DE683373C - Waermeaustauscher, insbesondere fuer hochgespannte Gase und Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Wärmeaustauscher, insbesondere für hochgespannte Gase und Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher, insbesondere für unter großem Druck stehende gasförmige oder flüssige. Mittel, wie sie beispielsweise bei Kontaktöfen für die Hochdrucksynthese von Benzin oder beim Cracken- von Öl vorkommen. Letztere erfordern neben der einfachen druckfesten und den Wärmeübergang rasch vollziehenden Ausbildung noch ein in allen Teilen des Gasraumes ziemlich gleichmäßiges Temperatur= gefälle, da dieses für den auf ein einheitliches Endprodukt gerichteten chemischen Umwandlungsprozeß von erheblicher Bedeutung ist und ein ungleichmäßiger Wärmeaustausch unerwünschte Änderungen des Umwandlungsprozessesin einzelnen Schichten ergeben würde. Dazu kommt noch, daß. bei derartigen Wärmeaustauschern der von den Vorprodukten des Benzins oder des Öles durchströmte Gasraum mit einer die Umwandlung ermöglichenden Kontaktmasse ausgefüllt ist, die gegen Überhitzungen sehr empfindlich ist und möglichst gleichmäßig ausgenutzt (verbraucht) werden soll.
• Bei den bekannten Wärmeaustauschern für größeren Druck, auch solchen ohne chemischen Umwandlungsprozeß, wurden hauptsächlich mehr oder weniger dickwandige Gefäße verwendet, an deren Außenwand Rohre kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitts aufgeschweißt wurden. Der Wärmeaustausch vollzieht sich hierbei über die ganze Gefäßwand an die äußeren Teile der dort befindlichen Flüssigkeit und dringt von dort aus in die mittleren Zonen vor. Der Vorgang dauert daher ziemlich lange und ist mit nicht unerheblichen Wärmeverlusten verbunden, welche durch Abgabe von Wärme an die Umgebung entstehen. Vollzieht sich mit dem Wärmeaustausch auch ein chemischer Umwandlungsprozeß des einen Wärmeaustauschmittels, bzw. ist ersterer überhaupt Voraus- Setzung für den mit oder ohne Druck in bestimmten Temperaturgrenzen ablaufenden chemischen Prozeß, so kann bei solchen Gefäßen in den mittleren Zonen nicht mehr mifder Bildung des gewünschten Endproduktes gerechnet werden, da dort das Temperatur= gefalle schon wesentlich anders ist als in den' Randzonen. Würde man mit Rücksicht auf den mittleren Teil das Temperaturgefälle erhöhen, so würden die Randzonen die Grenzen des vorgeschriebenen Produktes überschreiten.
• Gemäß der Erfindung wird eine Beschleunigung des Wärmeaustausches und das für chemische UmwanTllungsprozesse wichtige gleichmäßige Temperaturgefälle dadurch erreicht, daß in der wärmeaustauschenden Wand einseitig offene Kanäle für das eine Wärmeaustauschmittel vorgesehen sind, welche durch Rohre für das andere wärmeaustauschende Mittel abgedeckt sind. Man erhält damit eine einfache und bis zu den höchsten Drücken leicht herzustellende Bauart mit großem Wärmeaustauschvermögen, die sich wegen der gleichmäßigen und rasch erreichbaren Tiefenwirkung auch für Kontaktmasseträger besonders eignet. Die Wand erhält zweckmäßig die Form eines Zylinders o. dgl. mit achsparallelen Kanälen, welche durch entsprechende Übergänge entweder hintereinander oder gruppenweise nebeneinander geschaltet sind, so daß diese von dem betreffenden Wärmeaustauschmittel in einem oder mehreren Stromzweigen durchzogen werden. In gleicher Weise erfolgt auch die Zuleitung der diese Kanäle am Zylindermantel begrenzenden Rohre. Im Innern des Zylinders können weitere und entsprechend dem kleineren Umfange leichter gebaute Wärmeaustauschwände vorgesehen sein, welche nacheinander von den von der äußersten Wand kommenden Flüssigkeiten oder Gasen durchstrichen werden. Diese Bauart eignet sich besonders für Kontaktöfen o..dgl., bei denen die Gase und sonstigen Vorprodukte, welche unter Druck stehen, am Umfange aufgeheizt bzw. abgekühlt werden. Bei gewöhnlichen Kochgefäßen wird man zweckmäßig für die Kanäle in der wärmeaustauschenden Zylinderwand mehrere Verbindungsstellen in dem Gefäßinnern schaffen, welche einen Umlauf des Inhalts zu und von den Kanälen ermöglichen. Weitere Erfindungsgedanken bestehen in der zweckmäßigen Ausbildung und Anordnung der einzelnen Teile.
• In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele mit den Merkmalen der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Abb. i einen Teil der zylinderförmig gekrümmten Wärmeaustauschwand mit mehreren Rohrformen, Abb. a die Ausbildung der Umkehrstelle an dem Rohr und Abb.3 einen Ausschnitt aus einem Wärmeaustauschet, wie er für Reak-. -tionsgefäße Verwendung findet.
• - i bezeichnet die wärmeaustauschende Wand, --.welche die Form eines zylindrischen Gefäßes '. hat und an der Außenseite mit achsparallelen Kanälen z (Abb. i) versehen ist, die oben und unten durch Übergänge verbunden sein können. Die Kanäle :2 sind nach außen hin offen und haben die Form einer im Querschnitt rechteckigen, halbkreisförmigen oder ovalen Ausnehmung, welche an den die Kanäle bildenden Seitenwänden Nuten 3 besitzt, die der Form des das andere Wärmeaustauschmittel führenden Rohres q. angepaßt sind. Diese Rohre q. weisen einen viereckigen oder ähnlichen Ouerschnitt auf, .decken mit einer Seite ,die Kanäle a ab und sind mit ihren Eckkanten 5 in die Nuten 3 eingepaßt und hier mit der Gefäßwand i vorzugsweise unter Ausfüllung der Zwischenräume verschweißt. Die die Kanäle 2 abdeckenden Teile der Rohre q. können als ebene Wände 6 ausgebildet sein oder zur Versteifung und Vergrößerung der wärmeaustauschenden Fläche nach den mit 7, $ und 9. bezeichneten Formen gekrümmt sein. Auch der segmentartige Querschnitt der Rohre q. gemäß dem Bezugszeichen q.' der Abb. i ergibt eine widerstandsfähige und die Wärmeverluste nach außen verringernde Form. Die Rohre q. werden entweder gezogen oder aus zusammengeschweißten Formeisen mit dem Durchflußraum io gebildet. Die Rohre können, da ihre Wärmeaustauschfläche im Verhältnis zum Gefäß-Inhalt klein ist, auch bei hohen Drücken verhältnismäßig dünnwandig gehalten werden, was einen raschen und guten Wärmeaustausch ergibt.
• Die Übergangsstellen von dem einen Rohr. zum nächsten Rohr werden durch Ausschneiden der Rohrenden, Zuschweißen der Zwischenräume und Einschweißen der einzusetzenden Teile (Bleche) gebildet (vgl. Abb. a), welche je nach Schaltung der einzelnen Zweige anzubringen sind.
• Abb.3 zeigt die wärmeaustauschende Wand i in Anwendung- auf den äußeren Heizmantel eines Kontaktofens, bei dem das Wärmeaustauschmittel (z. B. Kohlenwasserstoffe) bei ii in die Rohre ¢ eintritt, diese nacheinander durchströmt, dabei die in Gegenrichtung in den Kanälen z strömende Flüssigkeit, welche nachher in das Innere des Gefäßes übergeführt und dort in Gegenwart eines Katalysators umgewandelt wird, erwärmt und bei 1z austritt. Selbstverständlich können im Innenraum des Zylinders auch weitere Wärmeaustauschelemente dieser Art angeordnet sein. Bei Kochgefäßen versieht man zweckmäßig die oder einzelne der Kanäle a mit Verbindungsbohrungen zum Gefäßinnern, damit sich dort ein selbsttätiger.. Umlauf der aufzuheizenden Flüssigkeit bil.-' den kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wärmeaustauscher, insbesondere für unter großem Druck stehende flüssige oder gasförmige Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß in der wärmeaustauschenden Wand (i) einseitig offene Kanäle (a) für das eine Wärmeaustauschmittel vorgesehen sind, welche durch Rohre (4) für das andere Wärmeaustauschmittel abgedeckt sind. a. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Vierkantrohre (4), welche mit ihren Eckkanten (5) in Nuten (3) der die Kanäle (a) bildenden Seitenwände eingepaßt sind. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der wärmeaustauschenden Wand (i) zugekehrten Eckteile (5) der Rohre (4) mit der Wand (i) gegebenenfalls unter Ausfüllung der durch die vorstehenden Rohre (4) gebildeten Zwischenräume verschweißt sind. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kanäle (z) abdeckende Teil der Rohre (4) als gekrümmte, vorzugsweise als wellenförmige Wand (7, S oder 9) ausgebildet ist. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .die Rohre (4) an den Übergangsstellen des einen Mittels ausgeschnitten sind, die benachbarten Zwischenräume zwischen den Rohren (4) mit Schweißgut ausgefüllt und die freibleibenden Teile durch eingeschweißte Bleche geschlossen sind (Abb.z). 6. Wärmeaustauscher nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch eine Wand in Form eines Zylinders (i) mit achsparallelen Kanälen (z), welche oben und unten durch Übergänge und gegebenenfalls durch Leitungen mit dem Zylinderinnern in Verbindung stehen.