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Stehender Röhrenwärmeaustauscher zur Kühlung von Oleum oder anderen
angreifenden Flüssigkeiten Zur Kühlung von Oleum oder anderen hochkonzentrierten
Säuren oder Laugen werden meist nicht die normalen Röhrenkühler genommen, weil diese
bei Schadhaftwerden eines Rohres oder Undichtwerden einer Einwalzstelle die Gefahr
in sich bergen, daß, wofern der Wasserdruck höher ist als der Druck, unter dem das
Oleum steht, das Wasser in das Oleum eintritt und eine Explosion herbeiführt, andererseits,
wofern das Oleuin unter höherem Druck steht als das Wasser, das Oleum in das Wasser
eintritt und dort als dünne Säure sowohl den ganzen Kühler als auch etwaige Metallablaufleitungen
zerstört.
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Die Gefahr der Undichtigkeit ist bei diesen Kühlern mit in Rohrböden
eingewalzten Kühlrohren um so mehr in Betracht zu ziehen, als einerseits die Einwalzstellen
korrosionsempfindlich sind, andererseits infolge der häufigen Temperaturänderungen
mit ihrem gelegentlichen Undichtwerden zu rechnen ist. Man verwendet daher für diese
Zwecke meist offene Rieselkühler mit horizontalen Rohren, die zu vertikalen, flachen
Rohrschlangen vereinigt sind. Zur Erzielung der erforderlichen Kühlfläche sind deshalb
meist eine größere Zahl derartiger Vertikalschlangen nebeneinander aufgestellt.
Bei diesen Rieselkühlern besteht die oben geschilderte Gefahr nicht. Diese haben
statt dessen den Nachteil, daß sie sehr viel Platz benötigen, verhältnismäßig viel
Flanschen besitzen, die oleumdicht sein müssen, die Verteilung des Oleumstromes
in den einzelnen Rohrschlangen und damit die Kühlwasserausnutzung sehr ungleichmäßig
ist, der Wärmeübergang durch die infolge der Wasserverdunstung eintretende Krustenbildung
sehr beeinträchtigt und der Betriebsraum durch Schwadenbildung, zumal in einer Säurefabrik,
stark in Mitleidenschaft gezogen wird. Geschlossene Rieselkühler mit senkrechten,
in Rohrböden eingewalzten Rohren haben für obengenannte stark korrodierende Flüssigkeiten
bisher nicht Verwendung gefunden, da sie mit den obenerwähnten Röhrenkühlern den
Nachteil gemeinsam haben, daß durch Undichtwerden einer Einwalzstelle im oberen
Rohrboden der Kühler durch Korrosionen gefährdet ist.
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Es wurde nun gefunden, daß man die Vorteile des geschlossenen Rieselkühlers
mit senkrechten, eingewalzten Rohren sich zunutze machen kann, ohne .die Gefährdung
des ganzen Kühlers durch Undichtigkeit der Einwalzstelle in Kauf nehmen zu müssen,
wenn man zur Vermeidung der Mischung an den Walzstellen austretender aggressiver
Flüssigkeit mit der Kühlflüssigkeit die Verteilung der Kühlflüssigkeit auf die verschiedenen
Rohre nicht auf diesem oberen Rohrboden
selbst vornimmt, sondern
für diesen Zweck oberhalb dieses Rohrbodens einen zweiten Rohrboden vorsieht, in
den in gleicher Anordnung wie die darunter befindlichen Kühlerohre in die Kühlrohre
passende kohrtülj*i eingesetzt sind, und die Kühlflüssigkeitsver t;@z Jung auf diesem
zweiten oberen Rohrbode`l: t ornimmt. Diese haben den Vorteil, daß etwa auf den
Einwalzstellen,der Rohre austretende aggressive Flüssigkeit auf dem Einwalzboden
sich nicht mit Kühlflüssigkeit mischen kann, sondern durch in dem Mantel in Höhe
dieses Bodens angebrachte Löcher oder Stutzen abfließen kann. Hierdurch wird die
Fehlstelle sehr schnell bemerkt und kann ausgebessert werden, ehe größerer Schaden
angerichtet ist.
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Röhrenwärmeaustauscher, bei denen die in Wärmeaustausch tretende Flüssigkeit
von einem besonderen Flüssigkeitsboden aus auf die stehenden Rohre verteilt wird,
sind bereits als Rieselverdampfer bekannt. Doch dient hier der zweite, obere Flüssigkeitsboden
dazu, die Flüssigkeitsverteilung auf die Rohre von den auf dem ersten Boden auftretenden
Wallungen unabhängig zu machen. Die oben geschilderten Vorteile, die sich durch
Anwendung dieser Konstruktion auf Wärmeaustauscher für hochkonzentrierte Säuren
und Laugen ergeben, wurden bisher nicht erkannt und gewürdigt.
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Desgleichen sind Röhrenwärmeaustauscher mit in Doppelböden abgedichteten,
jedoch nicht eingewalzten Rohrenden bekannt, bei denen der Zwischenraum zwischen
den Böden abgesaugt oder mit einem Druckmittel angefüllt wird, um das Übertreten
der einen Flüssigkeit in die andere durch die nie ganz dichten, meist durch Stopfbüchsen
hergestellten Verbindungen zwischen Rohr und Boden zu verhindern. Für hochkonzentrierte
Säuren und Laugen ist diese Konstruktion, vor allem wegen der Verwendung von Stopfbüchsen
und deren ungenügender Dichtheit, vollkommen ungeeignet.
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Die gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit wird nun bekanntlich
am zweckmäßigsten dadurch bewirkt, daß man die Kühlflüssigkeit nicht einfach überlaufen
läßt, da hierbei kleinste Höhenunterschiede des Überlaufrandes der Rohre bereits
große Unterschiede in der Überlaufmenge bewirken können, sondern indem man die Rohrenden
über den Flüsigkeitsspiegel hinaus verlängert und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
tangential gerichtete Einlaufschlitze oder Bohrungen vorsieht.
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Da die Einlauftüllen, um die Flüssigkeitsverteilung möglichst gleichmäßig
zu gestalten und zur Erzielung einer nutzbaren Zentrifugalkraft durch die tangentialen
Einlauföffnungen, höher sein müssen als die üblichen :z-ängen der Rohrwalzen, die
zum Einwalzen ",äer Tüllen benutzt werden, empfiehlt es sich, ie Tüllen in die eigentlichen
einzuwalzenden Tüllen und entsprechende Verlängerungsstücke zu teilen, die in das
aufgewalzte Tüllenende einfach eingesteckt werden können.
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In beiliegender Zeichnung ist eine Ausführungsform beispielsweise
dargestellt. In dieser Zeichnung bedeutet i den Mantel des Rieselkühlers, a den
oberen, 3 den unteren vertieft eingesetzten Rohrboden, .I den Eintritts- und 5 den
Austrittsstutzen für die zu kühlende Flüssigkeit, 6 die eingewalzten Kühlrohre und
7 den Tüllenboden.Zwecks Feststellung undichter Walzstellen sind in dem Mantel i
dicht über dem Rohrboden 2 eine Anzahl Löcher oder Stutzen 8 vorgesehen. Auf dein
Tüllenboden 7 ist ein Trog 9 mit einem Kühlflüssigkeitseintrittsstutzen io aufgesetzt.
In dem Tüllenboden sind die Tüllen i i eingewalzt oder sonstwie beliebig in diesem
befestigt und in diese die Verlängerungsstücke 12 mit den Einlaufbohrungen
13 eingesteckt. Um eine Störung der Kühlflüssigkeitsverteilung durch den
einseitigen Zulauf des Wassers durch den Stutzen io zu vermeiden, ist innerhalb
des Troges noch eine Beruhigungswand 14 vorgesehen. Die an den Rohren herabrieselnde
Kühlflüssigkeit sammelt sich unten in dein Sumpf 15 und läuft durch den daran befindlichen
Stutzen 16 ab.
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Die vorstehend geschilderten Konstruktionsgrundsätze sind natürlichnichtanKühler
gebunden, sondern können auch bei anderen Wärmeaustauschapparaten verwendet werden,
bei denen Wärme ausgetauscht werden soll zwischen hochkonzentrierten Säuren oder
Laugen und irgendeiner anderen Flüssigkeit, deren Mischung im Falle der Undichtigkeit
möglichst verhütet werden muß.