre (7) mit einem im Vergleich zu dem Kühlmedium (KM) in den an­ deren Rippenrohren (7) auf einem höheren Temperatur­ niveau liegenden Zwischentemperaturmedium (ZM) beauf­ schlagt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Träger­ gas (TG) zuerst angeströmten Rippenrohre (7) innen­ seitig mit einer Mischung aus dem Kühlmedium (KM) und dem Heizmedium (HM) beaufschlagt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wechsel der Innenbeaufschlagung der Rippenrohre (7) diese zeitweise innenseitig mit einem Ausgleichsme­ dium (AM) beaufschlagt werden, dessen Temperatur zwi­ schen der Temperatur des Heizmediums (HM) und der des Kühlmediums (KM) liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmedium (HM) über zumindest einen Teil der Rippen­ rohre (7) von oben nach unten und das Kühlmedium (KM) von unten nach oben durch die Rippenrohre (7) gelei­ tet wird.